DE8513219U1 - Elektromotor mit damit gekoppeltem mechanischem Getriebe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit damit gekoppeltem mechanischem Getriebe, insbesondere zur Verwendung als Hilfsantrieb für Rotationsdruckmaschinen.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen in der Technik sind Elektromotoren, Verbrennungskraftmaschinen u.a. ein mechanisches Getriebe nachgeschältet, um damit z.B. die abtriebsseitigen Betriebsdaten, wie Drehzahl usw. an die gegebenen Erfordernisse des damit gekoppelten Verbrauchers anpassen zu können.

Dabei sind meist sowohl Motor als auch Getriebe als in sich geschlossene, separate Baueinheiten ausgebildet und lediglich über eine entsprechende Welle oder Kupplung miteinander verbunden (Reihenanordnung).

Für verschiedene Anwendungsfälle wäre nun aber angebracht, eine äußerst raumsparende, insbesondere flache, d.h. kurze Bauweise zu fordern. Als Anwendungsfall kämen hier beispielsweise Druckmaschinen-Hilfsantriebe in Frage, die z.B. an eine Seitenwand der Druckmaschine angeflanscht werden, um solche Aggregate in deren Innern anzutreiben, bei denen § es wenig sinnvoll wäre, den Antrieb vom Druckmaschinenhauptantrieb abzuleiten.

Die erwähnte raumsparende und kurze Bauweise empfiehlt sich idabei allein schon deshalb, damit diese Hilfsantriebe beispielsweise nicht zu weit von der Seitenwand abstehen, B wo sie zum einen hinderlich wären und darüber hinaus den optischen Eindruck der Maschine ungünstig beeinflussen könnten.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfin-

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düng, eine Motor/Getriebe-<Einheit zu schaffen, die sich düröh eine besonders kürze und raumsparende Bauweise auszeichnet.

Ein Elektromotor mit damit gekoppeltem mechanischem Getriebe, der durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist, löst diese Aufgabe auf erfinderische Weise.

Als Elektromotor bietet sich z. B. ein bürstenloser Gleichstrommotor an, der auch durch die Platzersparnis, welche sich u.a. aus der Verwendung von Permanentmagneten ergibt, die Möglichkeit schafft, ein mechanisches Getriebe ohne zusätzlichen Raumbedarf unterzubringen. Als mechanisches Getriebe empfiehlt sich die Verwendung eines Planetengetriebes, welches auf besonders einfache Weise in koaxialer, schlanker und dennoch flach bauender Anordnung herzustellen ist, so daß es sich gut in das Motorgehäuse einordnen läßt.

Zwei vorteilhafte, grundsätzliche Ausführungsvarianten sind dergestalt, daß zum einen der Elektromotor als "Außenläufer" ausgebildet ist, wobei im Innern des die Wicklungen tragenden Blechpaketes des Stators das mechanische Getriebe !angeordnet ist. Bei der anderen Variante trägt das Motorgehäuse die Wicklungen, während der innenliegende Rotor gleichzeitig als Getriebegehäuse ausgebildet ist.

Diese Ausführungsformen sind nachstehend beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Außenläufermotors,

Fig. 2 eine Seitenansicht desselben in Schnittdarstellung, Fig. 3 den schefflatischSn Aufbau eines Motors mit innenliegendem Rotor Und
Fig. 4 eine Seitenansicht desselben in Schnittdarstellung.

Der in Figur 1 dargestellte Außenläufer-Motor 1 weist ein

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Ι Gehäuse 2 und einen glockenförmigen Rotor 4 (üjiehe Fig« 2)

1 auf. Letzterer trägt einen aus Permanentmagneten gebildeten

I Magnetring 5. Innerhalb des konzentrisch angeordneten

I Rotors 4 ist ein mit Wicklungen 6 versehener Stator 7

I 5 Vorgesehen. Dieser ist sternförmig und als Blechpaket

I ausgebildet, wobei die Wicklungen 6 jeweils um 120° zuein-

1 ander versetzt sind.

\ Die an diesen angreifende Klemmenspannung hat einen ent-

I sprechenden Stromfluß zur Folge, der wiederum im Magnetfeld

I 10 des Magnetringes 5 eine Kraft erzeugt, die als Drehkraft

• (Drehmoment) nutzbar gemacht werden kann»

• Der schraffiert dargestellte konzentrische innere Bereich 8

\ des Stators 7 wird für die Funktion des Motors nicht benötigt, so daß darin ein dem Motor 1 funktionell nachgeschal-

\ 15 tetes, als Planetengetriebe 9 ausgebildetes mechanisches Getriebe angeordnet werden kann.

