DE2056641B2 - Verfahren und Anordnung zum Zusammenbau von elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum zentrischen Zusammenbau des Stators von elektrischen Maschinen mit dem im Abstand vom Stator gehaltenen Rotor, bei dem das Statorblechpaket und die Lagerträger der Rotorwelle nach dem Zentrieren durch Einkleben oder Eingießen unlösbar miteinander verbunden werden.

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

ίο zusammengebaute Stator wird — soweit notwendig — in ein Motorgehäuse eingesetzt und daraufhin der Rotor und die Lagerträger mit den darin eingebauten Lagern montiert.
Während des Zusammenbaus werden in mehreren Stadien Kontrollen durchgeführt. Wenn der Motor zusammengebaut ist, findel eine Schlußkontrolle in elektrischer und mechanischer Hinsicht statt und es wird ein Prüflauf durchgeführt. Ein ziemlich großer Prozentsatz von Motoren zeigt im Prüflauf Fehler. Meistens 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 Prüflauf unterzogen.

Bei gewissen Typen von Elektromotoren sind die Lagerträger an dem Stator in unlösbarer Weise befestigt. wie z. B. durch Einkleben oder durch Eingießen. Bei solchen Motoren ist die Entscheidung, ob Ausschuß oder nicht, ein schwieriges Problem, weil diese Befestigungsarten eine Demontage und 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 Lagerträger im Stator innerhalb der Wickelköpfe 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 Wicklung durch Kleben oder Eingießen bereitet ebenfalls Schwierigkeiten, weil der Kleber oder die Gußmasse durch die zur Bohrung des Stators hin offenen Schlitze der Wicklungsnuten oder durch Öffnungen in den Lagerträgern in den Rotorraum hindurchtreten kann. Eine Abdichtung dieser Nutschlitze kann erhalten werden, wenn die Sitzflächen für die Lagerträger in den Endflächen des Statorkerns mit Hilfe von Dornen eingegossen werden, die den Klebstoff oder die Gußmasse daran hindern, in die Rotorkammer durchzudringen. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß der Rotorraum mit einer Auskleidung versehen wird, die in geringem Maße über die Enden des Statorkerns bis zu den Lagerschilden hinausragt.

Durch die DT-AS U 37 124 und die FR-PS 12 39 719 ist ein Verfahren zum zentriseho Zusammenbau des Stators einer elektrischen Maschine mit dem im Abstand vom Stator gehaltenen Rotor bekanntgeworden, bei dem das Statorblechpaket und die Lagerträger der Rotorwelle nach der Zentrierung mittels einer Zwischenschicht verbunden werden. Zum Zentrieren von Rotor und Stator werden in dem zwischen beiden Teilen befindlichen Spalt Abstandshalter aus schmelzbarem Material angeordnet und die derart zusammengesetzten Rotor- und Statorteile in eine Rotorunterstür.-

zungseinrichtung eingesetzt und als Zwischenschicht zwischen den Stator und die in der Nähe des Stators gelegenen Teile der Lagerträger ein mittels Wärme aushärtbares und nicht schwindendes Bindemittel in plastischem Zustand eingebracht Die Materialien für die Abstandshalter bzw. das Bindemittel werden derart gewählt, daß beim Erwärmen der Gesamtanordnung das Bindemittel aushärtet, bevor das zentrierende Abstandsp^aterial schmilzt

Dieses bekannte Verfahren weist sehr viele einzelne '" Arbeitsgänge auf. Zur Zentrierung und Festlegung des axialen Spieles der Rotorwelle sind zwei voneinander unabhängige Hilfsmittel (Zentrierschicht und Rotorunterstützungseinrichtung) erforderlich. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß für die Zentrierzwischenschicht >s und für das Bindemittel verschiedene Materialien notwendig sind und daß das Material des Abstandshalters nach dem Ausschmelzen im Roturraum verbleibt. Nachdem dieses Material einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, besteht die Gefahr, daß das ausgetropfte Material der Zentrierschicht sich im Betriebszustand wieder verflüssigt und sich in den Lagern oder auf den Wicklungen des Motors festsetzt und somit zu Beeinträchtigungen oder gar zum Ausfall des Motors führt. Die Prüfläufe können bei diesem bekannten Verfahren erst nach der Befestigung der Lagerträger am Mantel des Statorkerns und nach dem Ausschmelzen des Abstandshalters erfolgen. Somit ist eine Änderung oder ein Ersatz irgendwelcher schadhafter Teile vor Fertigstellung des Motors nicht mehr möglich, was erhöhten Ausschuß und einen höheren Aufwand bedeutet.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das nur einen geringen Aufwand an automatisierten Arbeitsgängen und Hilfsmitteln erfordert und mit dem die Ausschußquote wesentlich verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gelöst, bei dem zum Zentrieren von Rotor und Stator eine Hilfs- oder Montagevorrichtung verwendet wird, die den Rotor mit den Lagerträgern und den Stator in der richtigen Lage relativ zueinander hält, bei dem in dieser Hilfsvorrichtung der derart zusammengesetzte Motor getestet und einem Prüflauf .^ur Feststellung seiner elektrischen und mechanischen Funktionen unterzogen wird, und daß im Anschluß daran die Lagerträger durch Kleben mit einem Bindemittel oder Eingießen eines solchen mit dem Statorkern verbunden werden, worauf der Motor schließlich aus der Hilfs- oder Montagevorrichtung wieder entfernt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist nur wenige Arbeitsgänge auf. Auch die Zahl der Hilfseinrichtungen und Hilfsmaterialien ist sehr gering. Gerade das Fehlen von besonderen Abstandshaltern wie bei einem bekannten Verfahren macht sich insofern positiv bemerkbar, da keine Gefahr besteht, daß die Lager oder die Wicklungen durch Austropfen des Materials des Abstandshalters verunreinigt und in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.

