DE2254397C2 - Dynamoelektrische Maschine und Verfahren zur Montage derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage solcher Maschinen gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Die meisten elektrischen Motoren und Generatoren bestehen aus einem geblechten Ständer bzw. Stator mit einer zylindrischen Bohrung, in welcher der Läufer bzw. Rotor angeordnet ist. Der Stator weist ferner üblicherweise zwei Lagerschilder auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Stators befestigt sind und jeweils ein Lager aufnehmen, in dem die Rotorwelle drehbar gelagert ist.

Bei derartigen dynamoelektrischen Maschinen ist es besonders wichtig, daß der Rotor und der Stator bei der Fertigung in der richtigen radialen und axialen Ausrichtung zusammengebaut werden und daß dies insbesondere bei kleinen Motoren in Massenproduktion schnell und billig durchgeführt werden kann. Eine unrichtige radiale Ausrichtung führt zu einer Exzentrizität des ringförmigen Luftspaltcs zwischen dem Rotor und dem Stator, und die unrichtige axiale Ausrichtung erzeugt einen axialen Schub des Rotors. Es ist auch wichtig, daß die von den beiden Lagerschildern aufgenommenen Lagcr zwecks ausreichender Lebensdauer der Lager untereinander ausgerichtet sind.

Es sind verschiedene Verfahren zur Montage dynamoelektrischer Maschinen mit einer richtigen Lage des Rotors im Innern des Statorkerns und mit einer Ausrichtung der Traglager des Rotors untereinander längs einer gemeinsamen Achse bekannt. Beispielsweise werden gemäß der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden DE-AS 12 01 907 die einzelnen Komponenten des Ständers mit Rahmenteilen des Motors zur Aufnahme der Lager verschraubt, in denen der Läufer drehbar gelagert ist. Dort wird die richtige radiale Ausrichtung hauptsächlich durch enge Toleranzen während der spanabhebenden Bearbeitung oder des Zusammenbaus der Teile erreicht. Mit anderen Worten ergibt sich die richtige Ausrichtung aus der strengen Einhaltung der spezifizierten Abmessungen beim Zusammenbau und nicht aus einer erfahrungsgemäßen Beobachtung und Justierung. Dabei ist also die erhaltene Ausrichtung um so genauer, je strenger die Toleranzen eingehalten werden. Jedoch sind die Kosten für die Montage um so größer, je enger die Toleranzen sind. Außerdem können beim Festziehen der Schrauben sehr leicht Verschiebungen in den zu verbindenden Teilen auftreten.

Ein weiteres Montageverfahren besieht darin, einen Laufersimulator mit Übermaß zu verwenden, der nach der Ausrichtung zwischen Läufer und Ständer durch einen richtigen Läufer ersetzt wird. Diese Verwendung

/on Simulatorläufern ist jedoch auf Maschinen mit ciiem einzigen Lager begrenzt, d h. auf dynamoelektri-.che Maschinen, bei denen der Läufer nur an einem Ende gehaltert ist. Solche Verfahren können nicht bei 3er großen Vielzahl von dynamoelektrischen Maschiicn, bei denen der Läufer an beiden Enden der I.üuferivelle gehalten ist, verwendet werden.

Die US-PS 31 65 816 beschreibt eine Montage von dynamoelektrischen Maschinen mit Hilfe herausnehmbarer Einrichtungen, beispielsweise Abstandstücke, in dem Luftspalt zwischen Läufer und Ständerkern. Zwei Lagerhalterungen werden dann neben einer Oberfläche von anderen Statorteilen einschließlich des Magnetkerns angeordnet und mit einem Klebermatcrial fest miteinander verbunden, beispielsweise einem durch Wärme aushärtbaren Kunstharz. Dadurch sind die Ständerteile nach dem Aushärten des Klebers und dem Herausnehmen der Abstandsstücke fest miteinander verbunden. Dabei wird zwar eine gute Ausrichtung ohne die Kosten, welche durch Einhalten sehr enger Toleranzen erforderlich sind, erhalten, aber es sind selbstverständlich die Probleme, die allgemein durch Verwendung von Klebern auftreten, wie beispielsweise die relativ langen Aushärtezeiten, vorhanden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine dynamoelektrische Maschine und ein Montageverfahren zu schaffen, bei denen Ständer und Läufer in ihrer genauen Ausrichtung mit einfachen Mitteln schnell festgelegt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer dynamoelektrischen Maschine gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bei einem Montageverfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sehr schnell eine genaue Ausrichtung von Ständer und Läufer in axialer, radialer und auch Umfangsrichtung erhalten wird. Dies verhindert das Auftreten einer Fehlausrichtung während der nachfolgenden Motormontage.

