CN104685766B - 大型电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大型电驱动装置的转子。为了简化转子的装配而提出，转子具有轴(1)以及分别径向靠外地布置在轴(1)处的适配件(3)、承载件(4)和支承件(5)，该轴在其轴向端部具有轴法兰(2)，其径向向外地突出于轴(1)的外罩面，其中，适配件(3)与轴法兰(2)连接，其中，承载件(4)至少与适配件(3)连接，并且其中，支承件(5)与承载件(4)和轴(1)连接。

Description

大型电驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于大型电驱动装置的转子。

背景技术

这种类型的装置例如出现在船用驱动装置中，其中，电机的组件通过螺旋桨轴与船舶的螺旋桨连接。在此，螺旋桨轴能够包括两个或者多个在轴向方向上依次布置的轴，这些轴通过轴法兰彼此连接。

通常，电机的组件安装在两个在轴的两个轴向端部处的轴法兰之间的轴上。为此，磁极单元通过收缩的毂结构安装在轴上、或者用螺栓固定在人工放大的作为锻造轴(Ballenwelle)公知的螺旋桨轴上。

发明内容

本发明基于以下目的，即简化转子的装配。

该目的由此实现，即转子具有：轴，该轴在其轴向端部具有轴法兰，轴法兰径向向外地突出于轴的外罩面；以及适配件、承载件和支承件，它们分别径向靠外地布置在轴处，其中，适配件与轴法兰连接，其中，承载件至少与适配件连接，并且其中，支承件与承载件和轴连接。

此外，该目的还通过具有这种类型的转子的大型电驱动装置来实现。

通过根据本发明的转子能够降低装配转子的成本耗费和物流耗费，例如由于舍弃人工放大的锻造轴的较贵的锻造零件。此外，至今使用的昂贵的且复杂的、实施为收缩的毂结构的磁轮能够通过简单的且较便宜的焊接件来代替。尤其相较于锻造轴来说，根据本发明的转子的承载件表面处理的要求较低，并且因此需要较少的处理时间并能够附加地节省成本。

此外，根据本发明的转子使得能够进行例如对于适配件和承载件或支承件的适宜的预加工，其中预加工能够以高效的方式和方法、例如通过高度自动化而在电机车间中实施。因为预加工的部件相较于整个大型电驱动装置而言较小，所以消除了大型组件安装的总体物流问题和运输问题。

该预加工在装配完整的转子之前进行，该装配通常在船厂中实施。在船厂中，为了装配根据本发明的转子仅需实施简单的机械装配操作。

此外，有利的是，特别能够实施为螺旋桨轴的轴不必特别地为根据本发明的转子而进行调整。例如仅仅需要使相应的适配件固定在轴法兰处的螺栓，以便加长适配件的过梁宽度。

最后，根据本发明的转子使得能够构造和应用较简单的工具，以用于在电机车间中预加工转子期间机械地获取承载件、支承件和/或适配件，该预加工例如包括螺栓紧固和电连接以及在供货给客户之前的部件检测。

在本发明的有利的设计方案中，承载件的至少一部分实施为格栅式。通过将承载件的至少一部分实施为格栅式实现了，承载件特别稳定且能机械地负载。同时，对于承载件来说需要较少的材料，这节省了成本并且使转子在总体上变轻。

在本发明的另一个有利的设计方案中，至少一个带电部件径向靠外地布置在承载件上。该带电部件能够根据大型电驱动装置的类型而不同地实施，例如对于异步电机作为叠片组，其附加地能够具有短路笼形绕组。替代地，带电部件能够具有用于永磁激励或他励的同步电机的磁极，磁极例如是永磁体形式或电绕组形式，它们在运行大型电驱动装置时和在对电绕组施加激励电流时形成磁极。

在此也能够设想，承载件和带电部件实施为一体的，从而使带电部件同时承担了承载件的功能。

在本发明的另一个有利的设计方案中，至少一个带电部件的直径小于或者等于轴法兰的直径。在此，为了装配大型电驱动装置不一定需要特别地设计轴法兰。更多地也能够使用常规的轴法兰，如在没有附加地装配根据本发明的转子时所使用的轴法兰。

