DE2040973C3

DE2040973C3 - Rohrmühle

Info

Publication number: DE2040973C3
Application number: DE19702040973
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. 1000 Berlin Leitgeb
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-08-12
Filing date: 1970-08-12
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS5113261B1; DE2040973A1; DE2040973B2

Description

Es ist bereits bekannt (BBC-Mitteilungen, 1070. S. 106 bis 111), eine Rohrmühle direkt, ohne Getriebe, von einer synchronen elektrischen Maschine anzutreiben und dazu den Motor direkt auf dei Arbeitsmaschine aufzusetzen. Die Mühlcntrommel trägt dann die ausgeprägten Pole der Synchronmaschine und ist von dem Ständer wie von einem Ring umgeben.

Derartige Rohrmühlcn, z. B. Erz- oder Zementmühlen, haben aber einen sehr großen Durchmesser, der bis zu 2(5 m betragen kann. Da sie außerdem eine horizontal verlaufende Welle aufweisen, kann es Schwierigkeiten bereiten, den in axialer Richtung nicht sehr breiten Ständer der Synchronmaschine se zu versteifen, daß er eine genau runde Kreisform einhält.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen direkten Rohrmühlenantrieb se auszubilden, daß diese Schwierigkeiten vermieder werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Rohrmühle, die direkt, ohne Getriebe, von einer synchronen elektrischen Maschine angetrieben wird, derer Rotor auf der Mühlentrommel angeordnet ist, gemäC der Erfindung auf der Mühlentrommel. der Sekundärteil eines Linearmotors synchroner Bauart angeordnet, zu dem an einer oder mehreren Stellen längs de« Umfanges ortsfest angeordnete Induktoren (Primärteile) gehören. Durch die Verwendung einei Linearmotors entfällt also die Notwendigkeit, der Ständer der elektrischen Maschine als geschlossenen, die Mühlentrommel umgebenden Ring auszubilden. Auch der auf der Mühlentrommel angeordnete Sekundärteil des Linearmotors synchroner Bauart ist kein geschlossener Ringkörper, so daß die Ein zelteile ohne große Schwierigkeiten jeweils getrenn auf der Mühlentrommel befestigt werden können Außerdem kann man noch den bekannten Vortei eines verhältnismäßig großen Luftspaltes einer syn chronen elektrischen Maschine ausnutzen, was weger der großen Wärmedehnung während des Betriebe; der Rohrmühle, die auch ungleichmäßig über der Umfang verteilt sein kann, sehr wichtig ist.

Durch die Wahl von mehreren Induktoren (Pri märteilcn) längs des Umfanges eines auf die Mühlen trommel aufgebrachten Sekundärtciles kann mar außerdem mit Leichtigkeit die Leistung bzw. das vor der Maschine erzeugte Drehmoment vergrößern. Da bei brauchen diese Induktoren (Primärteile) nich gleichmäßig längs des Umfanges verteilt zu sein, son dem können im unteren Teil der Maschine angeord

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net sein, also in der Nähe des Fundaments, wo ihre Lagerung keine Schwierigkeiten bereitet. Ansonsten könnte man bei mehreren Induktoren (Primärteilen) längs des Umfanges der Mühlentrommel diese auch jeweils paarweise, zueinander diametral entgegengesetzt liegend anordnen, um das Auftreten von zusätzlichen Lagerdrucken infolge magnetischen Zuges zu vermeiden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn man als Sekundärteil des Linearmotor synchroner Bauart auf der Mühlentrommel jeweils längs des Umfanges einer Durchmesserebene gleichmäßig verteilt ferromagnetische Profilteile anordnet, die in den Luftspalt einer oder mehrerer ortsfest angeordneter Induktoren (Primärteile) ragen, die s-Qer der zu beiden Seiten des Lufispaltes angeordneten mehrphasigen Wechselstromwicklung eine von Gleichstrom durchflossene Erregerwicklung tragen, wobei die Länge der Profilteile in Unifangsrichtung und ihr Abstand voneinander ao angenähert der Polteilung df mehrphasigen Wechselstromwicklung entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist der Sekundäiteil des Linearmotors wicklungsfrei ausgebildet, was vorteilhaft ist, weil das Sekundärsystem entlang des gesamten Umfanges der Mühlentrommel vorhanden sein muß. Das Sekundärsystem enthält lediglich in Abständen, welche der Induktorpolteilung entsprechen, aufeinanderfolgende magnetisch leitende und nichtleitende Abschnitte, die in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß auf der Mühlentrommel ferromagnetische Profilteile in dem der Polteilung entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Profilteile können insbesondere als Quader ausgebildet sein und mit einer Außenfläche an der Mühlentrommel befestigt werden. Die Befestigung der Quader an der Mühlentrommel kann auch über ein Abstandsstück aus unmagnetischem Material erfolgen, falls diese aus magnetischem Material ist.