Ein weiterer Vorteil 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 ⁶S 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 nöüg werden. Im Falle eines fehlerhaften Motors kann von einer Durchführung der weiteren Verfahrensschritte abgesehen werden. Wenn eine Demontage nach dem endgültigen Zusammenbau, dem sich 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 Lagerträger, kaum zu vermeiden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Befestigen der Lagerträger in dem Stator gleichzeitig mit dem Isolieren der Wicklungen mit Lack od. dgl. durchgeführt werden. In diesem Fall liegt ein weiterer Vorteil darin, daß der Kern eines fehlerhaften Stators ausgebessert werden kann, ohne daß besondere Maßnahmen notwendig werden, um die bereits mit Lack imprägnierten Wicklungen zu entfernen. Auch das Kupfermaterial der Wicklung η kann leicht ohne Verunreinigung durch Isoliermasse wiedergewonnen weiden, wenn die Prüfläufe vor der Isolierung der Wicklungen durchgeführt werden.

Es ist lerner von Vorteil, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Verbindung mit der Stromquelle auch dann noch bestehen bleibt, wenn der Motor die Prüfläufe innerhalb der Hilfsvorrichtung erfolgreich überstanden hat und er vorzugsweise während oder nach dem Einkleben oder Eingießen weiter mit elektrischem Strom gespeist wird. Die dabei entwickelte Wärme wirkt dann auf das Bindemittel ein und beschleunigt die Aushärtung. Eine schnelle Temperatursteigerung kann in bekannter Weise erzielt werden, z. B. durch mechanisches Abbremsen oder Blockieren des Rotors.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Durchführung dieses Verfahrens eine Hilfs- oder Montagevorrichtung vorgeschlagen, die aus zwei koaxial angeordneten und axial gegeneinander verschiebbaren Dornen besteht, die an einem Ende entsprechend der Form der Lagerträger ausgebildet sind und diese so umfassen, daß sie alle öffnungen der Lagerträger zum Rotorraum hin abdichten.

Zur Isolierung der Wicklungen wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die aus zwei auf den Dornen der vorgenannten Hilfsvorrichtung zentrierten und ebenfalls axial verschiebbaren Formhälften besteht, welche im zusammengeschobenen Zustand einen Hohlraum bilden, der den Statorkern und die überstehenden Wickelkköpfe umschließt.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Elektromotors, der für einen Prüflauf vorbereitet ist,

F i g. 2 einen ähnlichen schematischen Längsschnitt eines Elektromotors, bei dem zwei äußere Formhälften für das Imprägnieren der Wicklungen vorgesehen sind.

Der in Fig.! dargestellte Elektromotor ist mit einem Slatorkern 1 versehen, der Wicklungen aufweist, die mit den »Köpfen« 2 überstehen. Der Rotor 3 ist auf eine Welle 4 aufgesetzt, die in den Lagern 5 gelagert ist. Die Lager 5 sind in kappenförmige Lagerträger 6 eingebaut, die im Statorkern t innerhalb der Wickelköpfe 2 befestigt sind. Die Stromanschlüsse für die Statorwicklungen sind mit 7 bezeichnet, während der Rotor 3 — die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen Kurzschlußläufermotoren sein — nicht mit Anschlüssen versehen ist. Der beschriebene Motor wird,

