CN102598483B - 电机，特别是管道密闭式电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，其具有定子壳体（4）和围绕电机（1）的转子（2）环绕的线包（11），所述线包（11）设置在所述定子壳体（4）内，并具有轴向延伸的有效区域（16），在所述有效区域（16）内设置所述线包（11）来用于与所述转子（2）电动地共同作用，其中，所述定子壳体（4）在朝向转子（2）的侧上具有环绕的开口槽，所述开口槽的轴向延伸部相应于所述线包（11）的有效区域（16）的轴向延伸部，并且在所述开口槽中插入电机（1）的不导电的密封管（19），所述密封管与定子壳体（4）密封为，使得所述线包（11）与所述转子（2）密闭地隔开，其中，所述密封管（19）仅在线包（11）的有效区域（16）上轴向延伸。

Description

电机，特别是管道密闭式电动机
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是管道密闭式电动机。
背景技术
电机，特别是管道密闭式电动机，其具有电动地相互作用的定子和转子，由此驱动所述转子。管道密闭式电动机例如用于驱动涡轮压缩机或离心泵。如果涡轮压缩机或离心泵的输送介质是相应冷的，则所述输送介质可以用于冷却管道密闭式电动机。已知的是，借助过程气体冷却转子，并且借助过程液体冷却定子。管道密闭式电动机具有密封管，所述密封管围绕转子圆柱形延伸，并且由此使转子与定子密闭地隔开，从而可以用过程气体环绕冲洗转子，并且用过程液体环绕冲洗定子。为了避免在密封管中的降低管道密闭式电动机的效率的不利的涡流损耗，所述密封管由不导电的材料制成。然而，密封管的存在导致转子和定子之间的间隙扩大，由此降低管道密闭式电动机的效率。由此期望的是，密封管构成为尽可能薄壁的，但由此降低了密封管的强度。这在用于转子和定子的冷却介质具有高的压力差和/或高的温差的情况下尤其带来问题，从而例如在相应的应用情况下可能超过密封管的最大允许翘曲刚度。
从EP 1 271 747 A1中已知一种具有液体穿流过的定子的中频电动机，所述定子通过密封管与转子隔开，所述转子液体密封地支承在轴承法兰上。所述密封管的两个侧面部分具有比中间部分的厚度更大的厚度，由此，相对于中间部分，所述侧面部分具有更高的导热性能，并且在两侧上与所述轴承法兰形状接合地且可松开地接触。
从DE 41 38 268 A1中已知一种在定子腔中是水冷的且在转子腔中是空气冷却的电动机，其中位于定子槽中的绕组直接用冷却水来环绕冲洗。定子叠片芯组朝着转子腔由耐压的内壳体壁面来限定，所述内壳体体壁面吸收滚动支承的转子轴的支承力。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电机，特别是管道密闭式电动机，其中，所述电机既具有高强度也具有高效率。
根据本发明的电机具有定子壳体和包围电机的转子的线包，所述线包设置在所述定子壳体内，并具有轴向延伸的有效区域，在所述有效区域内所述线包设置成用于与所述转子共同作用，其中所述定子壳体在朝向转子的侧上具有环绕的开口槽，所述开口槽的轴向延伸部相应于所述线包的有效区域的轴向延伸部，并在所述开口槽中插入电机的不导电的密封管，所述密封管与定子壳体密封为，使得所述线包与所述转子密闭地隔开，其中所述密封管仅在线包的有效区域上轴向延伸。
所述密封管构造为不导电的，以至于例如由于在线包的有效区域和转子之间的电动共同作用，在所述密封管中不能通过感应引起涡流。所述密封管的不导电的特性仅在所述线包的有效区域的轴向延伸部的区域中是必要的，以至于根据本发明，所述密封管仅在线包的有效区域上有利地轴向延伸。所述线包的不与上述有效区域相关联的另一延伸区域在所述线包的径向内侧上有利地通过所述定子壳体与所述转子绝缘。由此，所述密封管具有所要求的最小轴向延伸部，因此，所述密封管具有高的翘曲刚度。所述线包例如能够由冷却液体环流地进行液体冷却，反之，转子由冷却气体环流地进行气体冷却。根据冷却气体和冷却液体的可能出现的热力学极端状态，所述密封管相应地设有高强度，其中，由此获得所述密封管的相应的厚度。由于所述密封管仅在所述线包的有效区域上轴向延伸，所以所述密封管的轴向延伸部尽可能小，因此所述密封管的厚度可以鉴于其强度同样选择为小的。由此降低了对在所述线包和所述转子之间的电动共同作用的干扰，因此电机的效率是高的，并且所述电机仍然具有高强度。
