DE69423519T2

DE69423519T2 - Aufzugsmaschinerie

Info

Publication number: DE69423519T2
Application number: DE69423519T
Authority: DE
Inventors: Esko Aulanko; Harri Hakala; Jorma Mustalahti
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2014-06-24
Also published as: CN1042318C; EP0739306A1; CN1129930A; JPH08511758A; EP0739306B1; ES2144055T3; JP2647745B2; CN1223959A; AU7075094A; US5996742A; CN1107017C; DE69423519D1; WO1995000432A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die physischen Dimensionen einer Aufzugmaschine beeinflussen die Größe des Aufzugschachtes und/oder des Gebäudes selbst, je nachdem, wo die Maschine angeordnet ist. Wenn die Maschine in oder neben dem Aufzugschacht oder in einem Maschinenraum angeordnet ist, hat die Dicke bzw. Stärke der Maschine einen Einfluß auf den erforderlichen Platz.
Eine konventionelle Aufzugmaschine enthält einen separaten Motor, ein Getriebe und eine Treibscheibe. Eine herkömmliche Aufzugmaschine ist gut geeignet für die Installation in einem Maschinenraum, wo genügend Raum für die Maschine zur Verfügung steht. Bislang sind auch Lösungen bekannt, bei denen eine derartige Maschine im Gegengewicht oder neben dem Aufzugschacht angeordnet ist. Der für die Aufzugmaschine benötigte Platz ist ein signifikanter Kostenfaktor.
Eine Aufzugmaschine kann auch getriebelos realisiert sein, basierend auf einem scheibenförmigen Motor. Ein Aufzugmotor dieser Art ist zum Beispiel in Fig. 8 der Patentschrift US 5,018,603 gezeigt. Die in dieser Veröffentlichung beschriebenen Motoren sind eindeutig kompakter und flacher in Längsrichtung der Motorwelle als herkömmliche, mit Getriebe versehene Aufzugmaschinen. Jedoch sind die in der Publikation gezeigten Maschinen eindeutig für die Installation in einem Maschinenraum konzipiert. Die in der Publikation gezeigte Aufzugmaschine kann auch in einem Gegengewicht angeordnet werden. Die Querschnittsfläche des Gegengewichts, die für die Maschine erforderlich ist, ist geringer als im Fall einer Aufzugmaschine, die mit einem separaten Getriebe versehen ist, sie ist jedoch weiterhin groß.
Die US 4,960,186 zeigt einen Aufzugmotor mit einem axialen Luftspalt, bei dem der Rotor des Motors direkt mit der Treibscheibe verbunden ist.
Die DE-OS 20 58 803 zeigt einen Antrieb für eine Kabeltrommel. Dieser Antrieb arbeitet unter Verwendung eines kreisförmig ausgebildeten Linearmotors, wobei der Rotor dieses Motors direkt mit der Kabeltrommel verbunden ist. Der Motor hat einen Luftspalt, der eine Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse bildet und die Treibscheibe und der Stator des Aufzugmotors sind auf unterschiedlichen Seiten der Rotorscheibe in Richtung der Rotationsachse des Aufzugmotors angeordnet.
Zusätzlich haben bislang bekannte Aufzugmaschinen, basierend auf dem getriebelosen, scheibenförmigen Motor andere Nachteile. Sie stellen eine relativ geringe, auf die Zugseile wirkende Kraft zur Verfügung, weil die Treibscheibe den am weitesten außen liegenden Teil der Maschine bildet. Der gleiche Motor ist nicht direkt anwendbar für eine Installation an unterschiedlichen Orten, zum Beispiel in einem Maschinenraum, im Schacht oder im Gegengewicht. Bei bekannten Aufzugmaschinen können sich schädliche Partikel, wie zum Beispiel ferromagnetischer Staub in dem Raum des Stators und der Motorwindungen ansammeln. Weiterhin haben bislang bekannte Aufzugmaschinen, basierend auf dem scheibenförmigen Motor den Nachteil, dass wenn die Maschine eine größere Hebekraft haben soll, deren Durchmesser vergrößert werden muß, was ebenfalls eine Vergrößerung des Durchmessers der Treibscheibe bedeutet. Daher kann der Anstieg in der Hebekraft durch Vergrößerung des Motordurchmessers nicht vollständig genutzt werden.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Konstruktion für eine Aufzugmaschine, basierend auf einem scheibenförmigen Motor zu schaffen, die eine bessere Betriebs- und Wirkcharakte ristik als bislang bekannte Aufzugmaschinen basierend auf einem scheibenförmigen Motor haben.
