CN1524331A - 用于无机架筒式电动机的设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无机架筒式电动机结构的系统和方法。根据本发明的一个实施方式，无机架筒式电动机设置成使电动机转子与电动机定子对准，对反馈装置进行校准并通过柔性件连接到电动机，紧固件将转子固定到电动机外壳。

Description

用于无机架筒式电动机的设计

技术领域

本发明总体上涉及由转子/定子部件组构成的永久磁铁同步电动机、或直接驱动转矩电动机。这些电动机已经被使用了多年以获得机器的最佳空间和性能。包括零维修性能、清洁的机械部件、零件数量少、较好的伺服性能、较好的精确性以及静音操作的性能优点已经广为人知。

背景技术

然而，其使用范围局限在完全需要其性能优点的具体应用中。这是由于在应用中使用无机架零件组(转子/定子)将产生集成和设计时间上的困难。工程鉴定和设计通常需要(与不连续工程基金一起)很长的周期才能完成。

此困难的结果是因为这些零件组在转子和定子之间不需要具有保持机械空气间隙的外壳或轴承。因此，转子和定子之间的较大磁力使得很难安装成为机器，其困难程度随着电动机尺寸的增加而增加。还必须要考虑相应的工作、加工和维护以便安全(对人和机构)且平滑地将转子部件插进定子中。

本领域的技术人员已经熟知，可以使用将定子对准并固定到容纳定子的外壳中的转子/定子组合件以解决一些上述所列问题。在此现有技术系统中，此固定是通过用螺栓连接转子嵌入到外壳得以实现。然而，此系统在安装过程中需要转子明显的轴向运动，从而在安装过程中产生困难。因为在安装的同时必须安装反馈装置并角度对准，因此还要经历其它困难，精密的加工过程需要专用的设备。

上述集成问题的安全、便捷的装配和成本方面在此发明中得到说明。

发明内容

本发明通过提供一种无机架筒式电动机(cartridge motor)解决上述问题并达到技术上的先进性。

本发明的筒式电动机的方案在于减少电动机的集成和应用时间，从而使其更方便地用于更多的场合。在最终完成的方案中，电动机(定子和转子)、外壳和反馈装置作为可以方便安装的单一装置设置，而根本不需要调节电动机或固定或调整反馈装置。

筒式电动机设置有组合反馈装置，所以可以快速方便地安装电动机。为了实现此目的，本发明提供了一种用于在生产电动机的工厂里安装反馈装置的用于反馈装置的柔性安装。在此设置中，反馈装置已经“调零”至电动机的电磁，以便电子变换是正确的。如果不使用本发明，反馈装置的安装是非常繁琐的。由于具体的设备需要将装置与电动机进行对准或“调零”，因此不准确。所以，过程越长成本就越高，则逐渐减弱了筒式电动机的优点。此发明的思想就在于使用户在几分钟就能安装整个电动机的部件，插入电缆并运行。

在另一实施方式中，本发明提供了一种在安装时不需要在轴向明显移动的紧固件的筒式电动机。此设置同样降低了安装的复杂性。

因此，本发明的目的之一在于提供一种包括外壳、定子、转子和紧固件的直接驱动筒式电动机。采用紧固件将转子锁定到外壳上，从而形成用于运输的对准和校准的结构，而不需要在安装时大范围的轴向运动。

本发明的另一目的在于提供一种具有集成反馈装置的直接驱动筒式电动机，其包括外壳、定子、转子、紧固件以及通过柔性件固定到电动机的反馈装置。紧固件用于将转子、定子和外壳锁定成对准和校准的结构以用于运输。而柔性件使反馈装置与电动机保持角度对准，同时允许在其它方向具有一定程度的运动。

本发明的另一目的在于提供一种用于安装直接驱动筒式电动机的方法，包括步骤：对准转子和定子、用柔性件将反馈装置固定到电动机，对准反馈装置并固定转子到用于运输的对准结构。

