DE2135433A1

DE2135433A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE2135433A1
Application number: DE19712135433
Authority: DE
Inventors: Stig Lennart Västra Frölunda Hallerbäck (Schweden). P
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1970-07-17
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1972-12-21
Also published as: SE355903B; FR2103026A5; US3720914A; GB1364050A

Description

SKP KUGEIiAGEKPABRIKEN GMBH Schweinfurt, l4. Juli I97I

TP/Gl/Br

Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoren, die mit kappenartigen Lagerträgern ausgerüstet sind, welche mit dem Außenrand radial innerhalb der Wicklungsköpfe des Stators befestigt sind und in ihrer Bohrung ein Rotorlager tragen, und bei denen die Wicklungsköpfe in als Verlängerung des Statorkernes ausgebildeten und mit diesen fest verbundenen Angüssen aus Kunststoff od. dgl. eingegossen sind.

Bei vielen Anwendungsfällen wird ein ruhiger Lauf der Elektromotoren verlangt. Dies ist insbesondere der Fall bei Elektromotoren für Umwälzpumpen, weil der Motorschall Resonanz im Pumpen- und Umwälzsystem erzeugt. Um dieses Problem eines möglichst geringen Geräuschpegels zu lösen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, wie z. B. Ausrüstung der Elektromotoren mit schweren, vibrationsdämpfenden Gehäusen, die z, B. aus Gußeisen gefertigt sind und einen dickwandigen Flansch zur Befestigung des Motors aufweisen. Oft wird, sofern es die Konstruktion des Motors erlaubt, eine flexible Gummizwischenlage zwischen dem Befestigungsflansch und dem Maschinengestell oder Unterlage angeordnet. Die Methode, den Motor sehr kräftig auszuführen, bringt gewisse Nachteile mit sich, so z. B. erhöhten Materialverbrauch, erhöhte Herstellungskosten und höhere Anforderungen an die Befestigungselemente und ihre Abmessungen.

Die moderne Heizungstechnik arbeitet mit vergleichsweise hohen Temperaturen im Umwälzsystem. Dies ruft im allgemeinen Wärmeprobleme bei einem Anschluß des Motors an die betreffenden Pumpen hervor, weil die Temperaturen des Pumpenmediums keinen ungünstigen Einfluß auf die Motorwieklungen und die Lager ausüben dürfen. Vibrationsdämpfende Befestigungselemente aus

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Gummi oder ähnlichem Material können hier nicht verwendet werden, weil die Betriebstemperaturen im allgemeinen so hoch sind, daß der Gummi bald zerstört wird. Wegen des Geräuschpegels werden konventionelle LUftersysteme zur Kühlung des Motors tunlichst vermieden.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Elektromotor zu schaffen, der so ausgebildet ist, daß er einen sehr niedrigen Geräuschpegel sowie eine vibrationsdämpfende Abstützung aufweist, gleichzeitig aber auch eine Befestigung an heißen Maschinenteilen erlaubt, bei der die Wärmeübertragung auf den Motor erschwert ist.

Dies wird nach der Erfindung bei einem Elektromotor der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die die Wicklungsköpfe umschließenden Angüsse aus Kunststoff oc„ dgl. verlängert und als Befestigungsorgane für den Motor ausgebildet sind, welche metallische Befestigungselemente, z. B. aus Stahlblech, aufweisen, die keine metallische Berührung mit dem Statorkern haben, und daß ferner mindestens einer der Lagerträger unabhängig von den verlängerten Angüssen und den in diesen auftretenden Form- und Maßänderungen vom Statorkern getragen wird.

Bei Planschmotoren wird das Befestigungsorgan nach einem Merkmal der Erfindung als eine Glocke ausgebildet, die sich vom Motor ausgehend nach außen konisch erweitert und an ihrem Ende einen Ringflansch trägt. Hierdurch wird ^ eine im Hinblick auf das verwendete Kunststoffmaterial hinreichend stabile Motorbefestigung erhalten.

