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Elektrischer Kurzschlußläufermotor großer axialer Länge mit mehrfach
unterteiltem Läufer, insbesondere für den Einbau in Bohrlöcher Die für den Antrieb
von Tauchkreiselpumpen bestimmten, in Bohrlöcher abgesenkten Kurzschlußläufermotoren
sind in ihrem Außendurchmesser beschränkt. Sie müssen daher eine große Länge haben,
wodurch sich für die Lagerung der Motorwelle Schwierigkeiten ergeben. Man hat deshalb
den Kurzschlußläufer mehrfach unterteilt und die einzelnen Teilrotoren auf der Motorwelle
befestigt, die in dem mit einer durchgehenden Wicklung versehenen Ständerblechpaket
abgestützt und gelagert ist. Letzteres ist an den Lagerstellen mit nichtmagnetischen
oder isolierenden Einlagen versehren, an deren Innenseite Lagerbuchsen für die ungeteilte
Motorwelle anbracht sind. Der Einbau eines derartigen langen, mehrere Teilrotoren
tragenden Rotors in den langen Stator ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden, da insbesondere eine genaue Zentrierung des Läuferkörpers nicht oder
nur äußerst schwierig erreicht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einbau des mehrteiligen
Läufers zu erleichtern und dessen genaue Zentrierung sicherzustellen. Diese Aufgabe
wird durch die Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß jeder Teilrotor eine
getrennte Welle hat, die mit der Welle des anderen Teilrotors innrrhalb der Lagerung
durch eine axial einsteckbare Verhindung gekuppelt ist. Hierbei können die Wellenstümpfe
der Teilrotoren durch einen gemeinsamen Federkeil miteinander gekuppelt sein, der
in einer axialen Nut einer die Wellenstümpfe umschließenden und in einer festen
Lagerbuchse gelagerten Laufbuchsc eingreift. Die Kupplung der Wellen der Teilrotoren
kann auch in der Weise erfolgen, daß der eine Wellenstumpf als Zapfen in eine entsprechende
zylindrische Eindrehung des anderen Wellenstumpfes eingreift und der Keil die beiden
Wellen miteinander kuppelt, die unmittelbar unter Fortfall einer Laufbuchse in der
festen Lagerbuchse zwischen jeweils zwei Ständerblechpaketen gelagert sind.
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Die Verbindung der einzelnen Wellen der Teilrotoren kann auch mit
jeder anderen Kupplungsart, z. B. Keilverzahnungskupplung, Klauenkupplung, oder
auch mittels Haftverbindung, z. B. Kleben usw., durchgeführt werden. Man wird im
allgemeinen diejenige Kupplungsart wählen, die bei geringstem Platzbedarf und günstigsten
Wasserreibungsverhältnissen die größte Leistungsübertragung ermöglicht.
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Durch die vorgeschlagene Unterteilung der Welle wird der Einbau der
Teilrotoren in den Motor wesentlich erleichtert, denn diese brauchen nur seitlich
in die Statorbohrung eingeschoben zu werden, wobei die Keilnuten und Keile ihrer
Wellenstümpfe leicht in die entsprechenden Nuten und Keile der Laufbuchse eingeführt
werden können. Es empfiehlt sielt, zur Erleichterung der Einführung die Keilnuten
und Keile in Achsrichtung abzuschrägen.
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Durch die z. B. innen als Kupplungshülse ausgebildete Laufbuchse erhalten
die einzelnen Teilrotoren eine genaue Führung und Zentrierung, so daß auch bei sehr
großen axialen Längen ein geringer Luftspalt in der Ständerbohrung und damit gute
elektrische Eigenschaften möglich sind.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß man die Teilrotoren
in jede gewollte Nutenversetzung zueinander bringen kann, wodurch die Anlaufverhältnisse
des Motors verbessert werden.
