DE3044732A1

DE3044732A1 - Elektromotor und verfahren zu seinem zusammenbau

Info

Publication number: DE3044732A1
Application number: DE19803044732
Authority: DE
Inventors: Sigurd 06840 New Canaan Conn. Hoyer-Ellefsen
Original assignee: SCM Corp
Current assignee: SCM Corp
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1981-09-03
Also published as: FR2471073A1; IT1134415B; IT8026166A0; US4340830A; CA1156704A; JPS56129547A; GB2066586A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Zusammenbau.

Bei den dynamoelektrischen Maschinen und insbesondere bei Elektromotoren werden allgemein die gleichen Grundkomponenten verwendet, wobei die Komponenten im zusammengebauten Zustand jeweils eine bestimmte Lage zueinander aufweisen. Typischerweise umfassen Elektromotoren einen Stator zum Antrieb eines drehbar gelagerten Rotors, wobei der Rotor koaxial innerhalb des Stators angeordnet ist. Im Stand der Technik gibt es unterschiedliche Arten von Motorkonstruktionen, die jeweils in einer Art und Weise montiert werden, die dem Aufbau und den Erfordernissen des speziellen Motors Rechnung trägt.

Eine übliche bekannte Konstruktionslösung zur Erzielung einer genau konzentrischen Lage zwischen Rotor und Stator sieht ein Motor-Stützgehäuse mit getrennten Abständen vor, wobei jeder Abschnitt Bohrungen aufweist, um beispielsweise über einen Lagersitz die Enden einer Rotorwelle abzustützen. Während des Zusammenbaus des Motors müssen die beiden Bohrungen genau koaxial zueinander ausgerichtet werden, um eine gute Motorleistung zu erzielen, wobei diese gewöhnlicherweise durch eine speziell ausgelegte Befestigung verwirklicht wird. Ist die Ausrichtung einmal erfolgt, so werden mechanische Mittel wie beispielsweise Schrauben verwendet, um die entsprechend ausgerichteten Gehäuseabschnitte permanent miteinander zu verbinden. Ein Motoraufbau mit einzelnen Gehäuseabschnitten und einer Rotor-Lagerbohrung in jedem Abschnitt ist relativ aufwendig und umfaßt einen großen Bestand an Teilen. Der Aufbau des Motors mit getrennten Abschnitten erfordert ferner eine lange Montagezeit, wobei oftmals

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Einstellungen aurch Fachleute erforderlich sind. Demzufolge sind derartige Motoren nur schwer wirtschaftlich in großem Umfang herzustellen. ■

Beim Zusammenbau von Motoren wird teilweise Epoxydharz als Klebemittel benutzt, um stationäre Motorkomponenten speziell mit dem Stator zu befestigen. Epoxydharze und ähnliche Materialien gestatten einen genauen Zusammenbau von Teilen unabhängig von Dimensionsschwankungen und sie erlauben darüber hinaus eine thermische und - falls gewünscht - eine elektrische Isolierung. Die Verwendung von Epoxydharz erfordert jedoch die Anwendung von ausgeklügelten Haltevorrichtungen, um die Motorkomponenten während des Aushärtens des Epoxydharzes in genauer Ausrichtung zueinander zu halten. Diese Haltevorrichtungen variieren in ihrem Aufbau bei jeder unterschiedlichen Motorkonstruktion und sie umfassen gewöhnlicherweise die Anordnung von Unterlagscheiben, um einen genauen Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator während des Aushärtens des Epoxydharzes zu erzielen. Beispiele für bekannte Zusammehbauverfahren können den US-Patentschriften 2 668 925, 3 256 590, 4 048 717 und 4 128 935 entnommen werden.

Ausgehend von den bekannten Motoren und ihren Montageverfahren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor anzugeben, der einen einfachen und wirtschaftlichen Aufbau aufweist und der ohne aufwendige Haltevorrichtungen durch ungeübte Arbeitskräfte leicht zusammengebaut werden kann, wobei der Motor aufgrund der genauen Ausrichtung der Teile eine sehr gute Leistungscharakteristik aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Elektromotor bzw. durch das im Anspruch 11 gekennzeichnete Verfahren zu seinem Zusammenbau. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Motors

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bzw. seines Montageverfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors angegeben. Die endgültige Anordnung der Teile entspricht derjenigen bei bekannten Motoren bezüglich des genauen festen Luftspaltes zwischen Rotor und Stator. Durch die vorliegende Erfindung werden jedoch die Nachteile im Stand der Technik vermieden, die namentlich in ausgeklügelten und aufwendigen Halteeinrichtungen beim Zusammenbau bestehen, um den Luftspalt zwischen Rotor und Stator zu bilden. Dieser Luftspalt muß genau eingestellt werden, da er einen wesentlichen Faktor für die Betriebsleistung des Motors darstellt.

