DE102019110951A1

DE102019110951A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Montage und/oder Demontage eines Permanentmagnet-Motors

Info

Publication number: DE102019110951A1
Application number: DE102019110951.5A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Bethge; Jan Hagdorn
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: DE102019110951B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Montage eines Permanentmagnet-Motors, wobei
- Stator oder Rotor eines Permanentmagnet-Motors auf einer Grundplatte einer Montagevorrichtung positionsgenau platziert werden;
- Stator oder Rotor in ihrer platzierten Position auf der Grundplatte fixiert werden;
- das zu dem auf der Grundplatte fixierten Teil (Stator oder Rotor) korrespondierende Teil (Rotor oder Stator) an einer Zugplatte positionsgenau fixiert wird;
- die korrespondierenden Teile (Stator oder Rotor) mittels mindestens einer auf der Grundplatte angeordneten Zugstange entlang mindestens einer auf der Grundplatte angeordneten Führungsstange passgenau positioniert axial verschiebbar sind;
- der Abstand zwischen Grundplatte und Zugplatte für die Zugstangen unter Beibehaltung der parallelen Lage von Grundplatte und Zugplatte über deren Führung entlang der Führungsstange bis zur endgültigen Montageposition kontinuierlich verringert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage bzw. zur Demontage eines Permanentmagnet-Motors.
Beim Fügen oder Zerlegen von Elektromotoren mit Permanentmagneten ist ein Kontakt von Rotor und Stator unbedingt zu vermeiden. Der bau- bzw. funktionstechnisch dringend einzuhaltende geringe Luftspalt zwischen Rotor und Stator muss sowohl bei der Demontage als auch bei der Montage zwingend eingehalten werden, da ein Kontakt zwischen den beiden Bauteilen unter Umständen zur einer Beschädigung oder gar Zerstörung der Maschine führen könnte. Da dieser Abstand aus technischen Gründen im niedrigen Millimeter-Bereich liegen muss, erfordert Montage bzw. Demontage höchste Sorgfalt. Sehr häufig wird auf eine Demontage z.B. zu Reparaturzwecken aus den genannten Gründen verzichtet. Als besonders problematisch stellt sich dar, dass die hohe magnetische Wirkung zwischen Rotor und Stator auch dann gegeben ist, wenn der Motor auch über längere Zeit außer Betrieb war.
Aus dem Stand der Technik sind dementsprechend eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen zur Montage bzw. Demontage von permanentmagnetisch-erregten Elektromotoren bekannt. Solche Vorrichtungen bzw. Verfahren sind z.B. in der CN 103 001 400 A , in der CN 202 197 185 U , in der CN 202 586 657 U , in der CN 207 368 835 U und in der CN 107 453 561 A gezeigt und beschrieben.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsvorschläge führen zu keinen im vollen Umfang befriedigenden Ergebnissen. Entweder ergeben sich Probleme bei der Montage oder bei der Demontage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine universell einsetzbare Vorrichtung zur Ausübung eines Verfahrens bei der Demontage und auch bei der Montage von permanentmagnetisch-erregten Elektromotoren anzubieten, wobei im Vordergrund die sichere und einfache Handhabung stand.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrenstechnisch dadurch gelöst, dass

- zur Montage Stator oder Rotor des permanentmagnetisch-erregten Motors auf einer Grundplatte einer Montagevorrichtung positionsgenau platziert werden,
- Stator oder Rotor in der platzierten Position auf der Grundplatte fixiert wird, das zu dem auf der Grundplatte fixierten Teil (Stator oder Rotor) korrespondierende Teil (Rotor oder Stator) auf einer Zugplatte fixiert wird,
- das korrespondierende Teil (Stator oder Rotor) mittels mindestens einer auf der Grundplatte angeordneten Zugstange über mittels mindestens einer auf der Grundplatte angeordneten Führungsstange in ihrer passgenauen Position zueinander gegeneinander axial verschiebbar ist;
- das korrespondierende Teil mittels axialer Verschiebung der Zugplatte gegen die Grundplatte in das auf der Grundplatte fixierte Teil zentral eingeführt und in dieser passgenau in der Funktionsposition fixierbar ist.