bevor seine Komponenten bleibend miteinander verbunden werden, einem Probelauf unterzogen. Zu diesem Zweck werden, nachdem der Rotor 3 in seinen Lagern 5 gelagert und diese in die Lagerträger 6 eingesetzt sind, die beiden Dorne 8 und 9 einer Hilfs- oder Montagevorrichtung koaxial jeweils über die Enden der kappenförmigen Lagerträger 6 geschoben. Beim Gegeneinanderschieben 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 Lagerträger 6 berühren, entsprechend der Form der Lagerträger 6 ausgebildet und dichten alle öffnungen in diesen Lagerträgern ab. Die äußere Kante jedes Lagerträgers 6 kommt an festen ringförmigen oder mit einer Schulter versehenen Vorsprüngen oder Teilen 10 an den Enden des Stators 1 zur Anlage. Auf diese Weise werden die Lagerträger 6 zentriert Die beiden Dorne 8 und 9 der Hilfsvorrichtung sind zweckmäßigerweise 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 mit einer Stromquelle verbunden sind, kann der Motor einem Prüflauf unterzogen werden. 1st dann mit Hilfe der Instrumente — sofern erwünscht, kann auch eine Prüfung auf Geräusch und Laufruhe durchgeführt werden — festgestellt worden, daß der Motor allen Anforderungen in elektrischer ,und mechanischer Hinsicht entspricht, werden die Lagerträger 6 durch Einkleben oder Eingie-Ben 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 F i g. 1 dargestellten Endlage, d. h. gegeneinandergeschoben. Daraufhin wird der Motor aus der Prüf- und Montage- oder Hilfsvorrichtung entfernt und ist fertig zur Auslieferung oder braucht in jedem Fall nur noch einer für seine Funktion unwesentlichen Endbearbeitung unterzogen zu werden.

Die Montage- und Testvorrichtung nach F i g. 2 ist, was die Dorne 8 und 9 betrifft, die gleiche wie die in F i g. 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 gegeneinandergeschoben sind, umschließen sie in dem so gebildeten Hohlraum den Statorkern 1 und die Wickelköpfe 2. (In F i g. 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 Lagerträger 6 und den Rotor 3 während des Prüflaufs und des Einklebens oder Eingießens der Lagerträger in ihrer Lage halten, werden die Formhälften 11 und 12 für das Einbetten der Statorwicklungen in ein Kunstharz oder einen 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 Isoliermasse erfolgen, z. B. — wie oben bereits erwähnt — durch Aufheizen der Wicklungen, indem der Rotor blockiert wird.

Das Bindemittel zur Befestigung der Lagerträger im Statorkern kann vor dem Prüflauf auf die Sitzflächen aufgebracht und dann nach der Durchführung des Prüflaufes 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 für einer Elektromotor beschrieben wurde, kann es selbstver ständlich auch beim Zusammenbau von anderen rotie renden elektrischen Maschinen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum zentrischen Zusammenbau des Stators von elektrischen Maschinen mit dem im Abstand vom Stator gehaltenen Rotor, bei dem das Statorblechpaket und die Lagerträger der Rotorwelle nach dem Zentrieren durch Einkleben oder Eingießen unlösbar miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zentrieren von Rotor und Stator eine Hufs- oder Montagevorrichtung verwendet wird, die den Rotor mit den Lagerträgern und den Stator in der richtigen Lage relativ zueinander hält, daß in dieser Hilfsvorrichtung der derart zusammengesetzte Motor getestet und einem Prüflauf zur Feststellung seiner elektrischen und mechanischen Funktionen unterzogen wird und daß im Anschluß daran die Lagerträger durch Kleben mit einem Bindemittel oder Eingießen eines solchen mit dem Statorkern verbunden werden, worauf der Motor schließlich aus der Hilfs- oder Montagevorrichtung wieder entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Befestigung der Lagerträger alle öffnungen in diesen durch die Hilfsvorrichtung abgedichtet werden, so daß kein Bindemittel in den Rotorraum eindringen kann.

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 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Befestigen der Lagerträger die Isolierung der Wicklungen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor nach dem Prüflauf und vor dem Entfernen aus der Ylilfs- oder Montagevorrichtung an eine Stromquelle angeschlossen und so beeinflußt wird, daß Wärme erzeugt wird, die das Aushärten des Bindemittels und/oder der lso'iermasse beschleunigt.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung aus zwei koaxial angeordneten und axial gegeneinander verschiebbaren Dornen (8, 9) besteht, die an einem Ende entsprechend der Form der Lagerträger (6) ausgebildet sind und diese so umfassen, daß alle öffnungen zum Rotorraum hin abgedichtet sind.

7. Anordnung 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 Wickelköpfe (2) umschließt.