Dementsprechend umfaßt der vorliegende Motor ein einstückiges Gehäuse mit einem sich längs der Motorachse erstreckenden Basisabschnitt und einem Paar integraler aufrechter Seitenwände, in denen jeweils eine Lagersitzbohrung angeordnet ist, wobei die ■Bohrungen von Anfang an koaxial ausgerichtet sind. Ein Stator mit einer zentralen Bohrung ist fest mit dem Gehäuse durch eine Schicht von verfestigtem Epoxyd verbunden. Ein Rotor ist drehbar in jeder Bohrung des Gehäuses abgestützt und erstreckt sich durch die Bohrung des Stators. Infolgedessen ergibt sich ein genauer Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator aufgrund der im voraus festgelegten gegenseitigen Beziehung und des geringfügig kleineren Außendurchmessers des Rotors in bezug auf den Innendurchmesser der Statorbohrung.

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Beim Zusammenbau des Motors werden die Innenflächen des Basisabschnittes und - falls gewünscht - Teile der Seitenwände mit dem aushärtbaren Epoxydharz beschichtet, wobei sich dieses in einem nicht gehärteten flüssigen Zustand befindet. Es sei darauf verwiesen, daß das Gehäuse eine solche Form aufweist, daß es den Stator abstützen kann, wobei die Bohrung in dem Stator auf die Bohrungen in dem Gehäuse ausgerichtet ist. Der Stator wird sodann in das Gehäuse eingesetzt und so ausgerichtet, daß die Bohrungsachse sich entlang der Achse erstreckt, die durch den Mittelpunkt der Bohrungen in den Seitenwänden verläuft. Die Statorbohrung und die Bohrungen in den Seitenwänden weisen den gleichen Durchmesser auf. Somit kann ein Ausrichtungsbolzen im ^Gleitsitz in die Statorbohrung und die Bohrungen der Seitenwände eingeführt werden, wodurch eine koaxiale Ausrichtung erfolgt, während der Stator in Berührung mit dem flüssigen Epoxyd gelangt. In dieser Position wird das Epoxyd durch Aushärtung in den festen Zustand überführt, wodurch der Stator mit dem Gehäuse verbunden wird. Der Ausrichtungsbolzen wird sodann entfernt, wodurch die Stator/Gehäuseanordnung gehandhabt werden kann, ohne daß die relative Zuordnung zwischen den Teilen verändert wird. Ein Rückhalteglied, das eine flache Ringscheibe und eine Verriegelungs-Ringscheibe umfaßt, wird im Preßsitz in eine der Gehäusebohrungen eingepaßt. Ein Rotor mit in axialer Richtung auf einer Rotorwelle angeordneten Lagern wird sodann durch die freie Gehäusebohrung und die Statorbohrung eingeführt, so daß die Rotorlager sich in den Gehäusebohrungen abstützen, wobei eine federnde Einrichtung die axiale Bewegung des Rotors begrenzt. Die seitliche Lage des Rotors in dem Gehäuse läßt sich somit so einstellen, daß der Rotor zentral innerhalb der Statorbohrung angeordnet ist, wobei die andere Lageranordnung in der noch freien Gehäusebohrung sitzt. Eine andere Gruppe von Halte-

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gliedern, die eine federnde Ringscheibe, eine flache. Ringscheibe und eine Verriegelungs-Ringscheibe umfassen, wird sodann im Preßsitz in die andere Gehäusebohrung eingepaßt, wodurch die axiale Bewegung des Rotors insgesamt begrenzt wird. Die beim Einsetzen der zweiten Gruppe von Haltegliedern ausgeübte Druckkraft muß so begrenzt werden, daß ein Festbacken der Lager verhindert wird, was durch die federnde Ringscheibe geschieht. Die Lageranordnungen sind in die Bohrungen in den Seitenwänden so eingepaßt, daß sie den Rotor konzentrisch um die Motorachse über seine gesamte Länge abstützen. Der Rotor ist so dimensioniert, daß sein Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Statorbohrung ist. Demgemäß wird ein gleichmäßiger Präzisions-Luftspalt um den Rotor in der Statorbohrung gebildet.