Dieser Aufbau ist in Figur 2 dargestellt. Dabei ist das Gehäuse 2 über entsprechende Befestigungsschrauben 11 an einem Teil einer Arbeitsmaschine, beispielsweise also an 20 einer Seitenwand 12 einer Druckmaschine befestigt. Das Gehäuse 2 weist einen Anschlußstecker 13 für die anzulegende Klemmenspannung auf, die über eine entsprechende Leitung 14 den Wicklungen 6 zugeführt wird.

Der Stator 7 ist über Verbindungsschrauben 15 mit einem

J 25 zylinderförmigen Ring verbunden, der wiederum mittels

% entsprechender Befestigungsschrauben 17 am tragenden Genau-

\ seteil 18 befestigt ist. Der zylinderförmige Ring stellt

1 gleichzeitig das Hohlrad 16 des Planetengetriebes 9 dar und

I weist daher eine entsprechende Innenverzahnung 19 auf.

% 30 Der Rotor 4 ist, wie bereits erwähnt, glockenförmig ausge-

S bildet und an seinem zylindrischen Bereich 20 über den

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gesamten Umfang mit dem, aus Permanentmagnet-Segmenten sich zusammensetzenden Magnetring 5 bestückt. Die Lagerung des glockenförmigen Rotors 4 erfolgt durch dessen Verbindung über entsprechende Senkschrauben 21 mit einem im Stator 7 gelagerten Lagerzapfen 22. Für dessen Lagerung sind Kugellager 23,24 (z.B. einreihige Rillenkugellager, die auch Axialkräfte aufnehmen können) mit zwischengeschaltetem Distanzstück 25 sowie die axiale Fixierung herstellende Seegeringe 26,27 vorgesehen.

TO Nach Einschalten des Motors 1 über die entsprechenden f

f Steuerungselemente wird der Rotor 4 gemäß den elektrischen |

und magnetischen Kenndaten in Drehung versetzt und erreicht | eine dadurch vorgegebene Drehzahl. Diese wird auf den Lagerzapfen 22 übertragen. Ein vorderer Ansatz des Lagerzapfens 22 dient als Sonnenrad 28 des Planetengetriebes 9 und weist daher die entsprechende Verzahnung 29 auf.

Zwischen Hohlrad 16 und Sonnenrad 28 ist eine Anzahl (beispielsweise drei um 120° zueinander versetzt) Planetenräder 30 vorgesehen, die entsprechend den Verzahnungsverhältnissen und der Drehzahl des Sonnenrades 28 (des Rotors 4) sich um dieses drehen. Figur 2 zeigt der einfacheren Darstellung halber zwei sich diametral gegenüberliegende Planetenräder 30. Als deren gemeinsame Lagerung ist ein Planetenträger 34 mit Lagerstützen 35 vorgesehen, der mittig, d.h. konzentrisch zur Rotationsachse 37, einen Zapfen mit entsprechender Verzahnung 39 aufweist, so daß somit ein weiteres Sonnenrad 38 geschaffen ist.

Die Verzahnungs- und Drehzahlverhältnisse zwischen dem Hohlrad 16 sowie dem vorgenannten zweiten Sonnenrad 38 bestimmen die Rotationsgeschwindigkeit eines weiteren Satzes zwischengeschalteter Planetenräder 40, die ebenfalls auf einem gemeinsamen Planetenträger 42 mittels entsprechender Lagerstützen 43 gelagert sind. Der Planetenräger 42

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ist dabei Bestandteil der Abtriebswelle 45, die über ein Kugellager 46 sowie die axiale Fixierung bestimmende Seegeringe 47, 48 am tragenden Gehäuseteil 18 gelagert ist.

Der schematische Aufbau de'r alternativen Ausführungsvariante gemäß Figur 3 ist dergestalt, daß sich Wicklungen 53 auf Stegen 52 eines äußeren Gehäuses 54 befinden und die so gebildeten Pole untereinander in einem Winkel von 120° angeordnet sind.

Diesen Polen stehen entsprechende Magnetsegmente 55 gegenüber, die an einem Getriebegehäuse 57 (Fig. 4) befestigt sind, da auch hier wiederum der innenliegende, schraffierte Bereich 56 für die Funktion des Motors nicht benötigt wird und daher z. B. ein Planetengetriebe 51 aufnehmen kann. Das Getriebegehäuse 57 dient dabei als magnetischer Rückschluß und ist entsprechend dickwandig ausgeführt.

