DE2446501A1

DE2446501A1 - Rotierende elektrische maschine und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2446501A1
Application number: DE19742446501
Authority: DE
Inventors: Stig Lennart Hallerbaeck; Leif Lachonius
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1975-04-10
Also published as: RO71281B; JPS5112602A; US3932929A; DD115815A5; FR2246103B1; RO71281A; FR2246103A1; GB1468736A; SE7313243L; SE399997B; SU633504A3

Description

SKP KUGEIIAGERPABRIKEN GMBH Schweinfurt, 26. Sept.

TP/Gl/Ma

Rotierende elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung derselben

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine mit Stator und Rotor und betrifft im wesentlichen ein Verfahren zur Herstellung derselben, insbesondere eine neue Methode zur Herstellung des Stators und der damit verbundenen'Ausrüstungsteile.

Elektromotoren bestehen normalerweise aus einem Stator mit zu der Rotationsachse senkrecht angeordneten Blechlamellen und mit im wesentlichen parallel zur Achse angeordneten Wicklungen. Die Blechlamellen werden durch Schrauben od. dgl. zu einem Paket zusammengehalten. Der Stator ist mit dem Rotor meistens in einem Gehäuse' aus Aluminium oder ähnlich geeignetem Material befestigt.

Der Stator eines Elektromotors kann auch aus Blechlamellen bestehen, die parallel zur Achse des Rotors angeordnet sind. Die Enden dieser Lamellen werden, um den magnetischen Fluß zu leiten, nach innen zur Achse des Rotors gebogen. Die Wicklungen können dann um die gebogenen Enden oder um das Mittelstück des Lamellenpakets selbst gelegt werden. Derartige Motoren- können Induktionsmotoren, Kommutatormotoren und Dauermagnetmotoren sein.

Bei der Herstellung von Elektromotoren werden Stator und Rotor meistens getrennt bis zu einem nahezu fertigen Stadium gefertigt, worauf der Rotor mit seinen Lagern im Stator befestigt wird. Es ist dann notwendig, den Rotor von einem Ende in den Statorhohlraum einzuführen und in geeigneter Weise in seinen Lagern zu sichern. Der überstehende Teil der Rotorwelle, welcher verschiedene Arten von Maschinenteilen tragen soll, ist während der Montage noch nicht mit den Teilen versehen, welche erst nach der Endmontage des Rotors in dem Stator aufgesetzt werden. Die Teile, welche am Stator und am Rotor befestigt werden sollen, z. B. die Leitschaufeln und die Gebläseflügel eines Staubsaugers, müssen deshalb nacheinander befestigt werden. Eine solche Methode kann zwar zu zufriedenstellenden Erzeugnissen führen, ist aber kompliziert und kostspielig, besonders durch die zeitraubende Montage der Statorwicklungen und der vielen kleinen Teile, die von einer Seite genau in die Maschine eingebracht werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren bzw. der danach hergestellten Erzeugnisse zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von rotierenden elektrischen Maschinen zu schaffen, das wirtschaftlicher ist, die Zahl der Bearbeitungsvorgänge verringert und den Zusammenbau der Maschinen vereinfacht.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Stator, der eventuell zusammen mit dem Gehäuse, Anschlüssen od. dgl. durch Umgießen, z. B. mit Kunststoff, der eventuell mit Wicklungen, Klemmstücken etc. versehenen Blechlamellen oder Permanentmagneten gebildet wird, aus zwei oder mehr in axialer Richtung getrennten Teilen

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hergestellt wird, die nach dem Einsetzen des Rotors mit den damit verbundenen Maschinenteilen od. dgl. zu einer Einheit verbunden werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Lamellen und/ oder die Magneten so in einer Gießform angeordnet, daß die Lamellen und/oder die Magneten mit ihren Oberflächen eine gewünschte geometrisch genaue Form bilden, und daß die Elemente durch Gießmasse dauerhaft in der Form fixiert werden. Dadurch wird eine Nacharbeit der Rotorbohrung durch Drehen od. ähnlich spanabhebende Bearbeitung Überflüssig.

Das Verfahren ermöglicht ebenso die Ausrüstung des Stators mit vorgeformten, d. h. fertig bearbeiteten Lagersitzflächen und Haltemitteln für die elektrischen Anschlüsse und Leitungen zwischen Stator und Rotor. Die Montage der Lager in einem herkömmlichen Elektromotor bedeutet, daß das Lager von einer Seite an seinen endgültigen Platz eingepreßt und auf geeignete Weise befestigt wird. Es ist wichtig, daß solch ein Lager so gut wie möglich abgedichtet wird, so daß das Eindringen von Verunreinigungen und das Austreten von Schmiermittel vermieden werden kann. Wenn ein Lager auf herkömmliche Art in seine Position gepreßt wird, kann das Gehäuse, welches das Lager abstützt, selbstverständlich das Lager nur auf einer Seite umgeben. Aus diesem Grunde muß auf der anderen Seite des Lagers eine Dichtung angebracht werden. Nachdem solche Lager normalerweise durch die Reibung zwischen dem Mantel des Außenringes und des Gehäuses in ihrer Position gehalten werden, kann ein Drehen, d. h. Wandern des Außenringes auftreten, wenn durch Erwärmung das Gehäuse, welches aus Aluminiumspritzguß besteht; eine größere Ausdehnung als der Außenring dieses Lagers erfährt und dadurch eine bestimmte Verminderung der Haltekraft entsteht .