Entsprechende sind die Abläufe bei der Demontage eines permanentmagnetisch-erregten Elektromotors:

- Die Baueinheit Stator und Rotor eines permanentmagnetisch-erregten Elektromotors wird auf einer Grundplatte einer Montagevorrichtung positionsgenau platziert;
- Stator und/oder Rotor werden in dieser Position auf der Grundplatte fixiert;
- Das zu dem auf der Grundplatte fixierten Teil korrespondierende Teil wird an einer Zugplatte fixiert;
- Mittels mindestens einer mit auf der Grundplatte angeordneten Zugstange wird über mindestens eine auf der Grundplatte angeordneten Führungsstange ohne jede Abstandveränderung zwischen den beiden Bauteilen Rotor und Stator die Trennung der beiden Bauteile durch axiales Verschieben der Zugplatte gegenüber der Grundplatte über die Zugstange entlang der Führungsstange ausgeführt.

Eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Ausübung eines Montage- bzw. eines Demontageverfahrens nach den vorstehend beschriebenen Verfahren wird darin gesehen, dass auf einer Grundplatte mit Befestigungselementen zur positionsgenauen Fixierung eines Bauteils einer permanentmagnetisch-erregten Elektromaschine mindestens eine Führungsstange und mindestens eine Zugstange zur axialen Verschiebung einer Zugplatte in Bezug auf die Grundplatte angeordnet sind. Dabei ist mittels der mindestens einen Führungsstange sicherzustellen, dass die Lage der verschiebbaren Zugplatte in Bezug auf die Grundplatte zur Einhaltung der radialen Distanz (Luftspalt) zwischen Rotor und Stator trotz axiale Verschiebung unveränderbar einhaltbar ist.
Umgekehrt wird beim erfinderischen Verfahren auf einer Zugplatte mit Befestigungselementen zur positionsgenauen Fixierung eines Bauteils (Stator oder Rotor) mindestens eine Führungsöffnung für eine Führungsstange und mindestens eine Gewindeöffnung für eine Zugstange zur axialen Verschiebung einer Zugplatte in Bezug auf die Grundplatte angeordnet.
Der axiale Abstand der Zugplatte zur Grundplatte kann entweder mittels an der Zugplatte angreifenden Zugmuttern, die mit Gewinden auf den Zugstangen zusammenwirken erfolgen oder alternativ über in der Zugplatte eingebrachte Gewindeöffnungen, die mit rotierend angeordneten und mit Gewinde versehenen Zugstangen zusammenwirken.
Grundplatte und Zugplatte können mit in unterschiedlichen Positionen platzierbaren bzw. platzierten Führungs- und Zugstangen zur Verwendung für unterschiedliche Rotoren bzw. Statoren ausgestattet sein.
Die Zugplatte kann in Weiterbildung des Erfindungsgegenstands zur Befestigung von Transportösen ausgebildet sein, die z.B. in die Öffnungen in der Zugplatte für die Zugstangen - z.B. nach deren Entfernung - eingesetzt werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung zur Montage bzw. zur Demontage von permanentmagnetisch-erregten Elektromotoren ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer schematischen Darstellung dazu in der Zeichnung. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigt, und die anhand der Zeichnung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen in der nachfolgenden Beschreibung sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Es zeigt:

1 eine Vorrichtung zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens;
2 die Vorrichtung nach 1 mit einem auf ihrer Grundplatte und an ihrer Zugplatte befestigten Kernbauteilen eines Elektromotors, nämlich Rotor und Stator;
3 eine Vorrichtung nach den 1 und 2 mit einem auf ihrer Grundplatte und auf der Zugplatte befestigten Rotor und Stator im zum Teil demontierten Zustand und
4 eine Vorrichtung nach der Erfindung nach 1 mit vom Rotor abgezogenen Stator in der Endposition zur Demontage.

