DE2048230A1

DE2048230A1 - Elektromotor mit einstellbarem Luftspalt

Info

Publication number: DE2048230A1
Application number: DE19702048230
Authority: DE
Inventors: Günter; Romberg Lothar; Tillner Siegfried; 2900 Oldenburg. MP Baumann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE2048230B2; DE2229377A1; DE2229377B2; DE2229377C3

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H
6 !Frankfurt 7Ö, (Mieodor-Stern-Kai 1

K)ID 70/27 27. 9. 1970

Elektromotor mit einstellbarem Luftspalt

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Anordnung zur Einstellung des radialen Luftspaltes zwischen dem Ständer und dem Läufer eines Elektromotors»

Eine einseitige Verlagerung des Läufers gegenüber dem Ständer wirkt sich bei Elektromotoren immer störend aus. So werden beispielsweise bei einseitiger Verlagerung des Läufers durch eine ungleiche Verteilung der magnetischen Folder periodisch wirkende Kräfte auf den Läufer ausgeübt, die in fform von Hüttelkräften auftreten und dadurch die Laufgerausehe des Motors in unerwünschter Weise erheblich verstärken» Hinzu kommt, daß das Anlaufmoment eines Elektromotors durch die Exzentrizität des Läufers ungünstig beeinflußt wird und ein solcher Art fehlerhafter Motor dann nicht die erforderliche Leistung erreicht» I.

Die Ursachen für die Verlagerung des Läufers sind hauptsächlich in Fertigungsunaulängllchkeiten au suchen. So befinden sich zwischen der Läuferwelle und dem Ständerblechpaket üblicherweise eine Vielzahl von mechanisch ineinandergepaßten Einzelteilen wie Lagerschild bzw* Lagerträger, Lager&uinahmen, Lager usw., deren. Abmessungen-jeweils be-

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stimmte Toleranzen aufweisen. Im günstigsten Fall gleichen sich bei der Montage diese Toleranzen gegeneinander aus; in relativ vielen Fällen tritt jedoch eine zumindest teilweise Summierung der Toleranzen ein. Der Läufer ist dann gegenüber der Ständerbohrung soweit exzentrisch, daß die eingangs beschriebenen Störungen auftreten.

Es sind eine Vielzahl von Methoden bekannt, mittels denen eine möglichst zentrische Lage des Läufers in der Ständerbohrung sichergestellt werden soll. So werden in den meisten Fällen die Sbänderblechpakete und die Lagerschilde mit Zentrierrändern versehen und die Lageraufnahmen dazu möglichst zentrisch bearbeitet. In Fällen, in denen eine Bearbeitung dieser Teile nicht möglich ist, wird von vornherein mit großem Aufwand versucht, die einzelnen Bauelemente mit einer entsprechend höheren Präzision als normaler-v/aise üblich zu fertigen. Oftmals ist es jedoch gar nicht möglich, die erforderliche Präzision zu erreichen. Man hilft sich dann damit,auf Zentrierpassungen überhaupt zu verzichten und bei der Montage als Hilfsmittel Luftspe.ltspione zu verwenden. Dabei zeigt es sich, daß nach deren Entfernung Spannungen in den einzelnen Bauteilen nachgeben und der Läufer trotzdem wieder in eine einseitige Lage zur Ständerbohrung gezogen wird.

Alle diese bekannten Methoden bedingen einen hohen ,tr.::wand an Bear-, beitungs- und Montagezeit bei der Fertigung der Motoren. Zusätzlich dazu muß mittels aufwendiger Nacharbeit versucht werden, diejenigen Motoren, welche die geforderten Bedingungen nicht erreichen, durch Austausch einzelner Bauteile oder anderer üblicher h-'.-thoden. in ihren Eigenschaften nachträglich zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile bei der Fertigung von Elektromotoren zu verbessern und eine anordnung anzugeben, mittels welcher bei Einhaltung der üblichen Fertigungstoleranzen auf einfache Art die Einstellung des Luftspaltes nach beendeter Montage des Motors möglich und der Toleransbereich ohne Verschlechterung der Motoreigenschaften erweitert wird.

