DE1613023B2 - Elektrischer motor grosser axialer laenge mit mehrfach in gleitlagern gelagertem rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Motor großer axialer Länge mit einem in einem Gehäuse angeordneten durchlaufend lamellierten Stator und einem auf einer Welle angeordneten Rotor, der in mehrere Rotorabschnitte aufgeteilt ist, zwischen welchen jeweils die Welle in metallischen nichtmagnetischen Gleitlagern gelagert ist, deren innere, auf der Welle befestigte Lagerschale sich mit der Welle dreht und deren äußerer, ortsfester Lagerring sich in einem nichtmagnetischen Bereich am Stator abstützt.

Derartige wasserdichte Elektromotoren sind durch die US-PS 23 15 917 bekannt und werden bei Bohrloch-Tieftauchpumpen verwendet und müssen deshalb im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sehr lang sein. Infolgedessen ist es erforderlich, den Rotor in regelmäßigen "Abständen mehrfach durch Gleitlager zu stützen, wie es auch in der US-PS 23 15 917 ausgeführt worden ist. Nachteilig macht sich bei diesem Elektromotor bemerkbar, daß die stationären Lagerringe infolge des rotierenden Magnetfeldes sich mitdrehen, was zu einer Überhitzung des Lagers und einem damit verbundenen Leistungsabfall des Motors sowie zu wiederholten Beschädigungen des Stators und des Lagerelements führt. Ferner hat sich herausgestellt, daß selbst bei Verwendung von nichtmagnetischen Gleitlagern eine Rotation der stationären Lagerringe nicht verhindert werden kann, was auf das Entstehen von Wirbelströmen zurückgeht, die ihrerseits ein Magnetfeld aufbauen, so daß elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen dem Drehfeld des Elektromotors und dem Gleitlager auftreten. Diese sind infolge des Einschubs eines nichtmagnetischen Blechpakets im Bereich der Gleitlager zwar reduziert, jedoch aber nicht völlig aufgehoben. Dieser geringe Vorteil wird jedoch mit dem erheblichen Nachteil erkauft, daß der Wirkungsgrad des Elektromotors stark herabgesetzt, seine Herstellung aufwendiger wird und insbesondere eine umständliche Montage erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Elektromotor großer axialer Länge mit einer einfach aufgebauten Stator- und Lageranordnung und einer verschleißarmen Lagerausführung zu schaffen, bei dem äußerst geringe magnetische und elektrische Verluste auftreten, eine Rotation der Gleitlager ausgeschlossen wird, und somit bei vermindertem Wartungsaufwand die Lebensdauer erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stator auch im Bereich der Gleitlager ferromagnetisch ist und daß die Gleitlager aus einem Material bestehen, dessen spezifischer Widerstand bei 20° C mindestens 100 μΩατι beträgt.

Es hat sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Motor die unerwünschte Rotation der in den Stator eingepreßten Gleitringe nicht auftritt, demgemäß entfallen auch alle dadurch bedingten Nachteile wie Überhitzen, vorzeitiger Verschleiß u. dgl.

Im Gegensatz zu der bisher in der Fachwelt vertretenen Auffassung, daß die Rotation der Lagerringe und die damit verbundene Überhitzung ohne die Anordnung von nichtmagnetischen Statorschichten im Bereich der Lagerelemente oder ohne Aufteilung des Stators in einzelne Abschnitte nicht verhindert werden kann, kann bei dem erfindungsgemäßen Motor der Stator durchgehend einheitlich geblecht sein. Im Vergleich zu dem damit erzielten großen Vorteil, daß der Stator infolge seines homogenen Aufbaus bedeutend einfacher hergestellt werden kann, ist es ohne Bedeutung, daß die gegenüber dem Rotor länger ausgebildeten Teile des Stators praktisch keinen Beitrag zur Drehmomentbildung mehr bringen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen bruchstückhaften Längsschnitt eines elektrischen Motors großer axialer Länge mit in mehreren Gleitlagern gelagertem Rotor,

F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der in F i g. 1 gezeigten Gleitlager.

Der langgestreckte Elektromotor wird in der Fig. 1 insgesamt mit 11 bezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform weist der Motor ein Gehäuse 13 und einen darin angeordneten durchlaufend lamellierten Stator 15 auf. Eine Welle 21 trägt den Rotor 17, der in mehrere, jeweils in axialem Abstand angeordnete Rotorabschnitte 23 unterteilt ist, zwischen welchen ausreichend Platz zur Anordnung der Gleitlager 25 vorgesehen ist. Die Rotorabschnitte 23 haben einen kleineren Außendurchmesser als der Bohrungsdurchmesser des Stators 15, so daß ein Luftspalt 26 gebildet wird, der das Fließen eines Kühlmittels in axialer Richtung durch den langgestreckten Elektromotor 11 gestattet.

