НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРИВОД ДЛЯ МОЩНЫХ ПРИВОДОВ Российский патент 2010 года по МПК H02K1/16 H02K3/12 H02K19/10 B02C17/24 

Изобретение относится к непосредственному приводу для мощных приводов с выполненным из сегментов статором и выполненным из сегментов ротором.

Непосредственные приводы связываются с рабочими машинами непосредственно, то есть без промежуточного включения редуктора. В частности, в крупногабаритных машинах используют подобные двигатели в виде кольцевых двигателей, например, для мельниц. Подобные кольцевые двигатели являются известными из US 1224933 и US 3272444. Кольцевые двигатели являются синхронными явнополюсными электродвигателями с большим числом полюсов, которые применяются для трубчатых мельниц, работающих с малыми скоростями вращения. При этом корпус мельницы служит ротору в качестве втулки, то есть двигатель расположен кольцеобразно вокруг корпуса мельницы. Аксиальная длина пакета листовой стали сердечника статора кольцевого двигателя при заданном использовании получается, например, из необходимого для мельницы вращающего момента.

В случае очень больших по диаметру кольцевых двигателей статор, при рассмотрении в направлении периметра, является разделенным на несколько сегментов, чтобы можно было осуществлять транспортировку на установку. Необходимая там сборка статора при этом связана с множеством трудностей, так как в случае обычных бочкообразных катушечных обмоток обмотку статора нельзя уже полностью вкладывать и проверять на заводе. Некоторое количество бочкообразных катушек проходит через соответствующие разделительные стыки граничащих друг с другом сегментов и может тем самым вкладываться только после сборки на установке.

Для решения этой проблемы до сих пор предусматривали так называемые откидные катушки, которые позднее на установке вкладывались в пазы статора. Это представляет собой, однако, значительные рабочие затраты, и эти откидные катушки за счет дополнительно предпринимаемого и необходимого изолирования в зоне лобовых частей обмотки образуют слабое звено обмотки статора.

Исходя из этого в основе изобретения лежит задача создания непосредственного привода для мощных приводов, который можно простым образом монтировать на установке, без необходимости выполнения изолирований на обмотке.

Решение поставленной задачи удается за счет непосредственного привода со статором, выполненным из нескольких при рассмотрении в направлении периметра сегментов, которые соответственно имеют замкнутую систему обмотки, и выполненным из сегментов ротором, сегменты которого находятся на вращающихся совместно рабочих средствах и там электромагнитно взаимодействуют с системой обмотки статора.

Предпочтительным образом ширина катушки обмоток статора составляет пазовое деление. Система обмотки статора выполнена тем самым из зубчатых катушек. Разделительный стык между двумя сегментами непосредственного привода проходит соответственно точно в зубце, так что никакие катушки разделяться не должны. Предпочтительным образом таковым является необмотанный зубец, так что на установке в месте назначения непосредственного привода не должны монтироваться никакие катушки. Тем самым отдельные сегменты можно уже полностью изготавливать и проверять на заводе. Таким образом получается улучшенная изоляция и тем самым повышенная надежность этих непосредственных приводов.

Предпочтительным образом подобные непосредственные приводы применяются для кольцевых двигателей в трубчатых мельницах или также в приводах экскаваторов, как, например, роторных экскаваторов.

Изобретение, а также последующие предпочтительные формы выполнения изобретения согласно признаков зависимых пунктов формулы изобретения поясняются более подробно в последующем на основе схематически представленного на чертежах примера выполнения. При этом показывает:

ФИГ.1 принципиально представленную обычную систему обмотки,

ФИГ.2 принципиально представленный кольцевой двигатель,

ФИГ.3 принципиально представленную соответствующую изобретению систему обмотки.

ФИГ.1 показывает обычную систему обмотки статора 1 не представленного более подробно кольцевого двигателя 9, который по причинам транспортировки содержит выполненный из сегментов 3, 4, 5, 6 статор 1. Обозначенные * обмотки во время транспортировки не вложены в их пазы 7, так как они проходят через разделительные стыки. Таким образом, их вкладывают в соответствующие пазы 7, изолируют и, при необходимости, контролируют только на месте назначения.

