CN1071506C - 长电动机 - Google Patents

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Abstract

在一种长电动机中，其中转子(2)被划分成诸段，至少一个低摩擦轴承(4)被布置在诸段之间且在长电动机(1)的每个端部中，由此定子连续地通过内部轴承(4)被叠置，使用在轴承(4)周围区域中的金属盘形薄片、和在轴承(4)之间的磁性金属盘形薄片(10)，目的在于提供一种具有高效率的主要用于可潜水用途的长电动机，该机械稳定的电动机能够在低耗时低成本下装配，并且该电动机易于维护和修理。该目的这样实现：轴承座(5)中的第个单块板比普通定子板(10)显著地厚，并且用具有良好热传导性能的顺磁金属制造；轴承座(5)中的每块板的内径比普通定子板(10)的内径小；轴承(4)被插入轴承座(5)中并通过紧配合保持在其中，由此把轴承(4)的内径紧配合到转子的轴上；及在所有金属盘(5、10)中用于定子绕组的槽都向转子径向地打开。

Description

长电动机
本发明涉及一种长电动机，其中转子划分成诸段，至少一个低摩擦轴承布置在诸段之间且在电动机的每个端部中，由此定子连续地通过内部轴承叠置，使用在轴承周围区域中的磁性或非磁性金属盘形薄片、和轴承之间的磁性金属盘形薄片。
从美国专利2,251,816得知这样一种长电动机，其中轴承布置在转子中的槽中，并因此由可以分成由蝶形键固定就位的两个半轴承圈的轴承圈组成。这些圈可以包含一些在内部槽中用来减小摩擦的滚柱轴承。这种轴承的生产和安装费事且耗时，因此昂贵。而且，热传导性能取决于定子，因为轴承圈直接由定子支撑。
从美国专利3,136,905和从DE-B 885 279得知另一种长电动机类型，其中定子由比单定子盘厚得多的轴承部分划分成诸段，但其中定子绕组由轴承部分切去，并且不从长电动机的一端通到另一端。而且，在美国专利3,136,905中，轴承不是“低摩擦”类型的。这种电动机装配也非常复杂，并且由于定子绕组制作复杂而有低的可靠度。这种构造还最终导致低效率，因为磁通由于定子绕组中相当大的间隙而耗散。
而且，从美国专利3,136,905得知一种长电动机，其中轴承直接由在诸段之间的叠置盘限定。这些盘因而由不很适用于限定具有非受控摩擦的轴承的材料制成。在相当大摩擦下能认为由有分层材料趋势的材料制成的轴承，提供非均匀的磨损表面，由此形成在旋转轴中的磨损模式。引起温度升高的摩擦取决于轴承的良好热传导性能。当轴承由叠置盘制成时，这样良好的热传导性能是不存在的，因为铁(Fe)具有仅为72.8J/(m·s·K)的导热率。
从美国专利5,128,573得知另一种具有多段的长电动机，其中一个转子轴承和套组件布置在每个转子段之间，每个轴承都包括一个在作为定子段部分形成的纵向空隙中用来定位的固定键，以便防止在使用期间轴承的转动。这种轴承显然不是低摩擦类型的，因为固定健显然是必需的。
从美国专利4,638,198得知又一种具有多段的长电动机，其中每对连续转子段的上转子段可以使其下端支撑在一个转子轴突出部上，如在转子轴的环形槽中安装的一个圈上，及其中在转子孔端部处的一个槽进一步把圈锁定到位。尽管这种先有技术具有用于下端支撑的突出部，但该突出部不可能以低摩擦类型的轴承为特征。而且，突出部由在转子孔的端部处一条槽锁定到位，这不会减小摩擦。
最后，从美国专利4,453,099得知一种具有多段的长电动机，其中轴承是一个组件，该组件包括：一个套，键接到轴上；一个内部分，可转动地接收套；及一个带有边缘的凸缘，摩擦地啮合定子以防止轴承转动。
先有技术状态具有一些缺点：定子绕组一直穿过定子壳体是不可能的或非常困难的。穿过非常耗时且昂贵，并且当穿过长电动机中的定子绕组时，用来降低成本的装置才可能是最方便的。而且，先有技术状态还取决于摩擦，因为轴承中的摩擦不受控制，并且由于当磁矩大时，在转子与定子之间必须避免机械损坏而使用大磁隙，这使效率相当低。最后，用于生产和维修的成本是高的。摩擦能导致轴承受热和过早磨损，并且因此将引起能量和材料的损失。
因此本发明的目的在于提供一种具有高效率的长电动机，对轴承有效冷却的机械稳定的该电动机能在低耗时和低成本下装配，并且该电动机易于维护和修理。
根据本发明如此实现该目的：轴承座中的每个单块板比普通定子板显著地厚，并且用具有良好热传导性能的顺磁金属制造；轴承座中的每块板的内径比普通定子板小；轴承插入轴承座中并通过紧配合保持在其中，由此把轴承的内径紧配合到转子的轴上；及把在所有金属盘中用于定子绕组的槽向转子径向打开。
