CN208623480U - 用于驱动式输送辊的滚筒电机及具有该滚筒电机的输送辊 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于驱动式输送辊的滚筒电机(1)，具有被定子外壳(10)环绕的定子(11)和驱动转子轴(13)的转子(12)，另外具有，在周向上间隔地环绕着所述定子外壳(10)的管状外部壳体(30)，其中，在所述外部壳体(30)与所述定子外壳(10)之间构造制冷通道(20)，所述制冷通道与所述定子外壳(10)的容置所述定子(11)的内部空间通流地相连接，以及具有被固定在所述转子轴(13)上的风机叶轮(14)，所述风机叶轮被设计为，要产生制冷气流(K)，其中，所述定子外壳(10)的内部空间和所述制冷通道(20)规定了一种闭合的制冷循环，通过该制冷循环来引导所述制冷气流，本实用新型还涉及具有该滚筒电机的输送辊。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于驱动式输送辊的滚筒电机以及具有这种滚筒电机的输送辊。
背景技术
由现有技术已知驱动式输送辊的各种实施方式。这些实施方式被应用在辊式输送机系统中，在其中，输送物至少在一段输送路程上通过所被驱动的输送辊移动。所述输送辊大多通过被布置在所述输送辊内的电动机来驱动，以便能够实现紧凑且得到保护的结构。但其中，所述电动机上的放热、进而包括所述输送辊内的放热会成为难题。在紧凑型输送辊中，所述驱动单元连同所述电动机被布置在所述输送辊的滚筒件内，且它围绕着所述驱动单元转动。因此，在所述输送辊与所述驱动单元之间存在气隙，所述气隙提高了所述驱动单元与所述滚筒件之间的热阻。气隙越大，热阻就越大，散热就越差。由于滚筒转数极低的话，所述散热就更加变差，因此，不注意不同的输送机速度就无法确保任何同一的散热或者说任何同一的制冷。由于散热差或者说制冷不充分，所述驱动单元的温度就升高，由此驱动效果变差并且使用寿命以及效率等级会下降。
因此，由现有技术已知的部分解决方案规定，要将所述输送辊的内部空间填满油，以便电动机的热量经过油散发到输送辊的滚筒件上并且由该处散发到周围环境中去。这里的问题是，所述每个内部空间必须是油封的，因为要避免油在各种情况下泄漏。另外，对于在所述输送辊内的活动部件的移动阻力由于油变得更高，这导致效率等级更差并且驱动效果被削弱。
其他已知的解决方案规定，为了更好的散热，要增加所述电机或者所述滚筒件的表面面积。但这导致，所述输送辊的尺寸增加，必须要接受相对于其他解决方案而言增大的结构形式。此外，纯被动的制冷可能并不充分，尤其是因为环境条件例如环境温度或者环境气流可能发生改变。
尽管可通过减小所述电机与所述滚筒件之间的间隔而达到电机与周围环境之间更小的热阻，但对此所必需的制造精度以及易受损的几率也会提高。如果在制造时没有准确地维持所述尺度或者所述滚筒件由于外力而在其形状上发生了最小程度的改变，就可能导致，所述旋转的滚筒件在电机外壳上磨擦并且由此引起额外的放热和更低的驱动效率。
如果所述滚筒件被构造为敞开式，从而环境空气为了制冷而能够直接流过电机，外来物质和污垢就可能渗入输送辊。通过随之而来的变脏，就可能给放热和磨损方面带来负面的影响。此外，由于在特定环境下的易受污染性，就不再能够使用对耐磨性和防尘性有更高要求的输送辊。
实用新型内容
因此，本实用新型的根本目的是，要克服上述缺陷，提供一种坚固且稳定的输送辊，在该输送辊中，在电动机上产生的热量被有效地散发出去。
这一目的通过以下特征组合得以实现。
根据本实用新型，提出了一种用于所被驱动的输送辊的滚筒电机。所述滚筒电机具有被定子外壳包围的定子和驱动转子轴的转子。此外，所述滚筒电机具有管状的外部壳体和风机叶轮。所述外部壳体在周向上相间隔地环绕着所述定子外壳。