Durch das Montageverfahren des Motors läßt sich der Luftspalt in einfacher Weise genau einstellen, wobei die Genauigkeit nur durch die Herstellungstoleranzen bei der Herstellung des Rotors und der Statorbohrung begrenzt ist. Aufgrund des Motoraufbaues und des Montageverfahrens sind aufwendige Haltevorrichtungen bei seinem Zusammenbau entbehrlich; insbesondere kann auf die Verwendung von Abstandsscheiben verzichtet werden, die bei bekannten Motoren oftmals erforderlich sind, um den Rotor in dem Stator auszurichten und den gewünschten Luftspalt zu erzielen.

Anhand eines Beispiels für den Hotoraufbau in den Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der beim Zusammenbau des Motors verwendeten Komponenten;

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Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den zusammengebauten erfindungsgemäßen Motor; und

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch den Motor während des Zusammenbaues ganäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Motor 10 ein einstückiges Gehäuse 12, das den Aufbaurahmen zur Abstützung der anderen beim Zusammenbau des Motors 10 verwendeten Komponenten bildet. Das Gehäuse 12 umfaßt erste und zweite aufrechte Seitenwände 14 und 16, die in longitudinalem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei ein integraler wannenförmiger Basisabschnitt 18 die beiden Seitenwände miteinander verbindet. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Basisabschnitt 18 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf und besitzt eine zentrale Längsachse 20, die den Mittelpunkt für den gebogenen Teil des U-förmigen Basisabschnittes 18 bildet. Wie aus der weiteren Beschreibung näher hervorgeht, ist die Achse 20 anderen Teilen des zusammengebauten Motors 10 gemeinsam und bildet die Drehachse des Motors Die Innenflächen der Seitenwände 14 und 16 und des Basisab-schnittes 18 sehen einen ausgehöhlten Bereich 22 vor, welcher der Aufnahme der anderen Motorkomponenten in dem Gehäuse 12 dient.

Das Gehäuse 12 wird vorzugsweise aus einem gießfähigen thermisch leitenden Material gegossen, so daß es als Kühlblech wirkt und übermäßige Hitze abstrahlt,die bei einem längeren Betrieb des Motors 10 gebildet wird. Ein möglicher Schaden des Motors 10, hervorgerufen durch einen übertriebenen Hitzeaufbau, wird somit verhindert und die Leistungsfähigkeit des Motors 10 wird hier-

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durch langfristig sichergestellt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse 12 aus einer Aluminiumlegierung gebildet, obgleich andere geeignete bekannte Materialien ebenfalls brauchbar sind.

Gemäß Fig. 1 ist das Gehäuse 12 in Einzelheiten dargestellt und umfaßt eine erste kreisförmige Bohrung bzw. einen Lagersitz 24 in der ersten Seitenwand 14. Die Bohrung 24 ist etwa in der Mitte der Seitenwand 14 angeordnet und ihre Achse stimmt mit der Achse 20 des Gehäuses 12 überein. Eine weitere kreisförmige Bohrung bzw. Lagersitz 26 wird in der gleichen Weise in der zweiten Seitenwand 16 angeordnet und besitzt den gleichen Durohmesser wie die Bohrung 24. Die Bohrungen 24 und 26 sind genau koaxial auf die Achse 20 ausgerichtet. Zusätzlich sind die Seitenwände 14 und 16 mit integralen zylindrischen Ansätzen 25 und 27 versehen, wobei die Ansätze Bohrungen 15 und 19 aufweisen, die einen geringfügig größeren Durchmesser als die Bohrungen 24 und 26 besitzen, wodurch ein Anschlag 28 bzw. 30 in Form einer Schulter gebildet wird.

Ein im voraus zusammengebauter Stator 32 für den Motor 10 besitzt eine zentrale Längsbohrung 34. Vorzugsweise besitzt die Bohrung 34 den gleichen Durchmesser wie die Bohrungen 24 und 26. Der Stator 32 weist einen Zylinder 36 als Schutzgehäuse für die Wicklung auf. Innerhalb des Zylinders 36 befinden sich die üblichen Statorwicklungen, die - nicht dargestellter - aus in einem Stapel angeordneten Draht schichten bestehen. Von den inneren Wicklungen führt eine Gruppe von Anschlußdrähten 38 aus dem Gehäuse 36 nach draußen, wobei diese Anschlußdrähte elektrisch mit einer externen Spannungsquelle verbunden sind. Der Stator 32 wird lose in die Ausnehmung 22 des Gehäuses 12 eingesetzt, wobei er

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"bewegt werden kann, um die Achse der Bohrung 34 auf die Achse 20 des Gehäuses 12 auszurichten.

