CZ20032407A3

CZ20032407A3 - Konstrukce bezrámových kazetových motorů

Info

Publication number: CZ20032407A3
Application number: CZ20032407A
Authority: CZ
Inventors: Beattyáreinhard; Moughtonárichardáa; Brewsterájeffreyát
Original assignee: Kollmorgenácorporation
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2004-05-12
Also published as: DE60222654T2; IL156995A; AU2002235524A1; WO2002063745A2; CZ299671B6; CN1848617A; KR20040002860A; WO2002063745A3; CN100525014C; CN1524331A; CN1254903C; EP1386382A2; US6577036B2; DE60222654D1; KR100564012B1; EP1386382A4; JP2005505221A; ATE374445T1; CA2436629A1; IL156995A0

Description

Předložený vynález se obecně týká synchronních motorů buzených permanentními magnety a tvořených sestavou rotor/stator, nebo nastavovacích motorů s přímým pohonem. Tyto motory se řadu let používají z důvodu optimalizace prostoru a výkonnosti zařízení. Výhody použití takových motorů jsou velmi dobře známé a zahrnují nulovou údržbu, čistě mechanickou instalaci, snížený počet součástí, zdokonalenou výkonnost, vyšší přesnost a tichý provozní chod.

Jejich použití bylo však až doposud omezeno na velmi specifické aplikace, které bezvýhradně vyžadují výhody jejich provedení. To je způsobené jejich velmi obtížnou implementací a spotřebou prováděcího času při požadované aplikaci v důsledku použití samonosné sestavy součástí (stator/rotor). Konkrétné vyžaduje realizace dost často dlouhé doby technických konzultací a projekčních prací (spolu s nenávratnými prostředky na inženýrský potenciál).

Uvedené problémy jsou důsledkem toho, že používané sestavy nutně neobsahují skříně nebo ložiska, prostřednictvím kterých se mechanicky udržuje vzduchová mezera mezi rotorem a statorem. Velké magnetické síly mezi rotorem a statorem tudíž činí montáž motoru do příslušného zařízeni značně obtížnou, a zato obtížnost se zvyšuje s rozměrovou velikostí motoru. Pro zajištění bezpečné (jak

85619 '86619a}

PV 2003-2407 .:.. .. ·:.......

z hlediska obslužného personálu, tak z hlediska zařízeni) a hladké instalace rotoru do statoru se musí počítat se značně velkým množstvím práce, vybavením nářadím a péčí.

Dosavadní stav techniky

Ve stávajícím stavu techniky se některé ze shora uvedených problémů až doposud řešily použitím sestavy rotor/stator, ve které je rotor vyrovnaný a zajištěný ke skříni, ve které je uložený stator. V těchto 2e stavu techniky známých uspořádáních se uvedené zajištění dosahuje přišroubováním rotoru přímo ke skříni. Takové uspořádání však během instalace vyžaduje podstatný pohyb rotoru v axiálním směru, což ve svém důsledku tuto instalaci znesnadňuje. Další potíže jsou spojené s montáží zpětnovazebních prostředků a to proto, že se musí připevnit a úhlově vyrovnat během instalace, což představuje choulostivý proces vyžadující speciální vybavení.

Předložený vynález je zaměřený na řešení problémů spojených s bezpečností, snadností montáže a náklady na začleňováni motoru do systému.

Podstata vynálezu

Shora identifikované problémy řeší a zdokonalení povýšení dosavadního stavu techniky zajišťuje bezrámcvý kazetový motor podle předloženého vynálezu.

Hlavním cílem konstrukčního vytvoření kazetového motoru podle předloženého vynálezu je snížit dobu začleňování a

36619(83619a)

P7 2UQ0-24O7 • · · • ··· • .· ···« ·* instalace motoru a tím usnadnit jeho použití ve větším množství aplikací. V základním provedení tohoto konstrukčního vytvoření se motor (stator a rotor), skříň a zpětnovazební prostředky dodávají jako jednodílný celek, který je možné namontovat jednoduchým způsobem bez nutnosti nastavovat motor, nebo montovat či nastavovat zpětnovazební prostředky.

