DE2056641A1

DE2056641A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zu sammenbau von Elektromotoren und anderen elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE2056641A1
Application number: DE19702056641
Authority: DE
Inventors: Stig Lennart Vastra Frolunda Hallerback (Schweden) P H02k 5 26
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1969-11-19
Filing date: 1970-11-18
Publication date: 1971-06-16
Also published as: SE381962B; FR2069686A5; DE2056640B2; US3694909A; SU512725A3; SE361568B; DE2056640A1; DK135360C; JPS552824B1; DK123267B; DE2056641B2; SU576080A3; GB1336439A; DK135360B; FR2069685A5

Description

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, l6. Nov. 1970

TP/Gl/Br

Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Elektromotoren und anderen elektrischen Maschinen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Elektromotoren und anderen elektrischen Maschinen, die bestehen aus einem Stator, einem Rotor und iappenartigen Lagerschllden, die mit Ihrem Außendurchmesser im Statorkern befestigt sind und in ihrer Bohrung ein Rotorlager tragen.

Die wesentlichen Verfahrensschritte bei der konventionellen Herstellung von Elektromotoren sind folgende:

Zuerst wird der Statorkern aus gestanzten Statorblechen, die durch Nieten, durch Schweißen od. dgl. miteinander verbunden werden, gebildet. Dann werden die Wicklungen zusammen mit dem notwendigen Isoliermaterial in die Nuten des Stators eingesetzt. Die Wicklungen sind üblicherweise mit Lack imprägniert. Der so zusammengebaute Stator wird - soweit notwendig - in ein Motorgehäuse eingesetzt und daraufhin der Rotor und die Lagerschilde mit den darin eingebauten Lagern montiert.

Während des Zusammenbaus werden in mehreren Stadien Kontrollen durchgeführt. Wenn der Motor zusammengebaut ist, findet eine SchluÖkontrolle in elektrischer und mechanischer Hinsicht statt und es wird ein Prüflauf durchgeführt. Ein ziemlich großer Prozentsatz von Motoren zeigt im Prüflauf Fehler. MeI- , stens handelt es sich um Isolationsfehler oder Brüche in den Wicklungen, ' Wenn elektrische Fehler gefunden werden, wird oft der komplette Motor als Ausschuß verworfen, besonders bei kleinen Größen. Bei mechanischen Fehlern, z. B. Lagergeräusch, wird der Motor zerlegt und nach dem Austausch der fehlerhaften Teile wieder zusammengesetzt und erneut einem PrUflauf unterzogen,

Bei gewissen Typen von Elektromotoren sind die Lagerschilde an dem Stator in unlösbarer Weist) befestigt, wie z. B. durch Einkleben oder durch Eingießen, Bei solchen Motoren 1st die Entscheidung, ob Ausschuß oder nicht, ein schwieriges Probe Lern, weil diese Befestigungsarten eine Demontage und

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eine Wiederverwendung der Motorteile überhaupt nicht zulassen. Diese Art von Zusammenbau wird normalerweise auch aus Kostengründen nicht für sinnvoll angesehen, es sei denn es werden besondere Anforderungen an diese Motoren gestellt. Für Motoren, bei denen die Lagerschilde im Stator innernalb der Windungsköpfe befestigt sind, ist diese Art von Befestigung die einzig denkbare Lösung, weil eine mechanische Verbindung nur in besonderen Fällen in Betracht kommen kann.

Die Befestigung der Lagerträger am Stator innerhalb der Windungen durch Kleben oder Eingießen bereitet ebenfalls Schwierigkeiten, weil der Kleber oder die Gußmasse durch die zur Bohrung des Stators offenen Schlitze in den Wicklungen oder durch Öffnungen in den Lagerschilden in den Rotorrraum hindurchtreten kann. Eine Abdichtung der Schlitz© in den Wicklungen kann erhalten werden, wenn die Sitzflächen für die Lagerschilde in den Endflächen des Statorkerns mit Hilfe von Dornen eingegossen werden, die den Klebstoff oder die Gußraasse daran hindern, in die Rotorkammer durchzudringen. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß der Rotorraum mit einer Auskleidung versehen wird, die im geringen Maße über die Enden des Statorkernes bis zu den Lagerschilden hinausragt.

