DE2333241B2 - Verfahren zur Herstellung eines betriebsmäßig spaltrohrlosen Elektromotors mit innerhalb eines Motorgehäuses vergossener Ständerwicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines betriebsmäßig spaltrohrlosen Elektromotors mit innerhalb eines Motorgehäuses vergossener Ständerwicklung, bei dem vor dem Vergießen montierte, die beiden Wickelköpfe der Ständerwicklung umgreifende Gehäuseteile als Gießformteile mitbenutzt werden und die Ständerbohrung durch ein vor dem Vergießen eingebrachtes Dichtungsrohr abgedichtet wird, das nach dem Aushärten einer, in die unter Verwendung von Ständerblechpaket, Gehäuseteilen und Dichtungsrohr gebildeten, geschlossenen Gießform eingefüllten Vergußmasse durch Öffnungen in den Gehäuseteilen aus der Ständerbohrung wieder entfernt wird.

Bei einem bekannten derartigen Verfahren (US-PS 56 590) wird vor dem Vergießen das Ständerblechpaket mit der in ihrer endgültigen Lage gehaltenen Ständerwicklung in ein Motorgehäuse gepreßt und axial gegen die über die Wickelköpfe hinausragenden Gehäuseenden kragenartige Abschlußteile festgeklemmt, die eine der Läuferbohrung entsprechende Mittelöffnung aufweisen, durch die ein Dorn gesteckt wird, der den Motorinnenraum im Bereich der Wickelköpfe nach innen abdichtet; der Dorn ist innen hohl und weist eine Wandstärke auf, die größer als das vorgesehene Luftspaltmaß ist. Nach dem Erhärten der durch Öffnungen des Gehäuses einzufüllenden Vergußmasse wird der Dorn herausgezogen und der Läufer mit

den beiden stirnseitigen Lagern montiert. Die Lager werden von Lagerschilden gehalten, die mit den kragenförmigen Abschlußteilen verschraubt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Motor der eingangs genannten Art demgegenüber fertigungstechnisch einfacher herstellen zu können. Das ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß der Motor vor dem Vergießen einschließlich Uufer, Lager und mittels isolierender Abstandshalter in definiertem Abstand zur Ständerwicklung gehaltener Gehäuseieile mit Lagerschilden bzw. Lagerschilde fertig montiert wird und daß das die Dicke des Luftspaltes im Bereich zwischen Ständerblechpaket und Läufer aufweisende Dichiungsrohr in seiner Form zerlegbar ist und nach Aushärten der Vergußmasse durch zumindest eine schlitzartige Öffnung in den Lagerschilden nach außen entfernt wird. Das erlaubt bei kompaktem Aufbau die Formgebungsmöglichkeit der Wickelkv^fe durch die topffönnigen und geeignet isolierten Lagerschilde, wobei als Gießform der vollständig fertig montierte Motor mn Dichtungsrohr dient und sieh das Dichtungsrohr im Hereich des Läufers auf diesem abstützen kann.

In vorteilhafter Weise werden die Wickelköpfe ohne besondere Verfestigungsmitlei, insbesondere ohne Bandagen, hergestellt. Um einerseits den notwendigen Isolationsabstand der Wickelköpfe /u dem umgebenden, gegebenenfalls aus elektrisch leitendem Material hergestellten Lagerschild /u gewährleisten und andererseits eine gute Wärmeabfuhr der in der W₁CkUiIIg und dem Ständerblechpaket entstehenden Wärme durch die Vergußmasse nach außen hin /u erreichen, wird vor dem Vergießen als isolierender Abstandshalter eine perforierte, siebartige Folie zumindest zwischen den topfförmigen Lagerschild, der zur Formung des nicht weiterhin befestigten Wickelkopls beiträgt, und den Wickelkopf eingelegt; durch eine siebartige Perforierung wird insbesondere dabei auch vermieden, daß sich unerwünschte Lufteinschlüsse /wischen der Innenwandung des Lagerschildes und der aufliegenden Folie bilden können.

