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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Montageadapter für E-Maschinen, mittels welchem ein Rotor mit einem Stator zusammengefügt werden können. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Montieren einer E-Maschine unter Verwendung des Montageadapters.
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E-Maschinen, insbesondere permanent erregte Maschinen, werden in der industriellen Fertigung mit Maschinen und Werkzeugen zusammengefügt, die eine sehr präzise Ausrichtung der Bauteile zueinander ermöglichen. Diese Bauteile sind im Speziellen das Gehäuse, der Stator und der Rotor. Mit diesen Maschinen und Werkzeugen kann verhindert werden, dass sich die Bauteile während des Fügevorgangs ungewollt berühren und somit Schaden nehmen. Eine besondere Herausforderung ist hierbei, durch eine mechanisch steife Ausführung der Werkzeugaufnahmen die Bauteile daran zu hindern, aufgrund von Gravitations- und/ oder Magnetkräften aneinander anzuhaften bzw. die Werkzeugeinspannung zu verlassen.
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Die Maschinen und Werkzeuge zum Fügen von E-Maschinen sind sehr teuer und teilweise hochautomatisiert in verketteten Serienfertigungsprozessen eingebunden. Damit sind sie sehr platzintensiv und kostspielig und damit insbesondere bei weniger automatisierten Arbeitsplätzen mit kleinen Stückzahlen (z.B. bei Fertigung von Kleinserien, Reparaturen in Werkstätten) nicht geeignet für die Montage und Demontage der E-Maschinen-Bauteile.
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Dokument
DE 19845683 A1 offenbart ein Verfahren zur Montage eines Elektromotors, in dessen Rahmen eine Zentrierhilfe beim oder nach dem Ineinanderstecken von Rotor und Stator an mehreren umfänglich verteilten Stellen in den Luftspalt eingeführt und nach dem Festlegen von Rotor und Stator durch Öffnungen im Motorgehäuse herausgezogen wird.
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Dokument
AT 414289 B betrifft eine Spalt- und Zentrierlehre zur automatisierten Montage von Startermotoren, welche in den Stator eingebracht wird und mehrere umfänglich verteilte, übereinstimmend profilierte Zungen aufweist, um die Weite des Luftspaltes zu definieren.
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Im Lichte des Vorgenannten kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, ein eine kostengünstige und zuverlässig vor Schäden schützende Montagehilfe zum Zusammenfügen eines Elektromotors bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels der Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Einsatz eines kostengünstigen Hilfsmittels in Form eines Montageadapters, welcher auch als Zuführhilfe bzw. Zuführadapter bezeichnet werden kann, um den Aus- und Einbau von E-MaschinenBauteilen, insbesondere in kleineren Werkstätten ohne teures Spezialwerkzeug, ohne Bauteilbeschädigungen zu ermöglichen. Der zylindrische Montageadapter ist so ausgebildet, dass er in den Luftspalt der E-Maschine zwischen Stator und Rotor eingeschoben wird, um ein Scheuern zwischen Stator und Rotor zu verhindern. Insbesondere beim Aus- und Einführen des Rotors in den Stator soll damit vermieden werden, dass der Rotor aufgrund von Gewichts- oder Magnetkräften an den Stator herangezogen wird und damit die Oberflächen von Rotor und Stator beschädigt. Der Montageadapter muss also in den sehr engen, üblicherweise lediglich etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm breiten, röhrenförmigen Bauraum des E-Maschinen-Luftspalts passen. Da beim Zusammenfügen von einem Kontakt zwischen Stator und/ oder Rotor und dem Montageadapter ausgegangen werden kann, weisen sowohl die innere als auch die äußere Mantelfläche des Montageadapters gute Gleiteigenschaften.
