DE2805659A1 - Verfahren zum herstellen eines miniaturmotors aus kunststoff - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines miniaturmotors aus kunststoffInfo
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Description
HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Verfahren zum Herstellen eines Miniaturmotors aus Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
eines Miniaturmotors aus Kunststoff. Insbesondere bezieht sie
sich auf ein Herstellungsverfahren, bei dem eine Spulenhülle um einen Stator eines Elektromotors, wie z. B. LUftermotors
zur RaumbelUftung und eines Motors für eine Waschmaschine aus Kunststoff als Baukörper oder Isolierkörper geformt
wird.
Ein Motor, bei dem ein Teil um einen Stator usw. oder ein Spulenhiillenteil, wie er auch als Gehäuse oder Endträger
des Motors dient, und ein Spulenteil aus warmhärtenden Kunststoffmaterialien, wie z. B. Epoxy-, Phenol- und ungesättigten
Polyesterharzen, hergestellt werden, sind aus der US-PS 3 758
bekannt.
Als ein Verfahren zum Herstellen des Motors des oben beschriebenen
Aufbaus gab es das in der genannten Patentschrift offenbarte Preßspritzverfahren. Obwohl dieses Herstellungsverfahren
das Formen unter einem verhältnisnäßig niedrigen Druck ermöglicht, wird die Einspritzzeit lang, und es besteht
die Gefahr, daß das Material in dem Zustand geliert, in dem die Form damit noch nicht völlig gefüllt ist. Das Abwiegen des
Materials ist schwierig zu automatisieren, und es ergeben sich
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— "3 —
Abfälle (Rest in einem Fülltrichter zur Zeit der Extrusion) während des Formens, so daß die Materialausbeute relativ
gering ist. Wenn das Material unter hohem Druck eingespritzt und geformt wird, ergibt sich der Nachteil, daß die Spule
im Stator einer Druckdeformation oder Schädigung ausgesetzt wird.
Andererseits entwickelten die Erfinder das Einspritzformverfahren
als eine Methode zum Herstellen des Motors.Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß sich das Materialwiegen automatisieren
läßt und keine Abfälle erzeugt werden. Viele Sinspritzformmaschinen
spritzen jedoch das Kunstharz unter einem Druck (angenähert 80 kg/cm ) ein, der höher als beim
Preßspritzverfiihren ist. In diesem Punkt wurde das Einspritzformverfahren
als zur Formung der Spulenbestandteile ungeeignet befunden.
.Demgemäß sind bei den bisher angewandten Formverfahren
viele Probleme beim Formen der Spulenbestandteile unter Verwendung des Kunststoffes, insbesondere von w'ärmehärtendem
Kunststoffmaterial, dem ein anorganischer Füllstoff usw. in großen Mengen beigemischt werden, anzutreffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Miniaturmotors aus Kunststoff zu entwickeln,
bei dem die Formzeit kurz ist und die Druckverformung und Schädigung von Spulenbestandteilen usw. vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Herstellen eines Miniaturmotors aus
Kunststoff^ gemäß -dem ein Gehäuse, ein Endträger od. dgl. als
Teil um eine Statorspule aus wärmehärtendem Kunststoff geformt wird,
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mit dem Kennzeichen, daß der Einspritzdruck der Formmasse
entsprechend dem inneren Kunststoffdruck in der Form und
unmittelbar vor der Vollendung des Füllens der Form mit dem Kunststoffmaterial verringert wird.
Alternativ läßt sich der Erfindungsgedanke so ausdrücken,
daß der Einspritzdruck der Formmasse entsprechend dem inneren
Kunststoffdruck in der Form und in zwei Stufen von einem
hohen Druck zu einem niedrigen Druck umgeschaltet wird.
Der UmschaltVorgang vom hohen zum niedrigen Druck erfolgt
unmittelbar, bevor die Form mit dem warmhärtenden · Kunststoff
material gefüllt ist.
Vorzugsweise liegen der hohe Druck in einem Bereich von angenähert 70 bis angenähert 90 kg/cm und der niedrige Druck
in einem Bereich von angenähert I5 bis angenähert 25 kg/cm .
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten
AusfUhrungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der-Beziehung zwischen
dem Einspritzdruck und der FÜTlzeit beim Formen und
der Beziehung zwischen dem Einspritzdruck und der Impulsdurchschlagspannung}
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Einspritzzeit und der Impulsdurchschlagspannung
und der Beziehung zwischen der Einspritzzeit und der Viskosität eines Materials;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt zur Veranschaulichung der
Herstellung eines Motors gemäß der Erfindung; und
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Pig. 4 ein Diagramm zur qualitativen Darstellung der Beziehungen
zwischen der Einspritzzeit und dem Einspritzdruck bei einem bekannten Formverfahren
und bei einem Formverfahren gemäß der Erfindung.