Line noch größere Sicherheit gegenüber unerwünschten Lufteinschlüssen und eine noch innigere Ausfüllung des Zwischenraums zwischen Wickelkopf und Innenwandung des zugehörigen Lagerschildes kann dadurch erreicht werden, daß als isolierender Abstandshalter eine vliesartige F.inlage in dem topfförmigen Lagerschild oder eine vliesaitige Überdeckung der Wickelköpfe vorgesehen wird. Die vliesartige F.inlage ist dabei durch eine gewisse Saugeigenschaft gegenüber der Vergußmasse charakterisiert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur isolierenden Abstandshalterung vor dem Vergießen auf die Innenseite des topfförmigen Lagerschildteils eine Kunststoffschicht aufgesintert. Werden dagegen in vorteilhafter Weise als isolierende Abstandshalter Kunststoffspangen über Jie Wicklungsstränge des Wickelkopfes gestülpt, so kann einerseits auf eine besondere Isolierung gegenüber dem umgebenden Lagcrschildteil verzichtet und andererseits schon vor dem Vergießen eine gewisse verfestigte Halterung (.0 der ohne Bandagen hergestellten Wickelköpfe erreicht werden.

Um einem Zusammenbacken des Dichiungsrolires mit der anliegenden Vergußmasse vorzubeugen, wird das Dichtungsrohr vor dem Einfüllen der Vergußmasse zweckmäßigerweise zumindest an den als Gießform benutzten Teil mit einem Formtrennmittel, z. B. einem Silikonöl, versehen.

Zur leichteren Entfernung des Dichtungsrohrs durch die im Lagerschild dazu vorgesehenen öffnungen nach dem Erhärten der Vergußmasse besteht das Dichtungsrohr nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung aus einer in einen Schraubenwendel zerlegbaren Hülse, die nach dem Aushärten des Gießharzes durch die genannten Öffnungen als abgewickelter Streifen herausziehbar ist. Eine weitere, in Hinsicht auf eine einfache Entfernbarkeit des Dichtungsrohrs besonders einfache konstruktive Ausführung besteht darin, daß das Dichtungsrohr in im wesentlichen axial gerichtete Einzelsegmente zerlegbar ist und die beiden Lagerschilde mit zueinander in Umfangsrichtung gesehen versetzt angeordneten Öffnungen versehen sind, derart, daß jeder Öffnung des einen oder anderen Lagerschildes ein Einzelsegment zugeordnet und durch die Öffnungen nach außen herausziehbar ist. Dazu sind die Einzelsegmente zweckmäßigerweise trapezförmig ausgebildet und liegen — in Umfangsrichtung gesehen — wechselweise jeweils mit der kur/ercn Grundseite dichtend an der Innenseite des einen Lagerschildes an und sind mit ihrer längeren Grundseite einer korrespondierenden Öffnung des anderen Lagerschildes zugeordnet.

Zweckmäßigerweise ist das Dichtungsrohr endseitig axial mit lappenartigen Vorsprungcn versehen, die durch die Öffnungen der Lagerschilde nach außen herauslagen: dadurch wird einerseits eine einfache Handhabe /ur Entfernung des Dichtungsrohres erzielt und andererseits in vorteilhafter Weise eine Abdichtung der Öffnungen beim Vergieß\organg möglich, indem die nach außen axial herausragenden Enden der lappenförmigen Vorsprünge derart in die schlitzförmige Öffnung zur Anlage gebracht werden, daß der Vergußraum nach außen abgedichtet ist. Ein Herausziehen des Dichtungsrohres durch die Öffnungen im Lagerschild wird dadurch erleichtert, daß das Dichtungsrohr aus Einzelsegmcnten zusammengesetzt ist, die in ihrer geschlossenen Form bei der Montage des Motors in die .Standerbohrung eingesetzt wird. Um einerseits diesen Montagevorgang weiterhin zu vereinfachen und andererseits trotzdem eine leichte Zerlegbarkeit der Hülse im Sinne einer einfachen Entfernung durch die Öffnungen des l.agerschildes zu erreichen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Dichtungsrohr aus einer einstückigen Hülse besteht, die mit Schwachs'ellen entsprechend der vorgesehenen Zerlegung in Einzelsegmente versehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 im Schnitlbild einen Motor mit vergossener Ständerwicklung und noch nicht entfernten Dichiungsrohr,

F ig. 2 ein mit Schwachstellen zur Zerlegung in im wesentlichen axial gerichtete Ein/elsegmen'.e versehenes Dichtungsrohr,

F i g . 3 einen Wickelkopfausschniti gemäß F i g. 1 mit einem mit der Vergußmasse verankerten Lagerschild.

F i g . I zeigt einen Elektromotor mit einem bewickelten Ständerblechpaket !, Lagcrschilden 5, 6, einer in einer Vergußmasse (Gießharz 2) eingebetteten .Ständerwicklung 4 sowie einen über Kugellager 10 zenlrisch zum Ständer in den beiden Lagerschilden 5,6 gelagerten Läufer 3 in seinem fertigen Montagezustand. Zur Herstellung des derart vergossenen Motors sind im

einzelnen folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

Zunächst wird das Ständerblechpaket 1 mit einer Sländerwicklung 4 versehen, die im Bereich der Ständernuten in einer Nutenisolation 9 lagert und im Bereich der Wickelköpfe 41, 42 ohne besondere Verfestigungsmittel, insbesondere ohne Bandagen, hergestellt ist.

