JP2008544741A - 大型駆動装置用直接駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、大型駆動装置用直接駆動装置であって、周方向に見て複数のセグメント（３、４、５、６）で構成されて各１つの完成した巻線配置を有する固定子（１）と、セグメントで構成される回転子とを備えており、回転子のセグメントが、一緒に回転する作業手段に設けられており、かつそこで固定子（１）の巻線系と電磁的に相互作用する直接駆動装置に関する。この駆動装置は、環状モータおよびボールミル駆動装置用に特に適している。

Description

本発明は、セグメントで構成された固定子と、セグメントで構成された回転子とを有する大型駆動装置用直接駆動装置に関する。

直接駆動装置は直接に、即ち伝動装置を介装することなく作業機械と連結されている。大型機械では、特にこの種のモータは環状モータとして、例えば粉砕機に利用される。かかる環状モータは、米国特許第１２２４９３３号、同第３２７２４４４号明細書により公知である。環状モータは、低速回転ボールミル用に使用される多極突極形同期モータである。ミル本体は回転子にとってハブとして役立ち、モータはミル本体の周りに環状に配置されている。環状モータの固定子の積層鉄心の軸線方向長さは、例えば所定の利用時にミル用に必要なトルクに応じて定まる。

直径の極めて大きな環状モータの場合、施設への輸送を実現可能とすべく、固定子は周方向に見て複数のセグメントに細分される。その際、施設内で必要となる固定子組立は幾つかの困難をもたらす。それは、従来の鼓状巻では固定子巻線を予め完全に工場内で挿入し、点検することができないからである。一定数の鼓状巻線は隣接するセグメントの各継目上に延び、従って施設での組立後に初めて挿入可能となる。

この問題を解決すべく、従来は、施設で追加的に固定子のスロットに挿入される所謂フラップコイル(Klappspule)が設けられている。しかしこれはかなりの作業支出を意味し、これらのフラップコイルはコイル端領域において追加的に行われる不可欠な絶縁によって固定子巻線の最も弱い要素となる。

そのことを前提に、本発明の課題は、巻線に絶縁を行う必要もなしに施設で簡単に組み立てることのできる大型駆動装置用直接駆動装置を提供することである。

提起された課題の解決は、周方向に見て複数のセグメントで構成されて各１つの完成した巻線系を有する固定子と、セグメントで構成される回転子とを備えており、回転子のセグメントが、一緒に回転する作業手段に設けられており、かつそこで固定子の巻線系と電磁的に相互作用する直接駆動装置によって達成される。

有利には、固定子巻線のコイル幅がスロットピッチである。それとともに、固定子の巻線系は歯巻回コイルで構成されている。直接駆動装置の各２つのセグメントの間の継目は正確に１つの歯内を延びており、コイルは分割する必要がない。有利にはこれは非巻回歯であり、施設の直接駆動装置の指定個所でコイルを取付ける必要はない。従って、個々のセグメントは工場内で完全に仕上げた上で点検できる。こうして、この直接駆動装置の絶縁が向上し、従って信頼性が高まる。

環状モータ用のこのような直接駆動装置はボールミルにおいて利用し、又は例えばバケットホイール掘削機等の掘削機駆動装置においても利用と好ましい。

本発明と、従属請求項の特徴による本発明の他の有利な諸構成を、以下で、図面に略示した実施例に基づいて詳しく説明する。

図１は環状モータ９の固定子１の従来の巻線系を示す。この環状モータは搬送上の理由で、セグメント３、４、５、６で構成される固定子１を有する。＊印を付けた巻線は継目上を延びているので、搬送中それらのスロット７内に挿入されていない。即ちそれらは指定場所で初めて各スロット７に挿入されて絶縁され、場合によっては点検される。

図２は、基礎１３で支えられた環状モータ９の図である。環状モータ９が有する固定子１は好適なカバーによって汚れ等の環境影響から遮蔽されており、同時に、個々のファン２０、３０、３１によって生成される空気流の空気冷却と空気案内とに役立つ。固定子１は例えば周方向で４つのセグメント３、４、５、６に分割されている。

特別好ましい１実施形態では、隣接する２つのセグメントの間の継目２で固定子１の積層鉄心１２の歯１４は中央で分割されている。固定子１のセグメント３、４、５、６の寸法どおりに図示しないスロット７内で各第２歯の周りにコイル、有利には歯巻回コイル８が設けられており、周方向に見て巻回歯１０と非巻回歯１１の系列が存在する。中央で分割された歯１４は巻回されていない。巻回歯１０は有利には非巻回歯１１よりも幅広に構成され、実質的に側面平行なスロット壁を有し、歯巻回コイル８の組立は回転子側から簡単に行える。

歯巻回コイル８は、有利には、歯１０への固定を実現するための手段を有するコイル支持体に取付けられている。更に、特に工場内の同じセグメントの別の歯巻回コイル８との接触又は指定場所で別のセグメントの歯巻回コイル８との接触を可能とするための手段が設けられている。これらの手段は例えば、歯巻回コイル８の特別にそのために構成された回路末端である。

