DE3234275A1

DE3234275A1 - Gehaeuse fuer einen elektromotor mit scheibenlaeufer und verfahren zur herstellung des gehaeuses

Info

Publication number: DE3234275A1
Application number: DE19823234275
Authority: DE
Inventors: Christian Ing.(grad.) 1000 Berlin Herrmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3234275C2

Description

Gehäuse für einen Elektromotor mit Scheibenläufer und
Verfahren zur Herstellung des Gehäuses Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Elektromotor mit einem dünnwandigen, synchron oder asynchron laufenden Scheiberläufer, der von den im Gehäuse befindlichen Statoren mit ihren umlaufenden Wechselfeldern angetrieben wird, und mit Lagerbuchsen für die Antriebswelle des Scheibenläufers.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Hers-tellung eines derartigen Gehäuses.
Gehäuse für Elektromotoren sind für gewöhnlich im Druckglu3 aus Al-Werkstoffen hergestellt, die verhältnismäßig leicht sind und thermisch gut leitende, paramagnetische Sigenschaften aufweisen. Eine Ausnahme hiervon bilden Kleinstmotoren mit Glockenläufern, Permanent- und Synchronmotoren.
Drehstrom- oder Gleichstrommotoren z.B. weisen entweder ein vollgeblechtes Gehäuse aus Elektroblech und/oder ein umschließendes Gehäuse aus einer Al-Legierung auf.
Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für einen Elektromotor gemäß der eingangs erwähnten Art sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung unter dem Gesichtspunkt kostengunstiger Serienproduktion bei gegenüber dem Stand der Technik verbessertem Leistungs-Gewichts-Verhältnis anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei miteinander kraft- und tormschlüssig gefügte, stark verrippte, zylindrische Gehäusehälften gleicher Schalengestalt aus hochtemperaturfestem, wärmeleitendem Kunststoff, die in einem Spritzvorgang je komplette Gehäusehälfte den Kern des Stators aus einem gewickelten Elektroblechcoil sowie tromringe, die an die Polwicklungen des Stators angeschlossen und jeweils über Strombügel mit einem in der Gehäusehälfte integrierten Klemmkasten verbunden sind, derart einbetten, daß eine in jeder Gehäusehälfte axial angeordnete, mit einem Gewinde versehene Aufnahme, die zur gewindemäßig verschiebbaren rührung der Lagerbuchsen der Antriebswelle des Scheibenläufers dient, die Linstellung eines Luftspaltes zwischen den Statoren und den Hauptflächen des Scheibenläufers ermöglicht, und diese Einstellung des Luft spaltes durch Zylinderstifte in der Lagerbuchse, die in Schlitze des Gehäuses ragen, fixierbar ist, wobei in jeder Gehäusehälfte axial angeordnete Luftansaugschlitze gebildet sind, durch die infolge von darunter befindlichen, rotierenden 'Pangentiallüft erlamellen des Scheibenläufers Kühlluft durch beide Luftspalte radial nach außen durch Entlüftungsschlitze leitbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gehäuses ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Gehäuses zeichnet sich aus durch die Verfahrensschritte: a) in ein zylindrisch gestaltetes Formnest einer Spritzgießform gemäß den geometrischen Abmessungen der Gehäusehälfte werden ein Stator mit seinem Kern aus gewickeltem Elektroblechcoil, die Statorspulen aus gewickeltem Al- oder Cu-Band, an die St-a-torspulen angeschlossene Stromringe sowie Strombügel mit autgeschweißten Gewindebolzen, die über Distan3stücke ml Je einem Stromring verbunden sind, eingelegt; b) die zylindrische Spritzgießform wird zugefahren und dann mit einem hochtemperaturfesten Kunststoff in einem Arbeitsgang ausgespritzt oder ausgegossen und anschließend getempert, wobei eine zylindrische Gehäusehälfte mit