ФИГ.2 показывает вид кольцевого двигателя 9, который установлен на фундаментах 13. Кольцевой двигатель 9 содержит статор 1, который за счет подходящих экранов защищен от воздействий окружающей среды, как, например, грязи и т.д., и служит одновременно для охлаждения воздуха и направления воздуха воздушного потока, созданного отдельными вентиляторами 20, 30, 31. Статор 1 в направлении периметра разделен, например, на четыре сегмента 3, 4, 5 и 6.

На разделительных стыках 2 между двумя граничащими друг с другом сегментами, в особенно предпочтительной форме выполнения зубец 14 пакета листовой стали сердечника 12 статора 1 разделен в середине. В представленных с отклонением от масштаба пазах 7 сегмента 3, 4, 5, 6 статора 1 вокруг каждого второго зубца находятся катушки, предпочтительным образом зубцовые катушки 8, так что при рассмотрении в направлении периметра имеется последовательность обмотанных зубцов 10 и необмотанных зубцов 11. Разделенный в середине зубец 14 при этом является необмотанным. Обмотанные зубцы 10 предпочтительным образом выполнены более широкими, чем необмотанные зубцы 11 и содержат стенки пазов с в основном параллельными боковыми поверхностями, так что монтаж зубцовых катушек 8 можно просто производить со стороны ротора.

Предпочтительным образом зубцовые катушки 8 размещены на каркасах катушек, которые содержат средства, чтобы производить фиксирование на зубце 10. Кроме того, имеются средства, которые делают возможным контактирование с другими зубцовыми катушками 8 того же сегмента, в частности, на заводе или зубцовыми катушками 8 других сегментов в их месте назначения. Ими являются, например, выполненные, в частности, для этого монтажные концы зубцовых катушек 8.

Фиксирование на зубце 10 происходит, например, за счет защелкивания каркаса катушки на зубце 10. За счет заливочной массы как сами зубцовые катушки 8, так и каркасы катушек с зубцовыми катушками 8 соединены с материальным замыканием со своим соответствующим зубцом 10 и с соответствующим сегментом, при необходимости, дополнительно к защелкиванию.

Фиксирование зубцовых катушек 8 можно также достигать за счет расширенных по сравнению с шейкой зубцов головок зубцов. При этом после монтажа зубцовых катушек 8 на шейке зубца, например, посредством подобных ласточкину хвосту соединений головки зубца с шейкой зубца, достигается соединение с геометрическим замыканием, которое также служит для фиксирования зубцовых катушек 8.

Таким образом при монтаже кольцевого двигателя 9 в его месте назначения на установке не возникает никаких проблем в области разделительных стыков 2, так как каждый сегмент 3, 4, 5, 6 имеет замкнутую по себе схему соединения обмотки и на установке через разделительные стыки не должны прокладываться никакие катушки. Каждый паз 7 сегмента 3, 4, 5, 6 тем самым занят по меньшей мере одной стороной катушки зубцовой катушки 8.

Замкнутая схема соединения обмотки может при этом содержать одну или несколько частей одной фазы. То есть соответствующие зубцовые катушки 8 сегмента 3, 4, 5, 6 уже с завода соединены так, что предпочтительным образом на окончательном месте установки нужно производить только контактирование между отдельными сегментами 3, 4, 5, 6 и с одним или несколькими вентильными преобразователями.

Дополнительно подлежащие выполнению изоляции катушки на установке отпадают, тем самым значительно снижается вероятность выходов из строя обмотки непосредственного привода.

В случае обмоток, выполненных из зубцовых катушек 8, число пазов q лежит примерно около единицы. Число пазов q, как само по себе известно, является определенным как число пазов на полюс и фазу.

Соединение в общую схему отдельных катушек, в частности, зубцовых катушек 8 или групп катушек сегмента 3, 4, 5, 6 происходит или уже на заводе или, в случае, если речь идет о катушках или, соответственно, группах катушек различных сегментов, на установке. Соединение в общую схему производят при этом или прямо на непосредственном приводе или на по меньшей мере одном вентильном преобразователе, присвоенном непосредственному приводу. При этом применяют известные по себе виды соединения для подобных непосредственных приводов.