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GemüE der Er^iiidunc wird für eine Anordnung der eingangs beschriebenen ji.i*ti voi"£resclilat~en, daß bei mindestens einem Lauf ervjellenlagex* des Elektromotors die Hittelachse der die Läuferwelle aufnehmenden .Bohrung Kegenäbei· der iüttelachse des Läuferraumes eine bewußt angeordnete Exzentrizität besitzt und innerhelb der Ebene des Lagerträgers ne.cli einer oder beiden Polarkoordinaten -verschiebbar angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei mit üblichen Tcleransen erfolgender Fertigung der einzelnen Bauteile eines Elektromotors eine gewisse Exzentrizität des Läufers gegenüber dem Ständer ohnehin vorhanden ist. Mittels der bewußt exzentrischen Anordnung: der Lagerung für die Läuferwelle besteht jedoch die Köglichkelt, aie fertigungsbedingt vorhandene Exzentrizität wieder auszugleichen oder zumindest ihr Haß zu verringern. Dabei darf das Maß für die beabsichtigte Exzentrizität der Lagerung nicht größer als die zulässige Läuferexzentrizität sein, um auch in den Fällen, in denen der Läufez^ ohne Anwendung der beabsichtigten Exzentrizität genau zentrisch in der Ständerbohrung laufen würde, keine unzulässige exzentrische Lagerung außerhalb der Toleranzgrenzen zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird iia folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung einer exzentrisch angeordneten Lagerbohrung,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines in einem verstellbar exzentrischen Lagerschild angeordneten exzentrischen Lagers und Fig. 5 die Schnittzeichnung eines exzentrischen Kalottenlaxjers.

In der Fig. ■ sind die Verstell- bzw. Korrekturmogliciikeiten, Vielehe durch ein Lager 3ϊτ einer gegenüber seinem _iufiendurchmesser exzentrischen Lagerbohrung gegeben sind, schenatisch in' einer angedeuteten orix^nansiclit eines Hotcrlagerschildes dargestellt. Die zentrale Ilotoracnse, d.li. die Mittelachse der Lauferbohrung im Ständerblechpaket ist mit < bezeichnet. Der Urifang 2 der Lauferbohruhg verläuft

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zentrisch zu dieser Achse, ebenso innerhalb der zulässigen Toleranz der Außenumfang 3 des Ständerblechpaketes. Infolge einer an-, genommenen Summierung von innerhalb der jeweils zulässigen Toleranzen liegenden Haßabweichungen bei Fertigung und Montage ist der an dem Ständerblechpaket befestigte ,Lagerschild ^ um .den (übertrieben dargestellten) B&trag ί_Λ zur" Mittelachse 1. exzentrisch. Dadurch erhält die Lageraufnahme im Lagerschild die Mittelachse 5_? welche nicht mit der Motorachse zusammenfallt. Nach 'den bisher üblichen Fertigungsmethoden ist diese'.Exzentrizität der.Mittelachse 5 nicht mehr zu beseitigen. Wird aber gemäß der Erfindung in die Lageraufnahme· im Lagerschild ein Lager eingesetzt, dessen Lagerboh'rung gegenüber der Lager-Mittelachse exzentrisch angeordnet ist, -kann die Exzentrizität der Lageraufnahme zumindest teilweise wieder ausgeglichen werden. Ein solches Lager kann"beispielsweise als Lagerbuchse oder als Kalottenlager "ausgebildet sgiri'j wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist und anhand dieser Fig..';naher beschrieben wird. Die Mittelachse 6 der Lagerbohrung dieses Lagers besitzt beispielsweise gegenüber der Mittelachse 5 die Exzentrizität ß₂ ♦ Mit dieser Exzentrizität ist die Lagerbphrung um die Mittelachse 5 der Lageraufnahme drehbar, ange'ordnet. Die Einstellung möglichst zentrisch zur Mittelachse 1 der Ständejrbohrung erfolgt dann durch einfaches Drehen des Lagers, wo.bei sich die".Mittelachse 6 auf der mit 7 bezeichneten Kreisbahn bewegt·. Der der Mittelachse 1 am nächsten liegende Punkt der Kreisbahn \ßt mit 6 bezeichnet. Durch Drehung des Lagers wird also erreicht, daß die Mittelachse 6 der Lagerbohrung nach beiden Polarkoordinaten verschoben und näher an die ideale Mittelachse 1 der Ständerbohrung herangerückt wird und im Idealfall direkt mit ihr zusammenfällt. Das Maß für die Exzentrizität £₂ ist in vorteilhafter Weise so', zu. wählen, daß die Mittelachse 6 auch dann im zulässigen Toleranzbereich der Läuferexzentrizität bleibt, wenn die Hittelachse 5 der Lageraufnahme gegenüber der Mittelachse 1 der Ständerbohrung nur geringfügig oder gar nicht exzentrisch ist.

