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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf neue und verbesserte
dynamoelektrische Maschinen wie beispielsweise Elektromotoren und Generatoren,
die üblicherweise
umfassen: einen Stator, einen an einer Welle montierten Rotor und
ein Gehäuse
oder Rahmenteile, die den Stator an seinem gewünschten Platz oder in der gewünschten
Position halten und die auch ein oder mehrere Lager axial zentriert
in der Statorbohrung lokalisieren und halten. Das oder die Lager
nehmen ihrerseits die Welle auf und stützen so den Rotor in der Statorbohrung.
Andere Teile sind selbstverständlich
ebenfalls enthalten, wie beispielsweise Anschlussleitungen, Anschlussleitungsbuchsen,
Befestigungsteile, Montagefüße oder
-bolzen und so weiter.
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Herkömmlicherweise
würden
Motoren hoher Qualität
mit einer Größe von circa
zweieinhalb Zoll oder größer im Durchmesser
als diejenigen Motoren charakterisiert werden, die leise im Betrieb
sind, eine zufriedenstellend lange Lebensdauer aufweisen und durch
Verfahren hergestellt werden können,
die einen guten Gewinn erbringen.
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Beispielsweise
wurden vom Anmelder dieser Anmeldung hergestellte Lüftermotoren
hoher Qualität
mit einem Außendurchmesser
von circa 12,4 cm (circa 4,875 Zoll) lange unter Verwendung eines
Gehäuses,
zweier separater Endrahmen oder Endabschirmungen, Lagern und in
den Endabdeckungen enthaltenem Schmiermittel sowie den erforderlichen Rotor- und Statoranordnungen
hergestellt. Ein bestimmtes Modell dieses Motortyps enthielt fünfundvierzig
verschiedene Stücke
oder Teile und wurde durch Ausführung
einer Vielzahl unterschiedlicher Verfahrensschritte zusammengesetzt.
Siehe z.B.
JP56038954A ,
US-A-4118644 ,
US-A-5086244 und Patent
Abstracts of Japan Vol.095, No.008, 29.Sept.1995,
JP123625A .
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Einige
Hersteller haben Motoren derselben gebräuchlichen Größe unter
Verwendung einer geringeren Anzahl von Teilen und offensichtlich
auch Verfahrensschritten gebaut. Derartige andere Motoren werden
manchmal als "Clamshell-Motoren" bezeichnet. Motoren
dieses Typs verfügen über zwei becherartige
Gehäuseelemente,
die von entgegengesetzten axialen Enden des Stators aus auf den Statorkern
eines Motors gedrückt
werden. Die becherförmigen
Elemente können
sich berühren
oder auch nicht (das heißt,
sie können
die äußere Peripherie
des Statorkerns vollständig
bedecken oder auch nicht).
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Während "Clamshell-Motoren" wie oben beschrieben
signifikante Qualitäts-
und Leistungsdefizite zugeschrieben werden, repräsentieren sie trotz allem einen
Design-Ansatz, der, im Vergleich mit konventionelleren Ansätzen, signifikante
Kosteneinsparungen ausmachen könnte,
wenn er vom Qualitätsstandpunkt
aus zufriedenstellend umgesetzt würde. Dementsprechend wäre es wünschenswert,
neue, verbesserte Verfahren der Motormontage zur Verfügung zu
stellen, die die Verwendung zweier im Wesentlichen becherförmiger Elemente
beinhalten, die beide einen Stator umgeben und enthalten, und einen
Rotor in einer zentralen, konzentrischen Position in Bezug auf die
Statorbohrung einschließen,
indem sie beständig
und exakt ausgerichtete, konzentrische, relative Positionen von
einem oder mehreren Lagern und der Statorbohrung festlegen.
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Es
wäre ebenfalls
wünschenswert,
eine neue, verbesserte Motorkonstruktion und eine neue, verbesserte
Anordnung von Motorteilen zur Verfügung zu stellen, die sich die
relative Einfachheit der Verwendung zweier becherförmiger Gehäuse für den Motor
zu Nutze machen und dennoch leise, langlebige Motoren hervorbringen
könnten.
Es wäre
ebenfalls wünschenswert,
neue, verbesserte Motorkonstruktionen und neue, verbesserte Verfahren
für den Zusammenbau
der in einer solchen Konstruktion verwendeten Teile zur Verfügung zu
stellen, bei denen die Verwendung von Klebemitteln vermieden wird, und
wobei dennoch verschiedene Motorteile starr aneinander befestigt
werden, während
die Anwendung formverändernder
Beanspruchungen auf die Motorteile (z.B. derjenigen, die verbunden
sind mit durch Schweißhitze
hervorgerufenen Deformationen und Beanspruchungen sowie verschiedener
mechanischer Beanspruchungen) vermieden wird.