В отверстии статора 1 находится ротор 35, который также выполнен из не представленных более подробно сегментов, причем, как правило, сегмент ротора имеет четыре полюса. Эти сегменты, например, через фланцы закреплены на рабочем средстве, например, барабане мельницы. За счет электромагнитного взаимодействия между статором 1 и ротором 35 это рабочее средство затем при эксплуатации приводится во вращательное движение.

Эти непосредственные приводы выполняют в настоящее время с от 50 до 100 полюсами.

Также в синхронных машинах с электрическим возбуждением с высоким числом полюсов и малым числом пазов q системы обмотки может быть реализована соответствующая изобретению идея.

Эти соответствующие изобретению непосредственные приводы с синхронными электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов являются особенно пригодными для трубчатых мельниц, как мельницы для цемента и руд и для приводов экскаваторов. При этом можно производить все процессы размалывания и сушки самых различных материалов, как, например, минералов, цементного клинкера, руд и угля.

Внешний диаметр листовой стали этих используемых в настоящее время на практике статоров 1 подобных мельниц для руд составляет от девяти до порядка восемнадцати метров. Отдаваемые при этом мощности лежат при скоростях вращения между 15 мин^-1 и 9 мин^-1 между 10 МВт и 30 МВт. Также и еще большие диаметры с соответственно более высокими мощностями могут быть реализованы в будущем без каких-либо проблем. Границы при этом устанавливают в меньшей степени технические ограничения, чем известные транспортные средства и имеющиеся пути перевозки. Поэтому в будущем в еще больших непосредственных приводах количество сегментов будет возрастать, так что проблематика на разделительных стыках сегментов 3, 4, 5, 6 без использования соответствующей изобретению конструкции будет обостряться.

Статоры 1 очень больших непосредственных приводов при этом в будущем будут выполненными из отдельных зубцов с соответствующими зубцовыми катушками 8, которые механически монтируются в их месте назначения, и зубцовые катушки которых 8 должны соединяться только еще электрически.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения непосредственного привода для мощных приводов и может быть использовано, в частности, для кольцевых двигателей и приводов трубчатых мельниц. Предлагаемый привод выполнен со статором (1) из нескольких при рассмотрении в направлении периметра сегментов (3, 4, 5, 6), которые соответственно имеют замкнутую схему соединения обмотки, и выполненным из сегментов ротором, сегменты которого находятся на вращающихся совместно рабочих средствах и там электромагнитно взаимодействуют с системой обмотки статора (1). Технический результат - упрощение монтажа непосредственного привода для мощных приводов на приводной установке, при которой исключается необходимость выполнения изолирований на обмотке статора данного привода. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Непосредственный привод для мощных приводов со статором (1), выполненным из нескольких при рассмотрении в направлении периметра сегментов (3, 4, 5, 6), которые соответственно имеют замкнутую схему соединения обмотки, и выполненным из сегментов ротором (35), сегменты которого находятся на вращающихся совместно рабочих средствах и там электромагнитно взаимодействуют с системой обмотки статора (1), причем вокруг каждого второго зубца расположены зубцовые катушки, так что при рассмотрении в направлении периметра имеется последовательность обмотанных зубцов и необмотанных зубцов.

2. Непосредственный привод по п.1, отличающийся тем, что непосредственный привод возбуждается электрически или через постоянные магниты.

3. Непосредственный привод по п.1 или 2, отличающийся тем, что схема соединения обмотки содержит катушки (8), ширина которых соответствует пазовому делению статора (1).

4. Непосредственный привод по п.1, отличающийся тем, что разделительные стыки (2) проходят между сегментами (3, 4, 5, 6) на оси симметрии зубца (11), так что за счет сборки сегментов (3, 4, 5, 6) получается статор (1) с комплектной системой обмотки.

5. Непосредственный привод по п.1, отличающийся тем, что схема соединения обмотки содержит катушки (8), ширина которых соответствует пазовому делению статора (1), причем разделительные стыки (2) проходят между сегментами (3, 4, 5, 6) на оси симметрии зубца (11), так что за счет сборки сегментов (3, 4, 5, 6) получается статор (1) с комплектной системой обмотки.