Die Verwendung geschmolzenen Metalls macht es unnötig, Kleber zu verwenden, beispielsweise Epoxydharze und andere Kunstharze, welche schwierig zu handhaben sind, da sie häufig giftig sind und relativ lange Aushärtezeiten sogar bei erhöhten Temperaturen besitzen. Auch brauchen die zu verbindenden Oberflächen nicht in besonderer Weise gereinigt zu werden, da die gegossenen Stopfen mehr als formschlüssige Stckker denn als Kleber wirken. Es wird auch eine bessere elektrische Verbindung zwischen dem Statorkcin und dem Lagerschild erhalten.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren montiert werden kann;

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung eines Trägers des Elektromotors nach F i g. 1;

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht von vier Trägern nach Fig. 2, die an einem Magnetkern des Elektromotors nach Fig. 1 starr befestigt sind;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Lagerschildes des Elektromotors nach Fig. 1;

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines Teiles des Lagerschildes nach F i g. 4. wobei ein Teil eines der Träger nach Fig. 3 in einem Lagevschildsockel angebracht ist und geschmolzenes Metall in den Sockel gegossen wird, um den Träger starr an dem Lagerschild zu befestigen;

Fig.6, 7 und 8 aufeinanderfolgende Ansichten der Anoronung nach Fig. 5 längs der Linie b-6, wobei zur besseren Übersicht die Schütte und das ausfließende geschmolzene Metall an dem Lippenteil der Schütte oder der öffnung der Schütte weggelassen sind.

ίο Fig. 1 zeigt einen Elektromotor mit einem geblechten Ständerkern 10 und zwei Lagerschildern 12 zur Halterung der Rotorlager, die eine Läuferwelle 14 drehbar aufnehmen. Vier allgemein U-förmige Träger 15 sind starr an dem Ständerkern 10 und den beiden Lagerschildem 12 befestigt.

In den F i g. 2 und 3 ist die Anordnung des Ständerkerns 10 und der Träger 15 deutlicher gezeigt. Die Magnetbleche 16 werden zunächst so aneinander gelegt, daß sie einen Stapel bilden, und werden dann mit Hilfe von Verbindungsstücken miteinander verbunden. Der Ständerkern 10 besitzt eine zylindrische Bohrung mit einer Achse 18. in der der Läufer anschließend so gehalten werden kann, daß seine Achse mit der Kernachse 18 im wesentlichen zusammenfällt. Die äußere Umfangsoberfläche des Ständerkerns besitzt vier Ausnehmungen, die sich zwischen den gegenüberliegenden Stirnflächen des Ständerkerns erstrecken. In diese Ausnehmungen sind U-förmige Träger 15 so eingesetzt, daß Teile der Träger jeweils über jede der gegenüberstehenden

jo Stirnflächen des Kerns hinausragen und ein zwischen diesen überstehenden Teilen liegender Trägeneil in einer Ausnehmung aufgenommen ist. Die Träger werden dann starr an dem Kern befestigt, beispielsweise durch Preßpassung. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch Abflachen eines gekröpften Stegteiles des U-förmigen Trägers, wodurch die abstehenden länglichen Flanschteile getrennt werden. Dabei werden die Flansche des Trägers fest gegen die gegenüberstehenden Seitenwände der Ausnehmung gepreßt.

F i g. 4 zeigt den Lagerschild 12, der vorzugsweise aus einer Druckguß-Aluminiumlegierung besteht. Dieses Lagerschild 12 dient zur Aufnahme eines Lagers 20. durch welches die Läuferwelle 14 drehbar gelagert werden kann. Das Lagerschild 12 enthält weiterhin vier Sokkel 22, von deren Innenwand 24 ausgehend sich ein Sokkelansatz 25 in Richtung auf das Lager 20 erstreckt, um die Sockel zu unterteilen. Jeder der entstandenen U-förmigen Durchgänge durch das Lagerschild ist genügend groß, um einen der U-förmigen Träger aufzunehmen,

5ii wobei vorzugsweise keine Teile miteinander in Berührungsind.