在所述外部壳体与所述定子外壳之间，由此构成了制冷通道，所述制冷通道与所述定子外壳的容置所述定子的内部空间通流地相连接。所述风机叶轮被固定在所述转子轴上，并且被设计为要产生制冷气流。所述定子外壳的内部空间和所述制冷通道规定了一个闭合的制冷循环，通过该制冷循环来引导制冷气流。
所述滚筒电机的外部壳体在此要么是通过滚筒电机的外壳元件构成，要么是通过所述输送辊的滚筒件构成。所述滚筒件是旋转的部件，所要输送的物体靠置在该部件上并且通过旋转来移动。位于定子外壳与外部壳体之间的制冷通道规定了气隙，所述气隙能够使得外部壳体或者说所述输送辊的滚筒件相对于所述定子外壳实现旋转。
通过经由所述风机叶轮产生的制冷气流，热量由滚筒电机的定子散发出来并且被导入到制冷通道中去。自所述制冷通道，热量又被散发到外部壳体上，并且由该处散发到滚筒电机的周围环境中去。因此，在重新进入定子外壳内之前，在所述定子外壳内由定子预热的制冷气流被制冷。所述制冷气流经由定子外壳和外部壳体来引导，而不存在与周围环境的连接，从而建立起了闭合的制冷循环。因此，既不会有异物，也不会有污垢颗粒渗透进入制冷循环。同时，通过闭合的制冷循环，实现了定子的主动式制冷。通过主动的制冷，电机的温度即便是在转数低的情况下也维持在较低，因此，所述电机的功率输出即便是在转数低的情况下也不会由于电机上存在的温度而受到影响。因此，所述电机的制冷就不依赖于速度。
定子外壳、外部壳体以及因而也包括被布置在其间的制冷通道优选分别被设计为管状。
由于闭合的制冷循环，外部壳体可相对于周围环境被密封以防止异物和液体的渗入。通过密封，在滚筒电机上可达到高防护等级或者说高IP-保护等级。
所述电机在一种实施变型中被设计为无刷直流电机(electronicallycommutated Motor，电子整流电机，简称EC-电机)，其转子装有永磁体并且通过合适的电路这样来控制，即以使得在定子上产生旋转磁场，通过旋转磁场旋转转子。对于所述控制而言所必需的电路或者操作电子设备在此优选被直接集成在滚筒电机内。所述包括电路或者操作电子设备的电机电子系统可例如被集成在固定部段内，所述定子外壳经由该固定部段相对于输送机设备的机架被固定。
对于内转子的替选方案是，可在使用无刷直流电机的情况下，还使用外转子。其中，所述转子包围着定子，并且围绕这一定子旋转。转子在这样一种实施方式中优选被衬套包围，该衬套同心地与转子轴相连接或者将其构造为管状的空心部件。
一种有利的扩展规定了，定子外壳沿着其轴的纵向具有两个外部部段并且紧邻地与所述外部部段相邻接地具有轴向地位于其间的中间部段。所述定子和所述转子被布置在所述中间部段内。在所述定子外壳的外部部段内，分别设置了通向所述制冷通道的开口，该开口建立了与制冷通道的通流连接。制冷气流通过开口从制冷通道在外部边缘部段上流入定子外壳，在中间部段被引导着经过所述定子上或者穿过所述定子，在每另一个外部边缘部段上通过开口从定子外壳中吹出进入制冷通道。
开口在一种同样有利的实施变型中向着径向方向延伸。制冷气流由此在从定子外壳中流出时通过风机叶轮被直接对着外部外壳输送，由此，热量被直接散发到外部外壳上并且例如不被散发到在外部外壳的轴向上被布置在定子外壳之前和之后的支座或者密封元件上。此外，制冷气流必须在开口向着制冷通道内的径向吹出方向上仅仅转向90°。
在定子外壳的轴向的外部边缘部段内，优选分别设置多个径向的开口，所述开口在周向上均匀地相互间隔。其中，所述开口可在一个或两个轴向的外部边缘部段内还被布置在多个相互之间在轴向上相间隔的平面内。
风机叶轮在本实用新型的一种有利的变型中在转子轴上被设置在朝向开口的区域内。其中，所述风机叶轮被设计为，要将空气或者说制冷气流通过开口从定子外壳输送到制冷通道内并且从制冷通道输送到定子外壳中去。空气通过风机叶轮被吹到制冷通道内，并且同时从制冷通道吸入定子外壳，从而在闭合的制冷循环内产生循环气流。
