专利名称：辊驱动器、辊和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于纤维幅材机的辊，如造纸机、纸板机、棉纸机或纸浆机的辊； 以及这种辊的驱动器。本发明特别但并不唯一地涉及纤维幅材机中的辊或相应的辊状的用 于处理纤维幅材的构件的旋转驱动器(Rotationsantriebe)。
背景技术：
纤维幅材机中为处理纤维幅材而旋转的机器零件例如是用于使织物和带旋转的 辊和旋转零件。辊通常都利用其两个端部关于其轴/轴线可转动地支承在固定的支座 (Stuhlung)上。装配在轴上的轴承通常设置在轴承壳体中，而且轴承壳体又固定在支座上。公知的是，使用具有空心轴的永磁电机作为造纸机轧辊的驱动电机。这种配备 有空心轴的电机设置在辊轴的端部或轴承和辊体之间，从而使轴承载了电机的整个重量。 电机的转子和定子彼此支承，以控制定子和转子之间的气隙，定子部件通过扭矩支承件 (MomentenstUtze)保持固定。已经确认如果在运行期间存在对轴端部或轴的径向击打，则驱动电机将开始整 体的剧烈振动。当更新驱动电机时，可以在现有的辊的轴端部设置延长部(Vermngerung )，并将电机装配在该延长部上。在此，辊轴与延长部之间的连接总是会引起关于制造公差 的偏心率，其在辊的运行中会导致振动。安装在具有径向击打和/或偏心的轴端部或延长 部上的电机壳体以及固定在该壳体上的定子在运行期间会倾斜而引起振动。这种振动可以 通过辊直接传输到纤维幅材的生产过程中，并且这种振动还可以通过辊的支承件以及设备 的支座由其他辊传输到纤维幅材的生产过程中。这种振动会对纤维幅材的生产过程造成损 害，并在纤维幅材生产设备的轴承、辊和其他部件上造成机械损伤，例如在支座上造成机械 损伤。专利文献DE 29908433U1描述了一种辊，其设有空心轴的驱动电机在辊轴承和辊 体之间固定在辊轴上。这种驱动电机的壳体具有扭矩支承件。
发明内容
根据本发明的第一方面提出了一种辊驱动器，用于通过轴使辊护套旋转，轴通过 设置在轴承壳体中的轴承可转动地支承在设备的支座上，其中，辊驱动器包括定子壳体和 固定在定子壳体内部、具有定子绕组的定子；辊驱动器还包括作用于轴上的可旋转的转子， 转子在运行期间为定子绕组所环绕，从而在转子和定子之间产生气隙。为了获得较大的气 隙，使转子永久磁化；为了将转子固定在轴上，将轴设置为能够承载转子的质量；为了将定 子壳体固定在轴承壳体之外，将定子壳体设置为，以与承载转子质量无关的方式来承载定 子和定子壳体的质量。在某些实施方式中，通过将一个或多个永久磁铁固定在待旋转的辊的轴上，优选 直接固定在轴上来使转子永久磁化。
在某些实施方式中，转子包括待固定在辊轴上的轴延长部，为了使转子永久磁化， 优选直接将永久磁铁设置在轴延长部上。根据一些实施方式，没有轴耦合件地将轴延长部 直接固定在轴上。在一些实施方式中，自护套观察，定子壳体设置在轴承的后面。在一些实施方式中，定子壳体固定在轴承壳体上。在一些实施方式中，定子壳体固定在设备的支座上。在一些实施方式中，自护套观察，一个或多个永久磁铁设置在轴上、在轴承壳体的 后面。在一些实施方式中，自护套观察，一个或多个永久磁铁设置在轴延长部上，在轴承 壳体的后面。在一些实施方式中，通过辊的轴承将辊驱动器安装在定子壳体的外面。在一些实施方式中，定子壳体具有至少一个用于转子的绝缘套管 (Durchfuehrung)0在一些实施方式中，定子壳体具有设置在转子和绝缘套管之间的密封件，用以限 制外来物质进入到轴驱动器中。在一些实施方式中，轴驱动器具有液冷装置和/或气冷装置，优选具有压缩空气 冷却装置。根据本发明的第二方面，提出一种纤维幅材机辊，其具有用于处理纤维幅材的辊 护套以及固定在该护套上并可转动地支承在设置于轴承壳体中的轴承上的轴，其中，根据 本发明的任意一种实施方式，辊装备有辊驱动器。