202337. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tárcsaforgórészű motorok forgórészének előállítására
1 HU 202 337 B 2 A találmány tárgya eljárás tárcsaforgórészű motorok előállítására, amelynél a tárcsaforgórész egy forgástengelyre merőleges síkban körkerület mentén adott osztásban elrendezett tekercsekből kialakított tekercselést, a tekercsek kivezetéseivel összekapcsolt kommutátort és a tekercselést rögzítő szervet tartalmaz, amelynek során az egyes tekercseket elkülönülten elkészítjük, tekercseléssé összeállítjuk, a kommutátorhoz csatlakoztatjuk, majd ebben a helyzetben rögzítjük. Tárcsaforgórészű egyenáramú motorokat nagy forgatónyomatékuk, kis tengelyirányú kiterjedésük és tömegük, továbbá kedvező gyorsulási és lassulási tulajdonságaik miatt az ipar széles területén, újabban főleg a robottechnikában használnak. Ilyen motort ismertet például a 189 040 lsz. HU szabadalom, amely lehetőséget teremtett közös állórész mindkét oldalával szemközti helyzetben közös tengelyen elrendezett két forgórésztekercselés használatára, ami a forgatónyomaték növelését eredményezte. A tárcsaforgórészű motorok jellegzetes típusait és alkalmazási lehetőségeit foglalja össze például Klaus Bruchmann: „Spezialmotoren fúr Industrie-Roboter” c. közleménye (Elektrische Maschienen, 1983. pp, 275- 278). Az egyenáramú gépeknek a forgórésze általában vasmagos tekercselést tartalmaz, amelynél a vasmag speciális formájú lemezeinek kivágásához és a szereléshez költséges szerszámokra van szükség. A tárcsaforgórészek másik típusát újabban tárcsára nyomtatott tekercselések képezik, itt az anyag kiválasztása és a menetek térbeli elrendezése, valamint kommutátorhoz való csatlakoztatása számos technológiai jellegű problémát vet fel. Hagyományos tekercsekből, vasmag nélkül felépített tárcsaforgórészes motort ismertet az IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-100, No. 4, 1981 áprilisi számában P. Campbell és társai: „The Computer Design and Optimization of Axial-Field Permanent Magnet Motors” c. közleménye. Ennek 1. ábráján a forgórész tekercselését kommutátorra rögzített helyzetben láthatjuk, a cikk nem tér ki a tekercselés elkészítésére és végleges rögzítésére. Légmagos tekercselés rögzítésének klasszikus módja a műgyantával való kiöntés. Kommutátoros, tárcsaforgórészes gépek esetében ez a megoldás, különösen 1 Nm-nél nagyobb nyomatékok átvitelénél számos problémát vet fel. Az öntéshez stabil magként magát a tengelyt használják. A tengelyre való öntésnél a rövid kapcsolódási felület és a tengely hengeres palástja a nyomatékot korlátozza. A kommutátort a gyantától védeni kell. A kis tengelyirányú méret és a tekercselés kivezetéseinek a jelenléte a műveletvégzést gátolja. Technológiai problémák adódnak a tekercselés kialakításánál, a szükséges tárcsaméretre való formálásánál, továbbá a kommutátorhoz való csatlakoztatásnál is. A DE 27 41423 C3 lsz. szabadalmi leírásban kisterhelésű tárcsaforgórészű motorok forgórésztekercselésének rögzítési eljárását ismertetik. Ennél az eljárásnál a forgórész három elkülönült tekercsből áll, amelyeket oly módon rögzítenek a kommutátorral egybeépített motortengelyhez, hogy a tengelyre egy tekercstartó tárcsát szerelnek, amelyen a három elkülönült tekercs ellipszis alakú nyílását fogadó három ellipszis alakú mag van kialakítva. A tekercseket ezen magokra, mint tartókra helyezik, és a tekercsvégeket a kommutátorhoz forrasztják. A tartószerkezetet a ráhelyezett tekercsekkel együtt műgyantával kiöntik, majd a gyanta megkötése után a kész forgórész kivehető. Az itt vázolt megoldás kisterhelésű, kis pólusszámú motorokhoz használható és feltételezi, hogy a forgórész fizikailag is elkülönült tekercsekből álljon, ami a pólusszám növelési lehetőségét lényegesen korlátozza. Az öntési folyamat során keletkező erőhatások és hőterhelés a motor tengelyét jelentősen igénybe veszi, és az akkor bekövetkező deformációk gyakorlatilag nem korrigálhatók. A tartószerkezet sugárirányban tagolt kiképzése lehetetlenné teszi a legjobb minőségű kötést eredményező centrifugálöntés használatát. A találmány feladata olyan eljárás létrehozása légmagos tárcsatekercselésű forgórészek előállítására, amely kis sorozatnagyság mellett is gazdaságos és jó minőségű gyártást tesz lehetővé. Felismertük, hogy a több tekercsből kialakított többpólusú tekercselést tartalmazó forgórészek előállításánál a tekercselés kialakítását, a tekercselésnek a kommutátorhoz való hozzákapcsolását és a műgyantával való kiöntést elkülönült, de logikailag és kialakítását tekintve egymásra épülő szerszámok és megfelelő sorrend alkalmazásával lehet biztosítani, de a fellépő terhelések miatt a forgórész tengelyét érő deformációs hatásokat azáltal lehet kikapcsolni, hogy a szereléshez külön szerelő tengelyt használunk, amely részére egy a tartó szerepét is betöltő tekercsagyban furatot képezünk ki. Az agy éppen a legnagyobb terhelés helyén biztosít támasztást és gondoskodik a tömegkiegyenlítettségről, ezzel szemben a centrifugálöntést nem akadályozza. A találmánnyal eljárást hoztunk létre tárcsaforgórészű motorok előállítására, amelynél a tárcsaforgórész egy forgástengelyre merőleges síkban körkerület mentén adott osztásban elrendezett tekercsekből kialakított tekercselést, a tekercsek kivezetéseivel összekapcsolt kommutátort és a tekercselést rögzítő szervet tartalmaz, amelynek során az egyes tekercseket elkülönülten elkészítjük, tekercseléssé összeállítjuk, a kommutátorhoz csatlakoztatjuk, majd műgyantával ebben a helyzetben rögzítjük, és a találmány szerint az előre elkészített tekercseket egy tárcsa alakú tekercsösszerakó szerszám egyik, például alsó részében lévő hornyokba helyezzük, majd a másik, például felső rész radiális bordáit a hornyokba nyomjuk és köztük a tekercseknek megfelelő térközt tartunk, az így létrejött tekercselést ideiglenesen rögzítjük, majd a külső és belső tekercsfejeket fogadó szerelő tárcsához szerelő tengelyt rögzítünk és arra tekercsagyat illesztünk, amely célszerűen bordagyűrűkkel és tengelyirányú hornyokkal, továbbá a kommutátort fogadó hengeres szakasszal van ellátva, a tekercsagyra felhelyezzük a kommutátort, és a tekercselés kivezetéseit a tekercselésnek a szerelő tárcsán rögzített helyzetében a kommutátorhoz csatlakoztatjuk, majd a szerelő tárcsa és adott esetben a szerelő tengely eltávolítása után a félkész szerelvényt centrifugál öntő szerszámba helyezzük, és annak belső terét centrifugál öntés révén műgyantával kiöntjük. Acentrifugál öntéskora tekercsagy furatát célszerűen menetes orsóval fedjük, és a műgyantát a szerszámnak a tekercsagyat fogadó részének közepén a menetes orsó, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
