具有分节定子的旋转电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有分节定子的旋转电机。所述旋转电机包括具有旋转轴的转子和包围转子的定子组件。定子组件包括多个周向地布置的定子节段和多个链接元件，多个链接元件中的至少一个链接元件在周向相邻的定子节段中的每一个之间延伸。每个链接元件提供周向相邻的定子节段之间的刚性周向连接，使得链接的定子节段形成扭转刚性环形定子，每个链接元件还提供周向相邻的定子节段之间的径向柔性连接，以允许相邻链接的定子节段之间沿径向方向的相对运动。
【专利说明】具有分节定子的旋转电机
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及一种旋转电机(Rotating electrical machine),特别是一种具有分节定子的旋转电机。该旋转电机可以是用于研磨机(Grinding mill)比如自动(AG)研磨机或半自动(SAG)研磨机的无齿轮研磨机驱动装置(Gearless Mill Drive;简称GMD)。
【背景技术】
[0002]大直径、低速旋转电机通常采用刚性定子组件，研磨机是这种类型的旋转电机的一个示例。研磨机广泛用于矿物处理应用，最常用的类型是自动(AG)研磨机和半自动(SAG)研磨机，在自动(AG)研磨机中供给材料自身用作研磨介质，在半自动(SAG)研磨机中辅助研磨材料，一般为钢球，被添加到供给材料中。
[0003]研磨机通常采用无齿轮研磨机驱动装置(GMD),通常也称为环形电机,在无齿轮研磨机驱动装置中，研磨机滚筒用作转子，定子组件包围转子。GMD定子组件通常具有分节结构，周向相邻的定子节段彼此刚性地连接。
[0004]研磨机通常沿径向方向、轴向方向和周向方向承受瞬时载荷，特别是在起动期间如果研磨机中的材料已经稳定并且形成通常所称的“冻结载荷”(Frozen charge)，其中平动和扭转冲击载荷特别容易产生问题(problematic)。这些瞬时载荷已知能够对现有无齿轮研磨机驱动装置的定子组件的一些零件造成疲劳损坏。
[0005]因此，需要一种具有改进的定子组件的改进的旋转电机，比如研磨机。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种旋转电机，其包括具有旋转轴的转子和包围转子的定子组件，该定子组件包括:
[0007]多个周向布置的定子节段；以及
[0008]多个链接元件，其中至少一个链接元件在周向相邻的定子节段中的每一个之间延伸，其中，每个链接元件提供周向相邻的定子节段之间的刚性周向连接，使得所述链接的定子节段形成扭转刚性环形定子，每个链接元件还提供周向相邻的定子节段之间的径向柔性连接，以允许相邻链接的定子节段之间沿径向方向的相对运动。
[0009]本文中使用的术语“径向”、“周向”和“轴向”指的是相对于转子的旋转轴的方向。
[0010]链接元件将周向地布置的定子节段链接在一起，以为所形成的环形定子提供沿扭转方向的受控制的硬度，使得链接的定子节段有效地形成扭转刚性环形定子。由于单独的定子节段能够沿径向方向独立地运动，因此环形定子可以在存在转子的局部挠曲的情况下局部地挠曲，例如由于平移和/或扭转的冲击载荷(Shock load)。因此局部地控制转子与单独的定子节段之间的气隙。疲劳应力还由于定子组件的抗疲劳性的改进而被减小。另外，分节定子组件具有轻质结构并且易于就地组装。
[0011]链接元件可被紧固至定子节段的轴向面。第一链接元件可以在周向相邻的定子节段的第一轴向面之间延伸，第二链接元件可以在周向相邻的定子节段的第二轴向面之间延伸。轴向面可以包括定位在每个定子节段上的轴向面板。
[0012]链接元件可以是长形的(elongate)并且每个链接元件可以在周向相邻的定子节段之间沿周向方向延伸。链接元件例如可以包括线性支柱。
[0013]每个链接元件的相对端部可被紧固至周向相邻的定子节段，用于围绕平行于所述旋转轴的轴线的枢转运动。这允许周向相邻的链接定子节段之间沿径向方向的相对运动。
[0014]在一个实施例中，周向相邻的定子节段的周向相对面可以彼此间隔开。这可以便于每个单独的定子节段相对于周向相邻的定子节段的独立的运动。在另一个实施例中，周向相邻的定子节段的周向相对面可以彼此接触。在这种情况下，如果在周向相邻的定子节段之间延伸的一个或更多个链接元件向接触表面施加预加荷载则可能是有利的。
[0015]周向相邻的定子节段的周向相对面可以包括低摩擦材料以便于沿径向方向滑动接触。在周向相邻的定子节段的周向相对面彼此接触的实施例中则是特别有利的。
[0016]每个定子节段可以包括与转子配合的至少一个滚动元件。这确保每个定子节段在转子的旋转过程中相对于转子分别地引导。所述滚动元件中的一个或更多个可以设置在每个定子节段的每个轴向面的周向相对端部处。每个定子节段有利地通过四个滚动元件支承在转子上,所述四个滚动元件在每个角上一个,用于最大的稳定性。
[0017]转子可以包括可以与滚动元件配合的周向延伸的引导装置。引导装置轴向地限制多个定子节段中的每一个。期望提供两个轴向间隔的周向延伸引导装置。所述引导装置或每个引导装置可以包括导轨。
[0018]支承装置可以设置在定子节段中的至少一个与基部结构之间以将定子组件安装在基部结构上。