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Dementsprechend
ist es ein allgemeiner Gegenstand der vorliegenden Erfindung, neue,
verbesserte Motoranordnungen entsprechend dem angefügten Anspruch
1 zur Verfügung
zu stellen, wodurch die oben erwähnten
und auch andere Probleme gelöst
werden können.
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Bevorzugte
materielle Verkörperungen
unserer hier offenbarten Erfindung umfassen einen Stator und einen
Rotor, eingeschlossen in einem umschlossenen Raum oder einem Gehäuse, und
gebildet aus einem Becher und einer Kappe, zwei im Wesentlichen
zylindrischen, mit einer Wand versehenen Elementen, die jedes ein
offenes Ende aufweisen sowie ein zweites Ende, das eine Lageraufnahme
definiert. Ein derartiges zweites Ende soll hier als "geschlossenes" Ende bezeichnet
werden, obwohl es tatsächlich Öffnungen
für Lüftung, Anschluss-/Verbindungsleitungen
usw. aufweisen kann. Der Becher ist in zwei Hauptbereichen derart
hergestellt und bemessen, dass er besonders exakt bemessen, wiederhol bar und
präzise
ist. Die Kappe ist derart hergestellt, dass sie einen präzise dimensionierten
Bereich aufweist. Sowohl die Kappe als auch der Becher sind mit
mehreren Flanschen versehen, die zur Befestigung von Becher und
Kappe aneinander während
des Montageprozesses dienen. Die Kappe ist auch mit einer Ausnehmung
versehen, die eine Kabelfixierung aufnimmt, die durch ein oder mehrere
Knöpfe
oder Stifte an ihrem Platz gehalten wird, die sich in Öffnungen
in einem anderen an dem Becher ausgebildeten Flansch befinden.
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Der
Gegenstand, den wir als unsere Erfindung ansehen, ist in den angefügten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung selbst kann jedoch, zusammen mit weiteren mit ihr
verbundenen Gegenständen und
Vorzügen,
besser verstanden werden durch Lesen der folgenden, detaillierteren
Beschreibung in Verbindung mit den Figuren.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Motors, der eine bevorzugte Form der vorliegenden
Erfindung verkörpert,
und der unter Anwendung von Eigenschaften unserer Erfindung hergestellt
wurde;
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2 ist
eine Vorderansicht des Motors aus 1, von der
linken Seite aus gesehen, wie in 1;
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3 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2 mit
vollständigen
Teilen, geschnittenen Teilen und herausgebrochenen Teilen;
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4 ist
eine explodierte Perspektivansicht der in dem Motor aus 1 verwendeten
Teile, wobei diese Teile in ihrem Zustand vor dem Zusammenbau gezeigt
werden; Die 5 und 6 sind eine Perspektive
und ein Aufriss eines Montagebolzens, von denen vier mit dem Motor
in 1 verwendet werden;
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7 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
mit "herausgebrochenen" Teilen eines Montagebolzens
und dem Teil des Kopfes, der einen derartigen Bolzen hält;
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8 ist
ein Aufriss einer in dem Motor aus 1 verwendeten
Kabelfixierung;
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9 ist
eine Ansicht in Richtung der Linien 9-9 in 8;
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10 ist
eine Ansicht, die die Beziehung der Kabelfixierung aus 9 im
Verhältnis
zu Teilen von Kappe und Becher zeigt, die die Kabelfixierung nach
der Montage an ihrem Platz halten;
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11 ist
eine Ansicht entlang der Linie 11-11 in 10, bei
der Teile entfernt wurden;
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12 ist
eine Ansicht einer modifizierten Kabelfixierung, die an Stelle der
in den 8-11 dargestellten Kabelfixierung
verwendet werden kann;
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13 ist
eine Ansicht, die alle bei der Herstellung eines Motors hoher Qualität nach dem
Stand der Technik verwendeten Teile zeigt, wobei derartige Motoren
viele Jahre vom Zessionar der vorliegenden Anmeldung hergestellt
wurden und
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14 ist
eine Ansicht, die alle Teile zeigt, die bei der Herstellung des
in 1 gezeigten Motors verwendet werden.
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In
den 1-4 stellten wir einen Elektromotor
dar, der unsere Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform
verkörpert
und unter Anwendung unserer bevorzugten Verfahren montiert wurde.
