模塊化電動機和磁性軸承組件以及制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及模塊化電動機和磁性軸承組件以及制造方法，并且還涉及旋轉機械應用，例如離心壓縮機、浸入式轉子旋轉泵、渦輪發電機單元等。
【背景技術】
[0002]浸入式轉子旋轉泵眾所周知，尤其從文獻EP I 015 770 BI中，該泵包括固定于轉子的泵輪，由電動機驅動并且通過磁性軸承相對于外殼支撐。在該種機械中，用來組裝到一起的機械零件數量很大，因此調整復雜且成本高昂。
[0003]更特別地，對于電動機和對于每個磁性軸承，組成這樣的泵的元件被單獨地組裝到一起，并且在調整零件時經常需要拆卸和重新組裝某些元件，特別是與轉子有關的零件，因為需要調整尺寸以匹配數值，為限定所需氣隙，該數值非常精確，處于效率考量必須不能太大，為避免轉子和定子之間的接觸也不能太小。因此，組裝這種機械需要多個被限定的基準表面，從而能夠正確地定位每個磁性軸承和轉子。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是消除上述缺點，特別是促進具有電動機和磁性軸承的旋轉機械的組裝。
[0005]本發明還尋求使用戶能夠自己將電動機構成的組件和磁性軸承組成的支承元件與例如泵葉輪的功能元件一起合并到外殼中。
[0006]本發明尤其尋求簡化裝有電動機的旋轉機械的制造，從而減少制造成本，其中電動機具有磁性軸承。
[0007]根據本發明，這些目標通過模塊化電動機和磁性軸承組件實現，其特征在于，它包括:定位外殼，所述定位外殼包括呈現出垂直于縱向軸線χ-χ’的平面基準表面的第一端部、形成軸向磁性接合的支承的第二端部、呈現出具有外圓柱形基準表面的第一端的圓柱形壁、固定于所述第二端部的第二端、設在外面上帶有用于冷卻液的流動的通道的中央部分、設有用于氣態流體進入的開口的第一中間部分、以及設有用于氣態流體退出的開口的第二中間部分；具有所述縱向軸線X-X’作為其軸線并且呈現出設有內圓柱形基準表面和垂直于所述縱向軸線X-X’的第一端的轉子；電動機，包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的中央部分的內面上的定子和安裝在轉子的外表面上的電樞；第一徑向磁性軸承，包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的第一中間部分的內面上的定子和安裝在所述轉子的外表面上的電樞；第二徑向磁性軸承，包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的第二中間部分的內面上的定子和安裝在所述轉子的外表面上的電樞；軸向接合，包括垂直于所述縱向軸線X-X’安裝在所述轉子的第二端的轉子電樞和安裝在所述軸向接合支承上的兩個定子子組件；第一輔助機械軸承，布置在所述定位外殼的所述第一端部和所述轉子的所述第一端之間；以及第二輔助機械軸承，布置在所述定位外殼的所述第二端部和所述轉子的第二端部之間。
[0008]根據本發明的模塊化組件還包括用于探測所述轉子相對于所述定位外殼的軸向和徑向位置的第一和第二位置探測器，所述定位探測器分別布置在所述第一徑向磁性軸承附近和所述第二徑向磁性軸承附近。
[0009]根據本發明的一方面，所述定位外殼的圓柱形壁的所述中央部分還包括在其外面的第一和第二端處的密封圈罩體，其中所述冷卻液流動通道在所述密封圈罩體之間。
[0010]本發明還提供一種旋轉機械，它包括:如上所限定所述的模塊化組件；主外殼，包括呈現出帶有與所述外圓柱形基準表面配合的部分的內表面的圓柱形壁，以及與所述第一端部的所述平面基準表面配合的第一平面端面；功能單元，包括第二帶有端部的第二外殼，所述端部也與所述主外殼的所述第一平面端面相鄰靠，并且，功能構件連接于所述轉子的所述第一端且相對于所述內圓柱形基準表面和所述轉子的所述平面基準表面設置。
[0011]優選地，本發明的旋轉機械包括主外殼，所述主外殼包括:用于氣態冷卻流體進入的開口，所述開口面對位于所述第一中間部分氣態流體進入開口之一；面對位于所述第二中間部分中的其中一個氣態流體退出開口、用于氣態冷卻流體退出的開口 ；以及導引進入所述冷卻液流動通道的冷卻液入口和冷卻液出口。
[0012]在一特定實施方式中，在本發明的旋轉機械中，所述主外殼還包括位于所述軸向磁性接合外面的防漏封閉端壁。
[0013]在另一特定實施方式中，在本發明的旋轉機械中，所述主外殼包括在所述軸向磁性接合外面、限定垂直于所述縱向軸線X-X’的附加平面基準表面的有厚度的圓柱形壁。