[0019]转子可以是中空可旋转体。旋转电机可以是无齿轮研磨机驱动装置，其中中空可旋转体是研磨机滚筒。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是根据本发明的旋转电机的一部分的示意性透视图；
[0021]图2是图1中所示电机的侧视图；
[0022]图3是图1和图2中示出的研磨机形式的电机的第一实施方式的示意性透视图；
[0023]图4是图3中所示研磨机的侧视图；
[0024]图5是图4中所示区域“A”的细部图；
[0025]图6是图1和图2中示出的再次为研磨机形式的电机的第二实施方式的示意性透视图；
[0026]图7是图6中所示研磨机的侧视图；以及
[0027]图8是图7中所示区域“B”的细部图。
【具体实施方式】
[0028]现在将参照附图仅通过举例方式描述实施例。
[0029]最初参照图1和2，旋转电机包括转子10，转子10为中空可旋转体11的形式并且具有旋转轴。多个极体(Pole bodies) 12围绕转子10安装在周向间隔的位置处。在所示实施例中，极体12通过如欧洲专利申请EP12000680.4中所描述的磁极安装装置安装在转子10上。但是，极体12可以通过任何适当的安装装置安装在转子10上。
[0030]多个永磁体(未示出)固定至极体12的上部和使用中的径向外部表面，例如通过粘合、通过机械固定或通过任何其他合适的方法。可替代地，永磁体可以定位在极体12的可被紧固至上部和使用中的径向外部表面的壳体中。
[0031]定子组件(Stator assembly) 14包围转子10以及包括多个周向布置的定子节段(Stator segments) 16?每个定子节段16通过一对轴向间隔的链接元件(Link elements)18 (注意到每对中的仅一个链接元件18在附图中是可见的)机械地连接至周向相邻的定子节段16，使得周向布置的定子节段16 —起形成包围转子10的扭转刚性环形定子。每个链接元件18包括线性支柱，线性支柱当在拉应力下时用作拉杆以及当在压应力下时用作支杆，由此提供上述扭转刚度。定子节段16的周向(相对)面21在所示实施例中彼此间隔开，使得小间隙19形成在相邻的定子节段16之间。
[0032]在所示实施例中，每个定子节段16包括定子面板20，链接元件18紧固至该定子面板20。衬套22设置在每个链接元件18的相对的端部处并且通过安装每个链接元件18的相对的端部，该衬套22提供沿径向方向的柔性，用于围绕平行于转子10的旋转轴的枢转轴线的运动。柔性衬套22由此能够使得周向相邻的链接定子节段16相对于彼此沿径向方向运动。衬套22还可以提供沿轴向方向的一些有限的柔性，由此允许周向相邻的链接定子节段16相对于彼此沿轴向方向运动有限量。
[0033]定子节段16中的每一个均包括轮形式的多个滚动元件24，滚动元件24与围绕转子10周向地延伸的导轨26配合。定子节段16由此借助于轮/导轨的相互作用相对于转子10被分别地引导以及由于链接元件18允许定子节段16沿径向方向独立地运动，单独的定子节段16可以跟随转子10的任何的局部偏转，允许转子10与单独的定子节段16之间的气隙在旋转电机的操作期间被`控制和保持。在所示实施例中，安装在径向向内突出的轮支架25上的一对轴向间隔的轮24设置在每个定子节段16的定子面板20的周向相对的端部处，使得每个定子节段16由四个滚动元件24支承(注意到每对中的仅一个滚动元件24和轮支架25在附图中是可见的)。导轨26还抑制定子节段16中的每一个的轴向运动，尽管可以发生一些受限的轴向运动并且所述一些受限的轴向运动能够如上所述地被衬套22所包容。
[0034]冷却导管28设置在每个定子节段16的径向外表面上，柔性管道30比如软管连接相邻的定子节段16的冷却导管28。冷却导管28和柔性连接管道30在冷却流体入口 32与冷却流体出口 34之间越过定子节段16的径向外表面传输冷却流体流。
[0035]现在参考图3至5，示出具有无齿轮研磨机驱动装置(GMD)的研磨机形式的图1和2的旋转电机的实施方式。研磨机包括中空可旋转研磨机滚筒36，其中供给材料在研磨机滚筒36的旋转过程中被研磨。研磨机滚筒36用作转子10并且被定子组件14包围，转子10和定子组件14两者为如上参照图1和图2所述。研磨机包括定子盖38，在图3和4中示出仅一部分，定子组件14经由两个周向相对地定位的支承装置42安装在基部结构40上。每个支承装置42包括承载一对轴向间隔的支架臂46的一对轴向间隔的交叉支撑(Cross-braced)垂直支腿44,轴向间隔的支架臂46沿径向向内方向朝向研磨机滚筒36的旋转轴突出。每个支承装置42还包括支承板48，支承板48刚性地连接至与支承装置42周向上对准的定子节段16。支承板48包括轴向间隔槽50，支承臂46滑动地容纳在轴向间隔槽50中。支承臂46在槽50中滑动的能力确保与支承装置42周向地对准的定子节段16的径向运动不被阻止，以及由此定子组件14的径向运动是与基部结构40分离。但是，定子节段16与相应的支承装置42之间的相对圆周运动(Circumferential movement)被阻止。
[0036]现在参考图6至8，示出图1和2的旋转电机的可替代实施方式，再次以具有无齿轮研磨机驱动装置(GMD)的研磨机形式。