Der Zusammenbau des Stators 32 mit dem Gehäuse 12 geschieht in der folgenden Weise. Zuerst wird eine Schicht von aushärtbarem Epoxydharz 40 gemäß den Fig. 2 und 3 aufgebracht, wobei diese Schicht im wesentlichen die Innenflächen der Ausnehmung 22 bedeckt. Das Epoxydharz 40 wird in einem plastisch/flüssigen Zustand zugeführt, so daß es leicht ausgebreitet werden kann. Hierbei kann irgendein geeignetes Verfahren angewendet werden, um das Epoxydharz 40 auf die Innenflächen des Basisabschnittes 18 und - falls gewünscht - der Seitenwände 14 und 16 aufzubringen. Alternativ kann das Epoxydharz 40 auch auf das Statorgehäuse 36 oder auch auf beide miteinander in Berührung gelangende Flächen an dem Statorgehäuse 36 und dem Inneren der Ausnehmung 22 aufgebracht werden. Die Schichtdicke des Epoxydharzes 40 ist so gewählt, daß der Stator 32 abgestützt wird und hierbei die Bohrung 34 auf die Bohrungen 24 und 26 entlang der Achse 20 ausgerichtet werden kann. Die in Betracht zu ziehenden Anforderungen bei der Auswahl einer geeigneten Epoxydmischung umfassen: eine gute Haftqualität zum permanenten Verbinden des Stators 32 mit dem Gehäuse 12, eine mittlere bis hohe Viskosität bei gut ausbreitbarer Gießstruktur und - was sehr wichtig ist eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit zur Verbesserung der Wärmeableitung, um dadurch schädliche Motortemperaturen zu vermeiden. Aus diesen Gründen wurde als Epoxydharzmischung ein Mittel ausgewählt, das unter dem Warenzeichen STYCAST 2850 MT von der Firma Emerson and Cuming, Inc., Canton, Massachusetts, hergestellt und vertrieben wird. Ein technisches Bulletin 7-2-7H in einem Buch "Plastics/Ceramics For Electronics" vom Februar 1977 gibt die näheren Eigenschaften dieses Mittels an. Als Aushärtemittel für dieses Mittel wird vorzugsweise

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Catalyst 9 genommen, wobei die Mischlings formel ebenfalls dem erwähnten Bulletin entnommen werden kann.

Als nächstes wird der Stator 32 in der Ausnehmung 22 angeordnet und mit dem Epoxydharz 40 in Verbindung gebracht. Hierbei kann Druck auf den Stator 32 ausgeübt werden, um sicherzustellen, daß sich das Epoxydharz 40 gleichmäßig in der Ausnehmung 22 verteilt, wobei die Achse der Bohrung 34 auf die Achse 20 des Gehäuses 12 auszurichten ist.

Gemäß Fig. 3 wird ein Ausrichtungsbolzen 42 in dem Stator 32 und dem Gehäuse 12 beim Zusammenbau des Motors 10 als Montagehilfe eingesetzt. Der Ausrichtungsbolzen 42 sitzt im Gleitsitz in den Bohrungen 24 und 26 und in der Statorbohrung 34. Während der Stator 32 sich auf dem plastischen Epoxydharz 40 abstützt, wird der Ausrichtbolzen 42 beispielsweise zuerst durch die Bohrung 26 eingeführt. Als nächstes wird ein abgekantetes Ende 43 des Bolzens 42 unter Kraft durch die Bohrung 34 bis in eine Stellung hinter der Seitenwandbohrung 24 durchgedrückt. Der Ausrichtungsbolzen 42 stützt sich nunmehr in den Bohrungen 24 und 26 ab, wobei der Stator 32 in koaxialer Ausrichtung zu diesen Bohrungen getragen wird und sich hierbei in Verbindung mit dem Epoxydharz 40 befindet.