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Mit
besonderem Bezug auf 4 ist zu erkennen, dass das
Gehäuse
(in 1 allgemein mit 11 bezeichnet) des Motors 10 einen
ersten Teil in Form eines Bechers 12 und einen zweiten
Teil in Form einer Kappe 13 umfasst. Der Motor umfasst
ferner eine Statoranordnung 14, die aus einem ferromagnetischen
Kern 16 mit entgegengesetzt ausgerichteten Endseiten 17, 18 und
einer zentral angeordneten Bohrung 19 gebildet wird.
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Der
Kern 16 umfasst eine Anzahl peripherer, gekrümmter Oberflächen 21 und
sechs flache periphere Oberflächen 22.
Der Kern 16 besteht aus ferromagnetischen (z.B. Eisen oder
Stahl) Schichten, wie Fachleuten bekannt ist.
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Die
Statoranordnung 14 umfasst ebenfalls konventionelle Schlitz-
und Kernisolierung, Wicklungen mit Wicklungsenden oder -bündeln 23, 24 und Wicklungszuleitungen
oder Anschlussleitungen 26. Die dargestellte Statoranordnung 14 kann
im Wesentlichen jede gewünschte
Statoranordnung nach dem Stand der Technik sein und eine vollständig runde äußere Peripherie
aufweisen, oder nur beabstandete gebogene Abschnitte wie dargestellt,
oder wie es der Fall wäre,
wenn die Schichten im Wesentlichen viereckig mit gerundeten Ecken
wären.
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Die
Rotoranordnung 27 umfasst einen Körper, der als Käfigläuferrotorkörper 28 dargestellt
ist, der an einer Welle 29 mit zwei Wellenstümpfen 31, 32 befestigt
ist, die von entgegengesetzten Seiten oder Enden des Motors (s. 1)
vorstehen. Während hier
ein Motor mit zwei Abtriebsenden dargestellt ist, betonen wir, dass
die hier offenbarten Erfindungen genauso leicht mit Motoren oder
Generatoren mit nur einem Abtriebsende verwendet werden können.
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Mit
besonderem Bezug auf die 3 und 4: Die Rotoranordnung 27 umfasst
ferner zwei Kugellager 33, 34, die an ihren Platz
an der Welle gedrückt
werden. Die Sprengringe 36, 37 rasten in die Nuten 38, 39 an
der Welle ein und werden benutzt, um die axiale Position der Lager 33, 34 zu
definieren. Die Rotoranordnung 27 und die Wellenscheibe
oder Federscheibe 41 können
jedem Typ angehören,
der herkömmlicherweise
in Motoren verwendet wird, und daher werden hierzu keine weiteren
Konstruktionsdetails angegeben. Es wird jedoch angemerkt, dass die
hier beschriebenen erfinderischen Verfahren und die Produkte, die
unsere Erfindung verkörpern,
Produkte anderen Typs als Wechselstrominduktionsmotoren sein können. Daher
ist für
Fachleute ersichtlich, dass unsere erfinderischen Konzepte auf Gleichstrommotoren
(mit Bürste
oder bürstenlos),
Universalmotoren, Generatoren und Wechselstrommaschinen angewendet
werden können.
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Weiterhin
mit Bezug auf die 3 und 4, richten
wir unsere Aufmerksamkeit nun auf den Becher 12, die Kappe 13,
die Montagebolzen 42 und die Kabelfixierung 43.
Die Bolzen 42 sind aus gehärtetem Stahl gefertigt und
werden vorzugsweise in den Öffnungen 44 in
der Kappe 13 verankert, indem sie in diese hineingepresst
werden, wie in 7 angedeutet. Es wird angenommen,
dass bei Befolgung dieses Verfahrens Material 47 der Kappe,
das die Öffnungen 44 in
der Wand 45 der Kappe 13 umgibt, die Tendenz zeigt,
mit einer nahe dem Kopf 49 ausgebildeten umlaufenden Nut 48 ineinander
zu greifen. Während
des Einpressvorgangs, der die Bolzen mit der Kappe verbindet, greifen
Verzahnungen 46 in die Kappenwand 45 und bewirken
einen Widerstand gegen eine Drehung der Bolzen um ihre Längsachse, wenn
die Motormontage-Befestigungsmittel
auf die Bolzengewinde 51 aufgeschraubt werden.
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Für Fachleute
ist ersichtlich, dass in einer bestimmten Anwendung andere Mittel
als Bolzen 42 für die
Motormontage verwendet werden können.
Zum Beispiel können
die so genannten Belly-Band-Montageverfahren angewendet werden.
