DE3127360C2 - Gießform für einen Stator einer elektrischen Maschine - Google Patents

Abstract

Eine Formvorrichtung zum Umgießen einer Wicklung eines Stators einer elektrischen Rotationsmaschine mit einer neuartigen Konstruktion zum leichten Anpassen des Stators an seine Form ermöglicht einen kontinuierlichen Gießvorgang ohne Unterbrechung selbst dann, wenn die Dicke des an die Form angepaßten Stators Änderungen aufweist. Die Formvorrichtung enthält zwei Formteile, von denen das eine Formteil ein Wicklungsende des Stators umschließt, der einen Statorkern und eine darauf mit Spiel gewickelte Wicklung aufweist, und das an einer am einen Spulenende nach außen weisenden Endfläche des Statorkerns anliegt, und von denen das andere Formteil auf den Innenumfang des Statorkerns gesetzt ist und das andere Spulenende des Stators mit Spiel umschließt und das an der anderen am anderen Spulenende nach außen weisenden Endfläche des Statorkerns anliegt. Wenn der Statorkern dazwischen gehalten wird, werden die beiden Formteile am Aufeinandertreffen gehindert. Am anderen Formteil sind mehrere Gußkanäle ausgebildet zur Verbindung eines ersten Raums zwischen dem ersten Formteil und dem einen Wicklungsende mit einem zweiten Raum zwischen dem zweiten Formteil und dem anderen Wicklungsende.

Description

— daß der zentrale Formteil als massiver, dem unteren Formteil (27) zugeordneter Kern (31) ausgebildet ist,

— daß vom Zufuhrkanal (25) radiale Kanäle (26) ausgehen, die mit am Außenumfang des Kerns (31) angeordneten, achsparallel verlaufenden Kanälen (33) verbunden sind, und

— daß die Kanäle (33) mit den Räumen (21,28) zur Aufnahme der Wickelköpfe (3) in Verbindung stehen und am Umfang des Kerns (31) so angeordnet sind, daß sie ausschließlich Zähnen des Blechpakets (2) benachbart sind.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Höhe des Kerns (31) so bemessen ist, daß in zusammengebautem Zustand der Gießform zwischen dem oberen Formteil (20) und dem Kern (31) ein Zwischenraum (32) entsteht.

3. Gießform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Formteil (27) eine Feder (36) aufweist, die den Kern (31) gegen das obere Formteil (20) mit einer Kraft andrückt, die kleiner ist als die Klemmkraft, mit der die Formteile (20, 27) geschlossen gehalten werden (F i g. 5).

Die Erfindung betrifft eine Gießform für einen Stator einer elektrischen Maschine, wobei der Stator aus einem Blechpaket mit eingelegten Wicklungen besteht, mit einem oberen und einem unteren Formteil, die sich beide auf einem außerhalb der Wicklung liegenden Abschnitt des Blechpakets abstützen und jeweils einen Raum zur Aufnahme eines Wickelkopfes aufweisen, mit einem die Statorbohrung ausfüllenden zentralen Formteil und einem in der Achse des Stators liegenden Zufuhrkanal für das Tränkmittel.

Eine derartige Anordnung zeigt die GB-PS 5 79 372. Mit dieser bekannten Anordnung wird zwar im Bereich des Blechpakets eine gute Durchtränkung erzielt, im Raum oberhalb und unterhalb der Wicklungen wird sich aber eine schlechte Durchtränkung einstellen. Das Problem der Luftabführung ist ebenfalls nicht zufriedenstellend gelöst. Schließlich ist die Abtrennung der Gießkanäle aus der Statorbohrung schwierig, weil die Kanäle in die Nutschlitze einmünden.

Die US-PS 30 58 156 betrifft eine Formvorrichtung mit einem Blechpaket sowie Wickelkopfformteilen, die durch einen Bolzen, der sich durch das Blechpaket und die Wickelkopfformteilc hindurch erstreckt, zusammengepreßt werden. Dabei ist kein Spielraum zwischen den Wickelkoofformteüen in /visammeniiebautem Zustand vorhanden, so daß die Dickenabweichungen des Stator-Bicchpakets nicht absorbiert werden können, die sich jeweils in der vergossenen Ständerwicklung auswirken.