Bei dem so positionierten Stator 32 füllt das Epoxydharz 40 den Raum zwischen der Innenfläche der Ausnehmung 22 und der benachbarten Außenfläche des Gehäuses 36 aus. Sollte überschüssiges Epoxydharz 40 an den offenen Kanten längs der Ausnehmung 22 beim Einführen des Ausrichtbolzens 42 austreten, so kann dies einfach weggewischt werden. Das Epoxydharz 40 wird sodann ausgehärtet, wodurch der Stator 32 starr mit dem Gehäuse 12 verbunden wird. Während die Aushärtung in irgendeiner be-

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kannten Weise erfolgen kann, wird die Wärmezuführung bevorzugt, um die Montagezeit zu verkürzen. Nachdem die Aushärtung beendet ist, wird der Ausrichtbolzen 42 entfernt. Der Stator 32 ist nunmehr mit dem Gehäuse 12 über das feste Epoxydharz 40 verbunden, wobei sich die Bohrung 34 in koaxialer Ausrichtung zu den Bohrungen 24 und 26 befindet. Es hat sich herausgestellt, daß durch dieses Verfahren eine genaue koaxiale Ausrichtung zwischen der Bohrung 34 und den Bohrungen 24 und 26 mit einer Toleranz von Bruchteilen von Millimetern möglich ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine Abdeckplatte 44 vorgesehen, um den Stator 32 gegen Beschädigung zu schützen. Ebenso wie das Gehäuse 12 besteht die Abdeckplatte 44 aus einem festen thermisch leitfähigen Material, um die Gesamt-Wärmeabführung von dem Stator 32 während des Betriebs des Motors 10 zu verbessern. Die Abdeckplatte 44 weist ähnlich wie der Basisabschnitt 18 einen U-formigen Querschnitt auf und erstreckt sich ebenfalls in Längsrichtung, so daß sie zwischen die aufrechten Seitenwände 14 und 16 paßt.

Um die Abdeckplatte 44 mit dem Stator 32 zu befestigen, wird eine Schicht von aushärtbarem Epoxydharz 40 in plastischem Zustand der Innenfläche 45 der U-förmigen Abdeckplatte 44 zugeführt. Die Abdeckplatte 44 wird sodann auf die aus der Ausnehmung 22 innerhalb des Gehäuses 12 hervorstehenden Teile des Stators 32 gedrückt, wobei die Druckkraft senkrecht zu der Achse 20 ausgeübt wird. Diese Befestigung geschieht vorzugsweise während der Stator 32 noch durch den Ausrichtbolzen 42 abgestützt wird und ebenfalls vor der Aushärtung. Somit kann vorzugsweise das gesamte Epoxydharz 40 während eines einzigen Härtevorgangs ausgehärtet werden.

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Ein Roftoraufbauteil 46 desMotorsiO umfaßt einen auf einer Welle 50 koaxial angeordneten Rotor 48. Der Rotor 48 kann einen üblichen Aufbau aufweisen und besitzt sich radial erstreckende Lamellen 52, die mit dem Stator 32 zusammenarbeiten. Die Welle 50 besitzt über die Enden des Rotors 48 hervorstehende Ansätze 54 und 56. Eine erste Lageranordnung 58 ist axial mit dem ersten Wellenansatz 54 befestigt, indem eine Lagerbüchse 62 im Preßsitz in einem vorbestimmten Abstand von dem einen Ende des Rotors 48 angeordnet ist. Eine zweite Lageranordnung 60 ist entsprechend der ersten Lageranordnung 58 axial mit dem anderen Wellenansatz 56 befestigt, wobei sich diese Lageranordnung in einem vorbestimmten Abstand von dem anderen Ende des Rotors 48 befindet. In üblicher Weise sind Kugellager 61 zwischen einem Außenring 64 und der inneren Lagerbüchse 62 angeordnet, um eine freie Rotation des Rotors in dem Gehäuse 12 zu gestatten. Ein Lieferant für ein geeignetes Präzisions-Kugellager ist die Ishu Steel Ball Co., Ltd. in Tokyo, Japan. Das Buch 1978-A "Precision Miniature and Instrument Bearings" enthält entsprechende Spezifikationen.

Nach der Befestigung des Stators 32 mit dem Gehäuse 12 muß die Rotoranordnung 46 mit dem Gehäuse 12 zusammengebaut werden. Als erstes wird eine flache Ringscheibe 66 in der abgesetzten Bohrung 15 eingesetzt, wobei sie sich an dem Anschlag 28 abstützt. Eine mit Fingern versehene Verriegelungs-Ringscheibe 68 wird sodann in die abgesetzte Bohrung 15 eingepreßt, um die axiale Lage der flachen Ringscheibe 66 im Anschlag an der Schulter 28 zu sichern. Die Verriegelungs-Ringscheibe 68 besitzt mehrere sich radial erstreckende Finger 70, die mit der Innenfläche 17 der abgesetzten Bohrung 15 gleitend in Eingriff gelangen, während sie in ihre Lage eingepreßt wird. Da die Finger 70 in bezug auf

