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Getriebeloser
und kompakter Hebezeugantrieb in Außenläuferausführung mit einem Elektromotor,
einer Treibscheibe und Bremsen insbesondere für Personen- und Lastenaufzüge.
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Der
Stand der Technik im Bereich der Hebezeugantriebe wird durch kompakte
und getriebelose Außenläufermotoren
bestimmt, wobei der Außenläufer gleichzeitig
die Treibscheibe bildet. In der
DE 4222759 wird
ein getriebeloser und kompakter Hebezeugantrieb beschrieben, dessen
Treibscheibe, Außenläufe des
Elektromotors und die Bremse ein gemeinsames Gehäuse bilden. Der Außenläufer des Elektromotors
ist dabei innerhalb der Treibscheibe angeordnet. Die Treibscheibe
und die Bremse sind als gemeinsames Gehäuse mindestens an zwei Stellen
an einer drehmomentenfreien Achse gelagert. Der Vorteil dieser Lösung besteht
neben der getriebelosen Ausführung
in der drehmomentenfreien Achse.
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In
der
DE 199 10 925 wird
ein weiterer getriebeloser und kompakter Hebezeugantrieb beschrieben,
der aus einer walzenförmigen
Trägereinheit
besteht, auf dessen Außenumfang
der Ständer
des Elektromotors angeordnet ist und auf einer Seite eine kreisrunde
Nut zur Aufnahme einer in dieser Nut mit der Innenwand gelagerten
Treibscheibe besitzt, wobei die Treibscheibe kreisringförmig mit
am inneren und äußeren Umfang
des Kreisringes rechtwinklig angeordneten Wänden ausgebildet ist und die äußere Wand
am inneren Umfang den Außenläufer des Elektromotors
und auf dem Außenumfang
die Seilrillen trägt
und die äußere Wand
der Treibscheibe insgesamt den Ständer des Elektromotors umfasst,
wobei zwischen dem Außenläufer des
Elektromotors und dem Ständer
des Elektromotors ein elektromaschinentypischer Luftspalt angeordnet
ist.
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In
der
DE 299 19 957.6
U1 wird bereits die Verwendung von Permanentmagneten als
Erregung in elektrischen Aufzugsantrieben beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hebezeugantrieb zu schaffen,
der in seinen Abmessungen noch kleiner als bisher gehalten ist und durch
seine konstruktive Lösung
den mehrfachen Einsatz von gleichen Bauteilen und den Wegfall bisher
notwendiger elektromaschinenbautypischer Bauteile ermöglicht und
die Lebensdauer des Hebezeugantriebs erhöht.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass neben den bereits in der Aufgabenstellung angeführten Vorteilen
bei der Herstellung des Hebezeugantriebes Materialeinsparungen,
Arbeitszeiteinsparungen und ein wesentlicher Qualitätssprung
hinsichtlich Laufleistung und Geräuschminderung erreicht werden.
Durch die symmetrische Konstruktion werden weniger Werkzeuge benötigt und
es kann eine größere Stückzahl identischer
Teile hergestellt werden, was eine Kostenreduzierung bei der Herstellung
dieser Teile mit sich bringt. Weiterhin wird durch die gewählte Konstruktion
mit einem größeren Tragdurchmesser
der Ersatz von Rollenlager durch Kugellager ermöglicht, was ebenfalls eine
Kostenreduzierung und eine Verbesserung der Laufruhe ermöglicht.
Durch die Außenumfassung
der großen
Hauptlager durch die Lagerhalteringe werden vagabundierende, lagerzerstörende Ströme vermieden.
Der Ständer
ist mit Kugellagern und/oder mit dem drehsteifen Tragdeckel fixiert, dadurch
wird das Drehmoment drehsteif aufgefangen. Die Positionierung bei
der Montage ist durch die nicht vorhandene konstruktive Überbestimmung
vor allem bei Wegfall der Lagerplatte sehr einfach gelöst. Durch
die konstruktive Ausführung
der Lagerung ergeben sich weiterhin definierte, von den Produktionstoleranzen
unabhängige
Verhältnisse
und somit eine exakte Voraussage der Lebensdauer der Lagerung. Der
drehsteife aber biegeweiche Tragdeckel als Befestigung der Ständerachse
vermeidet eine konstruktive Überbestimmung.
Die Traglast wirkt in diesem Fall nicht auf die Ständerachse.