Die DE-OS 23 33 241 betrifft ein Verfahren zur Her-, stellung eines spaltrohrlosen Elektromotors mit vergossener Ständerwicklung. Dabei ist durch Verkleinerung des Formdurchmessers zwischen den beiden Wickelkopfräumen ein ringförmiger Kanal geschaffen worden. In den letzten Jahren wurde es üblich, die Wicklung ίο eines Stators einer elektrischen Maschine mit Kunstharz zu vergießen und hierbei entweder die Wicklung zu tränken oder eine Schicht eines derartigen Materials auf die Wicklung zu deren Isolierung oder Befestigung aufzubringen. In diesem Fall ergab sich das Problem, welche Konstruktion die Gießform haben sollte oder wo die Kanäle für des Einspritzen des Kunstharzes sich zur Verbesserung der Produktivität befinden sollten.

Die erste Idee bestand darin, das Stator-Blechpaket und die Wicklung der elektrischen Maschine beim Vergießen vollständig mit Kunstharz zu bedecken. Wenn der Stator mit einem Kunstharz bedeckt wird, besteht ein gewisser Spielraum bei der Wahl der Kanäle, durch die das Kunstharz eingespritzt wird. Dieser Vorschlag hat jedoch den Nachteil, daß ein großes Volumen an Kunstharz verbraucht und die elektrische Maschine teuer wird, und daß es schwierig wird, eine kompakte elektrische Maschine zu erzielen.

Um den Verbrauch an Kunstharz zu verringern, wurde die Begrenzung des Tränkens des Stators auf eine Stelle am Umfang der Wicklung vorgeschlagen.

In diesem Fall können die Kanäle zum Einspritzen des Kunstharzes in die Maschine in Ausschnitten vorgesehen werden, die am Außenumfang des Statorblechpakets ausgebildet sind, der nicht die Form eines vollstän-J5 digen Kreises aufweist. Ein Beispiel einer auf diesem Vorschlag basierenden Form wird in Verbindung mit Fig. 1 und 2 erläutert. Ein Stator 1 enthält ein Blechpaket 2 mit einer darauf gewickelten Wicklung 3. Eine Form enthalt ein unters Formteil 4 und ein oberes Formteil 5. Ein Zwischcnformtcil 6 für die Anordnung von Gu&kanälen 7 längs Ausschnitten im Blechpaket 2 ist mit einer Nut längs des Außenumfangs des Blechpakets 2 verschen. Ein Zwischenformteildrücker 8 dient zum Drücken des Zwischcnformteils 6 gegen den Außenumfang des Blechpakets 2. Das untere Formteil 4 enthält einen auf den Innenumfang des Blechpakets 2 gepaßten Kern 9, eine Nut 10 zum Positionieren des Zwischenformteils 6 und ein Blechpaket 2 und eine Innenfläche 11. die im Absland neben der Wicklung 3 angeordnet ist. In ähnlicher Weise enthält das obere Formteil 5 eine Innenfläche 12, die im Abstand neben der Wicklung 3 angeordnet ist, und einen Vorsprung 13, der an der Endfläche des Kerns 9 angeordnet ist. Ein Gußtrichter 14 ist im oberen Formteil 5 ausgebildet und steht mit einem Raum 15 in Verbindung. Dieser Raum ist durch das obere Formteil 5 gebildet und umgibt die Wicklung 3, die Außenumfangsfläche des; Blechpakets 2 und das Zwischenformleil 6.

Im folgenden wird der Vorgang für das Gießen des Stators 1 bei Anwendung der Form nach der obigen Konstruktion beschrieben.