Alternativ können, was
vorteilhaft ist, die Öffnungen 52 in
den drei Flanschen 53, 54, 55 des Bechers 12 sowie
die Öffnungen 57 in
den drei Flanschen 98, 99, 101 der Kappe 13 verwendet
werden (nach Montage der Kappe an den Becher und Sicherung), um
Befestigungsmittel aufzunehmen, die den Motor 10 an einer
Montagestruktur wie beispielsweise einem Schott in einer Zimmerklimaanlage
oder eine separate schottartige Konsole mit einer Öffnung,
durch die ein Teil des Motors 10 hervorragt.
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Mit
besonderem Bezug auf die 8-11 und
die 3 und 4, werden nun Details der Kabelfixierung 43 und
ihrer Beziehung zu der Kappe 13, dem Becher 12 und
den Anschlussleitungen 26 beschrieben. Die Kabelfixierung 43 (s. 8 und 4)
besteht aus einem Montagesockelteil 62, dem Kabelfixierungsteil 63,
das einen Verschlusshaken 64 und ein eingebautes Scharnier 66 aufweist,
das die Teile 62 und 63 verbindet und eine Drehbewegung
erlaubt, so dass die beiden Teile geschlossen werden können, wobei
der Haken 64 in eingeklinkter Verbindung in die Öffnung 66 (s. 9)
in dem Sockelteil gesteckt ist und so die Kabelfixierung in einem "geschlossenen und
eingklinkten" Zustand
konfiguriert.
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Mit
besonderem Bezug auf die 8, 4 und 10:
Das Sockelteil 62 enthält
die Riegelelemente 67, die dazu verwendet werden, die Kabelfixierung 43 in
die Öffnungen 68, 69 in
dem an dem Becher 12 ausgebildeten Flansch 71 einzuklinken bzw.
sie in diesen zu verriegeln. Während
der unten beschriebenen Montageverfahren wird eine Kabelfixierung 43 an
ihrem Platz auf einem Flansch 71 verriegelt, die Leitungen 61 werden
manuell positioniert und in der entsprechenden, in 10 gezeigten
Position gehalten, und die Fixierung oder das Fixierteil 63 wird
in seine geschlossene Position bewegt und an seinem Platz eingeklinkt
wie in 10 gezeigt. Danach wird während eines
Montageverfahrens die Kappe 13 an den Becher 12 montiert
und gesichert und die Ausnehmung 72 nimmt die Kabelfixierung 43 auf.
Um diese Aufnahme zu ermöglichen,
ist die Kabelfixierung 43 mit Seitennuten oder Ausnehmungen 73, 74 versehen,
die mit den Seitenkanten 76, 77 der Kappe entlang
der Ausnehmung 72 zusammenpassen und diese aufnehmen. Die
Kabelfixierung 43 ist auch mit einer gebogenen Ausnehmung
oder Rille 78 versehen, die mit der gebogenen Kante 79 (s. 10 und 4)
der Ausnehmung 72 in der Kappe 13 zusammenpasst
und diese aufnimmt.
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12 stellt
eine Kabelfixierung 81 dar, die im Vergleich zu der Kabelfixierung 43 leicht
modifiziert ist. Es ist zu beachten, dass die Kabelfixierung 81 über alle
Komponenten der Kabelfixierung 43 verfügt und zusätzlich über weiteres Material in den
Außenteilen
der Basis 62 und der Abdeckung 63, so dass runde Öffnungen 82 zwischen
beiden definiert werden. Diese können
dazu verwendet werden, einzelne Anschlussleitungen relativ fest
einzuschließen und
zu halten. Wird die Kabelfixierung 81 verwendet, kann es
wünschenswert
sein, auch eine Feuchtigkeisabflussöffnung in dem Motor 10 zur
Verfügung
zu stellen, wie beispielsweise eine unter 83 in 4 gezeigte Öffnung auf
der Kappe 13. Die Entwässerung betreffend
wird angemerkt, dass die große
leitungsaufnehmende Öffnung,
die durch die Kabelfixierung 43 geboten wird, auch für derartige
Zwecke nützlich sein
kann, und dass Entwässerungsöffnungen
im Motorgehäuse
vermieden werden können.
In bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind die Kabelfixierungen aus einem geeigneten Material
geformt wie beispielsweise Polypropylen.
