CN102474151A

CN102474151A - 转子屏蔽套

Info

Publication number: CN102474151A
Application number: CN2010800334572A
Authority: CN
Inventors: 塞巴斯蒂安·丹东尼奥
Original assignee: Grundfos Nonox AS
Current assignee: Grundfos Management AS; Emitec Denmark AS
Priority date: 2009-09-05
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: EP2293417B1; WO2011026597A1; EP2293417A1; JP5878469B2; US20120146440A1; US9071091B2; CN102474151B; JP2013504289A

Abstract

本发明涉及用于湿式运行的电动机的转子屏蔽套以及包括具有这种转子屏蔽套的湿式运行的电动机的泵装置，其中转子屏蔽套包括由热塑性材料制成的内层(2)，内层至少部分地被支撑层(4)围绕，支撑层的形式是附接到内层(2)的外侧的热塑性带层。

Description

转子屏蔽套

技术领域

本发明涉及一种用于湿式运行(wet running)的电动机、尤其是用于泵装置(例如加热系统或空气调节系统的循环泵)的转子屏蔽套(rotor can)。

背景技术

湿式运行的电动机包括位于电动机的定子与转子之间的转子屏蔽套。直到现在，这些转子屏蔽套通常由不锈钢制造。然而，还公知的是由塑性材料制作这种转子屏蔽套。由于在转子屏蔽套内存在流体负压，所以转子屏蔽套必须抵抗该内压，尤其是在高内压和高温下也要保持其预定形状。

因此，为了在高压和高温下使用，公知的是通过纤维来增强转子屏蔽套的塑性材料。所述公知的转子屏蔽套由必须通过加热来硬化的热固性塑料制成。这导致制造过程耗时长。

发明内容

本发明的目的是提供一种由塑性材料制成的、用于湿式运行的电动机的改进型转子屏蔽套，其允许制造过程容易且耗时较少，并具有高稳定性和薄壁。

该目的通过具有权利要求1所限定的特征的转子屏蔽套和具有权利要求15所限定的特征的泵装置实现。在从属权利要求、以下描述和附图中公开了改进的实施例。

根据本发明的用于湿式运行的电动机的转子屏蔽套包括由热塑性材料制成的内层。该内层可通过注塑制造。该内层至少部分地被支撑层围绕。支撑层附接到内层的外侧并由附接到内层的外侧的热塑性带制成。热塑性带优选沿纵向(即，当围绕内层缠绕时沿圆周方向)具有高拉伸强度。因此，热塑性带层增强了内层抵抗因作用在内层的内部的内压和/或作用在塑性材料上的高温而引起的变形。优选地，热塑性带层至少附接到在电机内部布置于定子与转子之间的转子屏蔽套的圆柱部。转子屏蔽套的封闭顶端部可没有热塑性带层。作为替代，转子屏蔽套的该部的内层可具有更大的厚度。

热塑性带层优选在加热工艺中附接到内层。优选地，当支撑层附接到转子屏蔽套的外侧(例如围绕转子屏蔽套缠绕)时，对内层和支撑层进行加热。此外，优选将支撑层压到内层上，从而通过将融合和强化塑性材料的压力相结合的方式来实现附接。加热工艺能够通过对带进行电感应加热的方式来进行。如果带被导电织物(例如碳纤维)加强，则这些能用作对带加热的电阻。

代替围绕转子屏蔽套直接缠绕带层，还可以围绕芯部(例如金属芯部)缠绕带层，从而独立于内层来生产支撑层。以这种方式制成的支撑层能够插入用于模制内层的注塑模具中，然后通过注塑工艺在预先制成的支撑层内直接模制内层。

优选地，内层由纤维增强的热塑性材料制成。内层材料可以是芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维等。

进一步，支撑层优选是纤维增强的热塑性带层。带层可通过玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维等来增强。优选地，沿带层的纵向布置连续纤维，使得当围绕内层缠绕时，增强纤维基本上沿转子屏蔽套的圆周方向延伸。这个方向是当有压力被施加到转子屏蔽套的内部时，带必须吸收转子屏蔽套中的最高拉伸应力的方向。

