Die Wellertechnologie
ist ein innovatives und weltweit patentiertes Verfahren zur Herstellung von rotierenden elektrischen Maschinen.
Technische Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von rotierenden elektrischen Maschinen
Die Wirkungsweise und die Herstellungsverfahren von Elektromotoren nach dem Stand der Technik sind dem Fachmann bekannt, so dass in der nachfolgenden Beschreibung diese nur zur Erläuterung des neuen Verfahrens betrachtet werden.
Bei der Entwicklung von Elektromotoren werden vor allem folgende Ziele angestrebt:
1.
2.
3.
Die Endmontage soll mit wenigen Arbeitsschritten unkompliziert ausfallen
Dazu werden häufig magnetische Rotoren und mit Einzelspulen gewickelte Statoren eingesetzt.
Statoren mit überschneidenden Spulen sind in der Herstellung kompliziert, kommen aber vor allem bei Kurzschlussläufern vor. Diese Art der Statoren erzeugt das Magnetfeld außerhalb vom Kraftfeld, welches mit einem geeigneten magnetischen Leiter zum Wirkungsfeld des Rotors geleitet wird.
Dadurch treten zusätzlich Verluste auf und der Motordurchmesser vergrößert sich, besonders im Einzelspulenverfahren .
Als Beispiel ist hier ein Motor von der Firma Maxon, Typ EC – 4 pole 30 Art.Nr.305015, zu betrachten.
Die Wirkungsweise dieser Motoren ist sehr gut, aber die Motorwicklung in der Fertigung äußerst kompliziert.
Der Wickelkopf muss auf einer Seite entweder in den äußeren Durchmesser oder ohne zusätzlichen Durchmesser in die Wicklung verbracht werden, damit die nachträgliche Montage des Rotors oder des magnetisch leitenden Innenteiles frei drehend möglich wird.
Für den idealen Motor sollten die Drähte der Motorspule gerade über das Magnetfeld gezogen, die Wickelköpfe möglichst kurz gehalten und alle Segmente nacheinander zu einem Stück gefertigt werden können.
Diese einfache und wirkungsvolle Herstellungsweise ist uns mit dem neuen Verfahren gelungen
Auf dem vorgefertigten Anker werden auf den Kopfseiten jeweils Bordscheiben mit etwas vergrößertem Außendurchmesser und Achsloch aufgesteckt. Der Anker ( Rotor ) muss eine homogene Oberfläche besitzen, weil er später nochmals als Walzwerkzeug benutzt wird.
Nun wird über die beiden Bordscheiben und den Anker die Motorwicklung mit den gewählten Einzelspulen lagenweise homogen gewickelt.
Um die Spulen gleich oder nachträglich zu verfestigen, benutzt man dazu Backlackdraht und geeignete Hilfswerkzeuge wie Platzhalter für die Spulensegmentierung.
Nach diesem Arbeitsprozess ist der Anker durch die Aufwölbung der Spulendrähte nach innen und außen nicht mehr beweglich, so dass ein Formatierungsprozess notwendig ist.
Die gesamte Einheit, Motorspule mit Anker, wird über die Spulenlänge in ein etwas größeres Rohr gesteckt. Dieses dient als Widerlager für den Arbeitsschritt „Motorspule formatieren“.
Dazu wird extern eine exzentrische Ablaufdrehbewegung auf die Achse des Ankers gebracht und der Ankerkern läuft wie eine Walze auf dem Innendurchmesser der Motorspule ab, so dass diese gegen das Widerlager auf das Endmaß gepresst wird. Für diesen Arbeitsschritt erhitzt man den Backlackdraht der Motorspule durch Stromeinbringung.
Der Excenterhub des bewegten Ankers wird auf den vorgesehenen Luftspalt eingestellt.
Nach dem beschriebenen Formatierungsvorgang können die Lager auf die Motorachse aufgebracht werden. Der Anker kann sich nun in dem sehr präzisen Luftspalt frei drehen. Der Motor ist nach der Komplettierung mit den verbleibenden Komponenten fertig. Mit dem beigefügten Zeichnungssatz wird das Prinzip der Erfindung anschaulich dargestellt. In der Ausführung sind mit diesem Verfahren viele Möglichkeiten gegeben, zum Beispiel Luftspulenankermotoren mit Schleifringkörper oder Kommutierung, Brushless-Motoren mit festem Stator und magnetisiertem Anker, Reluktanzmotoren, Kurzschlussläufer, vor allem im Netzbetrieb, oder Außenläufer.