Kazetový motor je opatřený v něm integrovanými zpětnovazebními prostředky, díky kterým je montáž motoru možné provést snadno a rychle. Za tímto účelem je předložený vynález opatřený pružným uložením pro zpětnovazební prostředky, které umožňuje instalaci zpětnovazebních prostředků přímo v továrně, ve které se motor vyrábí. V tomto uspořádání jsou zpětnovazební prostředky tak, aby elektronická komutace byla korektní, již vynulované na elektromagnetické charakteristiky motoru. Bez použití tohoto uložení je instalace zpětnovazebních prostředků obtížná. Současně je i nesprávná, protože pro odpovídající vyrovnání nebo vynulování zařízení vůči motoru vyžaduje speciální vybavení. Za tohoto stavu se proces instalace prodlužuje, stává se nákladnějším, a má tendenci eliminovat výhody kazetového motoru. Skutečnosti uvedené v tomto popisu umožňují uživateli motor nainstalovat, připojit ho ke zdroji a spustit řádově v minutách.

V alternativním provedení je kazetový motor opatřený upevňovacími prostředky, jejichž instalace nevyžaduje žádný podstatný posuv v axiálním směru. Také toto uspořádání snižuje komplikovanost instalace.

Vzhledem k uvedenému je cílem předloženého vynálezu poskytnout kazetový motor z přímým pohonem zahrnující skříň,

86619 (36619a)

PV 2003-2407 «♦· · »♦·· * stator, rotor a upevňovací prostředky. Uvedené upevňovací prostředky jsou použité k zajištění rotoru ke skříni ve vyrovnaném a vyváženém uspořádání pro přepravu, a jejich instalace nevyžaduje žádný rozsáhlý pohyb v axiálním směru.

Dalším cílem předloženého vynálezu je poskytnout kazetový motor s přímým pohonem opatřený v něm integrovanými zpětnovazebními prostředky, zahrnující skříň, stator, rotor, upevňovací prostředky a zpětnovazební prostředky připevněné k motoru přes pružný člen. Upevňovací prostředky jsou použité k zajištění rotoru vůči skříni ve vyrovnaném a vyváženém uspořádání pro přepravu. Pružný člen zase udržuje zpětnovazební prostředky v úhlovém vyrovnání vůči motoru, přičemž současně umožňuje určitý rozsah pohybu v dalších směrech.

Dalším cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob kompletování kazetového motoru s přímým pohonem, vyrovnávání rotoru a statoru, připevňování zpětnovazebních prostředků k motoru za použití pružného členu, vyrovnávání zpětnovazebních prostředků a zajištění rotoru v jeho vyrovnaném uspořádání pro přepravu.

Přehled obrázků na výkresech

Tyto a ostatní aspekty předloženého vynálezu vyplynou z následujícího popisu příkladů jeho konkrétních provedení znázorněných na výkresech, ve kterých představuje:

obr. 1 kazetový motor pcdie příkladnéno provedení předloženého vynálezu, připravený pro přepravu;

86619 (86619a) PV 2003-24Q7 • · · • ··· ···· · * » · * « ·♦ ·· kazetOVy IfiOtOr pCCÍJ-6 předloženého vynálezu, k přijímacímu zařízení;

příkladného částečně provedení připevněný kazetový motor podle příkladného provedení předloženého vynálezu, připevněný k přijímacímu zařízení;

obr. 4a kazetový motor podle příkladného provedení předloženého vynálezu s pružným uložením pro zpětnovazební prostředky, znázorněným v na jednotlivé části rozloženém pohledu;

obr. 4b pružné uložení pro podle příkladného vynálezu, znázorněné pohledu;

zpětnovazební prostředky provedení předloženého v čelním a v obrysovém obr. 5 alternativní přepravní šroub podle provedení předloženého vynálezu;

příkladného obr. 6 uspřéčání alternativního přepravního šroubu podle příkladného provedení předloženého vynálezu; a obr. 7 kazetový motor využívající brzdu jako přepravní upevňovací prostředky podle příkladného provedení předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynáleau

Konstrukční provedení bezrámovéno kazetového motoru

36619(86619a)

PV 2003-2407 ··· « · · ♦ · ·· podle předloženého vynálezu poskytuje všechny výhody nastavovacích motorů s přímým pohonem a současně eliminuje zvýšené potíže, které tradičně systémy s přímým pohonem doprovázejí. Kazetový motor podle předloženého vynálezu poskytuje motor s přímým pohonem, který se dodává v sestavě eliminující obtížnost instalace. Uvedeného se dosahuje provedením všech nezbytných vyrovnání a nastavení motoru přímo při jeho výrobě s následným zajištěním statoru v nastaveném umístění. Toto zajištění umožňuje udržovat vyrovnané uspořádání a nastavení motoru provedené jeho výrobcem. Za tohoto stavu se motor přepraví k finálnímu uživateli a provede jeho instalace. Během instalace se odblokuje zajištění motoru a motor se umístí do příslušného provozního uspořádání.

Na obr. 1 je znázorněno příkladné provedení kazetového motoru podle předloženého vynálezu připraveného pro přepravu. Kazetový motor sestává ze skříně 10, ve které je uložený stator 15. V alternativních provedeních může být skříň utěsněná vůči okolnímu prostředí a/nebo stator může být chlazený kapalinou. Motor, přirozeně, dále zahrnuje rotor 18, uspořádaný na hřídeli 20 motoru. Hřídel motoru je kromě toho opatřený montážní deskou 25, která slouží pro připevňování motoru k hnanému hřídeli poháněného zařízení.

Během výroby kazetového motoru se jeho součásti smontují a nastaví na správnou funkční činnost. Rotor a stator se vůči sobě vyrovnají za vytvoření odpovídající mezery mezi nimi. V tomto umístění se poté rotor zajistí. Zajištění rotoru a statoru v nastaveném umístění udržuje jejich správné nastavení během přepravy a tím usnadňuje iživatele. Toto zajištěni se může provádět různými způsoby.

36619(36619a)

PV 2002-2407 • · · « ♦·· · » · ···· ··

I · V · • » · * * • · · ♦ «·· «· *· ·· jax muže í-\ w ‘-u seznatelné

1, v + r> V L· η ς < V · r

l. >w· t_ >_/ >_i i\r připevněný například přepravními šrouby 30, jejichž prostřednictvím se udržuje správné radiální vyrovnání.

Během vyrovnávání se současně instalují také zpětnovazební prostředky 40. Rotor 35 zpětnovazebních prostředků je k hřídeli motoru připevněný přes pružnou montážní desku. Tato pružná montážní deska slouží k udržování uhlového vyrovnání, přičemž současně umožňuje určitý pohyb v radiálním a axiálním směru. V alternativním provedení může být stator zpětnovazebních prostředků připevněný přes pružný člen ke statoru motoru, zatímco rotor zpětnovazebních prostředků je připevněný k rotoru motoru nepružně.

Kazetový motor podle obr. 1 vyžaduje pouze jediné ložisko 50. Navíc je toto ložisko použité pouze pro udržování konstantní vzduchové mezery mezi zpětnovazebními prostředky 40 a rotorem zpětnovazebních prostředků v případě připevnění tohoto rotoru pomocí pružného členu. Takové konstrukční provedení kazetového motoru tudíž značně redukuje počet součástí, které by pří provozním chodu mohly selhat v důsledku opotřebení, a v důsledku toho zvyšuje využitelnou životnost zařízení.