Die Aufzugmaschine der Erfindung ist charakterisiert durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind gekennzeichnet durch die Merkmale der anderen Ansprüche. Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie einen größeren Variationsspielraum für den Durchmesser der Treibscheibe erlaubt als die nach der bislang bekannten Technologie hergestellten Aufzugmaschinen. Die gewünschte Aufzuggeschwindigkeit und die erforderliche Zugkraft für die Seile kann auf ökonomische Weise erzielt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung hat den Vorteil, dass die von der Aufzugmaschine auf die Aufzugseile übertragene Kraft größer ist als bei bislang bekannten Aufzugmaschinen, was auf der Tatsache beruht, dass der Durchmesser der Treibscheibe in einer erfindungsgemäßen Aufzugmaschine kleiner als der äußere Durchmesser des Wirkbereichs des Stators ist. Die Hubkapazität kann innerhalb eines größeren Bereiches allein durch Änderung des Durchmessers der Treibscheibe geändert werden, was bei bislang bekannten Aufzugmaschinen nicht möglich war, bei denen der Stator-Durchmesser ebenfalls geändert werden mußte.
Eine Aufzugmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel mit der gleichen Grundstruktur ist geeignet für die Installation beispielweise im Gegengewicht, im Maschinenraum oder im Aufzugschacht. Diese Eigenschaft wurde dadurch erzielt, dass der Stator der Aufzugmaschine mit Befestigungspunkten versehen wird, die es ermöglichen, dass die gleiche Grundmaschine an unterschiedlichen Stützelementen befestigt werden kann, wie zum Beispiel eine Gegengewichtsseitenplatte oder eine Führungsschiene des Aufzuges oder Gegengewichtes.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Zutritt schädlicher Partikel in den Windungsbereich des Aufzugmotors durch Anordnen einer Dichtung zwischen den Rotor- und Statorscheiben verhindert. Die Rotorscheibe hat einen ringartigen Fortsatz, der mit einer Dichtfläche außerhalb des Kreises versehen ist, der durch die Stator- und Rotorwindungen gebildet wird. Auf diese Weise verbleibt der Windungsbereich sauber, was längere Wartungsintervalle des Motors ermöglicht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Aufzugmaschine als flache und kompakte Struktur realisiert. Im Fall dieser Aufzugmaschine ist es nicht möglich, zu sagen, welcher Teil zur Aufzugmaschine und welcher Teil zum Aufzugmotor gehört, weil die Aufzugmaschine tatsächlich um den Motor herum ausgebildet ist. Die flache Konstruktion der Aufzugmaschine bietet einen großen Vorteil, wenn die Aufzugmaschine in einem Maschinenraum installiert wird, in dem Gegengewicht des Aufzugs oder im Aufzugschacht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung hat den Vorteil, dass die Teile der Aufzugmaschine leicht integriert werden können. Somit kann die Rotorscheibe als homogener einstückiger Körper umfassend eine Rotorscheibe, eine Dichtfläche, eine Bremsfläche und eine Treibscheibe hergestellt werden. Gleicherweise kann die Statorscheibe als einstückiger Körper hergestellt werden, umfassend einen Raum für die Statorwindung, einer Befestigungsfläche für eine Dichtung und Fertigungselemente für die Motorwelle und Aufzugmaschine.
Die Erfindung wird unter Zuhilfenahme zweier Ausführungsbeispiele beschrieben, in denen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Aufzugmaschine aus der Richtung des Schachtes,
Fig. 2 einen Querschnitt der Aufzugmaschine,
Fig. 3 einen anderen Querschnitt der Aufzugmaschine und
Fig. 4 eine auf einem Träger montierte Aufzugmaschine zeigen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße getriebelose Aufzugmaschine 1, die an einer Führungsschiene 6 montiert ist. Die Aufzugmaschine 1 hat einen scheibenförmigen Aufzugmotor 2, eine Bremse 3 und eine Treibscheibe 4. Die Aufzugseile 5 sind um die Treibscheibe 4 herumgeführt. Die Aufzugmaschine ist an einer Führungsschiene 6 des Aufzugs (oder Gegengewichts) mittels Montagebefestigungen 46 befestigt, die auf gegenüberliegenden Seiten der Schiene angeordnet sind und die Maschine durch die Kante des Stators halten, und mittels anderer Befestigungen 35, die die Aufzugmaschine an ihrem mittleren Teil halten. Die vertikalen Kräfte der Aufzugmaschine werden über Scherbolzen 36 auf die Führungsschiene 6 übertragen. Weiterhin ist ein Protektor 33 mit Befestigungen 32 an der Führungsschiene 6 befestigt, um zu verhindern, dass die Aufzugseile 5 aus den Seilnuten 19 heraustreten.