Die vorliegende Erfindung hat in erster Linie den Zweck, die Herstellkosten für Elektromotoren und ähnliche elektrische Maschinen dadurch zu senken, daß der spätere Ausschuß vermindert wird, wobei gleichzeitig die notwendigen Kontrollen einem automatisierten Zusammenbau angepaßt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Zusammenbau von Elektromotoren, deren Lagerschilde durch Kleben oder Eingießen im Stator innerhalb der Wicklungen befestigt sind.

Diese Aufgaben werden nach der Erfindung durch ein Zusammenbauverfahren gelbst, das die folgenden Verf'ahrensschrltte aufweist?

a) Ln den in bekannter WeLaa hergestellten Stator, in dessen Nuten die Wicklungen eInga Legt sind, wird der Rotor mit den Lagerschilden, Ln v/elf-ht.'n rlLe tager bereits angeordnet sind, eingesetzt, wobtit ciLe FlotofweLLe zur Bohrung des Stators unter

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Verwendung einer Montage- oder Hilfsvorrichtung, die die Teile des Motors in der richtigen Lage relativ zueinander hält, zentriert wird,

b) der so zusammengesetzte Motor wird in der Hilfseinrichtung getestet und einem Probelauf unterzogen, um in bekannter Weise seine elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu bestimmen,

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c) die Lagerschilde werden in den Statorkern durch Kleben mit oder Eingießen von Bindemittel befestigt, wobei die Hilfsvorrichtung gegenüber den Lagerschilden abdichtet, und

d) der Motor wird schließlich aus der Hilfsvorrichtung entfernt.

Bei gewissen Motortypen kann das Einkleben oder Eingießen der Lagerschilde zweckmäßigerweise gleichzeitig mit der Isolierung der Wicklungen mit Lack od. dgl. geschehen.

Ein Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die elektrischen und mechanischen Tests zu einem verhältnismäßig frühen Zeitpunkt in der Montagefolge durchgeführt werden können, und nicht erst zu einem Zeitpunkt, wenn der Motor schon fertig zusammengebaut ist. Dadurch kann viel Ausschuß vermieden werden, weil fehlerhafte Teile des Motors und ein nicht zufriedenstellender Lauf zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden können. Es ist so möglich, bereits in diesem Stadium einwandfreie Teile einzubauen, ohne daß besondere Demontageschritte nötig werden. Im Falle eines fehlerhaften Motors kann von einer Durchführung der weiteren Verfahrensschritte abgesehen werden. Wenn eine Demontage nach dem endgültigen Zusammenbau, dem sieh der übliche Prüflauf anschließt, vorgenommen wird, ist eine Beschädigung gewisser Teile, die selbst nicht fehlerhaft zu sein brauchen oder waren, z. B. die durch Kleben befestigten Lagerschilde, kaum zu vermeiden.

Wenn das Befestigen der Lagerschilde in dem Stator gleichzeitig mit dem Isolieren der Wicklungen mit Lack od. dgl. durchgeführt wird, liegt ein

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weiterer Vorteil darin« daß der Kern eines fehlerhaften Stators ausgebessert werden kann, ohne dafl besondere Maflnahmen notwendig werden, um die bereits mit Lack imprägnierten Wicklungen ta entfernen. Auch das Kupferaaterial der Wicklungen kann leioht ohne Verunreinigung duroh Isoliermasse wiedergewonnen werden* wenn die PrUfllufe vor der Isolierung der Wicklungen durchgeführt werden.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Verbindung mit der Stromquelle auch dann noch bestehen bleibt, wenn der Motor die Prüflaufe innerhalb der Hilfsvorrichtung erfolgreich Überstanden hat, und er vorzugsweise während oder nach dea Einkleben oder Eingieien weiter »it elektrische« strom gespeist wird. Die dabei entwickelte Wärst« wirkt dann auf das Bindemittel ein und beschleunigt die Aushärtung. line schnelle Teaperatursteigerung kann in be« kannter Welse erzielt werden, s. B. durch mechanisches Abbremsen oder Blockieren de· Rotors.

Mach eine· weiteren M«rk«al der Irfindung wird sur Durchführung dieses Verfahrene eine Hilf·*· oder Bontagevowiehtung vorgeschlagen, die «us zwei koaxial angeordnete und axial §«§«tiilnaisattr verschiebbare Dorne besteht, die Jewell· ein Lagersohlld des Rotors umfassen. Die Dome sind dabei iweekttftüg so ausgebildet, dal «ie all« öffnungen der Lagersohilde zu« Hotorrttua hin abdichten.