根据优选实施例，转子屏蔽套的至少一个端部未被支撑层包围。具体地，其可以是转子屏蔽套的封闭端部。该端部通常不会布置在转子与定子之间，而是沿轴向布置在转子与定子之间的间隙以外。因此，该部可具有更大的壁厚，使得无需由支撑层来增强。

这意味着，在该实施例中，内层的端部的厚度比布置在电机的转子与定子之间的间隙中的转子屏蔽套的中间部的厚度(即，壁厚)更大。

在又一优选实施例中，转子屏蔽套包括转子轴的轴承，该轴承由内层的热塑性材料模制于内。例如，该轴承可以在模制工艺之前插入注塑模具中，使得在注塑期间内层的热塑性材料围绕该轴承流动，而且该轴承被模制到内层中。这允许轴承更容易且可靠地连接在转子屏蔽套内。为了保持轴承，转子屏蔽套的内层在包围轴承处可具有更大的厚度，以吸收在包围轴承的区域中的作用在转子屏蔽套上的力。

代替直接在轴承中模制，用于转子轴的轴承的轴承座可被内层的热塑性材料模制于内。这意味着，在注塑工艺期间，在内层中形成轴承座。可选地，预先制造的轴承座(尤其是由例如金属制成的轴承座)可在模制内层之前插入注塑模具中，使得轴承座在注塑工艺期间被热塑性材料模制于内。稍后，当组装泵时，轴承可设置到该轴承座中。因此，轴承座构成轴承的限定支撑。

优选，轴承座由与内层相同的热塑性材料制成。这确保转子屏蔽套的轴承座与内层之间的可靠连接。优选地，在注塑工艺期间，轴承座被转子屏蔽套的热塑性材料模制于内。因此，轴承座和转子屏蔽套的材料在注塑工艺期间融合在一起。

如之前描述的，内层优选是注塑部件。然而，内层也可以其他合适的方式形成。例如，内层可由热塑性管生产。

根据又一优选实施例，热塑性带层被预加应力，使得有沿径向向内的力施加到内层。这可通过在围绕内层缠绕带之前使带拉伸而实现。

进一步，带层优选被基本上无重叠地附接到内层。这意味着带的两个相继的平带(laid ribbon)或圈(windings)之间没有重叠。然而，由于围绕内层的最后的一圈优选在垂直于转子屏蔽套的纵向轴线的平面内延伸，所以带的最后的一圈可具有重叠。

根据本发明的特定实施例，可以将两个带层附接到内层。这两层可叠置地布置在内层的外侧。两个带层可围绕内层沿相反的方向缠绕。通过这种缠绕方式，内层能够实现改进型的增强。

在优选实施例中，转子屏蔽套具有围绕转子屏蔽套的开口端的端凸缘。优选地，该端凸缘与内层一体形成，例如通过注塑工艺。端凸缘用于将转子屏蔽套固定和密封在例如泵壳上。

根据又一优选实施例，带的基体与内层的基体相同(即，内层的基础材料和支撑层的基础材料相同)，使得能够在带与内层之间实现物理和/或化学结合。与现有技术的转子屏蔽套中使用的热固性材料相比，这是个显著优点。

附图说明

在下文中，参照附图来描述本发明的示例。在附图中示出：

图1是根据本发明的第一实施例的转子屏蔽套，

图2是根据图1的转子屏蔽套的剖视图，

图3是根据本发明的第二实施例的转子屏蔽套，

图4是图3所示的转子屏蔽套的剖视图，

图5示意性示出支撑层如何被施加到根据本发明的第一方法的内层，

图6a、6b示意性示出带层如何被施加到根据本发明的第二方法的内层，

图7a至图7d示出将支撑层施加到根据本发明的第三实施例的内层的方法，以及

图8是插入有轴承的轴承座的剖视图，

图9是插入有轴承的轴承座的仰视图，以及

图10是准备与转子屏蔽套联接的轴承座的一侧上的俯视图。

具体实施方式

如图1至图4所示的转子屏蔽套具有由热塑性材料制成的内层2。内层2通过注塑形成。在内层2的圆周外侧，内层2被带层形式的支撑层4包围。带层是通过围绕内层2缠绕热塑性带而制成。内层2和支撑层4的带例如可通过玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维而得到纤维增强。热塑性带的增强纤维沿带的纵向连续延伸，使得纤维能够围绕内层2进行周向缠绕。由此，增强纤维可吸收因作用在转子屏蔽套内部的压力而造成的拉伸应力。

