DE7236320U - Innenstator oder innenrotor eines mehrphasigen elektromotors - Google Patents

Description

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Anm. : Papst-Motomn KG "^H. ".1 077

llh'l St. .Gp or're n

Vorrichtung- zum ßef e<«t. ϊ

im Tnnonstator oder Innpnrotor eines raehr-

phasi.rron Fl pkt romot nrs .

Dtp Neil ρ rune betrifft pine Vorrichtung /um Befestigen pitipr ϊττι Τ»ίτιρ"κ·τί ττι ΐ + "V/O 1 1 P T"¹ "^ ^? ¹^¹" P 7*77 ί* ^^-* T* ΐ"7 1 ° Koi" — >~¹** ο I 1 f T/prophpyipn I,a,5fprrohrp<! in dem insbesondere aus einem Blechpa:.r>t _: ii t Tnnenbohrung bestehenden Innenstator oder Tnnenro i,· pines mehrphasigen Fl pkt romotors derart, daß die ^v< I¹ .ilaeer zur Mantelfläche des Bl eohpaket.e 5 einp sohlaüfreie konzentrische La^e einnehmen.

Elektromotoren, b^i v.-elehpn der innere Stator oder Rotor über ein Traerohr gehalten ist, welches gleichzeitig als Lagerrohr dient, indem es in seinem Innern mit Sinterlagern oder dergl. ausgerüstet ist, in welchem sich die Rotorwelle dreht oder welche sich samt dein Lagerrohr um ei ie
stehende Achse drehen, sind bekannt.

Bei der Herstellung solcher Motoren besteht eine Schwierig-I?" Q ι "f /3 ο -ν* t ·η

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Arbeitsaufwand eine möglichst gonane KnnzPtit r i ζ i tat /wischen der äußeren Mantelfläche des Blechpaketes 'ind der gemeinsamen Achse der La (?e !bohrungen zu erzielen,

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Stator und dem Rotor begrenzenden Rotorflaehe und somit auch eine Reduzierung der Luftspaltdicke erzielt werden kann .

Bei einen bekannten Verfahren, das beispielsweise zur Befestigung des mit Sinterlagern versehenen Lagerrohres in der Bohrung eines Innenstators angewindt wird, sind im wesentlichen folgende Arbeitsgänge notwendig: Das bereits mit. der gleichen Längenabmessung versehene Lagerrohr wird

mit einem anzugießenden Trägprf1ansch versehen. Um seinen Innenraum für die fluchtende Einpassung der Sinterlager auf den richtigen Durchmesser zu bringen, wird danach das Lagerrohr geräumt. Diese Räumarbeit hat aber auf die Rundlaufgenauigkeit zwischen dem Außenmantel und der Bohrung keinen korrigierenden Einfluß, vielmehr kann es vorkommen, daß beim Räumen die Rundlaufgenauigkeit verschlechtert w i r d .

Nach dem Räumen wird das Lagerrohr in die zentrische Bohrung des Blechpaketes des bereits mit den fertigen Wicklungen versehenen Stators eingebracht und dabei entweder eingepreßt oder eingeklebt. Im Falle des Einklebens bedarf

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es danach zur Aushärtung dos Klebers oinor V'prmhehnndl im?. Dann verdon die boirler. Sintprlp?pr in das Lagerrohr eingepreßt, und erst danach orfolrrt dio ο i rrent 1 i ch^p Rund! auf —

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gesetzten Sinterlager auf einem Paßdorn mi r.^onommon und das Biochpfikot außon überschliffen wird.

Abgpsohon davon, daß dieses Verfahren sehr umständlich und teuer ist, kommt es dabei oft vor, daß die Rund 1 auf ab-wo iehung größer ist als das zum Abschleifen zur Verfügung stehende Durchmesser-Übermaß. Statoren, bei denen die?; der Fall ist, können nicht verwendet werden bzw. führen zu einem ungleiehmäijiireri und zu großen Luftspalt, ρ ο daß (\r-r Mntor wesentlich schlechter wird.

Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daR beim nachträglichen Rundschleifen der Manxelfläche des Stator- oder Rotor-Blechpaketes Schleifspäne bzw. Schleif staub in die Wicklung gelangen und deren elektrische Eigenschaften verschlechtern. Unter diesen Umständen müssen bis zu einem Drittel der fertig montierten Motoren nach der ersten Prüfung noch einmal demontiert werden, um die Statorwicklung von den Spänen zu befreien.

Andererseits ist es zwar bereits bekannt, z.B. Ringmagnete oder sonstige mechanisch schwer zu bearbeitende Teile von geometrisch einfacher Form oadurch auf einer Welle oder dergl. zu befestigen, daß dei zwischen ihrer Bohrungsvandung und dem Wellendurchmesser vorhandene Hohlraum

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au SfTP cross pn orier anqnp spritzt ν i rd . Dieses bekannte V'Tfnhmn läßt si ph aber nicht ohne weiteres auf die Horst.pl Inns; von Tnnonstatoron- oder Rotoren der gnttungs-Tomäßen Art iibortragpn, wp i 1 dabei in den meisten Fällen noch eine spanabhebende Nachbearbo i t uti? zur Beseitigung von Gußgraton oder liersi . notwpndia; ist, die nur bei einfachen Werkstücken ohn^ Snhw i eri trke i t durehge führt werden kenn. Wie die Erfahrung der vorbesohriebenen Verfahrens-Avpise lehrt, sollen aber insbesondere spanabhebende Nfichbea rhp i tnn?cn an dpn Stntoren h^v;. Rotoren vermieden H'Trton, dp.'· ' f sich kpi'tip Metal 1 späne in den Wicklungen festsetzen können. Vor allem heiße Späne sind unter all on Umstanden zu vermeiden, da sich diese in die meist thermoplastische isolierschicht der W i ckl iiri^sil rähte r-i nsr-hmel zen und die Tsoiationssieherheit gefährden.

Aufrrnbe der vorliegenden Neuerung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zv. schaffen, die nicht nur ?ine einfachere sondern auch bezüglich der Konzentrizität wesentlich genauere Anordnung und Befestigung des Lagerrohres im Blechpaket des Innenstators bz/κ. Tnnenrotors eines Elektromotors ermöglicht.

Gelöst vird diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch, daß das om einen Ende mit einem Ringansatz oder einem Flansch und mit den Wellenlagern sowie mit einer seinen Umfang eng umschließenden und auf den Ringansatz oder Flansch aufliegenden

Ahd ioht sehe i br* versehene I.agerrohr mittels einer von den Vellenlagern spielfrei aufgenommenen Hilfswelle in einen koaxialen, vorzugsweise topfförmigen Aufnahmeteil zentriert aufgenommen und der mit der Wicklung versehene Tnnenstator an dessen Mantelfläche in eine ebenfalls koaxiale bzw. topfformige Druck- oder Spritzgußform aufgenommen und konzen^Jrisch zur Hilfsvolle bis zum Aufliegen auf der Abdichtscheibe mit radialem Spiel über das Lagerrohr geschoben ist, wobei der zwischen dem Lagerrohr und der Tnnenbohrung des Blechpaketes ein mit Druck- oder Spritzgußmasse ausgießbarer Zwischenraum gebildet ist.

Mit dieser Vorrichtung läßt sich nicht nur eine bessere Konzentrizität zwischen den Wellenlagern und der Mantelfläche des Blechpaketes des betreffenden Innenstators bzw. -Rotors erzielen, sondern es entfallen mehrere Arbeitsgänge und insbesondere die spanabhebende Nfehbearbeitung und damit die bisherige Gefährdung der Wicklung des Innenstators.