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die Richtiang, in der die Ringscheibe eingesetzt wird, weggebogen sind, können sie in dieser Richtung in der abgesetzten Bohrung gleiten, während in der entgegengesetzten Richtung eine Verschiebung der Ringscheibe verhindert wird. Wenn somit diese Rückhalteglieder 66 und 68 gemäß Fig. 2 positioniert sind, so wird eine axiale Bewegung nach links aufgrund der Finger 70 verhindert, da diese sich an der Umfangsfläche 17 der abgesetzten Bohrung 15 einzubeißen versuchen. Jede Ringscheibe und 68 besitzt eine zentrale Bohrung um die Achse 20 zur Aufnahme des Schaftansatzes 54. Die Rotoranordnung 46 wird sodann in ihre Lage geschoben, indem die Lageranordnung 58 durch das noch freie Ende der zweiten Bohrung 26 in dem Gehäuse 12 und durch die Statorbohrung 34 in die erste Bohrung 24 geschoben wird, wobei sich die Lageranordnung 58 an der blockierten flachen Ringscheibe 66 abstützt. Hierdurch wird die axiale Bewegung der Rotoranordnung 46 nach links begrenzt und es wird die andere Lageranordnung 60 in der Bohrung 26 festgelegt, um die Rotoranordnung 46 drehbar um die Achse 20 abzustützen. Um zu verhindern, daß die Rotoranordnung 46 axial nach rechts verschoben werden kann, ist eine weitere Gruppe von Rückhaltegliedern in einer gegenüber der Bohrung 26 abgesetzten Bohrung 19 angeordnet. Diese Gruppe von Rückhaltegliedern umfaßt eine Feder-Ringscheibe 72 zur seitlichen Abstützung an der Lageranordnung 60, eine flache Ringscheibe 74 und eine Verriegelungs-Ringscheibe 76. Die beiden letztgenannten Ringscheiben 74 und 76 entsprechen den Ringscheiben 66 und 68. Die Feder-Ringscheibe 72 stützt sich am äußeren Ende der Lageranordnung 60 ab und die flache Ringscheibe 74 wird an der Feder-Ringscheibe 72 durch die Verriegelungs-Ringscheibe 76 gehalten. Die Tiefe, bis zu der die Verriegelungs-Ringscheibe 76 in die Bohrung 26 eingeführt wird, wird überwacht, so daß der durch die Feder-Ringscheibe 72 ausgeübte Druck auf die Lageranordnungen 58 und 60 eine freie

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Drehbewegung des Rotors 48 und der Felle 50 gestattet. Die Verwendung der Feder-Ringscheibe 72 gibt einen konstanten Druck vor und gestattet eine Änderung des axialen Druckes aufgrund der Abnutzung und der Temperatur.

Gemäß Fig. 2 ist der Rotor 48 des zusammengebauten Motors 10 konzentrisch innerhalb der Statorbohrung 34 angeordnet, da der Ring 64 eines jeden Lagers 58 und 60 in die entsprechende Bohrung 24 und 26 anliegend eingeschoben ist, wodurch eine Fehlausrichtung in bezug auf die Achse 20 vermieden wird. Ein konzentrischer Luftspalt 78 wird zwischen dem Rotor 48 und der Statorbohrung 34 gebildet. Der Luftspalt 78 steuert die Drehleistung des Rotors 48 und somit" das Drehmoment aufgrund des an Spannung gelegten Stators 32. Die Stärke des Luftspaltes 78 wird im wesentlichen vor dem Zusammenbau vorgegeben und so berechnet, daß der spezielle Motor 10 wirksam arbeitet. Dieser Luftspalt 78 zwischen dem Rotor 48 und der Bohrung 43 wird in einfacher Weise gebildet, indem die Bohrung 34 bearbeitet und der Rotor 48 geschliffen wird, um den gewünschten genauen Durchmesser zu erzielen. Dieser zylindrische Luftspalt 78 zwischen dem Rotor 48 und der Bohrung 34 wird während des Zusammenbaues des Motors 10 aufrechterhalten, da aufgrund des vorliegenden Montageverfahrens kumulative Toleranzen, die den Luftspalt 78 beeinflussen, auf ein Minimum reduziert worden sind. Insbesondere ist die Genauigkeit des Luftspaltes 78 gemäß der vorliegenden Erfindung in erster Linie von den Bearbeitungs- und Schleiftoleranzen abhängig und sie hängt ferner von den Toleranzen der Präzisions-Kugellager 58 und 60 ab.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß durch das Montageverfahren und die Komponenten des Motors 10 viele Vorteile erzielt werden. Diese Vorteile betreffen die wirtschaft-