Es soll nun ein AusfUhrungsbeispiel des Herstellungsverfahrens
gemäß der Erfindung beschrieben werden.
Die grundsätzliche Darlegung der Erfindung und der technische Gedanke, worauf die Erfindung basiert, sollen anhand der
Fig.l erläutert werden.
Ein Spulenteil eines Motorstators wird aus einem warmhärtenden Kunststoffmaterial (im folgenden einfach als "Harzmaterial"
bezeichnet) geformt. Dabei zeigt, wie durch die Kurve IA in Fig. 1 dargestellt ist, die Impulsdurchschlagspannung,
die ein elektrisches Merkmal des Motors ist, eine Neigung zum Sinken mit dem Anstieg des Einspritzdrucks. Andererseits
verkürzt sich die FUllzeit, d. h. die Zeit,.in der eine Form
mit dem Harzmaterial gefüllt wird, mit dem Anstieg des Einspritzdrucks f Wie die Kurve 2A zeigt.
Daher ist es, wenn die Formzeit, die QalulitätsVerschlechterung
aufgrunddes Gelierens des Harzmaterials usw. in Betracht gezogen werden, besser, das Harzmaterial schnell
unter hohem Druck einzubringen. Umgekehrt wird jedoch die Impulsdurchschlägspannung,die das elektrische Merkmal des
Motors ist, dabei verschlechtert.
Ähnliche Tatsachen lassen sich anhand der Fig. 2 zeigen.
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Wie die Kurve IB in Fig. 2 zeigt,wird, wenn die Einspritzzeit
kürzer ist, die Impulsdurchschlägspannungdes
Motors größer und günstiger. Andererseits verläuft die Beziehung zwischen der Injektionszeit und der Viskosität des
Materials so, wie durch die Kurve 2B in Fig.2 dargestellt ist. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache muß das Einspritzen
vollendet sein, bevor die Viskosität des Materials durch eine Aushärtreaktion ansteigt.
Aufgrund dieser Tatsachen kann für das Formen im Fall der Erstarrung des Spulenumfangsteils des Motorstators od. dgl.
mit dem Harzmaterial gesagt werden, daß der geringstmögliche Einspritzdruck und die kürzestmögliche Einspritzzeit die
Qualität des Motors verbessern.
Wie oben angegeben, haben jedoch die vorhandenen Verfahren zum Formen zahlreiche Probleme und können diese Bedingungen
nicht erfüllen.
Dagegen berücksichtigten die Erfinder hinsichtlich des Formdrucks
die Tatsache,daß im Fall, wo der Motorstator od. dgl.
als Einsetzbestandteil in eine Form eingesetzt ist und der Spulenumfangsteil mit dem Harzmaterial usw. erstarrt, Gas
durch den entgasenden Teil oder Formverbindungsteil der Form
und die Zwischenräume eines Extrusionsstiftes usw. entweicht
und der innere Harzdruck kaum einwirkt, bis das Harzmaterial völlig in die Form eingebracht ist. Im Hinblick auf diese
Tatsache fanden die Erfinder ein Verfahren, gemäß dem, wenn der aus dem Kunststoff hergestellte Motor nach dem Einspritzformverfahren
zu formen ist, der Einspritzdruck der Formmasse unmittelbar vor Vollenden des Harzeihfüllefts gesenkt wird. Mit
anderen Worten ist das angewandte Verfahren von einem Zweistufen-
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druck-Umschaltsystem, gemäß dem zunächst das Harzmaterial
mit hoher Geschwindigkeit unter hohem Druck eingespritzt wird, bis es fast völlig in die Form eingeführt ist, und anschließend
der Druck unverzüglich vor Vollenden des Einfüllens, d. h. unmittelbar, bevor der innere Harzdruck zu wirken beginnt,
gesenkt wird.
Ein solches Verfahren soll nun anhand der Fig. 3 erläutert werden.
Man erkennt in Fig. 3 einen Formhohlraum 1, eine Einlaßöffnung 2, einen Stator 3 eines Miniaturmotors, einen
Kernteil 4 in einer Form 8, eine Entgasungsnut (Entlüftungsloch)5,
einen Ausstoßzapfen 6 und eine Spule 7.
