DE2331951A1 - Verfahren zum herstellen magnetomotorischer vorrichtungen und dabei zu verwendende polschuh- und magnetbaugruppe - Google Patents

Description

RAT E N TA N WALTE DR. I. MAAS

SCHUISSHEIMER STR. 29? _r JB- 35?Z8»<205

R. E. PHELON COMPANY, INC. Säst Longmeadow, Massachusetts, Y.St.A.

Verfahren zum Herstellen magnetomotorischer Vorrichtungen und dabei zu verwendende Polschuh- und Magnetbaugruppe

Magnetomotorische Vorrichtungen, wie sie z.B. als Schwungradmagnetzünder bekannt sind, erfüllen eine doppelte Aufgabe, da sie als Funkenzündungsgenerator und als Schwungrad eines Verbrennungsmotors arbeiten. Bei solchen Magnetzündern ist gewöhnlich ein Gußstück aus Aluminium oder Zink vorhanden, und in den Rand des Läufers ist eine Polschuh-Magnetbaugruppe eingekapselt, wobei sich die Polschuhbaugruppe gewöhnlich aus mehreren zu einem Stapel vereinigten ferromagnetischen Lamellen zusammensetzt, die miteinander vernietet und so angeordnet sind, daß sie einen stabförmigen Dauermagneten umspannen. Hierbei weist

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jede Lamelle zwei Polschuhabschnitte auf, die durch einen Steg miteinander verbunden sind, so daß jede Lamelle ein zusammenhängendes Bauteil und auch die die Lamellen und den Dauermagneten umfassende Baugruppe eine zusammenhängende Baueinheit bildet.

Diese Anordnung erleichter das Handhaben der Polschuhbaugruppe einschließlich des Anordnens derselben in der Hohlform, die zum Gießen des unmagnetischen Schwungradkörpers dient. Bis jetzt wird der die beiden Polschuhabschnitte verbindende Steg jeder Lamelle radial außerhalb der Außenfläche der Polschuhe angeordnet. Wenn bei dieser Konstruktion das Schwungrad gegossen und die Polschuhbaugruppe in den Rand des Schwungrades eingekapselt worden ist, ragen die Stegabschnitte der zu einem Stapel vereinigten Lamellen radial nach außen oder innen über die Umfangsflache des fertigen Schwungrades hinaus, was sich jeweils danach richtet, ob der Stator innerhalb oder außerhalb des Schwungradrandes angeordnet werden soll. Daher ist eine Bearbeitung auf der Drehbank erforderlich, damit das Schwungrad den gewünschten Innen- oder Außendurchmesser erhält. Hierbei v/erden die Stege der zu dem Stapel vereinigten Lamellen entfernt, so daß die beiden Pole magnetisch voneinander getrennt sind und ein sich von Pol zu Pol erstreckender Kraftlinienweg vorhanden ist, der radial außerhalb des Schwungradrandes verläuft. Zwar ermöglicht es dieses bekannte Verfahren, einwandfrei arbeitende Schwungradmagnetzünder herzustellen, doch ist die Bearbeitung auf der Drehbank zum Entfernen der Stegabschnitte der gestapelten Lamellen relativ teuer und zeitraubend.

Der Erfindung liegt die -^ufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer gegossenen magnetomotorischen Vorrichtung, die eine Polschuh- bzw. Magnetbaugruppe enthält, zu schaffen, bei dem es nicht erforderlich ist, die Vorrichtung auf der Drehbank zu bearbeiten, sowie eine nach dem Spritzgießverfahren

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herstellbare magnetomotorisclie Anordnung der genannten Art zu schaffen, bei der die aus Lamellen aufgebaute Polschuhbaugruppe so ausgebildet ist, daß sich der die Polschuhe verbindende Stegabschnitt auf wirtschaftliche und relativ schnelle Weise durch einen Bohr- oder Räumvorgang entfernen läßt, und die geeignet ist, beim Herstellen gegossener magnetömotorischer Vorrichtungen der genannten Art verwendet zu werden, bei denen jede der zu einem Stapel vereinigten Lamellen der Magnetbaugruppe einen Verbindungssteg aufweist, der die Lücke zwischen den Polschuhabschnitten überbrückt, und der gegenüber der äußeren Umfangsfläche der Polschuhabschnitte der Baugruppe radial nach innen versetzt ist.

