DE19807738A1 - Elektrische Maschine, insbesondere Außenläufermotor, mit Achsteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Außenläufermotor, der ein feststehendes Gehäuse und/oder einen Stator aufweist, mit dem ein Achsteil fest verbunden ist. Darauf ist über ein oder mehrere Lagermittel ein Rotor drehbar angeordnet.

Bei einem Elektromotor ist ein häufig auszutauschendes Verschleißteil das oder die Lager, auf denen der Rotor oder die Motorwelle drehbar angeordnet sind. Nach bestimmten Laufzeiten ist es ratsam, die Rotor- bzw. Wellenlager bereits vorsorglich zu wechseln. Dazu ist es bekannt, den gesamten Elektromotor aus seiner Anwendungsumgebung heraus zu lösen und in ein Reparaturwerk zu schicken. Dort erfolgt eine Demontage des Motors mit weitgehendem Zerlegen in seine Einzelteile wie Lagerschilde, Rotor und Stator, um die alten Lager von den Wellen oder Achsteilen abzuziehen und die neuen Lager darauf zu schieben. Diese Art der Wartung ist zeitraubend und verursacht Kosten für Demontage aus der Anwendungsumgebung sowie für den Transport in das Reparaturwerk.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine, insbesondere einen Außenläufermotor zu schaffen, bei der bzw. bei dem Reparaturvorgänge bezüglich Drehlager vereinfacht, die Wartbarkeit verbessert und mithin die Verfügbarkeit erhöht sind. Zur Lösung wird bei einer elektrischen Maschine mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Achsteil mit dem Gehäuse und/oder Stator über Verbindungsmittel verbunden ist, die lösbar ausgebildet sind, daß das oder die Lagermittel mittels lösbarer Befestigungs- oder Sicherungselemente auf dem Achsteil davon abnehmbar fixiert sind, und daß das Gehäuse und/oder der Stator eine Öffnung und/oder eine Aussparung aufweist, die zur Aufnahme und/oder zum Durchführen des Achsteils mit den oder den darauf befindlichen Lagermitteln ausgebildet sind. Der Rotor bildet also gleichsam eine Nabe, von dem das Achsteil gegebenenfalls durch das Statorgehäuse hindurch entfernbar ist. Von dem gelösten Achsteil können dann die verschleißträchtigsten Teile wie Drehlager oder auch ein ausgefallenes Geberteil abgenommen und durch Austauschteiie ersetzt werden. Im zusammengebauten Betriebszustand der elektrischen Maschine kontaktiert der Rotor die Lagermittel bzw. steht mit diesen in Wirkungsverbindung, ist aber von diesen lösbar. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich beim Lager- bzw. Drehstellungsgeber-Wechsel: Beispielsweise in einem engen Aufzugsschacht muß nicht der ganze Antrieb entfernt werden, es genügt, lediglich das Achsteil herauszunehmen.

Die Demontage und/oder das Auswechseln der Lager erleichtert es, wenn nach einer Ausbildung der Erfindung das Achsenteil und/oder der Rotor mit den Lagermitteln in Berührung stehen und dabei gegen diese vorzugsweise gleitend verschiebbar sind.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung ist das Achsteil vorzugsweise an einem seiner Stirnenden radial aufgeweitet. Damit wird der Vorteil erzielt, daß ausreichend Fläche zur Verfügung steht, woran die Verbindungsmittel angreifen können.

Um bei der Herausnahme bzw. dem Lösen des Achsteils vom Rotor und Stator der elektrischen Maschine den Handhabungskomfort zu erhöhen, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine Abdrückeinrichtung, vorzugsweise über Schraubmittel betätigbar, vorgesehen, mittels derer sich das Achsteil gegenüber dem Statorgehäuse und/oder dem Rotor herausziehen läßt.

Zu einer einfacheren Herstellbarkeit führt es, wenn die Öffnung oder Aussparung im Maschinengehäuse bzw. Stator rundlich, kreisartig und/oder rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachslinie des Rotors gestaltet sind.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß am Achsteil und/oder am Rotor zwecks axialer Festlegung bzw. Arretierung der Lagermittel Sicherungselemente vorgesehen sind, die in einfacher Handhabung zum Abziehen der Lagermittel gelöst werden können.

Zur weiteren Erhöhung des Handhabungskomforts dient nach einer Ausbildung der Erfindung eine am Stator/Gehäuse abgestützte Arretier- oder Klemmeinrichtung, bei deren Betätigung sich der Rotor feststellen läßt, wobei er an der weiteren Drehung gehindert ist. Damit ist gewährleistet, daß der Rotor axial und radial seine Position behält.

Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee wird bei einer elektrischen Maschine mit den eingangs genannten Merkmalen, die noch mit einem Drehstellungsgeber versehen ist, als Lösungsalternative vorgeschlagen, daß das Achsteil mit dem Gehäuse und/oder Stator über Verbindungsmittel verbunden ist, die lösbar ausgebildet sind, daß der Drehstellungsgeber mittels lösbarer Befestigungselemente auf dem Achsteil davon abnehmbar fixiert ist, und daß das Gehäuse und/oder der Stator zum Durchführen des Achsteils mit dem daran befindlichen Drehstellungsgeber ausgebildet ist. Mit dieser Alternative ist der Weg aufgezeigt, nicht nur Drehlager, sondern auch weitere verschleißträchtige Teile und insbesondere empfindliche Drehstellungsgeber gleich direkt am Einsatzort der elektrischen Maschine schnell austauschen und ersetzen zu können. Geeignete Drehstellungsgeber sind beispielsweise gemäß Produktinformation 910930 001 236, Ausgabe 04/97 der Firma Max Stegmann GmbH, D-78156 Donaueschingen, unter der Typen-Nr. SCS70/SCM70 bekannt.

Zu einer platzsparenden Bauweise führt es, wenn der Drehstellungsgeber nach einer Ausbildung dieser Erfindungsalternative mit dem Rotor über ein lösbares Verbindungsglied verbunden ist, das vom Achsteil koaxial und/oder konzentrisch umgeben ist. So läßt sich das ohnehin vorhandene Volumen des Achsteils, das zweckmäßig zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist, effizient zur Aufnahme des Drehstellungsgeber-Verbindungsglieds ausnutzen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und der Zeichnung. Diese zeigt in einer achsparallelen Schnittansicht die Anwendung der Erfindung auf einen Außenläufermotor mit hohem Drehmoment, der sich vor allem für Anwendungen für Hebezeuge (in Häfen oder an Kränen), in Aufzuganlagen sowie in Druckmaschinen einsetzen läßt.

Gemäß Zeichnung weist der Außenläufermotor einen Rotor 1 auf, der nabenartig über zwei Lagerteile 2 auf einem Achsteil 3 drehbar gelagert ist. Ein äußerer, z. B. achsparallel angeschraubter Lagerdeckel 4 verdeckt die erste Stirnseite 5 des Achsteils 3 und den mittleren Bereich 6 der ersten Stirnseite 7 des Rotors 1, die ansonsten weitgehend der Außenumgebung ausgesetzt ist. Der Außenumfang 8 des Rotors 1 wird von einem in peripherer Lage achsparallel vorspringenden Rotor-Kragenteil 9 des Rotors gebildet, dessen Innenseite zusammen mit dem Stator-Blechpaket 10 den Motor-Luftspalt 11 begrenzt. Ebenso wie der Rotor 1 besitzt auch das Statorgehäuse 12 eine axial kurze, radial aber weit ausladende Form, wobei der Außenumfang durch ein achsparalleles Stator-Kragenteil 13 gebildet ist, das die Außenseite des Rotor- Kragenteils 9 zumindest teilweise umgibt. Auf seinem Außenumfang besitzt das Stator- Kragenteil 13 eine Mehrzahl, beispielsweise vier Vertiefungen 14 nach radial innen verlaufend, die über den Außenumfang des Stator-Kragenteils 13 gleichmäßig verteilt sind. In jeder dieser Vertiefungen 14 ist eine Klemmschraube 15 angeordnet, die beim Einschrauben nach radial innen jeweils gegen die Außenseite des Rotor-Kragenteils 9 drückt und dabei den Rotor 1 in Umfangs- bzw. Drehrichtung um die Drehachse 16 arretiert.

Der Rotor 1 besitzt in seinem mittleren Bereich eine bezüglich der Drehachse 16 symmetrische Nabenausnehmung 17, die die beiden Lagerteile 2 von außen berührend umfaßt. Ein innerer, z. B. achsparallel zusammengeschraubter Lagerdeckel 18 überdeckt den innersten Bereich 19 der zweiten, inneren Stirnseite 20 des Rotors 1 bzw. liegt daran an. Ferner ist der innere Lagerdeckel 18 mit seiner entsprechenden Stirnseite gegen die Innenstirnseite 21 des Inneren der beiden Lagerteile 2 gedrückt. Der Andruck des inneren Lagerdeckels 18 sowohl gegen den Rotor 1 als auch das innere Lagerteil 2 wird durch achsparallel verlaufende Deckelbefestigungsschrauben 22 erzeugt, die mit ihrem Kopfteil 23 gegen die äußere Stirnseite 7 des Rotors 1 abgestützt sind und mit ihrem Ende 24 mit Außengewinde in den peripheren Bereich des inneren Lagerdeckels 18 greifen.