根据本发明的第三方面，提出一种用于在纤维幅材机辊上安装辊驱动器的方法， 其中，设置辊驱动器，以通过轴使辊护套旋转，而轴则通过设置在轴承壳体中的轴承可转动 地支承在设备支座上；辊驱动器包括定子壳体以及设置在定子壳体中、具有定子绕组的定 子，辊驱动器还具有作用于轴的可旋转的转子；在该方法中，转子被定子绕组所围绕，从而 在转子和定子之间产生气隙。为了能够获得较大的气隙，将转子永久磁化，并且在该方法中 将转子固定在轴上，从而使转子的质量能够为轴所承载；将定子壳体固定在轴承壳体之外， 从而以与转子的支承无关的方式来承载定子和定子壳体的质量。同转子一样，可以将定子设置在离辊支承件固定的距离上。可以将定子部件固定 在轴承壳体上。如果辊的轴承典型地静止地位于轴承壳体中，则定子的该固定距离通过将 定子部件固定在轴承壳体上来影响。将定子固定在电机的定子壳体中，定子壳体同时构成 在电机运行时有足够密封性的保护套。电机的定子壳体，简称为壳体，可以固定在轴承壳体 上。可以将定子部件如同辊的轴承壳体那样固定在相同的支座部件上。可以将电机壳体如 同辊的轴承壳体那样固定在相同的支座部件上。借助于本发明可以实现对辊的直接驱动将电机的转子部件在轴承壳体的后面固 定在辊轴上，也就是说，自辊护套观察固定在与轴承壳体相对的一侧上，而定子部件则固定 在辊的轴承壳体上，或固定在其他相对于辊的支承件位置固定的静止部件上。辊的直接驱 动可以在没有相对置的支承件的情况下由电机中的转子和定子来实现。这种电机可以没有 支承件。辊的直接驱动可以通过转子来实现，该转子直接固定在辊轴上和/或固定在要装 配到辊轴的端部的轴延长部上。因此电机的转子在辊轴的轴承上运行。当辊以其支承于轴上的轴承旋转时，允许要固定在辊轴上的转子以其固定在轴端部或固定在轴延长部的状态 时的偏心率旋转。可以将转子直接制造在轴上或轴的延长部上。电机的气隙形成于在与辊轴承以固定距离设置的定子和固定在轴上的转子之间， 转子固定并支承在辊轴承中。当辊或转子的延长部相对于定子弯曲，且辊弯曲在辊的不同 负荷情况下发生波动时，电机允许气隙发生变化。电机具有在定子和转子之间的较大的气隙，这允许转子运动相对于定子有较大的 偏心率。辊驱动器的这种具有较大气隙的结构允许转子具有相当大的径向偏差，而不会在 电机运行时出现振动问题，在辊驱动器的这种结构中，转子利用了辊轴的支承，而定子和转 子在电机中不彼此支承。通过径向击打所引起的振动主要被限制在转子上。支承在轴上的 转子质量远小于支承在轴上的整个电机的质量(例如具有空心轴的电机)，其中，转子和定 子彼此支承。一种特别优选的实施方式例如可以在更换辊驱动器或对辊驱动器进行后续安装 时实现。根据一些实施方式，例如，借助于要接合在轴上的轴延长部，可以例如通过机械连 接将电机部件加装在辊上。对于这种连接，正常的制造公差就足够了，不会带来振动问题。定子部件以及相应的驱动器壳体可以在不拆除轴承壳体或辊的轴承的情况下进 行拆卸。也就是说在拆除定子时，可以使辊留在其轴承中。根据一些实施方式，可以在辊端 面由轴承壳体和轴承承载时拆除转子部件。相较于已知的辊驱动器的安装方式和电机结构，在根据本发明的辊驱动器中，按 照不同的实施方式，可以减少位于辊和电机之间的电机部件和连接部件的数量。在电机部 件中可以去掉轴承、轴承密封件和轴承润滑系统。电机装配部件可以更简化地、在更宽松也 就是更便宜的公差要求下制造。优选电机的配送范围包括壳体以及固定在其中的定子，并 在供货中包括单独的转子部件，该转子部件包括永久磁铁。需要的话，例如可以设置适用于 为了保护电机的内部免受外来颗粒、溅起的污物(Spritzern)和/或液体的密封件，该密封 件例如可以在壳体中设置在用于支承转子的轴/轴延长部的绝缘套管上。辊驱动器，优选是直接驱动，可用于干燥缸、导辊、真空辊、涂布台辊、压辊或压光 机辊。考虑到投资成本和运行成本，利用根据本发明的实施方式，可以在无摩擦和磨损 部件的情况下实现有优势和可靠的机械式辊驱动器。本发明的各种实施方式将会或已经在本发明的一个或多个方面加以描述。对于专 业人员应当理解本发明的任意一个方面的任意一种实施方式，在根据本发明的同一方面 以及其他方面中，可以单独或与其他实施方式相结合使用。
