DE3044732A1 - Elektromotor und verfahren zu seinem zusammenbau - Google Patents
Elektromotor und verfahren zu seinem zusammenbauInfo
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- DE3044732A1 DE3044732A1 DE19803044732 DE3044732A DE3044732A1 DE 3044732 A1 DE3044732 A1 DE 3044732A1 DE 19803044732 DE19803044732 DE 19803044732 DE 3044732 A DE3044732 A DE 3044732A DE 3044732 A1 DE3044732 A1 DE 3044732A1
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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
130036/0562 oripim*.
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■-βΓ-
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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. ηη ... .„
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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JK..
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 (14)
- QMi, Dr. Fuoht, Dr. Hardtn -«...,,**Postfach 700345 SchneckenhofstraSe 27 " D-e000 Frankfurt am Main 70 Telefon (0611) 01707924. November 1980 GzH/Ra.SCM Corporation, New York, N.Y. 10017 / U.S.A.Elektromotor und Verfahren zu seinem ZusammenbauPatentansprüche( 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; und130036/0562ORiGiNAL INSPECTEDeine 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 dem130036/0562zweiten 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; undein 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.130036/0562INSPECTED-X-
- 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; und130036/0562i) 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; und1) 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.130036/0562ORIGINAL INSPECTED
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