長電動機的製作方法

2023-07-19 15:53:56 3

專利名稱：長電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種長電動機，其中轉子劃分成諸段，至少一個低摩擦軸承布置在諸段之間且在電動機的每個端部中，由此定子連續地通過內部軸承疊置，使用在軸承周圍區域中的磁性或非磁性金屬盤形薄片、和軸承之間的磁性金屬盤形薄片。
從美國專利2,251,816得知這樣一種長電動機，其中軸承布置在轉子中的槽中，並因此由可以分成由蝶形鍵固定就位的兩個半軸承圈的軸承圈組成。這些圈可以包含一些在內部槽中用來減小摩擦的滾柱軸承。這種軸承的生產和安裝費事且耗時，因此昂貴。而且，熱傳導性能取決於定子，因為軸承圈直接由定子支撐。
從美國專利3,136,905和從DE-B 885 279得知另一種長電動機類型，其中定子由比單定子盤厚得多的軸承部分劃分成諸段，但其中定子繞組由軸承部分切去，並且不從長電動機的一端通到另一端。而且，在美國專利3,136,905中，軸承不是「低摩擦」類型的。這種電動機裝配也非常複雜，並且由於定子繞組製作複雜而有低的可靠度。這種構造還最終導致低效率，因為磁通由於定子繞組中相當大的間隙而耗散。
而且，從美國專利3,136,905得知一種長電動機，其中軸承直接由在諸段之間的疊置盤限定。這些盤因而由不很適用於限定具有非受控摩擦的軸承的材料製成。在相當大摩擦下能認為由有分層材料趨勢的材料製成的軸承，提供非均勻的磨損表面，由此形成在旋轉軸中的磨損模式。引起溫度升高的摩擦取決於軸承的良好熱傳導性能。當軸承由疊置盤製成時，這樣良好的熱傳導性能是不存在的，因為鐵(Fe)具有僅為72.8J/(m·s·K)的導熱率。
從美國專利5,128,573得知另一種具有多段的長電動機，其中一個轉子軸承和套組件布置在每個轉子段之間，每個軸承都包括一個在作為定子段部分形成的縱向空隙中用來定位的固定鍵，以便防止在使用期間軸承的轉動。這種軸承顯然不是低摩擦類型的，因為固定健顯然是必需的。
從美國專利4,638,198得知又一種具有多段的長電動機，其中每對連續轉子段的上轉子段可以使其下端支撐在一個轉子軸突出部上，如在轉子軸的環形槽中安裝的一個圈上，及其中在轉子孔端部處的一個槽進一步把圈鎖定到位。儘管這種先有技術具有用於下端支撐的突出部，但該突出部不可能以低摩擦類型的軸承為特徵。而且，突出部由在轉子孔的端部處一條槽鎖定到位，這不會減小摩擦。
最後，從美國專利4,453,099得知一種具有多段的長電動機，其中軸承是一個組件，該組件包括一個套，鍵接到軸上；一個內部分，可轉動地接收套；及一個帶有邊緣的凸緣，摩擦地嚙合定子以防止軸承轉動。
先有技術狀態具有一些缺點定子繞組一直穿過定子殼體是不可能的或非常困難的。穿過非常耗時且昂貴，並且當穿過長電動機中的定子繞組時，用來降低成本的裝置才可能是最方便的。而且，先有技術狀態還取決於摩擦，因為軸承中的摩擦不受控制，並且由於當磁矩大時，在轉子與定子之間必須避免機械損壞而使用大磁隙，這使效率相當低。最後，用於生產和維修的成本是高的。摩擦能導致軸承受熱和過早磨損，並且因此將引起能量和材料的損失。
因此本發明的目的在於提供一種具有高效率的長電動機，對軸承有效冷卻的機械穩定的該電動機能在低耗時和低成本下裝配，並且該電動機易於維護和修理。
根據本發明如此實現該目的軸承座中的每個單塊板比普通定子板顯著地厚，並且用具有良好熱傳導性能的順磁金屬製造；軸承座中的每塊板的內徑比普通定子板小；軸承插入軸承座中並通過緊配合保持在其中，由此把軸承的內徑緊配合到轉子的軸上；及把在所有金屬盤中用於定子繞組的槽向轉子徑向打開。
在根據本發明的最佳實施例中能發現軸承是滾珠軸承，即推力滾珠軸承和/或徑向滾珠軸承，由此在使用期間為電動機的水平或豎直位置提供儘可能最小的摩擦力。有可能根據本發明在一個電動機中把推力滾珠軸承和徑向滾珠軸承結合、由此使它能通用。它也能便利地使用滾柱軸承。
在根據本發明的長電動機中，其中相當快地並因此以低成本實現穿線，每個槽形成用於每個繞組的圓角，並且建議，繞組中的每根線具有非圓形橫截面。由此實現，繞組能通過用於轉子或軸承的開口來引導，並且此後放到槽中。非圓形橫截面將以這種特徵保證，繞組充滿圓角空腔的大部分，由此在轉子中提供較大磁通。轉子可以是適於該目的的任何類型。
在權利要求書中將描述另外的便利實施例。參照附圖在如下具體說明中將進一步公開本發明，在附圖中表示