本发明的其它方面将参照相应的附图通过以下说明得到清晰地体现。

附图说明

图1是显示根据本发明示例性实施方式中用于运输的筒式电动机的视图。

图2是显示根据本发明示例性实施方式中筒式电动机局部固定到接收机器上的视图。

图3是显示根据本发明示例性实施方式中筒式电动机固定到接收机器上的视图。

图4A是显示根据本发明示例性实施方式中说明固定柔性反馈装置分解视图的筒式电动机视图。

图4B是显示根据本发明示例性实施方式中固定的柔性反馈装置的正、侧视图。

图5是显示根据本发明示例性实施方式中的另一运输螺栓的视图。

图6是显示根据本发明示例性实施方式中的另一运输螺栓的设置的视图。

图7是显示根据本发明示例性实施方式中使用作为运输紧固件的制动器的筒式电动机的视图。

具体实施方式

本发明的无机架筒式电动机的设计提供了直接驱动转矩电动机所有优点，同时避免增加相应传统的直接驱动系统的困难。本发明的筒式电动机提供了一种组合的直接驱动电动机以避免安装困难。此方案通过在制造电动机的工厂完成所有必须的对准和调整然后锁定定子在固定位置得以实现。此锁定使电动机保持由制造商做出的调整和对准。电动机被运输到最终用户并进行安装。在安装期间，松开固定的电动机并将其安装到其进行操作的结构中。

图1是显示根据本发明示例性实施方式中设置用于运输的筒式电动机的视图。筒式电动机由支撑定子15的外壳10构成，在另一实施方式中，外壳隔绝周围环境和/或定子可以得到液体冷却。自然地，电动机还包括设置环绕电动机轴20的转子18。电动机轴还具有用于将电动机连接到从动机器驱动轴上的板25。

在制造时，对筒式电动机的零件进行装配并进行用于正确操作的调整。对准转子和定子以在其两者之间形成适当的空气间隙。然后将转子锁定在固定位置。锁定在固定位置的转子和定子在运输当中保持适当的调整位置，从而使最终使用者对装置的安装变得容易。此固定可以通过许多方法实现。例如，如图1所示，运输螺栓30将转子固定到外壳。从而保持适合的径向对准。

反馈装置40也在对准时进行安装。反馈装置转子35通过柔性固定板连接到电动机轴上。此柔性固定板保持角度对准同时允许一些径向和轴向的移动。另外，反馈装置定子也可以通过柔性联结固定到电动机定子上，而反馈装置转子刚性地固定到电动机转子上。因此，反馈转子35沿着电动机轴的角运动旋转并将此运动传输到反馈装置40。

图1的筒式电动机只需要一个轴承50。此外，当其与柔性件连接时，此轴承只用于在反馈装置40和反馈转子35之间保持恒定的空气间隙。因此，筒式电动机的设计极大地减少了由于磨损导致失效的零件数量，从而增加装置的使用寿命。

图2是显示局部固定到接收机器上的图1所示的筒式电动机。电动机外壳10通过螺栓68固定到接收机器机体65上。其固定了电动机的固定部分。电动机板25通过螺栓75局部地固定到接收机器的驱动轴70上。板和驱动轴导向的特性一起保证了适当的对准。在此安装阶段，螺栓75不拧紧并在驱动轴和板之间保持间隙80。由于转子和外壳固定到接收机器上，因为接收机器的导向特性保持电动机适当的对准，所以，运输螺栓30开始松开。由于螺栓30的放松，轴20自由地在轴向移动。

图3是显示完全固定到接收机器上的图1所示的筒式电动机。此结果通过旋紧螺栓75并去除运输螺栓30而得以实现。由于旋紧螺栓75并将板拉向驱动轴70，从而关闭间隙80。此过程也将转子18拉离外壳并开启间隙85，从而任由转子自由旋转。随着转子紧紧地连接到接收机器上以及转子自由地旋转，电动机准备好开始启动。

反馈装置很难安装和对准，因此，其在制造时进行预装配是非常有益的。图4A和4B是显示根据本发明的示例性实施方式中固定的柔性反馈装置的视图。柔性反馈件400使反馈装置能够进行预装配，同时在安装期间始终允许轴向和其它运动。柔性反馈联结通过允许反馈轴承50支撑具有高精度等级的反馈转子以利于反馈装置的集成。

如图4A所示，柔性反馈件连接到反馈转子35和轴20上。图4B示出了柔性反馈件示例性实施方式的结构。此具体的柔性反馈件由具有在内部弯曲用于固定到反馈转子上的2个L型薄板420的金属板的平片和在外直径上用于固定到电动机轴上的2个L型薄板440组成。此联结适用于由于偏转、公差变量和热膨胀造成的轴向和径向运动，同时提供了相对高的旋转刚度。

与前述实施方式不同，图5、6和7是显示避免在安装期间总的轴向移动的筒式电动机的实施方式。在这些实施方式中，转子和外壳之间保持有间隙。在此结构下运输电动机可以安装过程得到简化，可以如图2所示实施方式一样不需要交替地改变螺栓的旋紧和放松。此外，该筒式电动机也可以简单地紧紧固定到接收机器上，然后移出运输紧固件。一旦移出紧固件，外壳和电动机之间的间隙使转子保持自由旋转。例如，此间隙可以通过使用紧固件的类型或紧固件设置的方式予以保持。