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Mit
Bezug auf die 14, 4 und 3 werden
jetzt bevorzugte Montageverfahren und -techniken und weitere neue
konstruktive Merkmale und Eigenschaften beschrieben. Ein Vergleich
der 3, 4 und 14 zeigt,
dass der Motor 10 eine Baugruppe aus den in 14 gezeigten 14 verschiedenen
Komponenten oder Subbaugruppen ist. Unsere innovativen Verfahren
beinhalten jedoch nicht die konventionelle, vorher beschriebene
Montage der sechs Rotorteile (Rotorkörper, Welle, Sprengringe und
Lager). Daher beinhaltet unser bevorzugtes Verfahren folgende Verfahrensschritte:
Montage der Statoranordnung 14 in dem Becher 12 auf
wiederholbare, präzise
und vorgegebene Weise; Positionierung der Rotoranordnung so, dass
sich das Wellenende 32 entlang einer Lageraufnahme erstreckt, wie
beispielsweise der Öffnung 84 in
der Lagertasche 86, wobei das Lager 34 in dem
Innern oder dem Hohlraum der Tasche 86 sitzt, und wobei
der Wellenstumpf 32 in einer Präzisionsbuchse ruht und so in
einer exakten, vorgegebenen axialen Ausrichtung gehalten wird. Anfänglich ist
der Becher locker mit drei Stiften, die in die Öffnungen 52 der Flansche
am Becher passen, in einer Haltevorrichtung zentriert. Das Lager 34 ist
der Lagertasche mit einer geringen Toleranz (z.B. ein Spielraum
von circa 0,005 mm bis 0,03 mm) angepasst, und der Becher und der
Stator (d. h.: "Stator
im Becher, canned stator")
bewegen sich oder geben nach bis auf eine Position, wo sie sich
dem Standort oder der Position des Lagers 34 anpassen.
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Danach
bringen wir Zentrierfinger oder -werkzeuge an drei voneinander beabstandeten
Orten, die der Position von drei gebogenen Stellen 21 des
Statorkerns entsprechen, in Kontakt mit dem Becher und stellen die "Zentrierung" des mit Flanschen versehenen
Becherteils mit dem Wellenende 32 und dem Lager 34 sicher.
Die lockere Passung zwischen den vorerwähnten Stiften und Öffnungen 52 erlaubt das
erforderliche Maß an
Bewegung.
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In
der nächsten
Verfahrensschritt-Sequenz positionieren wir die Kappe 13 auf
dem Lager 33, wobei das Lager 33 in der Lagertasche 87 aufgenommen
ist. Während
dieser Sequenz oder früher
wird die Wellenscheibe so positioniert, dass sie zwischen dem Lager 33 und
einer inneren Endwand der Lagertasche 87 gehalten wird,
wie in 3 dargestellt. Im Fall des Motors 10 ragt
der Wellenstumpf 31 bei diesem Verfahrensschritt des Prozesses
aus der Öffnung
in der Kappe 13 hervor. Unser Verfahren kann jedoch auch
verwendet werden, um Motoren mit nur einem Abtriebsende zu montieren,
und daher ist das Vorhandensein des Wellenstumpfes 31 nicht
wichtig für
unser bevorzugtes Verfahren. Während
die Kappe an ihre locker montierte Position auf dem Lager 33 bewegt
wird, fügen
sich die drei vorerwähnten (nicht dargestellten)
Ausrichtungsstifte in die Öffnungen 57 in
den Flanschen der Kappe ein, und die Flansche 98, 99, 101 der
Kappe werden gegenüber
den Flanschen 53, 54, 55 des Bechers
positioniert. Die endgültige
Präzisionszentrierung
aller Teile wird dann erreicht durch Bewegung von einer oder mehreren
Haltevorrichtungsflächen über und
axial entlang dem Außendurchmesser 88 der
Lagertasche bzw. des Haltestücks 87 (s. 3 und 4).
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Der
Außendurchmesser
oder die Oberfläche 88 der
externen Lagernabe der Lagertasche 87 hat eine axiale Verjüngung von
einem Grad, und so wird die Nabe zunehmend zentriert, während die
Zentrierungs- und Montagehaltevorrichtung sich an der Nabe entlang
bewegt, bis die Haltevorrichtung aufhört, sich zu bewegen. Dieser
Zentrierungsvorgang der Lagernabe der Kappe bewirkt wiederum, dass das
Lager 33 und die Rotorwelle sich der Zentrierung anpassen,
mit dem Ergebnis, dass der Rotor, der Stator, der Becher und die
Kappe alle präzise
um eine zentrale, sich in Längsrichtung
erstreckende Achse (entlang der Rotorwelle) zentriert werden. Während die
oben beschriebenen Teile ausgerichtet gehalten werden wie oben beschrieben,
werden die Flansche der Kappe und des Bechers derart aneinander
befestigt, dass die zentrierte Ausrichtung der Teile nicht gestört wird.