现在参照附图对本发明做示例性地描述。图1到图3示出了用于若干优选的纤维幅材机的辊驱动器。
具体实施例方式在下面的说明中，对于相同类型的部件使用相同的附图标记。应该指出的是，附图 并非在整体上按比例绘制，主要仅用于说明本发明的实施方式。
根据几种优选的实施方式，图1到图3概略示出了辊1和用于纤维幅材机的辊1 的辊驱动器10。辊1具有护套部件2和通过例如端盖固定在护套部件2上的轴3，轴3通 过轴承4可转动地支承在轴承壳体5中。轴承壳体5具有润滑密封件6，润滑密封件6设置 在轴3和轴承壳体5之间的轴承4的两侧，以防止润滑系统的润滑剂(图中未示出)通过 位于轴承壳体5中用于轴3的绝缘套管泄漏。轴承壳体5静止地支承在设备的支座F上如图1到图3所示，辊驱动器10包括转子部件11和定子部件12，当转子部件11 可转动地设置在定子部件12的内部时，在转子部件11和定子部件12之间形成电机正常工 作所必需的气隙13。根据某些实施方式(例如图1和图2)，通过将轴承壳体5包括轴承4固定在轴3 上、在第一轴延长部20上固定或安装转子部件的永久磁铁11'、在轴承壳体5外面的轴3 上固定第一轴延长部20(自护套部件观察位于轴承壳体5的后面)以及围绕转子部件11 设置定子部件12，可以实现辊1的组装。例如，通过将属于辊驱动器10的定子壳体14围绕 转子11固定可以实现对定子部件12的安装。当然还存在这样一种可能性如果轴承4的 尺寸允许其越过转子11而在轴3上上紧，则轴承壳体5和轴承4可以越过内置的转子部件 11而接合在一起。根据本发明一种优选的实施方式，利用固定在轴或轴延长部上的转子的 永久磁铁测量到的转子11的外径小于辊轴的轴承4的内径。如图1所示，辊驱动器10包括定子壳体14，定子壳体14通过第一固定位置15固 定地设置在轴承壳体5上。壳体14可以具有法兰，该法兰能够例如防尘、防水密封地固定 在轴承壳体5上。壳体4相对于轴承4不动地固定。定子部件12固定在壳体14中并因此 相对于轴承4不可动。如图1所示，转子部件11包括由转子的永久磁铁11'围绕的无孔的第一轴延长 部20，轴延长部20不可转动地安装在位于轴3端部的固定位置25上。轴连接25可以通过 传统的轴连接技术来实现，例如法兰连接、轴孔连接、锁紧密接(Klemmpassimg)、收缩配合 (Schrumpfverbindung)、粘接、焊接、螺丝或常规连接技术的组合。在图1中，轴连接25可 以如图2所示的同样的方式实现。第一轴延长部20和轴3在图1中以实心部件示出，但是轴延长部和/或轴也可 以具有贯通孔。轴的贯通孔例如可以用于在辊1中或从辊1向外输送传热介质并因此用 于制造可冷却和/或可加热的辊；在辊中或从辊输送压力介质并因此用于制造吹塑成型辊 (Blaswalze)和/或真空辊。永久磁铁11'可以直接安装在第一轴延长部20上。如图1所示，转子部件11可以通过第一轴延长部20、轴3以及轴承4，相对于定子 部件12可转动地设置，定子和转子彼此不支承，并且也不支承在壳体14上。在壳体14中 不需要对转子部件11的支承。如图2所示，辊驱动器10包括定子壳体14，定子壳体14通过第二固定位置15' 不可转动地设置在设备的支座F上。