内层2和支撑层4优选由相同的热塑性材料形成，使得在内层2与支撑层4之间能够实现化学和/或物理结合。两者都优选地，当围绕内层2缠绕支撑层时，对内层2和支撑层4的热塑性带进行加热。

在图1和图2所示的实施例中，转子屏蔽套具有环绕转子屏蔽套的开口端8的端凸缘6。端凸缘6用来使转子屏蔽套对齐、密封并固定到泵壳。

与开口端8相对的端部是转子屏蔽套的封闭端10。在转子屏蔽套内的封闭端10处设置转子轴的轴承12。轴承12可保持在形成于内层2内部的轴承座中。进一步，在注塑期间，轴承12可被内层的材料模制于内。

与图1和图2所示的实施例相比，图3和图4所示的实施例的封闭端10是平的，即基本上垂直于转子屏蔽套的纵向轴线。进一步，根据图1和图2的转子屏蔽套稍微呈圆锥形，然而根据图3和图4的实施例的转子屏蔽套基本上呈圆柱形。在图3和图4所示的实施例中，封闭端10具有从封闭端10沿轴向伸出的轴向延伸的限位装置14。限位装置用来固定转子屏蔽套，使其封闭端10位于定子座内。

支撑层4可以如图5所示那样被施加到内层2。在该实施例中，在第一步骤，通过注塑来制成内层2。在第二步骤，呈热塑性纤维增强带形式的支撑层从开口端8开始围绕内层2缠绕。热塑性带16的第一带或第一圈在垂直于转子屏蔽套的纵向轴线(即，平行于端凸缘6)的平面上缠绕。随后的圈或带以螺旋状的方式围绕内层2的圆柱部成小角度缠绕。该缠绕是以热塑性带的单个圈不会彼此重叠的方式来执行的。在缠绕过程之前和期间，可以对内层2和带16进行加热。进一步，第一圈可以焊接的方式进行固定。

在图5中，缠绕过程从开口端6开始。然而，也可以在封闭端10处开始缠绕。如果有两层热塑性带围绕内层2进行缠绕，也可以在封闭端10处开始缠绕第一层，然后从开口端8开始缠绕第二层，或者反之亦可。进一步，也可以在转子屏蔽套的中部(沿纵向观察)开始和结束。

为了避免将第一缠绕层焊接在内层2上，可以使用如图6a和图6b所示的金属接合器(adapter)18。如图6a所示，金属接合器设置在之前通过注塑已经形成的内层2的封闭端10上。金属接合器18的内部形状对应于转子屏蔽套的封闭端10的形状，使得转子屏蔽套的封闭端10能够装配到金属接合器18中，从而使金属接合器18的外周表面与内层2的圆柱部的外周表面对齐。如图6b所示，在金属接合器18上开始缠绕带16。因此，第一圈能够被焊接(即，通过焊接在金属接合器18上而得以封闭)，使得内层2不会受到该焊接过程的影响。接着，如结合图5描述的，围绕内层2缠绕热塑性带16。在缠绕之后，在金属接合器18的轴向端处，靠近封闭端沿周向切割由热塑性带16形成的层。然后，金属接合器18能够被移开。

根据图5和图6所示的方法，在注塑内层2之后将支撑层附接到内层2。然而，也可以首先通过缠绕热塑性带16来形成支撑层，然后在第二步，通过注塑而在支撑层4的内部直接形成内层。这在图7a至图7d示出。

在第一步，通过围绕金属芯部20缠绕热塑性带16而在金属芯部20上形成支撑层4。如图7a所示，缠绕之后，从这样形成的支撑层4的内部移走芯部20。

在接下来的步骤中，将轴承12和通过缠绕带16而形成的支撑层4插入用于注塑的模具22中。模具由外部件22和内部件24构成。将该支撑层4插入外部件22中。然后将模具的内部件24插入支撑层4中，从而在模具的部件22与24之间形成间隙26。轴承12由模具的内部件24支撑。这在图7b示出。