[0014]在這樣的情況下，本發明的旋轉機械可包括第二功能單元和功能構件，所述第二功能單元包括帶有與所述主外殼的所述附加平面基準表面相鄰靠的端部的第二外殼，所述功能構件連接于所述轉子的所述第二端并且相對于第二內圓柱形基準表面以及在所述軸向磁性接合旁邊的所述轉子的第二平面基準表面設置。
[0015]本發明的旋轉機械，其可例如構成離心壓縮機或渦輪發電機單元。
[0016]本發明還提供一種制造旋轉機械的方法，該方法特征在于，它包括以下步驟:
[0017]i)通過組裝在一起制造模塊化電動機和磁性軸承組件:
[0018]a)定位外殼包括呈現出垂直于縱向軸線X-X’的平面基準表面的第一端部、形成軸向磁性接合的支承的第二端部、呈現出具有外圓柱形基準表面的第一端的圓柱形壁、固定于所述第二端部的第二端、設在外面上帶有用于冷卻液的流動的通道的中央部分、設有用于氣態流體進入的開口的第一中間部分、以及設有用于氣態流體退出的開口的第二中間部分；
[0019]b)轉子具有所述縱向軸線X-X’作為其軸線并且呈現出設有內圓柱形基準表面和垂直于所述縱向軸線x-x’的第一端；
[0020]c)電動機包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的中央部分的內面上的定子和安裝在轉子的外表面上的電樞；
[0021]d)第一徑向磁性軸承包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的第一中間部分的內面上的定子和安裝在所述轉子的外表面上的電樞；
[0022]e)第二徑向磁性軸承包括安裝在所述定位外殼的所述圓柱形壁的第二中間部分的內面上的定子和安裝在所述轉子的外表面上的電樞；
[0023]f)軸向接合包括垂直于所述縱向軸線X-X’安裝在所述轉子的第二端的轉子電樞和安裝在所述軸向接合支承上的兩個定子子組件；
[0024]g)第一輔助機械軸承布置在所述定位外殼的所述第一端部和所述轉子的所述第一端之間；
[0025]h)第二輔助機械軸承布置在所述定位外殼的所述第二端部和所述轉子的第二端部之間；
[0026]ii)通過使所述內表面的部分與所述外圓柱形基準表面配合，并且通過使所述主外殼的第一平面端面與所述第一端部的所述平面基準表面配合，將所述模塊化電動機和磁性軸向組件滑動到包括具有內表面的圓柱形壁的主外殼中；以及
[0027]iii)通過使所述第二外殼的端部與所述主外殼的所述第一平面端面相鄰靠，通過將所述功能構件與所述轉子的所述第一端連接，并且通過將其相對于所述內圓柱形基準表面和所述轉子的所述平面基準表面設置，組裝包括第二外殼的功能單元和功能構件。
[0028]總之，本發明基本上涉及一種模塊化電動機和磁性軸承組件，包括具有平面基準表面的定位外殼、外圓柱形基準表面、帶有冷卻液流動通道的設在外面上的中央部分、以及設有用于氣態流體的進入和退出的中間部分；呈現出內圓柱形基準表面和平面基準表面的轉子；電動機；徑向磁性軸承；軸向接合；以及輔助機械軸承。
[0029]然后，所述模塊組件簡單地通過滑動可被并入主外殼中并且它可直接地與功能單元連接而無需重新進行磁性軸承的調整。
[0030]在本發明中，模塊化電動機和磁性軸承組件可由電動機制造商在工廠里制造，它全部的機械參數可用專門的工具調整。此后，通過使用僅涉及很小數目的機械界面(基準表面)，模塊化組件可被合并到適合某些特定應用的主外殼中并且給定的功能單元可在遠處連接于該模塊化組件而不用修改與電動機和磁性軸承有關的基本參數。此外，當冷卻通道形成在定位外殼中，并且由于定位外殼中間部分中多個開口的存在，最終用戶更容易實現用于電動機的冷卻系統。
[0031]因此，采用單個模塊化電動機和磁性軸承組件，本發明能夠提供整個范圍的例如離心壓縮機的不同旋轉機械，包括泵、通風器、風扇和壓縮機，或者更一般地是包括渦輪發電機單元的渦輪機械。
【附圖說明】
[0032]從以下作為非限制性實例給出的特定實施方式的描述并且參考附圖，本發明的其它特征和優勢會顯現出來，其中:
[0033]圖1是本發明的模塊化電動機和磁性軸承組件的圖示軸向剖面圖；
[0034]圖2是示出組裝圖1模塊化組件的方法的分解圖，帶有外殼和例如泵葉輪的功能構件；
[0035]圖3是示出將圖2中以分解方式示出的各種元件組裝到一起之后獲得的最終機械的圖示軸向剖面圖；
[0036]圖4是示出圖1模塊化組件如何并入開放的、即沒有密封的組件的圖示軸向剖面圖；
[0037]圖5是示出圖1模塊化組件如何并入具有兩個葉輪的機械中的圖示