通过使得分别径向靠外地布置在承载件处的至少一个带电部件的径向延展至少小到与轴法兰的径向延展相同，实现了在径向方向上特别紧凑的转子和在径向方向上特别紧凑的大型电驱动装置。因此，尤其是相比较于具有较大直径的锻造轴而言，一方面能够在径向方向上节省结构空间，并且另一方面在相应功能强劲的大型电驱动装置中节省了大约10吨的附加重量。这在船舶驱动装置中应用转子或者大型电驱动装置时是特别有利的，因为该处的径向结构空间是受限的并且能够在轴向方向上没有困难地提供可能需要的较大的结构空间。

特别地，带电部件能够如下地实施，使得其径向延展与轴法兰的径向延展相同。由此，一方面实现了转子和大型电驱动装置在径向方向上的紧凑的构造，另一方面由此同时实现的是，因为转子的直径较大且因而用于产生转矩的力臂较大，所以转子和大型电驱动装置能够提供较大的转矩。

在本发明的另外的有利的设计方案中，适配件和承载件构造为一体的并且适配件在周向上部分地包围轴，其中，转子具有至少一个另外的适配件、至少一个另外的承载件和至少一个另外的支承件，它们分别径向靠外地布置在轴处，其中，相应的另外的适配件和相应的另外的承载件构造为一体的，并且另外的适配件在周向上部分地包围轴，其中，相应的另外的适配件与轴法兰连接，其中，支承件和相应的另外的支承件分别与至少两个承载件连接。

特别地，相应的适配件和相应地一体连接的承载件能够实施成磁轮罐区段，其中设置有至少两个在周向方向上包围轴的磁轮罐区段。

例如，磁轮罐具有两个分别带有焊接的适配件的轴向划分开的半管，适配件例如借助螺栓分别固定在轴法兰处。为支承磁轮罐区段并使其径向对中心，在相应的磁轮罐区段的与相应适配器相对的端部处固定有相应的支承件。适配件和另外的适配件在此能够实施成在周向方向上分成两部分的环，其中两个半环反向相对地放置，并且其中，两个半环中的每一个都例如借助螺栓固定在两个磁轮罐区段处。此外，作为分成两部分的环来实施的支承件的内孔在轴上能够具有无间隙的、尤其是形状配合的支座。

因此，适配件和承载件形成磁轮罐，其中在该磁轮上能够安装极系统，例如永磁铁、叠片组、短路笼形绕组和/或他励绕组形式的、尤其是同步电机的凸极形式的极系统。在此，包括了径向靠外地布置在承载件处的带电部件的转子能够具有的直径也能够大于轴法兰的直径地实施。

在磁轮罐区段中，以下事实是特别有利的，即涉及简单的且廉价地制造的焊接件。在例如在船厂中进行的转子装配之前，在磁轮罐区段的每一个上都能够安装有磁极并且使其电连接。这特别是在电机车间中的预加工时实现特别适宜的制造，因为在该处经常实现了与船厂相比特别高的自动化程度。在例如在船厂中装配转子时，仅仅还必须将磁轮罐区段、例如两个半管固定在轴法兰处。附加地，必须进行对磁轮罐区段的电连接，其中与在预加工期间已经进行的对磁轮罐区段的磁极的电连接相比，该工序步骤意味着更少的耗费。

通过装配相应的支承件，转子的整个结构是抗扭曲的且轴向成列的，从而能够实现有利的机械性能。通过这种预加工消除了通常与大型组件的装配相关联的在物流和运输方面增高的要求。此外，特别是在船厂中，用于装配转子的耗费降低至最小值，因为在电机车间中已经能够标准地预加工根据本发明的转子。因此，用于在船舶中装配转子的剩余工序也能够由没有为装配电机而专门进一步改造的船厂来执行。

在本发明的另一个有利的设计方案中，支承件实施成分段的环形电机的极区段，其中，转子具有至少一个另外的适配件、至少一个另外的承载件和至少一个实施为极区段的另外的支承件，它们分别径向靠外地设置在轴处，其中，相应的适配件与轴法兰连接，并且其中，相应的承载件与相应的适配件连接。

例如，转子具有环形电机的两个极区段，其中这两个极区段反向相对地放置并且共同地包围轴。在相应的实施成极区段的支承件处固定了相应的承载件，其又与相应的适配件连接。相应的承载件和相应的适配件在此形成了部分罐体，其中所属的适配器固定在轴法兰处。在此，相应的极区段能够焊接在所属的部分罐体处。