Anschließend werden das Dichlungsrohr 8, dessen Wandstärke zumindest im Bereich des Läufcrblechpaketes 1 und Läufers 3 entsprechend dem radialen Maß des Luftspaltes gewählt ist, sowie der Läufer 3 in die Ständerbohrung eingesetzt und die ,4-seitig sowie ß-seitig aufgesetzten Lagerschilde 5,6, die sich dabei auf den Läufer 3 abstützen, in eine zentrische Lage zur Ständerbohrung ohne gesonderte Zenlrierränder zwischen Ständerblechpaket und den Lagerschilden gebracht und an dem Ständerblechpaket 1 mittels Niete 20 befestigt; der Zentriervorgang ist dabei mit einer Luftspaltnadeln-Zentrierung vergleichbar, wobei das Dichtungsrohr 8 neben der Abdichtung die Aufgabe der zentrierten Halterung des Läufers zur Ständerbohrung übernimmt, die ansonsten den Luftspaltnadeln zufällt.

Beim Aufsetzen der Lagerschilde 5, 6, in die zuvor eine siebartige Folie 7 als Abstandshalter eingelegt worden ist, wird der jeweilige Wickelkopf 41. 42 geformt, in seine endgültige Lage gebracht und durch die perforierte siebartige Folie 7 in isolationstechnisch notwendigem Abstand zum umgebenden elektrisch leitenden Lagerschild 5. 6 gehalten. Andererseits wird durch die gezielte topfförmige Formgebung der Lagerschilde 5, 6 für einen guten Wärmeübergang zwischen den Wickelköpfen 41 bzw. 42 und dem jeweiligen umgebenden Lagerschild 5 bzw. 6 gesorgt, derart, daß die Stärke der Vergußmasse (Gießharz 2) zwischen diesen beiden Teilen möglichst an keiner Stelle das isolationstechnisch notwendige Maß überschreitet und sich eine möglichst große und innige, lufteinschlußfreie Wärmeableitungsfläche zwischen Ständerblechpaket 1. Ständerwicklung 4 und Lagerschild 5 bzw. 6 ergibt.

Das zur Abdichtung der Ständerbohrung in den Luftspalt eingesetzte Dichtungsrohr 8 ist gemäß F i g. 2 in Umfangsrichtung in im wesentlichen axial gerichtete Einzelsegmente 81. 82... zerlegbar, die bei der einstückigen Hülse gemäß F i g. 2 durch Schwachstellen an den gewünschten Trennstellen vorgemerkt sind. Die Einzelsegmente 81,82 ... des zunächst einstückigen Dichtungsrohres 8 haben die Form von Trapezen, die — in Umfangsrichtung gesehen — wechselweise mit der kürzeren Grundseite dichtend an der Innenseite des einen Lagerschildes 5 oder 6 und mit ihrer längeren Grundseite mit lappenartigen Vorsprüngen 811.821 ... durch korrespondierende schlitzförmige Öffnungen 51 bzw. 52 in den Lagerschilden 5. 6 im radialen Abstand des Luftspaltes nach außen ragen; dabei sind die schlitzförmigen Öffnungen 51 in dem einen Lagerschild 5 in Umfangsrichtung versetzt gegenüber den schlitzförmigen Öffnungen 61 in dem anderen Lagerschild 6 angeordnet. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, werden die schlitzförmigen Öffnungen 51.61 durch die nach außen ragenden lappenartigen Vorsprünge abgedichtet, indem diese außen etwas hochgebogen bzw. hochgedrückt werden, und an der zum Vergußraum hin gerichteten Oberkante der Öffnung 51 anliegen. Da die Öffnungen 51. 61 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, ist im Schnittbild gemäß F i g. 1 nur die Öffnung 51 im linken 4-seitigen Lagerschild 5 sichtbar.

