CN101442237A - 用于将机器连接至盘式电动机的装置 - Google Patents

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CN101442237A CNA2008101809234A CN200810180923A CN101442237A CN 101442237 A CN101442237 A CN 101442237A CN A2008101809234 A CNA2008101809234 A CN A2008101809234A CN 200810180923 A CN200810180923 A CN 200810180923A CN 101442237 A CN101442237 A CN 101442237A
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Abstract

本发明涉及一种用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，该盘式电动机具有初级部件(2)和次级部件(3)，其中初级部件(2)安装在机器的驱动轴(4)上并与机器支承结构(12)不动地(stationaer)连接。

Description

用于将机器连接至盘式电动机的装置
技术领域
本发明涉及一种用于使机器连接至盘式电动机的装置，该盘式电动机具有初级部件和次级部件，其中初级部件安装在机器的驱动轴上。
背景技术
作为电动机器的特殊结构形式的盘式电动机的结构类型是众所周知的。对于使用盘式电动机的原理工作的直接驱动装置来说，需要一种机械结构将驱动装置连接至相应的机器，例如机床或者生产型机床。
以前的用于机器、例如机床的驱动方案例如基于一种构造，该构造包括一个或多个电动机，它们通过中间接入的传动装置将所要求的转矩和转速传输至机器的驱动轴上。根据所要求的功率等级，也就是说所要求的驱动转矩的不同可以使用各种不同的传动装置或者说不同的电驱动装置(电动机)。这种形式的驱动方案在装配上很费事并且由于使用了电动机和传动装置导致成本比较高。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于将盘式电动机连接至机器的机械接口或机器连接装置，以及盘式电动机在机器上的应用。
该目的通过权利要求1和22的特征实现。有利的改进方案可由从属权利要求中得出。
根据本发明的装置被设置用于在机器的驱动轴上将盘式电动机连接至机器。这样类型的机器例如是生产型机器(如印刷机、木材加工机器)、机床或循环再利用型机器。
盘式电动机具有盘形初级部件和盘形次级部件，其中初级部件安装在机器的驱动轴上。根据本发明，该初级部件固定地与机器的、尤其是生产型机器的机器支承结构连接。
盘式电动机优选地具有电动机壳体，其中初级部件与电动机壳体固定连接并设计成盘式电动机的、也就是说电动直接驱动装置的定子。盘式电动机的电动机壳体安装在机器的驱动轴上并通过可解除的连接与机器支承结构相连接。次级部件与机器的驱动轴抗扭地连接并设计成盘式电动机的转子。
盘形初级部件和盘形次级部件相对地在轴向方向上并排设置在驱动轴上，并形成盘形或环形的气隙。与电磁场或者说电磁力作用于径向方向上的传统的电动机相反，在盘式电动机中电磁场和电磁力形成在轴向方向上。
初级部件有利地具有多个弧形的或者直的初级部件元件，其中每个初级部件元件具有单相或多相绕组。这些初级部件元件以确定的间距和角度彼此成环形或者圆形地设置在基板上。每个初级部件元件优选地具有多相、尤其是三相的绕组，用于连接至三相交流电网。应用直的初级元件的优点在于，在此可以应用标准的直线电动机的传统的初级部件。因此，这是成本低廉的。相反弧形的初级部件元件的优点在于，可以更容易地再制造环形结构或者圆形结构。在此，初级部件可以被这样地构造，即在基盘或基板上可以设置不同数量的初级部件元件。在此对应于所要求的功率或转矩可以设置或多或少的初级部件元件。
次级部件同样也具有多个弧形的或者直的次级部件元件，这些次级部件元件设置在基盘上。但是，次级部件也可以被这样地设计，即这些次级部件元件本身共同形成盘或者环。
因为次级部件被优选作为转子应用，因此次级部件元件具有可预定数量的永磁铁，这些永磁铁有利地设计成对应于基盘的盘半径。每个单一的次级部件元件都具有例如三个永磁铁，其中这些永磁铁本身可以配置为一体的或者包括多个部分。这里也可以根据所希望的功率密度来改变每个次级部件元件的永磁铁的数量。
盘式电动机的优点在于，转距或者功率密度可以简单地变化调整。一方面，在次级部件和初级部件之间的、垂直于驱动轴的气隙可以设计成不同的宽度。如果该气隙设计成很窄或很小的话，那么就可以传输更高的功率或者更高的转矩。气隙被设计得越大，那么传输到驱动轴上转矩就越小。此外转矩可以通过这样地变化调整，即在初级部件上设置有或多或少的初级部件元件。
