CN104247217B - 用于旋转电气机器的无齿轮驱动 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于旋转电气机器的无齿轮驱动器，该无齿轮驱动器包括：转子(12)，该转子(12)呈中空可旋转主体(10)的形式并且具有旋转轴线；以及定子(14)，该定子(14)包绕转子(12)。多个极主体(16)通过极安装装置(18)围绕转子(12)独立地周向安装。极安装装置(18)沿径向方向的刚度大于该极安装装置(18)沿周向方向的刚度。

Description

用于旋转电气机器的无齿轮驱动
技术领域
本发明涉及用于旋转电气机器的无齿轮驱动，并且更具体地涉及用于例如自体(AG)磨或半自体(SAG)磨的研磨机的无齿轮磨驱动(GMD)。
背景技术
研磨机广泛地用于选矿应用并且最常见的类型是其中进料自身用作研磨介质的自体(AG)研磨机以及其中向进料添加补充研磨材料(典型地为钢珠)的半自体(SAG)研磨机。
多种研磨机采用无齿轮磨驱动器(GMD)(通常也被称为环形马达)，其中磨筒用作转子并且定子包绕该转子。磨筒通常包括刚性的周向延伸极安装凸缘并且极主体类似地包括刚性的周向延伸极支承凸缘。极主体通过将极安装凸缘与极支承凸缘刚性地螺栓连接在一起而安装于转子上。
研磨机通常经受沿径向、轴向和周向方向的瞬时荷载，特别是在如果磨中的材料已稳定并且形成(通常被称为“冷冻装料”)的话的启动期间。已知这些瞬时荷载对现有的无齿轮磨驱动的转子组件的一些部件部分造成疲劳损坏，并且扭转冲击荷载能够是特别成问题的。
因此，存在对改进的用于旋转电气机器的无齿轮驱动器，尤其用于研磨机的无齿轮磨驱动器的需要，该改进的无齿轮驱动器减少可能由于瞬时荷载(例如扭转冲击荷载)而产生的损坏。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于旋转电气机器的无齿轮驱动器，该无齿轮驱动器包括：
转子，该转子呈中空可旋转主体的形式并且具有旋转轴线；
定子，该定子包绕转子；
多个极主体(pole body)，所述多个极主体围绕转子独立地周向安装；
极安装装置(pole mounting arrangement)，该极安装装置用于将极主体中的每一个极主体独立地安装于转子上；
其中极安装装置沿径向方向的刚度大于该极安装装置沿周向方向的刚度。
术语“径向”、“周向”和“轴向”在本文中用于表示相对于转子的旋转轴线的方向。
极安装装置沿径向方向的高刚度使极主体与转子之间的任何纯径向移动最小化。因此，尽管存在强磁力，但是仍然保持气隙控制。例如，在其中转子与定子之间的气隙接近6mm的实施例中，极安装装置沿径向方向的刚度可以将极主体中的每一个极主体相对于转子的纯径向移动限制在大约0.1mm的最大值。
极安装装置沿周向方向较低的刚度允许每一个极主体与转子之间的预定量的周向移动。当对比现有的其中极主体刚性安装于转子上的无齿轮驱动器(例如上文所描述的GMD)时，这提供了具有改进的扭转柔性和阻尼的无齿轮驱动器。因此，瞬时荷载(并且具体而言扭转冲击荷载)非常有效地被极安装装置吸收。例如，在其中极主体相对于转子的纯径向移动被限制在大约0.1mm的前述实施例中，极主体相对于转子的周向移动可能达到大约5mm。
极安装装置沿轴向方向的刚度可能低于极安装装置沿径向方向的刚度。极主体中的每一个极主体沿轴向方向相对于转子的选择性独立移动因此是可能的并且这可以有利于转子相对于定子的轴向对准，例如在无齿轮驱动器的组装或维护期间。
极安装装置可以包括多个极安装支柱(pole mounting strut)，所述多个极安装支柱可以沿基本径向方向延伸。每一个极主体可以通过所述极安装支柱中的至少一个极安装支柱独立地安装于转子上。每一个极主体通常都通过至少两个周向间隔开的极安装支柱独立地安装于转子上。使用至少两个周向间隔开的极安装支柱可以改进极主体的稳定性，并且因此可以改进无齿轮驱动器的稳定性。
每一个极安装支柱都可以包括长度调节机构，例如螺丝扣。该长度调节结构允许极安装支柱的长度发生变化，并且这允许每一个极主体相对于转子的径向位置独立于其它的极主体独立发生变化。这有利地允许调节和优化极主体与定子之间的气隙。
每一个极安装支柱的相对端部都典型地通过衬套固定于极主体和转子。衬套沿径向方向的刚度可以大于沿周向方向的刚度。衬套沿轴向方向的刚度可以低于沿径向方向的刚度。因此，衬套允许极主体与转子之间沿周向方向以及还可能沿轴向方向的上述相对独立移动，同时使任何纯径向移动最小化。