在此，在转子运行期间产生的转矩通过相应的适配件传递到轴上。极区段在周向方向上包围轴并且因此共同具有内孔，其中内孔径向向内地、例如利用无间隙的特别是形状配合的支座支承在轴上。在此，转子能够具有以下直径，其也能够大于轴法兰的直径地实施。

因为极区段是简单和廉价地制造的焊接件，所以特别地相比较于收缩的毂结构或者锻造轴而言节省了昂贵且复杂的构件。极区段能够在电机车间中完整地预加工，从而在船厂中仅还需要简单的机械装配操作。在此，要求高的电连接已经能够在电机车间进行，从而能够将例如应当在船厂中进行的对极区段的连接降低至最小值。

对相应的极区段的装配和借助承载件和适配件对该极区段的固定产生了抗扭曲的且轴向成列的转子结构，从而能够实现有利的机械性能。特别是由此能够防止转子的动态不平衡和摆动。

通过这种预加工，消除了通常与大型组件的装配相关联的在物流和运输问题方面增高的耗费。此外，特别是在船厂中，用于装配转子的耗费降低至最小值，因为在电机车间中已经能够标准地预加工根据本发明的转子。因此，用于在船舶中装配转子的剩余工序也能够由没有为装配电机而专门进一步改造的船厂来执行。

在本发明的另一个有利设计方案中，承载件的至少一部分实施成空心圆柱状，其中，承载件的空心圆柱状的部分与轴同轴地布置，并且其中，承载件的内直径大于轴法兰的外直径。

例如，适配件实施成两件式的适配环，其具有两个适配半环，适配半环在已装配的状态中包围轴并且此时反向相对地放置。适配环例如借助螺栓连接来固定在轴法兰处。在适配环处固定有承载件，其特别地能够包括异步电机的带电部件，例如异步电机的短路笼形绕组。此外，承载件与支承件连接，支承件例如实施成两件式的支承环，其具有两个支承半环，支承半环在已装配的状态中包围轴并且此时反向相对地放置。在此，实施成分成两部分的支承环的支承件的内孔能够具有在轴上的无间隙的、特别是形状配合的支座。

通过该布置，可靠地保持了特别是短路笼形绕组形式的承载件，并且同时在运行时产生的转矩传递到轴上。与此相应地，承载件实施成抗扭转的。特别是在装配支承环之后，该结构是抗扭曲的并且轴向成列，从而能够可靠地防止转子的动态不平衡性和摆动。

通过这种布置，使目前需要的、昂贵的和复杂的、特别是收缩的毂结构形式的磁轮能够由简单的和便宜的烧制件和车削件来代替。在此有利的是，例如异步电机带电部件形式的承载件能够完全在电机车间中制造并且因此能够执行高效的预加工。异步电机的这种结构是尤其耐用的，并且因此理想地适用于存在有特别恶劣的和要求很高的运行条件的船舶驱动装置中。在船厂中，为了装配完整的转子，仅仅还必须执行简单的机械装配操作，例如为了装配承载件而将轴“穿入”到承载件的空心圆柱状的部分中。相反，在电机车间中已经实施了要求高的电连接，从而不必在船厂中执行该工序。

通过使得承载件的内直径大于轴法兰的外直径，实现了具有特别大的转矩的电机的构造，因为该转矩取决于力臂的长度。

在本发明的另一个有利设计方案中，承载件与同步电机的或者异步电机的叠片组连接。因此，该承载件承载了转子的叠片组，并且实现了特别节省空间的构造形式。

通过本发明实现了，根据本发明的设计方案来制造同步电机形式、异步电机形式、环形电机形式或凸极电机形式的大型电驱动装置。

附图说明

下面根据图中示出的实施例进一步说明和描述本发明。其示出：

图1是根据本发明的转子的侧视示意图，

图2是转子的第一实施例的侧视示意图，

图3是根据第一实施例的实施成与适配件一体的承载件，

图4是根据第一实施例的支承件和另外的支承件，

图5是转子的第二实施例的侧视示意图，

图6是转子的第三实施例的侧视示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的转子的侧视示意图。转子具有轴1，轴在其轴向端部处具有轴法兰2。在此，轴法兰2的外直径大于轴1的其余的直径。在轴法兰2处固定有适配件3，适配件径向靠外地固定在轴1处。在适配件3处又固定有承载件4，最后在承载件处固定有支承件5。在此，支承件5同样与轴1连接。

