Verfahren zum Herstellen von Ständern elektrischer Maschinen. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, das vorgepresste Blechpaket für elektrische Maschinen mit einem vorzugsweise aus Leicht metall bestehenden Mantel teilweise oder ganz zu umgiessen. Dabei handelt es sich um Ver fahren, die ohne Druck arbeiten, z. B. Sand guss, gokillenguss, oder bei denen das Giess metall mit Überdruck in die Form eingeführt wird, wie Spritzguss oder Pressguss. Hierbei wird das auf einem zentralen Dorn sitzende Bleckpaket z. B. des Ständers mit einem Leichtmetallgehäuse umgossen.
Der Dorn wird nach dem Zusammenpressen des Blech paketes vor dem Umgiessen aus der Form entfernt oder auch während des Giessvorgan ges in der Form belassen und erst nach dem Erkalten des gegossenen Gehäuses entfernt. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die auf dem Zentrierdorn aufgestapelten Läu ferbleche während des Giessvorganges durch die Form selbst unter Druck axial zusam mengepresst und gehalten werden. Hierbei wird die Form erst nach Unterschreiten der Warmbruchgrenze des Gussmantels geöffnet und damit das eingespritzte Metall zwecks rascherer Abkühlung der umgebenden Luft ausgesetzt.
Bei zu frühem Öffnen der bei dem Umgiessen von Blechpaketen üblichen, in axialer Richtung abziehbaren Giessform für das Gehäuse stellen sich alsdann in dem Guss- mantel die bekannten Warmrisse ein, durch die das Gussstück unbrauchbar wird. Zwecks Verhinderung dieser unerwünschten und nach teiligen Erscheinung sind zusätzliche, zeit raubende und die Wirtschaftlichkeit dieses Herstellungsverfahrens in hohem Masse beein trächtigende Massnahmen erforderlich.
Die Nachteile der bekannten Verfahren werden gemäss der Erfindung dadurch ver mieden, dass ausser den in axialer Richtung bewegbaren Formteilen auch in radialer Rich tung bewegbare Formteile für das Gehäuse verwendet werden, die unmittelbar nach dem Giessen abgehoben werden, damit sich der gegossene Gehäusemantel beschleunigt ab kühlen kann. Zur weiteren Vermeidung der Warmrisse können dann noch zusätzlich in dem Gehäusemantel nach dem Blechpaket zu offene, in Richtung der Achse verlaufende Aussparungen eingegossen werden.
Bei dem nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Ständer elektrischer Maschinen werden die Lagerschilder mittels durchgehender Bolzen, die in den axialen Aussparungen des Gehäusemantels angeord net sind, am Gehäuse befestigt. Diese Be festigungsbolzen liegen zweckmässig an dem Rücken des Ständerblechpaketes an.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung wird eine Reihe von Vorteilen erreicht, die die Wirtschaftlichkeit der Pressgussverfahren erheblich verbessern.
Nach dem Abheben der in radialer Rich tung bewegbaren Formteile wird die Pressung des Blechpaketes in axialer Richtung aufrecht erhalten, wodurch im Gegensatz zu den bis her üblichen Verfahren das Giessmetall des Gehäusemantels während des Abkühlens unter die Warmbruchgrenze in axialer Richtung völlig vom Gegendruck des Blechpaketes ent lastet wird.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass in folge der beschleunigten Abkühlung des Ge häusemantels durch das unmittelbar nach dem Giessen erfolgende Abheben der in radialer Richtung bewegbaren Formteile die Giessvor gänge rascher aufeinander folgen und die Schuf)zahlen, das heisst die Anzahl der pro Zeiteinheit hergestellten Gehäuse, beträchtlich erhöht werden können. Ausserdem kann die Oberfläche des Gehäusemantels eine beliebige Gestalt erhalten im Gegensatz zu den rein axial abziehbaren Formen, bei denen die Gehäuseoberfläche mit Rücksicht auf die Ab- ziehbarkeit der Form festgelegt ist.