jeweils einer Vielzahl am Außenmantel befindlichen Kühlrippen, einer in der Gehäusehälfte integrierten, offenen Hälfte des Klemmkastens, einer axial angeordneten Aufnahme mit einem Gewinde, axial verlaufenden Lüftungsschlitzen sowie mit axial verlaufenden Schlitzen für zylindrische Verstellstifte gebildet wird, und c) in die umspritzte bzw. umgossene Aufnahme mit Innengewinde werden jeweils Außengewinde aufweisende Lagerbuchsen mit Lager eingedreht, in die die Antriebswelle des TangentiallüSterlamellen aufweisenden Scheibenläufers eingesetzt wird, wobei nach kraft- und formschlüssiger Montage beider Gehäusehälften durch Verschrauben der Gewindebuchseneinsätze der Luft spalt zwischen den Hauptflächen des Scheibenläufers und den Polschuhen im Statorgehäuse mittels Abstandslehren und der gewindemäßig gegeneinander verdrehbaren Lagerbuchsen in dem gerunschten minimalen Abstand gleichmäßig auf beiden Seiten eingestellt und diese Einstellung durch Ausgießen der Schlitze mit den Zylinderstiften, die mit der Lagerbuchse fest montiert sind und in die axialen Schlitze des Gehäuses hineinragen, fixiert werden.
Das erfindungsgemäße Gehäuse erweist sich durch seine verhältnismäßig geringe Bautiefe sowie sein günstiges Leistungs-Gewichts-Verhältnis als besonders vorteilhaft.
Der hochtemperaturfeste Kunststoff des Gehäuses bleibt im Arbeitsbereich und darüber hinaus thermisch stabil und seine Wärmeleitfähigkeit schließt eine tiberhitzung des Motors aus. Der im Gehäuse integrierte Klemmcasten ermöglich-t aufgrund geeigneter Dimensionierung ein leichtes Anschließen und Verschalten der Stromzuführung. Die in sich geschlossene zylindrische Gestalt des Gehäuses erleichtert eine schnelle Verflanschung bei in Reihenanordnung vorgesehenen Induktionsmotoren. Das erfindungsgemäße verfahren ermöglicht eine besonders kostengünstige Serienproduktion des Lnduktionsmotors.
Das erfindungsgemäße Gehäuse für den Elektromotor sowie das Verfahren zu seiner Herstellung werden nun im einzelnen anhand der Zeichnungen erläutert. In letzteren sind: lzig. 1 eine ;oeitenansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses eines Induktionsmotors, wobei eine Hälfte im Querschnitt gezeigt ist, der in einer Ebene verläuft, die sich durch die Mittellinie der Welle des Scheibenläufers erstreckt, und D'ig. 2 die Ansicht eines Deilschnitts des Induktionsmotors in einer Ebene senkrecht zur Welle des Scheibenläufers.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind zwei symmetrisch ausgebildete zylindrische Gehäusehälften 6 aus hochtemperaturfestem, wärmeleitendem Kunststoff mittels Verschraubung gefügt und weisen jeweils im Kunststoff eingegossen oder umspritzt den Kern eines Stators 10 aus einem gewickelten Elektroblech, einem Elektroblechcoil 13 auf, das genutet ist. Der Polwickelkern aus dem B;lektroblechcoil 13 ist von einer Statorspule 14 (Pig. 1 und 2) aus gewickeltem Al- oder Cu-Band umgeben. Eine im Kunststoff eingebettete, einen Polschuh bildende Statorplatte15 schließt den Pol des Stators 10 ab, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Statorspulen 14 sind über im Kunststoff der Gehäuse schalen 6 eingebettete Stromringe 16a bis 16d mit im Kunststoff eingebetteten Strombügeln 19 mit aufgeschweißten Gewindebolzen 26 über ein Distanzstück 2iz verschaltet. Die Strombügel 19 sind wiederum mit einem im Gehäuse nahtlos integrierten Klemmkasten 20 verbunden und über in diesem vorgesehene Klemmen 28 an einen in einer Öffnung 24 im umschließenden Gehäusebereich vorgesehenen Kabelanschluß 29 angeschlossen.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist in den Gehäuseschalen 6 jeweils eine ein Gewinde aufweisende Ausnehmung Y ausgebildet, in der eine Lagerbuchse 8 eines Kegelrollenlagers 5 gewindemäßig verschiebbar ist. In den Kegelrollenlagern 5 ist die Welle 3 eines cheibenläufers 2 geführt.