Während es grundsätzlich möglich ist, als Gußmass·³ auch einen geeigneten Kunststoff zu verwenden, läßt ^iph oine erhöhte Halte- und Standfestigkeit durch die Verwendung von Zink oder z.B. Letternmet.nl 1 als Ausgußmaterial erreichen.

In weiterer Ausgestaltung drr Neuerung ist vorgesehen, daß die in dem t opf f örmigen Auf nahmeteil zen ι ;-" ργΊγ ι ■·<■> Druck-

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oder Spritzguß form aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, dor einen zum Außenmantel konzentrischen zylindrischen, dem Durchmesser des aufzunehmenden Stators oder Rotors entsprechenden, stirnseitig offenen Hohlraum mit einer Nabe aufweist, deren Bohrung einen größeren Durchmesser hat als das Lagerrohr und in welcher sich eine gegen Federkraft axial verschiebbare Dichtungsscheibe befindet, wobei der Angußkanal in der Bohrung der Nabe mündet und in der Verlängerung der Nabenbohruns eme Paßbohruns zur Aufnahme der Hilfsteile des topfförmigen Aufnahmeteils angeordnet ist.

Bei einer solchen Anordnung lassen sich die miteinander zu verbindenden Teile unabhängig voneinander und auf sehr einfache V/eise in die gewünschte zueinander konzentrierte Lage bringen, und es lassen sich die miteinander vergossenen Teile gemeinsam leicht aus der Gußform entnehmen. Außerdeir ist gewährleistet, daß keine Gußkriechspalten auftreten können, da der auszugießende Hohlraum auf der einen Stirnseite des Blechpaketes durch eine Abdichtscheibe und auf der gegenüberliegenden Stirnseite mittels der unter Federdruck stehenden Dichtungsscheibe abgedichtet ist. Jegliche spanabhebende Nacharbeit entfällt somit.

Die Abdichtscheibe weist auf der Innenseite eine axiale Ausnehmung auf, deren Durchmesser größer ist, als der Durchmesser der zentrischen Bohrung des Blechpaketes und

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auf der der Abdichtscheine fregenüberl i egenden Seite des Blechpaketes liegt eine Decksehei.be auf, deren Bohrungsdurchmesser ebenfalls größer ist als die zentrische Bohrung des Blechpaketes, aber kleiner ist als der Außendurchmesser der Nabe der Druck- oder Spritzgußform. Dadurch entsteht beim Ausgießen oder Ausspritzen des zwischen dem Blechpaket und dem Lagerrohr gebildeten Hohlraumes auf jeder Stirnseite des Blechpaketes ein Ringflansch, der in der Lage ist, in axialer Richtung auftretende Kräfte aufzunehmen und auf das Blechpaket insbesondere die beim Erkalten entstehende axiale Schrumpfspannung zu übertragen. Auf diese Weise wird somit zugleich eine Pressung des Blechpaketes in axialer Richtung erzielt.

Die Halte- und Standfestigkeit der Gußvcrbindung kann noch dadurch verbessert werden, daß die zentrale Bohrung des Blechpaketes an den Randbereichen mit sich nach aussen konisch erweiternden Abschnitten versehen ist, weil dadurch infolge der axialen Schrumpfspannung auch radiale Kraftkomponenten auftreten, die einerseits den Effekt der sog. AntiyKugel-Drehbarkeit bewirken und andererseits eine gute Drehverbindung zwischen dem Mantel des Lagerrohres urd dem Blechpaket gewährleisten. Die Gefahr, daß einzelne Bleche, z.B. des Statorpaketes, locker sind, ist so praktisch aufgeschlossen. Diese Konizität kann

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alternativ oder zusätzlich auch durch konische Eindrehungen im Lagerrohr, deren Tiefe zu den Enden des Lagerrohres hin stetig zunimmt und dann plötzlich Null wird, realisiert werden (Fig. 5).