Sur Isolierung der Wicklungen wird muth eine« weiteren Merkmal der firfinduag •ine Vorrichtung vorgesehen, die am· *w«i auf din Domen der vorgenai«iten Hilfsverrichtung zentrierten und «bettfalle axial verschiebbare?! besteht, w«l«h« la susan*ene*«<ÜMi»ifieft tttstand einen «ohlrauni biideft, am ötatoritem und di· WmmUämAm Wioklung*k»pfe uweohließt.

Di· ftrfindung soll nun an HaM der teichnung nUher erlSutert werden. Ie sei« gern

Fig. 1 einen eoheieatisehen Längsschnitt «ines fil*ktro»otors, d«r fUr ein«i Prüflauf vorb#r*itrt ist

Pig. 2 einen ähnlichen sehe«atiseh«n Längsschnitt eines Elektro»otoi»S, bei dem zwei äuBer« iorehllften für das !«prägnieren der Wicklungen vorgesehen sind.

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Der in Fig. 1 dargestellte Elektromotor ist mit einen Statorkern 1 versehen, der Wicklungen aufweist« die mit den "Köpfen" 2 Überstehen. Der Rotor 3 ist auf einer Welle 4 aufgesetzt, die in den Lagem5 gelagert ist. Die Lager 5 sind in kappenförmigen Lagerschilden 6 eingebaut, die im Statorkern 1 innerhalb der Wicklungstelle 2 befestigt sind. Die StromansohlUase für die Statorwioklungen sind mit 7 bezeichnet, während der Rotor 3 - die hier beschriebenen AusfUhrungsbelsplele sollen Kurzsohlußttotoren sein - nioht mit Anschlüssen versehen ist. Der beschriebene Motor wird, bevor seine Komponenten bleibend miteinander verbunden werden, einem Probelauf untersogen. Zu diesem Zweck werden, nachdem der Rotor 3 in seinen Lagern 5 gelagert und diese in die Lagerschilde 6 eingesetzt sind, die beiden Dorne 8 und 9 einer Hilfs- oder Montageeinrichtung koaxial Jeweils Über die Enden der kappenför- | migen Lagerschilde 6 geschoben. Beim Qegeneinanderschieben bringen die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung die einzelnen Teile des Motors in die endgültige Lage. Die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtungen sind an ihren Enden, die die Lagerschilde 6 berühren, entsprechend der Form der Lagersohilde 6 ausgebildet und dichten alle öffnungen in diesen Lagersohilden ab. Die äußere Kante Jedes Lagersohildes 6 kommt an festen ringförmigen oder mit einer Schulter versehenen Vorsprungen oder Teilen 10 an den Enden des Stators zur Anlage. Auf diese Weise werden die Lagersohilde 6 zentriert. Die beiden Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung sind zweckmäfllgerweise axial gegeneinander verschiebbar in einer nicht dargestellten Prüfvorrichtung angeordnet. Wenn der Motor zwischen den beiden Dornen 8 und 9 der Hilfsvorrichtung eingespannt ist und die Anschlüsse 7 nit einer Stromquelle verbunden sind, kann der Motor einem PrUflauf unterzogen werden. Ist dann mit Hilfe der Instrumen- ™ te, sofern erwünscht kann auch eine Prüfung auf Geräusch und Laufruhe durchgeführt werden, festgestellt worden, dafl der Motor allen Anforderungen in elektrischer und mechanischer Hinsicht entspricht, werden die Lagerschilde durch Einkleben oder Eingießen mit einem Klebe- oder sonstigen Bindemittel unlösbar mit dem Statorkern 1 verbunden. Bei diesem Arbeitsvorgang bleiben die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung in ihrer in Fig. 1 dargestellten Endlage, d. h. gegeneinandergeschoben. Daraufhin wird der Motor aus der PrUf- und Montage» oder Hilfsvorrichtung entfernt und ist fertig zur Auslieferung oder braucht in Jedem Fall nur nooh einer für seine Funktion unwesentlichen Endbearbeitung unterzogen zu werden.