An Hand der Abb. 1 und 2 ist das Ver fahren gemäss der Erfindung an einer Press- gussform zur Herstellung von Ständergehäusen beliebiger Oberflächenform beschrieben.
Das Ständerblechpaket 1 ist auf einem Spannbolzen 2 mit Bund 3, Druckplatte 4 und z. B. konischem Keil 5 vorgepresst und ruht mit dem Zapfen 6 im beweglichen Tisch 8 der Pressgiessmaschine und mit dem Zapfen 7 im Eingusspilz 9, der nach dem axialen Schliessen der Form gegen den Formoberteil 10 gepresst wird und mit diesem die Einguss- kanäle einschliesst.
Nach Einsetzen der beiden radial bewegbaren Formteile 11 und 12 wird die hier zweiteilige Form für den Gehäuse mantel 13 durch den Konusring 14 geschlos sen, der die Formteile 11, 12 zusammenpresst. Der kleine Zusatzkern 15 dient zum Formen des Durchführungskanals für die Wicklungs enden zum Klemmenkasten. Die radial be wegbaren Formteile 11 und 12 können gleich zeitig zum Einlegen von z. B. Klemmen kastenschrauben 16 und Fussbefestigungs- schrauben 17 verwendet werden. In diesen Formteilen 11 und 12 können Rippen 18 eingearbeitet sein, um ein Gehäuse mit Kühl rippen zu erhalten.
Alle eingelegten Schrau ben und ebenso die Kühlrippen müssen der art liegen, da.ss ein radiales Abziehen der Formteile 11 und 12 störungsfrei möglich ist.
In die axial bewegbaren Formteile 8 und 10 sind die zum Herstellen der Aussparungen für die Befestigungsbolzen der Lagerschilde am Gehäuse 13 dienenden Kerne 19 durch gehend und so eingesetzt, dass sie am Rücken des Blechpaketes 1 glatt anliegen. Die Kern einlagen müssen hierbei mit axialer Abzugs möglichkeit ausgeführt werden. Die Kernein lagen 19 liegen derart am Blechpaketrücken an, dass der Leichtmetallmantel 13 an diesen Stellen beim Giessen Aussparungen erhält und somit eine gewisse Nachgiebigkeit des beim Erkalten in der Umfangsrichtung schrumpfenden Gehäusemantels 13 erzielt wird.
Es wird dann ein gewisser Dehnungs ausgleich geschaffen, der die Warmrissbildung infolge tangentialer Spannungen verhindert.
In diese Aussparungen werden nach dem Herausnehmen des mit dem Ständerblech- paket durch das Umgiessen fest verbundenen Gehäuses durchgehende Schraubenbolzen ein gesetzt, durch die die beiden Lagerschilder an dem Gehäuse befestigt werden.
Rissbildungen in dem gegossenen Gehäuse mantel in Richtung quer zur Achse werden durch die zusätzliche axiale Pressung des Blechpaketes mittels der axial geführten Formteile 8 und 10 vermieden, die erst ge öffnet werden, wenn der Gehäusemantel 13 so weit abgekühlt ist, dass die Warmbruch grenze des Giessmetalles unterschritten ist.
Die radial geführten Formteile 11 und 12 werden dagegen unmittelbar nach dem Ein giessen des flüssigen Leichtmetalles für den Gehäusemantel 13 noch vor Unterschreiten der Warmbruchgrenze abgezogen, wodurch ein grosser Teil der Oberfläche des Gehäuse mantels der umgebenden Luft ausgesetzt wird und dadurch rasch abkühlen kann. Der noch nicht vollkommen erstarrte Gehäusemantel<B>13</B> wird in axialer Richtung durch die axial ge führten Formteile 8 und 10 unter vollem Schliessdruck gehalten und dadurch vom Ge gendruck des Blechpaketes völlig entlastet.