Fig. 2 zeigt die Aufzugmaschine 1 aus Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Linie A-A. Die Aufzugmaschine 1 enthält einen Aufzugmotor 2, eine die Aufzugseile 5 antreibende Treibscheibe 4 und eine Bremse 3. Der Aufzugmotor enthält einen Stator 9, eine Welle 7, einen Rotor 8 und ein Lager 10 zwischen dem Rotor 8 und dem Stator 9. Der Stator 9 besteht aus einer Statorscheibe 11 mit einer ringförmigen Statorkernanordnung 12 und einer Statorwindung 13. Die Statorkernanordnung 12 mit der Statorwindung ist mit Befestigungen 53 an der Statorscheibe 11 befestigt. Die Befestigungen 53 sind vorzugsweise Schrauben. Der Rotor besteht aus einer Rotorscheibe 14 mit einem Rotorexcitationssystem 15, das an der Rotorscheibe gegenüberliegend der Statorkernanord nung 12 befestigt ist. Das Excitationssystem 15 ist dadurch gebildet, dass an der Rotorscheibe 14 eine Anzahl von Permanentmagneten 23 in Abfolge angebracht sind, die einen ringförmigen Kreis bilden. Die Befestigung ist vorzugsweise durch eine Klebung realisiert. Der magnetische Fluss des Rotors wird über die Rotorscheibe weitergeleitet. Der Teil der Rotorscheibe, der unter den Permanentmagneten liegt, bildet einen Teil des magnetischen Kreises und wirkt als Teil, das der Materialstärke des Rotors zuträglich ist. Die Permanentmagneten können unterschiedlich geformt sein und in kleinere Magneten unterteilt sein, die nebeneinander oder in Abfolge angeordnet sind.
Zwischen den Permanentmagneten 23 und der Statorkernanordnung 12 ist ein Luftspalt ag gebildet, der eine Ebene 16 im Wesentlichen senkrecht zur Welle 7 bildet. Der Luftspalt ag kann auch eine leicht konische Form haben (in der Figur nicht dargestellt). In diesem Falle fällt die Mittenlinie des Konus mit der Mittenlinie 71 der Welle 7 zusammen. Die Treibscheibe 4 und der Stator 9 sind auf unterschiedlichen Seiten der Rotorscheibe 14 in Richtung der Welle 7 des Aufzugmotors 2 angeordnet.
Die Treibscheibe 4 bildet eine integrierte Struktur mit der Rotorscheibe 14, und die Welle 7 ist in der Statorscheibe 11 integriert, jedoch können beide auch als separate Teile ausgebildet sein. Jedoch im Hinblick auf die Herstellungstechnologie ist eine integrierte Struktur vorzuziehen. Die Aufzugmaschine ist an der Führungsschiene 6 mittels eines Trägerbolzens 34 montiert, der mit Schrauben 35 an der Schiene befestigt ist. Die Schrauben tragen die axialen Belastungen der Aufzugmaschine. Zwischen dem Trägerstift und der Führungsschiene sind ebenfalls Scherbolzen 36 (2 Stück) vorgesehen, die die vertikale Last aufnehmen. Die Welle 7 ist hohl und das Ende des Trägerstiftes liegt innerhalb der hohlen Welle. Der Trägerstift ist mit einer schmalen ringförmigen Nabe 37 von ungefähr 10 mm versehen, die mit dem Zentrum der Seillast des Aufzugs fluchtet und gleichzeitig mit einem der Lager 10. Die Maschine kann sich leicht horizontal um die Nabe 37 drehen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Führungsschiene nicht so befestigt werden muß, dass sie im Bereich der Maschine vollständig steif ist, sondern dass es für die Befestigung der Führungsschiene ausreichend ist, diese an beiden Seiten der Maschine durch Stützelemente 38 (Fig. 1) zu befestigen und die Führungsschiene funktioniert weiterhin als Komponente, die die Aufzugmaschine im Hinblick auf die Materialstärke verstärkt bzw. bewehrt.
Die Statorscheibe 11 ist mit einem tassen- oder ringförmigen topfartigen Hohlraum 20 versehen, der durch eine erste Wand 21 und eine mit dieser verbundenen zweiten Wand 22 gebildet ist, welche den Hohlraum zu einer Seite hin offen lassen. Die erste Wand 21 ist an der Welle 7 befestigt. Die Statorkernanordnung 12 mit den Statorwindungen 13 ist an der Wand durch Befestigungselemente 53 befestigt. Die zweite Wand ist in Richtung auf die Rotorscheibe 14 gerichtet.