In der Fig. 2 sind die Verstell- bzw. Korrekturmöglichkeiten schematisch dargestellt, welche sich bei einem Lagerträger rdt exzentrischer Lag.eraufnahme und darin eingesetztem Lager mit exzentrischer La-

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gerbohrung ergeben. Zur Mittelachse 1 ist. das Ständerblechpaket mit der Umfangslinie 2 der Läuferbohrung und der Außenumfangslinie 3 zentrisch angeordnet. Auf dieses Blechpaket ist mit der üblichen fertigungs- und montagebedingten Exzentrizität der Lagerschild aufgesetzt, dessen Außenumfang mit 10 bezeichnet ist. Die Kittelachse 12 seiner Lageraufnahme ist um den Betrag 6 _?exzentrisch zu seiner Mittelachse 11 verschoben und damit um den Betrag g^ exzentrisch zur Mittelachse 1 der Ständer bohrung. Diese Lageraufnahme ist um die Mittelachse 11 des Lagerschildes drehbar angeordnet, so

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daß die Mittelachse 12 auf dem Kreis 13 jeden beliebigen Punkt einnehmen kann. Dies ist praktisch beispielsweise derart durchführbar, daß in einem Lagerschild leicht exzentrisch eine Bohrung vorgesehen wird, in welche - um 360° verdrehbar - die Aufnahme für das Läuferwellenlager eingesetzt ist. Dabei sind das Ständerblechpaket und der Lagerschild fest miteinander verbunden und bilden eine mechanische Einheit. In diese drehbare Lageraufnahme wird ein Lager mit exzentrischer Lagerbohrung, wie es in den 3?ig. 1 und J beschrieben ist, eingesetzt. Die Mittelachse 14 der Lagerbohrung besitzt damit gegenüber der Mittelachse 12 die Exzentrizität £^. Die Mittelachse 14 ist um die Mittelachse 12 um 360° drehbar, wobei es gleichgültig ist, auf welchem Punkt des Kreises"13 sich die Mittelachse 12 befindet. Da diese um die Mittelachse 11 drehbar ist, kann sich also die Mittelachse 14 an jedem beliebigen Punkt innerhalb der von dem gestrichelt gezeichneten Kreis 16 umschriebenen fläche befinden Im dargestellten Beispiel fällt die Mittelachse 14 mit der Mittelachse

1 zusammen,. wenn sie um die im Punkt 12 befindliche Mittelachse 14 entsprechend weit verdreht wird. Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß die Mittelachse 14, welche ja der Läuferwelle entspricht, innerhalb der Ebene des Lagersehildes uasoii innerhalb einer relativ großen Fläche verschieb- bzw. verdrehbar ist und dadurch eine extrem genaue Einstellmöglichkeit auf die ideale Mittelachse 1 besteht.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, anstelle der Laseraufnahme . im Lagerschild den gesamten Lagerschild selbst drehbar am Ständerblechpaket anzuordnen, so daß die Mittelachse einer exzentrisch an-

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geordneten Lag er auf nähme "bei Drehung einen Kreis um die Hittelachse 1 beschreibt. Ebenso kann, ein Lagerschild oder Lagerträger üblicher Bauart beabsichtigt exzentrisch und yerdrehbar am Ständerblechpaket befestigt sein. Die sich bei einer solchen Ausführung ergebenden Einstellmoglichlceiten für die Läuferwelle und ihre praktische Durchführbarkeit sind dem anhand der J¹Ig. 2 beschriebenen Beispiel ähnlich und von jedem Fachmann ohne Schwierigkeiten erkennbar, so daß ihre ■ _ nähere Darstellung nicht nötig scheint. .