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Die Lagerbuchsen sind zweckmäßig von Stützkörpern getragen, die zwischen
den einzelnen Ständerblechpaketen eingefügt sind und aus den gleichen Blechlamellen
wie die Ständerbleche bestehen können. Es empfiehlt sich, diese Stützkörper aus
nichtmagnetischem und elektrisch nichtleitendem Werkstoff oder auch aus Isolierstoff.
z. B. Kunststoff. herzustellen. Ein solcher Stützkörper kann die gleiche Nutung
wie die Ständerblechpakete aufweisen und von der für sämtliche Ständerblechpakete
gemeinsamen Ständerwicklung durchsetzt sein. Besonders günstige Verhältnisse ergehen
sich, wenn die Ständerwicklung als Bruchlochwicklung ausgeführt ist, die nur einen
Teil der Ständernuten ausfüllt. An den Stellen, an denen das Ständerblechpaket unbewickelte
Nuten hat, kann der Stützkörper vollwandige Rippen erhalten. die für die Lagerung
eine besonders feste und stabile Abstützung ergeben. Diese Rippen lünnen Bohrungen
erhalten,
um das Kühlwasser dieser Nutenreihen nicht abzusperren.
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Die Ausgestaltung der Ständerwicklung als Bruchlochwicklung hat dabei
noch den weiteren Vorteil, daß der zwischen den Ständerpaketen vorgesehene Stützkörper,
besonders bei seiner Herstellung aus Kunststoff, eine einfache Ausgestaltung erhält,
da er nicht über seinem ganzen Umfang mit Nuten versehen zu werden braucht.
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Die für den Betrieb in Bohrlöchern bestimmten Tauchmotoren sind bekanntlich
mit eitler Flüssigkeit. insbesondere reinem Wasser, gefüllt, das auch als Schmiermittel
für die Lagerungen dient. Um eine wirksame Schmierung der Zwischenlagerungen der
Teilrotoren zu erreichen, empfiehlt es sich, im unteren oder oberen Teil jeder einzelnen
Welle eine axiale Bohrung anzubringen, aus der das Wasser durch radiale Bohrungen
oder Schlitze zwischen die Lagerbuchsen geschleudert wird. Die Schmierung kann aber
auch im Sinne der Erfindung dadurch besonders wirksam werden, daß man die einzelnen
Teilrotoren von oben nach unten oder umgekehrt leicht kegelförmig verjüngt, wodurch
das Wasser z. B. von oben angersaugt, durch das Zwischenlager gepumpt und nach unten
gedrückt wird. Durch diese Maßnahme wird nicht nur eine gute Schrnierung des mittleren
Zwischenlagers erreicht, sondern auch eine gerichtete Flüssigkeitsströmung, die
so geleitet werden kann, daß sie die Wärme von allen gefährlichen Wärmepunkten gut
abführt.
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Die obenerwähnte Ausbildung der Ständerwicklung als Bruchlochwickluug
hat bei wassergefüllten Motoren noch den weiteren Vorteil, daß die Wasserfüllung
in dem Stützkörper wegen Verringerung seiner Nuten verstärkt und damit auch die
Wasserkühlulig verbessert wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. In dieser zeigt, Fig. 1 den Längsschnitt und Fig. 2 den Querschnitt
einer Zwischenlagerung zweier Teilrotoren, Fig. 3 den Längsschnitt und Fig. 4 den
Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Zwischenlagerung.
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Gemäß Fig. 1 bis 4 besteht der zum Einhau in Bohrlöcher bestimmte,
mit Wasser gefüllte Tauchmotor aus mehreren. z. B. zwei Ständerblechpaketen 1, die
mit einer durchgehenden, in Fig. 3 und 4 als Bruchlochwicklung ausgebildeten Ständerwicklung
2 versehen sind. Zwischen den beiden Ständerblechpaketen ist ein Stützkörper 3 angebracht,
der aus den gleichen Blechlamellen wie die Ständerblechpakete 1 oder auch aus einem
nichtmagnetischen und elektrisch nichtleitenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff,
besteht.