Das Blechpaket 2 wird an seiner Innenumfangsfläche auf den Kern 9 des unteren Formteils 4 gepaßt und eingesetzt, bis die Inncnunilangsseite de:r unteren Endt,^r) fläche des Blechpakets 2 an einem abgesetzten Teil 16 anliegt. Dann wird das Formteil 9 in die Nut 10 eingesetzt und durch Bewegen des Zwischcnformteildrückcrs 8 um das Blechpaket 2 befestigt. Danach wird das obere

Formteil 5 aufwärtsbewegt, bis die Außenumfangsseite der Endfläche des Vorsprungs 13 des oberen Formteils 5 an der Innenumfangsseite der oberen bildfläche des Blechpaketes 2 anliegt. Es wird geschmolzenes Kunstharz, unter Druck durch den Eingußtrichter 14 eingespritzt zum Ausfüllen des Raums IS und eines Raums 17 im unteren Formteil 4 mit Kunstharz durch einen Schlitz und die Gußkanäle 7 im Blechpaket 2. Der gegossene Stator 1 kein im Anschluß an das Aufbrechen der Form nach dem Aushärten des Kunstharzes entfernt werden.

Die Form der obigen Konstruktion weist einige Nachteile auf. Sie ist kompliziert aufgebaut und hat eine geringe Betriebswirksamkeit. Das Zusammenbauen und Zerlegen des Stators 1 und der Form ist ein zeitraubender Vorgang. Eine beim Aufpassen auf den Kern 9 auftretende Dickenänderung des Statorblechpakets 2 kann nicht aufgenommen werden und macht es unmöglich, die Form dicht zu halten. Wenn z. B. das 3lechpaket 2 beim Aufpassen auf den Kern 9 eine erhöhte Dicke hat, werden zwischen den Endflächen des Kerns 9 und dem Vorsprung 13 sowie zwischen dem oberen Formteil 5 und dem Zwischenformteil 6 Spalte derart gebildet, daß das Kunstharz durch diese aus dem Formhohlraum heraussickert. Es ist somit wesentlich, eine vorschriftsmäßige Dicke des Blechpakets 2 zu erzielen, wenn dieser auf dem Kern 9 des unteren Formteils 4 gepaßt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Gießform der eingangs genannten Art zu schaffen, die das Einsetzen und Entnehmen des Stators leicht ermöglicht, und die ein Vergießen von Statoren mit innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs unterschiedlichen Blechpakethöhen gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine leichte Abtrennung der Gießrückständc von den Zähnen des Blechpakets, weil die Kanäle nicht den Nuten sondern ausschließlich den Zähnen des Blechpaketes benachbart sind. Außerdem wird ein guter Tränkmittelfluß vom oberen Raum in den unteren Raum und eine gute Beherrschung der Dickenabweichungen gewährleistet.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschniti einer Gießform zur Erläuterung eines Beispiels für den Stand der Technik;

F i g. 2 einen Schnitt der Anordnung des Zwischcnformteilsvon Fig. 1;

Fig.3 einen Tcilschnitt der Gießform nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig.4 einen Schnitt der Lagebeziehung /wischen dem Gießkanal der Gießform und den Nuten des Statorblechpakets von F i g. 3;

