用於潛水式電機的電動馬達的製作方法
2023-07-20 01:02:51
用於潛水式電機的電動馬達的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於潛水式電機的電動馬達，包括定子單元（8）和轉子單元（9），該定子單元具有定子芯部（10），該轉子單元可旋轉地布置在所述定子單元（8）中並且具有軸向延伸的中心軸線，該轉子單元（9）包括轉子芯部（14）和至少一個永磁體，該轉子芯部（14）的外徑小於所述定子芯部的內徑。根據本發明，該轉子單元（9）包括制動裝置（17），該制動裝置的徑向外表面內接於一圓，該圓的直徑大於轉子芯部（9）的外徑，制動裝置（17）的至少外表面由橡膠製成，制動裝置（17）的至少一部分被布置成在轉子單元（9）和定子單元（8）相互軸向移動的情況下抵靠定子芯部（10）的內表面，並且制動裝置（17）被布置成當轉子單元（9）在定子單元（8）中處於安裝狀態時與定子芯部（10）間隔開。
【專利說明】用於潛水式電機的電動馬達
【技術領域】
[0001]本發明整體涉及用於潛水式電機的電動馬達領域，該潛水式電機為例如適合於例如傳送和處理水或廢水的泵和混合器。具體地，本發明涉及用於潛水式電機的電動馬達，該電動馬達包括定子單元和轉子單元，該定子單元具有定子芯部，該轉子單元可旋轉地布置在所述定子單元中並且具有軸向延伸的中心軸線。轉子單元包括轉子芯部和至少一個永磁體，轉子芯部的外徑小於所述定子芯部的內徑。
【背景技術】
[0002]長期以來已知的是，首先，在安裝包括永磁體的電動馬達時，由於安裝期間在馬達的定子和轉子之間作用的大的磁力，而會出現操作者和/或電動馬達損傷/損壞的風險。
[0003]安裝包括不具有永磁體的電動馬達的潛水式電機(諸如用於廢水的泵)的已知方式包括以下步驟。首先，將泵殼體或定子殼體顛倒放置在平面和穩定表面上。接下來，將定子安裝在定子殼體中，它們一起形成定子單元。接下來，通過藉助於起重機或者手動地將轉子單元下降到定子單元中，並且用手沿橫向方向引導轉子單元，直到驅動軸和上部驅動軸軸承與定子殼體接觸，即直到到達完全安裝位置，而將轉子單元(驅動軸、轉子、軸承和軸承殼體)安裝到定子單元。接下來，安裝線圈殼體和液壓單元。應當指出的是，許多服務車間並沒有裝備比起重機更加複雜的設備，也沒有裝備不同的手持工具。
[0004]然而，越來越通用的是，潛水式電機包括具有永磁體的電動馬達，由於轉子芯部和定子單元之間無所不在且看不見的磁吸引力，使得安裝和拆卸將是麻煩的或者甚至是不可能的。
[0005]如果針對具有包括永磁體的電動馬達的泵實施上述安裝步驟，那麼混合器以及操作者將會有損傷/損壞的風險；此外究竟能否安裝成功還值得懷疑。安裝開始於將定子單元放置在平面表面上。當之後包括永磁體的轉子單元藉助於起重機或類似物下降且處於定子緊上方的位置處時，磁吸引力非常強，使得定子單元將會被從表面提升，因此定子單元可以下落並且存在損壞的風險，同時存在傷害操作者的風險。
[0006]理論上，定子單元可以被夾持到支撐物，以防止其在轉子單元下降時被提升。然而，轉子單元仍然不能夠在定子上方對中，而是將不受控制地擺動，直到轉子接觸並抵靠地附著到定子單元。於是，在服務車間中解決轉子單元對中的唯一可行方法是利用錘子敲打轉子單元，直到轉子單元對中。然而，該方法是不推薦的，原因是電動馬達存在損壞的風險，尤其是永磁體存在損壞的風險。
[0007]即使操作者控制轉子單元的對準並且控制將轉子單元插入到定子單元中，那麼接下來出現的風險在於，文字意義上的轉子單元將被非常大的力吸入到定子單元中，並且在定子殼體與轉子單元的軸承殼體之間出現切割作用，由此操作者存在其手指受傷或失去的風險。