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Der Stützkörper 3 hat einen kleineren Innendurchmesser als die Ständerblechpakete
1 und bei einer normalen Ständerwicklung wie in Fig. 1 und 2 die gleichen Nuten
4 wie erstere, während er bei Ausführung der Ständerwicklung als Bruchlochwicklung
gemäß Fig. 3 und 4 an den Stellen, wo die Ständernuten unbewickelt sind, Stützrippen
5 aufweist. An der Innenseite trägt der Stützkörper 3 in Fig. 1 und 2 eine zweiteilige
Lagerbuchse 6, die aus unmagnetischem und elektrisch nichtleitendem Werkstoff besteht,
z. B. bei geringer Wärmebeanspruchung aus Gummi, Vulkolan usw. Bei höherer Wärmebeanspruchung
empfiehlt es sich, die Lagerbuchse 6 aus Kohle, Graphit, Teflon od. dgl. auszubilden.
In der Lagerbuchse 6 ist eine Laufbuchse 7 gelagert; diese umschließt die beiden
Wellenstümpfe 8 der Teilrotoren 9, die je einen Kurzschlußkätig 10 mit Kurzschlußringen
11 aufweisen und annähernd die gleiche axiale Länge wie die einzelnen Ständerblechpakete
1 haben. Die beiden Wellenstümpfe 8 sind mit je einer axialen Nut 12 und die Laufbuchse
7 mit einer entsprechenden axialen Nut 13 versehen. In die Nuten 12, 13 ist ein
Federkeil 14 eingelegt, der die beiden Wellenstümpfe 8 und damit die Teilrotoren
9 über die Laufbuchse 7 miteinander kuppelt. Die Übertragung des axialen Schubes
erfolgt über das Kalottenstück 15. Die Nuten und der Federkeil sind zur Erleichterung
des Einhaues abgeschrägt, damit die Teilrotoren leicht von der Seite in die Laufbuchse
7 eingeschoben werden können.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 ist die Laufbuchse 7 in
Fortfall gekommen. Statt dessen ist der eine Wellenstumpf 18 des Teilrotors 9 als
Hülse ausgebildet, in die der zapfenförmige Wellenstumpf 19 des anderen Teilrotors
eingreift. Die beiden Wellenstümpfe 18, 19 sind durch einen Federkeil 20 miteinander
gekuppelt, der in entsprechende Nuten des hülsenförmigen Wellenstumpfes 18 und des
zapfenförmigen Wellenstumpfes 19 eingreift. Die übrige Ausbildung entspricht der
ersten Ausführungsform.
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Die beiden Wellenstümpfer 8 können auch innerhalb der Lagerbuchse
6 in die Laufbuchse 7 eingeklebt werden. Ebenso kann der Wellenstumpf 19 in den
ausgedrehten Wellenstumpf 18 eingeklebt werden. Diese Haftverbindungen ergeben eine
besonders einfache Bauweise; sie werden bei einer Demontage des Motors durch Abscheren
zerstört und können beim Zusammenbau leicht wieder hergestellt werden.
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Zur Erzielung einer guten Wasserschmierung des Zwisclicnlagers ist
gemäß Fig. 1 und 3 beispielsweise der obere Teil des Wellenzapfens 19 mit einer
axialen Bohrung 21 verschen, die über radiale Bohrungen 22 des Wellenzapfens 19
und entsprechende radiale Bohrungen 23 der Laufbuchse 7 des hülsenförmigen Wellenstumpfes
18 mit einem zwischen den beiden Teilen der Lagerbuchse 6 vorgesehenen Ringraum
24 in Verbindung steht. Hierdurch wird das Füllwasser des Motors in die Laufflächen
der Lagerbuchse 6 gedrückt.
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Um eine weitere Verbesserung der Schmierung (pes Mittellagers zu erreichen,
sind die Teilrotoren 9 beispielsweise von oben nach unten konisch verjüngt.