在根据本发明的最佳实施例中能发现：轴承是滚珠轴承，即推力滚珠轴承和/或径向滚珠轴承，由此在使用期间为电动机的水平或竖直位置提供尽可能最小的摩擦力。有可能根据本发明在一个电动机中把推力滚珠轴承和径向滚珠轴承结合、由此使它能通用。它也能便利地使用滚柱轴承。
在根据本发明的长电动机中，其中相当快地并因此以低成本实现穿线，每个槽形成用于每个绕组的圆角，并且建议，绕组中的每根线具有非圆形横截面。由此实现，绕组能通过用于转子或轴承的开口来引导，并且此后放到槽中。非圆形横截面将以这种特征保证，绕组充满圆角空腔的大部分，由此在转子中提供较大磁通。转子可以是适于该目的的任何类型。
参照附图在如下具体说明中将进一步公开本发明，其中：
图1是沿电动机中心轴的和沿由电动机驱动的工具的纵截面；
图2是通过定子的纵向截面；
图3是通过转子的纵向截面；
图4是从电动机端部看到的定子座；
图5是定子座沿图4中的线Ⅴ-Ⅴ的横截面；
图6是转子一个端部的视图；
图7是图6中所示转子端部的剖视图。
沿长电动机1的中心轴的和沿由长电动机驱动的工具的纵截面表示在图1中，其中长电动机的长度与其直径相比是长的。在根据通常实践建造的电动机中，长电动机的长度和直径接近＜1∶1，而在长电动机中这种关系可能是5∶1。在图1中所示的长电动机中，该关系是接近10∶1。这种电动机相对于横向力和运动很难稳定，并且因此已经提出了使用另外的轴承，由此把转子分成诸段。
就这样划分成区段而论，在区段之间的轴承由公共定子片或由非磁性片形成，具有相当复杂形式的轴承，以便使在竖直位置使用长电动机成为可能。先在说明书中描述这种电动机的例子。
由图1能看到，转子2由悬在轴承座5中的轴承4支撑，轴承座5的每一个比定子3中的公共定子片明显厚。径向开口槽6表示在轴承座中，由此在安装轴承之前使定子绕组的穿线容易。
轴承座由顺磁金属，例如铝或铜制成。变化的磁通将使轴承座由于涡流发热。因此，希望用铜作轴承座的材料，因为它具有401J/(m·s·K)的比导热率，而铝具有237J/(m·s·K)的比导热率。然而，两种金属都表现出优良的导热率。
图2表示仅安装有轴承座5的定子。因为每个定子片由于片的打孔而在厚度上可能变化，所以定子片以10片分组，以便相对于上一组10而每组转动90°。由此实现，定子在整个长度上能几乎是直的，与直线仅有很小的偏差。在另一方面，这将保证转子能非常靠近定子转动，而不与定子物理接触，并且由此把最佳的磁通传送到转子。
图3表示带有安装在转子段之间的轴承的转子。转子能具有任何类型，例如异步转子或永磁转子，后者另一方面需要一个控制装置。对于异步转子，绕组标有20。
图4表示从长电动机端部看到的一个轴承座5。槽6向转子径向打开。槽的宽度沿半径不是常数，并且从窄开口向转子，该宽度随槽的深度而增大，因而形成用于每个定子绕组的圆角。因此“磁”轭7沿半径或多或少在厚度上是恒定的。在该构造中，一个轴承紧配合在轭7之间，并且由于轴承座的牢固构造能保持在该处。如上所述，铜以及铝能用作用于轴承座的材料，并且用这些金属保证，通过轴承座5能除去产生的热量。

Claims (5)

1．一种长电动机，其中转子(2)被划分成诸段，至少一个低摩擦轴承(4)被布置在诸段之间且在长电动机(1)的每个端部中，由此定子连续地通过内部轴承(4)被叠置，使用在轴承(4)周围区域中金属盘形薄片、和在轴承(4)之间的磁性金属盘形薄片(10)，该长电动机的特征在于：轴承座(5)中的每个单块板比普通定子板(10)显著地厚，并且用具有良好热传导性能的顺磁金属制造；轴承座(5)中的每块板的内径比普通定子板(10)的内径小；轴承(4)被插入轴承座(5)中并通过紧配合保持在其中，由此把轴承(4)的内径紧配合到转子的轴上；及在所有金属盘(5、10)中用于定子绕组的槽都向转子径向也打开。
2．根据权利要求1所述的电动机，其特征在于轴承(4)是滚珠轴承。
3．根据权利要求1所述的电动机，其特征在于轴承(4)是推力滚珠轴承和/或径向滚珠轴承。
4．根据权利要求1所述的电动机，其特征在于轴承(4)是滚柱轴承。
5．根据以上权利要求中任何一项所述的电动机，其特征在于绕组中的穿线具有非圆形横截面。
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