1 zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung, bestehend aus einer Grundplatte 1 und einer der Grundplatte 1 zugeordneten Zugplatte 2. Grundplatte 1 und Zugplatte 2 sind über mindestens eine Führungsstange 3 - im Ausführungsbeispiel nach 1 über die Führungsstangen 3.1 und 3.2 - in einer Parallellage zueinander verbunden. Die Parallellage der Grundplatte 1 und der Zugplatte 2 kann durch axiale Verschiebung der Zugplatte 2 entlang der Führungsstangen 3.1 bzw. 3.2 verändert werden. Die Lageänderung erfolgt mechanisch in einfacher Weise über mindestens eine Zugstange 4 - im Ausführungsbeispiel nach 1 über die Zugstangen 4.1 bzw. 4.2. Alternativ sind andere technische Lösungen für die axiale Lageveränderung unter Beibehaltung des radialen Abstands denkbar.
Die Zugstangen 4.1 bzw. 4.2 können in einfacher Weise als Gewindestangen ausgeführt sein. Über Zugmuttern 5 kann die Zugplatte 2 - z.B. bei der Montage von Rotor R und Stator S - in Richtung auf die Grundplatte 1 zur Verringerung des Abstands zwischen Grundplatte 1 und Zugplatte 2 bewegt werden; bei der Demontage wirken die Zugmuttern 5 auf den Zugstangen 4 in umgekehrter Richtung zur Vergrößerung des Abstands zwischen Grundplatte 1 und Zugplatte 2.
Auf der Grundplatte 1 sind die exakte und gesicherte Lage eines der beiden Bauteile (Rotor R, Stator S) sichernde Fixierelemente 6 angeordnet - im Ausführungsbeispiel nach 1 gegenüberliegend angeordnete Fixierelemente 6.1 und 6.2.
Entsprechende Fixierelemente 7 sind zur exakten Positionierung und Lagesicherung des zweiten Bauteils (Rotor R oder Stator S) an der Zugplatte angebracht.
In den 2 bis 4 ist der Ablauf des Verfahrens zur Demontage von Rotor und Stator eines Elektromotors mit Permanentmagneten dargestellt. Anhand dieser Darstellungen wird der Ablauf im Folgenden beschrieben:

Auf einer Grundplatte 1 ist die noch zusammengefügte Einheit RS aus Rotor R und Stator S lagefixiert festgespannt. Dabei ist zur Demontage lediglich das innere Bauteil der Einheit - also der Rotor R - an der Grundplatte 1 fixiert, während das äußere Bauteil der Baueinheit RS, nämlich der Stator S, an der Zugplatte 2 lagefixiert positioniert ist. Über die Zugstangen 4.1 bzw. 4.2 mit entsprechendem Außengewinde und auf ihnen angeordneten Zugmuttern 5.1 bzw. 5.2 (in 2 nicht zu sehen) kann der Parallelabstand zwischen der Grundplatte 1 und der Zugplatte 2 zur Trennung von Rotor R und Stator S kontinuierlich vergrößert werden. Dabei wird der Abstand zwischen Zugplatte 2 und Grundplatte 1 entlang der Führungsstangen 3.1 bzw. 3.2 kontinuierlich vergrößert. Dabei bleibt infolge der stringenten Führung der Zugplatte 2 entlang der Führungsstangen 3.1 bzw. 3.2 die Parallellage von Grundplatte 1 und Zugplatte 2 und damit der geringe Luftspalt zwischen Stator S und Rotor R absolut unverändert erhalten. Somit ist eine Beschädigung der empfindlichen Bauteile von Rotor R und Stator S bei der Demontage ausgeschlossen.

3 zeigt den Demontagevorgang in einem fortgeschrittenen Zustand, wobei die Einheit RS aus Rotor R und Stator S bereits zu etwa Zweidrittel auseinandergezogen ist.
In 4 ist der endgültig demontierte Zustand der Einheit RS in Rotor R und Stator S mit entsprechend großem Abstand zwischen Grundplatte 1 und Zugplatte 2 dargestellt. Die absolute Parallellage und damit der wichtige radiale Abstand zwischen Grundplatte 1 und Zugplatte 2 wird über die gesamte Distanz hinweg mittels der robusten Führungsstangen 3 und deren passgenaue Führung in den in der Zugplatte 2 angeordneten Führungsöffnungen für die Führungsstangen 3.1 und 3.2 gewährleistet. Entsprechend robust ist die Anbringung der Führungsstangen 3 in der Grundplatte 1 auszuführen.
Sowohl auf der Grundplatte 1 als auch auf der Zugplatte 2 können mit unterschiedlichen Abständen bzw. in unterschiedlicher Anordnung Positions- bzw. Fixierelemente 6, 7 für unterschiedliche Rotor-Stator-Einheiten RS angeordnet werden, so dass Vorrichtung und Verfahren für unterschiedliche Motoren angewendet werden können.
Die Gewinde- bzw. Befestigungs-Öffnungen in der Zugplatte 2 können zusätzlich in einfacher Weise zur Befestigung von z.B. Transportösen zum Transportieren der Zugplatte 2 mit der daran befestigten Einheit der Baueinheit RS verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Grundplatte
2: Zugplatte
3, 3.1, 3.2: Führungsstange
4, 4.1, 4.2: Zugstange
5, 5.1, 5.2: Zugmutter
6, 6.1, 6.2: Fixierelement
7: Fixierelement an Zugplatte 2
RS: Einheit Rotor + Stator
R: Rotor
S: Stator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 103001400 A [0003]
CN 202197185 U [0003]
CN 202586657 U [0003]
CN 207368835 U [0003]
CN 107453561 A [0003]