Weiterhin empfiehlt es sich, die Leistung des Antriebes noch dadurch zu erhöhen, daß man auf der Mühlentrommel in axialer Richtung jeweils mehrere Linearmotoren synchroner Bauart nebeneinanderlegt, deren Induktoren durch ein gemeinsames Joch zusammengefaßt werden. Dadurch verringert sich der erforderliche Aufwand. Man kann nun die Erregerwicklung auf dem gemeinsamen Joch anordnen, jedoch muß dieses dann für den gesamten Fluß bemessen werden.

Daher ist es zweckmäßig, im Induktor (Primärteil) die Blcchpakete, welche die mehrphasige Wfichsclstromwicklung tragen, in ihrer radialen Höhe zu unterteilen und in den Zwischenräumen Erregerwicklungen anzuordnen, welche jeden Blcchpaketteil umfassen, und die von einem Gleichstrom derart durchflössen sind, daß sich der magnetische Fluß nur über die seitlichen Teile des gemeinsamen Joches schließt. Dadurch ist der Mittelteil des Joches nicht mehr von dem Magnetfluß durchsetzt, der sich nur über die seitlichen Jochteüe an dem Blechpaketrücken schließt, die dadurch nur für einen Bruchteil des Gesamtflusses bemessen zu werden brauchen. Bei dieser Anordnung müssen allerdings aus funktionellen Gründen die Leiter der das Wanderfeld erzeugenden mehrphasigen Wechsclstromwicklung in den einzelnen Teilen des Blechpakctes jeweils um eine Poltcilung versetzt angeordnet sein. Da dies einen etwas komplizierten Wicklungsaufbau bedingt, empfiehlt es sich, statt der Leiter der mehrphasigen Wecbselstromwicklung die Profilteile des Sekundärteiles des L.aearmotors m ihrer radialen Höhe in den Blechpaketteilen ent sprechende Radialabschnitte zu unterteilen und diese jeweils gegenseitig um eine Po teilung »"^ versetzt anzuordnen. Diese Anordnung hat noüi den Vorteil, daß ein einseitiger magnetische,_ Zug, wie er ansonsten bei einer einseitigen Veränderung des Luftspaltes auftreten könnte, vermieden w'^rJj

Im folgenden sei die Erfindung noch *" Hand der in den Fig.l bis 7 schematisch dargestellten drei Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung .stm Fig. 1 in einem in axialer Richtung durch die Muh lentrommel und den Induktor verlaufenden Schmtt dargestellt, Fig. 2 zeigt in der Abw»cklung emen Radialschnitt durch die Mühlentrommel mit dem Sekundärteil des synchronen Linearmotorsι undIF g^ zeigt ebenfalls in Abwicklung einen Schnitt entlang

der Linie m-IH in Fig. 1. „hrmiihle

Eine Rohrmühle, z.B. eine Zementrohrmuhle, wird unmittelbar von einem Linearmotor 1 synchro ner Bauart angetrieben. Dazu sind auf der Muhlentrommel 2 über unmagnetische Abstandsstück^ Eisenquader 4 befestigt. Diese Eisenquader 4hegen jeweils längs des Umfanges einer Durchmesserebene wobei die Länge der Eisenquader 4 in Umfangsnch tung und ihr Abstand voneinander angenähert der Polteilung T_n der das Wanderfeld erzeugenden mehr phasmcn Wechselstromwicklung 5, einer Drehstromwicklung, entspricht. Diese Eisenquader 4 bilden so mit den Sekundärteil des Linearmotors synchroner

Be? dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen in axialer Richtung auf der Mühlentrommel zwei Linearmotoren nebeneinander, deren ortsfest angeordnete Induktoren (Primärteile) 6 durch ein gemeinsames Joch 7 zusammengefaßt sind. Dieses Joch 7 ist U-förmig ausgebildet und trägt zwischen seinen offenen Schenkeln die Blcchpakete 8 der I"^dukt°£" £ Das mittlere Blechpaket 8 ist über em unmagnetisches Teil 9 am Joch 7 befestigt.

