DE2055322A1

DE2055322A1 - Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotorgehausen sowie nach diesem Verfahren hergestellte Motoren

Info

Publication number: DE2055322A1
Application number: DE19702055322
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: GUTRIS G
Current assignee: GUTRIS G
Priority date: 1969-11-11
Filing date: 1970-11-10
Publication date: 1971-05-19
Also published as: BE758737A; GB1296429A; ES385369A1; FR2069163A5

Description

26 5o9 G/st 6. November 197ο

Giorgio Gutris, Mailand/Italien

Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotorgehäusen sowie nach diesem Verfahren hergestellte Motoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotorgehäusen mit einer am Gehäusemittelteil befestigten Statorwicklung und zwei einander gegenüberliegenden, an den Enden des Ilittelteils angeordneten Stirnwänden, die die Lager f für die Mqtorwelle mit dem Rotor tragen, wobei zur Sicherung der koaxialen Lage von Rotor und Stator die Stirnwände mit dem Gehäusemittelteil verbunden sind.

Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf die Herstellung und Montage von Elektromotoren mit verhältnismäßig geringer Leistung von höchstens einigen hundert Watt und auf Motoren, die v/egen ihrer an ihre Einbau- und Betriebserfordernisse angepaßten Eigenschaften keinerlei Überholungsarbeiten oder

1 09821 /1431

Instandhaltungsmaßnahmen erfordern. Die Erfindung stellt einen fortschrittlichen Beitrag zu den modernen industriellen und wirtschaftlichen Bestrebungen dar, nach denen die in einer fortschrittlichen Technologie in großen Serien hergestellten Motoren bei normaler Beanspruchung praktisch keiner Beschädigung oder nennenswertem. Verschleiß unterliegen sollen. Sollte im Einzelfall ein Motor schadhaft werden, so wird dieser nicht repariert, sondern durch einen neuen ersetzt. In vielen Fällen ist es wirtschaftlicher und technisch angebrachter, die nicht mehr einwandfrei funktionierenden Motore durch Austauschmotore zu ersetzen, statt durch hochqualifizierte Arbeitskräfte zeitraubende Reparaturen ausführen zu lassen, wobei zusätzlich noch längere Arbeitsunterbrechungen durch den Ausfall der Motore in Kauf genommen werden müßten.

Die herkömmliche Bauweise von Elektromotoren deckt sich nicht mit diesen modernen Auffassungen, obwohl alle notwendigen Bedingungen zur Erreichung hoher MotorStandzeiten' beachtet werden. Die herl'ömmliche Technik für ölen Motorenbau sieht getrennte Bauteile, wie auch eine präzise Bearbeitung des Motorgehäuses vor, da in diesem das Statorblechpaket gemittet und eingebaut wird. Weiterhin erfordern dia beiden Stirnwände mit den Lagerbuchsen für die Motorwelle, die ihrerseits das Rotorblechpaket bzw. den Motoranker trägt, eine sorgfältige Bearbeitung. Schließlich ist eine Bearbeitung der Teile erforderlich, die der Zentrierung und der Einpassung (üblicherweise zylindrische Flächen bzw. ringförmige Stirnflächen) dienen, wie auch der tibrigen Verbindungselemente wie Schrauben, Schraubenbolzen, Gewindestifte und entsprechende Durchgangsund Sacklöcher mit und ohne Gewinde. Alle an den Einzelteilen vorgenommenen Bearbeitungen müssen insbesondere dort unter Beachtung engster Toleranzen vorgenommen werden, wo es darum geht, die ßleichachsigkeit der montierten Bestandteile zu gewährleisten. Die Bearbeitung der ringförmigen Zentrierungen

1 09821 / U31

muß besonders genau sein, weil sonst beim Einpassen Verspannungen entstehen können, die ein späteres Auseinandernehmen des Gehäuses behindern wurden. Auf der anderen Seite beeinträchtigt ein zu großes Spiel und eine zu lockere Ilontage die erforderliche Gleichachsigkeit. Selbst wenn die Gehäusebestandteile äußerst genau hergestellt sind, können sich bei dem Zusammenbau Mangel ergeben. Durch die Verwendung schraubenartiger Verbindungselemente zur Verbindung der Gehäuseteile können örtliche Druck- und Torsionsspannungen in den Teilen entstehen. Besteht das Motorgehäuse aus relativ dünnem 3lech, beispielsweise aus einem häufig in vorteilhafter Weise verwendeten Stahlblech von o,5 - 2 mm f