Claims

Verfahren zur Montage eines Permanentmagnet-Motors, dadurch gekennzeichnet, dass - Stator (S) oder Rotor (R) eines Permanentmagnet-Motors auf einer Grundplatte (1) einer Montagevorrichtung positionsgenau platziert werden; - Stator (S) oder Rotor (R) in ihrer platzierten Position auf der Grundplatte (1) fixiert werden; - das zu dem auf der Grundplatte (1) fixierten Teil (Stator S oder Rotor R) korrespondierende Teil (Rotor R oder Stator S) an einer Zugplatte (2) positionsgenau fixiert wird; - die korrespondierenden Teile (Stator S oder Rotor R) mittels mindestens einer auf der Grundplatte (1) angeordneten Zugstange (4, 4.1, 4.2) entlang mittels mindestens einer auf der Grundplatte (1) angeordneten Führungsstange (3, 3.1, 3.2) in passgenau positioniertem Abstand axial verschiebbar sind; - der Abstand zwischen Grundplatte (1) und Zugplatte (2) für die Zugstangen (4, 4.1, 4.2) unter Beibehaltung der parallelen Lage von Grundplatte (1) und Zugplatte (2) über deren Führung entlang der Führungsstange (3, 3.1, 3.2) bis zur endgültigen Montageposition kontinuierlich verringert wird.
Verfahren zur Demontage eines Permanentmagnet-Motors, dadurch gekennzeichnet, dass - Baueinheit (RS) aus Stator (S) und Rotor (R) des Permanentmagnet-Motors auf einer Grundplatte (1) einer Montagevorrichtung platziert wird; - Eines der Bauteile Stator (S) und/oder Rotor (R) in der platzierten Position auf der Grundplatte (R) bzw. an der Zugplatte (2) fixiert werden; - das zum auf der Grundplatte (1) fixierte Teil (Stator oder Rotor) korrespondierende Teil (Rotor oder Stator) an einer Zugplatte (2) fixierbar ist; - das korrespondierende Teil (Stator oder Rotor) mittels mindestens eines auf der Grundplatte (1) angeordneten Zugstange (4, 4.1, 4.2) über mindestens eine auf der Grundplatte (1) angeordnete Führungsstange (3, 3.1, 3.2) in lagegenauer Position axial verschiebbar ist.
Vorrichtung zur Ausübung eines Montageverfahrens nach Anspruch 1 und/oder eines Demontageverfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Grundplatte (1) mit Fixierelementen (6, 6.1, 6.2) zur positionsgenauen Fixierung eines Bauteils (Rotor R und/oder Stator S) mindestens eine Führungsstange (3, 3.1, 3.2) und mindestens einer Bewegungsöffnung für mindestens eine Zugstange (4, 4.1, 4.2) zur axialen Verringerung des Parallelabstands zwischen Zugplatte (2) in Bezug auf die Grundplatte (1) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Ausübung eines Montageverfahrens nach Anspruch 1 und/oder eines Demontageverfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Zugplatte (2) mit Fixierelementen (6, 6.1, 6.2) zur positionsgenauen Fixierung eines Bauteils (Rotor R und/oder Stator S) mindestens eine Führungsstange (3, 3.1, 3.2) und mindestens einer Bewegungsöffnung für mindestens eine Zugstange (4, 4.1, 4.2) zur axialen Verringerung des Parallelabstands zwischen Zugplatte (2) in Bezug auf die Grundplatte (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der Zugplatte (2) zur Grundplatte (1) mittels an der Zugplatte (2) angreifenden Zugmuttern (5, 5.1, 5.2) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Grundplatte (1) und Zugplatte (2) mit den unterschiedlichen Positionen platzierten Führungs- (3) und Zugstangen (4) zur Verwendung für unterschiedliche Permanentmagnet-Motoren ausstattbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen für Zugstange (4) bzw. Führungsstange (3) an der Zugplatte (2) zur Anbringung von Transportösen verwendbar sind.