DE2113186A1

DE2113186A1 - Anordnung zur Lagerung von elektromotorisch angetriebenen Wellen

Info

Publication number: DE2113186A1
Application number: DE19712113186
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl-Ing Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-03-18
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1972-09-28
Also published as: FR2129362A5; CH543187A; IT950062B; ES400891A1; BE780843A

Description

Anordnung zur lagerung von elektromotorisch angetriebenen Wellen ·* ·-

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Anordnung zur Lagerung von elektromotorisch angetriebenen Wellen, insbesondere Wellen von Zentrifugen, Spinnmaschinen, Spinntöpfen od.dgl.

Zur Lagerung hochtourig angetriebener Wellen werden in der Regel Kugellager verwendet. Kugellager sind jedoch bei extrem hohen Drehzahlen, beispielsweise zwischen 50 und 100000 U/min, nur sehr schwierig ohne große Laufgeräusche auszuführen. Außerdem müsLen Kugellager nach verhältnismäßig kurzer Betriebszelt ausgewechsel werden.

Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagerung von elektromotorisch angetriebenen Wellen zu schaffen, bei der die Laufgeräusche relativ leicht beherrscht werden können und eine entsprechend lange Lebensdauer gewährleistet ist. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß üer Läufer rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder mit rotationssymmetrischen Ansätzen vers'ehen ist, wobei diese rotationssymmetrisch ausgebildeten Flächen zumindest teilvjeise die tragenden Flächen eines Luftlagers bilden.

Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele schematlsoh dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es ?.:■■■ igen:

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- Fig. 1 einen Schnitt durch einen luftgelagerten Elektromotor

mit Außenläufer und
Pig. 2 einen Schnitt durch einen luftgelagerten Elektromotor

mit Innenläufer,
Pig. 3 eine abgewandelte Form des Ausführungsbeispiels gemäß

Fig. 2 und
Fig. 4 eine Ausführungsform mit einem an einem Luftlagergehäuse angeflanschten Motor.

Bei der Motorausführung mit Außenläufer nach Fig.1 ist mit 1-eine hochtourig angetriebene Welle einer Spinnmaschine, einer Zentrifuge o.dgl. bezeichnet, die in einem stirnseitig angeordneten Deckel 2 eines hohlzylindrischen Teiles des Außenläufers, eingesetzt ist. Der hohlzylindrische Teil 3 ist an der gegenüberliegenden Stirnseite durch einen kreisringförmigen Deckel 4 abgeschlossen. Die Teile 2, 3 und 4 des Außenläufers bilden mit ihren Außenflächen die tragenden Flächen eine3 Luftlagers, die von entsprechend geformten Flächen an Teilen 7, 8 und 9 derart umgeben sind, daß an der Zylinderfläche ein Luftspalt 5 und an den Stirnflächen Luftspalte 6 entsprechender Stärke entstehen. Die mit Bohrungen 10 zur Druckluftversorgung versehenen Teile 7» 8 und 9 bilden ebenfalls einen Hohlzylinder, welcher sich an ringsegmentförmigen Rippen 11 eines hohlsylin-derförmigen Gehäuses 12 sowie entsprechenden Rippen 13 und 14 eines Deckels 15 bzw. einer -Wandung 16 des Gehäuses 12 abstützt. Die untereinander in Verbindung stehenden Räume 17_r 13 :ind 19 v/erden über eine Leitung 20 mit Druckluft versorgt.

Der hohlzylindrische Teil 3 trägt an ^c-jiner Innenseite z\-.'?± ge~ gegenüberliegende ringsegmentförmige Permanentmagnete 22 .'.der β.ίη··"·ϊΐ entsprechend magnetisieren Perinanentkörper in Hohlzyijnderform. Im Inneren desselben befindet sich durch einen Luftspalt 23 getrennt ein Innenständer 24 des Motors, der in an sich bekannter Weise aus lameliierten Blechseheiben v,\i- . sam,:;enge setzt ist. In entsprechend angeordneten Nuten s.lcü die Stränge der Wicklung 24' angeordnet. Vorzugsweise werden

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diese Wicklungsstränge über eine elektronische Kommutierungseinrichtung mit Gleichstrom beaufschlagt, und zwar in .der Weise, daß der permanentmagnet!sehe Läufer in Drehung versetzt wird.

