DE1007419B - Electrical machine coupled via a transmission to a prime mover or machine with a non-uniform torque curve - Google Patents

Description

Uber ein Getriebe mit einer Kraft- oder Arbeitsmaschine von ungleichförmigem Drehmomentenverlauf gekuppelte elektrische Maschine Bei direktem Antrieb von Generatoren großer Leistung durch Kolbenmaschinen wird der Generator wegen der notwendig vorhandenen geringen Umdrehungszahl sehr schwer und raumsperrend. Eine leichtere Bauart von Generatoren ist dann möglich, wenn zwischen der Antriebswelle und dem Generator ein Getriebe eingeschaltet wird, so daß der Generator mit einer höheren Umdrehungszahl läuft. Aus drehschwingungstechnischen Gründen muß außerdem zwischen Antriebsmaschine und Getriebe eine drehelastische Kupplung vorgesehen werden. Die gleichen Verhältnisse liegen beim Antrieb von Kolbenkompressoren durch Elektromotoren vor.Via a gearbox with a prime mover or work machine of non-uniform Torque curve coupled electrical machine With direct drive of generators The generator is necessary because of the need for large power through piston engines low speed, very heavy and space-blocking. A lighter type of Generators is possible if between the drive shaft and the generator a gear is switched on, so that the generator with a higher number of revolutions runs. For torsional vibration reasons, it must also be between the drive machine and transmission a torsionally flexible coupling are provided. The same conditions occur when piston compressors are driven by electric motors.

Ein drehschwingungsfähiges System entsteht durch die Schwungmasse der Antriebsmaschine einerseits und durch die Masse des Generators andererseits mit der Generatorwelle als federndes Zwischenglied. Hierbei ist es gleich, ob zwischen Antriebsmaschine und Generator noch irgendeine Kupplung vorgesehen ist. Eine an sich bekannte schwenkbare Lagerung des Stators bei derartigen Antrieben mit direkter Kupplung hat auf das drehschwingungsfähige System nur im Rahmen der Ankopplung des Stators durch das magnetische Feld einen Einfluß.A system capable of torsional vibrations is created by the flywheel the prime mover on the one hand and the mass of the generator on the other with the generator shaft as a resilient intermediate member. It does not matter whether between Drive machine and generator or any coupling is provided. One on known pivotable mounting of the stator in such drives with direct Coupling has to do with the system which is capable of torsional vibrations only within the framework of the coupling of the Stator by the magnetic field an influence.

Damit bei Drehschwingungen die Schwingungsstöße nicht von den Zahnrädern, sondern von den Federn aufgefangen werden, ist erfindungsgemäß der Stator der elektrischen Maschine exzentrisch in einer zu seiner Rotorwelle parallelen Achse z. B. auf Zapfen in festen Lagerböcken od. dgl. schwenkbar gelagert und über Hebel durch Federelemente dem Drehmoment und der Drehschwingungslage entsprechend elastisch abgestützt. Die elektrische Maschine ist dabei so angeordnet, daß die Lagerzapfen-Mittellinie in der Verlängerung der Mittellinie der Welle der Kraft- oder Arbeitsmaschine liegt. Die exzentrisch zur Antriebswelle liegende Welle der elektrischen Maschine ist an einem Ende mit einem Ritzel od. dgl. versehen, welches in eine Innenverzahnung od. dgl. des Schwungrades der Antriebs- bzw. Abtriebswelle planetenradähnlich eingreift.So that in the case of torsional vibrations, the vibration shocks do not come from the gears, but are caught by the springs, according to the invention the stator is the electric one Machine eccentrically in an axis parallel to its rotor shaft z. B. on cones or the like the torque and the torsional vibration position are elastically supported accordingly. the electric machine is arranged so that the journal center line in the extension of the center line of the shaft of the prime mover or work machine. The shaft of the electrical machine, which is eccentric to the drive shaft, is on one end with a pinion od. Like. Provided, which od in an internal toothing. Like. The flywheel of the drive or output shaft engages like a planetary gear.

Die elastische Abstützung des Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise an einem oder mehreren am Gehäuse angeordneten etwa radialen Armen, die zu beiden Seiten mittels Federn gegen Festpunkte anliegen. Die Federn können einstellbar, d. h. mit jeder gewünschten Charakteristik mit und ohne äußerer oder innerer Dämpfung ausgebildet sein.The elastic support of the housing takes place in a manner known per se Way on one or more arranged on the housing approximately radial arms, which to on both sides by means of springs against fixed points. The springs can be adjusted d. H. with every desired characteristic with and without external or internal damping be trained.