根据所期望的大型电驱动装置，承载件4能够具有大于轴法兰2的外直径的内直径。替代地，承载件4的、适配件3的和/或支承件5的外直径能够小于或者等于轴法兰2的外直径地实施。

此外能够提出，承载件4至少部分实施成格栅式的和/或至少部分实施成空心圆柱状的。

附加地，带电部件6能够径向靠外地固定在承载件4处，其中还能够设想将带电部件6实施成承载件4。对于图1中未示出的标号，参见另外的附图。

图2示出了转子的第一实施例的示意侧视图。转子具有轴1，其中轴1的轴向延长部中布置有与轴1同轴的另外的轴11。轴1和轴11分别在其轴向端部处具有轴法兰2或者另外的轴法兰12，其中这两个轴法兰2，12在轴向方向上接触。为了连接这两个轴1，11，设置有螺栓连接7，其将两个轴法兰2，12彼此连接。

轴1具有承载件4和实施成与该承载件4一体的适配件3。在此，承载件4实施为磁轮罐区段，其中转子具有至少两个这种磁轮罐区段，这些磁轮罐区段在周向上包围了轴1。因此，通过至少两个磁轮罐区段形成磁轮罐，该磁轮罐与轴1同轴地布置并且与轴1抗扭地连接。实施成磁轮罐区段的承载件1径靠外侧地布置在轴1处，并且适配件(部分)3借助那些螺栓连接7与轴1的轴法兰2连接，利用该螺栓连接也实现了到轴11的轴法兰12的连接。

此外，承载件4与支承件5连接，该支承件又与轴1连接。在此，支承件5实施成多件式的支承环，其中支承环的部件与轴1同轴地布置并且包围了轴1。在支承件5和承载件4之间的连接部又能够实施成螺栓连接7，其中也能够设置替代连接，例如焊接连接或者类似连接。

此外，转子具有带电部件6，其径向靠外地布置在承载件4处并且例如借助另外的螺栓连接7固定在承载件4处。带电部件能够具有例如永磁铁形式的、叠片组形式的、短路笼形绕组形式的和/或他励绕组形式的，尤其是同步电机的凸极形式的极系统。

图3示出了实施成与适配件3一体的、根据第一实施例的承载件4。如此实施的承载件4是上述的磁轮罐区段。在图3中示出的其后轴向端部处，磁轮罐区段具有带有孔和较大外直径的区域，其中与另外的磁轮罐区段的相应区域共同形成了分区段的适配法兰，其能够固定在轴法兰2处。

图4示出了根据第一实施例的支承件5。该支承件5实施成多件式的支承环，并具有在图4左侧布置的左支承半环15和在右侧布置的支承半环16。对于转子具有两个磁轮罐区段的情况，轴1由左支承半环15和右支承半环15共同包围。在此，相应的左支承半环15和右支承半环16的相应半部、例如在图4中的上半部，能够分别在轴向方向上放置在磁轮罐区段中的一个上并且与之连接。左支承半环15和右支承半环16的相应的另外的半部因此在轴向方向上放置在磁轮罐区段中的另一个上并且与之连接。左支承半环15和右支承半环16共同形成分体式的支承环，其内孔例如能够具有在轴1上的无间隙的、尤其是形状配合的支座。

图5示出了转子的第二实施例的侧视示意图。转子具有轴1，该轴在其轴向端部具有轴法兰2。在轴1的轴向延长部中设置有另外的轴11，其同样具有轴法兰12，其中这两个轴法兰2，12在轴向方向上接触并且例如借助螺栓连接来建立轴1和另外的轴11的连接。

在轴法兰2处固定有适配件3，该适配件径向靠外地布置在轴1处。在适配件3处又固定有承载件4，在该承载件处固定有支承件5，该支承件在本实施例的范围内实施成分区段的环形电机的极区段。该极区段具有径向靠外地布置的带电部件6。

转子总体上具有至少两个以下极区段，其在周向上包围轴1并且整体上相对于轴同心地布置。极区段总体上具有内孔，其中该内孔径向靠内地、例如利用无间隙的、尤其是形状配合的支座支承在轴1上。

附加地且根据极区段的数量，转子还具有至少一个另外的适配件和至少一个另外的承载件，其中，至少一个另外的适配件既与相应的另外的承载件连接也与轴法兰2连接。至少一个另外的承载件又与相应的另外的极区段连接。