Eine wahrnehmbare Vereinfachung der Montage der Lager in Elektromotoren wird durch die vorliegende Erfindung erzielt. Wie bereits oben beschrieben, ist es nämlich möglich, das Lager vorher in genauer Position auf der Rotorwelle zu befestigen und anschließend die Lager mit dem Rotor von der Seite in die vorgesehenen Lagersitze zu pressen. So ist es möglich, daß das Gehäuse das Lager gänzlich umschließt und gleichzeitig das Lager auf geeignete Art gegen Drehen, d. h. Wandern, sichert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die elektrische Maschine mit Lamellen,längs der Achse verlaufend, ausgebildet werden, wobei ihre Enden nach innen zum Rotorraum abgebogen sind und diesen teilweise bilden.

Der Abschnitt der Lamellen, der das Statorjoch bildet, kann mit Wicklungen versehen werden, welche in die Gießmasse eingebettet sind; andererseits kann das Joch des Stators mit einer Sitzfläche versehen sein, in die die Wicklungen dann später eingelegt werden.

Um einen gleichmäßigen magnetischen Fluß zu gewährleisten, kann die Gießmasse mit magnetischen Füllstoffen gemischt sein.

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Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es möglich, den Statorkern axial durch die Joche gehend zu teilen und beim Zusammenbau der Statorteile eine magnetisch leitfähige Kunststoffmasse auf die Trennflächen zwischen den Wicklungen aufzubringen.

Bei der Herstellung des zwei- oder mehrteiligen Stators ist es möglich, den Rotor anstelle vom Ende von der Seite in den Rotorraum einzusetzen und anschließend den oder die anderen Statorteile einzufügen. Dann ist es auch möglich, die Ausrüstung, die zum Stator gehört, z. B. das Gebläse des Staubsaugers, die Befestigungselemente für ein Handwerkszeug, wie Handbohrmaschine oder dgl,, in zwei oder mehr Einzelteile aufzuteilen.

Ein Staubsaugermotor mit geeignetem Zubehör kann dann in sehr einfacher Form montiert werden durch Vorfertigung des Rotorteiles mit dem Gebläse, Lager etc. und durch Einlegen in den Stator mit den Leitschaufeln, welche aus einem Stück geformt sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele erläutert werden.

Es zeigen

Pig. I einen axialen Schnitt durch einen Elektromotor mit einem Gebläse

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Motor gemäß Fig. 1

Fig. 3 einen Querschnitt eines Teiles des Statorkerns

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Statorkerns ähnlich dem nach Fig. J und

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Elektromotor mit einem Stator, der durch die Jochteile geteilt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Stator 1 entlang einer axialen Ebene in zwei Teile geteilt. Ein Gebläsegehäuse 2 ist mit dem Stator verbunden. Auf dem vorstehenden Wellenende des Rotors 3 sind Gebläseflügel 5 befestigt.

Die beiden Hälften la und Ib des Stators 1 sind aus axial verlaufenden Lamellen 6 gebildet, welche im Mittelabschnitt das Statorjoch 7 bilden und an den EMen 8 nach innen gebogen sind und dort mit Abstand untereinander die Statorpole 9 bilden, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die Lamellen haben die gewünschte magnetische Eigenschaften, die hier gebraucht werden.

Die beiden gleich ausgebildeten Statorhälften la und Ib sind aus geeigneter Gießmasse, vorzugsweise aus aushärtbarem Kunststoff, in einem an sich bekannten Werkzeug hergestellt. Die Lamellen 6 sind eingegossen und fixiert und ihre Enden werden durch das Werkzeug

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gezwungen, eine solche Lage einzunehmen, daß sie im fertigen Stator ohne Nacharbeit an der Oberfläche der Pole liegen, den Luftspalt bilden und koaxial mit dem Roipr verlaufen.

Vor dem Eingießen des Jochteils 7 werden die Statorwicklungen 10 eingelegt, welche ebenfalls mit eingegossen werden.

Bei der Herstellung der Statorhalften im Werkzeug werden die Sitzflächen für die Rotorlager 11 und 12 und die Haltemittel für die Leitungen etc. zwischen dem Stator und dem Rotor, d. h. Kohlebürstenhalter IJ, gleichzeitig angeformt bzw. gebildet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Statorhalften verlängert und bilden ein Gebläsegehäuse 14, welches mit den Gebläseflügeln 5 auf der überstehenden Rotorwelle 4 zusammenwirkt.