Die Lagerböcke sind entweder in ebenfalls bekannter Weise an der Außenseite des Gehäuses angeordnet bzw. greifen durch Ausschnitte des Gehäuses in das Innere des Gehäuses. Die Zapfenlager können in jeder Richtung einstellbar ausgebildet sein.The bearing blocks are either in a known manner on the outside of the housing or engage through cutouts in the housing into the interior of the housing. The journal bearings can be designed to be adjustable in any direction.

Anstatt des Kolbenmotors kann ein Kolbenkompressor und anstatt des Generators ein Elektromotor vorhanden sein.Instead of the piston engine, a piston compressor and instead of the Generator an electric motor.

Das drehelastische System wird bei der Anordnung nach der Erfindung gebildet einerseits durch das Schwungrad der Antriebsmaschine und andererseits durch das polare Massenträgheitsmoment des Rotors (natürlich unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses) vermehrt um das polare Massenträgheitsmoment des ganzen Generators, bezogen auf Motordrehzahl und den Drehzapfen 3. Das elastische Glied ist die exzentrisch angebrachte Federung. Wird vom Antrieb ein Drehmoment M ausgeübt, wird die Ankerwelle 2 in sich elastisch verdreht um den Winkel 991. Bei dieser Verdrehung der Ankerwelle dreht sich aber auch der Mittelpunkt des Zahnrades in der Innenverzahnung des Schwungrades um die Zapfen 3 entgegen der Kraft der Federn 10 zusammen mit dem Stator um den Winkel 992, so daß die Gesamtdrehung der Welle 2 sich geometrisch zusammensetzt aus 921 und Die Anordnung läßt eine sehr tiefe Lage der kritischen Drehzahlen zu. Dieses wird dadurch erreicht, daß erstens das Gesamtschwungmoment wesentlich vergrößert wird, dadurch daß das Trägheitsmoment der ganzen Maschine um Welle 3 als Sekundärmasse hinzukommt, zweitens, daß in die Abstützfeder jede beliebige Elastizität hineingelegt werden kann.The torsionally elastic system is in the arrangement according to the invention formed on the one hand by the flywheel of the prime mover and on the other hand by the polar moment of inertia of the rotor (of course taking into account the Gear ratio) increased by the polar moment of inertia of the whole Generator, based on engine speed and the pivot 3. The elastic member is the eccentrically attached suspension. If the drive exerts a torque M, the armature shaft 2 is elastically rotated in itself by the angle 991. With this rotation the armature shaft also rotates the center of the gear in the internal toothing of the flywheel around the pin 3 against the force of the springs 10 together with the Stator by the angle 992, so that the total rotation of the shaft 2 is geometrical composed of 921 and The arrangement leaves a very deep position of the critical Speeds to. This is achieved in that, firstly, the total moment of inertia is significantly increased by the fact that the moment of inertia of the whole machine added to shaft 3 as a secondary mass, second, that in the support spring each any elasticity can be put into it.

Diese Konstruktion ist zu vergleichen mit einer Anlage, bei der zwischen Schwungrad und Generator eine drehelastische Verdrehkupplung und bei der zugleich eine sehr große Zusatzmasse zum Rotor des Generators vorgesehen wird. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel für einen Generator dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt und Abb. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Abb. 1. Das Generatorgehäuse 1 besitzt exzentrisch zu seiner Rotorwelle 2 Lagerzapfen 3, die parallel zur Rotorwelle angeordnet sind, so daß das Gehäuse 1 um diese Lagerzapfen 3 schwenkbar ist. Die Lagerzapfen 3 ruhen in äußeren Lagerböcken 4 bzw. in durch Ausschnitte in das Generatorgehäuse 1 eingeführten Lagerböcken 5. Die Lagerzapfen-Mittellinie 6 liegt in der Verlängerung der Mittellinie 7 der Antriebswelle 8, also koaxial mit Antriebswelle B.This construction can be compared with a system in which between Flywheel and generator have a torsionally flexible torsional coupling and at the same time a very large additional mass is provided for the rotor of the generator. In the drawing is the subject matter of the invention in an embodiment for a Generator shown, namely Fig. 1 shows a longitudinal section and Fig. 2 shows a Section along line II-II of Fig. 1. The generator housing 1 is eccentric to its rotor shaft 2 bearing journals 3, which are arranged parallel to the rotor shaft, so that the housing 1 is pivotable about these trunnions 3. The journals 3 rest in outer bearing blocks 4 or introduced into the generator housing 1 through cutouts Bearing blocks 5. The bearing journal center line 6 lies in the extension of the center line 7 of the drive shaft 8, i.e. coaxial with the drive shaft B.

