DE2729801A1 - Elektromotor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor für Umwälzpumpen und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Der Ausdruck "Elektromotor für Umwälzpumpen" umfaßt solche Mctore, die in ein Rohrensystem eingebaut werden und eine Pumpe antreiben, welche das Wasser in dem Röhrensystem umwälzt. Umwälzpumpen werden hauptsächlich zum Umwälzen des Heißwassers in Heizkörpern von Gebäuden od. dgl. eingesetzt.

Elektromotor« für Umwälzpumpen sind im allgemeinen sogenannte Spaltrohrmotor«, bei denen der Rotorraum mit Wasser gefüllt ist, das eine konstante geeignete Temperatur im Motor aufrecht erhält. Dieses Wasser wird dem Wasser, das im Röhrensystem zirkuliert, entnommen und fließt Über einen Filter in den Rotorraum. Neben der Aufgabe, die Temperatur des Motors gering zu halten, dient das Wasser auch dazu, die Lager, die im allgemeinen als Gleitlager ausgebildet sind, zu schmieren. Dieser Motortyp ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stator an seiner Innenseite gegenüber dem Rotorraum mit Hilfe einer nicht magnetischen dünnen HUlse, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt ist, dem sogenannten Spaltrohr, abgetrennt ist. Bs ist wichtig, daß dieses Spaltrohr sehr dünnwandig ausgebildet ist, um den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator so eng wie möglich zu halten.

Bei der Herstellung eines konventionellen Umwälzpumpen-Motors wird zuerst ein solides Gehäuse aus Aluminium od. dgl gegossen. In dieses Gehäuse werden an beiden Enden Sitzflächen für die Lager oder andere Teile und eine seitliche öffnung, durch welche die elektrischen Leitungen zugeführt werden, eingearbeitet. Das Gehäuse ist weiterhin mit einem Befestigungsflansch versehen und hat durchgehende Löcher für die Befestigung u. a. des Stators. Der Stator, die Lager, das Spaltrohr, der Filter und die Endstücke werden eingesetzt und durch Sohrauben am Gehäuse be-

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festigt. Dieses Herstellungsverfahren umfaßt sehr viel Handarbeit und der Motor baut in der Regel sehr groß.

Bei den bekannten Motoren ist das Spaltrohr so an einem Rohrflansch angeschweißt, daß eine wasserdichte Verbindung entsteht. Um dem Wasserdruck im Rohr standzuhalten, muß der Flansch sehr dick ausgeführt werden. Aus Kostengriinden ist es deshalb notwendig, daß der Flansch aus gewöhnlichem Stahlblech hergestellt wird und nicht aus einem rostfreien Material, wie es für das Gehäuse verwendet wird. Es entstehen deshalb sehr leicht Korrosionsprobleme. Es ist weiterhin schwierig, ein dickes Blechstück mit einer dünnen Hülse aus rostfreiem Material zu verschweißen.

Damit eine einwandfreie Funktion gewährleistet ist, muß bei Pumpenmotoren die Rotorwelle genau senkrecht zum Flansch ausgerichtet sein. Es ist deshalb bei den bekannten Ausführungen notwendig, das rostfreie Gehäuse nach der Schweißoperation auszurichten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach und unkompliziert im Aufbau und deshalb leicht herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Stator in eine Kunststoffmasse eingebettet und auf der Pumpenradseite durch eine dünne Platte abgedeckt ist, die eine Mittelbohrung und einen flexiblen Mittelbereich aufweist, wobei die Platte zur Verstärkung mit der Kunststoffmasse verbunden 1st, und daß die Platte wasserdicht mit den Spaltrohr durch Schweißen verbunden ist und eine Dichtschulter für das umgebende Gehäuse aufweist.