所述定子壳体优选具有两个壳体环，所述壳体环在径向内侧上包围所述转子，并且以彼此轴向间隔一定距离的方式设置为，使得所述壳体环延伸直至线包的有效区域，其中，所述开口槽由所述壳体环限定。在这种情况下优选的是，所述壳体环和所述密封管具有相同的直径。所述定子壳体优选具有壳体罩和封闭所述壳体罩的壳体盖，其中，壳体环中的一个安装在所述壳体罩上，并且壳体环中的另一个安装在所述壳体盖上。优选地是，一个壳体环焊接在所述壳体罩上，并且另一壳体环焊接在所述壳体盖上。由此获得定子壳体的稳定的、可简单制造的并且可装配的结构。
此外优选的是，所述线包具有分别设置在轴向端侧上的绕组端部，所述绕组端部不算作所述线包的有效区域。列入所述绕组端部的例如是在线包中的部段，在所述部段中导线导向装置（Leiterführung）使得其与转子几乎没有或者没有电动共同作用。这例如涉及所述线包的区域，在所述区域中线包的导线在转向段中从轴向方向转到圆周方向上。从轴向方向上看，所述转向段设置在所述壳体环的高度上，反之，所述导线的竖直段设置在所述密封管的区域内。
所述线包优选具有至少一个绕组支架，借助所述绕组支架支承所述线包自身并且靠着所述定子壳体支承，其中，每个绕组支架设置在所述有效区域的轴向边界中的一个上，并且径向延伸直至所述密封管的相邻的轴向端。在此优选的是，每个绕组支架的径向内端既借助所述密封管的相邻地设置的轴向端，也借助相邻地设置的壳体环密闭地密封。为了将每个绕组支架的径向内端与相邻地设置的所述密封管密封，优选在所述绕组支架上分别密闭地紧密固定有密封圈载体，其中，在密封圈载体和相邻地设置的壳体环之间分别设置密封圈来用于将绕组载体相对壳体环密封。此外，优选在每个绕组支架的径向内端和所述密封管的相邻地设置的轴向端之间分别设置密封圈来用于将绕组支架相对密封管密闭地密封。
优选的是，所述定子壳体由金属制成，并且所述密封管由纤维复合材料制成。所述纤维复合材料是不导电的，其中，可以为金属选择相应地适宜的金属合金，以用于制造壳体。因此，用于制造密封管的纤维复合材料仅使用在电机中的要求其不导电的功能特性的位置上。在电机的其它区域中，使用比密封管的纤维复合材料具有更高且因此也更好的强度特性的定子壳体的金属，其中，定子壳体的金属的导电性不存在降低效率的作用。所述电机优选是管道密闭式电动机。
附图说明
下面借助于所附的示意图阐述根据本发明的电机的一个优选的实施例。附图中示出：
图1示出电机的根据本发明的实施形式的纵剖视图；并且
图2示出传统的电机的纵剖视图。
具体实施方式
在图1中示出作为根据本发明的机器的一个实施形式的电动机1，图2中示出作为传统机器的电动机101。如从图1和2中可见，电动机1和101具有可围绕其转动轴线转动的转子2和定子3。定子3由壳体4包围，所述壳体由壳体罩5和壳体盖6形成。壳体罩5具有围绕转子2的转动轴线旋转对称地设置的、圆柱形外壁和底部，从轴向上看，所述底部与壳体盖6相对置地设置。壳体盖6借助壳体盖螺钉7固定在壳体罩5的外壁上。在壳体4中构成有壳体内腔10，所述壳体内腔10可以由冷却液体穿流过，并且因此是液体冷却的。在壳体内腔10中设置有线包11，所述线包11围绕转子2的转动轴线旋转对称地构成。由于所述线包11设置在壳体内腔10中，因此，线包11可以由冷却液体冷却。从轴向方向上看，线包11在端侧上分别具有第一绕组端部12和第二绕组端部13。此外，线包11具有第一绕组支架14和第二绕组支架15，其中，绕组支架14、15垂直于转子2的转动轴线分布，并且所述线包11靠着壳体罩5径向向外支承。在第一绕组支架14和第二绕组支架15之间，线包11的有效区域16位于轴向延伸部中，在所述有效区域中，线包11设置用于与转子电动地共同作用，以至于转子可以由线包11的有效区域16来旋转驱动。与线包11的有效区域16相背离，第一绕组端部12设置在第一绕组支架14上，并且第二绕组端部13设置在第二绕组支架15上。
