DE1053085B - Verfahren zur Herstellung eines Stators fuer elektrische Maschinen mit Dauermagnetpolen und durch unmagnetisches Material in einem Abstand voneinander gehalterten Polschuhen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Stators für elektrische Maschinen mit Dauermagnetpolen und durch unmagnetisches Material in einem Abstand voneinander gehalterten Polschuhen Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung eines Stators für elektrische Maschinen mit Dauermagnetpolen und durch unmagnetisches Material in einem Abstand voneinander gehalterten Polschulen aus Weicheisen. Sie ermöglicht die Herstellung von Kleinstmotoren, wobei Toleranzen in der Größenordnung von zwei bis drei tausendstel Zoll eingehalten werden müssen. Diese Toleranzen sind gegeben durch die Konzentrizität des Lagers gegenüber dem Innendurchmesser des Stators sowie die sonstige genaue Einhaltung der Ausrichtung und der Abmessungen. Werden die Polstücke als getrennte Teile für sich angefertigt, dann in einer Form einander gegenübergestellt und darauf umgossen, so sind bestenfalls Toleranzen in der Größenordnung von fünf hundertstel Zoll erzielbar. Um die Einhaltung der vorerwähnten, besonders engen Toleranzen unter Beibehaltung der Technik des Gießens zu ermöglichen, war es notwendig, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, die begrenzten Möglichkeiten hinsichtlich der Einhaltung von Toleranzen beim Gießprozeß zu verbessern. Dies gelingt mit Hilfe der Erfindung durch Schaffung eines die Polschuhe genauestens in ihrer Lage fixierenden Stators, der die schwer zu bearbeitenden Dauermagnete mit wesentlich geringeren Anforderungen an die Fertigungstoleranz aufnehmen kann.
• Die Aufgabe, einen zur Aufnahme des Dauermagneten geeigneten starren Stator zu schaffen, wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf einen Körper aus vorher in eine bestimmte Form gebrachtem ferromagnetischem Material, der ein Paar einander gegenüber angeordneter Polschuhe zu bilden bestimmt ist, nichtmagnetisches Material aufgebracht wird, welches ein Statorgestell bildet, und daß ein mit der Achse der Maschine konzentrischer Hohlraum hergestellt wird, durch den der ferromagnetische Körper magnetisch in ein Polpaar aufgetrennt und die Innenflächen der Polschuhe gebildet werden.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsweise des Verfahrens wird das Statorgestell so gestaltet, daß dadurch mindestens ein Flanschteil gebildet wird, und der axiale Hohlraum so ausgebildet, daß er zugleich mit den Innenflächen der Polschuhe einen Lagersitz für die Ankerwelle bildet.
• Vorzugsweise wird auf beide Endflächen der Längsausdehnung des als einteiliger Körper vorher in eine bestimmte Gestalt gebrachten ferromagnetischen Materials nichtmagnetisches Material aufgebracht, derart, daß ein Paar einander gegenüber angeordneter Flanschteile aus nichtmagnetischem Material gebildet werden, die, in einem Abstand voneinander durch das ferromagnetische Material. verbunden, das Statorgestell bilden. Die Herstellung des Hohlraumes geschieht vorzugsweise durch Bohren. Die Endflanschteile können aus Aluminium gegossen werden.
• In den Enden der Längsausdehnung des einteiligen Polschuhes können Nuten gebildet werden, und das nichtmagnetische Material kann an dem ferromagnetischen Material durch die Ausbildung einer schwalbenschwanzartigen Verbindung, welche diese Nuten enthält, befestigt werden.
• In dem Statorgestell kann ein zum Innenraum zwischen den Polschuhen konzentrischer Sitz für ein Lager gebildet werden, wobei die gegenseitige Konzentrizität in engen Toleranzen gehalten wird. Anschließend kann in der Mitte des Sitzes ein Loch für den Durchgang einer Ankerwelle durch Bohren hergestellt werden.
• Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen stellt Fig. 1 abgebrochen in perspektivischer Darstellung eine Stange aus ferromagnetischem Material dar; Fig.2 gibt eine perspektivische Ansicht eines Stücks, das aus der Stange gemäß Fig.1 herausgeschnitten ist, wieder; Fig. 3 ist ein Seitenaufriß des in Fig.2 dargestellten Stückes, nachdem es so bearbeitet worden ist, daß schwalbenschwanzähnliche Vorsprünge und Nuten angrenzend an die Endender Stücke gebildet werden; Fig. 4 ist eine Oberansicht des in Fig. 3 dargestellten Stücks; Fig. 5 ist eine Oberansicht des in Fig. 3 und 4 dargestellten Stücks mit angegossenen Endringen; Fig. 6 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 5, bei der das Eingußende konzentrisch mit den Kanten der ferromagnetischen Polstücke bearbeitet ist; Fig. 7 zeigt den Stator, nachdem er ausgerichtet ist und durch den. Mittelteil Öffnungen gebohrt und nachgerieben worden sind, so daß die beiden Polstücke gebildet werden; Fig. 8 ist, von oben gesehen, eine weitere Ansicht des Stators, wie er in Fig. 7 dargestellt ist; Fig. 9 ist eine Endansicht des Stators von links auf die Fig. 7 und 8 gesehen; Fig. 10 ist eine Endansicht von rechts auf die Fig. 7 und 8 gesehen; Fig.11 ist eine Darstellung im Querschnitt, im wesentlichen längs der Linie 11-11 von Fig. 7; Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung, die den Stator und zwei permanent magnetische Teile, getrennt voneinander, in einer zum Einbringen in ihre Endlage bereiten Lage zeigt; Fig.13 ist eine Darstellung im Querschnitt, im wesentlichen längs der Linie 13-13 von Fig.8.