[0008]US6, 919，659B2公開了用於將定子安裝在包括至少一個永磁體的轉子單元上的方法。所公開的方法克服了定子與轉子接觸的問題。轉子布置在塑料外殼中，該塑料外殼在安裝期間被壓入到定子中。
[0009]US2007/0235248A1描述了用於將定子安裝在包括永磁體的轉子單元上的方法。所述的方法克服了定子與轉子接觸的問題。該方法採用外殼，該外殼固定地連接到轉子單元，然後將定子單元下降到外殼與轉子之間的間隙中。因此，該方法採用外殼作為用於定子單元的引導件。
[0010]這些文獻均沒有提供解決與安裝包括永磁體的電動馬達相關的所有問題的方法。
【發明內容】
[0011]本發明的目的和特徵的簡要描述
[0012]本發明的目的在於消除此前已知的電動馬達的上述缺陷和缺點，並且提供改進的電動馬達。本發明的主要目的在於提供由引言限定的改進的電動馬達，在安裝/拆卸期間所包含的部件的相互運動受到限制，同時當電動馬達處於安裝狀態時所包含的部件的相互運動不受限制。
[0013]本發明的另一個目的在於提供一種電動馬達，其安裝/拆卸不需要昂貴的或複雜的服務設備。
[0014]本發明的另一個目的在於提供一種電動馬達，其中在安裝/拆卸期間，轉子沒有靠著定子內側刮擦的風險。
[0015]本發明的特徵的簡要描述
[0016]根據本發明，至少主要目的是通過引言所限定的電動馬達來實現的，其特徵在於，轉子單元包括制動裝置，該制動裝置的徑向外表面內接於一圓，該圓的直徑大於轉子芯部的外徑，制動裝置的至少外表面由橡膠製成，制動裝置的至少一部分被布置成在轉子單元和定子單元相互軸向移動的情況下抵靠定子芯部的內表面，並且制動裝置被布置成當轉子單元在定子單元中處於安裝狀態時與定子芯部間隔開。
[0017]從屬權利要求中進一步限定了本發明的優選實施例。
[0018]優選地，轉子單元包括第一短路環，制動裝置連接到所述短路環。這使得僅僅需要對常規電動馬達進行小的重新設計就能夠提供本發明。
[0019]在優選的實施例中，制動裝置包括至少一個圓形元件，這使得在安裝期間獲得儘可能最大的制動效果，而同時制動裝置需要儘可能最小的壓縮。
[0020]從其它從屬權利要求以及以下的優選實施例的詳細描述中，本發明進一步的優點和特徵將會變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]參考附圖，從以下的優選實施例的詳細描述中，本發明的上述和其它特徵和優點的更完全的理解將會變得清楚，其中:
[0022]圖1為潛水式電機的一部分的透視圖，其實現為泵，其中移除了液壓單元，
[0023]圖2為潛水式電機的透視圖，其實現為混合器，
[0024]圖3為根據本發明的包括定子單元和轉子單元的泵處於未安裝狀態的示意性截面圖，
[0025]圖4為根據圖3的泵在安裝期間的示意性截面圖，[0026]圖5為根據圖3和4的泵處於安裝狀態的示意性截面圖，
[0027]圖6為圖1所示的潛水式電機的示意性截面圖，
[0028]圖7為根據本發明的包括定子單元和轉子單元的混合器處於未安裝狀態的示意性截面圖，以及
[0029]圖8為圖7的混合器處於安裝狀態的示意性截面圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明整體涉及用於潛水式電機的電動馬達，該潛水式電機為例如適合於例如水或廢水的泵和混合器。應當指出的是，所述潛水式電機除了浸沒在液體中之外，還可以以乾燥或半乾燥方式提供。在圖1中，示出了這樣的泵，在圖2中，示出了這樣的混合器。
[0031]初始參考圖1、3_6，其中示出了整體用I表示的泵。應當指出的是，如果沒有另外提及，那麼在下文中在這種泵的內容中描述根據本發明的電動馬達，但是應當認識到，作為以下說明書基礎的本發明的一般概念並不限於這種泵。