In der Fig. 3 ist ein Kalottenlager dargestellt, bei welchem die Mittelachse 20 der Lagerbohrung gegenüber der Mittelachse 21 der Kalotte 22 um den Betrag έ_κ exzentrisch verschoben ist. Die Kalotte 22 ist in üblicher Weise mittels der Klemmbrille 23 unter Zwischenlage von Schmierstoffvorrats - und -auffangringen im Lagerschild 24 so gehaltert, daß beim Betrieb keine Verdrehung' der Kalotte stattfindet. Die Kalotte ist jedoch zum Zweck der Einstellung der Läuferexzentrizität um die Mittelachse 21 verdrehbar. Dazu sind in ihrer vom Motor abgewandten Stirnseite zwei Ausnehmungen 25 und 26 angeordnet, in welche ein geeignetes Werkzeug eingeführt werden kann ..Da Kalotten zumeist im Sinterverfahren in einer zweiteiligen Porm gepreßt werden, deren Trennungsebene senkrecht zur Bohrungsachse'ver-¹ läuft, ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, nur eine Form- ' halfte exzentrisch zur Mittelachse der Lagerbohrung auszubilden, während die andere Hälfte zentrisch dazu ist. Dadurch entsteht die Möglichkeit - da immer nur eine Hälfte der Kalotte am Lagerschild anliegt - je nach Bedarf ein zentrisches oder ein exzentrisches Lager bei Verwendung der gleichen Kalotte zu erhalten. Es besteht auch Weiterhin die Möglichkeit, eine Kalotte der beschriebenen Arten zur Aufnahme eines Wälzlagers auszubilden.

In vorteilhafter Weise ist es weiterhin möglich die in die■Lageraufnähme eingesetzte Lagerbuchse als Zylinder-Gleitlager mit exzentrischer Lagerbohrung auszubilden.

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Die Einstellung der optimalen Lage des Läufers in der Ständerbohrung erfolgt in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Hessunr der Laufgeräusche des Mo tors. Each einem solchen Verfahren wird beispielsweise über einen am Motor befestigten Beschleunigungsauf nelimer auf einem Heßgerät die Lautstärke des vom Motor entwickelten Körperschalls angezeigt. Liegen die Werte oberhalb der zulässigen Toleranz, so ist dies ein sicheres Anzeichen dafür, daß der Läufer mit zu großer Exzentrizität in der Läuferbohrung läuft. Mittels eines Justierwerkzeuges können nun die vorgesehenen Exzenter, also das Lager und sgf. die Lageraufnahme bzw. Lagerschild soweit verstellt werden, bis das optimal niedrigste LaufgeräXusch angezeigt wird. Dieses Verfahren ist denkbar einfach und beansprucht nicht nenneswert mehr Seit, als die Prüfung des Motors ohnehin erfordert. Bei kleineren Motoren mit kurzen Läufern genügt es, ein einziges Läuferlager in der beschriebenen Art exzentrisch auszubilden. Die damit erreichbare Einstellung des Luftspaltes reicht im allgemeinen aus, um die Motoreigensehaften ausreichend zu verbessern. Für Motoren mit längerem Läufer ist jedoch eine beidseitige Lagerverstellung vorteilhaft.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Qualität von Elektromotoren mit Hilfe einfachster Mittel der beschriebenen Art erheblich verbessert werden kann. Dabei ist die Anordnung gemäß der Fig. 1 - einfacher Exzenter - denkbar einfach herzustellen und anzuwenden. Die Anordnung gemäß der Fig. 2 - Doppelexzenter - bringt demgegenüber einen erhöhten Aufwand mit sich und erfordert auch erhöhten Aufwand beim Einstellvorgang, jedoch ist bei ihrer Anwendung eine ideale Einstellung des Luftspaltes erreichbar. Im allgemeinen reicht jedoch die mittels eines einfachen. Exzenters erzielbare Verbesserung aus. Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei der Massenproduktion von Elektromotoren kleiner und kleinster Bauart anwenden, da durch einfache exzentrische Verstellung der Läuferachse der Toleranzbereich soweit verschoben wird, daß die Ausschußquote beträchtlich gesenkt werden kann. Dies ist besonders wichtig bei solchen Motoren, bei denen unbedingter Wert auf geringstinögliche Laufgeräusche geleet wird.