Stärke, so greift die Zugkraft von im Abstand voneinander angeordneten Zugankern, die die Stirnwände des Motors miteinander verbinden und gegen das Gehäuse drücken, ganz am Rande des Gehäusequerschnitts an und erzeugt nachteilige Beanspruchungen sowohl im Gehäuse als auch an den Stirnflächen. Weiterhin wirken derartige Zuganker, die im Innern des Gehäuses durch das Statorblechpaket verlaufen, magnatisch störend. Verlaufen die Zuganker außerhalb des Gehäuses, so beanspruchen sie die Stirnwände nachteilig, beeinträchtigen das äußere Erscheinungsbild das Motors und vergrößern seine äußeren Abmessungen. Schließlich ist auch die genaue Ilontage derartiger Zuganker parallel zur Motorachse schwierig und kostspielig. μ

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den bei der Herstellung und der Montage herkömmlicher Ifotore bedingten Aufwand, der seine Ursache in deren Konstruktion, Herstellungstechnik und wirtschaftlichen Erfordernissen hat, zu verringern und teilweise zu beheben. Eine erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die hauptsächlichen Motorbestandteile, nämlich das Gehäuse und die Lagerschilder, durch eine bleibende Verformung ihrer sich übergreifenden Teile miteinander verbunden und so in ihrer

109821 / U31

gegenseitigen Lage festgelegt werden. Anders gesehen schafft die Erfindung ein Verfahren, nach dem.die verschiedenen Gehäuseteile koaxial miteinander durch ein vorbereitendes Zusammensetzen in eine Lage zueinander gebracht werden, die als "Zusammenbauposition¹¹ bezeichnet werden kann und in der die gewünschte koaxiale Lage aller Gehäuseteile gesichert ist. Anschließend wird wenigstens einer der aneinanderstoßenden Gehäuseteile bleibend verformt, ohne daß dadurch die genannte Zusammenbauposition verändert wird, so daß die koaxiale Lage aller Bestandteile aufrechterhalten bleibt.

Hach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Statorgehäuse aus einem dünnwandigen, röhrenförmigen metallischen Mittelteil, wobei die Verbindung der Endteile dieses Gehäusemittelteils mit den anstoßenden Stirnwänden dadurch erreicht wird, daß die Hndteile nach innen in Ausnehmungen gepreßt werden, die am äußeren Umfang der Stirnwände vorgesehen sind.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die bleibende Verformung der miteinander verbundenen Teile zwischen ihnen jedes Spiel aufgehoben wird, so daß die Gleichachsigkeit der miteinander ver-" bundenen Teile gewährleistet ist.

Sin weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß alle bisher üblichen Verbindungsmittel wie Schrauben, Bolzen, Stiftschrauben usw. wegfallen. Von besonderem Vorteil ist, daß das Gehäuse aus relativ dünnem Material hergestellt werden kann, ohne daß dabei die Nachteile der sonst üblichen dünnwandigen Konstruktionen entstehen.

109821/U31

BAD

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet _e daß zunächst eine Voranordnung des Gehäuses und der Lagerschilder mit den ringförmigen Zentrierungsflächen und den abschließenden Anschlägen vorgenommen und anschließend eine ständige Verformung der die in den Zentrierungsflächen angeordneten Aussparungen überragenden Gehäuseteile vorgenommen wird, so daß eine Verbindung der Gehäusebestandteile entsteht, deren axiale Lage gesichert ist.

Allgemein sind die nach diesem Verfahren hergestellten und montierten Elektromotore dadurch gekennzeichnet, daß sie g

Lagerschilder aufweisen, die mit ihren Rändern in den Falz des Gehäuses eingreifen und dadurch eine dauernde Vereinigung infolge einer bleibenden Verformung wenigstens eines Teiles gewährleisten.