在本发明的另一个设计方案中也可以在驱动轴上设置多个次级部件和/或初级部件。
视所希望的实施例而定，次级部件以力配合、形状配合或者材料配合的方式与驱动轴抗扭地连接。次级部件，尤其是次级部件的基板，有利地通过一个或多个环形夹紧元件、液压夹紧元件、星形垫圈(Sternscheiben)、多楔轮齿(Vielkeilverzahnung)、多角形连接(Polygonverbindung)或者滑键与驱动轴抗扭地连接。在另一种设计方案中次级部件、尤其是次级部件的基板可以热压套装在驱动轴上。
次级部件优选地具有支承板，其具有多个径向设置的肋条。这种类型的肋条用于吸收由初级部件元件和次级部件元件的引力而导致的轴向作用在支承板上的力。
盘式电动机的电动机壳体由不锈材料制成或者说具有不锈材料并基本上包括三个部件，即两个圆盘和一个空心圆筒。在空心圆筒的各个端面上将圆盘与空心圆筒用螺钉拧定，从而封闭空心圆筒的两个开孔。为了使壳体内部免受环境影响，如污物或灰尘的影响，在圆盘和空心圆筒之间安装有相应的密封材料。
两个圆盘中的每个圆盘分别具有中心孔或空隙，在该中心孔或空隙中压入轴承，以便使电动机壳体固定地安装在驱动轴上。在此，出于电动机壳体的热膨胀的目的，圆盘的轴承被设计成固定轴承，而第二个圆盘的第二个轴承被设计成浮动轴承。例如为带沟球轴承的轴承通过密封环封闭起来。
在电动机壳体上的机器侧设置有一个或多个转矩支座。转矩支座的结构形式为单侧敞开的空心长方六面体并且分别抵靠在从机器支承结构中突出的圆柱形销轴上。同时，电动机壳体的设计成空心长方六面体的转矩支座在机器支承结构上的圆柱形销轴上移动。
盘式电动机的电动机壳体有利地具有进气口和出气口，用于盘式电动机的通风，尤其用于盘式电动机的过压通风。进气口和出气口用于盘式电动机的内部通风，此外为了遵守欧洲防燃防爆标准的要求，通过通风在电动机壳体内部产生相对于周围环境的过压，为此必需有一个通风机或者说鼓风机，其例如直接设置在电动机壳体的进气口范围内。
为了对电动机壳体的以及驱动轴的轴承进行卸载有，利地在机器支承结构上设置一个支承架。盘式电动机的重量以及电动机壳体的重量则不必完全地由机器的驱动轴承担，而是部分地通过支承架而传递给机器支承结构。为此，在电动机壳体上还设有定位销，这些定位销啮合到为此预设的在支承架中的导向轨中。此外，在支承架中的导向轨还允许电动机相对于固定的机器支承机构发生运动。
用于将机器连接至盘式电动机的装置预被提出用于生产型机器，例如像印刷机、木材加工机或者薄膜拉伸机、机床和循环再利用机器。然而，所述类型的机器仅仅呈现出一个选择。
附图说明
在以下说明中，联系到附图参考实施例对本发明的其它特征和细节进行详细描述。在此，在各个方案中所述的特征和联系原则上可以被应用于所有的实施例。图中示出：
图1是盘形初级部件的设计方案，
图2是盘形次级部件的设计方案，
图3是盘式电动机的第一种设计方案，
图4是盘式电动机的第二种设计方案，
图5是用于将机器连接至盘式电动机的装置的第一个设计方案，
图6是用于将机器连接至盘式电动机的装置的第两个设计方案，
图7是用于将机器连接至盘式电动机的装置的第三个设计方案，
图8是用于将机器连接至盘式电动机的装置的第四个设计方案，以及
图9是一个根据图8的用于连接机器的装置的支承架的设计方案。
具体实施方式
图1示出盘形初级部件2，其具有支承板2b。在支承板2b上设置有多个弧形的初级部件元件2a。在根据图1的实施例中例如设置有14个初级部件元件2b。每个初级部件元件2b具有独立的单相或多相、优选为三相的绕组2d(简略示出)，其尤其是借助于齿绕线圈，也称为磁极线圈构成。根据图1，在支承板2b上设置有最大数量的初级部件元件2a，其中，该最大数量与盘半径相关。然而也可以设置较少的初级部件元件2a，例如一半数量。根据所需要的功率可以设置一定数量的初级部件元件2a。但也可以不用弧形的初级部件元件2a而设置直的初级部件元件，正如在传统的直线电动机中所已知的那样。在初级部件2的中间可以见到空隙2c，初级部件2可以借助于该空隙设置在未示出的驱动轴上。
图2示出了次级部件3的实施方式。次级部件3具有多个次级部件元件3a。次级部件元件3a接合在一起形成一个环或者一个圆。次级部件元件3a同样地可以在一侧设置在支承板3b上，或者将通过次级部件元件3a所形成的环借助于横撑或者杆设置在空隙3c处的(未示出的)轴承上。
每个次级部件元件3a具有三个永磁铁7，其中每个永磁铁7可以是一个整体的或者包括多个部分。每个永磁铁7设计成长方六面体形状，并且永磁铁7相互之间以一个确定的角度设置，尤其是这样地设置，即重新构造出一种圆形的布局。
图3示出盘式电动机1的第一种设计方案。根据图3，盘式电动机1是一种所谓单梳形设计方案(Einzelkammausfuehrung)。盘式电动机1具有初级部件2和次级部件3，它们通过盘形的或者说环状的气隙相互间隔开。电磁力或者说电磁场在轴向方向上平行于驱动轴4在初级部件2和次级部件3之间作用。在次级部件3上设置有具有永磁铁的次级部件元件3a。在初级部件2上设置有多个初级部件元件2a，它们分别具有独立的绕组。根据图3，次级部件3设计成活动的部件，而初级部件2设计成固定的部件。但也可以将初级部件2设计成活动的，而次级部件3设计成固定的。