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Durch den hier beschriebenen erfindungsgemäßen Montageadapter kann die Zerlegung und Reparatur von E-Maschinen (speziell permanent erregte Maschinen) mit einem kostengünstigen und kompakten Hilfsmittel ermöglicht werden, wozu bisher kostspielige und platzraubende Fügeanlagen erforderlich waren.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Montageadapter für E-Maschinen, bereitgestellt, welcher einen zylindrischen Hohlkörper mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende, und eine Zuführschräge aufweist, welche an einem offenen Ende des Hohlkörpers angeordnet ist und einen sich nach außen aufweitenden Bereich aufweist. Dabei kann die Zuführschräge vollumfänglich ausgebildet sein. Die Zuführschräge ist an ihrem dem Bediener zugewandten offenen Ende des zylindrischen Teils des Montageadapters angeordnet. Die Zuführschräge erleichtert die Zentrierung des Rotors beim Einschieben in den Montageadapter. Da der Anwendungsbereich insbesondere bei der händischen Montage von Statoren und Rotoren liegt, wäre eine Positionierung und Zentrierung des zu montierenden Rotors von Hand ohne die Zuführschräge und ohne weitere Hilfsmittel deutlich erschwert.
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Die Zuführschräge übernimmt gleichzeitig die Funktion eines Endanschlags und verhindert, dass der Montageadapter versehentlich vollständig im Luftspalt verschwindet ohne Möglichkeit, den Montageadapter wieder zu entfernen. Weiterhin kann der so bereitgestellte Endanschlag eine definierte Positionierung des Rotors im Stator der E-Maschine liefern, um ihn axial immer an der gewünschten Stelle zu montieren.
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Bei dem zylindrischen Hohlkörper bzw. bei dem Montageadapter kann es sich um ein einteilig ausgeführtes Bauteil handeln oder es können mehrere Hohlkörperteile (Hohlkörpersegmente) vorliegen, die separat montierbar sind und so den Montageadapter ergeben. Hierzu können an den Rändern der Hohlkörperteile beispielsweise Nuten und Schienen angeordnet sein, welche ein Zusammenbauen des Montageadapters ermöglichen. Da der Luftspalt, in den der Montageadapter eingeführt werden soll, üblicherweise lediglich 0,5 mm - 2 mm beträgt, kann eine einteilige Ausführung des Montageadapters eine bessere Stabilität aufweisen.
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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Montageadapters können verschiedene Werkstoffe verwendet werden. Grundsätzlich sind Kunststoffe aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften und ihrer Gleiteigenschaften gut geeignet. Zur Erlangung einer hohen Festigkeit bzw. als Schutz vor abrasivem Verschleiß können auch faserverstärkte Kunststoffe bis hin zu durchwirkten Kunststoffen, etwa Glasfaser- oder Kohlefaserverbundwerkstoffen, eingesetzt werden.
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Es sei drauf hingewiesen, dass obwohl die vorliegende Erfindung als Montageadapter bezeichnet wird, dieser selbstverständlich zugleich auch einen Demontageadapter bereitstellt, mit dem ein Rotor von einem Stator einer E-Maschine voneinander getrennt werden können.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann der zylindrische Hohlkörper eine geschlossene Mantelfläche aufweisen. Mit einer durchgängig geschlossene Zylinderfläche kann eine bessere Stabilität und Haltbarkeit des relativ dünn ausgeführten Montageadapters erreicht werden.