In die derart aus Ständerblechpaket 1, Lagerschilden 5, 6 und Dorn 8 gebildete Gießform wird durch hier nicht näher dargestellte Öffnungen in den Lagcrschildcn 5, 6 als Vergußmasse ein Gießharz 2 unter Vakuum eingefüllt, das eine porenfreie Einbettung aller innerhalb der geometrischen Umgrenzungen der Gießform gegebenen Räume einschließlich aller Zwischenräume zwischen den Wicklungsdrähten und den sie tragenden Ständer- und Isolationsleilen ergibt; dabei werden auch

ίο nicht winklig zur Ständerbohrung liegende Oberflachen der Paketstirnfläche ausgeglichen, indem die Vergußmasse derartige ungleiche Spalten zwischen der jeweiligen Paketstirnfläche und dem zentrisch zum Dorn gehaltenen gegenüberliegenden Lagerschild aus· gleicht. Während des Eingießens der Vergußmasse und deren Aushärtung kann sich das in seiner Wandstärke entsprechend dem gewünschten Luftspaltmaß gewählte Dichtungsrohr 8 im Bereich des Läufers 3 auf dessen äußerer Umfangsumflächc in vorteilhafter Weise abstützen; in jedem Fall ist nach der Entfernung des Dichtungsrohrs 8 das gewünschte Luftspaltmaß gewährleistet.

Nach dem Aushärten der Vergußmasse 2 kann in einem Arbeitsvorgang das Dichlungsrohr 8 durch die

schlitzförmigen Öffnungen 51, 61 der Lagerschildc 5. 6 entfernt werden, indem manuell oder maschinell auf die lappenartigen Vorsprünge 811, 821... ein axialer Zug ausgeübt wird; diese axialen Zugkräfte ergeben entsprechende tangentiale und axiale Zugkräfte auf die Schwachstellen des Dichtungsrohres 8, das dadurch in die vormarkierten Einzelsegmente zerlegt wird, die sich wiederum mit ihrer Grundseite beginnend, durch die schlitzförmigen Öffnungen 51,61 nach außen entfernen lassen.

Obwohl durch die gezielte topfförmige, der Wickel kopfform angepaßte Ausbildung der Lagerschilde und deren Abstandssicherung mittels der isolierenden Abstandshalter für eine gute Wärmeabfuhr der Wicklungswärme nach außen gesorgt wird, kann eine weitere Kühlung, insbesondere des inneren Wickelkopfraumes zwischen der Stirnseite des Ständcrblechpakctes und den Wicklungssträngen dadurch erreicht werden, daß vor dem Vergießen im Bereich des Wickelkopfes, insbesondere zwischen den einzelnen Wicklungssträngen röhrenförmige Luftführungsteile eingelegt werden, deren Öffnungen korrespondierenden Lufteintritts- bzw. Luftaustrittsöffnungen in dem einen Lagerschild enthaltenden Gehäuseteil zugeordnet sind.

Beim Vergießen der Wickelkopfwicklung können gleichzeitig weitere mit der Wicklung zu verbindende elektrische Bauelemente wie Thermowächter oder Sicherungen miteingegossen werden; solche Bauteile sind in der Vergußmasse insbesondere dort vorzusehen wo diese eine für eine Mindestisolationsstrecke notwendige Wandstärke überschreitet. Weiterhin kön nen vor dem Vergießen durch Öffnungen des einer Lagerschild enthaltenden Gehäuseteils Befestigungsele mente durchgesteckt werden, die mit ihrem einen Ende in die Vergußmasse eingegossen werden und mit ihrem anderen Ende zur Aufnahme weiterer äußerer Motor anbau- und/oder -befestigungsteile, wie beispielsweise Klemmbrettern. Sicherungskästen oder Befestigungs mitteln für den Motor selbst dienen; die Befestigungs

elemente sind dadurch auf einfache Weise anbringbat und durch das Miteingießen in die Vergußmasse auch bei relativ schwachem Lagerschild bzw. Gehäuse in dei 1-agc. größere Belastungen durch weitere Motoranbau

teile aufzunehmen.

Während gemäß Fig.l die Lagerschilde bzw. Lagerschildteile mittels Niete 20 am .Ständerblechpaket I befestigt sind, zeigt Fig. 3 eine insbesondere für kompakte und kleinere Elektromotoren geeignete und fertigungstechnisch besonders einfache genaue Halterung zumindest eines der Lagerschilde, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeweils eines der beiden Lagerschilde 5, 6 mit Vertiefungen bzw. nach außen abdichtbaren Durchbrüchen 16. 17 versehen ist, in die

beim Vergießen der Ständerwicklung Gießharz. 2 eindringt und nach dem Ausharten das Lagerschild 6 im Sinne einer axialen und tangcntialcn Festlegung verankert; die Durchbrüchc 16, 17 sind nach außen durch Klebestreifen 18,19 abgedichtet. Im vorliegenden Fall braucht der Lagerschild 6 lediglich dichtend mit dem Ständerblechpaket 1 verbunden zu sein, während die fixierte Halterung zwischen diesen Teilen durch die ausgehärtete Vergußmasse vermittelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