极安装装置可以被布置成允许极主体在极主体相对于转子的周向移动期间极主体朝向转子沿径向向内方向的独立移动。更具体地，每一个安装支柱都可以被布置成允许其相关联的极主体在极主体相对于转子的周向移动期间朝向转子沿径向向内方向的独立移动。每一个极主体都可以围绕弧独立移动，该弧的直径小于转子的直径。如上所述，使沿纯径向方向的任何移动最小化。每一个极主体相对于转子的独立径向向内和周向移动都在遇到扭转冲击荷载的情况下提供气隙尺寸的略微增大，并且因此提供磁力的减小。该磁力的减小进一步有利于吸收扭转冲击荷载，特别是在旋转电气机器的启动相位期间。
极安装装置可以包括多个驱动链，以用于从极主体向转子传递转矩。所述驱动链中的至少一个驱动链可以在每一个极主体与转子之间延伸。每一个驱动链都可以沿基本周向方向对准。基本周向对准有利于从每一个极主体向转子传递转矩，以由此使转子旋转。驱动链可以被布置成允许极主体相对于转子沿径向方向独立移动，但是如上文所解释的，这种径向移动仅仅可能与极主体相对于转子的周向移动同时。驱动链可以被布置成允许极主体相对于转子沿轴向方向的独立移动。这可以有利于转子相对于定子轴向对准，如上文所讨论的。
每一个驱动链的相对端部都典型地通过衬套固定于主体和转子。衬套沿周向方向的刚度可以大于沿径向方向的刚度。衬套沿轴向方向的刚度可以低于沿周向方向的刚度。因此，衬套允许极主体中的每一个极主体与转子之间沿径向方向以及还可能沿轴向方向的上述相对移动，同时使沿基本周向方向的任何相对移动最小化，以保证从极主体向转子有效地传递转矩。
旋转电气机器可以为研磨机，其中中空可旋转主体可以是磨筒。因此，无齿轮驱动器可以是无齿轮磨驱动器(GMD)。
磨筒可以包括极安装凸缘并且极安装装置可以在极安装凸缘与每一个极主体之间延伸，以由此提供极主体独立和柔性地安装于转子的极安装凸缘上。更具体地，每一个安装链都可以在极安装凸缘与相关联的极主体之间延伸，以由此将极主体独立地安装于转子的极安装凸缘上。因此，应当理解，极安装装置代替现有的GMD(例如上文所描述的那些(GMD)中所采用的刚性极支承凸缘。
附图说明
图1a和图1b是根据本发明的包括无齿轮驱动器的研磨机的局部剖视图解透视图；
图2是图1的无齿轮驱动器的图解透视图；
图3是图2的无齿轮驱动器的一部分的放大透视图；以及
图4是从图3中所示的无齿轮驱动器的一部分的一端的图解视图。
具体实施方式
现在将仅通过举例的方式并且参照附图对实施例进行描述。
首先参照图1a和图1b，其中示出了采用无齿轮磨驱动器(GMD)8来驱动中空可旋转磨筒10的研磨机，在该中空可旋转磨筒10中，通过磨筒10围绕旋转轴线X-X的旋转来研磨进料。磨筒用作无齿轮磨驱动器8的转子12并且由定子14包绕，该定子14典型地由多个定子段形成。定子14固定至支承框架15。
多个极主体16在围绕转子12的周向间隔开的位置处独立地安装于转子12上。多个永磁体例如通过压焊(bonding)、通过机械固定件或者通过任何其它合适的装置附连到极主体16的上部(并且在使用中是径向外部)表面。备选地，永磁体能够定位在外壳中，该外壳能够固定至极主体16的上部(并且在使用中是径向外部)表面。
特别参照图2至图4，极主体16通过极安装装置18彼此独立地安装于转子12上，该极安装装置18包括多个基本径向延伸的极安装支柱20以及多个大体周向延伸的驱动链22。
在图示实施例中，每一个极主体16都通过两个轴向对的周向间隔开的基本径向延伸的极安装支柱20独立地安装于转子12上，由此使每一个极主体16的稳定性最大化。衬套24设置于每一个极安装支柱20的相对端部处并且沿径向方向具有比沿周向或轴向方向中的任一个方向都大体上更高的刚度。因此，极主体16沿纯径向方向相对于转子12的移动被防止或者被至少被显著最小化。另一方面，极主体16沿大体周向方向相对于转子12的一些独立有限的预定移动被允许，并且这有利于提供如已讨论的具有改进的扭转柔性和阻尼的无齿轮磨驱动器。同样地，衬套沿轴向方向的较低刚度允许极主体16沿轴向方向相对于转子12的一些有限独立移动。这可以有利于极主体16与定子14对准，特别是在无齿轮磨驱动器的组装或维护期间。
尽管极主体16沿纯径向方向相对于转子12的移动通过极安装支柱20被防止或者被显著最小化，但是当极主体16中的一个或多个极主体16沿周向方向独立移动时，所述一个或多个极主体16围绕直径比转子12的直径小的弧独立地移动，并且因此沿远离定子14的径向向内方向同时移动。这使一个或多个极主体16与定子14之间的气隙的尺寸增大并且由此使磁力减小。
每一个极安装支柱20都包括呈螺丝扣26形式的长度调节结构，该螺丝扣26使得支柱20的长度，并且因此衬套24之间的距离能够被适当地调节。这使得极主体16的径向位置独立发生变化，并且因此使得极主体16与定子14之间的气隙的尺寸得以优化。