Die Einzelheiten und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können unterschiedlich sein, sei es hinsichtlich der Herstellung und Voranordnung der zu montierenden Bestandteile, sei es die Art der Vornahme der ständigen Verformungen. Obwohl die Vereinigung vorzugsweise durch Verformung der Gehäuseränder nach innen zu innerhalb ringförmiger Rillen oder mittels am Rand der Lagerschilder angeordneter Vertiefungen vorgenommen wird, könnte die bleibende Verformung oder Falzung f auch so erfolgen, daß auf die Lagerschilder selbst eingewirkt wird, die sodann zu diesem Zweck an ihrem Umfang einrastbare Randteile auf v/eisen. Der Falz könnte umlaufend oder in Abständen über die ganze Ausdehnung der Anschläge angebracht sein. Er könnte auch auf bestimmte Stellen, die sich einheitlich über den ganzen Umfang aufteilen, beschränkt sein.

Der zylindrische Teil des Gehäuses braucht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung keinen runden Querschnitt aufzu-

109821/H31

weisen. Das Gehäuse kann beispielsweise vieleckig sein oder jede nützliche Form, auch komplizierterer Art, aufweisen. Auf den\ zylindrischen Körper können längsseitige oder anders angeordnete Rippen vorgesehen sein.

Der zylindrische Körper läßt sich nach der Erfindung durch Fließpressen von leicht zu bearbeitendem Material, wie beispielsweise Aluminium, herstellen.

Die erfindungsgemäß vorgesehene bleibende Verformung wird an den Berührungsstellen zwischen Gehäuse und Lagerschildern vorgenommen, überraschenderweise, wurde festgestellt, daß die Vornahme der ständigen Verbindung zwischen Gehäuse und Lagerschildern durch die Verformung des Gehäuses selbst bei verhältnismäßig engliegenden Kühlrippen nicht beeinträchtigt wird.

Wachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Figur 1 eine Seitenansicht des Motors, teilweise im Schnitt,

Figur 2 ainen Teilausschnitt gemäß Figur 1

nach dem vorbereitenden Zusammenbau, aber vor dem Einwärtspressen der Gehäuseendteile,

.Figur 3 eine teilweise Darstellung der noch nxht zusammengebauten Teile des Motors in auseinandergezogener Stellung,

Figur 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3,

109821/U31

Figur 5 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsforin einer Stirnplatte_r

Figur 6 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht

einer anderen Aus führung s form des liotors,

Figur 7 den Querschnitt entlang der Linie VII-VII-VII-VII der Figur β.

Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform besteht der Jlotor aus einem rohrförmigen Gehäuse Io, in dessera. Innern das Statorlamellenpaket 12 in bekannter Weise ange- f

ordnet ist, und aus zwei Lagerschildern 14 (in den Abbildungen ist nur eines sichtbar), die je eine Lagerbuchse oder ein Lager 16 zur Stützung der umlaufenden Motorwelle 18 enthalten. Die Motorwelle trägt das Rotorlamellenpaket 2o. Es ist ohne weiteres verständlich, daß diese Teile so angeordnet und montiert werden müssen, daß eine absolute Gleichachsigkeit zwischen der Innenfläche 22 des Stators und der Außenfläche 24 des Rotors gewährleistet ist, damit der Spalt zwischen den magnetisch verketteten Gliedern auf ein Mindestmaß reduziert wird.

Das Gehäuse Io besteht vorteilhafterweise aus einem rohrförmigen Metallkörper 26, der abweichend von üblichen Material- g stärken sehr dünnwandig sein kann. Zur Herstellung des Körpers wird vorzugsweise ein Metall oder eine Legierung verwendet, das dauernde Deformationen zuläßt und eine formbeständige Umgestaltung wenigstens an den Endteilen 28 gewährleistet. Die Stirnplatten 14 weisen einen Bund 3o auf, dessen Außenfläche zur Zentrierung des angrenzenden Endes 28 des Gehäuses dient. Der Bund ist mit einer geschlossenen ringförmigen Nut 32 oder mit in geeigneter Weise verteilten Ausnehmungen 32' versehen,

109821/U31

die eine geschlossene Falzverbindung zwischen den aneinanderstoßenden Bestandteilen ermöglichen, die in Figur 1 mit 34 und in den Figuren 6 und 7 mit 54 bezeichnet ist.