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird nun im folgenden die Neuerung näher erläutert Es zeigt:

Fig. 1 im Schnitt eine Vorrichtung mit einem darin aufgenommenen ^Tnner,stator eines Elektromotors,

Fig. 2 einen mit der Vorrichtung der Fig. 1 hergestellten Innenstator im Schnitt als Fertigteil,

Fig. 3 das vorgefertigte Blechpaket mit den Erregerwicklungen im Schnitt,

Fig. k das vorgefertigte Lagerrohr mit den Vellenlagern und dem angespritzten Trägerflansch im Schnitt,

Fig* 5 den vergrößerten teilweisen Längsschnitt eines Lagprrohres mit konischen Eindrehimgen.

Der in Fig. 2 dargestellte fertige Tnnenstator 1 besteht aus einein Blechpaket 2 mit den Wicklungen 3 sowie aus einem Lagerrohr h, in dem gesinterte Rollenlager 5 und 6 befestigt sind und welches am unteren Ende mit einem angespritzten Trägerflansch 7 versehen ist. Auf dem Ringbund der Nabe ^ des Trägerflansches 7 sitzt eine Abdichtscheibe 0, welche das Lagerrohr h eng umschließt und auf der

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Innenseite ριπρ Ausnehmung 20 aufweist, deren Durehmessor ρ tv a s prnRor ist, als (irr Durchmesser der /otitralon Bohrung 11 des Bleehpaketes 2.

Das Blechpaket" 2 ist auf beiden Stirnseiten mit Deckplattcn 12 und 1" vorsphPii. Dir» /ontrale Bohrunrr 1^i dpr Deckplatte 12 hat pirmn größeren Dnrnhmossnr als die zentral ρ Bohrung 11 dos B1 eehpaketes 2, vährenci dip zentrale Boh-Π1Τ12 1 ί in ihmra Durchmesser genau dem Außendürehmesser der Abd icht sehe ib^ ο entspricht, uni diese aufnehmen zu können, wie aus den Fig. 1 und 2 ersieht!ich ist. An ihren Knden ist die zentrale Bohrung 11 des Bleehpaketes 2 jeveils mit sich nneh außen erweiternden konischen Facetten 16 und 17

Zurr Zusammenfügpn des in Fig. 1 (largest.lit α Blechpaketes 2 ir i t dpn Spulen " und den Ahdeekpl atten 12 und 1? und des Larrcrrohres '·. mit den VeI 1 en! atr^rn 5 und 6 soA-.'ie mit der Abdichtseheihe O und dpm Trägerflansch 10 derart, daß die kreisförmige Mantelfläche 18 des Bleehpaketes genau konzentrisch zur itemeinsamen Achse der beiden Wellenlager 5 und 6 des Laserrohres h angeordnet ist, dient die in Fi<r. 1 dargestellte Vorrichtung. Diese Vorrichtung besteht aus einer Druckgußform 19 und einem Aufnahmeteil 2Π. Der Aufnahmeteil 20 besteht aus einem topf form"¹'gen Hohlkörper mit einem zylindrischen Hohlraum 21 und einer

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Stirnwand 22. Konzentrisch zur Tnnonwandun" 2" ist in der Stirnwand 22 des Aufnahmeteils 20 pin Zentrierdorn lh befestigt, der zur Aufnahme und Zentrierung der beiden ¹AO l 1 enlaper 5 und f> des Lage rrohres h dient.

Die mit genauer Passung in dem Aufnahmeteil 20 geführte Druekgußform 19 besitzt einen stirnseititt offenen, zylindrischen Hohlraum 25, dessen Durehmesser dem Außendurchmesser des Blechpaketes 2 angepaßt ist und der so tief ist, daß das Blechpaket 2 von ihm aufgenommen werden kann. Dabei ist wichtig, daß die TnnenwanduTT des Hohlraumes 25 genau konzentrisch ist zum Außenmaniel 26 der Druekgußform 19, soweit, dieser als Führuncsf 1 nehe bzw. Zentrierfläche dient und von der Innenwandung 23 des AufnahmsteL-les 20 geführt bzw. zentriert wird.