Durch die Herstellung des Befestigungsorgans für den Motor aus Kunststoff wird sowohl ein schwingungsabsorbierender und geräuschreduzierender Effekt als auch ein sehr geringes Gewicht erzielt. Der Kunststoff kann Jedoch beim Anflanschen des Motors - nicht direkt Druckbelastungen ausgesetzt wer-4en, weil die Verformungen des Materials besonders bei hohen Temperaturen bald zu einem Nachlassen der Spannkraft in der Verbindung führen, so daß die Schrauben bzw. Muttern und besonderen Klemmhülsen ihren festen Sitz verlieren. Zur Befestigung des Motors auf der Unterlage oder am Gestell sind

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deshalb Befestigungselemente aus Stahlblech oder einem anderen metallischen Werkstoff erforderlich. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden diese Befestigungselemente so angeordnet, daß sie nicht in metallischer Berührung mit dem Statorkern stehen, um eine Übertragung der Schwingungen und/oder der Wärme von oder auf die vom Motor angetriebene Maschine zu verhindern. Um dies zu erreichen, werden im Kunststoff des Befestigungsorgans besondere Befestigungselemente aus Metall, wie z. B. AbstandshUlsen, Bolzen oder besonders ausgebildete Scheiben angeordnet, die die erforderlichen Spannkräfte der Bolzen- und Schraubenverbindung aufnehmen. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung sind diese Befestigungselemente als ein kappenartiges Putter ausgebildet.

Besonders bei Motoren mit hohen Anforderungen an ruhigen Lauf ist eine starre Befestigung, genaue Zentrierung und parallele Ausrichtung des Rotors in bezug auf den Stator wichtig. Wenn die Befestigungsorgane für den Motor aus Kunststoff gefertigt und die notwendigen metallischen Befestigungselemente ohne eine metallische Berührung mit dem Statorkern, durch die eine mechanische Versteifung bewirkt werden könnte, angeordnet werden, können Verformungen der verlängerten, die Wicklungsköpfe umgebenden Angüsse aus verschiedenen Gründen nicht vermieden werden. Eine Befestigung der Lagerträger des Rotorsystems in bekannter Weise innerhalb dieser Angüsse führt deshalb zu Nachteilen bei der Abstützung und Zentrierung des Rotors in bezug auf den Stator. Da der Rotor aber gemäß der Erfindung direkt vom Statorkern und nicht durch die Angüsse getragen werden soll, können weder die Verformungen der Angüsse, die durch in den Wicklungen erzeugte Wärme hervorgerufen werden, noch die Verformungen, die durch die mechanische Belastung auf oder durch Wärmeübergang durch die Befestigungsorgane entstehen, die Abstützung und Zentrierung des Rotors ungünstig beeinflussen.

Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes ist ein Motor gemäß der Erfindung besonders für Umwälzpumpen geeignet. Um weiterhin zu verhindern, daß die Wärme von der Pumpe über den Anschlußflansch des Befestigungsorgans auf den Elektromotor übertragen wird, wird dieser Anschlußflansch

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so ausgebildet, daß er wärmeisoliert mit der Pumpe verbunden ist. Dies kann nach einem Merkmal der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die besonders ausgebildeten Befestigungselemente, wie Abstandshülsen oder Scheiben u. dgl. an den Verbindungspunkten nur so kleine Berührungsflächen wie möglich mit dem heißen Pumpenelement bilden. Es ist außerdem möglich, am Befestigungsorgan wärmeabstrahlende Flächen vorzusehen und einen Kühlluftstrom zwischen dem Anschlußflansch des Motors und dem heißen Anschlußflansch der Pumpe hindurchzuleiten.