Die E_rfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Grundriß einer Polschuh- bzw. Magnetbaugruppe, bei der sich das Verfahren nach der Erfindung anwenden läßt;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Baugruppe nach Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4- den Grundriß einer Bauart eines gemäß der Erfindung hergestellten, die Magnetbaugruppe nach Fig. 1 enthaltenden Schwungradmagnetzünders;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in J?ig· 4-; und

Fig. 6 einen teilweise als Schnitt gezeichneten Teil des Grundrisses des Schwungradmagnetzünders nach Fig. 4-, der die endgültige Form der Polschuhbaugruppe erkennen

In Fig. 1 ist eine Polschuh- bzw. fcagnetbaugruppe 8 nach der Erfindung dargestellt, die geeignet ist, bei der

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Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet zu werden. Zu der Baugruppe 8 gehört ein Satz von mehreren zu einem Stapel vereinigten ferromagnetischen Lamellen 10, die in Deckung miteinander angeordnet sind und durch Nieten 11 zusammengehalten werden. Jede der zwölf dargestellten Lamellen 10 weist zwei Polschuhabschnitte 12 auf, die einen Polschuhkrümmungsradius r haben, welcher dem endgültigen Durchmesser eines Schwungrades entspricht, in das die Magnetbaugruppe auf eine noch zu erläuternde Weise in einer Spritzgießform eingegossen werden soll.

Jede Lamelle 10 weist zwei durch einen Umfangsabstand getrennte Schenkel 13 auf, die sich gegenüber den Polschuhabschnitten 12 radial nach innen erstrecken und einen Raum abgrenzen, der dazu dient, einen Dauermagneten 14 aufzunehmen, der sich in Richtung einer Sehne zwischen den einander zugewandten inneren Wandflächen der beiden Schenkel 13 erstreckt und zwischen ihnen eingespannt ist. An seinem unteren bzw. inneren Ende besitzt jeder Schenkel 13 einen fingerähnlichen Ansatz bzw. eine Zunge 15j die über die äußeren Enden des Dauermagneten 14 hinweggestemmt sind und so dazu beitragen, den Dauermagneten zwischen den Schenkeln in seiner Lage zu halten. Ferner können gemäß Fig. 1 und 2 die äußeren Enden des Dauermagneten 14 so geformt sein, daß sie etwas über die Außenflächen der Schenkel 13 hinwegragen, so daß der Dauermagnet zuverlässig in seiner Lage gehalten wird und zusammen mit den zu einem Stapel vereinigten Lamellen oder Polschuhblechen 10 eine zusammenhängende Baugruppe bildet.

Jede Lamelle 10 weist innerhalb jedes Schenkels eine Öffnung 16 auf, und diese in Deckung miteinander angeordneten Öffnungen bilden praktisch eine Bohrung, die sich innerhalb jedes Schenkels durch den Lamellenstapel erstreckt. Diese Bohrungen dienen dazu, die Magnetbaugruppe während des Gießvorgangs in der Hohlform in ihrer Lage zu halten.

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Zu jeder Lamelle 10 gehört ferner ein Verbindungssteg 18, der die sich in der Umfangsrichtung erstreckende Lücke zwischen den einander zugewandten inneren Stirnflächen 20 der Polschuhe 12 überbrückt. Die Stege 18 schließen sich an die unteren Endabschnitte der Stirnwände 20 an und bilden in ihrem mittleren Teil jeweils einen ringförmigen Abschnitt 22. Jede Lamelle 10 ist innerhalb dieses ringförmigen Abschnitts des Stegs 18 mit einer mit diesem Abschnitt konzentrischen Öffnung 24 versehen, und diese öffnungen bilden bei dem Lamellenstapel praktisch eine dritte Bohrung, die als Führung für einen Bohrer dient, mittels dessen die Stege 18 bei dem fertigen Schwungrad in einem späteren Zeitpunkt entfernt werden.