Das Achsteil 3 besitzt in den Bereichen, in denen es von den beiden Lagerteilen 2 und vom inneren Lagerdeckel 18 umfaßt ist, einen achsparallel verlaufenden Umfangsmantel, der nach den genannten Bereichen über eine nach radial außen verlaufende Krümmung 25 zu einer radialen Erweiterung 26 des Achsteils 3 führt. An der radial/parallel verlaufenden Innenseite 27 der Erweiterung 26 liegt mit seiner unmittelbar gegenüberliegenden Stirnseite eine Ringschulter 28 an, die vom Grundkörper des Statorgehäuses 12 nach radial innen vorspringt. Das Achsteil 3 und das Statorgehäuse 12 sind über gemeinsame, achsparallele Befestigungsschrauben 29 aneinandergedrückt, die jeweils die Achsteil-Erweiterung 26 und die Statorgehäuse- Ringschulter 28 in fluchtenden Bohrungen 30, 31 durchsetzen. Die im Statorgehäuse 12 ausgebildete Bohrung 30 besitzt ein Innengewinde zum Eingriff mit dem Außengewinde der Befestigungsschraube 29. Der Kopf 32 der Befestigungsschraube 29 hintergreift dabei die Außenstirnseite 32 des Achsteils 3 im Randbereich.

Insbesondere sind in der pilzartigen Erweiterung 26 in peripherer Lage ein oder mehrere, achsparallel verlaufende Abdrück-Innengewindebohrungen 33 ausgebildet, die einerseits an der Außenstirnseite 32 und andererseits an der unmittelbar gegenüberliegenden Stirnseite der Statorgehäuse-Ringschulter 28 enden. Eine Verlängerung bzw. fluchtende Fortsetzung für die Innengewindebohrung 33 im Achsteil 3 ist in der Ringschulter 28 nicht vorhanden.

Der zentrale Bereich 34 der Außenstirnseite 26 des Achsteils 3 ist mit einer Abdeckplatte 35 abgedeckt. Dahinter ist - von der Achsteil-Erweiterung 26 umgeben - ein Aufnahmeraum 36 für einen Drehstellungsgeber 37 ausgebildet. Dessen elektrische Ausgangssignale werden über ein Anschlußkabel 38 mit außen an der Abdeckplatte 35 angebrachtem Führungsstutzen 39 extern zugänglich. Eine axiale Geber- Befestigungsschraube 40 ist mit ihrem Kopfteil an dem Drehstellungsgeber 37 bzw. dessen äußerer Stirnseite abgestützt und kann mit einem Verbindungszapfen 40a in Eingriff stehen, der vom äußeren Lagerdeckel 4 des Rotors 1 axial nach innen vorspringt und von einem axialen Innenvorsprung 41 umfaßt ist (siehe Stegmann Fundstelle). Die axiale Geberschraube 40 wird zugänglich, in dem die mit dieser kongruent angeordnete Panzergewindeschraube 42 gelöst wird. Sie kann von einem hohlzylindrischen, zapfenartigen Abschnitt 47 des Achsteils 3 konzentrisch umgeben sein.

Der axialen Festlegung der beiden Lagerteile 2 dient nicht nur der innere Lagerdeckel 18 mit seinem an der inneren Stirnseite des inneren Lagerteils 2 anliegenden Anschlagvorsprung 43, sondern auch eine Abstufung 44, woran das innere der beiden Lagerteile 2 mit seinem inneren Kantenbereich anliegt. Das äußere Lagerteil 2 ist in seinem äußeren Randbereich von einem radialen Haltevorsprung 45 eingefaßt. Am inneren Randbereich des äußeren der beiden Lagerteile 2 liegt direkt eine Stützscheibe 46 an, die auf dem Zapfenbereich 47 des Achsteils 3 aufgeschoben ist. Die Stützscheibe 46 wird gehalten von einem Sicherungsring 48, der in einer radialen Vertiefung 49 eingesetzt ist, die in der Außenmantelfläche des Achsteilzapfens 47 ausgebildet ist.

Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Lagerwechsel bei dem dargestellten Außenläufermotor beschrieben, wobei eine vollständige Demontage des Motors selbst nicht notwendig ist:
Zunächst wird durch Anziehen der beispielsweise vier Klemmschrauben 15 der Rotor 1 im Statorgehäuse 12 axial und radial geklemmt. Dann werden die Deckel- Befestigungsschrauben 22 für den inneren Lagerdeckel 18 gelöst und herausgedreht. Die Panzergewinde-Verschraubung 42 wird ebenfalls gelöst, und sodann kann das Achsteil 3 aus der Öffnung bzw. Aussparung 50, die bezüglich der Drehachse 16 rotationsymmetrisch innerhalb des Statorgehäuses gestaltet ist, herausgenommen werden, nachdem die achsparallelen Befestigungsschrauben 29 aus den komplementären Innengewindebohrungen 30 im Statorgehäuse 12 entfernt worden sind. Sodann werden diese Befestigungsschrauben 29 in die weiteren, bisher noch freien Abdrück-Innengewindebohrungen 33 in der radialen Erweiterung 26 des Achsteils 3 solange hineingeschraubt, bis die ihrem Kopfteil abgewandten Enden gegen die nach außen gerichtete Stirnseite der Ringschulter 28 stoßen und dabei das Achsteil 3 vom Statorgehäuse 12 abdrücken. Dies erleichtert das Herausnehmen des Achsteils 3 durch die Aussparung 50 im Statorgehäuse 12. Nach dem Herausziehen des Achsteils 3 sind zum Lagerwechsel die Stützscheibe 46 und der Sicherungsring 48 vom Zapfenbereich 47 des Achsteils 3 abzunehmen. Beide Lagerteile 2 können nun vom Achsteilzapfen 47 heruntergezogen werden, wonach neue Ersatz-Lagerteile 2 darauf aufgebracht und die Stützscheibe 46 sowie der Sicherungsring 48 wieder an die ursprünglichen Stellen angebracht werden, um die axiale Sicherung der Lagerteile 2 zu gewährleisten. Sodann wird das Achsteil 3 mit den Lagerteilen 2 durch die Aussparung 50 in das Statorgehäuse 12 eingeführt, wobei die Lagerteile 2 in die Nabenausnehmung 17 des Rotors 1 geschoben werden. Dabei ist zu beachten, daß (nicht gezeichnete) Markierungen am Achsteil 3 und am Statorgehäuse 12 übereinstimmen. Zur Montageerleichterung ist es zweckmäßig, den inneren Lagerdeckel 18 mit Hilfe eines (nicht gezeichneten) Gewindebolzens zu den Bohrungen im Rotor 1 für die Befestigungsschrauben 22 auszurichten. Im weiteren Schritt werden in die Außenstirnseite 32 des Achsteils 3 die achsparallelen Befestigungsschrauben 29 innerhalb der Bohrungen 31 in Eingriff gebracht mit den damit fluchtenden Innengewindebohrungen 30 im Statorgehäuse 12. Die axiale Geberschraube 40 ist zur Befestigung des Drehstellungsgebers 37 zu betätigen. Danach ist die Panzergewindeschraube 42 einzudrehen. Jetzt erst ist es zweckmäßig, die achsparallelen Deckel-Befestigungsschrauben 22 zur vollständigen Fixierung des Innenlagerdeckels 18 anzuziehen. Im letzten Schritt vor Betriebsaufnahme des Außenläufermotors sind nun die Klemmschrauben 15 wieder zu lösen, damit sich der Rotor 1 um das Achsteil 3 drehen kann. Von dieser Drehung wird gemäß gezeichnetem Beispiel eine Treibscheibe 51 erfaßt, die von einem Seil für den Fahrkorb einer Aufzuganlage umschlungen sein kann.

Claims (18)

1. Elektrische Maschine, insbesondere Außenläufermotor, mit feststehendem Gehäuse (12) und/oder Stator, mit dem ein Achsteil (3) fest verbunden ist, worauf über ein oder mehrere Lagermittel (2) ein Rotor (1) drehbar ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Achsteil (3) mit dem Gehäu­ se (12) und/oder Stator über Verbindungsmittel (29) verbunden ist, die lös­ bar ausgebildet sind, daß das oder die Lagermittel (2) mittels lösbarer Befe­ stigungs- oder Sicherungselemente (46, 48, 49) auf dem Achsteil (3) davon abnehmbar fixiert sind, und daß das Gehäuse (12) und/oder der Stator eine Öffnung und/oder Aussparung (50) aufweist, die zur Aufnahme und/oder zum Durchführen des Achsteils (3) mit dem oder den darauf befindlichen Lagermitteln (2) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) mit den Lagermitteln (2) lösbar in Verbindung steht.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ach­ steil (3) und/oder der Rotor (1) mit den Lagermitteln (2) gegeneinander ver­ schiebbar in Berührung stehen.