在一种替选性的实施方式中，分别在定子外壳的每个外部边缘部段内设置一个风机叶轮。两个风机叶轮与所述转子轴相连接，其中，一个风机叶轮将空气通过在其外部边缘部段内的所述每个开口自所述制冷通道吸入定子外壳，另一个风机叶轮将空气通过在其外部边缘部段内的所述每个开口自定子外壳吹入制冷通道内。
为了避免外来空气或者污垢渗入所述滚筒电机和制冷循环，在一种设计变型中，外部壳体或者说输送辊的滚筒件相对于周围环境通过至少一个密封元件被密封。密封元件优选被布置在外部壳体的轴向上的边缘部段上。其中，作为密封元件，例如可采用轴封或者迷宫式密封。
所述滚筒电机优选被固定在输送机设备的机架上，以避免定子的不受控制的旋转。对此，滚筒电机的一种有利的扩展规定了，定子外壳被固定在一个轴上，所述轴轴向地从外部壳体中延伸出来。此外，这一轴被布置为与转子轴同心。外部壳体优选经由轴承结构支承在所述轴上，并且被安装为相对于所述轴可旋转。密封元件可例如是被布置在外部壳体与轴之间的轴封，因此，外部壳体通过轴承可围绕轴旋转并且通过密封元件同时被密封。所述轴可抗扭转地被固定在输送机设备上的从外部壳体中延伸出来的部段上，以便相对于输送机设备固定定子。
外部壳体或者说输送辊的所述滚筒件是通过转子被驱动的，在转子中，外部壳体在一种有利的扩展中例如通过凸缘而与转子轴相连接。
转子轴为此被布置为与外部壳体同心，所述凸缘或者另一个中间元件将转子轴与外部壳体连接起来。因此，所述转子轴的旋转被直接传导到外部壳体或者说输送辊的滚筒件上，从而所述转子轴和外部壳体或者说输送辊的滚筒件由转子驱动并且转子轴的旋转轴可旋转。
对于转子轴与外部壳体的直接连接或者说紧靠连接的替选方案是，滚筒电机包括传动装置。外部壳体经由传动装置而与转子轴相连接。优选驱动凸缘和传动装置的从动轴被布置为与转子轴以及与外部壳体同心。转子轴在一实施方式中与驱动凸缘在传动装置的输入侧上相连接。从动轴又经由凸缘或者另一个中间元件与所述外部壳体相连接。作为一种传动装置变型，使用行星式齿轮。
风机叶轮在一种紧凑构造的实施变型中在轴向上看被布置在定子与传动装置之间。
为了额外的、最佳的传动装置制冷，可在定子外壳上设置额外的开口，该开口尤其是被设计在定子外壳的与传动装置相邻的部段内。通过传动装置的制冷或者说传动装置的散热，可提高传动装置的效率等级并降低其磨损。
在定子外壳内或者在外部壳体内，优选另外布置用于控制滚筒电机的电机电子系统。尤其是所述电机电子系统被设置在定子外壳的与轴连接的一侧上，其中，用于电机电子系统和定子和/或转子的供电的导线被引导着穿过轴进入外部壳体或者说定子外壳内。在此有利的是，所述电机电子系统至少有部段在闭合制冷循环的范围内尤其是在定子上的流动方向上看布置在定子之前，从而经由风机叶轮所产生的制冷气流有制冷作用地作用于电机电子系统。
滚筒电机的另一实施变型规定了，定子包括定子绕组，定子绕组被布置在定子外壳的内部空间以内，从而制冷气流沿着定子绕组和/或在定子绕组之间流过。其中，定子被紧接着流过并且被制冷。定子或者说定子绕组的表面被直接制冷，而不必需要额外的将定子外壳内的热量由定子传递到制冷气流上的散热棱条。
转子轴在定子外壳内通过轴承盖和被容置在所述轴承盖内的轴承被安装为相对于所述定子外壳可旋转。所述轴承盖在一同样有利的实施方式中具有通流通道，所述通流通道规定为闭合制冷循环的一部分。因此，所述轴承盖、进而包括所述轴承也被制冷。通过轴承的制冷，其使用寿命可被提高。
另外，在一种设计中，轴承盖的通流通道被定向为朝向定子。所述通流通道在一种扩展中被构造为喷嘴状，由此，通过所述通流通道流动的制冷气流被有针对性对准所述定子，因而制冷效果也得到提高。