优选将壳体14固定在辊1的轴承壳体5固定在其上 的同一支座F上，在轴承壳体(5)的旁边。壳体14可以具有支架，通过该支架可以实现上 述固定。壳体14相对于轴承4固定地设置。定子部件12固定在壳体14中，且相对于轴承 4是不可移动的。如图2所示，转子部件11包括被转子的永久磁铁11'所围绕且配备有孔、也就是 中空的第二轴延长部21，其通过连接位置25不可转动地安装在位于辊1的轴3的端部上。轴连接25可以以上面所述的方式，采用传统的轴连接技术来实现。在图2中示出了第二轴 延长部21和具有孔的轴3，但是第二轴延长部21和/或轴3也可以是实心的，即是无孔的。 永久磁铁11'可以直接构造在第二轴延长部21上。在如图2所示的连接位置25上，第二轴延长部21可以在其要与轴3连接的端部 上具有配合件O^ssteil)，该配合件优选具有外圆柱面或外圆锥面，用于将位于轴3的孔 3'中的轴延长部置于中心。第二轴延长部21可以在其要固定于轴3上的端部上具有连接 法兰，以便例如通过连接法兰穿过轴3的端部建立螺丝连接。如图2所示，可以通过配备有孔21'的第二轴延长部21、配备有孔3'的轴3以及 轴承4，相对于定子部件12可转动地支承转子部件11。转子11和定子12彼此不支承，且 也不支承在壳体14上。在壳体14中不需要对转子部件11的支承。由于电机壳体14与轴承壳体5分开设置，因此从辊1的护套部件2观察，轴3从 轴承壳体的背面凸出。在壳体14和轴3之间优选设置第一保护密封件16，用以防止污物进 入电机10。由于在电机中没有支承件，且由此也没有润滑剂，所以第一保护密封件16由从 外向内保护电机的密封结构组成。根据一些实施方式，辊驱动器的壳体14具有开口 17，可以为其配备盖。开口 17例 如可用于对轴3、第一轴延长部20或第二轴延长部21进行保养以及检查。如图3所示，辊驱动器10包括壳体14和固定在壳体中的定子部件12，与图1所 示的实施方式一样，定子部件12通过第一固定位置15不可转动且防尘、防水密封地固定在 轴承壳体5上。壳体14在两个侧面上具有用于支承转子11的通轴23的绝缘套管。这个 较长的通轴23延伸穿过轴承壳体5延伸，并在轴23和轴承壳体5之间设置有润滑剂密封 件6。因此，位于靠近壳体14的轴承壳体5—侧上的绝缘套管，即内绝缘套管，可以用于穿 过定子12的长轴23，而不再需要对轴承壳体进行密封。壳体14上的外绝缘套管由开口 17 构成，在开口 17上设置有第二保护密封件18，用于防止如灰尘和溅起的污物等外来物质进 入辊驱动器10。由于在电机中没有支承件，且由此也没有润滑剂，所以第二保护密封件18 由从外向内保护电机的密封结构组成。如图3所示，位于轴承壳体5之外、固定在长轴23上的永久磁铁11'构成了可投 入使用的辊驱动器10的转子部件11。永久磁铁11'可以直接安装在通轴23上。根据一些实施方式，可以这样实现辊1的组装将轴承壳体5包括轴承4固定在轴 上；在轴承壳体5之外、在长轴23上安装转子的部件11 ‘；在轴承壳体5上固定包含定子 部件12的壳体14。根据一些实施方式，可以这样实现辊1的组装利用长轴23和要固定在轴23上的 永久磁铁11 ‘构成转子部件11 ；轴承壳体5包括轴承4通过转子部件11固定在轴23上； 在轴承壳体5上固定包含定子部件12的壳体14。例如在制造新辊1或更新辊时，如果在此辊1由长轴23来实现，则在如图3所示 的实施方式中存在一定的问题。例如，在现有的辊1中拆除旧轴并替代以新轴23，而其在制 造过程中被实施为转子。与利用轴延长部20、21所实现的转子相比，利用配备有永久磁铁 11'的较长的通轴23作为转子11更容易获得更小的由径向击打造成的干扰。如图3所示，长轴23具有贯通内孔23'。