Das Drehmoment und die Traglast sind bei der erfindungsgemäßen Ausführung in
zwei getrennte Komponenten eingeleitet und aufgenommen. Durch diese
Trennung kann der biegeweiche Tragdeckel eingesetzt werden. Insgesamt
kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Ausführung wenig toleranzempfindlich
ist, was ein wesentlicher Vorteil bei der Montage und Herstellung
des Hebezeugantriebes darstellt. Die Kabelableitung aus dem Inneren
der Maschine erfolgt im Gegensatz zu anderen Außenläufermaschinen nicht durch die
Achse. Die Kabelführung
erfolgt sicher durch die innere und äußere Endplatte und weiter zum
Klemmkasten. Gegenüber
der Kabelführung
durch die Achse der Maschine können
hier keine Beschädigungen
des oder der Kabel bei der Montage eintreten. Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung jederzeit
eine optische Kontrolle der Kabelführung und eine wesentliche
Zeiteinsparung bei der Montage möglich.
Ein weiterer entscheidender Vorteil gegenüber bisher üblichen Ausführungsarten
von Hebezeugantrieben ergibt sich aus der durch die Konstruktion
mögliche
einfache Kühlluftführung. Der
Tragdeckel und die Endplatten können
verschließbare Öffnungen
für die
Kühlluftführung und
der Ständer
entsprechende Kühlkanäle oder
eine Luftführung
entlang des Luftspaltes besitzen. Durch die Luftkühlung ohne
zusätzliche
unterstützende
Luftführungsaggregate
wie Lüfter
usw. kann bereits ein Typensprung zur kleineren Größe der Maschine
bei gleicher Tragkraft realisiert werden.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
des Hebezeugantriebes ergeben sich aus dem Nebenanspruch und den
Unteransprüchen
3 bis 12. Nach Anspruch 3 ist das Treibrohr des Hebezeugantriebs
an beiden Enden direkt auf den Hauptlagern gelagert. Die Hauptlager
werden durch Stützringe
getragen, die am Tragdeckel bzw. an der äußeren Endplatte befestigt sind
bzw. Bestandteil dieser Bauteile sind. Durch diese Ausführung wird
eine wesentliche Reduzierung der Bauteile erreicht. Bei der Weiterbildung nach
Anspruch 4 ist der Tragdeckel drehsteif und biegeweich ausgeführt. Hierdurch
wird eine konstruktive Überbestimmung
vermieden. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist der Tragdeckel
als Ringscheibe ausgeführt
und mit einem Stützring
verbunden, der auf einem Winkelrohrstück aufliegt, wobei das Winkelrohrstück die Verbindung
zum Fundament bildet. Diese Ausführungsform
dient zur Reduzierung des Materialeinsatzes. Nach Anspruch 6 kann
der Tragdeckel und der zugehörige
Lagerhaltering, die äußere Endplatte
und der ebenfalls zugehörige
Lagerhaltering, das Winkelrohrstück
und der Stützring
oder der z-förmige
Ring jeweils aus einem Stück
bestehen. Dies könnte
in besonderen Einsatzfällen
wünschenswert
sein und z. B. aus einem Gussstück
bestehen. Die Anbringung eines Gebers ist für die heutigen Einsatzfälle fast
immer wünschenswert.
Die Befestigung an der äußeren, feststehenden
Endplatte mit einer Verbindung zur inneren, sich drehenden Endplatte
ist nach Anspruch 7 problemlos, sicher und ohne großen Aufwand
möglich.
Die Verbindung kann auch über
ein Gebergestänge
erfolgen. Zur Erhöhung
der Kühlleistung
können
entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 8 der Tragdeckel, die
innere und die äußere Endplatte
Lüftungsöffnungen,
die verschließbar
gestaltet sein können,
besitzen. Das Blechpaket des Ständers
kann herkömmliche
Lüftungskanäle besitzen.
Nach Anspruch 9 können
zusätzliche
Lüftungsöffnungen
im Treibrohr bzw. im Winkelrohrstück vor dem Hauptlager auf der
Seite der inneren Endplatte besitzen. Diese Maßnahmen und weitere konstruktive
Detaillösungen
ermöglichen einen
Leistungssprung auf eine kleinere Baugröße. Die sonst übliche und
aufwendige Kabelführung durch
die Ständerachse
aus der Maschine heraus kann durch den konstruktiven Aufbau gemäß Anspruch
10 über
den Tragdeckel sicher erfolgen. Nach Anspruch 11 kann die Bremse
oder Bremsen, als Scheiben- oder Trommelbremse, des Hebezeugantriebes
zwischen der inneren und der äußeren Endplatte
angeordnet sein. Dies verlängert
zwar etwas die Maschine, erhöht
jedoch die Kompaktheit. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 12 sind
die Seilrillen der Treibscheibe oberflächengehärtet, z. B. durch ein Flammspritzverfahren.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 den
prinzipiellen Aufbau des Hebezeugantriebes im Schnitt mit einer
beidseitigen Anordnung der Hauptlager neben der Treibscheibe und einer
zusätzlichen
Lagerung des Außenläufers auf der
Achse des Ständers,
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2 den
prinzipiellen Aufbau des Hebezeugantriebs im Schnitt mit einer beidseitigen
Anordnung der Hauptlager unter der Treibscheibe und einer zusätzlichen,
einseitigen Abstützung
auf der Achse des Ständers,
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3 den
Schnitt durch einen Hebezeugantrieb mit der beidseitigen Anordnung
der Hauptlager neben der Treibscheibe und einer zusätzlichen,
einseitigen Abstützung
auf der Achse des Ständers
und
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4 den
Schnitt durch einen Hebezeugantrieb mit der beidseitigen Anordnung
der Hauptlager einmal unter der Treibscheibe und neben der Treibscheibe
und einer zusätzlichen,
einseitigen Abstützung
auf der Achse des Ständers.