线包11例如由漆包线形成。所述漆包线具有竖直段和转向段，在所述竖直段中所述漆包线轴向延伸地铺设在线包11中，借助所述转向段所述漆包线从一个竖直段朝向下一竖直段弯曲地铺设。由于所述竖直段沿轴向方向延伸，所以所述竖直段可以与转子2电动地相互作用，因此，所述竖直段算作线包11的有效区域16。在转向段上，所述漆包线例如沿圆周方向铺设，从而不能实现转向段和转子2的电动的相互作用，因此，根据转向段设置在哪一侧上，所述转向段与绕组端部12、13中的一个相关联。因此，线包11的有效区域16由漆包线的竖直段形成。与线包11的有效区域16类似，转子2具有有效区域17，所述有效区域17形成线包11的有效区域16的电动配合件。
转子间隙18围绕转子2同心地构成，所述转子间隙由冷却气体穿流过，因此转子2被气体冷却。为了使定子3和转子2密闭地绝缘，在根据图2的电动机101中在转子2和定子3之间装入密封管102。密封管102由不导电的材料制成，并且借助壳体罩5的底部上的第一密封圈103，以及借助壳体盖6上的第二密封圈104密闭地密封。因此，密封管102具有约相应于壳体4的轴向延伸部的轴向延伸部。相应于所述轴向延伸部获得的用于密封管102的长度，将所述密封管的厚度构成为相应地厚的，以至于由此获得的较大的空气隙造成在转子2和定子3之间的电动相互作用明显减弱。
相反，根据图1的电动机1在壳体罩5的底部上具有壳体罩环8，并且在壳体盖6上具有壳体盖环9。壳体罩环8围绕转子2同心地设置，并且从壳体罩5的底部超出第一绕组端部12朝向第一绕组支架14轴向延伸，并且因此延伸直至图1中线包11的有效区域16的左边缘。以类似的方式，壳体盖环9围绕转子2同心地设置，并且壳体盖环9从壳体盖6超出第二绕组端部13朝向第二绕组支架15轴向延伸，并且因此延伸直至图1中线包11的有效区域16的右边缘。壳体罩环8和壳体盖环9具有相同的直径，并且以彼此轴向间隔一定距离的方式设置，所述轴向间隔相应于线包11的有效区域16的轴向延伸部。在壳体罩环8和壳体盖环9之间设置有密封管19，所述密封管19由不导电的纤维复合材料制成并且具有与壳体罩环8和壳体盖环9相同的直径。第一绕组支架14的径向内端与图1中密封管19的左端部保持接触，并且第二绕组支架15的径向内端与图1中密封管19的右端部保持接触。在绕组支架14、15的径向内端之间分别设置有密封圈20、21，其中，借助所述密封圈实现在密封管19和绕组支架14、15之间的密闭的密封。此外，在绕组支架14、15的径向内端上密闭地紧密固定有密封圈载体22、24，其中，在第一绕组支架14上的第一密封圈载体22离开线包11的有效区域16延伸，并且在第二绕组支架15上的第二密封圈载体24从有效区域16延伸开去。第一密封圈载体22设置在壳体罩环8的径向外部上且直接相邻地设置在所述壳体罩环8上。类似地，第二密封圈载体24设置在壳体盖环9的径向外部上且与其直接相邻。在第一密封圈载体22和壳体罩环8之间装入第三密封圈23，并且在第二密封圈载体24和壳体盖环9之间装入第四密封圈25，其中，借助所述密封圈23、25完成密闭的密封。
壳体罩环8、密封管19和壳体盖环9轴向对齐地并排设置。在密封管19和壳体罩环8之间设有第一轴向间隙26，并且在壳体盖环9和密封管19之间设有第二轴向间隙27，因此在电动机1工作时相应的热膨胀的情况下，密封管19不会与壳体罩环8和壳体盖环9形成接触。因此，通过设置密封圈20、21、23和25以及密封圈载体22、24可实现，密封管19即使在相应的膨胀时，也可以通过设置轴向间隙而保持不张紧，尽管壳体内腔10与转子间隙18密闭地隔开。

Claims (13)

1.一种电机，具有定子壳体(4)和包围所述电机(1)的转子(2)的线包(11)，所述线包设置在所述定子壳体(4)内，并且具有轴向延伸的有效区域(16)，在所述有效区域内所述线包(11)设置成与所述转子(2)电动地共同作用，