Die erfindungsgemäße Aufzugmaschine kann auch als Ausführungsbeispiel mit einer Statorscheibe 11 realisiert sein, die mit einem tassen- oder ringförmigen Ringraum 20 versehen ist, der zu einer Seite hin offen ist und durch eine erste Wand 21 und einer mit dieser verbundenen zweiten Wand 22 gebildet ist, wobei beide Wände in Richtung auf die Rotorscheibe 14 gerichtet sind. Die erste Wand 21 ist an der Welle 7 durch Verstärkungsrippen angebracht und die Statorkernanordnung bzw. das Statorkernpaket 12 mit der Statorwindung ist entweder an der ersten oder zweiten Wand angebracht. Diese zweite Ausführungsform ist geeignet für Aufzugmotoren mit einem sehr großen Durchmesser. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist in den Figuren nicht dargestellt, weil die oben gegebene Beschreibung für den Fachmann ausreichend ist.
Zwischen der Rotorscheibe 14 und der zweiten Wand 22 erstreckt sich in Richtung auf die Rotorscheibe 14 eine Dichtung 24, die zum Beispiel eine Filzdichtung, eine überlappende Dichtung oder irgendein anderer Dichtungstyp z. B. eine Labyrinthdichtung sein kann. Die Labyrinthdichtung kann z. B. ausgeführt sein, in dem die Rotorscheibe 14 mit einer Rille oder einem Wulst im Dichtungsbereich versehen ist und die Statorscheibe mit kragenförmigen Wülsten bzw. Rillen, die in einer entsprechenden Stelle auf beiden Seiten des ersten Wulstes, der ersten Rille bzw. der ersten Kante. Die Dichtung hindert schädliche Partikel daran, in den Hohlraum zu gelangen.
Die Rotorscheibe ist mit einer Bremsscheibe 25 für eine Scheibenbremse versehen, die eine Erweiterung des äußersten Kreises der Rotorscheibe bildet. Die Bremse 3 kann auch eine Schuhbremse sein, in welchem Fall die Bremsfläche der äußerste Teil 39 der ringförmigen Bremsscheibe ist. Somit ist die Bremsscheibe im Wesentlichen eine direkte Erweiterung der Rotorscheibe, jedoch mit einer kleinen bzw. schmalen ringförmigen Fläche für eine Dichtung zwischen den Rotorelementen und der Bremsscheibe.
Darüber hinaus ist die Aufzugmaschine mit einer äußersten Wand 40 versehen, die sich über die Bremsscheibe erstreckt und ein Prallblech bildet, das die Bremsscheibe schützt, z. B. davor, berührt zu werden.
Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B aus Fig. 1. Die Maschine hat zwei Bremsen 3, die verschiebbar durch Klemmen 42 und 43 zwischen Monateträgern 47 montiert sind, die eine Erweiterung der Statorscheibe 11 bilden und einen Balken 41, der an der Statorscheibe befestigt ist. Die Bremse hat Bremsflächen 44, die auf beiden Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind. Die Figur zeigt auch die Montageösen 45, die eine Erweiterung des äußeren Kreises der Statorscheibe auf gegenüberliegenden Seiten der Statorscheibe in Richtung der Führungsschiene bilden, die in Richtung auf die Führungsschienen gerichtet sind und durch welche die Aufzugsmaschine mittels Befestigungselementen 46 an der Führungsschiene befestigt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Aufzugmaschine 1 gemäß der Erfindung, die einen Träger 26 umfaßt, der mit der Statorscheibe 11 verbunden ist, um zu ermöglichen, dass die Aufzugmaschine 1 am Ort der Installation befestigt werden kann, z. B. in einem Aufzugsmaschinenraum. Der Träger 26 besteht aus einer plattenartigen Basis 48, die in der Figur horizontal angeordnet ist und mit Montagelöchern 49 versehen ist, um eine Befestigung der Maschine am Ort der Installation zu ermöglichen. An der Basis ist ein Arm 50 zum Aufrechthalten der Maschine befestigt und eine Stützplatte 51, die rechtwinklig mit dem Arm 50 verbunden ist. Die Aufzugmaschine wird mit ihrer Statorscheibe mittels Befestigungselementen, vorzugsweise Schrauben, an der Stützplatte befestigt. Die Aufzugmaschine der Erfindung kann auch an irgend einer anderen geraden Platte befestigt werden, wie zum Beispiel einer Seitenplatte des Gegengewichtes oder auch an der Wand des Aufzugschachtes.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Ausführungsform der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt sind, sondern stattdessen innerhalb der nachfolgenden Ansprüche variieren können.