F i g. 5 einen Teilschnitt der Gießform .lach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit F i g. 3 und 4 beschrieben. Eine Form enthält ein oberes Formteil 20 und ein unteres Formteil 27, die zusammen ein Paar bilden. Das obere Formteil 20 ist mit einer Innenwandfläche 22 versehen, die mit Abstand von einem oberen Wickelkopf eines Stators 1 so angeordnet ist, daß sie einen, den oberen Wickelkopf umgebenden Raum 21 bildet. Das obere Formteil 20 ist auch mit einer Unterseite 23 versehen, die so bemessen ist, daß sie in unmittelbarer Berührung mit einer am oberen Wickelkopf nach außen weisenden Endfläche eines Statorblechpakets 2 steht. Das untere Formteil 27 ist mit einer Innenwandfläche 29 versehen, die im Abstand neben einem unteren Wickelkopf des Stators 1 angeordnet ist und einen den unteren Wickelkopf umgebenden Raum 28 bildet. Das untere Formteil 27 hat eine Oberseite 30, die so bemessen ist, daß sie in unmittelbarer Berührung mit einer am unteren Wickelkopf nach außen weisenden Endfläche des Statorblechpakets 2 steht Zusätzlich ist das untere Formteil 27 mit einem an ίο seinem Mittelteil angeordneten Kern 31 versehen. Der Kern 31 ist geeignet so bemessen, daß, wenn er auf die Innenumfangsfläche des Statorblechpakets 2 gepaßt und der Stator 1 auf das untere Formteil 27 gesetzt ist, sich eine Endfläche 32 des Kerns 31 in einer Stellung befindet, in der sie im wesentlichen mit der oberen Endfläche des Statorblechpakets 2 fluchtet Wenn darüber hinaus der Stator 1 zwischen das obere Formteil 20 und das untere Formteil 27 gesetzt ist, besteht ein geringes Spiel zwischen der Endfläche 32 des Kerns 31 und einer unteren Endfläche 24 des Mittelteils des oberen Formleils 20. Das heißt, das obere Formteil 20 und das untere Formteil 27 sind so bemessen, daß die Endflächen 24 und 32 nicht unmittelbar aneinander anliegen, da das zwischen den unteren und oberen Formteilen 20 und 27 gehaltene Statorblechpaket 20 eine gegebene zulässige Höhentoleranz hat.

Die oberen und unteren Formteile 20 und 27 sind mit einem Gußtrichter 25 und Gußkanälen 26 und 33 für das Kunstharz versehen. Im einzelnen erstreckt sich der Gußtrichter 25 durch das obere Formteil 20 und mündet an der Endfläche 32. Die Gußkanäle 26 grenzen an den Gußkanal 25 an und verlaufen radial von der Mitte des oberen Formleils 20 längs der Endfläche 24 und stehen über einen Einlauf 34 mit dem Raum 21 in Verbindung. Die Gußkanäle 33 sind im Kern 31 ausgebildet. Die Gußkanäle 33 können z. B. in Form von Nuten vorliegen, die in der Zylinderfläche des Kerns 31 ausgebildet sind, radial zum Statorblechpaket 2 verlaufen und an dessen Innenumfangsseite münden. Die Gußkanäle 33 stehen an einem Ende mit den Gußkanälen 26 und am anderen Ende über einen Einlauf 35 mit dem Raum 28 in Verbindung. Die Gußkanäle 33 sind den Statorzähnen gegenüberliegend angeordnet.

Kleine radiale Nuten sind an der Unterseite 23 des oberen Formteils 20 oder an der Oberseite 30 des unteren Formteils 27 ausgebildet zur Entleerung der Räume 21 und 28 der oberen bzw. unteren Formteile 20 bzw. 27, wenn das Kunstharz in die Form eingespritzt wird.

Im folgenden wird der Gießvorgang für den Stator 1 so durch die Formvorrichtung nach der obigen Konstruktion beschrieben. Die beiden Formteile 20 und 27 sind durch einen Abstand voneinander getrennt, der groß genug ist, um den Stator 1 an das untere Formteil 27 zu passen, und /war entweder durch Aufwärtsbewegen des oberen Formteils 20 oder durch Abwärtsbewegen des unteren Formteils 27. Das Statorblechpakei 2 ist an der Innenumfangsseite auf den Kern 31 gepaßt, der als Führung zum Einsetzen des Statorblechpakets 2 verwendet wird, bis dessen untere Endfläche an der Oberseite 30 ω des unteren Formteils 27 anstößt. Dann werden das obere Formteil 20 und das untere Formteil 27 zueinander bewegt, bis die obere Endfläche des Statorblechpakets 2 an der Unterseite des oberen Formteils 20 anstößt. Alternativ kann der Stator 1 auf einem Fortsatz des Kerns M 31 angeordnet sein und können die beiden Formteile 20 und 27 gegeneinander bewegt werden, um dazwischen das Statorblechpaket 2 zu halten. Die Ergebnisse sind dieselben. Die Form wird durch Ausüben einer geeigne-