Die Montage des beschriebenen Elektromotors ist außerordentlich einfach. Der Rotor 3 mit den Lagern 11 und 12, und in diesem Fall die Gebläseflügel 5» werden von der Seite in eine der Statorhalften, welche gleichzeitig eine Hälfte des Motorgehäuses bildet, eingesetzt, worauf die andere Hälfte ebenfalls von der Seite montiert und die beiden Hälften anschließend z. B. durch Metallhülsen 16 und 17* welche von je einem Ende aufgebracht werden, zu einer Einheit zusammengefügt werden. Diese Herstellungstechnik ermöglicht es, die Statorhalften in solch präziser Form herzustellen, daß jegliche Nacharbeit vor der Montage wegfallen kann.

Bei der Verwendung von Kugellagern kann als Schutz gegen Wandern z. B. ein O-Ring 18 in eine Ringnut im Lagersitz eingebracht werden.

Fig. 3 und 4 zeigen, wie ein Statorkern 19 aus Lamellen 6 und Gießmasse 20, z. B. Kunststoff, hergestellt werden kann.

Bei diesen Ausführungsbeispielen ist es vorausgesetzt, daß die nicht dargestellte Statorwicklung nachträglich zwischen die zwei vorstehenden Ecken 21 und in den Spalt 22 vor dem Statorjoch 7 eingebracht wird,

Fig. 4 zeigt wie die Enden des Statorkerns mit Ecken und zentralen Führungsflächen z. B. zum Einsetzen von speziellen Lagerschalen ausgebildet werden können.

Fig. 5 zeigt eine Endansicht des Statoraggregates, welches sich von den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungen dadurch unterscheidet, daß es einerseits durch radial angeordnete Lamellen gebildet wird und andererseits dadurch, daß die Teilebene so angeordnet ist, daß sie durch die Mitte des Statorjochs 7 geht und nicht - wie in Fig. 1 - durch die Pole.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die vorgefertigten Statorwicklungen 10 beim Zusammenbau der verschiedenen Teile des Statoraggregats auf die Jochteile aufgeschraubt werden. Um den magnetischen Flußwiderstand in den Verbindungen zwischen den Jochteilen zu ver-

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rlngern, wird beim Montieren der Teile eine, geeignete magnetische Gießmasse auf den berührenden Oberflächen aufgebracht.

In diesem AusfUhrungsbeispiel sind die Wicklungen besser gekühlt, weil sie nicht eingegossen sind, und das Risiko der Beschädigung der Wicklungen während des Eingießens mit Kunststoff ausgeschlossen ist.

Eine ähnliche Anordnung kann ebenso bei Statorkernen gewählt werden, die axial verlaufende Lamellen aufweisen, welche dann im Jochteil geteilt werden.

Das Prinzip der Erfindung kann ebenso bei elektrischen Maschinen,' bei denen der magnetische Fluß im Stator mit Dauermagneten erzeugt wird, und bei denen folglich Statorwicklungen fehlen, angewendet werden.

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Claims

SKF KUGSLLAGERPABRIKSN GMBH Schweinfurt, 26. Sept. 1974 Ό> · TP/Gl/Ma Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von rotierenden elektrischen Maschinen mit einem Stator und einem Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator, der evtl. zusammen mit dem Gehäuse, Anschlüssen od. dgl. durch Umgießen, z. B. mit Kunststoff, der evtl. mit Wicklungen, Klemmstücken etc. versehenen Blechlamellen oder Permanentmagneten gebildet wird, aus zwei oder mehr in axialer Richtung getrennten Teilen hergestellt wird, die nach dem Einsetzen des Rotors mit den damit verbundenen Maschinenteilen od. dgl. zu einer Einheit verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen und/oder Magnete so in einer Gießform angeordnet werden, daß sie mit ihren Oberflächen eine gewünschte geometrisch genaue Form bilden, und daß die Elemente in der Form durch Einbringen von Gießmasse bleibend fixiert werden.

3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorkern axial durch die Jochteile gehend geteilt wird, die die vorgeformten Wicklungen aufnehmen, und daß beim Verbinden der Statorteile eine magnetisch leitfähige Kunststoffmasse auf die Trennflächen zwischen den Blechlamellen aufgebracht wird.

4. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Stators mit vorgeformten Lagersitzflächen und Befestigungselementen für die elektrischen Leitungen zwischen Stator und Rotor versehen sind.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen axial verlaufend angeordnet sind und ihre Enden nach innen zum Rotorraum abgebogen sind und diesen

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teilweise begrenzen.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet , daß das Statorjoch, das durch einen Abschnitt der Blechlamellen gebildet wird, mit Wicklungen, die in einer Gießmasse eingebettet sind, versehen sind.

7· Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Statorjoch, das durch einen Abschnitt der Blechlamellen gebildet wird, als Sitzfläche für die Wicklungen ausgebildet ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis f, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmasse einen magnetischen Füllstoff enthält.

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