图4示出了盘式电动机1的第二种设计方案，一种所谓双梳形设计方案(Doppelkammausfuehrung)。在两个次级部件3之间设置有一个初级部件2。初级部件2设置在驱动轴4上，其中初级部件2被设计为转子，而次级部件3被设计为定子或者说固定的部件。在盘形的初级部件2上在每一侧都设置有多个初级部件元件2a。但也可以在两个初级部件2之间设置一个次级部件3。
图5示出用于将机器连接至盘式电动机1的装置的第一种设计方案，该盘式电动机1被设计成单梳形盘式电动机。具有多个初级部件元件2a的盘形初级部件2以及盘形次级部件3设置在驱动轴4上。利用驱动轴4将直接驱动装置的、也就是说盘式电动机1的所产生的转矩传递给未示出的机器。初级部件2和次级部件3设置在电动机壳体5中。在此，初级部件2设置在电动机壳体5上，其中为了盘后通风的目的，初级部件2到电动机壳体5具有一个间距。电动机壳体5具有两个圆盘5a以及空心圆筒5b，其中分别在空心圆筒5b的端面处将圆盘5a与空心圆筒5b用螺钉拧紧。电动机壳体5还具有进风口10和出风口11，用于对盘式电动机通风。电动机壳体5借助于两个轴承、尤其是固定轴承和浮动轴承安装在驱动轴4上。
次级部件3还具有肋条6，用于进行支撑，以便承受在初级部件2和次级部件3之间的轴向作用力。
初级部件2与电动机壳体5固定(fest)连接，其中电动机壳体5支承在驱动轴4上并通过一种可解除的连接与机器支承结构12连接。在机器侧在电动机壳体5处设置转矩支座8，该转矩支座配置为单侧敞开的空心长方六面体的形状。在机器支承结构12处设置有多个圆柱形销轴9，其中转矩支座8抵靠在销轴9上。
图6示出了用于将机器连接至盘式电动机1的装置的第二种设计方案。根据图6，盘式电动机1被设计成双梳形盘式电动机。
根据图6所示的设计方案基本相当于根据图5所示的设计方案。然而在电动机壳体5的内部设置有两个初级部件2，其中在两个初级部件2之间设置有一个次级部件3。在次级部件3的两侧设置有多个永磁铁7。
图7示出了用于将机器连接至的装置的第三种设计方案，其中根据图7所示的设计方案基本上相当于根据图6所示的设计方案。这里示出了双梳形结构型式的盘式电动机1，其具有两个初级部件2和一个次级部件3。然而次级部件3的永磁铁7并不设置在圆盘或者说支承板3b的两侧，而是集成在支承板3b里。此外可以见到，次级部件3两侧借助于肋条6进行支撑用于保持固定。
图8示出了用于将机器连接至盘式电动机1的装置的第四种实施例。为了对电动机轴承以及驱动轴4进行卸载，在机器支承结构12处设置有支承架14。因此，包括电动机壳体5在内的盘式电动机1的重量不必完全由驱动轴4来支撑，而是部分地由支承架来承担。为此，在电动机壳体5处设置了多个定位销15，它们啮合到为此预设的在支承架14里的导向轨16里。盘式电动机1与电动机壳体5和定位销15一起轴向***到支承架14里。支承架14里的导向轨16允许盘式电动机1相对于固定的机器支承结构12移动。
图9示出了支承架14的设计方案，其具有导向轨16。支承架14设置在机器支承结构12上并且用于容纳电动机壳体5，盘式电动机1设置在该电动机壳体5里。
借助于所述的机器支承结构可以将盘式电动机连接在一个机器上，该机器的机械情况只有微小的变化。电动机壳体结构既具有用于以转距支撑为目的的机器支承结构支座的灵活的接口，又具有用于机器的所要驱动的部件、例如驱动轴的接口。电动机的几何尺寸和主要的空间安装条件可以在装配盘式电动机时简单地相互协调配合。根据主要的外部设备情况和由此得出的安全规格，例如欧洲防燃防爆标准要求，可以使电动机***的安全情况灵活地得到调节。
通过根据本发明的、用于将机器连接至盘式电动机的装置使得在盘式电动机运行时出现的寄生力，例如在初级部件和次级部件之间的引力被接收或者进一步传递给机器的机器支承结构。
根据本发明的装置可以实现整个驱动***的模块构造。通过在电动机壳体结构上的机械元件可以方便地实现多个盘式电动机模块、也就是说初级部件和次级部件的机械连接，以提高转矩。在此，盘式电动机模块既可以以单梳形、也可以以双梳形设计方案来实现。

Claims (22)

1.一种用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，所述盘式电动机具有初级部件(2)和次级部件(3)，其中所述初级部件(2)安装在机器的驱动轴(4)上，其特征在于，所述初级部件(2)不动地与所述机器的机器支承结构(12)连接。