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Alternativ kann der zylindrische Hohlkörper, insbesondere bei genügend hoher Bauteilfestigkeit, jedoch auch Öffnungen in der Mantelfläche aufweisen, ausgeführt sein. Diese Öffnungen können punktartig oder schlitzartig ausgeführt sein. Dadurch kann die Anhaftung des Montageadapters am Stator und/oder Rotor verringert und die erforderliche Fügekraft von Stator und Rotor reduziert werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann dieser ferner einen Kragen aufweisen, welcher an dem außenliegenden Ende der Zuführschräge angeordnet ist und sich von diesem radial nach außen erstreckt. Der Kragen kann zur Erleichterung der Handhabung, insbesondere als Handauflage zum Drücken und Ziehen an dem Montageadapter, und der Formstabilität beitragen, insbesondere an demjenigen Ende des Montageadapters, welches beim Einführen in den Luftspalt aus dem Einschubende des Stators hervorschaut. Durch einen solchen umlaufenden Kragen bzw. Bord kann insgesamt die Verwindungssteifigkeit erhöht werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann dieser rotationssymmetrisch ausgeführt sein. Das hat den Vorteil, dass bei seiner Verwendung nicht auf seine Orientierung relativ zum Stator und/oder Rotor geachtet werden braucht.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann der zylindrische Hohlkörper einen über seine Länge hin konstanten Durchmesser aufweisen. Anders ausgedrückt kann der zylindrische Hohlkörper als ein hohles Rundrohr ausgeführt werden, bei dem im Querschnitt senkrecht zu seinen offenen Enden sowohl der Durchmesser der Innen- wie auch der Außenfläche des Mantels konstant sind. Eine solche Ausführungsform kann sich durch eine günstige Herstellung, z.B. aus dünnwandigem Plattenmaterial oder Folienwerkstoff, auszeichnen.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann der zylindrische Hohlkörper derart ausgebildet sein, dass im Querschnitt senkrecht zu seinen beiden offenen Enden betrachtet der Radius der inneren Mantelfläche variiert. Anders ausgedrückt kann der Montageadapter im Bereich des zylindrischen Hohlkörpers eine undulierende Innenfläche aufweisen, welche Bereiche mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Die innere Oberfläche des Mantels kann hervorstehende und zurückgesetzte Bereiche aufweisen, welche ineinander übergehen. Dabei kann der Querschnitt des zylindrischen Hohlkörpers so ausgebildet sein, dass diametral gegenüberliegende und nach innen hervorstehende Bereiche einen Durchmesser der Innenfläche des Mantels definieren, welcher in etwa dem Außendurchmesser des Rotors entspricht. Die nach innen hervorstehenden und die zurückgesetzten Bereiche können z.B. entlang der Hauptachse der E-Maschinen verlaufen. So können ausdefinierte Kufen bereitgestellt werden, an denen der Rotor entlanggleiten kann bei vermindertem Reibungswiderstand.
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Die Kufen, oder allgemein gesprochen die eine Undulation ausbildenden zurückgesetzten und hervorstehenden Bereiche sowohl auf der Innenseite (wie eben beschrieben) als auch auf der Außenseite des Mantels vorliegen, je nach dem, an welcher Gleitfläche die Reibungseigenschaften optimiert werden sollen.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann dieser einen radial betrachtet mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Anders ausgedrückt kann der Montageadapter an jeder Stelle senkrecht zu seiner Außenfläche (oder Innenfläche) betrachtet einen gleichen Schichtenaufbau aufweisen. Mit einem mehrlagigen Aufbau des Montageadapters kann ein praktikabler Kompromiss zwischen Formstabilität in der Anwendung und guten Gleiteigenschaften erzielt werden. So gemäß einer Ausführungsform der Montageadapter eine innere Kernschicht aus einem faserverstärkten Kunststoff aufweisen, an der von beiden Seiten jeweils eine Abdeckschicht aus Teflon angeordnet ist. Allgemein gesprochen kann der Montageadapter aus einem Laminat gefertigt sein, wobei der Kern ein Material mit guten Festigkeitseigenschaften aufweist und an den Außenflächen eine Beschichtung für gute Gleiteigenschaften sorgt.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen des Montageadapters kann dieser eine Einführschräge aufweisen, welche an demjenigen Ende des Montageadapters angeordnet ist, welcher der Zuführschräge gegenüberliegt, wobei die Einführschräge einen sich nach innen verjüngenden Bereich aufweist. Die Einführschräge dient einer erleichterten Einführung des Montageadapters in den Stator.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Montieren einer E-Maschine bereitgestellt, aufweisend Bereitstellen eines hierin in verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Montageadapters, wobei der Außenradius des zylindrischen Hohlkörpers in etwa dem Innenradius des Stators entspricht und der Innenradius des zylindrischen Hohlkörpers in etwa dem Außenradius des Rotors entspricht, und Anordnen des Montageadapters über den Rotor und einschieben der beiden in den Stator; oder Anordnen des Montageadapters in den Stator und einschieben des Rotors in den mit dem Montageadapter ausgekleideten Stator.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Demontieren einer E-Maschine bereitgestellt, aufweisend Bereitstellen eines hierin in verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Montageadapters, wobei der Außenradius des zylindrischen Hohlkörpers in etwa dem Innenradius des Stators entspricht und der Innenradius des zylindrischen Hohlkörpers in etwa dem Außenradius des Rotors entspricht, Einschieben des Montageadapters in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor der E-Maschine und Herausschieben des Rotors aus dem Stator oder des Stators aus dem Rotor, wobei der Montageadapter am Rotor anliegt.