Die Welle 3 trägt einen mit Ou- oder Al-Werkstoff umßossenen Rotorgrundkörper 1 des Scheibenläufers 2 mit Tangentiallüfterlamellen 22. Der Rotorgrundkörper 1 des Scheibenläufers 2, der z.B. aus Aluminium hergestellt sein kann, umschließt gleichzeitig einen von einem Elektroblechcoil 4 gebildeten gewickelten Kern. Das Elektroblechcoil 4 ist nutendurchzogen. Die Nuten sind mit Werkstoffen wie S-Cu oder E-Al ausgefüllt und mit einer elektrisch leitenden Oberflächenbeschichtung 18 (1?in. 1) um- bzw. ausgegossen.
In den Gehäuse schalen 6 sind weiterhin, wie Fig. 2 insbesondere verdeutlicht, um die Ausnehmung 7 herum axial -Jcrlauf ende Lüftungsschlitze 21 sowie Schlitze 12 für zylindrische Verstellstifte 11 (Fig. 1)ausgebildet.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils der Stator 10 mit seinem Kern aus gewickeltem Blektroblechcoil 13, die Statorspule 14 aus gewickeltem Al- oder Cu-Band, die an diese angeschlossenen Stromringe 16a bis 16d sowie der Strombügel 19 mit dem aufgeschweißten Gewindebolzen 26, der über das Distanzstück 27 mit einem der Stromringe 16a bis 16d verschaltet ist, in eine nicht dargestellte, halbzylindrische Guß- oder Spritzform eingebaut. Die halbzylindrischen Guß- oder Spritzformen werden dann in einem Arbeitsgang mit dem hochtemperaturfesten, wärmeleitenden Kunststoff ausgespritzt oder ausgegossen, wobei die beiden halbzylindrischen, spiegelbildlichen Gehäuseschalen 6 mit jeweils einer Vielzahl am Außenmantel befindlicher Kühlrippen 30, einer in der Gehäuseschale 6 integrierten Hälfte des Elemmkastens 20, der axial angeordneten Ausnehmung mit dem Gewinde, den axial verlaufenden Lüftungsschlitzen 21 sowie den axial verlaufenden Schlitzen 12 für die Verstellstifte 11 gebildet werden. In die Ausnehmungen 7 werden dann Jeweils die das Außengewinde aufweisenden Lagerbuchsen 8 der Kegelrollenlager 5 eingeführt, in die die Welle 3 des die die Tangentiallüfterlamellen 22 aufweisenden ocheibenläupers 2 eingesetzt wird. Hierbei kommen die in den Gehäuseschalen 6 eingebetteten Statoren 10 den Hauptflächen 9 des Scheibenläufers 2 unter Bildung eines jeweils mit den axial angeordneten Lüftungsschlitzen 21 kommunizierenden Duft spaltes 23 gegenüber zu liegen. Die Tangentiallüfterlamellen 22 des Scheibenläufers 2 kommen dabei unter den Lüftungsschlitzen 21 in Stellung.
Die Justierung der Luftspalte 23 erfolgt durch axiale Verstellung der Lagerbuchsen 8 mittels der in den Schlitzen 12 geführten Verstellstifte 11, die nach exakter Einstellung der Luftspalte 23 mittels Lehren bei gleichzeitiger Verschraubung der beiden Gehäuseschalen 6 und unter Bildung des nahtlos im Gehäuse integrierten Klemmkastens 20 in den Schlitzen 12 mittels Vergußmasse fixiert werden.
Die geometrische Gestalt der Tangentiallüfterlamellen 22 des Scheibenläufers 2 bewirkt richtungsunabhängig von der Drehung des Scheibenläufers 2 in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung ein Ansaugen von Kühlluft durch die Lüftungsschlitze 21 in den Gehäuse schalen 6 und ein Drücken der Kühlluft tangential an den Hauptflächen 9 des Scheibenläufers 2 und den Polschuhen 15 der Statoren 10 entlang durch die Luftspalte 23 zwischen den Statoren 10 und dem Scheibenläufer 2 hindurch durch Auslässe 17 nach außen. Diese direkte Kühlung ergänzt sich besonders vorteilhaft mit der guten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes des Gehäuses.