ten Druckkraft zwischen den beiden Formteilen 20 und

27 geschlossen, um die Räume 21 und 28 luftdicht zu halten. Danach wird ein sehr heißes, warm aushärtendes Kunstharz unter hohem Druck in den Gußtrichtcr 25 eingespritzt. D?.s durch den Gußtrichter 25 zugeführte Kunstharz fließt durch die Gußkanäle 26 und den Einlauf 34 in den Raum 21 und durch die Gußkanäle 26,33 und den Einlauf 35 in den Raum 28. Das in die Räume 21 und 28 fließende Kunstharz füllt diese Räume aus und durchdringt die Wicklung 3, während es gleichzeitig den Schlitz 40 des Statorblechpakets 2 ausfüllt. Gleichzeitig wird die Luft im oberen Formteil 20 und im unteren Formteil 27 aus diesen durch nicht gezeigte kleine Nuten freigegeben, die auf der Unterseite 23 des oberen Formteils 20 oder auf der Oberseite 30 des unteren Formteils 27 ausgebildet sind. Im Anschluß an das Aushärten des Kunstharzes können der Stator 1 mit daran befestigtem Gußtrichter 25 und Gußkanälen 26 und 33 vom unteren Formteil 27 durch Trennen des oberen Formteils 20 vom unteren Formteil 27 entfernt werden. Durch Ausüben eines leichten Stoßes auf den Gußtrichter 25 und die Gußkanäle 26 und 33, die am Stator 1 befestigt sind, können diese abgebrochen werden. Da der Gutrichter 25 und die Gußkanäle 26 und 33 durch die Einlaufe 34 und 35 mit dem Stator 1 verbunden sind, bricht der auf die Einlaufe 34 und 35 ausgeübte Stoß diese ab und ermöglicht das Abtrennen der Gußkanäle 33 und anderer Teile von der Innenumfangsflächc des Statorblechpakets 2. Die Gußkanäle 33 und andere Teile können von der lnnenumfangsfläche des Stators 2 abgetrennt werden durch Drücken eines zylindrischen Gegenstands gegen die Innenurmangsflächc des Statorkerns 2 oder durch Drücken eines Gegenstands derselben Form wie der Kern 31 dagegen und durch Drehen desselben.

Die Formvorrichtung nach obiger Konstruktion und mit obigem Betrieb bietet Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Wenn z. B. die oberen und unteren Formteile 20 und 27 mit dazwischen gehaltenem Stator 1 aufgestellt werden, besteht keine Gefahr, daß die beiden Formteile 20 und 27 aufeinandertreffen. Selbst wenn unterschiedliche Höhen der in der Form angeordneten Statorbiechpakete 2 vorliegen, können die in den beiden Formteilen 20 und 27 gebildeten Räume 21 bzw.