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Der Montageadapter kann also flexibel eingesetzt werden und ist für beide Reinfolgen des Ineinanderschiebens und der Demontage von Rotor und Stator geeignet.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- 1 zeigt einen Montageadapter gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen beim Zusammenbau einer E-Maschine.
- 2A zeigt eine Querschnittsansicht des zylindrischen Teils des Montageadapters gemäß einem Ausführungsbeispiel mit konstanter Wanddicke.
- 2B zeigt eine Querschnittsansicht des zylindrischen Teils des Montageadapters gemäß einem Ausführungsbeispiel mit variabler Wanddicke.
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In 1 ist ein beispielhafter Aufbau eines Montageadapters 2 veranschaulicht. Dieser weist einen zylindrischen Hohlkörper 21 mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende auf. Ferner ist eine Zuführschräge 22 vorgesehen, welche an einem offenen Ende des Hohlkörpers 21 angeordnet ist und einen sich nach außen aufweitenden Bereich 24 aufweist. Am außenliegenden Ende der Zuführschräge 22 ist ein umlaufender Kragen 23 angeordnet, welcher sich von diesem radial nach außen erstreckt. Zur Vereinfachung der Einführung des Montageadapters 2 in den Stator 3, welcher in einem E-Maschinengehäuse 31 angeordnet ist, kann am anderen Ende des Montageadapters 2 eine Einführschräge 26 angeordnet sein, welche einen sich nach innen verjüngenden Bereich aufweist. Auch die Einführschräge kann vollumfänglich an dem entsprechenden Ende des Montageadapters 2 ausgebildet sein.
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Der Innendurchmesser 25 des zylindrischen Teils 21 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Rotors 1, welcher in den Stator 3 eingeführt werden soll, so dass die Rotorachse 11 in die dafür im E-Maschinengehäuse vorgesehene Aufnahme eingeschoben wird. Der Außendurchmesser des zylindrischen Teils 21 entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Stators 3.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Montageadapter 2 weist der zylindrische Teil einen konstanten Durchmesser auf. Der dazugehörige Querschnitt entlang der Linie A-A ist in 2A gezeigt. Anders ausgedrückt weiset hier der zylindrische Teil eine gleichbleibende Dicke auf.
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In 2B ist eine abgewandelte Form des zylindrischen Teils 21 des Montageadapters 2 gezeigt. Hier ist die Innenseite des Zylindermantels undulierend ausgeführt mit zur Mitte hervorstehenden Bereichen 28 und radial nach außen zurückgesetzten Bereichen 27. Dabei liegen gleichnamige Bereiche stets diametral gegenüber, wobei die zur Mitte des zylindrischen Teils 21 hervorstehenden Bereiche 28 einen Durchmesser des zylindrischen Teils 21 definieren, welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Rotors entspricht.
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Bei Bedarf kann auch die Außenseite des zylindrischen Teils 21 ebenfalls undulierend ausgeführt sein. Grundsätzlich besteht hinsichtlich der konkreten Form der Innen- und Außenkontur des Zylindermantels keine Einschränkung, so dass diese auch eine von der wellenartigen Form abweichende Form aufweisen können (z.B. trapezförmig oder dreieckig).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19845683 A1 [0004]
- AT 414289 B [0005]
