专利名称：辊子驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辊子驱动器，其中一电动机直接固定于一辊子上，尤其是造纸机一干燥组的多个辊子。
在多个大辊子比如造纸机一干燥组的多个干燥筒方面，通过所谓的构架齿轮(frame gear)或相应的外齿轮和分开的减速齿轮装置来满足对转矩的强烈需要。构架齿轮通常将许多滚筒连接到相同的电动机上。造纸机干燥组的构架齿轮和分开的减速齿轮昂贵、占空间、噪音大、需要维修且耗费能量。此外，与相同的构架齿轮连接的多个辊子必须具有相同的直径或至少根据传动相互呈特定的关系，以便例如为了使纸幅以理想的方式运行在所有的操作位置上。
因为所需齿轮的关系，电动机不得不置于机器构架的外部以实现转矩，从而大大提高了对空间的需要。此外，必须给电动机和齿轮提供分开的结实的且在大多数情况下是高的安装台。上述两种缺陷大大影响了制造和维修成本。
在造纸机和其它类似机器的某些操作位置比如干燥组上，需将传递热蒸汽例如从内部给辊子加热的蒸汽管和冷凝管通过一个辊端导入。在传统的电动机方案中，这是通过一个连接到辊子上的齿轮装置实现的。允许管子进入辊子中的导入是通过采用齿轮箱中的一中空轴实现的，此时电动机位于相对于辊轴的侧面上。就这种辊子而言，以前需要采用一个管子可通过其导入的齿轮装置。
文献DE4422097A1公开了一种驱动器，它被布置成使一印刷机的滚筒转动，并包括径向式的电动机。在该公开文献的方案中，电动机的转子被直接布置在滚筒的轴上，而定子被固定于壁上以防止其转动。该公开文献中披露的电动机若发生故障则很难更换，因为转子被直接布置在辊子的轴上，从而在发生故障时，必须更换整个组合件。因此，该公开文献的方案并不适用于这样的对象，即在其中，滚筒和使滚筒转动的电动机的尺寸大及必须快速更换发生故障的电动机。
专利US4820947公开了一种方案，其中一辊轴被连接到一外壳上，该外壳内装有一个使辊子转动的电动机和一个辊子轴承。该公开文献方案中提到的外壳被整个支承在一安装台上。因为其位置的关系，外壳内的电动机在发生故障时很难维修或更换，因为整个辊子都必须从其位置上卸下来以便于处理电动机。电动机还被严实地封闭在极接近要被加热的辊子的地方，从而在冷却电动机时要极为小心，这样电动机的过热就不会引来麻烦。
本发明基于这样的思想，即，将一个具有中空轴的平式电动机用于需要大转矩和准确可控性的辊子驱动器，该电动机被直接固定于机架和要转动的辊轴上。这样一种辊子驱动器在成本和可控性的改善方面带来了相当多的优点。由于该电动机可被直接固定于辊子的轴上，从而就不需要一个昂贵的机械齿轮了结构。机械齿轮结构有磨损、需要定期的维修，还减弱了驱动器的效率。
因为所使用的是平式结构的电动机，本发明还带来了在横向上节省空间的显著优点，因为本发明驱动器的电动机可例如位于造纸机干燥部分中所谓的罩子内。驱动器还可位于对于控制来说为最佳的辊子处，每个辊子可单独控制，辊子的直径不取决于相邻的辊子-如在已知的机械方案中那样。
另一个显著的优点是，可以较之从前更为简单的方式实现进入辊子中的导入。
根据本发明的一优选实施例，轴向磁通电动机1的转子被永久磁化，这样盘状转子的表面就以适当的方式设有永久磁铁材料的物体。永久磁铁转子带来了降低冷却需求和给电动机驱动器提供了较大的转矩的优点。此外，轴向磁通电动机作为一个同步机操作，其可通过利用电流变频器被非常准确地控制。如图所示，轴向磁通电动机1的结构一般为盘状，转子板位于两块定子板之间，这样电动机的主磁通量就沿着电动机轴的方向流动。该轴向磁通电动机非常适用于本发明的驱动器，因为转子的永久磁铁一般位于转子的外圆周上。永久磁铁与转子转动轴的距离直接影响从电动机获得的转矩大小。轴向磁通电动机的转子不必被永久磁化，但该电动机还可包括一个磁阻转子或一个鼠笼式感应转子。
本发明辊子驱动器的轴向磁通电动机包括一根中空转子轴2。因为电动机为盘状结构，所以转子轴可以为中空，尤其是中空转子轴的内径可以较大。因为永久磁铁的位置关系，盘状电动机的中心部分不会用于产生转矩，从而因转子轴中空而允许穿过转子轴进行导入，但不会降低机器的效率或使机器变大。
轴向磁通电动机1在其中空转子处被固定于辊子5的轴3上，这样辊轴就支承电动机。换句话说，该电动机并不靠在固定安装的底座上，而是直接固定于辊子5上。因为这种固定方式，该电动机也可被安装在改型物体上，这意味着，可用一个轴向磁通电动机来代替一个早先可能使用的减速齿轮装置以及一个传统的电动机。该电动机可象固定于辊轴上的齿轮那样固定于辊轴上。例如，可这样进行固定，即，辊轴的端部设有一个锥形区段，电动机的中空转子轴可靠地推压在该锥形区段上。例如，可通过将一个单独的匹配区段固定例如焊接到该轴上来实现轴颈端部的该锥形区段，或者削该轴端以具有理想的圆锥形状。