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liehe Produktion insbesondere bei einem hohen Montageausstoß. Beispielsweise umfaßt der vorliegende Motor 10 ein Minimum an Teilen, nämlich das Gehäuse 12, das genau den Stator 32 durch das verfestigte Epoxydharz 40 trägt,und die Rotoranordnung 46, die über mit ihr verbundene Lager 58 und 60 in den Bohrungen 24 und 26 des Gehäuses 12 sitzt. Da die Lagerbohrungen 24 und 26 so hergestellt worden sind, daß sie eine genaue koaxiale Ausrichtung in bezug auf die Achse .20 des Motors aufweisen, sind automatisch alle zusammengebauten Teile in bezug auf die Achse 20 ausgerichtet. Demzufolge sind zeitaufwendige mechanische Einstellungen, wie sie zuvor erforderlich waren, um eine genaue koaxiale Ausrichtung der drehbaren Motorkomponenten während des Zusammenbaus des Motors zu erzielen, gemäß der vorliegenden Erfindung entbehrlich.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß, obgleich es bekannt ist, Epoxydharz zur Verbindung von Motorkomponenten zu verwenden, dieses Verfahren normalerweise die Verwendung von aufwendigen Halte- und Aufspannvorrichtungen sowie von Unterlagscheiben erfordert, um die Komponenten in ihrer gewünschten Lage während des Aushärtens zu halten. Durch die' vorliegende Erfindung werden erwünschtermaßen solche komplizierten und kostspieligen Halteeinrichtungen vermieden. Die Einfachheit des vorliegenden Motors 10 ergibt sich ferner durch die Tatsache, daß der Aufbau frei von mechanischen Befestigungsgliedern wie beispielsweise Schrauben, Bolzen, Muttern usw. ist.

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Claims

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Postfach 700345 SchneckenhofstraSe 27 " D-e000 Frankfurt am Main 70 Telefon (0611) 017079

24. November 1980 GzH/Ra.

SCM Corporation, New York, N.Y. 10017 / U.S.A.

Elektromotor und Verfahren zu seinem Zusammenbau

Patentansprüche

( 1.)Elektromotor, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: \-^ ein einstückiges Gehäuse mit einem Basisabschnitt und einem Paar von im Abstand angeordneten aufrechten Wänden; wobei die Wände jeweils aufeinander ausgerichtete koaxiale Porungen aufweisen;

einen eine zentrale Bohrung aufweisenden Stator; Mittel zur Anordnung des Stators auf dem Basisabschnitt, wobei die Bohrung des Stators auf die Bohrungen in den aufrechten Wänden ausgerichtet ist; und einen sich auf einer Welle abstützenden Rotor, wobei der Rotor in der Statorbohrung angeordnet ist und die Welle sich drehbar in den Bohrungen der aufrechten Wände abstützt.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Verhindern einer axialen Bewegung des Rotors.
3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verhindern einer axialen Bewegung umfassen: eine erste Gruppe von Haltegliedern, die in einer der Wandbohrungen angeordnet sind und mit dem Rotor zusammenwirken, um eine axiale Bewegung desselben in einer Richtung zu begrenzen; und

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eine zweite Gruppe von Haltegliedern, die in der anderen Wandbohrung angeordnet sind und mit dem Rotor zusammenwirken, um dessen axiale Bewegung in einer zu der erstgenannten Richtung entgegengesetzten Richtung zu begrenzen.
4, Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Gruppe von Haltegliedern axial federnd ausgebildet ist, um einen konstanten axialen Druck auf die Rotorwelle auszuüben.
5· Elektromotor nach Anspruch 3» ferner gekennzeichnet durch: ein erstes mit einem Ende der Rotorwelle befestigtes und in einer der Wandbohrungen abgestütztes Lager; einen Anschlag in der Wandbohrung zur Abstützung des ersten Lagers;

wobei die erste Gruppe von Haltegliedern- eine starre flache Lochscheibe und eine mit Fingern versehene Verriegelungs-Lochscheibe umfaßt und wobei die flache Lochscheibe sich an dem Anschlag abstützt und in axialer Richtung durch die Verriegelungs-Lochscheibe gehalten wird, indem die Finger an der Umfangsflache der Bohrung angreifen; und wobei das erste Lager axial anliegend an der flachen Lochscheibe positioniert ist, um eine axiale Verschiebung des Rotors in der einen Richtung zu verhindern.
6. Elektromotor nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch: ein zweites auf dem anderen Ende der Rotorwelle angeordnetes und in der anderen Bohrung abgestütztes Lager; wobei die zweite Gruppe von Haltegliedern einen Federring, eine zweite flache Lochscheibe und eine zweite mit Fingern versehene Verriegelungs-Lochscheibe umfaßt und wobei der Federring sich über die zweite flache Lochscheibe an dem