50954t

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines betriebsmäßig spaltrohrlosen Elektromotors mit innerhalb eines Motorgehäuses vergossener Ständerwicklung, bei dem vor dem Vergießen montierte, die beiden Wickelköpfe der Ständerwicklung umgreifende Gehäuseteile als Gießformteile mitbenutzt werden und die Ständerbohrung durch ein vor dem Vergießen eingebrachtes Dichtungsrohr abgedichtet wird, das nach dem Aushärten einer, in die unter Verwendung von Ständerblechpaket, Gehäuseteilen und Dichtungsrohr gebildeten, geschlossenen Gießform eingefüllten Vergußmasse durch Öffnungen in den Gehäuseteilen aus der Standerbohrung wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vor dem Vergießen einschließlich Läufer (3). Lager (10) und mittels isolierender Abstandshalter (Folie 7) in definiertem Abstand zur Ständerwicklung (4) gehaltener Gehauseteile mit Lagerschilden b/w. Lagerschilde (5. 6) fertig montiert wird und daß das die Dicke des Luftspaltes im Bereich /wischen Ständerblechpaket (!) und Läufer (3) aufweisende Dichtungsrohr (8) in seiner Form /erlegbar ist und nach Aushärten der Vergußmasse durch /umindest eine schlit/artige Öffnung (51) in den Lagerschildcn (5. 6) nach außen entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn zeichnet, daß die Wiekdköpfe (41. 42) ohne besondere Verfcstigungsmittcl. insbesondere ohne Bandagen, hergestellt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierender Ab-Standshalter eine perforierte, siebartige Folie (7) zumindest zwischen den topfförmigen Lagerschild und den Wickelkopf (41,42) eingelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierender Ab-Standshalter eine vliesartige Einlage in dem topfförmigen Lagerschild oder eine vlicsartige Überclekkung der Wickelkopfe (41,42) vorgesehen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenseite des topfförmigen Lagerschilds eine Isolierschicht als isolierender Abstandshalter aufgesintert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Abstandshalter Kunststoffspangen über die Wicklungs- .so stränge des Wickelkopfes gestülpt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) zumindest an den als Gießform benutzten Teilen mit ti.* m Formtrennmittel (ζ. B. Silikonöl) versehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eines der beiden Lagerschilde (5, 6) mit Vertiefungen bzw. nach außen abdichtbaren Durchbrüchen (16, 17) (>o versehen ist, in die beim Vergießen der Ständerwicklung Gießharz (2) eindringt und nach dem Aushärten das Lagerschild (6) im Sinne einer axialen und tangeniialcn Festlegung verankert ( F i g. 3).

9. Dichtungsrohr zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) aus einer in einen Schraubenwcndcl zerlegbaren Hülse besteht, die durch eine Öffnung in einem der Lagerschilde als abgewickelter Streifen herausziehbar ist.

10. Dichtungsrohr zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) in im wesentlichen axial gerichtete F.inzelsegmente (81, %2 ..) zerlegbar ist und die beiden Lagerschilde (5, 6) mit zueinander in Umfangsrichtung gesehen versetzt angeordneten Öffnungen (51, 61...) versehen sind, derart, daß jeder Öffnung (51 bzw. 61) des einen oder anderen Lagerschildes (5 bzw. 6) ein Einzelsegment zugeordnet und durch die Offnungen (51 bzw. 61) nach außen herausziehbar ist ( Fig. 2).

11. Dichtung* rohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsegmente (81, 82 ...) trapezförmig sind und in Umfangsrichtung wechselweise mit der kürzeren Grundseite dichtend an der Innenseite des einen Lagerschildes (5 bzw. 6) anliegen und mit ihrer längeren Grundseite einer korrespondierenden Öffnung (61 b/w. 51) des anderen Lagerschildes (6 bzw. 5) zugeordnet sind.

12. Dichtungsrohr nach Anspruch 10 oder 11. dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) endseitig axial mit lappenartigen Vorsprüngen (811, 821...) versehen ist, die durch die Öffnungen (51, 61. .) der Lagerschilde (5, 6) nach außen herausragen ( F i g. 2)

13. Dichtungsrohr nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) aus Einzelsegmenten zusammengesetzt ist.

14. Dichtungsrohr nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (8) aus einer einstückigen Hülse besteht, die mit Schwachstellen entsprechend der vorgesehenen Zerlegung in Einzelsegmente (81.82...) versehen ist (Fig.I).