Da der Mittelabechnitt der Platte flexibel ist, kann das Spaltrohr mit Hilfe einer Fixtur ohne Anwendung größerer Kräfte genau senkrecht zur Eben· der Platte ausgerichtet werden, welche bein Einbau des Motors das Pumpengehäuse berührt. Beim Eingießen wird dl· Lage des Spaltrohres in Bezug auf dl· Platte mit einer Winkelgenauigkeit fixiert, welche aus-

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schließlich durch die Genauigkeit der Pixtur bestimmt ist. Dies ist von Vorteil gegenüber den konventionellen Konstruktionen, bei denen die Winkeltoleranz durch die Genauigkeit bestimmt wird, die bei der Schweißoperation eingehalten werden kann.

Nachdem die Platte aus dünnem Blechmaterial, welches leicht bearbeitet werden kann, besteht, liegt ein weiterer Vorteil darin, daß in einfacher Weise eine innere Schulter (Dichtschulter) angeformt werden kann, gegen welche das Statorgehäuse, das z. B. aus Kunststoff gefertigt ist, anliegt und den Hohlraum während des Gießens abdichtet. Aufgrund der Tatsache, daß sich das Kunststoffmaterial unter Hitze mehr als der Stahl ausdehnt, wird beim Gießen, das bei erhöhten Temperaturen stattfindet, automatisch eine gute Dichtwirkung hervorgerufen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die dünne Platte an ihrem Außenumfang mit versteifenden Sicken od. dgl. versehen, um die Kräfte, die durch den Wasserdruck entstehen und die auf die Platte wirken, auf die Befestigungsbolzen Übertragen zu können. Diese Profilierung verbessert darüber hinaus die Übertragung von Kräften zwischen der Gußmasse und der Platte, wobei die Platte weiterhin verstärkt wird.

Bs ist vorteilhaft, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Durchmesser der Mittelbohrung der Platte etwas kleiner als der Durchmesser des anschließenden Teiles des Spaltrohres ist. Dadurch wird eine Anlagefläche oder eine Nut für einen Sprengring geschaffen, der eines der Lager in axialer Richtung festlegt.

Die Platte kann zur Befestigung des Motors am Umwälzsystem dienen und wird zu diesem Zweck nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in radialer Richtung größer ausgeführt als der Stator und mit Befestigungsbohrungen versehen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, das folgende Verfahrensschritte aufweist:

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a) Eine dünne Platte, die mit einer Mittelbohrung und mit einer Dichtschulter für das Gehäuse versehen ist, wird derart mit dem offenen Ende des Spaltrohres verschweißt, daß die Mittelbohrung der Platte konzentrisch zum Spaltrohr liegt;

b) der mit Wicklungen versehene Stator wird auf das Spaltrohr aufgesetzt;

c) das Gehäuse mit dem Anschlußkasten wird auf den Stator aufgesetzt und gegen die Dichtschulter an der Platte gepreßt;

d) das Spaltrohr wird mittels eines Domes und anderer Befestigungsmittel in einer Spritzgießmaschine in gegenüber der Befestigungsfläche der Platte ausgerichtetem Zustand gegen das Pumpengehäuse gedruckt;

e) der Stator wird mit einer aushärtbaren Gießmasse festgelegt und

f) der Rotor und die anderen Motorteile werden eingebaut.

Es ist vorteilhaft, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Kunststoffmaterial mittels Zentrifugalkraft eingeführt wird.

Um die Zentrifugalwirkung zu erzeugen, ist es sinnvoll, den Rotor während des Eingießens um eine Achse, die parallel aber in radialer Richtung gegenüber seiner eigenen Achse versetzt 1st, rotleren zu lassen. An den Anschlußstellen für die elektrischen Leitungen ist eine öffnung, durch welche die Gießmasse eingeführt und die in der Form vorhandene Luft herausgedrängt werden kann.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbe!spiele näher beschrieben werden. Dabei werden auch weitere Vorteile angeführt.

Bs zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen zusammengesetzten Elektro-

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motor.

Figur 2 einen Schnitt durch die Verbindung zwischen der Platte und dem Spaltrohr ebenso wie einen Teil der Lagerbüchse im vergrößerten Maßstab und

Figur 3 Einzelheiten des äußeren Abschnittes des Stators mit der Befestigung des Motors.