Na obr. 2 je znázorněný kazetový motor z obr. 1 ve stavu částečného připevnění k přijímacímu zařízení. Skříň 10 motoru je k rámu 65 přijímacího zařízení připevněná pomocí šroubů 6j3. Tím je ukotvená stacionární část motoru. Montážní deska 25 motoru je k hnanému hřídelí 70 přijímacího zařízení částečně připevněná prostřednictvím šroubu 75. Za účelem zabezpečení správného vyrovnání jsou na montážní desce a hnaném hřídeli opatřené prvky, které slouží k jejich

35619(86619a)

PV 2003-2407 vzájemnému navádění proti sobě. V tomto stádiu instalace nejsou šrouby 75 dotažené a mezi hnaným hřídelem a montážní deskou se udržuje mezera 80. Za tohoto stavu připevnění rotoru a skříně k přijímacímu zařízení se vzhledem k tomu, že udržování správného vyrovnání motoru budou zajišťovat naváděcí prvky přijímacího zařízení, mohou začít uvolňovat přepravní šrouby 30. Při uvolněných šroubech 30 se může hřídel 20 motoru volně pohybovat v axiálním směru.

Na obr. 3 je znázorněný kazetový motor z obr. 1 ve stavu kompletního připevnění k přijímacímu zařízení. Tohoto výsledku se dociluje utahováním šroubů 75 a uvolňováním přepravních šroubů 30. Při utahování šroubů 75 se montážní deska postupně dotlačuje směrem k hnanému hřídeli 70, v důsledku čehož dochází k uzavírání mezery 80. Současně při tomto procesu dochází k oddalování rotoru 18 od skříně a k rozevírání mezery 85, a tím k uvolnění rotoru pro otáčení. Za stavu, kdy je rotor napevno připevněný k přijímacímu zařízení a uvolněný pro otáčení, je motor připravený pro funkční činnost.

Vzhledem k obtížností instalace a vyrovnávání zpětnovazebních prostředků může být během výroby motoru výhodné předběžně kompletovat rovněž tyto prostředky. Na obr. 4a a 4b je znázorněné pružné uležení pro zpětnovazební prostředky podle příkladného provedení předloženého vynálezu. Předběžnou instalaci zpětnovazebních prostředků umožňuje pružný člen 400 pro uložení zpětnovazebních prostředků, který současně, během instalace zpětnovazebních prostředků, stále ještě umožňuje pohyb v axiálním a v dalším směru. Kromě toho uvedený pružný člen usnadňuje instalaci zpětnovazebních prostředků díky uložení rotoru těchto zpětnovazebních prostředků s vysokým stupněm přesnosti

36610 (36619a)

PV 2003-2407

• • •	• · ·· » ’ ··· · i * · · · · · · · ·« ··» 4· ··
prostřednictvím ložiska 50.
Jak může být seznatelné z obr. 4a,	je pružný člen
připevněný k rotoru 35	zpětnovazebních	prostředků a

k hřídeli 20 motoru. Na obr.4b je znázorněné konstrukční uspořádání příkladného provedení takového pružného členu. Tento pružný člen sestává z plochého plechového kusu se dvěma jazýčky 420 ve tvaru „L, opatřenými na vnitřním průměru a vyhnutými směrem dovnitř, a dvěma jazýčky 440 ve tvaru „L, opatřenými na vnějším průměru, pro připevnění k hřídeli motoru. Pružný člen zachycuje pohyb v axiálním a radiálním směru způsobovaný házením v důsledku nevyváženosti, úchylek tolerancí a roztahování teplem, a současně poskytuje relativně vysokou tuhost při otáčení.

Na obr. 5, 6 a 7 jsou znázorněná provedení kazetového motoru která, na rozdíl od předcházejícího provedení, zabraňují příliš velkému pohybu rotoru v axiálním směru během instalace. V těchto provedeních se mezera udržuje mezi rotorem a skříní. Konstrukční uspořádání tohoto motoru pro přepravu umožňuje zjednodušenou instalaci, protože nevyžaduje žádné utahování či uvolňování šroubů, uváděné ve spojení s provedením podle obr. 2. Naopak, kazetový motor je možné k přijímacímu zařízení jednoduše připevnit napevno a poté odstranit přepravní upevňovací prostředky. Vzhledem k existenci mezery udržované mezi skříní a rotorem se rotor může volně otáčet ihned po odstranění upevňovacích prostředků. Udržování této mezery může být zajištěno například používanými typy upevňovacích prostředků nebo způsobem uspořádání těchto prostředků.