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In
unseren bevorzugten Verfahren befestigen wir die Flansche der Kappe
und des Bechers durch ein Verfahren aneinander, das in der Branche als "TOG-L-LOC®"-Verfahren wohlbekannt
ist, unter Verwendung von Werkzeugen, die von der BTM Corporation
of Maryville, Mi. erworben wurden. Wir nehmen an, dass die BTM Corporation
auch die Besitzerin des Warenzeichens "TOG-L-LOC®" ist.
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Bei
Anwendung dieses Befestigungsverfahrens wird Metall der Flansche
der Kappe und der Becher verdrängt
und greift etwas ineinander, wie unter 89 in 3 dargestellt.
Durch dieses Verfahren werden "Knöpfe" aus dem Metall von
zwei Metallteilen geformt und miteinander verzahnt, ohne dass in
eines der Teile eine tatsächlich
eine durchgehende Öffnung
geschnitten würde.
Diese Art Verfahren scheint in einer Anzahl von an die BTM Corporation
zedierten US-Patenten beschrieben zu werden, an denen meistens der
Erfinder E. Sawdon beteiligt war.
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Einige
dieser Patente sind: 4,459,735; 5,177,861; 5,208,973; 5,208,974;
5,339,509 und 5,435,049. Ein weiteres Patent, dass eventuell eine Variante
dieses allgemeinen Typs eines Befestigungsprozesses beschreibt,
ist das
US-Patent 5,517,743 .
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Die
erfolgreiche Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens scheint
davon abzuhängen, dass
mit hoher Präzision
regelmäßig bemessene Oberflächen in
drei Hauptbereichen des Bechers und der Kappe hergestellt werden.
Diese drei Bereiche sind das Band in dem Becher, wo der Stator eingepasst
wird, und die Lageraufnahmen des Bechers und der Kappe. Genauer
gesagt, ist es bei der Befolgung der hier oben beschriebenen Verfahrensschritte mit
gestanzten und geformten Stahlteilen wie der offenbarten Kappe und
dem offenbarten Becher wichtig, die oben erwähnten drei Hauptbereiche oder
-gebiete mit durchgängiger
Präzision
auszubilden. Aus diesem Grund wird während der Herstellung des Bechers,
nachdem die Lagertasche für
den Becher erstmals ausgebildet wurde, die Lagertasche mit dem Werkzeug „rückgeschlagen", um sie präzise zu
bemessen. Durch das Rückschlagen
wird das Material der Lagertasche bewegt und geformt, so dass es
in der Dimensionierung durchgängig
der Dimensionierung des bei dem letzten Hub verwendeten Werkzeugs
entspricht. Dieses Verfahren wird genutzt, um die innere Seitenwand
der Lagertasche in dem Becher, die äußere, sich verjüngende Seitenwand
in dem Becher sowie das innere Band des Bechers, wo der Statorkern
hineingepresst werden soll, präzise
zu bemessen. Nach unserer Erfahrung werden außergewöhnlich gute Ergebnisse erzielt,
wenn der angezeigte maximale Gesamt-Schlag zwischen dem Statormontageband
und der inneren Seitenwand der Lagertasche (in dem Becher) kleiner
oder gleich 0,10 mm ist. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
verwendeten wir 1,22 mm (0,048 Zoll) dicken Stahl mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt, beschichtet mit einer Aluminium-Silikon-Legierung,
der oft einfach als "aluminisierter" Stahl bezeichnet
wird, für
die Herstellung des Bechers und der Kappe. Die Verwendung dieses
Materialtyps bringt eine Anzahl von Vorteilen mit sich. Einer davon
ist, dass das Produkt ohne Rost- oder Korrosionsanstrich verkauft
werden kann, und dass das resultierende Motor-Produkt ein angenehmes
silberfarbenes Aussehen hat. Das Material ist jedoch auch leicht
streichbar, ohne kostspielige Oberflächenvorbereitung oder -behandlung,
und Hersteller haben so die Wahl, das Produkt von außen anzustreichen
oder nicht. Zusätzlich
liefert das aluminisierte Material schnell den Beweis, dass unsere
Bearbeitungs- oder Bemessungsverfahren befolgt werden. So sieht
beispielsweise das Becherinnere relativ hell silberfarbig aus, außer am Band
oder in dem Bereich, wo die Nachverformung stattgefunden hat. Dieses
Band wird in 4 mit der Bezugsnummer 89 bezeichnet,
ist von mittelgrauer bis dunkelgrauer Farbe, und scheint "streifenartige" Markierungen aufzuweisen. Ähnliche
Arten von Farbveränderungen
und Markierungen erscheinen auch auf den Hauptoberflächen 88 der
Lagertasche sowie der Innenoberfläche 91 in der Ta sche 86.