Mit 1 ist in Figur 1 eine dünne Platte bezeichnet, die in ihrem Mittelabechnitt flexibel ausgebildet ist und die bei 2 mit dem Spaltrohr 3 verschweißt 1st. Der Stator 4 mit seinen Wicklungen 5 ist um dieses Spaltrohr herum angeordnet. Den Stator umfaßt ein Gehäuse 6 aus Kunststoff. Die Lage des Gehäuses 6 in Bezug auf die Platte 1 ist durch die Dichtschulter 7 festgelegt. Der Klemmenkasten 8 ist einstückig mit dem Gehäuse 6 ausgebildet. Der Stator 4 ist mit Ausnahme des Klemmenkastens vollständig mit einer Gießmasse 9 ausgefüllt. Diese Gießmasse 9 verbindet sich sehr gut mit der Platte 1 und dem Spaltrohr 3» so daß eine starre Einheit, die sehr gut dem Wasserdruck standhalten kann, erreicht wird.

Zum Zwecke der Verbindung des Motors mit dem Umwälzsystem ist die Platte 1 im Durchmesser etwas größer als das Motorgehäuse 6 ausgeführt und mit Anechlußbohrungen 10 versehen. Da die Platte 1 dünn ist und. nicht sehr viel Material benötigt, kann sie aus rostfreiem Stahl gefertigt werden, wobei das gleiche Material sowohl für die Platte 1 als auch für das Spaltrohr 3 verwendet werden kann. Korrosionsprobleme sind damit vermieden.

Wie besser aus Figur 2 ersichtlich, hat die Mittelbohrung der Platte 1 einen kleineren Durchmesser als die Bohrung des daran anschließenden Teiles des Spaltrohres 3. Ss wird dadurch ein· Sohulter 11 erhalten, in die ein Sprengring 12 eingesetzt werden kann, der die Lagerbuchse 13 axial festlegt. Die Schweißverbindung lh kann - wie ersiohtlich - auf der Außenseite des Spaltrohres 3 angeordnet werden. Diese kostensparende Lösung wird ermöglicht, «eil dl· Lag· des rostfreien Spaltrohres bein

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Gießen mittels der Gießfixtür fixiert wird und außerdem eine Versteifung durch die Gießmasse erfolgt.

Figur 3 zeigt eine Einzelheit des äußeren Teiles des Motors, über den er am Pumpengehäuse befestigt ist. Aus dieser Figur ist auch ersichtlich, daß Sicken 15 in die Platte 1 eingerollt sind.

Es ist ein großer Vorteil, daß das Statorgehäuse und der Klemmenkasten in einem Stück aus Kunststoff gefertigt werden kännan.weil dadurch auf der einen Seite die Herstellkosten reduziert und auf der anderen Seite das Problem der Dichtung zwischen dem Gehäuse und einem separaten Klemmenkasten vermieden wird. Die Abmessungen des Klemmenkastens können weiterhin reduziert werden, weil der Sicherheitsabstand zwischen den unter Spannung stehenden Teilen und dsm Metall, der wesentlich ist, wenn das Motorgehäuse und der Klemmenkasten in einem Stück aus Aluminium gegossen werden, nicht beachtet werden muß.

Verglichen mit einem konventionellen Motor, der ein Aluminiumgehäuse aufweist, wird auch der Vorteil erzielt, daß die Arbeit zur Formung und Umschließung der Wicklungskopf β auf ein geringes Maß reduziert und das Imprägnieren der Wicklungen gänzlich vermieden wird, was eine Kostenersparnis bedeutet. Da das Statorgehäuse nach der vorliegenden Erfindung aus Kunststoff hergestellt wird, kann das Statorgehäuse die ungeschützten Wicklungsköpfe direkt umschließen, die dann mit Hilfe der Gießmasse festgelegt werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Wicklungsköpfe das Statorgehäuse berühren können und nicht zu diesem einen Sicherheitsabstand aufweisen müssen, wie es im Fall« der Herstellung aus Aluminium notwendig ist, werden auch die Abmessungen des Gehäuses in axialer Richtung verringert.