Na obr.5 je znázorněný jeden typ šroubu, který je pro udržování mezery mezi skříní a rotorem během přepravy možné

36619 (36619a) PV 2C03-24C7

1U * * * « · · · · « _ ·«» 4 ·(·**· · • · «£···♦· ·«· ·· ··· «· ·· ·· použít. Uvedený šroub, jak může být z obrázku seznateiné, vykazuje na svém konci závitem opatřenou část 500, jejíž průměr je menší než průměr zbývající části šroubu 550. Při tomto uspořádání je možné závitem opatřenou část šroubu našroubovat do komplementární díry v rotoru 18 a poté dotahovat až do té doby, dokud se rotor neopře o část šroubu s větším průměrem.

Na obr. 6 je znázorněný alternativní způsob udržování mezery mezi rotorem a skříní během přepravy, který se uskutečňuje prostřednictvím soustavy šroubů. V tomto provedení by jedna sada kratších šroubů 600 procházela pouze skrze skříň a dotýkala se povrchu rotoru za udržování mezery mezi skříní a rotorem. Druhá sada delších šroubů 620 by pak byla našroubovaná do rotoru a zajišťovala bezpečné přitahování tohoto rotoru proti první sadě šroubů 600.

V pohledu na skříň shora ve směru osy otáčení jsou znázorněné bílé a černé body, které reprezentují uspořádání sady kratších šroubů a sady delších šroubů.

Na obr. 7 je znázorněný ještě další způsob udržování mezery mezi rotorem a skříní během přepravy a udržování správného vyrovnání motoru a zpětnovazebních prostředků.

V tomto provedení se pro udržování odpovídající mezery mezi rotorem a skříní a zachovávání zpětnovazebních prostředků ve správném vyrovnání používá brzda 700. Touto brzdou 700 je běžně používaná bezpečnostní brzda, která je v záběru za sravu, kdy není aplikovaná žádná energie. Brzda 700 používá cro udržování brzdy 730 rotoru v axiální a proto otáčení zacíokované poloze pevnou desku 710 a odklápěcí desku 720. Po instalací motoru na přijímací zařízení se brzda uvolní ze záběru a motor může, pomocí cívky 740, normálně pracovat.

36619 (86619a)

PV 2003-2407 “ ><5 ··· · · · • · · • * · · · • ·· · · · *

Stejně tak se může použít kombinace shora ve výčtu uvedených příkladů. Například kombinace brzdy, která by mohla být použitá pro udržování mezery mezi rotorem a skříní, a jednoho nebo více šroubů našroubovaných do rotoru, které zabezpečují, aby během přepravy nedocházelo k žádnému cráčení.

Z předloženého podrobného popisu je zřejmá řada charakteristických znaků a výhod předloženého vynálezu, a záměrem připojených nároků je tudíž zahrnout všechny jeho takové charakteristické znaky a výhody, které spadají do skutečné podstaty a nárokovaného rozsahu vynálezu.

Kromě toho není, vzhledem k množství modifikací a obměn, které mohou osoby obeznámené se stavem techniky na základě shora uvedených skutečností snadno odvodit, žádoucí žádné omezení předloženého vynálezu pouze na konkrétní skutečnosti zde popsané a znázorněné. Všechny odpovídající a možné modifikace a ekvivalenty je tudíž třeba považovat za spadající do nárokovaného rozsahu připojených patentových nároků.