Darüber
hinaus scheint die Außenseite
des Bechers 12 oft die Position des Bandes 89 (s.
das Band 96 in 4) durch ein leicht verfärbtes oder
poliertes Aussehen zu zeigen.
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Es
ist zu beachten, dass das hier beschriebene Verfahren zwar ein bevorzugtes
Verfahren darstellt, aber leicht variiert werden kann. So könnten beispielsweise
das Innere der Tasche 87 und das Äußere der Tasche 86 bemessen/angepasst
werden. In diesem Fall würde
jedoch wahrscheinlich zuerst der Rotor in der Kappe positioniert
werden, dann würden der
Becher und der Stator über
dem Rotor platziert werden, gefolgt von der Befestigung der Flansche.
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Eine
Anzahl von Produkteigenschaften scheinen bei der Anwendung unseres
Verfahrens hilfreich zu sein. Es wird beispielsweise angemerkt, dass
an dem Becher und der Kappe drei Flansche verwendet werden. Dies
ist hilfreich, um die korrekte Montage und rechtwinklige Ausrichtung
des Statorkerns und des Bechers zu gewährleisten. In unserem bevorzugten
Verfahren, ist der Stator auf einem Führungspfosten platziert, um
die Mitte der Statorbohrung richtig zu positionieren, und die Unterseite
des Kerns ruht auf einer wirklich flachen Fläche, die rechtwinklig zum Pfosten
verläuft.
Die Mitte des Pfostens trägt
einen federbelasteten Pfosten mit geringerem Durchmesser, auf den
die Lagertasche 86 genau passt, und eine obere Haltevorrichtung
bewegt den Becher abwärts über den
Stator (d.h.: sie drückt
den Becher auf den Stator) und richtet den Becher rechtwinklig zum
Stator aus, indem sie auf die drei Flansche nahe den Seitenwänden des
Bechers drückt oder
diese stößt. Nach
Abschluss dieses Verfahrensschrittes ist der gesamte Statorkern
vom Becher umgeben, und kein peripherer Teil des Kerns zwischen seinen
Endseiten ist den Herstellungseinflüssen ausgesetzt, die mit irgendeinem
nachfolgenden Montageverfahrensschritt verbunden sind. Dieser Teil
unseres Verfahrens resultiert in einer wesentlichen Eigenschaft
unseres Produkts, nämlich:
Der Becher und der Statorkern werden zusammengepresst, bis die Flächen der
Flansche 53, 54, 55 auf derselben flachen
Oberfläche
ruhen wie die Fläche 17 des
Stators. Dementsprechend ist die Endfläche 17 des Stators
im Wesentlichen koplanar mit den Flächen 92, 93, 94 der
Flansche. Mit anderen Worten definiert das Lageraufnahmeende des
Bechers 12 im Wesentlichen eine erste Ebene an einem Ende
der zylindrischen Wände
des Bechers, und die Flansche 53 an der Vorderseite des
Bechers (Ansicht wie in 4) definieren im Wesentlichen
eine zweite Ebene an dem anderen Ende der zylindrischen Wand, und
keine Fläche
des Statorkerns befindet sich außerhalb des Raumes, der von
der im Wesentlichen zylindrischen Wand und der ersten und zweiten
Ebene definiert wird (siehe z.B. 3). An diesem
Punkt ist ersichtlich, dass die vorliegenden erfinderischen Konzepte
auch angewendet werden könnten,
indem man den Kern auf einer erhöhten
Stufe oder Kante in der stützenden
Haltevorrichtung ruhen lässt,
so dass der Becher derart gedrückt
würde,
dass die Ebene der Fläche
des Kerns versetzt gegenüber
der Ebene der Flansche wäre.
Da kein Teil des Kerns aus dem Becher hervorragen würde, wäre den oben
beschriebenen Bedingungen immer noch Genüge getan.