这个长的通轴23也可以是实心的(即 无孔的)，并且可以结束于壳体14的内部，在此，壳体14可以在开口 17上具有盖，或者也可以没有开口 17。如图3所示，转子11和定子12在电机中不彼此支承，并且也不支承在壳体14上。 在壳体14的内部也不需要对转子部件11的支承。在如图1到图3所示出的辊驱动器10的实施方式中，没有使用力传递耦合件(驱 动耦合件)来降低对转子的径向击打和/或降低转子运动的偏心率。如图1到图3所示出的辊驱动器10的实施方式中，可以利用由定子12的绕组产 生的可变磁通量经过位于定子12的绕组和转子11的永久磁铁11'之间的气隙13产生作 用力，由此能够使转子11以及与转子11相关联的辊1通过辊轴3、23运行，也就是加速、旋 转或放慢速度。由于永久磁铁11'，转子11在越过气隙13时不会感应出可能产生转子磁 场的电流。因此在商业实施中，当转子11采用永久磁铁11'时，转子和定子之间的气隙最 大为5mm。根据一种实施方式，气隙13为2mm到5mm，优选约为3mm。因此，与正常的生产 和装配技术有关的径向击打(利用这种击打来保护转子)对于电机的正常运行不会形成障 碍。这种大小的气隙是足以令人为之惊讶的，因为在鼠笼式电机的设计规范中，迄今为止公 知的气隙大小约为1. 5mm，并且允许有约10%的偏心率，这相当于允许值为约0. 1mm。根据本发明的一些实施方式，利用永久磁铁定子实现的辊驱动器10允许在定子 12中的转子11的运动偏心率为转子和定子之间的气隙的60%，即约为3mm。上述说明包括不同实施方式的非限制性举例。专业人员需要理解的是，本发明并 不受限于所述的细节，而是可以通过其他同等的方式加以实现。在所述实施方式中的某些特征还可以单独使用。上述描述仅视为用于理解本发明 的原理的方法，而并不视为对本发明的限制。因此，本发明的保护范围仅通过所附的权利要 求加以限定。
权利要求
1.一种用于纤维幅材机的辊驱动器(10)，用以通过轴(3，23)使辊⑴的护套⑵旋 转，其中，所述轴(3，2；3)通过设置在轴承壳体(5)中的轴承(4)可转动地支承在设备的支 座(F)上；所述辊驱动器(10)具有定子壳体(14)和固定在该定子壳体中且具有定子绕组 的定子(1 ；所述辊驱动器(10)包括作用于所述轴的可旋转的转子(11)，该转子(11)在 运行期间由所述定子绕组所环绕，从而在所述转子(11)和定子(1 之间产生气隙(13)，其 特征在于，为了能够获得较大的气隙(13)，使所述转子(11)永久磁化；为了将所述转子(11)固定在所述轴上，将所述转子(11)设置为，使所述轴(3，23)承 载所述转子(11)的质量；为了将所述定子壳体(14)固定在所述轴承壳体( 之外，将所述定子壳体(14)设置 为，以与对所述转子的支承无关的方式来承载所述定子(12)和定子壳体(5)的质量。
2.如权利要求1所述的辊驱动器，其特征在于，通过将一个或多个永久磁铁(11')固 定在待旋转的辊(1)的轴上、优选直接固定在所述轴上，来实现所述转子(11)的永久 磁化。
3.如权利要求1或2所述的辊驱动器，其特征在于，所述转子(11)具有要固定在所述 辊(1)的轴C3)上的轴延长部00，21)，用于永久磁化所述转子的永久磁铁固定在该轴延长 部上，优选直接固定在该轴延长部上。
4.如权利要求1到3中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，从所述护套(2)观察，所 述定子壳体(14)设置在所述轴承的后面。
5.如权利要求1到4中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，所述定子壳体(14)固定 在所述轴承壳体( 上。