[0032]泵I包括殼體2，也被稱為定子殼體，該殼體可以包括用於泵I的內部冷卻系統，或者泵可以布置成在操作期間經由殼體2藉助於圍繞泵的液體而進行冷卻。然而，殼體2的主要目的是容納泵I的驅動單元/電動馬達，這將在下面更詳細地描述。泵I經由電纜3獲得電力供應，該電纜3經由電纜引入裝置5引入到聯接單元4中。在圖1的底部處，油殼底部6示出為聯接到殼體2，此外，泵還包括與油殼底部6連接的液壓單元，然而在圖1中省略了液壓單元。
[0033]現在參考圖3-6。本發明的目的在於整體用7表示的電動馬達，其包括整體用8表示的定子單元和整體用9表示的轉子單元。轉子單元9具有軸向延伸的中心軸線，在安裝狀態中，轉子單元可旋轉地布置在定子單元8中。
[0034]在所示的實施例中，定子單元8包括所述殼體2以及定子，定子繼而包括定子芯部
10、下部繞組線圈11和上部繞組線圈12。優選地，定子芯部10包括彼此堆疊的多個環形定子板，這些環形定子板由磁性材料(例如金屬，例如鐵)製成。定子板疊堆包括多個軸向延伸的齒，這些齒向內伸出，並且通過定子狹槽彼此分隔開。此外，定子繞組以常規方式布置在定子狹槽中，並且藉助於所述下部繞組線圈11和所述上部繞組線圈12連接，使得當泵(更精確地是定子繞組)連接到電源並且啟動時，磁場將在定子芯部10中繞所述中心軸線旋轉。
[0035]在所示的實施例中，轉子單元9包括驅動軸13和轉子，該轉子繼而包括轉子芯部
14、下部短路環15和上部短路環16。應當指出的是，僅僅在某些類型的電動馬達中可以找到下部短路環15和上部短路環16，在轉子單元9缺少這樣的短路環的情況下，優選地，轉子單元9包括代替上部短路環的單獨元件，如以下所述的。轉子芯部14可以是若干轉子板的疊堆，或者可以鑄造成一個部件，並且應當由磁性材料(例如金屬，例如鐵)製成。此外，轉子芯部14應當包括至少一個永磁體，以便形成至少兩個轉子磁極，優選地，轉子芯部14包括多個永磁體，以便以常規方式獲得若干磁極，並且由此獲得特定電流進給頻率下的較慢旋轉速度。還應當指出的是，轉子芯部14可以每個磁極包括若干永磁體。永磁體優選地布置在轉子芯部14的包封表面處或附近。
[0036]在一個實施例中(未示出)，轉子為所謂的混合轉子，其包括異步類型的環形徑向外部區段和布置在所述外部區段徑向內側的同步類型的環形徑向內部區段，同步類型的內部區段包括所述至少一個永磁體。異步類型的環形外部區段被布置成僅僅在電動馬達起動時激活，同步類型的環形內部區段被布置成在混合轉子已經獲得旋轉運動之後和在接下來的正常操作期間正向地啟動。
[0037]根據本發明，轉子芯部14的外徑火應當小於所述定子芯部10的內徑ds，因此在轉子芯部14和定子芯部10之間獲得狹窄的圓周圓柱形間隙，該間隙優選地填充有氣體。從而，在電動馬達操作期間，處於可能的軸承摩擦之外，在轉子單元9和定子單元8之間不存在摩擦，並且在轉子芯部14和定子芯部10之間不存在直接或間接的抵靠。
[0038]根據本發明，轉子單元9還包括制動裝置17，根據優選實施例，沿軸向方向看，該制動裝置位於轉子芯部14上方。沿徑向方向看，制動裝置17的外表面的至少一部分內接在一圓中，該圓的直徑db大於轉子芯部14的外徑4。此外，在轉子單元9安裝在定子單元8中/從定子單元8拆卸期間，制動裝置17的至少一部分被布置成抵靠定子芯部10的內表面18，見圖4，同時，當轉子單元9在定子單元8中處於安裝狀態時，制動裝置17被布置成與定子芯部10間隔開，見圖5和6。更精確地，制動裝置17優選地通過在安裝電動馬達時位於定子芯部10上方而與定子芯部10沿軸向間隔開，由此制動裝置17僅僅在安裝/拆卸期間激活，而不會在正常操作期間不利地影響電動馬達。為了確保在安裝/拆卸期間制動裝置17抵靠定子芯部10的內表面18，制動裝置17應當相應地具有一定的壓縮性，並且在未負載狀態中，制動裝置17所內接的圓的直徑db應當優選地大於定子芯部10的內徑ds，在可供選擇的實施例中，該圓的直徑db與定子芯部10的內徑ds —樣大。