在此，相应的适配件3和相应的适配件4也能够实施成一体的，从而这两个形成了部分罐体。在此，相应的极区段能够焊接在相对应的部分罐体处。

图6示出了转子的第三实施例的侧视示意图。转子具有轴1，该轴在其轴向端部具有轴法兰2。在轴向延长部中设置有另外的轴11，其又具有轴法兰12，该轴法兰与轴1的轴法兰2接触，从而能够建立这两个轴1，11的抗扭连接。

在轴法兰2处固定有适配件3，其径向靠外地布置在轴1处。在适配件3处又固定有承载件4，在该承载件处固定有支承件5。在本实施例的范围内，支承件4实施成空心圆柱状的并且相对于轴1同心地布置，其中还能够提出，支承件4至少部分地实施成格栅式。在此，支承件4的内直径大于轴法兰2的外直径，从而为了装配转子而必须将轴1“穿入”到空心圆柱状的承载件4中。

在支承件4处能够固定带电部件6，或者能够提出，支承件4同时实施成带电部件6。在此，带电部件6例如能够实施成异步电机的短路笼形绕组。

适配件3例如能够实施成具有两个适配半环的两件式的适配环，适配半环在已装配的状态中包围轴1并且彼此反向地布置。相应地，支承件5也能够实施成具有两个支承半环的两件式的支承环，支承半环在已装配的状态中同样包围轴1并且在此彼此反向地布置。在此，实施成两件式的支承环的支承件5的内孔能够具有在轴1上的无间隙的、尤其是形状配合的支座。

总之，本发明涉及一种用于大型电驱动装置的转子。为了简化转子的装配而提出，转子具有轴，该轴在其轴向端部具有轴法兰，轴法兰径向向外地突出于轴的外罩面，以及具有适配件、承载件和支承件，这些分别径向靠外地布置在轴处，其中，适配件与轴法兰连接，其中，承载件至少与适配件连接，并且其中，支承件与承载件和轴连接。

Claims (8)

1.一种用于大型电驱动装置的转子，具有：

-轴(1)，所述轴在所述轴的轴向端部处具有轴法兰(2)，所述轴法兰径向向外地突出于所述轴(1)的外罩面，以及

-适配件(3)、承载件(4)和支承件(5)，所述适配件、所述承载件和所述支承件分别径向外侧地布置在所述轴(1)上，

其中，所述适配件(3)与所述轴法兰(2)连接，

其中，所述承载件(4)至少与所述适配件(3)连接，并且

其中，所述支承件(5)与所述承载件(4)和所述轴(1)连接，

其中，所述适配件(3)和所述承载件(4)构造成一体的，并且所述适配件(3)在周向上部分地包围所述轴(1)，其中，所述转子具有至少一个另外的适配件、至少一个另外的承载件和至少一个另外的支承件，所述另外的适配件、所述另外的承载件和所述另外的支承件分别径向靠外地布置在所述轴(1)处，其中，相应的所述另外的适配件和相应的所述另外的承载件构造成一体的，并且所述另外的适配件在周向上部分地包围所述轴(1)，其中，相应的所述另外的适配件与所述轴法兰(2)连接，其中，所述支承件(5)和相应的所述另外的支承件分别与所述承载件(4)中的至少两个承载件连接。

2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述承载件(4)的至少一部分实施成格栅式。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，至少一个带电部件(6)径向靠外地布置在所述承载件(4)处。

4.根据权利要求3所述的转子，其中，所述至少一个带电部件(6)的直径小于或者等于所述轴法兰(2)的直径。

5.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述支承件(5)实施成分段的环形电机的极区段，其中，所述转子具有至少一个另外的适配件、至少一个另外的承载件和至少一个实施为极区段的另外的支承件，所述另外的适配件、所述另外的承载件和所述另外的支承件分别径向外侧地设置在所述轴(1)处，其中，相应的所述适配件(3)与所述轴法兰(2)连接，并且其中，相应的所述承载件(4)与相应的所述适配件(3)连接。

6.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述承载件(4)的至少一个部分实施成空心圆柱状，其中，所述承载件(4)的空心圆柱状的部分与所述轴(1)同轴地布置，并且其中，所述承载件(4)的内直径大于所述轴法兰(2)的外直径。

7.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述承载件(4)与同步电机的或者异步电机的叠片组连接。

8.一种大型电驱动装置，所述电驱动装置具有定子和根据前述权利要求中任一项所述的转子。