In der Darstellung nach Fig.3 ist der Stator 3 des Miniaturmotors
als Einsatz in die Form 8 eingesetzt. Ein Harzmaterial wird in den Formhohlraum 1 der Figur durch die Einlaßöffnung 2
eingespritzt, und der Stator 3 ist durch den Kernteil 4 in der Form 8 fixiert.
Unter diesen Bedingungen wird das Harzmaterial unter Einwirkung des Spritzdrucks eingespritzt. Zu dieser Zeit erzeugtes
Gas entweicht durch die Entgasungsnut 5· Nachdem das
Harzmaterial in den Formhohlraum 1 eingeführt und erhitzt und ausgehärtet ist, wird der Stator 3 als Formerzeugnis durch
den Ausstoßzapfen 6 ausgedrückt.
Wenn in diesem Verlauf die Spule 7 komprimiert und deformiert oder geschädigt wird, ergibt sich eine Verschlechterung der
Impulsdurchschlagspanminfjäes Motors, wie bereits angedeutet wurde.
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Daher Ist es erwünscht, das Harzmaterial unter einen?
möglichst geringen Druck einzuspritzen. Mit Formmaschinen, die auf dem Preßspritzverfahren und dem Einspritzverfahren,
die schon erwähnt wurden, basieren, steigt jedoch der innere Harzdruck in der Form nach und nach, wie durch die Innenharzd
ruckkurve. 2Γ in Fig. h angedeutet ist, während der
gemäß
E ins pr it zd ruck/der den äußerlich einwirkenden Druck anzeigenden
Kurve IC konstant bleibt. Bis das Harzmaterial völlig in einem Öffnungsdichtungsteil oder im geformten Erzeugnis
ausgehärtet ist, wird der Druck der Kurve IC sogar bis jenseits eines Punktes A in der Figur hochgehalten.
Demgemäß ist die Druckdeformation oder Schädigung der
Spule unvermeidlich. Insbesondere ist das Harzmaterial für den Spulenumfangsteil des Motors das warmhärtende. Kunststoff
material, in .dem ein anorganischer Füllstoff in großen Mengen z.ugemischt ist, um die Wärmebeständigkeit und die
Dimensionsstabilität zu verbessern. Daher wird die Neigung
zur Deformation oder Schädigung weiter verstärkt.
Erfindungsgemäß wird bei dem anhand der Fig.3 erläuterten
Formverfahren das Harzmaterial unter hohem Druck eingespritzt, bis es etwa völlig in die Form B eingebracht ist, und der
Einspritzdruck wird auf einen niedrigen Druck unmittelbar vor Vollendung des Einfüllens umgeschaltet.
Dies soll anhand der Fig. 4 erläutert werden, die qualitativ die Beziehung zwischen der Formzeit und dem Einspritzdruck
veranschaulicht. Aufgrund des ersten Drucks auf einer den äußerlich einwirkenden Druck andeutenden Kurve ID wird
der innere Ha-rzdruck auf einer Innenharzdruckkurve 2D nach
und nach mit der Formzeit angehoben. Unmittelbar vor einem
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CPiGiMAL INSPECTED
Punkt B in der Figur, d. h. etwas vor dem Punkt B, an dem die Form völlig gefüllt ist, wird der Einspritzdruck bei A auf
eine Zweidruckkurve ~$T>
gesenkt.
So ist im Lauf bei und nach dem Punkt B, an dem der Druck
auf die Spule 7 einwirkt, der Druck verhältnismäßig niedrig, und die Druckdeformation, Schädigung usw. der Spule lassen
sich in sehr hohem Grade ausschalten.
Zusätzlich zum Vermeiden der Druckdeformation usw. der
Spule lassen sich Grat und Ansätze, die in der Form 8 auftreten,
durch Senken des Einspritzdrucks auf den zweiten Druck unmittelbar
vor dem völligen Füllen des Formhohlraums 1 in der Form 8
mit dem Harzmaterial verringern, wie oben angedeutet wurde.
Es wird ein Beispiel beschrieben, bei dem man unter Verwendung des Stators eines Lüftermotors (15W) (=Miniatürmotors) als
Einsatz ein Teil um den Stator aus Harzmaterial als Baukörper oder Isolierkörper, der auch als Gehäuse diente, entsprechend
dem obigen Herstellverfahren gemäß der Erfindung formte. Als Formmaschine wurde eine Sinspritzformmaschine verwendet,
die eine Formdichtpressung von 30 t, eine Einspritzkapazität
von 1300 cnr , einen Höchsteinspritzdruck von J500 kg/cm und
einen niedrigsten Sekundärdruck von 10 kg/cm aufwies (Wärmehärtharz-Mischungsschneckentyp
von Toho Press Co. Ltd.). Beim Herstellen mit dieser Formmaschine wurden das Auftreten
von Grat oder Ansätzen am Formkörper, die Zustände der Deformation und Schädigung der Spule und die Impulsdurchschlagspannung
des Motors beobachtet und gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.