[0039]根據可供選擇的實施例(未示出)，制動裝置17被布置成在安裝/拆卸期間沿徑向從轉子芯部14和驅動軸13伸出，因此，當電動馬達處於安裝狀態時，制動裝置17藉助於合適的機械布置(未示出)沿徑向向內移動到轉子芯部14中。從而，當轉子單元9在定子單元8中處於安裝狀態時，制動裝置17被布置成與定子芯部10沿徑向間隔開。
[0040]根據本發明所示的實施例，制動裝置17連接到轉子單元9的上部短路環16。然而，應當指出的是，制動裝置17不需要布置在短路環或類似物中，但是可以連接到單獨元件(未示出)，該單獨元件繼而在轉子芯部的軸向上方連接到驅動軸13和/或轉子,或者連接到轉子芯部14的上部部分，並且這些等同形式被認為是包含在以上和以下的說明中，即使它們沒有被明確提及。
[0041]優選的是，制動裝置17包括至少一個圓形元件，例如O形環或帶，並且上部短路環
16、單獨元件或轉子芯部14的上部部分具有周向凹槽或座部，制動裝置17布置在該周向凹槽或座部中。優選地，周向凹槽或座部是圓形的。優選地，在安裝/拆卸期間，在制動裝置17和定子芯部10的內表面18之間出現周向抵靠。在可供選擇的實施例中，制動裝置17包括彼此軸向分隔開的若干圓形元件，或者制動元件具有大的軸向延伸，以便轉子單元9和定子單元8在安裝/拆卸期間獲得相互的引導。優選地，制動裝置17的至少外表面，即在安裝/拆卸期間抵靠定子芯部10的內表面18的表面，由橡膠製成，以便獲得良好的制動效果。然而，應當指出的是，制動裝置可以由塑料製成，包括彈簧鋼環，等。
[0042]在可供選擇的實施例中，制動裝置17包括至少三個分離的元件,這些元件優選地沿著制動裝置的外表面所內接的圓等距地分布。
[0043]除了提供可控的安裝/拆卸之外，制動裝置17還提供對中效果，這使得定子芯部10和轉子芯部14在安裝/拆卸期間不會彼此刮擦。[0044]在圖6中，具有從屬的軸承和軸向面密封的軸承殼體19和油殼底部20，，也連接到殼體2，因此所示的泵組件準備好以常規的方式接納省略的液壓單元。應當指出的是，在可供選擇的實施例中，具有從屬的軸承的軸承殼體19在安裝/拆卸期間屬於轉子單元9，並且在轉子單元9安裝在定子單元8中之後安裝到驅動軸13。在可供選擇的實施例中，上部軸承(其在圖3和4中示出為布置在殼體2中的軸承座中)可以連接到驅動軸13並且與轉子單元9 一起安裝在定子單元8中。在另一個可供選擇的實施例中，在轉子芯部已經安裝在定子單元中之後，安裝驅動軸13和軸承殼體19。然而，本段所述的實施例不會影響由獨立權利要求限定的本發明。
[0045]現在參考圖2、7-8，其中示出了潛水式電機，該潛水式電機為混合器21形式，用於產生並維持在液體體積(例如水或廢水)中的運動。
[0046]混合器21包括電動馬達和驅動軸13，該驅動軸從所述電動馬達延伸到推進器22，即推進器22附接到驅動軸13的下端部。推進器22包括轂以及一個或多個葉片，葉片從所述轂延伸並且沿著所述轂的周邊均勻地分布。在操作中，推進器22由電動馬達驅動，以繞推進器軸線旋轉，從而產生從推進器22的抽吸側到壓力側的液體流。此外，混合器21包括以23示出為示意性部分的油殼和軸承殼體、具有轉子芯部14和所述驅動軸13的轉子單元9以及具有定子芯部10和殼體2的定子單元8。轉子芯部14包括至少一個永磁體。應當指出的是，為了清楚起見已經移除了混合器的若干部分和細節，並且所示的部分僅僅是示意性地示出而不代表真實的比例。此外，轉子單元9包括布置在轉子芯部14上方或者布置在轉子芯部14的上部區域中的制動裝置17。