Claims

1. Aufzugmaschine (1) umfassend einen Aufzugmotor (2), eine Aufzugseile (5) antreibende Treibscheibe (4) und eine Bremse (3), wobei der Aufzugmotor aus einem Stator (9), einer Welle (7), einem Rotor (8) und einem Lager (10) zwischen dem Rotor (8) und dem Stator (9) besteht, wobei der Stator (9) aus einer Statorscheibe (11) mit einer Anordnung bzw. einem Paket von Statorkernen (12) mit Statorwindungen (13) besteht, und wobei der Rotor (8) aus einer Rotorscheibe (14) besteht, die mit einem an der Rotorscheibe im Bereich gegenüberliegend den Statorkernen (12) befestigten Rotorexcitationssystem (15) versehen ist, mit einem Luftspalt (ag) zwischen dem Excitationssystem und den Statorkernen (12), welcher Luftspalt (ag) eine Fläche (16) bildet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (71) erstreckt oder welcher Luftspalt (ag) einen Konus formt, dessen Mittellinie mit der Rotationsachse (71) zusammenfällt, und wobei die Treibscheibe (4) der Aufzugmaschine (1) und der Stator (9) des Aufzugmotors (2) auf unterschiedlichen Seiten der Rotorscheibe (14) in Richtung der Rotationsachse (71) des Aufzugmotors (2) angeordnet sind.

2. Aufzugmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (14) außerhalb des durch die Permanentmagnete gebildeten Kreises wenigstens eine ringförmige Bremsfläche (25) enthält, die aus einer äußeren Erweiterung der Scheibe (14) besteht.

3. Aufzugmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorscheibe (11) einen topf- oder ringförmigen Ringraum bzw. Hohlraum (20) enthält, der auf einer Seite offen ist und durch eine erste Wand (21) und einer mit dieser verbundenen zweiten Wand (22) gebildet ist, welche erste Wand (21) mit der Welle (7) verbunden ist und an welcher ersten Wand (21) das Statorkernpaket (12) mit der Statorwindung (13) befestigt ist, wobei die zweite Wand (22) in Richtung auf die Rotorscheibe (14) gerichtet ist.

4. Aufzugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorscheibe (11) einen tassen- oder ringförmigen Hohlraum (20) aufweist, der auf einer Seite offen ist und durch eine erste Wand (21) und einer mit dieser verbundenen zweiten Wand (22) gebildet ist, wobei beide Wände in Richtung der Rotorscheibe (14) gerichtet sind, wobei die erste Wand (21) mit der Welle (7) durch Verstärkungsrippen verbunden ist und das Statorkernpaket (12) zusammen mit der Statorwindung (13) entweder mit der ersten oder der zweiten Wand.

5. Aufzugmaschine (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheibe (4) in der Rotorscheibe (14) integriert ist, um so einen einstückigen Körper zu bilden.

6. Aufzugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichent, dass die Welle (7) in der Statorscheibe (11) integriert ist, um so einen einstückigen Körper zu bilden.

7. Aufzugmaschine (1) nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) eine Hohlstruktur ist.

8. Aufzugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (24) zwischen der Rotorscheibe (14) und der zweiten Wand (22) vorhanden ist, die sich in Richtung auf die Rotorscheibe (14) erstreckt.

9. Aufzugmaschine (1) hat Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (24) eine Labyrinth- Dichtung ist.

10. Aufzugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) in der Statorscheibe (11) integriert ist, um so ein einstückiges Teil zu bilden, und dass das Lager (10) zwischen der Rotorscheibe (14) und der Statorscheibe (11) angeordnet ist.

11. Aufzugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzugmaschine (1) an einer Führungsschiene (6) des Aufzuges befestigt ist.