歯１０への固定は例えばコイル支持体を歯１０に係止することによって行われる。封止用コンパウンドによって歯巻回コイル８自体も、歯巻回コイル８を有するコイル支持体も、それぞれに付属する歯１０および各セグメントと、場合によっては係止を補足して、素材結合されている。

歯巻回コイル８の固定は歯胴部に対して拡張された歯頭部によって達成することができる。歯巻回コイル８を歯胴部に組立後、例えば歯頭部を歯胴部とダブテール状に結合することで嵌合結合が実現され、該結合は同様に歯巻回コイル８を固定するのに役立つ。

こうして、施設の指定場所で環状モータ９を組み立てるとき継目２の領域に何らの問題も生じない。それは、各セグメント３、４、５、６がそれ自体完成した巻線配置を有し、施設で継目上にコイルを設ける必要がないからである。こうしてセグメント３、４、５、６の各スロット７は歯巻回コイル８の少なくとも一方のコイル側で覆われている。

完成した巻線配置は単数又は複数の相部分を有し得る。即ち、セグメント３、４、５、６の各歯巻回コイル８は既に工場で相互接続されており、有利なことに個々のセグメント３、４、５、６の間の接続および単数又は複数のインバータとの接続を最終的設置場所で行われねばならないだけである。

施設で追加的に行うべきコイル絶縁は不要であり、こうして直接駆動装置の巻線故障の確率はかなり減少する。

歯巻回コイル８で構成された巻線では、孔数ｑが約１である。孔数ｑは、それ自体知られているように極および相当りのスロット数と定義されている。

個々のコイル、特にセグメント３、４、５、６の歯巻回コイル８又はコイル群の相互接続は既に工場内で行われるか、又は、異なるセグメントのコイルもしくはコイル群である場合施設で行われるかのである。その際、相互接続は直接駆動装置で直接にか、又は直接駆動装置に付設された少なくとも１つのインバータの何れかで行われる。その際、このような直接駆動装置用にそれ自体公知の結合方式が利用される。

固定子１の穴の中にある回転子３５は、図示しないセグメントで同様に構成されており、一般に回転子のセグメントは４つの極を有する。これらのセグメントは、例えばフランジを介して作業手段、例えばミルドラムに固着されている。固定子１と回転子３５との間の電磁的相互作用により、この作業手段は作動時に回転運動に移される。

これらの直接駆動装置は現在５０乃至１００の極を有している。

巻線系の高い極数と僅かな孔数ｑとを有する電気励磁同期機の場合でも、本発明に係る理念が利用できる。

永久磁石同期モータを有する本発明に係るこの直接駆動装置は、セメントミル、鉱石粉砕ミル等のボールミルおよび掘削機駆動装置用に特に適している。例えば鉱物、セメントクリンカ、鉱石、石炭等の多種多様な材料の粉砕および乾燥プロセスを全て実施できる。

このような鉱石ミルの現在実際に利用されているこの固定子１の外板直径は９乃至約１８メートルである。その際に放出される出力は回転数が毎分１５〜９回の場合１０〜３０ＭＷである。それより大きな直径と相応に高い出力も、将来難なく実現可能である。技術的制約よりもむしろ周知の輸送手段および既存の輸送経路が限界となる。それ故、直接駆動装置が大きくなるとセグメントの数は将来増加し、セグメント３、４、５、６の継目の問題は本発明に係る構造なしでは顕著となる。

極めて大きな直接駆動装置の固定子１は将来、それぞれに付設された歯巻回コイル８を備える個々の歯で構成されており、これらをその指定場所で機械的に組み立て、それらの歯巻回コイル８を電気的に相互接続すれば足りる。

従来の巻線系の原理図である。 環状モータの原理図である。 本発明に係る巻線系の原理図である。

符号の説明

１ 固定子、３〜６ セグメント、７ スロット、８ 歯巻回コイル、９ 環状モータ、１０ 歯、１１ 非巻回歯、１２ 積層鉄心、１３ 基礎、１４ 歯、２０、３０、３１ ファン、３５ 回転子

Claims (4)

1. 大型駆動装置用直接駆動装置であって、周方向に見て複数のセグメント（３、４、５、６）で構成されて各１つの完成した巻線配置を有する固定子（１）と、セグメントで構成される回転子（３５）とを備えており、回転子のセグメントが、一緒に回転する作業手段に設けられ、かつそこで固定子（１）の巻線系と電磁的に相互作用する直接駆動装置。
2. 直接駆動装置が電気励磁され、又は永久磁石を介して励磁されることを特徴とする請求項１記載の直接駆動装置。
3. 巻線配置が、固定子（１）のスロットピッチに一致したコイル幅のコイル（８）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の直接駆動装置。
4. セグメント（３、４、５、６）間の継目（２）が歯（１１）の対称軸線上に延び、セグメント（３、４、５、６）を組み立てることで完全巻線系を有する固定子（１）が得られることを特徴とする請求項の１つに記載の直接駆動装置。

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