4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsmittel (29) mittels Niet- und/oder Schraubein­ richtungen, die mit dem Achsteil (3) und dem Gehäuse (12) und/oder Stator in Eingriff stehen, realisiert sind.

5. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Achsteil (3) eine radiale Erweiterung (26) zum An- und/oder Eingriff der Verbindungsmittel (29) besitzt.

6. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine am Rotor (1) und/oder am Gehäuse/Stator (12) abstützbare Ab­ drückeinrichtung (29, 31a), die zum Eingriff in das Achsteil (3) und zur Ver­ stellung derart ausgebildet ist, daß das Achsteil (3) vom Rotor (1) und/oder Stator/Gehäuse (12) entfernbar ist.

7. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (12) und/oder der Stator im Bereich der Öff­ nung und/oder Aussparung (50) eine oder mehrere vorspringende Schul­ tern (28) zur Anlage und/oder Hintergreifen des Achsteils (3) besitzt.

8. Maschine nach Anspruch 5 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die radiale Erweiterung (26) des Achsteils (3) mit der oder den Schul­ tern (28) wenigstens teilweise überlappt und im Überlappungsbereich we­ nigstens eine Bohrung (33) mit Innengewinde aufweist, die an der gegen­ überliegenden Seite der Schulter (28) endet.

9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung oder Aussparung (50) und gegebenenfalls deren eine oder mehreren Schultern (28) rundlich, kreisartig und/oder rotations­ symmetrisch bezüglich der Rotordrehachse (16) gestaltet sind.

10. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oder die Sicherungselemente (44, 46, 48) am Achsteil (3) anbringbar und/oder mit einer auf der Außenmantelfläche des Achsteils (3) ausgebildeten und/oder radial vorspringenden Abstufung (44) zur Anlage oder zum Anschlag des oder der Lagermittel (2) versehen sind, die dazu auf dem Achsteil (3) verschiebbar sind.

11. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oder die Sicherungselemente (46, 48) Ring- und/oder Scheibenform aufweisen und über innere Ausnehmungen, Durchbrüche oder Bohrungen am Achsteil (3) anbringbar sind.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder den ring- und/oder scheibenförmigen Sicherungselementen (46, 48) eine oder mehrere Vertiefungen (49) in der Außenmantelfläche des Achsteils (3) zu­ geordnet sind.

13. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Sicherungselemente am Rotor (1) an­ bring bar ist, Ring-, Scheiben- oder Deckelform (18) aufweist und zur Anlage an die Lagermittel (2) ausgebildet und/oder angeordnet ist.

14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das ring-, scheiben- oder deckelartige Sicherungselement (46, 48, 18) einen mittigen Durchbruch für den Durchtritt des Achsteils (3) aufweist.

15. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine am Stator und/oder Gehäuse (12) abgestützte Arretiereinrich­ tung (14, 15) zum Feststellen des Rotors (1).

16. Maschine insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit feststehendem Gehäuse (12) und/oder Stator, mit dem ein Achsteil (3) fest verbunden ist, worauf über ein oder mehrere Lagermittel (2) ein Rotor (1) drehbar angeordnet ist, und mit einem Drehstellungsgeber (37), dadurch gekennzeichnet, daß das Achsteil (3) mit dem Gehäuse (12) und/oder Stator über Verbindungsmittel (29) verbunden ist, die lösbar ausgebildet sind, daß der Drehstellungsgeber (37) mittels lösbarer Befestigungsele­ mente (40, 41) auf dem Achsteil (3) davon abnehmbar fixiert ist, und daß das Gehäuse (12) und/oder der Stator eine Öffnung und/oder Aussparung (50) aufweist, die zur Aufnahme und/oder zum Durchführen des Achsteils (3) mit dem daran befindlichen Drehstellungsgeber (37) ausgebildet ist.

17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstel­ lungsgeber (37) mit dem Rotor (1) über ein lösbares Verbindungsglied (40) verbunden ist, das vom Achsteil (3) koaxial und/oder konzentrisch umgeben ist.

18. Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin­ dungsglied (40) als axial verlaufende Befestigungsschraube für den Eingriff in den Rotor (1) realisiert ist.