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Die Montage- und Testvorrichtung nach Fig. 2 ist, was die Dorne 8 und 9 betrifft, die gleiche wie die in Fig. 1. Die Dorne 8 und 9 sind hier jedoch noch mit den beiden Formhälften 11 und 12 ausgestattet, die axial verschiebbar auf den entsprechenden Dornen der Hilfsvorrichtung angeordnet sind. Wenn diese beiden Formhälften 11 und 12 axial gegeneinander geschoben sind, umschließen sie in dem so gebildeten Hohlraum den Statorkern 1 und die Wicklungsköpfe 2. (In Fig. 2 ist die (linke) Formhälfte 11 bereits in ihre Endlage gebracht, während die (rechte) Formhälfte 12 noch nicht eingeschoben ist.) Während die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung die Lagerschilde 6 und den Rotor 3 während des Prüflaufβ und des Einklebensoder Eingießensder Lagerschilde in ihrer Lage halten, werden die Formhälften 11 und 12 für das Einbetten der Statorwicklungen in ein Kunstharz oder einem Lack benötigt. Wenn diese Isoliermasse den durch die Formhälften gebildeten Hohlraum ausgefüllt hat und die Formhälften 11 und 12 und die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung ausgefahren sind, ist der Motor fertig zum Einbau in ein Gehäuse oder zur Auslieferung. Bevor die Formhälften 11 und 12 und die Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung ausgefahren werden, kann ein Aushärten des Klebemittels und der Isolierraasse erfolgen, z. B. - wie oben bereits erwähnt durch Aufheizen der Wicklungen, indem der Rotor blockiert wild.

Das Bindemittel zur Befestigung der Lagerschilde im Statorkern kann vor dem PrUflauf auf die Sitzflächen aufgebr&oht und dann nach der Durchführung des PrUflaufes unter der Wärme des Motors ausgehärtet werden. Die Isoliermasse zur Einbettung der Wicklungen kann vor dem Zusammenschieben der Formhälften eingebracht werden, es ist Jedoch auch möglich diese durch nicht dargestellte Öffnungen in den Hohlraum einzugießen.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren fUr einen Elektromotor beschrieben wurde, kann es selbstverständlich auch beim Zusammenbau von anderen rotierenden Elektromasohinen verwendet werden.

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Claims

- 7 -Patentansprüche

( 1.J Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotoren und anderen elektrischen Haschinen, die bestehen aus einen Stator, einem Bator und kappenartigen Lagerschilden, die mit Ihrem Außendurohraesser durch Einkleben, Eingießen oder durch eine andere unlösbare Befestigungsart im Statorkern befestigt sind und in ihrer Bohrung ein Rotorlager tragen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenssehritte:

a) in den in bekannter Weise hergestellten Stator (1), In dessen Nuten die Wicklungen eingelegt sind, wird der Rotor (5) mit den Lagerschilden (6), in welchen die Lager (5) bereits angeordnet sind, eingesetzt, wobei die Rotorwelle zur Bohrung des Stators unter Verwendung einer Hilfe- oder Montagevorrichtung (8, 9)« die die Teile des Motors in der richtigen Lage relativ zueinander hält, zentriert wird,

b) der so zusammengesetzte Motor wird in dieser Hilfseinrichtung getestet und einem Prilflauf sur Feststellung seiner elektrischen und mechanischen Funktion unterzogen,

c) die Lagerschilde (6) werden duroh Kleben mit oder Eingießen eines Bindemittels mit den Statorkern (1) verbunden"und

d) der Motor wird schließlich aus der Hilf s- oder Montagevorrichtung entfernt ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend der Befestigung der Lagerschilde (6) alle Öffnungen in den Lagersehilden (6) durch die Hilfsvorrichtung abgedichtet werden, so daß kein Bd.ndeBd.ttel in den Rotorraxra eindringen kann.

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3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüflauf des Motors in der Hilfsvorrichtung vor dem Isolieren der Wicklungen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Befestigen der Lagerschilde die Isolierung der Wicklungen durchgeführt wird.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor nach dem Prüflauf und vor dem Entfernen aus der Hilfe- oder Montagevorrichtung, an die Stromquelle angeschlossen und so beeinflußt wird, daß Wärme erzeugt wird, die das Aushärten des Bindemittels und/oder der Isoliermasse beschleunigt.

6. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei koaxial angeordnete und axial gegeneinander verschiebbare Dorne (8, 9)» die an einem Ende entsprechend der Form der Lagerschilde (6) ausgebildet sind und diese so umfassen, daß alle Öffnungen zum Rotorraum hin abgedichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Eingießen der Isoliermasse zwei Formhälften (11, 12) koaxial zueinander und axial gegeneinander verschiebbar auf entsprechenden Flächen der Dorne (8, 9) angeordnet sind, die im zusammengeschobenen Zustand einen Hohlraum bilden, der den Statorkern (1) und die überstehenden Wicklungsköpfe (2) umschließt.

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