Der Ständer 24 ist mit Hilfe eines Bolzens 25 gehalten, welcher an einem Deckel 25 mit Hilfe einer Schraube 27 befestigt ist. Der Deckel 26 iat wiederum mit Hilfe von Schrauben 28 an einem Plansch 29 des hohlzylinderförmigen Gehäuses 12 befestigt.

Mit dem stirnseitigen Tail 4 des Läufers ist über ein Rohrteil 30 eine Steuerscheibe 31 verbunden. Der rohrförmige Teil 30 ist so bemesson, daß er den Bolzen 25 mit Spiel umgibt, jedoch auch von der Bohrung in der Gehäusewand 16 einen entsprechenden Radialabstand hat. Die Steuerscheibe 31 trägt beispielsweise eine Magnetanordnung, die mit einem Hallgenerator-Steuerkopf 32 zur Ableitung der Eommutierungssignale zusammenwirkt. Über Anschlußfahnen 33 erfolgt der Anschluß der Steuttrleitivijgen, während die Stromversorgung der Wicklungsstränge über den hohl ausgeführten Bolzen 25 erfolgen kann.

Durch entsprechende Abmessungen der Teile kann die Kühlluft bei 34 in den Motor eintreten und an der Welle 1 bei 35 austreten, wie durch P.feile angedeutet ist.

Wie aus Pig. 1 zu ersehen ir-j, befinden sich die Hauptteile des Kotort wie Ständer ZA- und Permanentmagnet 22 im Innern des LuftlagerG.

Pig. 2 zeigt ein Ausfunrungbh.-.ispiel eines Motors mit Inno. läufer. 1-Üt Ί0 ist ein Periri^v.ont^agiietläufer bezeichne.! _} der beispielsweise einen Nord- und Südpol trägt. Der Permanentläufer ict von einem Ständerblechpaket 41 umgeben, das die

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Ständerwicklung 42 trägt, die, wie bei dem Ausführungs- j beispiel nach. Pig. 1, von einer elektronischen Kommutierungseinrichtung beaufschlagt werden soll. An dem Permanentmagnetläufer 40 sind zylinderförmige Tragkörper 43 angesetzt, die • bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel symmetrisch zum Ständer angeordnet sind. Die Zylinderflächen der Tragkörper

43 bilden teilweise die tragenden Flächen der !luftlager, die durch die Luftapalte 44 und 45 gebildet sind. Die Luftspalte

44 und 45 verderv durch entsprechend geformte hohlzylinderförmige Teile 46 bzw. kreisringsoheibenförmige Teile 47. begrenzt, denen, die Druckluft über Bohrungen 48 zugeführt wird. Der Teil 46 stützt sich auf einen Gehäuseteil 49 ab, der sich einerseits an einem Ständerteil 50 und andererseits gegen einen Gehäuseteil 51 abstützt. Der stirnseitige Teil 47 wird ; von einem Deckel 55 gehalten^ der mit Hilfe von Schrauben 52 am Teil 51 befestigt ist. Hohlräume 54, 55 dienen zur Führung der Druckluft, die über einen Stutzen 56 zugeführt wird, wie ein Pfeil 57 zeigt. Die beiden Ständerhälften können symmetrisch aufgebaut sein und sind durch Flansche 58 und Schrauben 59 miteinander verbunden_t

Im Lufttragkörper 43 ist eine Bohrung vorgesehen, in der einmal die Welle 1 und zum anderen ein Bolzen 60 befestigt ist, welcher ein mit der Welle 1 mitumlaufendes Steuerteil, z.B. eine Steuerscheibe 61 trägt, weiciie mit Hallgeneratoranordnungen 62'in üblicher Weise zur irornutierung des Motors zusammenwirkt.

Der Rotor gemäß Fig. 2 is"e so ausgebildet, daß seine beiden· Luftlager 44 an den Außenseiten des Permanentmagneten 40 einen solchen Durchmesser aufueisen, der zwischen dem Außendurqhmesser des Permanentmagneten 40 und dem Innendurchmesser des Blechpaketes 41 liegt. Durch difrr·.? Anordnung ist es möglich; den Läufer in zusammeiißesetzte:-.» .*orm zu "bearbeiten, so daß die tragenden Zylinuerflächen genau fluchten. Das entsprechende gilt auch für die Außenteile.der Luftlagerpartien₀ ■

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^; Die luftlager 44 > 45 gemäß Fig. 2 erfordern eine sehr genaue Fertigung und Montage der zusammenwirkenden Flächen„ Es ist -daher vorteilhaft, wenn ein Ansatz 43, und zwar vorzugsweise

der aritriebsseitige, zylinderförmig und der andere Ansatz i
*' (kugelförmig ausgebildet ist, so daß eine Zentrierung in axialer Richtung der Welle 1 ohne große Schwierigkeit vorgenommen werden kann.