图5是显示在运输期间用于在外壳和转子之间保持间隙的一种形式的螺栓。如图所示，螺栓在其端部具有比螺栓550的其它部分更小直径的螺纹部分500。这种设置可以使螺栓的螺纹部分500在转子18中与配套孔配合，并旋紧直到转子被螺栓的较大直径部分阻止为止。

图6是显示用于通过螺栓组实现转子和外壳之间保持间隙的另一系统。在此实施方式中，一组螺栓600只通过外壳螺旋旋进并接触外壳和转子之间保持有空间的转子表面。然后，第二组长螺栓620将螺旋旋进转子并将转子紧紧地固定到第一组螺栓600上。从外壳俯视旋转轴显示白、黑圆分别表示短、长螺栓的设置。

图7示出了在运输期间保持转子外壳间隙并使电动机和其反馈装置保持正确对准的另外一种方式。此实施方式使用制动器700以保持适合的转子间隙并使反馈装置保持正确地对准。制动器700为普通的安全制动器，当没有能量作用其上时其产生作用。制动器利用静止板710和摆动板720以固定制动转子730在轴向和旋转锁定位置。当安装到接收机器上后，使制动器脱离，电动机将通过线圈740正常操作。

也可以综合使用前述实施例。例如，可以使用制动器使转子/外壳保持有间隙，同时将一个或多个螺栓插进转子以保证在运输期间不出现旋转。

通过上述详细说明显然可以得到本发明的某些特征和优点，相应地，后述的权利要求书覆盖了落入本发明精神实质和范围中的本发明所有此特征和优点。

此外，由于本领域的熟练技术人员显然可以对本发明做出许多变更和修改，所以不希望本发明不应当局限于在此处显示和说明的指示和操作中。因此，所有这些变更和等同物将落入本发明权利要求所限定的范围中。

Claims (23)

1.一种筒式电动机，包括：

外壳；

连接到外壳的定子；

与定子共用一个共同中心轴的转子；

沿共同中心轴穿过转子的轴；

用于在运输期间将转子锁定到外壳，从而在转子和定子之间保持适当间隙的紧固件；

连接到轴的柔性件；以及

固定在柔性件上的反馈装置，由此，柔性件允许在轴和反馈装置之间的轴向和径向调整，同时保持旋转对准。

2.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

外壳包括用于将外壳固定到接收机器的导向装置。

3.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

轴包括用于将轴固定到接收机器的导向装置。

4.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

紧固件提供当锁定时使转子接触外壳的轴向力。

5.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

紧固件将转子固定到外壳，同时使转子和外壳之间保持有间隙。

6.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为编码器。

7.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为分解器。

8.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为转速表。

9.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为感应式传感器。

10.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为正弦编码器。

11.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为卷尺。

12.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为霍耳效应传感器。

13.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

反馈装置为在运输之前进行角度对准。

14.根据权利要求13所述的筒式电动机，其特征在于：

柔性件允许转子轴向运动，同时使反馈装置保持角度对准。

15.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

电动机为无电刷永久磁铁电动机。

16.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

定子通过液体进行冷却。

17.根据权利要求1所述的筒式电动机，其特征在于：

外壳与周围环境形成密封。

18.一种筒式电动机，包括：

外壳；

连接到外壳的定子；

与定子共用一个共同中心轴的转子；

沿共同中心轴穿过转子的轴；

在运输期间相对定子同心固定转子，从而使转子和定子之间保持适合的间隙以及定子和外壳之间适合的间隙的紧固件，其中转子/外壳之间的间隙防止在安装期间产生总的轴向运动。

19.根据权利要求18所述的筒式电动机，其特征在于：

紧固件包括端部具有比螺栓的其余部分更小直径的螺栓。

20.根据权利要求18所述的筒式电动机，其特征在于：

紧固件包括至少两种类型的螺栓，一组短螺栓保持转子和外壳之间的空间，一组长螺栓保证转子紧紧地连接到短螺栓。

21.根据权利要求18所述的筒式电动机，其特征在于：

紧固件包括固定转子在其位置的制动器。

22.根据权利要求21所述的筒式电动机，还包括：

另外的紧固件以防止转子的任何角运动。

23.根据权利要求18所述的筒式电动机，还包括：

柔性反馈固定装置，其用于将反馈装置连接到电动机，同时保持角度对准但允许一些轴向运动。

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