在更多的实施变型中，输送辊的外部壳体或者说滚筒件在其朝向定子外壳的内壁侧上或者定子外壳在其朝向外部壳体的外壁侧上具有散热棱条。如果定子外壳构成所述散热棱条，这些棱条就制冷地作用于定子并将定子的热量经由定子外壳传导到在制冷通道内流动的制冷气流上，该制冷气流将热量散发到外部壳体上。替选方案是，优选是在所述输送辊的外部壳体或者说滚筒件上设置散热棱条。流经制冷通道的制冷气流将其热量散发到外部壳体的散热棱条上，由此，外部壳体经由散热棱条变热，热量可辐射到周围环境中去。制冷棱条可在轴向方向上延伸，或者围绕着外部壳体的旋转轴被构造为螺旋状。通过所述散热棱条沿着外部壳体的朝向定子外壳的外壁侧的延伸，对于制冷气流而言，可引起额外的输送作用。
另一种有利的设计变型规定了，输送辊的外部壳体或者说滚筒件在其朝向定子外壳的内壁侧上或者定子外壳在其朝向外部壳体的外壁侧上具有引导制冷气流的导向元件。所述导向元件可在一种设计中构成在纵剖面上沿着旋转轴呈四分之一圆形的导向面，该导向面使得制冷气流自或者向定子外壳内的开口转向。对此规定了，在一示例性的实施变型中，在输送辊的外部壳体或者说滚筒件的朝向定子外壳的外侧壁上在与风机叶轮相对的区域内设置了一种导向元件。如果制冷气流自所述风机叶轮从定子外壳吹向外部壳体，制冷气流就沿着所述导向元件的在剖面上呈四分之一圆形的导向面沿着所述导向元件转向90°进入制冷通道。在定子外壳的通向定子外壳的内部空间内的开口的区域内，在一设计中，同样布置了一个或多个导向元件，这些导向元件引导制冷气流由制冷通道回到定子外壳内。
另外，作为本实用新型的另一个方面，本实用新型提出了一种具有根据本实用新型的滚筒电机的输送辊。所述输送辊具有圆柱形的滚筒件，所述滚筒件构成了滚筒电机的外部壳体。替选方案是，滚筒件可被构造为管状，并且紧贴着靠置在外部壳体上。
附图说明
本实用新型的其他有利扩展方案的特征在从属权利要求中说明，或者下面结合对本实用新型优选实施方式的说明参照附图加以详细阐述。其中：
图1为一种具有闭合的制冷循环的密封的滚筒电机。
具体实施方式
在图1中示出的滚筒电机1的实施例规定了，轴21延伸到所述外部壳体30内，其中，所述外部壳体30在所示实施例中同时构成了输送辊的滚筒件。轴21被定向为与滚筒电机1的纵轴L同心，该纵轴同时是旋转轴，外部壳体30和转子轴13被安装为可围绕所述轴旋转。所述轴21在其从外部壳体30中伸出的一侧上可被固定在输送机设备的未示出的机架上，因此，被布置在所述外部壳体30的内部空间内的且被固定在所述轴21上的定子外壳10相对于输送机设备的机架被位置固定，尤其是抗扭转地固定。
在所述轴21的轴承部段22上或者说围绕所述轴承部段22，在所述轴承部段22与外部壳体30之间布置第一轴承单元23，外部壳体30被安装为可以该轴承单元在轴21上在周向上围绕所述纵轴L旋转。所述第一轴承单元23在此既包括径向轴承，也包括密封元件，滚筒电机1或者外部壳体30的内部通过该密封元件被密封，以防止异物和湿气的渗入。
在外部壳体30的与轴承单元23相对的一侧上与所述纵轴L同心地设置短轴21’，所述外部壳体30的相对的侧面可以其被支承在输送机设备的机架上。所述短轴21’同样具有轴承部段22’，包括径向轴承和密封元件的第二轴承单元23’被布置在该轴承部段上。通过被布置在外部壳体30与所述短轴21’的轴承部段22’之间的轴承单元23’，所述外部壳体30在所述短轴21’的侧面上被支承在其上，并且被安装为可围绕该轴或者围绕所述纵轴L转动。
所述第一轴承单元23或者所述第二轴承单元23’另外还可具有未示出的轴向轴承。