6.如权利要求1到5中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，所述定子壳体(14)固定 在所述设备的支座(F)上。
7.如权利要求1到6中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，从所述护套(2)观察，一 个或多个永久磁铁(11')在所述轴承壳体(5)的后面设置在所述轴上。
8.如权利要求1到7中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，从所述护套(2)观察，一 个或多个永久磁铁(11')在所述轴承壳体(5)的后面设置在所述轴延长部00，21)上。
9.如权利要求1到8中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，所述辊驱动器(10)在所 述定子壳体(14)之外通过所述辊(1)的轴承(4)支承。
10.如权利要求1到9中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，所述定子壳体(14)具有 至少一个用于所述转子(11)的绝缘套管。
11.如权利要求1到10中任一项所述的辊驱动器，其特征在于，所述定子壳体(14)具 有位于所述转子(11)和所述绝缘套管之间的密封件(16，18)，用以限制外来物质进入到所 述轴驱动器(10)中。
12.—种纤维幅材机辊(1)，其具有用于处理纤维幅材的护套(2)和固定在该护套(2) 上并可转动地支承在设置于轴承壳体(5)中的轴承(4)上的轴(3，23)，所述辊具有如权利 要求1到10中任一项所述的辊驱动器(10)。
13.如权利要求12所述的辊，其特征在于，所述辊包括干燥缸、导辊、真空辊、涂布 (台)辊、压辊或压光辊。
14. 一种用于在纤维幅材机辊(1)上设置辊驱动器(10)的方法，其中，所述辊驱动器 (10)设置用于通过轴(3，2 使所述辊(1)的护套( 旋转，所述轴(3，2 通过设置在轴 承壳体( 中的轴承(4)可转动地支承在设备支座(F)上；所述辊驱动器(10)包括定子壳 体(14)和设置在该定子壳体(14)中的定子(12)，所述定子(1 具有定子绕组；所述辊驱 动器(10)还具有作用于所述轴上的待旋转的转子；在该方法中，所述转子(11)由所述定子 绕组所围绕，使得在所述转子(11)和定子(1 之间产生气隙(13)，其特征在于，为了能够 获得较大的气隙(13)，使所述转子(11)永久磁化；以及，在该方法中，将所述转子(11)与所述轴(3，2 连接，使所述轴(3，2 承载所述转子(11)的质量；以及将所述定子壳体(14)固定在所述轴承壳体( 之外，使得对所述定子(1 和定子壳 体的质量的承载以与对所述转子的支承无关的方式实现。
全文摘要
一种用于纤维幅材机的辊驱动器(10)，通过轴(3，23)使辊(1)的护套(2)旋转，轴通过设置在轴承壳体(5)中的轴承(4)可转动地支承在设备支座(F)上；辊驱动器具有定子壳体(14)和固定在其中且具有定子绕组的定子(12)；辊驱动器包括作用于轴的可旋转的转子(11)，其在运行期间由定子绕组环绕，从而在转子和定子之间产生气隙(13)。为了获得较大的气隙，使转子永久磁化；为了将转子固定在轴上，将转子设置为，使轴能够承载转子的质量；为了能够将定子壳体固定在轴承壳体之外，将定子壳体设置成以与对转子的支承无关的方式来承载定子和定子壳体的质量。还涉及装备有辊驱动器的辊和将辊驱动器安装在辊上的方法。
文档编号H02K1/12GK102075046SQ201010545958
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者塞波·库皮艾宁 申请人:美卓造纸机械公司