Tm Hohlraum 25 der Druekgußform 19 befindet sich eine Nabe 27 mit einer teilweise zylindrischen und teilweise nach außen divergierenden konischen Bohrung 28, 29. Tn dem zylindrischen Bohrungsteil 28 ist eine axial \^rerschiebbare Dichtungsscheibe 20 gelagert, die unter dem Einfluß einer starken Druckfeder Jl steht, die sich an der Stirnwand des zylindrischen Bohrungsteiles 29 abstützt und andererseits auf der Dichtungsscheibe 30 aufliegt. Zur Aufnahme des oberen Endes des Zentrierdornes lh des Aufnähmeteils ist die Druekgußform 19 außerdem mit einer Paßbohrung 32 versehen. Außerdem besitzt die Druekgußform 19 einen Angußkanal 33» der sich konisch verjüngend in dem konischen

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Bohrun^st ^p i 1 2° flor Nahe 27 mündet.

Vie fin? Fit. 1 erkennbar ist, hat din Bohrung ''< dor Deckplntto 12 des Blpchpaketes 2 einen etwas größeren Durchmesser als dem Enddnrchmesser der konischpn Nabenbohrung 29 entspricht, so daß die Nahe 27 mit ihrer Stirnfläche am Rand der Bohrung 1h nnoh auf dor Deckplatte 12 auf! i ogt .

Um die beiden in den Fi et. " und Ί einzeln dargestellten Teile, nämlich das Blechpaket 2 mit d^r\ Vi ckl un^on ~ nnd den Ahdeckpl at ton 1.2 und 1 "^ einerseits und das T-ahorrobr ^;i mit dm Vo 1 1 en Ί f! "Ό rn ^ der Ahdiciit-schpiho ο und dom Trägerf1ansch 7, miteinander zu verbinden, verdon diese ^emäß Fig. 1 in die Spri+zgußfor i bzw. in das Aufnnhmoteil 20 eingesetzt. Dabi-i sind die T>ruckgußform 10 und das Aufnahmeteil ?o selbstverständlich in einer geei gne i:en Druckgußmaschine befestigt und auseinander gezogen. Nach dem Schließen des Druckgußwerkzeuges sind die Druckgußform 10 und das Aufnahmeteil 20 /ontriseh ineinander geschoben, wobei gemäß Fig. 1 zwischen d^m Tagerrohr h mit seiner Abdichtscheibe 9, der auf der oberen Stirnseite des Lagerrohrs h aufliegenden Dichtungsscheibe "0, der Innenwandung des konischen Bohrungsteiles 29, der Nabe 27 und der Innenvandung der Bohrungen 11, lh und 15 des Blechpaketes 2 bzw. der Deckplatten 12 und 13 ein Hohlraum entsteht, der mit einem Gi-.!metall, z.B. mit Zink, ausge-

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spritzt viril. Dabei ist Towährl ei st e t , dnß die in das !•fi.TPrrolir h eingepreßten Wellrninp;nv ~ und 6 zur Mantelfläche I^ fies Blechpaketes 2 eine genau konzentrische I,nsp einnehmen. Dft bei entsteht heim Anspießen einerseits durch die P3ohrunn; 1 Λ der Deckplatte 12 und andererseits durch die Ausnehmung 10 der Abdichischeibe 0 an .jeder Stirnseite des Bl eehpnketes ein Flansch Vf bzw. ">5 (Fig. 2). Diese beiden Finnsehe erzeugen infolge der Schrumpfung des Gußkörpers '6 hei dessen Erkaltung eine gewisse Preftspannunrr in axialer Richtung, die eine hohe Halte- und Standfestigkeit der so hergestellten Vei'hindunir zwischen de'η Blechpaket 2 und dem Laeerrohr k geA\^Tährlei stet Auch die !''aeetten 16 und 17 traoren zur Erhöhung der Halte- und St and fi^jst i <rkei t nf-r Verbindung hei, ds s^e pinerseitR die Bildung einer Radialkomponente hei der Wirkung der Schruirpfspannunc; bewirken und andererseits den Effekt der Ant i-Kuirel-Drehfest iirkeit zur Folge haben.