Zastupuje:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

3661S (86619a) rV 2003-2407 juur. ivnios vseiecna advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

999· ··* * ; jnrana • ♦ » · 9 9 · · 9 9 · ·· ·· 99

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kazetový motor, zahrnující:

skříň (10);

stator (15) připevněný ke skříni;

rotor (18) sdílející společnou středovou osu se statorem;

hřídel (20) procházející skrze rotor podél společné středové osy;

upevňovací prostředky pro zajištění rotoru ke skříni během přepravy, a tím udržování odpovídající mezery mezi rotorem a statorem;

pružný člen spojený s hřídelem; a zpětnovazební prostředky (40) uložené na pružném členu, kterýžto pružný člen umožňuje vzájemné nastavování hřídele a zpětnovazebních prostředků v axiálním a radiálním směru, zatímco současně udržuje rotační vyrovnání.
2. Kazetový motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že skříň obsahuje naváděcí prvky pro připevnění skříně k přijímacímu zařízení.

Kazetový motor podle nároku i nebo 2, vyznačující se tím, že hřídel obsahuje naváděcí prvky pro připevnění hřídele k přijímacímu zařízení.
4. Kazetový motor podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že upevňovací prostředky

16 36619 (86619a)

PV 2003-2407

- ZU ♦ · · · ·· • · · · · • ·♦· » · * • · · ♦ ««·· ·· »·» *

Upravující jnrana • · · · « • · · · * • · · ··
5. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků i až 4, vyznačující se tím, že upevňovací prostředky zajišťují rotor ke skříní, zatímco současně udržují mezeru mezi rotorem a skříní.
6. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zpětnovazebními prostředky je kodér, dekodér, otáčkoměr, indukční synchronní měnič, sinusový kodér, pásková měrka, nebo sada Hallových snímačů.
7. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že zpětnovazební prostředky se úhlově vyrovnávají před přepravou.
8. Kazetový motor podle nároku 7, vyznačující se tím, že pružný člen umožňuje pohyb rotoru v axiálním směru, zatímco současně udržuje úhlové vyrovnání zpětnovazebních prostředků.
9. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že tímto motorem je bezkomutátorový motor buzený permanentními magnety.

1C. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že szatcr je chlazený kapalinou.
11. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že skříň je utěsněná vůči okolnímu prostředí.
12. Kazetový motor, zahrnující skříň (10);

stator (15} připevněný ke skříni;

16 86619 (86619a)

PV 2003-2407

- 21 - · ; ·: : tjprž^ujia jnrana • ···· · t · · · · * • · ·«»··· 4 ··«« «* ··» ·· *· ·· rctor (18) sdílející společnou středovou osu se statorem;

hřídel (20) procházející skrze rotor podél společné středové osy;

upevňovací prostředky, které během přepravy fixují rotor koncentricky vzhledem ke statoru, a tím udržují odpovídající mezeru mezí rotorem a statorem a mezeru mezi rotorem a skříní, kterážto mezera mezi rotorem a skříní zabraňuje příliš velkému pohybu rotoru v axiálním směru během instalace.
13. Kazetový motor podle nároku 12, vyznačující se tím, že upevňovací prostředky zahrnují šroub (550), jehož konec (500) má menší průměr než zbývající šroub.
14. Kazetový motor podle nároku 12, vyznačující se tím, že upevňovací prostředky zahrnují šrouby alespoň dvou typů se sadou kratších šroubů (600), které udržují mezeru mezi rotorem a skříní, a sadou delších šroubů (620), které zajišťují bezpečné přitahování rotoru ke kratším šroubům.
15. Kazetový motor podle nároku 12, vyznačující se tím, že upevňovací prostředky zahrnují brzdu (700), která udržuje rotor v umístění.
16. Kazetový motor podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přídavné upevňovací prostředky pro zabránění jakéhokoliv úhlového pohybu rotoru.
17. Kazetový motor podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že dále zahrnuje pružné uložení pro připevněni zpětnovazebních prostředků k motoru,

ÍS 366ΐ 3 (866íSa)

PV 2003-2407

A ···» • AA ’· ΐ ÍFVCJltí snictrid

A A A A A A A • * * · · A A

AAA AA AA AA které zajišťuje udržování úhlového vyrovnání, umožňuje určitý axiální pohyb.

sl- současně