Das Falzen oder die bleibende Verformung wird mit ausreichendem Druck vorgenommen, so daß eine genügende Haftung zwischen den Einzelteilen gewährleistet ist. Diese durch Druck erreichte Verbindung vermeidet, daß bei der vorhergehenden Bearbeitung der Einzelteile enge Toleranzen eingehalten werden müssen, da bei der Verbindung jedes Spiel beseitigt wird. Da die Verbindungsstellen einheitlich über die ^ Lagerschilder verteilt sind, ist die Gefahr der Beeinträchti-W gung der Gleichachsigkeit behoben, die beispielsweise bei einem unterschiedlichen Anziehen oder eventuellen Lockern der Schrauben oder Schraubbolzen in kranzförmiger Anordnung nach der herkömmlichen Bauweise gegeben war.

Die vollkommen zylindrische und einheitliche Ausbildung des Gehäusekörpers 26 bietet offensichtliche Produktionsvorteile. Sollte jedoch die besondere Konstruktion und der Betrieb des Motors eine stärkere Wärmeabfuhr notwendig machen, so können die Stirnwände oder Gehäuseteile gleichmäßig oder ungleichmäßig mit Rippen, Nuten oder Bohrungen versehen werden.

W Bei den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen sind die Lagerschilder unverändert und tragen deshalb auch die gleichen Bezugszahlen. Der mit der Zahl 46 be- '

zeichnete zylindrische Körper besitzt jedoch Kühlrippen 49 i

und einen Verbindungspfeil 54 innerhalb der Kühlrippen.

' ■ ι

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6 und 7 weist j das Gehäuse einen kreisförmigen Querschnitt auf, während die I Enden der Kühlrippen ein Quadrat mit gebogener Eckrandung '

109821/U31 Γ

bilden. Der Schnitt könnte auch andere, kompliziertere Formen aufweisen.

Die Gehäuseteile werden zunächst durch geeignete Haltevorrichtungen in ihre richtige und koaxiale Lage zueinander gebracht. Anschließend erfolgt das Sinwärtsbiegei> mit der die gewünschte bleibende Verformung erzeugt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist selbst eine erhebliche Abweichung der Stirnwände, die miteinander nicht direkt verbunden sind, von ihrer zentrierten Lage unbedeutend und vernachlässigbar. Dadurch wird beim vorbereitenden Zusammensetzen der Teile eine erhebliche Arbeitszeitersparnis erzielt, vorausgesetzt daß die lioaxialität und die parallele Lage der genannten Stirnflächen gesichert wird. Ferner sind die auf die einzelnen feile ausgeübten Druck- und Zugbeanspruchungen zur Bildung einer festen und dauerhaften Verklammerung wesentlich kleiner als dia, die bei der herkömmlichen Art der Verbindung mit über den Umfang des ."Motors verteilten Bolzen, Muttern und Zugankern auftreten. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Beanspruchungen in Richtung der Achse und parallel zu dieser minimal.

109821/H31

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Zusammenbau von Elektromotorgehäusen mit einer am Gehäusemittelteil befestigten Statorwicklung und zwei einander gegenüberliegenden, an den Enden des Mittelteils angeordneten Stirnwänden, in denen Lager für die Motorwelle mit dem Rotor vorgesehen sind, wobei zur Sicherung der koaxialen Lage von Rotor und Stator die Stirnwände mit dem Mittelteil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrische Hittelteil (26,46) und die im wesentlichen scheibenförmigen Stirnwände (14) mit Ausnehmungen (32,32') auf ihren Bunden (3o) einzeln hergestellt werden, wobei die Teile dazu bestimmt sind, miteinander verbunden zu werden und wobei die Ausnehmungen (32,32·) zur Aufnahme entsprechender Teile (34,54) des Gehäusemittelteils, die bleibend Verformt werden, geeignet sind, daß anschließend die koaxial zusammenpassenden Gehäuseteile zusammengesetzt und durch bleibende Verformung der Teile (34,54) fest miteinander verbunden werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere dünnwandig und röhrenförmig ausgebildete Gehäuseteil aus einem für eine dauerhafte Deformation geeigneten Material mit seinen Endteilen zur Anlage an den vorstehenden Bunden (3o) der Stirnwände (14), in denen Ausnehmungen (32,32') angeordnet sind, gebracht wird und daß anschließend die