Die BlechpaketeS bilden zwei Luftspalte 10, an deren Seitenflanken die mehrphasige WectaelsWjnwicklunu S in Nuten 11 angeordnet ist. D.e mehrpha sigc Wechselstromwicklung 5 besteht aus einer dreiphasieen Wechselstromwicklung mit einer Nut pro Pol und Phase. In der Fig. 3 ist J^»s «neinem Kreis in der Nut der mehrphasigen WechseIstromwicklung 5 die Stromverteilung in einem Zeitaugenblick angedeutet, in welchem der Strom m einer Phase eleich Null ist und die Strome in den beiden anderen Phasen gleich groß und entgegengesetzt ge-

¹¹⁰AUf dem gemeinsamen Joch 7 der, Induktors; 6 ist die Erregerwicklung 12 angeordnet, die von Gleichstrom durchflossen ist. Diese Erregerwicklung erzeug einen magnetischen Fluß </>, der in Fig. 1 Ρ«*^π<*™ angedeutet ist. Unter der annähernden Vorausset zung. daß dieser Magnetfluß Φ im Luftspalt 10 nur m den Bereichen vorhanden ist, in welchen der weitaus größte Teil des Abstandes zwjschen den beiden Blechpaketen 8 durch die Eisenquader 4 U^nK=M ist, werden auf die Mühlentrommel 2 die *^a*^l*_p eingezeichneten Kräfte/> ausgeübt. Diese Kral te ^ sind proportional der Luftspaltflache des I«£^kt0-^s £ der Luftspaltinduktion sowie dem Strombelag der mehrphasigen Wcchselstromwicklung 5.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 4 in einem Schnitt in axialer Richtung und in Fig. 5 in Abwicklung als ein Teil eines Radialschnittes durch die Mühlentrommel dargestellt.

Zum Antrieb der Mühlentrommel 2 dienen wiederum zwei Lineartnotoren 1 synchroner Bauart, dk: in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind und deren Induktoren (Primärteile) 6 durch las gemeinsame Joch 7 zusammengefaßt sind. Um Jen Magnetfluß Φ nicht über den Mittelteil des Jo- ;hes 7 leiten zu müssen, sind bei dieser Ausführungsorm die Blechpakete 8 in ihrer radialen Höhe in zwei Feile 8a bzw. 8 ft unterteilt, die im Abstand zueininder angeordnet sind. Jeder Teil 8 a bzw. 8 ft wird On einer Erregerwicklung 12 umfaßt, die von Gleichitrom, wie angedeutet, derart durchflossen sind, daß ich der Magnetfluß Φ nur über die seitlichen Teile les Joches 7 schließt. Die mittleren Blechpakete 8a ind 8 ft sind wiederum durch unmagnetische Teile >a und 9 ft untereinander und am Joch 7 befestigt. ao

Entsprechend dieser Unterteilung der Blechiakete 8 sind die das Sekundärsystem des Linearnotors 1 bildenden Eisenquader 4 in ihrer radialen lohe auch in zwei Radialabschnitte 4 a, 4 ft untereilt, und diese sind gegenseitig um eine Polteilung T_p ueinander versetzt und über unmagnetische Abtandsstücke 3 a bzw. 3 ft an der Mühlentrommel 2 efestigt. Die Versetzung der Radialabschnitte des ekundärsystems des Linearmotors 1 hat den Vorteil, aß die Leiter der mehrphasigen Wechselstromwickmg 5 durchgehend in den Nuten beider Blechpaket- ;ile 8a, 8 ft angeordnet sein können. Wären nämlich ei dieser Unterteilung der Blechpakete und dieser .nordnung der Erregerwicklungen die Eisenquader 4 ;weils durchgehend ausgebildet, so hätten die Stäbe der mehrphasigen Wechselstromwicklung 5 jeweils in jedem Blechpaket um die Polteilung T_n, welche einer Läufernutteilung entspricht, versetzt angeordnet sein müssen. Eine Versetzung der Wicklungsstäbe zueinander ist aber in ihrer Ausführung komplizierter als die Unterteilung des Sekundärsystems.