In den F i g. 5 bis 8 ist ein bevorzugtes Verfahren zur starren Befestigung der überstehenden Teile der Träger im Inneren der Sockel des Lagerschildes dargestellt. Zunächst wird der Motorläufer in der Statorbohrung angeordnet, beispielsweise durch Verwendung von herausnehmbaren Lehren oder Abstandsstücken. Ein Lagerschild 12 wird an einer Haltevorrichtung mit Asbestauflagen 28 befestigt, welche durch Federspannung bündig

bo gegen den Boden der Sockel 22 gemäß F i g. 5 gedruckt werden. Dann wird die Anordnung aus Magnetkern, Träger und Läufer an der Haltevorrichtung oberhalb des LagersL'hildes so befestigt, daß jeder der überstehenden Teile der Träger in einem passenden Sockel

b5 angeordnet ist. und die Läuferwelle von dem Lager in dem Lagerschild drehbar gehaltert ist. Dabei wird jeder der Träger weit in den zugehörigen Sockel eingeführt und endet unmittelbar vor der Oberfläche der Asbest-

platte. Der Träger kommt dabei weder mit der Asbestplatte noch mit den Innenwänden des Sockels oder dem Sockelansatz in Berührung. Zwei gegenüberliegende öffnungen 30 im Innern der beiden Flansche der überstehenden Teile des Trägers kommen dadurch an gegenüberliegenden Seiten des Sockelansatzes 25 zu liegen. In dieser Stellung besteht ein Luftspalt zwischen den im Innern der Sockel liegenden überstehenden Teile des Trägers und den Sockelwänden, Sockelansatzicilen und Asbestplatten.

Dann werden Stücke vorzugsweise einer Zinkformgußlegierung im richtigen Volunienverhältnis zu dem Luftspalt in den Sockeln abgemessen. Es können selbstverständlich zahlreiche andere Metalle oder Metallegierungen verwendet werden, beispielsweise Blei oder AIu- r> rninium. Das Metall oder die Metallegierung sollte jedoch einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Lagerschildes besitzen. Vorzugsweise sollte dabei eine solche Menge gewählt werden, daß sie den Sockel von den Asbestplatten bis zu einem Punkt gut oberhalb der Sockelunterteilung füllt.

Ais nächstes werden die abgemessenen Barren oder Metallstücke geschmolzen, beispielsweise durch Induktionsheizung. Dann wird die geschmolzene Zinklegierung aus der keramischen Schütte 32 gemäß den gestrichelten Linien nach Fig. 5 in die U-förmigen Träger unmittelbar oberhalb der Sockel 22 eingegossen. Wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, fließt die geschmolzene Legierung im Innern der U-förmigen Träger nach unten in Richtung der Asbestplatten. Wenn das Metall den Bo- jo den des Sockels erreicht, breitet es sich seitlich durch die öffnungen 30 und von unterhalb des Endes der Träger nach F i g. 7 aus. Das geschmolzene Metall fließt dann in einen innigen Kontakt mit den inneren Wänden des Sockels und hüilt die Sockelansätze 25 vollständig ein. Innerhalb von etwa 2 Sekunden kühlt sich die geschmolzene Zinklegierung ab und erstarrt im Innern des Sokkels.

Die Anordnung wird jetzt umgedreht und über ein zweites Lagerschild gesetzt, wobei die Läuferwelle drehbar im Lager dieses zweiten Lagerschildes aufgenommen ist und die Träger in den passenden Sockeln des Lagerschildes angeordnet sind. Schubringe sind an der Welle an jeder Stirnfläche des Statorkerns befestigt und stehen mit einem Lagerschildring in Eingriff, um eine richtige axiale Ausrichtung des Läufers in dem Statorkern zu gewährleisten. Dann wird die geschmolzene Zinklegierung in die Sockel des zweiten Lagerschildes gegossen, in denen die überstehenden Teile der anderen Enden der Träger in der gleichen Weise angeordnet öh sind, wie es zuvor beschrieben wurde. Auf diese Weise wird das zweite Lagerschild starr mit den Trägern verbunden, wobei der Läufer in der richtigen axialen und radialen Stellung angeordnet ist. Dann werden die Lehren zur radialen justierung entfernt, der zusammengcbaute Motor wird von den mit Federdruck vorgespannten Asbestplatten abgehoben und aus der Haltevorrichtung herausgenommen.