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Ein weiterer. "VoEtjeil liegt auati ciarin,' seiir einfache Weise durchgeführt w len Kontrolle ■dör^^tor^p'st.at^ zusätzliche Arbeitszeit "benötig€, ■'■;_:,^{: :}. .-'■· V ;, ·^:% ν.'-.- ^j;;'" .. :.··.": ;\,'r '■ _;v.

- Patentansprüche

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H
Frankfurt 70, Theodor-Stern-Kai 1

FOU) 70/27 27. 9.-1970

— — Ha / kk.

Pat entan Sprüche

Anordnung zur Einstellung des radialen Luftspaltes zwischen dem Ständer und dem Läufer eines Elektromotors, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß bei mindestens einem Läuferwellenlager des Elektromotors die Mittelachse (6,14-) der die Läuferwelle aufnehmende Bohrung gegenüber der Mittelachse (1) des Läuferraumes eine bewußt angeordnete Exzentrizität besitzt und innerhalb der Ebene des Lagerträgers nach einer oder beiden Polarkoordinaten verschiebbar angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager als eine mit einer gegenüber ihrem Außenumfang um den Betrag ^exzentrischen Bohrung versehene Lagerbuchse ausgebildet ist, welche von einem mit dem Ständer des Elektromotors eine mechanische Einheit bildenden Lagerträger aufgenommen und in diesem um 360 verdrehbar angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Lager als eine mit einer gegenüber ihrom Außenumfang um den Betrag £ exzentrischen Bohrung versehene Lr.geldbüchse ciusgebildet ist, welche von einem Lagerträger ruifp;eno minen wird, dessen Lageraufnahme um den Betrage .exzentrisch zur hittelaeh.se (1) der Ständerbohrung angeordnet ist und (Uli sowohl die Lagerbuchse als auch die Lageraufriahiue unab-

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händig voneinander uia je JGO um die lüttelachü--. (1) der Ständerbohrung verdrehbar sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerbuchse als Gleitlagerkalotte (22) ausgebildet ist.

5· Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerbuchse als Zylinder-Gleitlager ausgebildet ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerbuchse als Aufnahme für ein Wälzlager ausgebildet ist.

7· Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, d ad urch gekennzeichnet, daß der Lagerträger als am St and erb Ie clip aket zentrierter Lagerschild ausgebildet ist, welcher drehbar und in beliebig gedrehter Stellung am Lagerschild befestigbar ist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Lagerträger als am Ständerblechpaket zentrierter Lagerschild ausgebildet ist, welcher drehbar und in beliebig gedrehter Stellung am Ständerblechpaket befestigbar ist und welcher eine exzentrisch zu seiner Littelachse angeordnete Lageraufnahme besitzt.

Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch g ek e η η ζ e i chne t, daß die Gleitlagerkaiotte nur einseitig exzentrisch ausgebildet ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ -e i c- h net , tlciß als Laferbuchse ein Wälzlager mit einem exzentrischen Außenring in den Lagerschild eingesetzt ist. ., ·

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i . Anordnung nach den Ansprüchen 1 "bis 10, dadurch ζ e lc en η ζ e i c η η e t , daß an der Lagerbuchse und ggf.. an der Laijerauxnahme Mttel wie Ausnehmungen (2j?), Nocken oder VorSprünge vorgesehen sind, an denen Werkzeuge aur Verdrehung angreifen.

12. Verfahren zur Einstellung des radialen Luftspaltes zwischen dem Ständer und dem Laufer eines Elektromotors, dadurch g e~ k en η zeichnet, daß die Laufgeräusche "bzw. der Körperschall des Motors über einen Beschleunigungsauf hehmer auf ein.Meßgerät gegeben werden, nach dessen Anzeige der Läufer optimal eingestellt ist.

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