其中，所述定子壳体(4)在朝向转子(2)的侧上具有环绕的开口槽，所述开口槽的轴向延伸部相应于所述线包(11)的所述有效区域(16)的轴向延伸部，并且在所述开口槽中插入所述电机(1)的不导电的密封管(19)，所述密封管与定子壳体(4)密封为，使得所述线包(11)与所述转子(2)密闭地隔开，其中，所述密封管(19)仅在所述线包(11)的有效区域(16)上轴向地延伸，其特征在于，所述电机(1)具有壳体罩环(8)和壳体盖环(9)，其中，所述壳体罩环(8)、所述密封管(19)和所述壳体盖环(9)轴向对齐地并排设置，并且在所述密封管(19)和所述壳体罩环(8)之间设有第一轴向间隙(26)，并且在所述壳体盖环(9)和所述密封管(19)之间设有第二轴向间隙(27)。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述定子壳体(4)具有两个壳体环(8、9)，所述壳体环在径向内侧上包围所述转子(2)，并且以彼此轴向间隔开的方式设置为，使得所述壳体环(8,、9)延伸直至所述线包(11)的所述有效区域(16)，其中，所述开口槽由所述壳体环(8、9)限定。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述壳体环(8、9)和所述密封管(19)具有相同的直径，使得所述壳体环(8、9)和所述密封管(19)轴向对齐地并排设置。
4.根据权利要求2或3所述的电机，其中，所述定子壳体(4)具有壳体罩(5)和封闭所述壳体罩(5)的壳体盖(6)，其中，所述壳体环中的一个(8)安装在所述壳体罩(5)上，并且所述壳体环中的另一个(9)安装在所述壳体盖(6)上。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，壳体环中的一个(8)焊接在所述壳体罩(5)上，并且壳体环中的另一个(9)焊接在所述壳体盖(6)上。
6.根据权利要求1至3之一所述的电机，其中，所述线包(11)具有分别设置在轴向端侧上的绕组端部(12、13)，所述绕组端部(12、13)不算作所述线包(11)的有效区域(16)。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述线包(11)具有至少一个绕组支架(14、15)，借助所述绕组支架(14、15)所述线包(11)支承所述线包自身，并且靠着所述定子壳体(4)支承，其中，每个绕组支架(14、15)设置在所述有效区域的轴向边界中的一个上，并且径向延伸直至所述密封管(19)的相邻的轴向端。
8.根据权利要求7所述的电机，其中，每个绕组支架(14、15)的径向内端既借助所述密封管(19)的相邻地设置的轴向端，也借助相邻地设置的所述壳体环(8、9)密闭地密封。
9.根据权利要求8所述的电机，其中，为了将每个绕组支架(14、15)的径向内端与相邻地设置的所述密封管(19)密封，在所述绕组支架(14、15)上分别密闭地紧密固定有密封圈载体(22、24)，其中，在所述密封圈载体(22、24)和相邻地设置的所述壳体环(8、9)之间分别设置密封圈(23、25)以用于将所述绕组支架(14、15)相对所述壳体环(8、9)密封。
10.根据权利要求8所述的电机，其中，在每个绕组支架(14、15)的径向内端与所述密封管(19)的相邻地设置的轴向端之间分别设置密封圈(20、21)以用于将所述绕组支架(14、15)相对所述密封管(19)密封。
11.根据权利要求9所述的电机，其中，在每个绕组支架(14、15)的径向内端与所述密封管(19)的相邻地设置的轴向端之间分别设置密封圈(20、21)以用于将所述绕组支架(14、15)相对所述密封管(19)密封。
12.根据权利要求1至3之一所述的电机，其中，所述定子壳体(4)由金属制成，且所述密封管(19)由纤维复合材料制成。
13.根据权利要求1至3之一所述的电机，其中，所述电机是管道密闭式电动机。
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