28 luftdicht gehalten werden, was für den Betrieb erforderlich ist. Jede Dickenänderung des Statorblechpakets 2, die dann auftreten kann, wenn dieses in der Form angeordnet ist, kann durch Positionieren der Unterseite 23 des oberen Formteils 20 und der Oberseite 30 des unteren Formteiis 27 an der unteren Endfläche bzw. der oberen Endfläche des Statorblechpakcts 2 aufgenommen werden. Dies ermöglicht die ständige erforderliche Luftabd'ichtung der Räume 21 und 28 zur Vermeidung von Leckverlusten an Kunstharz aus der Form, so daß der Gießvorgang zwangsläufig und leicht ohne Unterbrechung ausgeführt werden kann. Die Anordnung, daß die Gußkanäle 33 zur Lieferung des Kunstharzes zum Raum 28 entfernt vom Eingußtrichter 25 längs der lnnenumfangsfläche des Statorblechpakets 2 so ausgebildet sind, daß sie nicht im Bereich der Nuten 40 liegen, gestattet ein leichtes Trennen der Gußkanäle 33 vom Statorblechpaket 2 im Anschluß an das Entfernen des Stators nach dem Gießen. Dies hat keine nachteiligen Wirkungsn auf andere gegossene Teile.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die mit F i g. 3 und 4 ähnlichen Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, jedoch nicht beschrieben sind. Diese Ausführungsform ist bezüglich der Aufnahme von Dickenänderungen des Statorblechpakets vorteilhafter. Der Kern 31 des unteren Formteils 27 ist vom Hauptkörper des unteren Formteils 27 abgetrennt, wobei dazwischen eine Feder 36 angeordnet ist, um eine freie Bewegung des Kerns 31 zu ermöglichen. Auf diese Weise stößt die Endfläche 32 des Kerns 31 an der unteren Endfläche 24 des oberen Forniteils 20 an. In diesem Zustand ist ein Verschieben des Kerns 31 gegenüber dem unteren Formteil 27 verhindert. Die Feder 36 ist zwischen der Unterseite 37 des Kerns 31 und der Oberseite 39 einer Platte 38 eingebaut, die an der Unterseite des unteren Formtcils 27 angeordnet ist. Die Feder 36 ist derart elastisch, daß sie beim Schließen der oberen und unteren Formteile 20 und 27 durch eine Kraft zusammengedrückt wird, die kleiner als die auf die geschlossene Form ausgeübte Klcmmkraft ist. Die Feder wird zum unteren Formteil 27 hin vorgespannt, während die Endfläche 32 des Kerns 31 in Berührung mit der Unterseite 24 des oberen Formteils 20 gehalten wird.

Für die Feder 36 wird eine geeignete Federkonstante derart gewählt, daß die Feder durch den Druck nicht zusammengedrückt werden kann, mit dem das Kunstharz beim Gießen in den Formhohlraum gepreßt wird. Im folgenden wird der Betrieb der zweiten Ausführungsiorm beschrieben. Die beiden Formteile 20 und 27 werden um einen geeigneten Abstand voneinander getrennt. Der Stator 1 wird unter Verwendung des Kerns 31 als Führung auf das untere Formteil 27 gepaßt. Dann werden die beiden Formteile 20 und 27 zueinander bewegt. Dies bringt die Endfläche des Kerns 31 in Anlage an die Unterseite 24 des oberen Formteils 20. Eine weitere Bewegung der beiden Formteile 20 und 27 zueinander bewirkt, daß das obere Formteil 20 den Kern 31 zum unteren Formteil 27 hin zurückdrückt. Auf die beiden

J5 Formteile 20 und 27 wird eine gegebene Formklemmkraft ausgeübt zur Aufnahme jeglicher Änderung, die bei der Dicke des in die Form gesetzten Statorblechpakets 2 auftreten könnte. Dann wird erhitztes, warm aushärtendes Kunstharz unter Druck in den Gußtrichter 25 eingespritzt. Die Strömungsbahn des Kunstharzes und die im Anschluß an das Einspritzen des Kunstharzes folgenden Verfahrensschritte sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, so daß deren Erläuterung weggelassen wird.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß mit Ausnahme für die Gußkanäle 26 kein Spalt zwischen der Endfläche 32 des Kerns 31 und der Unterseite 24 des oberen Formteils 20 besteht, wodurch die Kunstharzmenge, die in der Form verbleiben

so und Grate bilden könnte, auf ein Minimum gebracht werden kann.

Die Anordnung, bei der der Kern frei bewegbar ist, ermöglicht ein Gießen bei gleichzeitigem Halten des Formhohlraums im erforderlichen luftdichten Zustand selbst dann, wenn eine Dickenänderung des in der geschlossenen Form angeordneten Statorblechpakets 2 auftritt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gießform für einen Stator einer elektrischen Maschine, wobei der Stator aus einem Blechpaket mit eingelegten Wicklungen besteht, mit einem obe ren und einem unteren Formteil, die sich beide auf einem außerhalb der Wicklung liegenden Abschnitt des Blechpakets abstützen und jeweils einen Raum zur Aufnahme eines Wickelkopfes aufweiten, mit einem die Statorbohrung ausfüllenden zentralen Formteil und einem in der Achse des Stators liegenden Zufuhrkanal für das Tränkmittel, dadurch gekennzeichnet.