• Fig. 1 der Zeichnungen stellt eine Profilstange aus ferromagnetischem Material 10 dar. Diese z. B. aus Stahl bestehende Stange ist mit einer Vielzahl bearbeiteter Facetten 12 versehen, von denen jede in eine Schulter 14 ausläuft. Die fertig bearbeiteten Facetten 12 sind parallel zueinander. Die parallelen Facetten schaffen Flächen, gegen welche die parallelen Flächen der permanenten Magneten sich im fertigen Motor anlegen können. Der mittlere Teil 16 weist keine besondere Bearbeitung auf, da das meiste hiervon weggeschnitten wird, wenn der Stator, wie weiter unten beschrieben, bearbeitet wird. Der mittlere Teil braucht nicht notwendigerweise aus Stahl zu bestehen, da seine Aufgabe nur darin besteht, die Randteile zu halten, die mit den Facetten 12 und den in genauen Abständen und genauer Ausrichtung zueinander befindlichen Schultern 14 versehen sind. Ferner könnte der mittlere Teil aus einem nur dünnen Stegteil bestehen, das benutzt wird, um die Randteile während des Formvorganges in genauer Lage zu halten, der weiter unten beschrieben wird. Die gegenüberstehenden Kanten 18 liegen parallel zueinander und im wesentlichen in gleichen Abständen. Die Vorratsstange 10 wird in genügend langen Abschnitten für die Herstellung der Polstücke in einem Elektromotor oder in einer anderen elektrischen Maschine benutzt.
• Der erste Verfahrensschritt besteht darin, ein Profilstück 20 von der Stange auf geeignete Länge zu schneiden. Nach dem Abschneiden auf genaue Länge wird das Profilstück in eine Fräsmaschine eingespannt, auf der die V-förmigen Nuten 22 ausgearbeitet werden; diese Nuten erstrecken sich von Ende zu Ende der Werkstücke, die schließlich zu Polstücken, werden, und die bogenförmigen Nuten 24 werden, wie Fig.3 es zeigt, ausgearbeitet. Außerdem werden die V-förmigen Nuten 26 ausgearbeitet, um die schwalbenschwanzartigen Vorsprünge oder Zapfen 28 zu bilden. Es sei bemerkt, daß die V-förmigen Nuten 22 in den zu bearbeitenden Flächen 12 entgegengesetzt liegenden Teilen ausgearbeitet werden.
• Das Werkstück 20 wird dann mit einem Kupferüberzug versehen. Nach der Verkupferung wird das Werkstück 20, in das die in Fig. 3 und 4 gezeigten Nuten eingearbeitet sind, in eine Form gelegt, in welcher die Endteile 30 und 32 aus einem nicht ferromagnetischen Material, wie z. B. Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gegossen werden. Diese Gußkörper 30 und 32 sind mit Flanschen 34 versehen, welche in den V-förmigen Nuten 26 sitzen, so daß die Schwalbenschwänze 28 in schwalbenschwanzförmigen Nuten angeordnet sind, die in dem Aluminiumgußstück und den Teilen 30 und 32 eingegossen sind. Das Endteil 32 ist mit einem zylindrischen eingußartigen Vorsprung 36 versehen, der in einen abgesetzten Teil 38 übergeht. Dieser abgesetzte Teil 38 wird in einer geeigneten Drehbank überdreht, um so eine bearbeitete Fläche 40 zu schaffen, die im wesentlichen konzentrisch und parallel zu den Kanten oder Rändern 18 der Werkstücke 20 liegt.
• Die fertige Fläche 40 wird dann in einem Spannfutter einer Revolverdrehbank angeordnet, wo die folgenden Arbeitsvorgänge durchgeführt werden: Die Ränder der Endteile 30 und 32 und der Rand des ferromagnetischen Werkstücks 20 werden auf die in den Fig. 7 bis 10 gezeigte Größe abgearbeitet. Zur gleichen Zeit, während der dieses Abarbeiten stattfindet, bohrt ein Bohrer, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich ist dem Abstand zwischen den Polstücken in dem fertigen Stator, den Kern in dem Endteil 30 und dem Werkstück 20 aus. Die durch diesen Bohrvorgang gebildete Öffnung 43 ergibt zwei Polstücke 42, die mit Polschuhen 44 versehen sind, welche Sitze für die Permanent-Magneten 46 bilden, wenn diese in ihrer Lage montiert werden. Nachdem die Öffnung ausgebohrt ist, wird sie vorzugsweise nachgerieben, so daß sie genau den Durchmesser bekommt, der zwischen den beiden Flächen der Pole 42 erforderlich ist. Wenn dieser Arbeitsgang ausgeführt ist, wird die Aussparung 48 in dem Endteil 32 durch Bohren des zu der Öffnung 43 konzentrischen Loches hergestellt. Die Aussparung 48 bildet einen Sitz für das Lager der Ankerwelle. Schließlich wird die Bohrung 41, durch welche die Ankerwelle hindurchrast, durch das Endteil 32 (Fis. 11) gebohrt.