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, weist jedes Gleitlager 25 eine nichtmagnetische Lagerschale 27 auf, die fest mit der Welle 21 verbunden ist. Die Lagerschale 27 wirkt mit einem nichtmagnetischen ortsfesten äußeren Lagerring 29 zusammen. Der ortsfeste äußere Lagerring 29 weist einen inneren Ringabschnitt 31 auf, der die Lagerschale 27 gleitend umgibt und eine Drehung der sich mit der Welle 21 drehenden Lagerschale 27 gestattet. Die Verbindung zwischen dem äußeren Ringabschnitt 33 des ortsfesten äußeren Lagerringes 29 und dem Stator 15 wird durch Einpressen desselben in die Bohrung des Stators 15

beim Einbau des Rotors 17 erreicht. Mehrere axiale Durchgänge 35 sind in dem ortsfesten äußeren Lagerring 29 vorgesehen, um eine ständige Axialströmung des Kühlmittels im Luftspalt 26 zu gestatten. Erfindungsgemäß ist der Lagerring 29 aus einem Material hergestellt, das nichtmagnetisch ist und ferner der Induzierung von Wirbelströmen genügend Widerstand entgegensetzt, wenn es einem magnetischen Wechsel- oder Drehfeld ausgesetzt ist Hierzu ist es notwendig, daß das Material einen verhältnismäßig großen spezifischen elektrischen Widerstand von wenigstens ΙΟΟμΩαη bei einer Temperatur von 20°C aufweist. Oberhalb dieses Wertes ist der Widerstand gegen die Induktion elektrischer Ströme in dem Lagerring 29 ausreichend, um eine übermäßige Warmeerzeugung in dem Lagerring und ein Drehen desselben zu verhindern.

Ein derartiges Material, das diese wichtigen Eigenschaften einer geringen magnetischen Leitfähigkeit und eines ausreichend hohen spezifischen elektrischen Widerstandes aufweist, ist eine Eisenlegierung, die Nickel, Kupfer und Chrom enthält. Eine besondere Gußeisenlegierung, die etwa 18,0 bis 22,0% Nickel, etwa 0,50% Kupfer und etwa 1,75 bis 2,50% Chrom enthält, wurde als zufriedenstellend arbeitendes Material für den Lagerring 29 festgestellt. Dieses Material hat eine magnetische Permeabilität von 1,03 (gegenüber 125 von grauem Gußeisen) und einen elektrischen Widerstand von 130 bis 170μΩαη bei 20°C (verglichen mit 75 bis 100 für graues Gußeisen).

Andere Gußeisenlegierungen, die sich ebenfalls als geeignet erwiesen haben, enthalten etwa 3% Kohlenstoff, etwa 13,5 bis 17,5% Nickel, etwa 5,5 bis 7,5% Kupfer und etwa 1,75 bis 2,50% Chrom.

Für die Unteransprüche 2 bis 4 wird Schutz nur in Verbindung mit Anspruch 1 begehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Motor großer axialer Länge mit einem in einem Gehäuse angeordneten durchlaufend lamellierten Stator und einem auf einer Welle angeordneten Rotor, der in mehrere Rotorabschnitte aufgeteilt ist, zwischen welchen jeweils die Welle in metallischen nichtmagnetischen Gleitlagern gelagert ist, deren innere, auf der Welle befestigte Lagerschale sich mit der Welle dreht und deren äußerer, ortsfester Lagerring sich in einem nichtmagnetischen Bereich am Stator abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (19) auch im Bereich der Gleitlager (25) ferromagnetisch ist und daß die Gleitlager (25) aus einem Material bestehen, dessen spezifischer Widerstand bei 20°C mindestens 100 μΩαη beträgt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlager (25) aus einer Gußeisenlegierung bestehen.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußeisenlegierung 18 bis 22% Nickel, 0,5% Kupfer und 1,75 bis 2,5% Chrom enthält.

4. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußeisenlegierung 3% Kohlenstoff, 13,5 bis 17,5% Nickel, 5,5 bis 7,5% Kupfer und 1,75 bis 2,5% Chrom enthält.