Schließlich kann ein Elektromotor gemäß der Erfindung wirksam dadurch gekühlt werden, daß Kühlluftöffnungen in dem Befestigungsorgan, d. h. z. B. der Glocke, des Motors und vorzugsweise auch in den Lagerträgern zu beiden Seiten des Motors bzw. in dem eventuell an der dem Befestigungsorgan gegenüberliegenden Seite des Motors angebrachten Motorgehäuse vorgesehen werden, wobei der Motor so angeordnet ist, daß ein wirksamer Kühlluftstrom in und durch den Rotorraum hindurch sowie durch die Öffnungen im Befestigungsorgan aus diesem wieder herausgeführt wird. Die Kühlluftöffnungen in den Lagerträgern können beispielsweise gemäß der deutschen Patentanmeldung P 21 25 270.C vom 21. 5· 1971 ausgebildet werden. Die Wirkung des Kühlluftstromes kann weiter verbessert werden, wenn der Rotor in der Nähe der Welle mit ihn durchdringenden Bohrungen oder Kanälen versehen wird.

Ein Elektromotor gemäß der Erfindung weist einen niedrigen Vibrations- und Geräuschpegel auf. Er kann auch bei Maschinen zur Anwendung kommen, die so hohe Temperaturen aufweisen, daß konventionelle Motoren nicht verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäß ausgestalteten Elektromotoren geringere Abmessungen aufweisen, bei höheren Dreh-■ zahlen arbeiten können und elektrisch mehr belastet werden können als in bekannter Weise gebaute Motoren. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Motoren zu niedrigeren Kosten als die bekannten Motoren für den gleichen Anwendungsfall hergestellt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.

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Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Elektromotor, der angeflanscht werden kann,

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Flanschmotor mit besonderen eingegossenen Befestigungselementen und

Figur 3 eine teilweise perspektivische Ansicht des Motors gemäß Figur 2.

Der Motor nach Figur 1 besteht aus einem Statorkern 1 mit den Wicklungen Die Wicklungen 2 sind in Angüssen 3 und k aus hitzebeständigem Kunststoff eingegossen. Der obere Lagerträger 5, der in bezug auf die Bohrung des Statorkerns 1 zentriert ist, stößt mit einer Stirnfläche 6 am Statorkern 1 und ist unmittelbar daran in bekannter Weise befestigt. In seiner Bohrung trägt der Lagerträger 5 ein Wälzlager 7, welches die Rotorwelle 8 mit dem Rotor 9 abstützt und zentriert. Der untere Lagerträger 10 ist ähnlich wie der Lagerträger 5 unmittelbar am Statorkern 1 befestigt. Der Lagerträger 10 nimmt in seiner Bohrung 11 ein Lagergehäuse 12 auf, das ein Wälzlager trägt, welches die untere Führung der Rotorwelle 8 übernimmt. Der die Wicklungen 2 umgebende Anguß 3 ist verlängert und läuft in einer konischen Glocke 14 aus, die an ihrem Ende einen ringförmigen Anschlußflansch 15 mit am Umfang verteilten Befestigungsbohrungen 16 aufweist. Diese Befestigungsbohrungen l6 sind mit Hülsen 17 versehen, um eine sichere Verbindung mit der Anschlußplatte der (nicht gezeichneten) anzutreibenden Maschine zu gestatten. Der Motor und die anzutreibende Maschine werden über die in der Glocke 14 vorgesehene Zentrierfläche 18 zentriert. Die Glocke 14 weist eine Anzahl KühlluftÖffnungen 19 und Versteifungsrippen 20 auf. Aufgrund der besonderen Ausbildung der Lagerträger 5 und 10 wird die Kühlluft durch den Rotorraum in der durch die Pfeile 21 und 22 angegebenen Weise hindurchgeleitet. Mit 23 ist einer der vielen symmetrisch angeordneten und durch den Rotor 9 verlaufenden Luftkanäle angedeutet.

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Figur 2 zeigt wie ein metallisches Befestigungselement oder kappenartiges Futter 24 in die Glocke 14, die aus dem Anguß 3 vorsteht, eingegossen werden kann.