[0037]在图6至8的研磨机中，定子组件14再次经由两个周向相对地定位的支承装置42安装在基部结构40上，每个支承装置42均包括承载有一对轴向间隔的支承臂46的一对轴向间隔的交叉支撑的垂直支腿44，一对轴向间隔的支承臂46沿径向向内方向朝向研磨机滚筒36的旋转轴突出。但是可以不使用滑动支承板。替代地，成对的轴向间隔的铰接支承连杆52a、52b在定子节段16上的铰接连接点54a、56a与支架臂46上的铰接连接点54b、56b之间延伸ο
[0038]铰接支承连杆52a、52b和铰接连接点的布置使得与支承装置42周向对准的定子节段16能够相对于支承装置42沿径向方向而非沿圆周方向运动，由此使得定子组件14的径向运动与基部结构40分离。
[0039]尽管已在前述段落中描述了示例性实施例，但是可以理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下可以对这些实施例做出各种改进。由此，权利要求的广度和范围不应限制于上述示例性实施例。除非另作明确地阐述，否则在包括权利要求书和附图的说明书中公开的每个特征可以由用于相同、等同或类似目的的可替代特征取代。
[0040]除非上下文中清除地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”以及类似用语被解释为包括而非唯一或穷尽的意义；也就是说为“包括，但不限于”的意思。
【权利要求】
1.一种旋转电机，其包括具有旋转轴的转子(10)和包围所述转子(10)的定子组件(14)，所述定子组件(14)包括: 多个周向布置的定子节段(16);以及 多个链接元件(18)，其中至少一个链接元件(18)在周向相邻的定子节段(16)中的每一个之间延伸，其中，每个链接元件(18)提供周向相邻的定子节段(16)之间的刚性周向连接，使得链接的定子节段(16)形成扭转刚性环形定子，每个链接元件(18)还提供周向相邻的定子节段(16)之间的径向柔性连接，以允许相邻链接的定子节段(16)之间沿径向方向的相对运动。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述链接元件(18)紧固至所述定子节段(16)的轴向面(20)。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述链接元件(18)是长形的，并且每个链接元件(18)在周向相邻的定子节段(16)之间沿周向方向延伸。
4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，每个链接元件(18)的相对的端部紧固至周向相邻的定子节段(16)，用于围绕平行于所述旋转轴的轴线的枢转运动，以允许周向相邻的链接的定子节段(16)之间沿径向方向的相对运动。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，周向相邻的定子节段(16)的所述周向相对面(21)彼此间隔开或彼此接触。
6.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，周向相邻的定子节段(16)的所述周向相对面(21)包括低摩擦材料以便于沿径向方向滑动接触。
7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，每个定子节段(16)包括至少一个滚动元件(24)，所述滚动元件(24)与所述转子(10)配合以在所述转子(10)的旋转期间相对于所述转子(10)分别地弓I导每个定子节段(16)。
8.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，所述滚动元件(24)中的一个或多个设置在每个定子节段(16)的每个轴向面(20)的周向相对端部上。
9.根据权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，所述转子(10)包括与所述滚动元件(24)配合的周向延伸的引导装置(26)。
10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述引导装置(26)包括导轨。
11.根据权利要求9或10所述的旋转电机，其特征在于，所述引导装置(26)轴向地限制所述多个定子节段(16)中的每一个。
12.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，支承装置(42)设置在所述定子节段(16)中的至少一个与基部结构(40)之间，以将所述定子组件(14)安装在所述基部结构(40)上。
13.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述转子(10)是中空可旋转体(11)。
14.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转电机是无齿轮研磨机驱动装置，在所述齿轮研磨机驱动装置中所述中空可旋转体(11)是研磨机滚筒(36)。
【文档编号】H02K21/14GK103812288SQ201310567040
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】S.I.布拉德利, D.阿拉巴斯特 申请人:通用电气能源能量变换技术有限公司