Gemäß Fig. 1 ist jeder Steg 18 vorzugsweise vollständig innerhalb der äußeren Umfangslinie angeordnet, die durch den äußeren Krümmungsradius r der iolschuhe 12 bestimmt ist. Diese zusammenhängende Polschuhbaugruppe, die dazu bestimmt ist, die Magnetbaugruppe eines Schwungradmagnetzünders oder einer anderen magnetomotorischen Vorrichtung zu bilden, wird im Hohlraum der Spritzgußform dadurch in die richtige Lage gebracht, daß sie mit Hilfe der öffnungen 16 auf dazu passende Bolzen aufgeschoben wird. Gemäß Fig. 4 ist außerdem ein Gegengewicht 28 vorhanden, das zwei durch einen Umfangeabstand getrennte öffnungen 30 aufweist, so daß ee sich diametral gegenüber der Lagnetbaugruppe auf zwei weitere Bolzen aufschieben läßt. Nach dem Einsetzen der Magnetbaugruppe und des Gegengewichtes wird die Form geschlossen und mit dem gewünschten geschmolzenen Werkstoff, z.B. Aluminium oder Zink, gefüllt, um ein Schwungrad mit der gewünschten Form zu gießen* Der Hohlraum der Form ist so bemessen, daß das Schwungrad einen endgültigen Außendurchmesser erhält, der mit dem Außendurchmeaser der Polschuhbaugruppe übereinstimmt. Ein derartiges fertiges Schwungrad 32 ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Natürlich ist es bei Konstruktionen, bei denen ein Stator innerhalb -des Handes des Schwungrades angeordnet ist, auch möglich, ein Schwungrad

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zu verwenden, das mit einer nach innen orientierten, konkaven toischuh- und Magnetbaugruppe versehen ist.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Schwungrad 32 beim Gießen mit einer Öffnung 34 und einer keilnut 36 versehen, die zu der zugehörigen Antriebswelle des betreffenden Motors paßt. Die äußere Stirnfläche des Schwungrades wird mit angegossenen, radial verlaufenden Kühlrippen versehen. Ferner wird das Gußstück gemäß Fig. 4 und 5 mit Hilfe eines entsprechend geformten Ansatzes im Inneren der Hohlform mit einer konischen Öffnung 40 versehen, die in Fluchtung mit der Bohrung 24 der Polschuhbaugruppe steht und bei dem Gußstück aus Aluminium oder Zink eine Führung für einen Bohrer bildet.

Nach dem Gießen des Schwungrades kann es erforderlich sein, etwa vorhandene Grate zu entfernen. Dies wird vorzugsweise durch einen einfachen Beschneide- oder Stanzvorgang bewirkt, der gleichzeitig dazu dient, den etwa auf der Außenfläche der Polschuhe 12 noch vorhandenen gegossenen Werkstoff zu beseitigen. Bach der Durchführung dieses Arbeitsschritts sind die Außenflächen der Polschuhe 12 vollständig freigelegt und sie stehen in genauer Fluchtung mit der Umfangsflache 29 (Fig. 6) des Gußstücks. Hierauf werden die Stege 18 entfernt, und zwar durch einen Säumvorgang oder vorzugsweise durch Ausbohren der ringförmigen Abschnitte 22 der Stege 18, so daß gemäß Fig. 6 eine Eohrung 44 entsteht. Diese Bohrung kann mit einem leichten unmagnetischen Werkstoff gefüllt werden, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist. Las Ausbohren zum !Entfernen der Lamellenstege 18 läßt sich leicht durchführen, da der durch die Stege 18 gebildete Körper einen zylindrischen Querschnitt hat und so bemessen ist, daß er sich mit Hilfe eines Bohrers von genormter Größe in einem einzigen Durchgang sauber und gleichmäßig ausbohren läßt. Hierbei wird ein Bohrer benutzt, dessen Durchmesser nur etwas größer ist als der Durchmesser der ringförmigen Abschnitte 22, so daß am Umfang des auszubohrenden Teils