Das Generatorgehäuse 1 besitzt etwa radial angeordnete Arme 9, mit denen es elastisch gegen Federn 10 abgestützt ist, so daß das Gehäuse wohl an einer großen Drehbewegung verhindert ist, aber entsprechend einer harmonischen Erregung Schwingungen ausführen kann. Die elastische Abstützung kann durch Federelemente oder ähnliche Mittel erfolgen.The generator housing 1 has approximately radially arranged arms 9, with which it is elastically supported against springs 10, so that the housing is probably on a large rotational movement is prevented, but corresponding to a harmonic excitation Can perform vibrations. The elastic support can be provided by spring elements or similar means.

Auf der Rotorwelle 2 befindet sich das Ritzel 11, welches in eine Innenverzahnung 12 des Schwungrades 13 planetenradähnlich eingreift.On the rotor shaft 2 is the pinion 11, which is in a Internal toothing 12 of the flywheel 13 engages like a planetary gear.

Die Resonanzlage des ganzen Gebildes bei gegebenen Massen kann weiterhin durch zusätzlichen Einbau einer drehelastischen Federung in das Ritzel 11 beeinflußt werden.The resonance position of the whole structure with given masses can continue influenced by the additional installation of a torsionally elastic suspension in the pinion 11 will.

Durch die Anordnung nach der Erfindung ist es möglich, bei Verwendung eines leichten durch die Übersetzung mit großer Umdrehungszahl laufenden Generators und eines klein zu haltenden Getriebes durch die elastische Abstützung und die exzentrische Lagerung des Generatorgehäuses 1 eine drehelastische Kupplung zu verwirklichen, die nicht in besonderer Weise raumsperrend in die Wellenleitung eingebaut zu werden braucht.The arrangement according to the invention makes it possible to use a light generator running at a high speed through the transmission and a small gearing due to the elastic support and the eccentric one To realize storage of the generator housing 1 a torsionally flexible coupling, which do not have to be built into the waveguide in a space-blocking manner needs.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Über ein Getriebe mit einer Kraft- oder Arbeitsmaschine von ungleichförmigem Drehmomentenverlauf gekuppelte elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) der elektrischen Maschine exzentrisch in einer zur Rotorwelle (2) parallelen Achse schwenkbar gelagert und über Hebel (9) durch Federelemente (10) dem Drehmoment und der Drehschwingungslage entsprechend elastisch abgestützt ist, wobei die Schwenkachsen-Mittellinie (6) in der Verlängerung der Mittellinie (7) der Welle der Kraft-oder Arbeitsmaschine liegt und die Rotorwelle (2) an ihrem einen Ende mit einem Ritzel (11) od. dgl. in eine Innenverzahnung (12) od. dgl. des Schwungrades (13) der Antriebswelle (8) planetenradähnlich eingreift. PATENT CLAIMS: 1. Via a transmission with a prime mover or working machine electrical machine coupled by non-uniform torque curve, thereby characterized in that the stator (1) of the electrical machine is eccentric in a to the rotor shaft (2) parallel axis pivotably mounted and via lever (9) Spring elements (10) are elastic according to the torque and the torsional vibration position is supported, the pivot axis center line (6) in the extension of the The center line (7) of the shaft of the prime mover and the rotor shaft lies (2) at one end with a pinion (11) or the like in an internal toothing (12) od. The like. The flywheel (13) of the drive shaft (8) engages like a planetary gear. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Abstützung des Generatorgehäuses an einem oder mehreren am Gehäuse (1) angeordneten etwa radialen Armen (9) erfolgt und die Federn (10) zu beiden Seiten der Arme (9) gegen Festpunkte anliegen. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the elastic support of the generator housing on one or more approximately radial ones arranged on the housing (1) Arms (9) takes place and the springs (10) on both sides of the arms (9) against fixed points issue. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10) oder ähnliche Mittel einstellbar ausgebildet sind. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the springs (10) or similar means are adjustable. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (5) durch Ausschnitte des Generatorgehäuses (1) greifen. . 4. Arrangement according to the claims 1 to 3, characterized in that the bearing blocks (5) through cutouts in the generator housing (1) grab. . 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (4) außerhalb des Generatorgehäuses angeordnet sind. 5. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that that the bearing blocks (4) are arranged outside the generator housing. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenlager (3) einstellbar ausgebildet sind. 6. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that the journal bearings (3) are adjustable are trained. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (11) gegenüber der Welle der elektrischen Maschine abgefedert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 300 073, 598 194, 895 018; schweizerische Patentschrift Nr. 114 570; französische Patentschriften Nr. 454 253, 1021775; britische Patentschrift Nr. 529 727.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the planet gear (11) is cushioned relative to the shaft of the electrical machine. Considered publications: German Patent Nos. 300 073, 598 194, 895 018; Swiss Patent No. 114 570; French Patent # 454 253, 1021775. British Patent No. 529 727.