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Der
getriebelose und kompakte Hebezeugantrieb in Außenläuferausführung ist in der Hauptvariante
in seinem mechanischen Aufbau vorwiegend symmetrisch konstruiert.
Der Außenläufer 1 besteht aus
einem Treibrohr 2 mit am äußeren Umfang eingearbeiteten
Seilrillen oder anderen Treibmitteln und mit am inneren Umfang angeordneten
Permanentmagneten. An beiden Enden des Treibrohres 2 sind Winkelrohrstücke 3 befestigt.
Diese Winkelrohrstücke 3 umfassen
die beiden Hauptlager 4 jeweils auf zwei Seiten, d.h. das
Hauptlager 4 liegt in dem Winkel des Winkelrohrstückes 3.
Beide Hauptlager 4 sind durch jeweils einen um das Hauptlager 4 liegenden Lagerhaltering 5 gehalten.
Die Hauptlager 4 können bei
der erfindungsgemäßen Ausführung Kugellager sein.
Hierdurch können
Kosten eingespart und die Laufruhe erhöht werden. Jeder Lagerhaltering 5 besitzt
eine Verbindung zum Fundament 6 des Hebezeugantriebs. Der
Ständer 7 des
Elektromotors mit seiner Achse 8 ist auf einer Seite fest
mit einem Tragdeckel 9 verbunden. Dieser Tragdeckel 9 ist
drehsteif, aber biegeweich ausgeführt und vermeidet dadurch eine
konstruktive Überbestimmung.
Der Tragdeckel 9 besitzt eine Verbindung zu dem zugehörigen Lagerhaltering 5.
Die Achse 8 des Ständers
ist auf der anderen Seite in einer inneren Endplatte 10 gelagert.
Diese Endplatte 10 ist mit dem zugehörigen Winkelrohrstück 3 des
Treibrohres 2 verbunden. Parallel zur inneren Endplatte 10 ist
eine äußere, feststehende
Endplatte 11 angeordnet, die an der Außenseite des Lagerhalterings 5 befestigt
ist.
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An
der äußeren, feststehenden
Endplatte 11 kann ein Geber 12 mit einer Verbindung
zur inneren, sich drehenden Endplatte 10 problemlos, sicher
und ohne großen
Aufwand befestigt werden.
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Die
sonst bei Außenläuferkonstruktionen üblichen
Kabelführungen
durch die Achse 8 des Ständers kann hier einfacher und
sicher über
den Tragdeckel 9 bis zum Klemmkasten durch eine Kabeldurchführung 22,
die gleichzeitig auch noch als Lüftungsöffnung genutzt
werden kann, erfolgen. Gegenüber der
Kabelführung
durch die Achse der Maschine können
hier keine Beschädigungen
des oder der Kabel bei der Montage eintreten. Starke Biegebelastungen der
Kabel sind hier nicht notwendig. Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung jederzeit
eine optische Kontrolle der Kabelführung und eine wesentliche
Zeiteinsparung bei der Montage gegeben.
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Zur
Erhöhung
der Lüftungsleistung
sind in der inneren Endplatte 10 und äußeren Endplatte 11 und
im Tragdeckel 9 Lüftungsöffnungen 13 und/oder im
oder neben dem Treibrohr 2 vorgesehen. Die im Elektromaschinenbau üblichen
Lüftungskanäle durch das
Blechpaket des Ständers
sind weitere Kühleffekte
möglich.
Diese Lüftungsöffnungen 13 können aber auch
verschließbar,
z. B. durch Deckel oder Bleche, gestaltet sein.
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In
einer Variante des Hebezeugantriebes wird die Achse 8 des
Ständers
auf der Seite des Tragdeckels 9 als Lagersitz eines Lagers 14 genutzt. Dieses
Lager 14 trägt
eine Lagerplatte 15, welche wiederum am Winkelrohrstück 3 anliegt
und dort befestigt ist.