109821/U31

Endteile (34,54) in der Weise bleibend verformt werden, daß sie zumindest teilweise in die Ausnehmungen (32,32·) eingreifen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (14) mit Bunden (3o), die im wesentlichen zylindrische Oberflächen mit Ausnehmungen (32,32') aufweisen, hergestellt werden, daß die Endteile des Gehäusemittelteiles zur Anlage an die zylindrischen

Oberflächen der Bunde (3o) gebracht und anschließend ä

mit den Stirnwänden dadurch dauernd verbunden werden, daß die die Ausnehmungen (3o,32') überragenden Teile des Mittelteils in Richtung auf die Motorachse eingedrückt und bleibend verformt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die zylindrischen Oberflächen der Bunde (3o) eine ununterbrochene, nach außen zeigende Ringnut (32) eingeformt ist und daß die 3ndpartien des Gehäusemittelteils auf ihrem ganzen Umfang dauernd deformiert werden, um den Mittelteil (26) und die Stirnflächen (14) des Gehäuses miteinander durch Verklammerung (34) entlang des gesamten ümfanges von Mittelteil und Stirnflächen zu verbinden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß die bleibende Verformung an einer Mehrzahl von voneinander entfernt angeordneten Stellen der Endteile des im wesentlichen zylindrischen Mittelteils (26,46) durchgeführt wird.

109821/U31

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Verformung (54) im Bereich der im Abstand voneinander angeordneten Ausnehmungen (32') vorgenommen wird.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrische Mittelteil des Gehäuses aus einem gleichmäßig dicken röhrenförmigen Körper, vorzugsweise einem Eisen- oder Stahlrohr, hergestellt wird.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem im wesentlichen zylindrischen Mittelteil (45) nach außen gerichtete Kühlrippen (49) vorgesehen werden und daß die bleibende Deformation an bestimmten Stellen (54) zwischen benachbarten Kühlrippen (49) vorgenommen wird.

9. Elektromotor mit einem Gehäuse, das aus einem fest mit dem Stator verbundenen Mittelteil und aus zwei einander gegenüberliegenden, fest mit den Sndteilen des Mittelteils verbundenen Stirnplatten mit Lagern für die Motorwelle mit Rotor besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatten (14) dadurch mit den Sndteilen des Mittelteils (26,46) fest verbunden sind, daß dauernd deformierte Teile (34,54) und entsprechende Ausnehmungen (32,32·) an den Gehäusestirnplatten ineinandergreifen.

Io. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Mittelteil (26) besteht, deraus einem im wesentlichen dünnwandigen röhrenförmigen Körper gebildet ist, an dessen Endteilen bestimmte Stellen in

109821/1431

BAO ORiGlNAt

an ringförmigen Bunden (3o) der Stirnflächen angeordnete Ausnehmungen (32,32') überdecken und dauernd in sie hineingeformt sind.

11. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mittelteil (46) mit nach außen gerichteten Kühlrippen besitzt und daß das Mittelteil an seinen Endteilen an bestimmten, zwischen benachbarten Kühlrippen liegenden Stellen (54) Verformungen aufweist.

12. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Mittelteil (46) besitzt, der aus einem Stück gezogenem metallischen oder legierten Material (z.B. Aluminium oder Aluminiumlegierung) besteht und eine innere zylindrische Oberfläche besitzt, mit der der Motorstator (12) fest verbunden ist, sowie 3ndteile, die an ringförmigen Bunden (3o) der Stirnflächen (14) anliegen, wobei diese Bunde Ausnehmungen (32') besitzen, mit denen die dauernd deformierten Endteile (54) des Mittelteils fest verbunden sind.

109821 /U31