[0047]在安裝這樣的混合器21的情況下，推進器顛倒放置在平面和穩定的表面上，之後油殼和軸承殼體安裝到推進器。接下來，轉子單元9 (驅動軸和轉子)附接到推進器22，使得通過將驅動軸的下端部引導通過油殼和軸承殼體並且將驅動軸的所述下端部附接到推進器，驅動軸處於豎立的位置。最後，定子單元8 (定子和定子殼體)，或者僅僅定子，在轉子單元9上下降，直到定子殼體的下端部接觸油殼，也就是直到到達完全安裝位置，見圖8。在定子單元8下降期間，制動裝置17將抵靠轉子芯部10的內表面，如上結合圖1、3-6所述。
[0048]本發明可行的修改形式
[0049]本發明並不僅僅限於如上所述和如圖所示的實施例，這些實施例主要具有圖示和示例性的目的。本專利申請旨在覆蓋本文所述的優選實施例的所有調整和變型形式，從而本發明由所附權利要求的語言及其等效來限定。從而，在所附權利要求的範圍內，該設備可以以所有可行的方式進行修改。
[0050]應當指出的是，根據本發明，定子在轉子上下降或者轉子下降到定子中是無所謂的，主要是要發生相互軸向運動。
[0051]還應當指出的是，有關/關於諸如上、下等的術語的所有信息應當結合圖1、5、7和8定向的設備進行解釋/閱讀，附圖定向成能夠以正確的方式閱讀附圖標記。從而，這樣的術語僅僅表示在所示的實施例中的相互關係，如果本發明的設備設置有另外的結構/設計，那麼這些關係可以改變。
[0052]應當指出的是，即使沒有明確地提及一個特定實施例的特徵可以與另一個實施例的特徵組合，如果該組合是可能的，那麼也應當認為該組合是明顯的。
【權利要求】
1.一種用於潛水式電機的電動馬達，包括定子單元(8)和轉子單元(9)，該定子單元具有定子芯部(10)，該轉子單元可旋轉地布置在所述定子單元(8)中並且具有軸向延伸的中心軸線，該轉子單元(9)包括轉子芯部(14)和至少一個永磁體，該轉子芯部(14)的外徑(cU小於所述定子芯部(8)的內徑(ds)，其特徵在於，該轉子單元(9)還包括制動裝置(17)，該制動裝置的徑向外表面內接於一圓，該圓的直徑(db)大於轉子芯部(9)的外徑(4)，制動裝置(17)的至少外表面由橡膠製成，制動裝置(17)的至少一部分被布置成在轉子單元(9)和定子單元(8)相互軸向移動的情況下抵靠定子芯部(10)的內表面(18)，並且制動裝置(17)被布置成當轉子單元(9)在定子單元(8)中處於安裝狀態時與定子芯部(10)間隔開。
2.根據權利要求1所述的電動馬達，其特徵在於，轉子單元(9)包括上部短路環(16)，制動裝置(17)連接到所述上部短路環(16)。
3.根據權利要求1或2所述的電動馬達，其特徵在於，制動裝置(17)包括至少一個圓形元件。
4.根據權利要求2和3所述的電動馬達，其特徵在於，上部短路環(16)具有周向凹槽，制動裝置(17)布置在該周向凹槽中。
5.根據權利要求1或2所述的電動馬達，其特徵在於，制動裝置(17)包括至少三個分離的元件。
6.根據權利要求5所述的電動馬達，其特徵在於，所述三個分離的元件沿著制動裝置的外表面所內接的圓等距地分布。
【文檔編號】H02K15/16GK103534912SQ201280023334
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月14日 優先權日:2011年5月17日
【發明者】J·布拉特塔爾, R·瑪蒂納茨, J·尼爾森, O·克羅根 申請人:賽樂姆智慧財產權控股有限責任公司