Erst wenn der Gehäusemantel bis unter die Warmbruchgrenze abgekühlt ist, werden die Formteile 8 und 10 geöffnet, worauf das mit dem Leichtmetallmantel 13 umgossene Blech- p aket 1 leicht aus der Form entfernt werden kann.
Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, dass einerseits durch das rasche Öffnen der radialen Teile 11 und 12 bei Aufrecht erhaltung der axialen Pressung durch die Formteile 8 und 10 eine rasche Abkühlung des eingegossenen Gehäuses bei gleichzeitiger Entlastung von axialer Beanspruchung erzielt wird. Durch die parallel zur Achse verlau fenden Unterbrechungen des Gehäusemantels vermittels der Kerneinlagen 19 wird ausserdem in tangentialer Richtung ein Schrumpfungs ausgleich erreicht. Es ist somit durch diese Massnahmen eine Entlastung des beim Er kalten schrumpfenden Gehäusemantels 13 in einem Masse möglich, das den Ausschuss be trächtlich herabmindert und auch eine Ver ringerung der Wandstärken des Leichtmetall gehäuses ermöglicht.
Ferner ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel durch die bessere Kühlung und die grössere Schusszahl eine be achtliche Steigerung in der Wirtschaftlichkeit des Pressgiessverfahrens. Die grösseren Schuss zahlen haben auch eine geringere Abkühlung der Formen zur Folge, sparen somit auch Wärmeenergie für das Warmhalten der For men.
Die durch die beschriebene Einrichtung ; erreichte Steigerung der Wirtschaftlichkeit ist mit Rücksicht auf die hohen Anschaffungs kosten der Pressgussanlage und die beträcht lich über dem Preis der für die Herstellung der Gehäuse elektrischer Maschinen bisher ; üblichen Werkstoffe, insbesondere des Guss eisens liegenden Kosten der Leichtmetalle von ausschlaggebender Bedeutung.
Process for the manufacture of stands for electrical machines. Various methods are known for partially or completely encapsulating the pre-pressed laminated core for electrical machines with a jacket preferably made of light metal. These are processes that work without pressure, z. B. sand casting, gokillguss, or where the casting metal is introduced into the mold with overpressure, such as injection molding or pressure molding. Here, the sheet package sitting on a central mandrel z. B. the stand encased in a light metal housing.
After the laminated core has been pressed together, the mandrel is removed from the mold prior to encapsulation, or it is left in the mold during the casting process and is only removed after the cast housing has cooled down. There are also known methods in which the rotor plates stacked on the centering mandrel are axially pressed together and held together under pressure by the mold during the casting process. In this case, the mold is only opened after the cast jacket has fallen below the hot breakage limit, and the injected metal is thus exposed to the surrounding air for faster cooling.
If the casting mold for the housing, which is customary in the encapsulation of laminated cores and which can be pulled off in the axial direction, is opened too early, the known hot cracks then appear in the cast casing, making the cast piece unusable. In order to prevent this undesirable and disadvantageous phenomenon, additional, time-consuming and the economic viability of this manufacturing process to a large extent impairing measures are required.
The disadvantages of the known methods are avoided according to the invention in that, in addition to the axially movable moldings, moldings that can be moved in the radial direction are also used for the housing, which are lifted off immediately after casting so that the cast housing shell cools down faster can. To further avoid hot cracks, recesses that are too open and run in the direction of the axis can then also be cast in the housing jacket after the laminated core.
In the case of the electrical machine stator manufactured by the method according to the invention, the end shields are attached to the housing by means of through bolts which are angeord net in the axial recesses of the housing jacket. These mounting bolts are conveniently located on the back of the stator core.
The method according to the invention achieves a number of advantages which considerably improve the economy of the pressure casting method.
After the molded parts, which can be moved in the radial direction, have been lifted off, the compression of the laminated core is maintained in the axial direction, which, in contrast to the previously common methods, completely relieves the cast metal of the housing shell from the counterpressure of the laminated core while cooling below the hot break limit in the axial direction becomes.