Aus der Figur 3 ist besser zu ersehen, wie das Befestigungselement bzw. das kappenartige Futter 24 mit den Befestigungsbohrungen 25 in die Glocke 14 eingegossen ist, wobei ein Spalt 26 zwischen der Anschlußfläche 27 und dem angegossenen Flansch 28 der Kunststoffglocke 14 gebildet wird. Dieser Spalt 26 erlaubt, daß die Luft zwischen dem Flansch 28 und der heißen Anschlußfläche 27 hindurchströmen kann. Die Wärme, die von der Anschlußfläche 27 über die Befestigungsbolzen und die Berührungsflächen des Be- W festigungselementes 24 übertragen wird, wird von den Kühlflächen 29 abgegeben. Diese Kühlflächen 29 können als metallische Vorsprünge an dem Befestigungselement bzw. kappenartigen Futter 24 ausgebildet werden oder sie können aus Rippen 30 bestehen, die an die Glocke 14 angegossen sind.

Es ist selbstverständlich möglich, die Befestigungselemente verschieden auszubilden. Aber allen diesen möglichen Ausführungsformen sollte zu eigen sein, daß sie nur kleine Flächen zur Übertragung der Wärme von der Anschlußfläche der anzutreibenden Maschine und große Kühlflächen,, die die übertragene Hitze abstrahlen, aufweisen, wobei geeignete Zwischenräume zwischen der Anschlußfläche und dem Befestigungsflansch vorgesehen werden.

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Claims

SKP KUGELLAGEHFABRIKEN GMBH Soiiweinfurt, 14. Juli 1971 Patentansprüche

1.) Elektromotor, der mit kappenartigen Lagerträgern versehen ist, welche mit dem Außenrand radial innerhalb der Wicklungsköpfe des Stators befestigt sind und in ihrer Bohrung ein Rotorlager tragen, und bei dem die Wicklungsköpfe in als Verlängerung des Statorkernes ausgebildeten und mit diesem fest verbundenen Angüssen aus Kunststoff od. dgl. eingegossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wicklungsköpfe (2) umschließenden Angüsse (3, 4) verlängert und als Befestigungsorgane (14) für den Motor ausgebildet sind, welche metallische Befestigungselemente (17, 24), z. B. aus Stahlblech, aufweisen, die keine metallische Berührung mit dem Statorkern (1) haben, und daß mindestens einer der Lagerträger (5> 10) unabhängig von den verlängerten Angüssen (3, 4) und den in diesen auftretenden Ponn- und Maßänderungen vom Statorkern (1) getragen wird.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsorgan als eine Glocke (14) ausgebildet ist, die sich vom Motor ausgehend nach außen konisch erweitert und an ihrem Ende einen Anschlußflansch (15) trägt.

3· Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Wärmeübertragung von der vom Motor angetriebenen Maschine auf den Motor, die Befestigungsorgane (14) und/oder die metallischen Befestigungselemente (17, 24) gegenüber dem Motor wärmeisoliert sind.

4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsorgane (14) und/oder die metallischen Befestigt .^elemente (17, 24) so ausgebildet sind, daß sie nur wenige und/oder kleine Kontaktflächen mit der vom Motor angetriebenen Maschine aufweisen.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ende des Befestigungeorgans (14) angeordnete metallische Befestigungselement als kappenartiges Futter (24) ausgebildet ist.

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6. Elektromotor nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das kappenartige Futter (24) mit metallischen, in Berührung mit der Außenluft stehenden Kühlflächen (29) versehen ist.

7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Befestigungsorgan (14) und/oder Befestigungselement (24) Kühlluftöffnungen vorgesehen sind.

8. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den an beiden Enden des Motors angeordneten Lagerträgern (5.» 10) und, sofern vorhanden,

ψ in dem an der dem Befestigungsorgan (14) gegenüberliegenden Seite des Motors angebrachten Motorgehäuse Kühlluftöffnungen (19) vorgesehen sind und daß der Motor so angeordnet ist, daß ein wirksamer Kühlluftstrom durch den Rotorraum hindurchgeleitet wird.

9. Elektromotor nach einem" der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wicklungsköpfe umschließenden Angüsse (3, 4) und das Befestigungsorgan (14) aus einem hochteraperaturbeständigen Kunststoff gefertigt sind.

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