Das Blechpaket 8 des Linearmotors 1 kann auch in drei Teilpakete Ha, Hh, Hc unterteilt werden. Eine derartige Ausführungsform ist in der Fi g. 6 im Axialschnitt und in Fig. 7 in Abwicklung als Teil eines Radialschnittes dargestellt. Jeder Blechpaketteil 8a, Hb, 8c ist von einer Erregerwicklung 12 umgeben, und die Stäbe der mehrphasigen Wechselstromwicklung 5 liegen in den Nuten 11 jeweils durchgehend angeordnet. Aus diesem Grunde ist das Sekundärsystem des Linearmotors 1 wieder in drei Radialabschnitie4a, 4b, 4c unterteilt, wobei die radiale Höhe dieser Abschnitte der radialen Höhe der Rlechpaketteile entspricht. Auch hier ist eine Versetzung der Radialabschnitte des Sekundärsystems zueinander um die Polteilung T_n vorgenommen, derart, daß die beiden äußeren Radialabschnitte 4a und 4c über unmagnetische Abstandsstücke 3a und 3c zusammengefaßt an der Mühlentrommel 2 befestigt sind und dazu versetzt um T_n der Radialabschnitt 4 ft an der Mühlentrommel 2 befestigt über das unmagnetische Abstandsstück 3 ft.

Auch bei dieser Ausführungsform ist ein möglicherweise auftretender magnetischer Zug kompensiert, und der Mittelteil des gemeinsamen Joches 7 ist von dem magnetischen Fluß entlastet, da dieser durch die Wahl der Stromrichtung des in den Erregerwicklungen 12. wie dargestellt, sich nur über die seitlichen Teile des Joches 7 schließt. Der Verlauf des Magnetflusses Φ ist in der F i g. 6 gestrichelt angedeutet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrmühle, die direkt, ohne Getriebe, von einer synchronen elektrischen Maschine angetrieben wird, deren Rotor auf der Mühlentrommel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mühlentrommel (2) der Sekundärteil eines Linearmotors (1) synchroner Bauart angeordnet ist, zu dem an einer oder mehreren Stellen längs des Umfanges ortsfest angeordnete Induktoren (Primärteile) (6) gehören.

2. Rohrmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärteil des Linearmotors (I) synchroner Bauart auf der Mühlentrommel (2) jeweils längs des Umfanges einer Durchmesserebene gleichmäßig verteilt ferromagnetische Profilteile (4) angeordnet sind, die in den Luftspalt (10) einer oder mehrerer ortsfest angeordneter Induktoren (Primärteile) (6) ragen, die außer der zu beiden Seiten des Luftspaltes (10) angeordneten mehrphasigen Wechselstromwicklung (5) eine von C-leichstrom durchflossene Erregerwicklung (12J tragen, und daß die Länge der Profilteile (4) in Umfangsrichtung und ihr Abstand voneinander angenähert der Polteilung (T₁₁) der mehrphasigen Wechselstromwicklung (5) entspricht.

3. Rohrmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Mühlentrommel (2) in axialer Richtung jeweils mehrere Linearmotoren (1) synchroner Bauart nebeneinander liegen, deren Induktoren (Primärteile) (6) durch ein gemeinsames Joch (7) zusammengefaßt sind.

4. Rohrmühle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Induktor (Primärteil) (6) die die mehrphasige Wechselstromwicklung (5) tragenden Blechpakete (8) in ihrer radialen Höhe unterteilt sind und jeder Teil (8a, Sb, Sc) von einer Erregerwicklung (12) umfaßt ist, die von einem Gleichstrom derart durchflossen ist, daß sich der magnetische Fluß nur über die seitlichen Teile des Joches schließt.

5. Rohrmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (4) in ihrer radialen Höhe in den Blechpaketteilen (¹Sa₁ Sb, Sc) entsprechende Radialabschnitte (4 a, 4 b, 4 c) unterteilt und diese gegenseitig um eine Polteilung (T_p) zueinander versetzt sind.

6. Rohrmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Radialabschnitte (4«, 4 c) der Profilteile (4) untereinander durch unmagnetisches Material (3 c) verbunden sind.

7. Rohrmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der mehrphasigen Wechselstromwicklung (5) in den einzelnen Teilen des Blechpaketes (8a, 8/>, 8 c) jeweils um eine Polteilung (T_n) versetzt angeordnet sind.

8. Rohrmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Induktoren (Primärteilen) (6) längs des Umfanges der Mühlentrommel (2) diese jeweils paarweise, zueinander diametral entgegengesetzt liegend, angeordnet sind.

9. Rohrmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (12) aul dem gemeinsamen Joch (7) angeordnet ist.

10. Rohrmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Profilteile (4; Quader aus ferromagnetischem Material jcweil· mit einer Außenfläche an der Mühlentrommel (2] befestigt sind.

11. Rohrmühle nach Anspruch K), dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Quader (4] an der Mühlentrommel (2) über ein Abstandsstück (3, 3 a, 3 ft, 3 r) aus iinmagnetischem Material erfolgt.