在图7c所示的下一个步骤中，热塑性材料通过模具的外部件22的开口28注入间隙26中。热塑性材料流入支撑层4与模具的内部件24之间的间隙，并如图7d所示那样形成位于外支撑层4内的内层2。

如上所述并如图8所示，轴承12可保持在轴承座30中。轴承座30具有供轴承12插入其中的容纳部(receptacle)32。轴承座30优选由塑性材料制成，进一步优选由与转子屏蔽套的内层相同的塑性材料制成。这样确保了注塑工艺期间转子屏蔽套的轴承座30与内层2之间的可靠连接。两个部件可融合在一起。轴承座30可在注塑之前预先制成并插入模具中，从而在内层的注塑工艺期间，轴承座30被内层的热塑性材料模制于内。轴承12可在注塑工艺之前或注塑工艺之后插入容纳部中。

如图9所示，轴承12可以呈非圆柱形的外轮廓，以防止轴承相对于轴承座30旋转。在图9所示的示例中，轴承12的圆周上设有三个平面34。容纳部32呈圆筒形。因此，在平面34与容纳部32的内圆周之间形成自由空间36。在注塑工艺期间，这些自由空间36被塑性材料填充，并在容纳部与轴承之间实现正接合(positive joint)。因此，轴承12无法在容纳部32内旋转。进一步，轴承12具有用于通风和润滑的通孔38，该通孔从一端表面平行于转子轴的转轴X延伸到相对的另一表面。在注塑期间，通过形成转子屏蔽套的内部形状的芯部来防止注塑工艺期间注塑材料(即，热塑性材料)进入。

如图10所示，轴承座30的与容纳部32相对的端面设有沿径向延伸的肋40。这些肋40加强了轴承座30，以防止轴承座损坏。轴承座30包括与轴承的通孔38相通的孔或凹口，以允许通过这些通孔来进行通风和润滑。如果注塑工艺期间轴承座30损坏，则这些凹口或孔会封闭。因此，其对于防止轴承座30或轴承架损坏很重要。

附图标记清单

2-内层

4-支撑层

6-端凸缘

8-开口端

10-封闭端

12-轴承

14-限位装置

16-热塑性带

18-金属接合器

20-芯部

22、24-模具部件

26-间隙

28-开口

30-轴承座

32-容纳部

34-平面

36-自由空间

38-通孔

40-肋

X-转轴

α-缠绕角

Claims

1.用于湿式运行的电动机的转子屏蔽套，其特征在于，所述转子屏蔽套包括由热塑性材料制成的内层(2)，所述内层至少部分地被支撑层(4)围绕，所述支撑层的形式是附接到所述内层(2)的外侧的热塑性带层。

2.根据权利要求1所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述内层(2)由纤维增强的热塑性材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述支撑层(4)是纤维增强的热塑性带层(16)。

4.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述转子屏蔽套的至少一个端部(10)未被所述支撑层(4)围绕。

5.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述内层(2)的端部(10)的厚度比所述转子屏蔽套的中间部的厚度大。

6.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述转子屏蔽套包括用于转子轴的轴承(12)，所述轴承(12)被所述内层(2)的热塑性材料模制于内。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的转子屏蔽套，其特征在于，用于转子轴的轴承(12)的轴承座被所述内层(2)的热塑性材料模制于内。

8.根据权利要求7所述的转子屏蔽套，其特征在于，被所述内层(2)的热塑性材料模制于内的所述轴承座由相同的热塑性材料制成。

9.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述内层(2)是注塑部件。

10.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述热塑性带层(16)有预应力，从而将沿径向向内的力施加到所述内层(2)。

11.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述带层(16)被无重叠地附接到所述内层(2)。

12.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，两个带层(16)被附接到所述内层(2)。

13.根据权利要求12所述的转子屏蔽套，其特征在于，所述两个带层(16)沿相反的方向缠绕。

14.根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套，其特征在于，端凸缘(6)围绕所述转子屏蔽套的开口端(8)。

15.泵装置，包括湿式运行的电动机，其特征在于，所述电动机包括根据前述权利要求之一所述的转子屏蔽套。