圖1是沿電動機中心軸的和沿由電動機驅動的工具的縱截面；圖2是通過定子的縱向截面；圖3是通過轉子的縱向截面；圖4是從電動機端部看到的定子座；圖5是定子座沿圖4中的線V-V的橫截面；圖6是轉子一個端部的視圖；圖7是圖6中所示轉子端部的剖視圖。
沿長電動機1的中心軸的和沿由長電動機驅動的工具的縱截面表示在圖1中，其中長電動機的長度與其直徑相比是長的。在根據通常實踐建造的電動機中，長電動機的長度和直徑接近＜1∶1，而在長電動機中這種關係可能是5∶1。在圖1中所示的長電動機中，該關係是接近10∶1。這種電動機相對於橫向力和運動很難穩定，並且因此已經提出了使用另外的軸承，由此把轉子分成諸段。
就這樣劃分成區段而論，在區段之間的軸承由公共定子片或由非磁性片形成，具有相當複雜形式的軸承，以便使在豎直位置使用長電動機成為可能。先在說明書中描述這種電動機的例子。
由圖1能看到，轉子2由懸在軸承座5中的軸承4支撐，軸承座5的每一個比定子3中的公共定子片明顯厚。徑向開口槽6表示在軸承座中，由此在安裝軸承之前使定子繞組的穿線容易。
軸承座由順磁金屬，例如鋁或銅製成。變化的磁通將使軸承座由於渦流發熱。因此，希望用銅作軸承座的材料，因為它具有401J/(m·s·K)的比導熱率，而鋁具有237J/(m·s·K)的比導熱率。然而，兩種金屬都表現出優良的導熱率。
圖2表示僅安裝有軸承座5的定子。因為每個定子片由於片的打孔而在厚度上可能變化，所以定子片以10片分組，以便相對於上一組10而每組轉動90°。由此實現，定子在整個長度上能幾乎是直的，與直線僅有很小的偏差。在另一方面，這將保證轉子能非常靠近定子轉動，而不與定子物理接觸，並且由此把最佳的磁通傳送到轉子。
圖3表示帶有安裝在轉子段之間的軸承的轉子。轉子能具有任何類型，例如異步轉子或永磁轉子，後者另一方面需要一個控制裝置。對於異步轉子，繞組標有20。
圖4表示從長電動機端部看到的一個軸承座5。槽6向轉子徑向打開。槽的寬度沿半徑不是常數，並且從窄開口向轉子，該寬度隨槽的深度而增大，因而形成用於每個定子繞組的圓角。因此「磁」軛7沿半徑或多或少在厚度上是恆定的。在該構造中，一個軸承緊配合在軛7之間，並且由於軸承座的牢固構造能保持在該處。如上所述，銅以及鋁能用作用於軸承座的材料，並且用這些金屬保證，通過軸承座5能除去產生的熱量。
權利要求
1.一種長電動機，其中轉子(2)被劃分成諸段，至少一個低摩擦軸承(4)被布置在諸段之間且在長電動機(1)的每個端部中，由此定子連續地通過內部軸承(4)被疊置，使用在軸承(4)周圍區域中金屬盤形薄片、和在軸承(4)之間的磁性金屬盤形薄片(10)，該長電動機的特徵在於軸承座(5)中的每個單塊板比普通定子板(10)顯著地厚，並且用具有良好熱傳導性能的順磁金屬製造；軸承座(5)中的每塊板的內徑比普通定子板(10)的內徑小；軸承(4)被插入軸承座(5)中並通過緊配合保持在其中，由此把軸承(4)的內徑緊配合到轉子的軸上；及在所有金屬盤(5、10)中用於定子繞組的槽都向轉子徑向也打開。
2.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於軸承(4)是滾珠軸承。
3.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於軸承(4)是推力滾珠軸承和/或徑向滾珠軸承。
4.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於軸承(4)是滾柱軸承。
5.根據以上權利要求中任何一項所述的電動機，其特徵在於繞組中的穿線具有非圓形橫截面。
全文摘要
在一種長電動機中,其中轉子(2)被劃分成諸段,至少一個低摩擦軸承(4)被布置在諸段之間且在長電動機(1)的每個端部中,由此定於連續地通過內部軸承(4)被疊置,使用在軸承(4)周圍區域中的金屬盤形薄片、和在軸承(4)之間的磁性金屬盤形薄片(10),目的在於提供一種具有高效率的主要用於可潛水用途的長電動機,該機械穩定的電動機能夠在低耗時低成本下裝配,並且該電動機易於維護和修理。該目的這樣實現:軸承座(5)中的每個單塊板比普通定於板(10)顯著地厚,並且用具有良好熱傳導性能的順磁金屬製造;軸承座(5)中的每塊板的內徑比普通定子板(10)的內徑小;軸承(4)被插入軸承座(5)中並通過緊配合保持在其中,由此把軸承(4)的內徑緊配合到轉子的軸上;及在所有金屬盤(5、10)中用於定於繞組的槽都向轉子徑向地打開。
文檔編號H02K5/173GK1240541SQ97180786
公開日2000年1月5日 申請日期1997年11月21日 優先權日1996年11月22日
發明者覺根·哈倫德貝克 申請人:韋爾泰克公司