• Aus dem Vorstehenden wird ohne weiteres ersichtlich, daß die beiden Polstücke aus einem Stück einer Vorratsprofilstange gefertigt werden können, und daß die Polstücke in ihrer Lage eingegossen werden können, so daß sie einen starren Aufbau bilden. Ein Kupferüberzug oder eine Plattierung wirkt als Bindemittel zwischen dem Stahl oder dem sonstigen ferromagnetischen Werkstoff und dem Aluminium-Gußkörper. An Stelle von Aluminium können auch andere Metalle wie Bronze oder Messing oder andere geeignete, nicht ferromagnetische Legierungen verwendet werden. Dies ergibt einen starren, genau gefertigten Stator, in welchem die Teile genau angeordnet und ständig in ihrer Lage gehalten werden.
• Die Kupferplattierung oder Verkupferung kann, obwohl sie zur Erzielung der besten Resultate wünschenswert ist,- auch weggelassen werden, sofern nur das Aluminium-Gußstück mit den Polstücken zusamrnenwirkt, um einen starren Aufbau zu bilden. Die Verkupferung ergibt nur ein besonders günstiges Bindemittel zwischen dem Aluminium-Gußstück und den Polstücken und gibt- so der Anordnung eine größere Festigkeit.
• Das Verfahren, eine Höhlung durch die Endteile und das Werkstück 20 durchzubohren, wie auch das Werkstück 20 in zwei Polstücke zu trennen, ist nicht beschränkt auf Konstruktionen, bei denen die Endteile an das Werkstück 20 angegossen sind, da dieses Verfahren insbesondere auch in Anordnungen benutzt werden kann, bei denen die Endteile an dem Werkstück mittels Hartlötung oder durch eine andere bekannte Befestigungsart befestigt werden können.
• Die hier beschriebene Ausführungsform stellt eine bevorzugte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung dar, doch ist diese selbstverständlich nicht darauf beschränkt; vielmehr sind bei der Ausführung der Erfindung zahlreiche Abwandlungen in Form, Einzelheiten, Maßverhältnissen und Anordnungen der Teile möglich, deren Kombination und Arbeitsweise, allgemein gesprochen, in einer Anordnung und in Maßnahmen bestehen, die den oben beschriebenen Zwecken dienlich sein können.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines Stators für elektrische Maschinen mit Dauermagnetpolen und durch unmagnetisches Material in einem Abstand voneinander gehalterten Polschuhen aus Weicheisen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Körper aus vorher in eine bestimmte Form gebrachtem ferrromagnetischem Material, der ein Paar einander gegenüber angeordneter Polschuhe zu bilden bestimmt ist, nichtmagnetisches Material aufgebracht wird, welches ein Statorgestell bildet, und daß ein mit der Achse der Maschine konzentrischer Hohlraum hergestellt wird, durch den der ferromagnetische Körper magnetisch in ein Polpaar aufgetrennt und die Innenflächen der Polschuhe gebildet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorgestell so gestaltet wird, daß dadurch mindestens ein Flanschteil gebildet wird, und daß der axiale Hohlraum so gestaltet wird, daß er zugleich mit den Innenflächen der Polschuhe einen Lagersitz für die Ankerwelle bildet.
3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beide Endflächen der Längsausdehnung des als einteiliger Körper vorher in eine bestimmte Gestalt gebrachten ferromagnetischen Materials nichtmagnetisches Material aufgebracht wird, derart, daß ein Paar einander gegenüber angeordneter Flanschteile aus nichtmagnetischem Material gebildet wird, die in einem Abstand voneinander durch das ferromagnetische Material verbunden das Statorgestell bilden.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch Bohren hergestellt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die End -flanschteile aus Aluminium gegossen werden.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Enden der Längsausdehnung des einteiligen Polschuhes Nuten gebildet werden und daß das nichtmagnetische Material an dem ferromagnetischen Material durch die Ausbildung einer schwalbenschwanzartigen Verbindung, welche diese Nuten enthält, befestigt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Statorgestell ein zum Innenraum zwischen den Polschuhen konzentrischer Sitz für ein Lager gebildet wird, wobei die gegenseitige Konze-ntrizität in engen Toleranzen gehalten wird, und daß anschließend ein Loch in der Mitte des Sitzes für den Durchgang einer Ankerwelle gebohrt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 484 494, 597 597, 663 955, 909 472.