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zusätzlich eine dünne Schicht des weicheren, unmagnetischen gegossenen Werkstoffs abgetragen wird, um ein vollständiges Durchtrennen der Stege 18 zu gewährleisten. Außerdem ermöglichen es die konische Mhrungs öffnung 40 und die Bohrung 24, den Bohrer schnell und auf einfache Weise in die richtige Lage zu bringen, so daß der gesamte Bohrvorgang mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, Bei der beschriebenen Gestaltung der Lamellenstege hat der Bohrer keine Neigung, seitlich in Richtung auf den weicheren gegossenen Werkstoff auszuwandern. Soll ein Räumwerkzeug benutzt werden, erhält der Steg 18 zweckmäßig über seine ganze Umfangslänge zwischen den Polschuhabschnitten 12 einen gleichmäßigen Querschnitt, d.h. es ist nicht erforderlich, den ringförmigen Abschnitt 22 vorzusehen.

Nach dem Entfernen der ringförmigen Abschnitte 22 der Stege 18 sind die beiden Polschuhe 12 magnetisch voneinander getrennt, und die gekrümmten Flächen, deren Krümmung durch den Krümmungsradius r gegeben ist, dienen als Austrittsflächen für Kraftlinien, so daß die durch den Dauermagneten 14 erzeugten Kraftlinien außerhalb der Umfangsflächen der Polschuhe zwischen den Polschuhen längs gekrümmter Linien verlaufen, um eine magnetische Kopplung mit der Spulen- und Kernbaugruppe eines nicht dargestellten Stators zu bewirken, der dem äußeren Rand des Schwungrades nahe benachbart ist. Würde der Stator in der weiter oben beschriebenen Weise innerhalb des Randes des Schwungrades angeordnet sein, wurden die konkaven Innenflächen der Polschuhe Flächen bilden, aus denen die Kraftlinien austreten, die dann längs nach innen gekrümmter Linien verlaufen, um eine magnetische Kopplung mit dem Kern des Stators zu bewirken. Somit sind durch die Erfindung in beiden Fällen Polschuh- und Magnetbaugruppen geschaffen worden, die Verbindungsstege aufweisen, welche gegenüber den Flächen der Polschuhe, aus denen die Kraftlinien austreten, nach innen versetzt sind.

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Zwar wäre es vorteilhaft, das "Verfahren nach der Erfindung insgesamt an einer bestimmten Stelle durchzuführen, doch wäre es natürlich auch möglich, Polschuhbaugruppen der vorstehend beschriebenen Art an einer Stelle herzustellen und sie dann zu anderen Stellen zu transportieren und/oder sie an andere Werke zu verkaufen, wo sie dann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Schwungradmagnetzünder eingekapselt bzw. eingegossen werden könnten.

Ansprüche

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Claims (11)

ANSPRÜCHE

1.J Verfahren zum Herstellen einer magnetomotorischen vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einen unmagnetischen Körper, der eine Drehachse besitzt, eine Polschuh- und Magnetbaugruppe eingekapselt wird, zu der ein Magnet und mehrere einstückige, zu einem Stapel vereinigte, ferromagnetische Lamellen gehören, wobei jede Lamelle Polschuhflächen aufweist, die kreisbogenförmig gekrümmt sind, und deren Krümmungsradius von der Drehachse des unmagnetischen Körpers ausgeht, so daß die Polschuhflächen als Flächen wirken, aus denen Kraftlinien austreten, und wobei jede Lamelle einen Steg aufweist, der die Polschuhabschnitte miteinander verbindet und gegenüber den Flächen, aus denen die Kraftlinien austreten, nach innen versetzt ist, daß die magnetomotorische Vorrichtung ferner so geformt wird, daß die gekrümmten Flächen, aus denen die Kraftlinien austreten, allgemein in Fluchtung mit der endgültigen Umfangsfläche des unmagnetischen Körpers stehen, und daß danach die Stege der zu dem Stapel vereinigten Lamellen entfernt werden, so daß die Polschuhe magnetisch voneinander getrennt sind, damit sich die durch den Magneten erzeugten magnetischen Kraftlinien außerhalb der Flächen, aus denen sie austreten, zwischen den Polschuhabschnitten erstrecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der magnetomotorischen Vorrichtung um einen Schwungradmagnetzünder handelt, der unter Anwendung des Spritzgießverfahrens hergestellt wird, und daß die Stege der zu einem Stapel vereinigten Lamellen jeweils einen allgemein zylindrischen bzw. ringförmigen Abschnitt umfassen.