图1和2示出了辊子被一个结实的结构7支承，该结构包括辊子的轴承。因为辊子比要使用的轴向磁通电动机重得多，所以在设定支承结构7或辊子轴承的尺寸时通常不必考虑电动机重量的影响。
由于电动机无需一个单独的安装台而固定在辊轴上，所以根据本发明，电动机在其框架处通过一支承臂4被支承在固定结构上。该支承是必要的，因为否则的话电动机的定子会以不希望的方式转动。可通过一刚性支承臂将电动机的定子连接到固定结构上来实现该支承。该支承臂必须结实得使得不论有多大的转矩作用在其上，电动机都可靠地固定在其位置上。不过，如上所述，支承臂4不起支承电动机的功能。支承臂的一端固定于电动机框架上，而另一端固定于固定结构如地面上，或与地面或造纸机相连的机器的支承结构等。将支承臂固定于地面上并不总是最有利的方案，因为本发明的辊子驱动器可要被放置在所要求的辊子上。这样，需被控制的辊子可例如为干燥组的上辊，因此从电动机到地面的高度就不必大到沿该距离延伸地形成一支承臂。这样，自然可将支承臂连接到电动机附近的机器固定结构上。
根据本发明的一优选实施例，辊子驱动器的辊轴3是中空的，因此可穿过转子和辊子的中空轴将所需的管子、软管或导线导入辊子中。例如，这样的管子包括给辊子加热的蒸汽管、为具有孔的辊子形成吸力的吸管或用于辊子区域调节的液压管。图中以简单的方式示出了蒸汽管6是如何通过轴导入辊子中的。
布置有一个变频器或其它类似的装置来控制辊子驱动器，电动机1的转速和其产生的转矩可通过该变频器得到可靠而准确的控制。该变频器例如可为一个具有电压中间电路的变频器。根据一实施例，由于辊子和转子的轴是中空的，所以希望驱动器简单到控制该驱动器的变频器可执行所有涉及转矩和转速的所需指令，而不从辊子和电动机的转速直接反馈。在中空轴处布置一个确定转速的转速计是麻烦的。因此，例如，可基于转矩的直接控制来建立变频器的方案，这样就可依照由电动机形成的模式准确而可靠地对要被控制的电动机的状态建模，从而不必在中空轴上安装转速计。
根据本发明的一优选实施例，轴向磁通电动机1包括水冷。如上所述，一些辊子驱动器具有被热蒸汽从内部加热的辊子。电动机受到相当大的热量(冲击)，因为电动机被固定地安装在辊轴上，并且所述蒸汽管可导入电动机。因为电动机在轴方向上的小尺寸和将其直接固定在轴上的方式，所以可将电动机定位在最佳物体上。如果电动机根据本实施例是水冷式的，电动机例如可位于罩子即包围造纸机干燥部分的外壳中。
例如可这样实现水冷，即，定子的支承板设有一个使冷却液循环的螺旋形水管。所述盘状支承板非常接近容纳绕组的定子凹槽，因此由电动机产生的热量可从电动机上有效地转移走。螺旋形定位的冷却管与定子凹槽垂直，因此冷却对于在难以忍受的温度条件下安装的电动机来说是足够有效的。
显然，对于本领域的技术人员来说，当技术发展时，本发明的基本思想可采用多种方式来实现。因而本发明及其实施例并不限制于上述的示例，而是可以在权利要求的范围内作出变化。
权利要求
1.一个辊子驱动器，其中一个电动机被直接固定于一个辊子上，尤其是一造纸机的一干燥组的多个辊子，其特征在于，该驱动器包括一个轴向磁通电动机(1)，该电动机包括一中空转子轴(2)，该中空转子轴固定于辊子(5)的一轴(3)上，从而使该轴支承电动机(1)，该电动机在其框架处通过一支承臂(4)被支承在一固定结构上，一个变频器，该变频器被布置成控制固定于该辊子(5)的轴(3)上的该轴向磁通电动机(1)。
2.如权利要求1所述的辊子驱动器，其特征在于，固定于该轴向磁通电动机(1)的转子轴(2)上的辊子(5)包括一中空轴，该中空轴允许穿过该辊子和电动机的轴进行辊子中的导入。
3.如权利要求1或2所述的辊子驱动器，其特征在于，该轴向磁通电动机的转子包括永久磁铁。
4.如权利要求1或2或3所述的辊子驱动器，其特征在于，该轴向磁通电动机包括水冷。
全文摘要
一种辊子驱动器，其中一个电动机被直接固定于一个辊子上，尤其是造纸机一干燥组的多个辊子。该辊子驱动器包括一个轴向磁通电动机(1)和一个变频器，该轴向磁通电动机(1)包括一中空转子轴(2)，该中空转子轴(2)固定于该辊子(5)的一轴(3)上，这样该轴就支承该电动机(1)，该电动机在其处通过一支承臂(4)被支承在一固定结构上，该变频器被布置成控制固定于该辊子(5)的轴(3)上的轴向磁通电动机(L)。
文档编号D21F7/02GK1428019SQ01809079
公开日2003年7月2日 申请日期2001年5月4日 优先权日2000年5月5日
发明者B·韦林, C－J·弗里曼 申请人:Abb研究有限公司