Bin· weitere Kostensenkung wird dadurch erzielt, daß die bei konventionellen Ausführungen notwendige Bearbeitung des Außendurchmessers des Statorpaketes bzw. des Statorgehäuses vermieden wird, weil das Statorgehäuse aus Kunststoff «inen gewissen Abstand vom AuSendurohmesser des Statorpaketes aufweist und an diesem durch die Gießmasse befestigt ist.

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Durch das Umgießen der Statorwicklungen mit einer Kunststoffmischung, die mit Mineralstoffen gefüllt ist, kann die Wärmeübertragung von den Wicklungen an die wassergekühlte Platte 1 und an das Spaltrohr 3 Im hohen MaSe gegenüber konventionellen Motoren verbessert werden, bei denen die Wicklungen von wärmeisolierender Luft umgeben sind. Diese verbesserte Kühlung ermöglicht eine erhöhte Leistungsabgabe des Motors. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Teil der Platte, der in Berührung mit Wasser kommt, profiliert ausgeführt ist, da dadurch die wärmeabgebende Fläche vergrößert wird.

Die Erfindung 1st nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Erfindungsgedankens auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Das Statorgehäuse aus Kunststoff kann beispielsweise selbst mit Befestigungsbohrungen für den Motor versehen werden, so daß die Befestigungsbohrungen in der Platte entfallen können.

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Claims (6)

3KP KUGELLAtKRPABRIKEN GMBH 872 Schweinfurt, 20. Juni 1977 G. Bauknecht GmbH TPA/Gl-Ma - SW 76 018 DT Elektrotechnische Fabriken 2729801 Pate η t a_n s ρ r ü c h e

1. Elektromotor für Umwälzpumpen, bestehend aus einem Stator, einem ^-—^Spaltrohr, einem Rotor, Rotorlagern und einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (4) in eine Kunststoffmasse (9) eingebettet und auf der Pumpenradseite durch eine dünne Platte (1) abgedeckt ist, die eine Mittelbohrung und einen flexiblen Mittelbereich aufweist, wobei die Platte (l) zur Verstärkung mit der Kunststoffmasse (9) verbunden ist und daß die Platte (1) wasserdicht mit dem Spaltrohr (3) durch Schweißen verbunden ist und eine Dichtschulter (7) für das umgebende Gehäuse (6) aufweist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit flexiblem Mittelbereich versehene Platte (l) an ihrem Außenumfang versteifende Sicken (15) aufweist.

3. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Mittelbohrung der Platte (1) etwas kleiner als der Durchmesser des Abschnittes des Spaltrohres (3) ist, der an der Platte (l) anliegt.

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Platte (1) radial nach außen über den Stator (4) erstreckt und daß sie im überstehenden Teil mit Bohrungen (10) für die Befestigung des Motors am Umwälzsystem versehen ist.

5· Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine dünne, flexible Platte, die mit einer Mittelbohrung und mit einer Dichtsohulter für das Gehäuse versehen ist, derart mit dem offenen Ende des Spaltrohres verschweißt wird, daß die Mittelbohrung der Platte konzentrisch zum Spaltrohr liegt,

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b) der mit Wicklungen versehene Stator auf das Spaltrohr aufgesetzt wird;

c) das Gehäuse mit dem Klemmenkasten auf den Stator aufgesetzt und gegen die Dichtschulter an der Platte gepreßt wird;

d) das Spaltrohr mittels eines Domes und anderer Befestigungsmittel in einer Spritzgießmaschine in gegenüber der Befestigungsfläche der Platte ausgerichtetem Zustand gegen das Pumpengehäuse gedrückt wird;

e) der Stator mit einer aushärtbaren Gießmasse festgelegt wird und

f) der Rotor und die anderen Motorteile eingebaut werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmasse unter Einwirkung der Zentrifugalkraft eingebracht wird.

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