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Bei
einer weiteren Variante des Hebezeugantriebs ist die Treibscheibe 2 beidseitig
direkt unter der Treibscheibe 2 durch die Hauptlager 4 gelagert. Dazu
ist jeweils ein Stützring 20 am
Tragdeckel 9 auf dessen Innenseite und an der äußeren Endplatte 11 ebenfalls
auf der Innenseite als Lagersitz vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden
Seite der drehfesten, aber biegesteifen Befestigung der Achse 8 ist eine
zusätzliche
Abstützung
der Treibscheibe 2 über eine
innere Endplatte 10 auf ein Lager 17 auf der Achse 8 vorgesehen.
Der Geber 12 des Hebezeugantriebs ist über ein Gebergestänge 21 mit
der Endplatte 10 verbunden. Die Belüftung des Hebezeugantriebs
erfolgt z. B. auf folgenden Weg, durch Lüftungsöffnungen 13 im Tragdeckel 9 durch
und um den Ständer 7,
weiter durch Lüftungsöffnungen 13 der
inneren Endplatte 10 und durch Lüftungslöcher 13 im Stützring 20 in
das Freie.
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Weitere
Ausführungsvarianten
des Hebezeugantriebs ergeben sich aus der Anordnung der Hauptlager 4.
In 3 ist die Anordnung der Hauptlager 4 neben
der Treibscheibe 2 dargestellt. Der Hebezeugantrieb besitzt
am Treibrohr 2 an einer Seite einen im Schnitt z-förmigen Ring 18,
der die Lagerung des Hauptlagers 4 bildet. Der eine Schenkel
des z-förmigen Rings 18 ist
am Treibrohr 2 befestigt und der andere Schenkel trägt das Hauptlager 4.
Die Gegenseite der Lagerung dieses Hauptlagers 4 wird durch
einen äußeren Lagerhaltering 5 realisiert.
Dieser äußere Lagerhaltering 5 besitzt
eine Verbindung zum Fundament 6 des Hebezeugantriebs. Der
Ständer 7 des
Elektromotors mit seiner Achse 8 wird auf dieser Seite
von einem inneren Lager 17 gehalten, Die Gegenseite des
Lagers 17 wird durch den z-förmigen Ring 18 gebildet.
Die Achse 8 ist auf der gegenüberliegenden Seite vom Lager 17 fest
mit einem Tragdeckel 9) verbunden. Dieser Tragdeckel 9 besitzt
eine Verbindung zu einem äußeren Winkelrohrstück 16 oder
Rohrstück 16,
welches das zweite Hauptlager 4 in Verbindung mit einem
am Treibrohr 2 befestigten inneren Winkelrohrstück 19 trägt, wobei das äußere Winkelrohrstück 16 oder
Rohrstück 16 eine
Verbindung zum Fundament 6 besitzt.
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Bei
der letzte Variante, dargestellt in 4, befindet
sich das Hauptlager 4 auf der Seite der Tragplatte 9 unter
der Treibscheibe 2 und auf der gegenüberliegenden Seite neben der
Treibscheibe 2. Das Hauptlagers 4 wird auf der
Seite der Tragplatte 9 durch einen Stützring 20 am Winkelrohstück 16 gehalten.
Auf der anderen Seite wird die Lagerung mit dem Hauptlager 4 durch
den z-förmigen
Ring 18 und durch den äußeren Lagerhaltering 5 gebildet.
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Vorzugsweise
wird die Bremse 23 oder werden die Bremsen 23 am
Scheitelpunkt der Treibscheibe 2 angeordnet. Um eine weitere
Kompaktheit des Hebezeugantriebes zu erreichen, kann zwischen der
inneren Endplatte 10 und der äußeren Endplatte 11 die
Bremse 23 des Antriebs angeordnet sein. Die Bremse 23 kann
hierbei als Scheibenbremse oder Trommelbremse ausgeführt sein.
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- 1
- Außenläufer, Treibscheibe
- 2
- Treibrohr
- 3
- inneres
Winkelrohrstück
- 4
- Hauptlager
- 5
- Lagerhaltering
- 6
- Fundament
- 7
- Ständer
- 8
- Ständerachse
- 9
- Tragdeckel
- 10
- innere
Endplatte
- 11
- äußere Endplatte
- 12
- Geber
- 13
- Lüftungsöffnungen
- 14
- Lager
- 15
- Lagerplatte
- 16
- äußeres Winkelrohrstück
- 17
- inneres
Lager
- 18
- z-förmiger Ring
- 19
- inneres
Winkelrohrstück
- 20
- Stützring
- 21
- Gebergestänge
- 22
- Kabeldurchführung
- 23
- Bremse