2.根据权利要求1所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述盘式电动机(1)具有电动机壳体(5)，所述初级部件(2)与所述电动机壳体(5)固定连接，其中所述电动机壳体(5)安装在所述驱动轴(4)上并通过可解除的连接与所述机器支承结构(12)连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述初级部件(2)具有多个弧形的或直的初级部件元件(2a)，所述初级部件元件(2a)设置在支承板(2b)上，而且每个所述初级部件元件(2a)具有单相或多相绕组。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件(3)与所述驱动轴(4)抗扭地连接。
5.根据权利要求4所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件(3)通过一个或多个环形夹紧元件、液压夹紧元件、星形垫圈、多楔轮齿、多角形连接或滑键抗扭地与所述驱动轴(4)连接。
6.根据权利要求4所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件(3)热压套装在所述驱动轴(4)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件(3)具有支承板(3b)，所述支承板(3b)具有多个径向设置的肋条(6)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件(3)具有多个弧形的或直的次级部件元件(3a)。
9.根据权利要求8所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述次级部件元件(3a)具有可预定数量的长方六面体形的永磁铁(7)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述电动机壳体(5)具有不锈材料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述电动机壳体(5)具有两个圆盘(5a)和一个空心圆筒(5b)，其中分别在所述空心圆筒(5b)的端面上将圆盘(5a)与所述空心圆筒(5b)用螺钉拧紧。
12.根据权利要求11所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在所述圆盘(5a)和所述空心圆筒(5b)之间设置有密封材料。
13.根据权利要求11或12所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，各个圆盘(5a)都具有中心孔(5c)，在该孔里压入轴承，用于使所述电动机壳体(5)固定地安装在所述驱动轴(4)上。
14.根据权利要求13所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，一个圆盘(5a)具有固定轴承，一个圆盘(5a)具有浮动轴承，其中所述浮动轴承尤其是带沟球轴承。
15.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在所述电动机壳体(5)上设置有转矩支座(8)。
16.根据权利要求16所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述转矩支座(8)设计成单侧敞开的空心长方六面体并抵靠在从所述机器支承结构(12)中突出的圆柱形销轴(9)上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，所述电动机壳体(5)具有进气口(10)和出气口(11)用于使所述盘式电动机(1)通风。
18.根据权利要求17所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在所述进气口(10)的区域中设置有通风机(12)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在所述机器支承结构(12)上设置有支承架(14)。
20.根据权利要求19所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在电动机壳体(5)上设置有定位销(15)，所述定位销(15)啮合到为此而预设的在所述支承架(14)中的导向轨(16)中。
21.根据前述权利要求中任一项所述的用于使机器连接至盘式电动机(1)的装置，其特征在于，在所述驱动轴(4)上设置了多个初级部件(2)和/或次级部件(3)。
22.一种用于将机器连接至盘式电动机(1)的装置在机器上的应用，其中，所述机器设计成生产型机器、机床、循环再利用型机器，并且根据权利要求1至21中的一项或者多项权利要求来设计所述装置。
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