在沿着纵轴L的轴向方向上，轴21的固定部段24紧邻地与轴承部段22相接，定子外壳10以其外部部段的其中之一被固定在该固定部段上。另外，在定子外壳10的外部部段内，在两个相互之间在轴向上沿着纵轴L相间隔的平面内构造开口15。在定子外壳10内，以界定外部部段的方式布置轴承盖16。转子轴13被安装为在所述轴承盖16上通过轴承17可围绕纵轴L转动。此外，所述轴承盖16规定了多个通流通道18，这些通流通道将在其上定子外壳10在固定部段24上相连接的外部部段通过通流技术与定子外壳10的中间部段连接起来。
在定子外壳10的中间部段内，布置定子11。其中，所述定子11由所述定子外壳10容置并且被固定在这一定子外壳上。所述定子11在围绕纵轴L的周向上环绕着被固定在转子轴13上的转子12。
在转子轴13上，风机叶轮14被固定在背向轴承盖16的一侧上，所述风机叶轮通过转子轴13的旋转被驱动。定子外壳10的在径向方向上自纵轴L看与风机叶轮14相对的部段构成了定子外壳10的在其内同样布置有开口15的第二外部部段。
另外，在定子外壳10的所述第二外部部段内，传动装置41被布置在定子外壳10内并且与之相连接。所述传动装置41在输入侧与转子轴13相连接，并且由其驱动。传动装置41或者说传动装置41的从动轴在输出侧经由中间件42而与外部壳体30相连接。因此，通过转子12或者与其相连接的转子轴13的旋转，可同时旋转风机叶轮14，并且通过传动装置41以及中间件42，可旋转外部壳体30。
为了能够实现外部壳体30围绕定子外壳10的没有障碍的旋转，它们在径向上相互间隔，由此形成了外壳之间的气隙。所述气隙规定了制冷通道20，该制冷通道至少在定子外壳10的外部部段的开口15之间以及通过定子外壳10的中间部段延伸。
在所示的实施例中，风机叶轮14是一种径向风机叶轮，该径向风机叶轮将空气从定子外壳10的中间部段中吸出并且在径向方向上通过开口15吹入制冷通道20内。因为空气通过风机叶轮14从定子外壳10的中间部段中吸出并且这在所述中间部段内在径向方向上是气密的，空气就自所述定子外壳10的在固定部段24的一侧上的外部边缘部段以及通过布置在该处的开口15从制冷通道20中吸入。因此，在制冷通道20内，就构成了自被布置在风机叶轮14上的开口15向着与其沿着纵轴L相间隔的开口15的气流。在制冷循环内的通过沿着所述流动路径的箭头所标示的气流或者确切地说制冷气流K通过风机叶轮14的驱动，流过定子11，在此吸收定子11的热量，并且通过制冷通道20沿着外部壳体30流过。在定子11上所吸收的热量被释放给外部壳体30，从而在定子11上变热的制冷气流K在其通过在固定部段24一侧上的开口15重新被吸入定子外壳10内之前，经过其路径通过制冷通道20重新被冷却。所述外部壳体30将由所述制冷气流K所传递的热量释放到其周围环境中去，从而形成一种闭合的且相对于周围环境隔离的制冷循环。
在所述固定部段24内或者其上，可另外容置电机电子系统，其中，所述制冷气流K可有针对性地在所述电机电子系统上流过，以便除了定子外还同时制冷该电机电子系统。
Claims (15)
1.一种用于驱动式输送辊的滚筒电机(1)，其特征在于，具有被定子外壳(10)包围的定子(11)和驱动转子轴(13)的转子(12)，另外具有
在周向上间隔地环绕所述定子外壳(10)且呈管状的外部壳体(30)，其中，在所述外部壳体(30)与所述定子外壳(10)之间构造制冷通道(20)，所述制冷通道与所述定子外壳(10)的容置所述定子(11)的内部空间通流地相连接，以及
被固定在所述转子轴(13)上的风机叶轮(14)，所述风机叶轮被设计为要产生制冷气流(K)，其中，所述定子外壳(10)的内部空间和所述制冷通道(20)规定了一种闭合的制冷循环，通过该制冷循环来引导所述制冷气流。
2.根据权利要求1所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述定子外壳(10)沿着其轴向的纵向具有两个外部部段和在轴向上紧邻相接地位于其间的中间部段，其中
所述定子(11)和所述转子(12)被布置在所述中间部段内；并且