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3. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Stege der Lamellen durch einen Räumvorgang entfernt werden.

4-, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische bzw. ringförmige Abschnitt jeder der zu einem Stapel vereinigten Lamellen eine mit dem Abschnitt konzentrische, durchgehende öffnung aufweist, und daß diese Abschnitte durch Ausbohren entfernt werden, wobei die Öffnungen der ringförmigen Abschnitte als Führungen für den Bohrer benutzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der zylindrischen bzw. ringförmigen Abschnitte der Lamellen kleiner ist als der Durchmesser des zum Ausbohren benutzten Bohrers, so daß die ringförmigen Abschnitte durch den Ausbohrvorgang vollständig entfernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Spritzgußform ein Ansatz vorhanden ist, der dazu dient, das hergestellte Gußstück mit einer konischen Führungsöffnung zu versehen, welche mit den Offnungen der zylindrischen bzw. ringförmigen Abschnitte der Lamellen in Verbindung steht»

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zum Gießen der Vorrichtung Aluminium verwendet wird, und daß nach dem Gießen des Schwungrades die gekrümmte Polschuhfläche durch einen mittels einer wiatrize durchgeführten Stanzvorgang gesäubert wird, um zu gewährleisten, daß die Flächen, aus denen die Kraftlinien austreten, in Fluchtung mit der zugehörigen Umfangsflache des Gußstücks aus Aluminium stehen.

8. Polschuh- und Iwagnetbaugruppe zur Verwendung beim Gießen von Schwungradmagnetzündern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dauermagnet (14-) vorhanden ist, daß mehrere zu einem Stapel vereinigte,

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ferromagnetische Lamellen (10) vorhanden sind, die aneinander befestigt sind und den Dauermagneten mit einer Einspannwirkung so umschließen, daß der Dauermagnet und die Lamellen eine zusammenhängende Baugruppe bilden, daß jede Iiamelle Po Is chuhab schnitte (12) aufweist, die gekrümmte Umfangsflächen besitzen, aus denen magnetische Kraftlinien austreten, und die einen vorbestimmten Krümmungsradius (r) haben, daß Jede Lamelle einstückig ausgebildet ist, und daß zu jeder Lamelle ein die Polschuhabschnitte verbindender Stegabschnitt (18) gehört, der gegenüber den !'lachen, aus denen die Kraftlinien austreten, nach innen versetzt ist.

9. Polschuh- und Magnetbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Stegabschnitte (18) der zu einem Stapel vereinigten Lamellen einen allgemein zylindrischen bzw. ringförmigen Abschnitt (22) bilden.

10. Polschuh- und Magnetbaugruppe nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß der durch die Stegabschnitte (18) der Lamellen (10) gebildete zylindrische bzw. ringförmige Abschnitt (22) eine durchgehende, mit ihm konzentrische öffnung (24) aufweist, und daß die Lagnetbaugruppe (8) mit Einrichtungen (16) versehen ist, die es ermöglichen, die Baugruppe im Hohlraum einer Spritzgußform in der gewünschten Lage zu halten.

11. Polschuh- und Magnetbaugruppe zur Verwendung beim Gießen eines Schwungradmagnetzünders mit einer vorbestimmten Drehachse, dadurch gekennzeichnet , daß ein Dauermagnet (14) vorhanden ist, daß mehrere zu einem Stapel vereinigte, ferromagnetische Lamellen (10) vorhanden sind\ die aneinander befestigt sind und den Dauermagneten mit einer Einspannwirkung umschließen, so daß der Dauermagnet und die Lamellen eine zusammenhängende Baugruppe bilden, daß jede Lamelle Polschuhabschnitte (12) aufweist, die eine gekrümmte Umfangsflache haben, deren krümmung durch einen von der Drehachse ausgehenden Radius (r) bestimmt ist, daß jede Lamelle einstückig ausgebildet

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ist, einen die Polschuhabschnitte verbindenden Stegabschnitt (18) aufweist und längs des Radius der lOlschuhabschnitte nach innen versetzt ist.

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