Another advantage is that as a result of the accelerated cooling of the housing jacket due to the lifting of the molded parts that can be moved in the radial direction immediately after casting, the casting processes follow one another more quickly and the Schuf) pay, i.e. the number of housings produced per unit of time , can be increased considerably. In addition, the surface of the housing shell can be of any shape, in contrast to the purely axially removable forms, in which the housing surface is fixed with regard to the removability of the form.
With reference to Figs. 1 and 2, the process according to the invention is described on a compression mold for the production of stator housings of any surface shape.
The stator core 1 is on a clamping bolt 2 with collar 3, pressure plate 4 and z. B. conical wedge 5 and rests with the pin 6 in the movable table 8 of the die casting machine and with the pin 7 in the sprue 9, which is pressed against the mold upper part 10 after the axial closure of the mold and with this encloses the sprues.
After inserting the two radially movable mold parts 11 and 12, the two-part mold here for the housing jacket 13 is closed by the conical ring 14, which presses the mold parts 11, 12 together. The small additional core 15 is used to form the duct for the winding ends to the terminal box. The radially movable mold parts 11 and 12 can be used at the same time to insert z. B. Terminal box screws 16 and foot mounting screws 17 can be used. In these molded parts 11 and 12 ribs 18 can be incorporated in order to obtain a housing with cooling ribs.
All inserted screws and the cooling fins must be in such a way that the molded parts 11 and 12 can be pulled off radially without any problems.
In the axially movable molded parts 8 and 10, the cores 19 used to produce the recesses for the fastening bolts of the end shields on the housing 13 are inserted continuously and in such a way that they rest smoothly on the back of the laminated core 1. The core deposits must be designed with an axial deduction option. The core inserts 19 rest on the back of the laminated core in such a way that the light metal jacket 13 receives recesses at these points during casting and thus a certain flexibility of the housing jacket 13, which shrinks in the circumferential direction when it cools, is achieved.
A certain expansion compensation is then created, which prevents hot cracking due to tangential stresses.
In these recesses, after the removal of the housing firmly connected to the stator core by the encapsulation, continuous screw bolts are inserted through which the two end shields are attached to the housing.
Cracks in the cast housing jacket in the direction transverse to the axis are avoided by the additional axial pressing of the laminated core by means of the axially guided molded parts 8 and 10, which are only opened when the housing jacket 13 has cooled down so far that the hot break limit of the cast metal is below.
The radially guided molded parts 11 and 12, however, are removed immediately after pouring the liquid light metal for the housing shell 13 before falling below the heat breakage limit, whereby a large part of the surface of the housing shell is exposed to the surrounding air and can cool quickly. The not yet completely solidified housing jacket <B> 13 </B> is held in the axial direction by the axially guided molded parts 8 and 10 under full closing pressure and thereby completely relieved of the counterpressure of the laminated core.
Only when the housing jacket has cooled down to below the hot breaking limit, the molded parts 8 and 10 are opened, whereupon the sheet metal package 1 encased with the light metal jacket 13 can easily be removed from the mold.
The device described has the advantage that, on the one hand, by rapidly opening the radial parts 11 and 12 while maintaining the axial pressure by the molded parts 8 and 10, a rapid cooling of the cast housing is achieved while relieving the axial stress. Due to the parallel to the axis running interruptions in the housing jacket by means of the core inserts 19, a shrinkage compensation is also achieved in the tangential direction. It is thus through these measures a relief of the he cold shrinking housing shell 13 possible to a degree that considerably reduces the scrap and also allows a reduction in the wall thickness of the light metal housing.
Furthermore, in the exemplary embodiment, the better cooling and the greater number of shots result in a considerable increase in the profitability of the press-casting process. The higher number of shots also means that the molds cool down less, thus saving heat energy for keeping the molds warm.
The facility described; Achieved increase in economic efficiency is in view of the high acquisition costs of the die casting system and the considerably Lich over the price of the housing for electrical machines so far; usual materials, especially the cast iron costs of light metals are of crucial importance.