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Andere
Verfahrensschritte können
bei der Befolgung unseres Verfahrens ebenfalls angewendet werden,
und diese werden nun in einer nochmaligen Zusammenfassung des oben
beschriebenen Verfahrens aufgezeigt. Anfänglich werden der Becher und der
Stator zusammengedrückt
wie oben beschrieben. An einer Schmierbank werden vier bis sechs "Punkte" Schmierfett auf
den inneren Seitenwänden der
Lagertaschen sowohl des Bechers als auch der Kappe platziert, und
das relativ dickflüssige
Schmierfett hilft dabei, die Federscheibe in der Lagertasche des
Bechers zu halten. Jedes geeignete Schmierfett kann für diesen
Zweck verwendet werden: Wir haben festgestellt, dass ein unter dem
Markennamen "Dolium® vertriebenes
Schmierfett geeignet ist.
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Die
Kabelfixierung 43 wird dann an ihrem Platz auf dem Flansch 71 eingeklinkt,
die Statorleitungen werden in der Kabelfixierung platziert, und
die Kabelfixierung wird verriegelt und geschlossen. Der Becher und
der Stator werden dann mit dem offenen Ende nach oben in einer Haltevorrichtung
platziert, (wobei drei Stifte locker die Öffnungen 52 in den
Becherflanschen lokalisieren); der Rotor wird in dem Becher platziert,
wobei eine Präzisionsbuchse
den Wellenstumpf 32 zentriert, und der Schaft, der durch das
vorher an seinen Platz gedrückte
Lager 34 wirkt, bewirkt, dass die Lageraufnahme des Bechers
(Lagertasche 86) in Bezug auf die Welle präzisionszentriert
wird. Drei Finger werden wie oben beschrieben mit dem Band 96 auf
dem Becher in Eingriff gebracht und die Kappe wird über dem
Becher platziert, mit dem Sitz des Lagers 33 in der Lagertasche
der Kappe, wobei die drei zuvor erwähnten Ausrichtungsstifte locker
bzw., grob die Öffnungen 57 in
den Becherflanschen ausrichten. Danach wird die Kappe in eine Position
gedrückt,
in der die Flansche der Kappe und des Bechers verbunden werden können, und
das oben beschriebene Befestigungsverfahren wird an zwei Stellen
auf jedem Flansch durchgeführt
(siehe die sechs "Befestigungsknöpfe" 97 in 2).
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Beim
Befolgen des Verfahrens wie es hier beschrieben ist, wird man anerkennen,
dass jetzt ein Motor mit "Clam- Shell"-Konstruktion in
außerordentlich
hoher Qualität
produziert werden kann, und zwar auf Grund der Festlegung und Erhaltung
der genauen Ausrichtung und Konzentrizität von mechanischen Hauptelementen,
und ohne diese Elemente Post-Manufacturing-
oder Montagekräften-
und Beanspruchungen auszusetzen, die eine fehlerhafte Ausrichtung
bewirken.
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Die
in einem Motor nach dem Stand der Technik verwendeten Teile sind
in 13 dargestellt. Diese Teile umfassten eine Statoranordnung 14,
eine Rotoranordnung ähnlich
der Rotoranordnung 27 – außer dass
Gleitlager an Stelle von Kugellagern benutzt wurden – verschiedene
Druckscheiben, Schmierteile, Schmiermittelhalter 101, eine
Walzstahlschale 102, zwei Endrahmen 103 und vier durchgehende
Schrauben und Muttern. Motoren, die unter Verwendung der 13 gezeigten
Teile hergestellt werden, sind von sehr hoher Qualität, verlässlich und
leise im Betrieb. Jedoch zeigt ein Vergleich der 13 und 14 schnell
den großen
Kostenvorteil (sowohl was die Kosten als auch die Montagearbeit
bzw. Zeit betrifft), der mit der Produktion von Motoren des "Clam-Shell"-Typs einhergeht.
Dieser Vergleich sollte auch die Bedeutung des hier präsentierten
Verfahrens und der hier präsentierten
Produktinnovationen unterstreichen, die in Produkten von solcher
Qualität,
Verlässlichkeit
und Leistung resultieren, dass von ihnen erwartet werden kann, Motoren
zu ersetzen, die aus den in 13 gezeigten
Teilen nach dem Stand der Technik bestehen.
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Für Fachleute
werden jetzt zahlreiche Modifikationen unseres Verfahrens und unseres
Produkts offensichtlich sein. Beispielsweise könnten Motoren mit Gleitlagern
auf selbstausrichtenden Lagern (an Stelle von Kugellagern) produziert
werden, und während
die geschlossenen Enden der dargestellten Kappe und des dargestellten
Bechers als massive Flächen
gezeigt werden, könnten
darin auch Lüftungsöffnungen
oder Öffnungen
für andere
Zwecke vorgesehen werden.