Claims

Patentansprüche Gehäuse für einen Elektromotor mit einem dünnwandigen, synchron oder asynchron laufenden Scheibenläufer, der von den im Gehäuse befindlichen Statoren mit ihren umlaufenden Wechselfeldern angetrieben wird, und mit Lagerbuchsen für die Antriebswelle des cheibenläufers, gekennzeichnet durch zwei miteinander kraft- und formschlüssig gefügte, stark verrippte, zylindrische Gehäusehälften (6) gleicher Schalengestalt aus hochtemperaturfestem, wärmeleitendem Kunststoff, die in einem Spritzvorgang äe komplette Gehäusehälfte den Kern des Stators (10) aus einem gewickelten Elektroblechcoil (13) sowie Stromringe (16a bis 16d), die an die Polwicklungen des Stators (10) angeschlossen und jeweils über Strombügel (19) mit einem in der Gehäusehälfte (6) integrierten hlemsiasten (20) verbunden sind, derart einbetten, daß eine in jeder Gehäusehälfte (6) axial angeordnete, mit einem Gewinde versehene Aufnahme (t?), die zur gewindemäßig verschiebbaren Fuhrung der Lagerbuchsen (8) der Antriebswelle (3) des Scheibenläufers (2) dient, die Einstellung eines Luftspaltes (23) zwischen den Statoren (10) und den Hauptflächen (9) des Scheibenläufers (2) ermöglicht, und diese Einstellung des Luftspaltes durch Zylinderstifte (11) in der Lagerbuchse (8), die in Schlitze (12) des Gehäuses ragen, fixierbar ist, wobei in jeder Gehäusehälfte (6) axial angeordnete Luftansaugschlitze (21) gebildet sind, durch die infolge von darunter befindlichen, rotierenden rrangentiallüfterlajflellen des Scheibenläufers (2) Kühlluft durch beide Luftspalte (23) radial nach außen durch Entlüftungsschlitze (22) leitbar ist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand des Gehäuses Planschlöcher zur Aufnahme eines E"lanschanschlusses oder eines in Reihe angeordneten weiteren Scheibenläufermotors vorgesehen sind.
3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den integrierten Klemmkasten (20) umschließenden Gehäusebereich eine axial angeordnete Öffnung mit Gewinde (24) für den Kabelanschluß (29) vorgesehen ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach den vorgehenden Patentansprüchen, Eekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) in ein zylindrisch gestaltetes Pormnest einer Spritzgießform gemäß den geometrischen Abmessungen der Gehäusehälfte werden ein Stator mit seinem Kern aus gewickeltem Elektroblechcoil, die Statorspulen aus gewickeltem Al- oder Cu-Band, an die Statorspulen angeschlossene Stromringe sowie Strombügel mit aufgeschweißten Gewindebolzen, die über Distanzstücke mit je einem Stromring verbunden sind, eingelegt; b) die zylindrische Spritzgießform wird zugefahren und dann mit einem hochtemperaturfesten Kunststoff in einem Arbeitsgang ausgespritzt oder ausgegossen und anschließend getempert, wobei eine zylindrische Gehäusehälfte mit jeweils einer Vielzahl am Außenmantel befindlichen Kühlrippen, einer in der Gehäusehälfte integrierten, offenen Hälfte des Klemmkastens, einer axial angeordneten Aufnahme mit einem Gewinde, axial verlaufenden Lüftungsschlitzen sowie mit axial verlaufenden Schlitzen für zylindrische Verstellstifte bild wird, und c) in die umspritzte bzw. umgossene Aufnahme mit Innengewinde werden jeweils Außengewinde aufweisende Lagerbuchsen mit Lager eingedreht, in die die Antriebswelle des £Pangentiallüfterlamellen aufweisenden Scheibenläufers eingesetzt wird, wobei nach kraft- und formschlüssiger Montage beider Gehäusehälften durch Verschrauben der Gewindebuchseneinsätze der Luftspalt zwischen den Haupt flächen des ScheibenläuSers und den Polschuhen im Statorgehäuse mittels Abstandslehren und der gewindemäßig gegeneinander verdrehbaren Lagerbuchsen in dem gewünschten minimalen Abstand gleichmäßig auf beiden Seiten eingestellt und diese Sinstellung durch Ausgießen der Schlitze mit den Zylinderstiften, die mit der Lagerbuchse fest montiert sind und in die axialen Schlitze des Gehäuses hinreinragen, fixiert werden.