在定子外壳的外部部段内分别设置通向所述制冷通道(20)的开口(15)，以便通流连接。
3.根据权利要求2所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述开口(15)向着径向方向延伸。
4.根据权利要求2或3所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述风机叶轮(14)在所述转子轴(13)上被设置并构造在朝向所述开口(15)的区域内，用于将空气通过所述开口(15)从定子外壳(10)输送到制冷通道(20)内或者自所述制冷通道(20)输送到所述定子外壳(10)内。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述外部壳体(30)相对于周围环境通过至少一个密封元件被密封。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述定子外壳(10)被固定在轴向地从外部壳体(30)中伸出的且与转子轴(13)同心布置的轴(21)上，所述外部壳体(30)被安装为可相对于所述轴(21)转动。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述外部壳体(30)与所述转子轴(13)相连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，另外包括传动装置(41)，其中
所述外部壳体(30)经由所述传动装置(41)而与所述转子轴(13)相连接。
9.根据权利要求8所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述风机叶轮(14)在轴向上看被布置在所述定子(11)与所述传动装置(41)之间。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述定子(11)包括定子绕组，所述定子绕组被布置在所述定子外壳(10)的内部空间以内，从而所述制冷气流(K)沿着所述定子绕组和/或在所述定子绕组之间流过。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述转子轴(13)在所述定子外壳(10)内被安装为通过轴承盖(16)和被容置在所述轴承盖(16)内的轴承(17)而相对于所述定子外壳(10)转动，所述轴承盖(16)具有通流通道(18)，所述通流通道规定为闭合制冷循环的一部分。
12.根据权利要求11所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述轴承盖(16)的所述通流通道(18)被定向为朝向所述定子(11)和/或被构造为喷嘴状。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述外部壳体(30)在其朝向所述定子外壳(10)的内壁侧上或者所述定子外壳(10)在其朝向所述外部壳体(30)的外壁侧上具有散热棱条。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机，其特征在于，
所述外部壳体(30)在其朝向定子外壳(10)的内壁侧上或者所述定子外壳(10)在其朝向所述外部壳体(30)的外壁侧上具有引导制冷气流(K)的导向元件。
15.具有根据权利要求1至14中任一项所述的用于驱动式输送辊的滚筒电机(1)的输送辊，其特征在于，包括圆柱体的滚筒件，其中，所述滚筒件通过所述滚筒电机(1)的外部壳体(30)构成。
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