Fig. 3 zeigt im Prinzip eine entsprechende Ausführungsform, wobei jedoch die Luftlager vom Motor getrennt sind. Wirkungsmäßig gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie zuvor versehen. Der Magnetkörper 40 "bildet wiederum den Läufer eines Elektronikmotors, der von einer Ständerwicklung 63 glockenförmig umgeben ist. Die Ständerwicklung 63 ist in einer Bohrung eines magnetischen Rückschlußkörpers 64 angeordnet, welcher aus kreisringförmigen Scheiben zusammengesetzt ist. Der magnetische .Rückschlußkörper 64 ist von einem mit Kühlrippen versehenen Gehäuseteil 65 umgeben. An Flansche 66 und 67 des Gehäuses 65 sind Luftlager 68 und 69 befestigt, wobei das antriebsseitige Luftlage:·: 68 mit einem zylinderförmigen Tragkörper 43 gemäß b'ig. 2 zusammenwirkt, das hintere Ende der Welle 70 trägt einen kugelförmigen Ansatz 71, dessen Oberfläche einen Teil eines Luftlagers bildet. Der kugelförmige Ansatz 71 der Welle 70 ist von zwei Lüftleitkörpern 72 umgeben. 73 stellen Luftleitlcoher dar_f von denen über Bohrungen 74 die Luft in das Luftlager geleitet wird. Die Justierung kann mit Hilfe einer Schraube 75 vorgenommen werden, welche die Luftleitkörper 72 in radialer Richtung zu verstellen vermag. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat den Vorteil, daß die einzelnen Teile der Luftlager 68 und 69 getrennt hergestellt una montiert werden kcanen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Aurführungsform im Prinzip, bei der der eigentliche Motor 80, en das Gehäuse eines Luftlagers 81 angeflanscht ist. Wirkungsmäßig gleiche Teile sind mit glc:.-

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chen Bezugsziffern wie in Pig. 3 versehen. Die Y/elle 1 ist mit einem zylindrischen Teil 82 und einem scheibenförmigen Teil 8J versehen, wobei diese zylindrischen Flächen mit entsprechenden Gegenflächen 84 und 85 versehen sind, die nur angedeutet sind. Über Bohrungen 86 wird die Druckluft zugeführt. Während dar zylindrische Teil 82 der V/elle 1 zur eigentlichen Lagerung dient, dient der scheibenförmige Teil 85 zur axialer Fixierung der v/elle 1. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Motor und luftlager getrennt hergestellt werden können.

4 Piguren

8 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

1. Anordnung zur Lagerung von elektromotorisch angetriebenen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daii der Läufer rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder mit rotationssymmetrischen Ansätzen versehen ist, wobei diese rotationssymmetrisch ausgebildeten Flächen zumindest teilweise die tragenden Flächen eines Luftlagers bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer zu beiden Seiten mit rotationssymmetrischen Ansätzen versehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ansatz zylinderförmig und ein Ansatz kugelförmig ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines tromraelförmigen Außenläufers, dessen zylindrische Außenfläche zumindest teilweise die tragenden Flächen eines Luftlagers bilden. .

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Stirnseite des Außenläufers einen Antciebs-Vellemstumpf trägt.

Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch daß die andere Stirnseite der-, Außenläufers ein:; ß aufweist, durch die eine den Jnncnstände:.? "i'iag:--nae Achime gefügt if:+, die in einem an da;3 Motorgehäuse angeflanschten Tragfcchild befestigt ist.

OWQINAL INSPECTS?

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7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor an das Gehäuse des Luftlagers angeflanscht ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle außer einen zylindrischen auch einen scheibenförmigen Teil aufweist, wobei der scheibenförmige Teil zur axialen Fixierung der Welle dient.

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