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zweiten Lager abstützt und axial durch die zweite Verriegelungs-Lochscheibe gehaltenvird, indem die Finger an der Umfangsfläche der Bohrung angreifen, um eine axiale Verschiebung des Rotors in dieser der erstgenannten Richtung entgegengesetzten Richtung zu verhindern.
7. Elektromotor nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: eine über den Basisabschnitt parallel zu der Achse des Motors angeordnete Abdeckplatte; und

ein Klebematerial zwischen der Abdeckplatte und dem Stator, um beide miteinander zu verkleben.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abdeckplatte längs zu der Motorachse erstreckt und einen gebogenen Querschnitt aufweist, wobei der gebogene Teil der Abdeckplatte einen Kreis um die Motorachse beschreibt.
9. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem einstückigen Gußstück besteht, bei dem die Seitenwände zusammen mit dem Basisabschnitt gebildet· werden, wobei der Basisabschnitt einen U-förmigen Querschnitt senkrecht zu der Motorachse aufweist.
10, Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator durch ein festes Epoxydgemisch gehalten wird.

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11. Verfahren zum Zusammenbau des Elektromotors nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) Anordnung eines starren einstückigen Gehäuses mit einem Basisabschnitt und einem. Paar von im Abstand angeordneten Seitenwänden;

b) Anbringung von koaxial ausgerichteten kreisförmigen Bohrungen gleicher Größe in jeder Seitenwand;

c) Aufbringung eines aushärtbaren Epoxydharzes in plastischem Zustand auf die Oberfläche des Basisabschnittes;

d) Anordnung eines Stators auf dem Basisabschnitt in Kontakt mit dem plastischen Epoxydharz, wobei der Stator eine zentrale Bohrung aufweist, deren Durchmesser den Bohrungsdurchmessemin den Seitenwänden entspricht;

e) Einführen einer Ausrichthilfe durch eine Seitenwandbohrung, durch die zentrale Bohrung und durch die andere Seitenwandbohrung, um den Stator bei seiner Berührung mit dem Epoxydharz abzustützen und um ihn mit seiner zentralen Bohrung in bezug auf die Seitenwandbohrungen koaxial auszurichten;

f) Aushärten des Epoxydharzes, um dieses aus dem plastischen Zustand in den festen Zustand zu überführen und somit den Stator in dem Gehäuse zu befestigen, wobei die Ausrichthilfe die gegenseitige Lage der Teile vorgibt;

g) Entfernung der Ausrichthilfe aus dem Gehäuse und dem Stator;

h) Einsetzen eines Rotors durch eine der Seitenwandöffnungen, durch die zentrale Bohrung des Stators und durch die andere Seitenwandoffnung, wobei der Rotor eine über beide Enden hervorstehende Welle aufweist; und

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i) koaxiale Positionierung der hervorstehenden Wellenenden in den Seitenwandbohrungen, um den Rotor drehbar abzustützen und einen gleichförmigen Luftspalt zwischen dem . Rotor und dem Stator zu bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch folgende Schritte:

j) Vorstehen einer Abdeckplatte für den Stator;

k) Zuführen einer Schicht von Klebemittel auf die Abdeckplatte; und

1) Anbringung der beschichteten Abdeckplatte auf hervorstehenden Teilen des Stators, um die Abdeckplatte mit dem Stator über das dazwischen befindliche Klebemittel zu verkleben.
13. Verfahren nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch den Schritt:

m) Anbringung von Rückhaltegliedern an dem Gehäuse, um eine axiale Bewegung des Rotors in bezug auf das Gehäuse zu verhindern.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt m) zum Anbringen der Rückhalteglieder umfaßt: Einpressen einer ersten Gruppe von Rückhaltegliedern in eine der Seitenwandbohrungen, damit sich diese an dem Rotor und der einen Seitenwand abstützen und eine axiale Bewegung des Rotors in einer ersten Richtung begrenzen; und Einpressen einer zweiten Gruppe von Rückhaltegliedern, einschließlich eines Federringes, in die andere Seitenwandbohrung, um den Rotor abzustützen und die axiale Bewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu der. ersten Richtung zu begrenzen, wobei der Federring einen Druck in axialer Richtung auf den Rotor ausübt.

130036/0562

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