提供大体周向延伸的驱动链22以从极主体16向转子12传递转矩并且在图示实施例中，两个驱动链22将每一个极主体16联接到转子12，且通过设置于每一个驱动链22的相对端部处的合适的衬套28以及相关联的支承板30安装于极主体16和转子12。与每一个驱动链22一致，衬套28沿基本周向方向具有相对较高的刚度，以保证从极主体16向转子12有效地传递转矩，但是将刚度选择成使得极安装装置18沿径向方向的总体刚度由于上文所讨论的原因大于沿周向方向的刚度。衬套28沿径向和轴向方向的刚度比沿周向方向低，使得沿这些方向的一些有限的移动是可能的。
提供径向延伸极安装支柱20以及大体周向延伸的驱动链22以用于将极主体16中的每一个极主体16独立并且半柔性地安装于转子12上，从而无齿轮磨驱动器能够以有效方式来吸收瞬时荷载(并且特别是扭转冲击荷载)。这在减少疲劳损害方面是特别有用的。
尽管未示出，但是在一些实施例中，磨筒10包括传统的极安装凸缘，在该情况下，极安装支柱20以及驱动链22在极安装凸缘与每一个极主体16之间延伸，以由此提供将极主体16中的每一个极主体16独立和可活动地安装(flexible mounting)于转子12的极安装凸缘上。
尽管已在前述段落中描述了示例性实施例，但是应当理解，可以在不偏离所附权利要求的范围的情况下对那些实施例做出各种修改。因此，权利要求的广泛性和范围不应当限于上述的示例性实施例。除非以其它方式明确表述，否则说明书(包括权利要求和附图)中所公开的每一个特征都可以由用作相同、等同或类似目的的备选特征代替。
例如，极主体16可以承载磁场线圈而不是永磁体。尽管上文的描述特别涉及无齿轮磨驱动器(GMD)，但是本发明能够等同地应用于经受瞬时荷载的其它旋转电气机器的无齿轮驱动器，一个这种例子是风力涡轮发电机。
除非上下文明确地另有要求，否则在全部描述以及权利要求中，词语“包括”等以包含性而不是排他或穷尽的意义理解；即是说，以“包括而不限于”的意义理解。

Claims (10)

1.一种用于旋转电气机器的无齿轮驱动器(8)，所述无齿轮驱动器(8)包括：
转子(12)，所述转子(12)呈中空可旋转主体(10)的形式并且具有旋转轴线；
定子(14)，所述定子(14)包绕所述转子(12)；
多个极主体(16)，所述多个极主体(16)围绕所述转子(12)周向地安装；
极安装装置(18)，所述极安装装置(18)用于将所述极主体(16)中的每一个极主体(16)独立地安装于所述转子(12)上；
其中所述极安装装置(18)沿径向方向的刚度大于所述极安装装置(18)沿周向方向的刚度；
所述极安装装置(18)包括多个驱动链(22)以用于从所述极主体(16)向所述转子(12)传递转矩，其中，每一个驱动链(22)在大体上周向方向上对齐。
2.根据权利要求1所述的无齿轮驱动器，其特征在于，所述极安装装置(18)沿轴向方向的刚度小于所述极安装装置(18)沿径向方向的刚度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无齿轮驱动器，其特征在于，所述极安装装置(18)包括多个极安装支柱(20)，每一个极主体(16)都通过所述极安装支柱(20)中的至少一个独立地安装于所述转子(12)上。
4.根据权利要求3所述的无齿轮驱动器，其特征在于，每一个极安装支柱(20)都沿基本径向方向延伸。
5.根据权利要求3所述的无齿轮驱动器，其特征在于，每一个极安装支柱(20)的相对端部通过衬套(24)固定于所述极主体(16)和所述转子(12)，所述衬套(24)沿径向方向的刚度大于其沿周向方向的刚度。
6.根据权利要求5所述的无齿轮驱动器，其特征在于，所述衬套(24)沿轴向方向的刚度低于所述衬套(24)沿径向方向的刚度。
7.根据权利要求3所述的无齿轮驱动器，其特征在于，每一个极安装支柱(20)都被布置成允许其相关联的极主体(16)在所述极主体(16)相对于所述转子(12)周向移动期间朝向所述转子(12)沿径向向内方向独立移动。
8.根据权利要求3所述的无齿轮驱动器，其特征在于，每一个极安装支柱(20)都包括长度调节机构(26)。
9.根据权利要求1所述的无齿轮驱动器，其特征在于，所述驱动链(22)中的至少一个在每一个极主体(16)与所述转子(12)之间延伸。
10.根据权利要求1所述的无齿轮驱动器，其特征在于，所述旋转电气机器是研磨机，其中所述中空可旋转主体是磨筒(10)。
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