Da der Stopfen vollständig um den Sockelansatz und den mit einer Bohrung versehenen Träger herum ausge- M) bildet wird, wird in allen Richtungen eine relative Bewegung zwischen diesen beiden Teilen verhindert. In der Tat ergibt sich eine feste gegenseitige Verzahnung, wenn das geschmolzene Metall erstarrt. Mit dem Erstarren schrumpft das Metall um den vorstehenden Ansatz b5 herum und bildet einen festen Eingriff mit diesem. Daher wird die natürliche Schrumpfwirkung des erstarrenden geschmolzenen Metalles selbst vorteilhaft ausgenutzt zur Befestigung der Träger in den Sockeln. Die U-Form der Träger selbst bildet einen Kanal, durch den das geschmolzene Metall in den Sockel geleitet wird und gibt dem Ständer als Ganzes radiale Steifigkeit. Die Demontage wird ebenfalls erleichtert, da die Sockel nur bis zum Schmelzen der Stopfen erhitzt zu werden brauchen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   !. Dynamoelektrische Maschine mit einem Magnetkern mit einer Bohrung und einer Erregerwicklung, mehreren auf dem Magnetkern befestigten Trägern, wenigstens einem Lagerschild (12) zur Halterung der Lager (20) mit mehreren Sockeln, an denen die Träger (15) befestigt sind, und einem drehbar in der Bohrung des Magnetkerns (10) angeordneten Läufer, dessen Läuferwelle (14) von dem Lager (20) drehbar gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die lose in die Sockel (22) passenden Enden der Träger (15) durch gegossene metallische Stopfen mit den Sockeln (22) verbunden sind.
2. 2. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Stopfen einen Schmelzpunkt unterhalb der Lagerschilder besitzen.
3. 3. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Stopfen im wesentlichen aus einer Zink- oder Bleilegierung bestehen.
4. 4. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (15) einen U-förmigen Querschnitt besitzen und mindestens ein Teil der Sockel (22) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
5. 5. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Träger (15) im Innern der Sockel angeordnete Bohrungen (30) aufweisen, und die metallischen Stopfen sich durch diese Bohrungen hindurch erstrecken.
6. 6. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockel (22) Durchführungen durch die Lagerschilder (12) bilden und daß der Halteteil der Träger sich im wesentlichen durch diese Durchführungen erstreckt.
7. 7. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil jedes Sockels (22) unterteilt ist durch einen Sockelansatz (25), der von einer Innenwand des Sockels aus herausragt, und die metallischen Stopfen, die die im Innern jedes Sockels gebildeten Zwischenräume ausfüllen.
8. 8. Verfahren zur Montage einer dynamoelektrischen Maschine und zur Befestigung eines Lagerschildes zur Lagerhalterung an einem Magnetkern, wobei mehrere starre Träger an dem Magnetkern derart befestigt werden, daß ein Abschnitt jedes Trägers über den Magnetkern hinausragt, ein Läufer in die Magnetkernbohrung eingesetzt wird, wobei die Läuferwelle durch eine vom Lagerschild getragene Lagerung drehbar aufgenommen und gelagert ist, und ein Teil des überstehenden Trägerabschnilts in dem Sockel des Lagerschildes angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sockel geschmolzenes Metall eingebracht wird, das anschließend durch Erstarren verfestigt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn- wi zeichnet, daß die einen U-förmigcn Querschnitt aufweisenden Träger und das Lagerschild in ihrer gegenseitigen Lage angeordnet werden, wobei sich die Träger von dem Lagerschild aus nach oben erstrekken, und dann geschmolzenes Metall in die U-förmi- tr. gen Träger oberhalb der Sockel eingegossen wird, das nach unten in das Innere der U-förmigen Träger und in die Sockel fließt.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockel des Lagerschildes auf Asbestunterlagen gestellt werden, die das untere Ende der Socke! vorübergehend verschließen, während das geschmolzene Meta!! in die Sockel eingeführt wird und dort erstarrt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sockel durch einen Sockelansatz unterteilt wird, der von einer inneren Sockelwand aus hcrausragt, und das geschmolzene Metall so in die Sockel eingeführt wird, daß es den Sockelansatz umschließt.