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| Deformation der der Spule |
(a) | I | Deformation wurde fest gestellt |
(c) | |
| ! | Schädigung der Spule |
Deformation wurde fest gestellt |
etwas be schädigt |
Keine Deformation wurde festge stellt |
|
| Impulsdurchschlag- spannungscharakte- ristik als Motor |
etwas be schädigt |
2 von 10 Prüfstücken zeigten 2 KV oderjmehr |
Kein Schaden | ||
| Ansätze des Sta torteils der Form |
e) von IO Erüf- stUcken zeig ten 2 KV oder mehr |
Ansätze tra ten zahl reich auf |
10 von 10 Prüf stücken zeigten 2 KV oder mehr |
||
| Ansätze tra ten zahlreich auf |
Wenige Ansätze | ||||
In der Tabelle 1 beziehsnsich der Fall (a) auf das allgemeine
Preßspritzverfahren, der Fall (b) auf das bekannte Einspritzformverfahren
für ein wärmehärtendes Kunststoffmaterial, bei
dem nur ein hoher Druck (8o kg/cm ) angewandt wurde, und der Fall (c) auf das Einspritzformverfahren nach dem Zweistufeneinspritzdruek-Umschaltsystem
gemäß der Erfindung.
Als Ausgangs-Harzmaterial wurde eine vormischung verwendet,
in die Silikasand, Kalziumkarbonat, anorganische Faser, wie z. B. Glasfaser, als Füllstoffe in ein ungesättigtes
Polyesterharz in einer Menge von 70 % eingemischt wurden. Der
Einspritzdruck zur Zeit des Formens war 80 kg/cm in, der Primär-
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stufe und 20 kg/cm in der Sekundarstufe_, und das Umschalten
wurde etwas vor dem völligen Einfüllen des Harzmaterials in die Form vorgenommen.
Die Erfinder wandten das erfindungsgemäße Formverfahren
auf einen Motor für eine Waschmaschine (80 W), einen Motor fUr einen Lüftungsventilator '20 W) usw. an und hatten auch
im Handel Erfolg. Es wurde bestätigt, daß ein Wert von etwa
70 bis 90 kg/cm als Primärdruck erwünscht ist, während ein
Wert von etwa I5 bis 25 kg/cm als Sekundärdruck vorzuziehen
ist.
Zusammenfassend gilt^daß erfindungsgemäß der Einspritzdruck
beim Formen unmittelbar vor Vollenden des EinfUllens des Harzmaterials in die Form gesenkt wird und daher ein Verfahren
zum Herstellen eines Miniaturmotors aus Kunststoff zur Verfügung gestellt wird, bei dem die Formzeit kurz ist, die
Kompressionsdeformation und Schädigung eines Spulenteils usw. verhindert werden können und . das Auftreten von Grat und
Ansätzen gering ist.
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Claims (4)
- Patentansprüche111 Verfahren zum Herstellen eines Miniaturmotors aus Kunststoff, gemäß dem ein Gehäuse, ein Endträger od. dgl. als Teil um eine Statorspule aus warmhärtendem Kunststoff geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck der Formmasse entsprechend dem inneren Kunststoffdruck in der Form (8) und unmittelbar vor der Vollendung des Füllens der Form mit dem Kunststoffmaterial verringert wird.
- 2. Verfahren zum Herstellen eines Miniaturmotors aus Kunststoff, gemäß dem ein Gehäuse, ein Endträger od. dgl. als Teil um eine Statorspule aus warmhärtendem Kunststoff geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck der Formmasse entsprechend dem inneren Kunststoffdruck in der Form (8) und in zwei Stufen von einem hohen Druck zu einem niedrigen Druck umgeschaltet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daßder UmsohaItVorgang vom hohen zum niedrigen Druck unmittelbar, bevor die Form mit dem warmhärtenden Kunststoffmaterial gefüllt ist, erfolgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Druck in einem Bereich von angenähert 70 bis angenähert 90 kg/cm und der niedrige Druck in einem Bereich von angenähert 15 bis angenähert 25 kg/cm liegen.680-(l4493-H4867)-TF8U9833/09S0 0RiGlNAL INSPECTED
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