Fig. 5 zeigt entsprechend wirkende konische Findrehungen 1^^f, 17' am Lfigerrohr '« ' . Der Winkel des Konus soll so gewählt sein, daß die Axialzugkomponente (vom Schrumpfen hⁿr) außerhalb des Reibungswinkels der konischen Schrägflachen ^lif>, 47 liegt. Diese konischen Findrehungen 1.6' und 17' lassen sich fertigungstechnisch -wesentlich wirtschaftlicher und einfacher herstellen, als die konischen Erwe it erring en in Form der Facetten i6 und 17 im Blechpaket.

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Das Fni Γογβρπ des auf diese V'eise fertig ffestellten Innenstators 1 (Fiet. 2) erfolgt in üblicher Voisp nach einer Frkaltungs- und Erstarrungszei t des Gußkörper?. ~f>, v.'ohei der sich im Angußkanal Π befindliche Anguß gleich beim Entfernen vom Gußkörper "6 getrennt werden kann.

Claims (6)

1. Anm. : Papst-Motoren KG 13.6.1977 Ne/R

   77^2 St.Georgen/Schwarzw.

   Schutzansprüche

   ■ 1. Innenstator oder Innenrotor eines mehrphasigen Elektro- : motors, bestehend aus einem Blechpaket mit Innenbohrung i und einem im Innern mit Wellenlagern versehenen Lager-

   < rohx, wobei die Wellenlager zur Mantelfläche des Blech-

   ■ paketes eine sc-hlagfreie konzentrische Lage einnehmen,

   dadurch gekennzeichnet, daß das am einen Ende mit einem

   ; Ringansatz oder Plansch (?) und mit den We Her?! agem

   i (5, 6) sowie mit einer seinen Umfang eng umschließenden

   und auf dem Ringansatz oder Flansch (7) aufliegenden

   i Abdichtscheibe (9) versehenen Lagerrohr (k) mittels

   I einer von den Wellenlagcrn (5, 6) spielfrei aufgenomme

   nen Welle (24) koaxial zentriert und das mit der Wick-

   j lung (3) versehene Blechpaket (2) mit dessen Mantel

   fläche konzentrisch zur Welle {2h) bis zum Aufliegen auf der Abdichtscheibe (9) mit radialem Spiel über das Lagerrohr (k) geschoben ist, wobei der zwischen dem Lagerrohr (k) und der Innenbohrung (ll) des Blechpaketes (2)

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   gebildete Zwischenraum mit einer Druck- oder Spritzgußmasse ausgefüllt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit Zink ausgespritzt ist,
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit Letternmetall ausgefüllt ist.
4. k. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtscheibe (9) auf der Innenseite eine axiale Ausnehmung (iO) aufweist, deren Durchmesser grosser ist als der Durchmesser der zentrischen Bohrung (ll) des Blechpaketes (2) und daß der auf der der Abdichtscheibe (9) gegenüberliegenden Seite des Blechpaketes (2) eine Deckplatte (12) aufliegt, deren Bohrungsdurchmesser (ik) größßer ist, als die Bohrung (ll).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (ll) des Blechpaketes (2) an den Randbereichen mit sich nach außen konisch erweiternden Ausschnitten (i6, 17) versehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerrohr (k) konische Eindrehungen (l6', 17') aufweist, deren radiale Tiefe in der Richtung zum Ende des Lagerrohres hin jeweils stetig geringfügig zunimmt und dann wieder, vorzugsweise unstetig, stark zurückgeht.

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