Die Klemmenspannung wird über einen Anschlußstecker 58 den Wicklungen 53 zugeführt. Weiterhin sind HaIl-Effekt-Schaltei: 59 vorgesehen, die der Rotor-Lageerkennung und damit der Stromkommutierung dienen. Dies ist natürlich auch in der Ausführungsform gemäß Figur 2 der Fall. Der innenliegende Rotor 60 trägt an seinem Umfang die als Permanentmagnete ausgebildeten Magnetsegmente 55. Diese sind auf hier nicht näher dargestellte Weise daran so befestigt, daß die durch die Rotorrotation auftretenden Zentrifugalkräfte aufgefangen werden können.

Das äußere Gehäuse 54, welches mittels Befestigungsschrauben 11 an der Seitenwand 12 der Druckmaschine befestigt ist, weist einen durch Senkschrauben 62 befestigten Deckel 63 auf. Daran wiederum mittels Senkschrauben 64 befestigt* ist ein in das innere des Motors 61 ragender Lagerzapfen 65 vorgesehen. Auf diesem ist über ein Kugellager 66, welches* wie alle bisher genannten Kugellager auch Axialkräfte

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-ιοί aufnehmen kann, sowie über die Axiallage fixierende Seegeringe 67,68 ein Gehäusedeckel 69 des Getriebegehäuse^ 57 gelagert.

Dieser Gehäusedeckel 69 ist mittels Befestigungsschrauben 70 stirnseitig am Getriebegehäuse 57 befestigt. An beiden Bauteilen sind Lagerstellen mit Nadellagern 71 vorgesehen, die der Lagerung von beispielsweise drei um 120° zueinander versetzten Zahnradwellen 72 dienen, auf denen jeweils zwei Planetenräder 73,74 angeordnet sind. Das vordere Ende des Lagerzapfens 65 trägt eine Verzahnung und dient als Sonnenrad 75 des Planetengetriebes (51). Auch in Figur 4 sind der einfacheren Darstellung halber wieder lediglich zwei, einander diametral gegenüberliegende Zahnradwellen 72 dargestellt.

Nach Einschalten des Motors 61 setzt sich der Rotor 60 entsprechend den gegebenen Kenngrößen (elektrischer Anschlußwert, magnetisches Feld) in Bewegung, so daß dadurch auch die Planetenräder 73 um die Rotationsachse 76 des Motors 61 rotieren. Aufgrund des Zahneingriffes mit dem feststehenden Sonnenrad 75 wird zusätzlich jeder Zahnradwelle 72 eine Drehbewegung um deren Längsachse 77 aufgezwungen.

Diese sich so ergebenden überlagerten Drehbewegungen übertragen die Planetenräder 74 auf die mit einer korrespondierenden Verzahnung 78 versehene Abtriebswelle 79 des Motors 61. Diese dreht sich dann mit einer Drehzahl entsprechend den vorliegenden Übersetzungsverhältnissen. Die Abtriebswelle 79 ist über zwei, auch Axialkräfte aufnehmende Kugellager 80,81, die vorzugsweise ebenfalls als einreihige Rillenkugellager ausgebildet sind, am Getriebegehäuse 57 sowie am äußeren Gehäuse 54 gelagert. Entöpredhend angeordnete Seegeringe 82-84 dienen der axialen Fixierung der Äbttiebswelle 79.

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An der Stoßstelle von Lagerzapfen 65 und Abtriebswelle 79 ist für beide je eine weitere Lagerstelle vorgesehen. Hierfür dient ein, mittels Befestigungsschrauben 85 am Getriebegehäuse 57 befestigter Lagerring 86. Zwei durch ein Distanzstück 87 getrennte Kugellager 88,89 tragen dabei die jeweiligen Endstücke 90,91 von Lagerzapfen 65 und Abtriebswelle 79.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Sie ist nämlich weiterhin anwendbar bei öillen Motorbauarten, deren Innenaufbau genügend Platz zur Einbeziehung eines mechanischen Getriebes bietet. Die Anwendung ist daher z. B. ebenfalls denkbar bei Außen-Kurz^chlußläufer-Motoren (Drehstrom-Motor mit außenlaufendem Kurzschlußkäfig) , Gleichstrom-Korbanker-Motoren (mit eisenlosem Rotor), Drehstrom-Käfigläufer mit bestimmter Bauform sowie bei scheibenförmigen Asynchron-Motoren. Dabei kommen selbstverständlich auch andere Getriebeformen als die aufgezeigten Planetengetriebe in Betracht.

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- 12 -

TEILELiSTE

1	Motor
2	Gehäuse
3	-
4	Rotor
5	Magnetring
6	Wicklung
7	Stator
8	innerer Bereich
9	Planetengetr iebe
10	-
11	Befestigungsschraube
12	Seitenwand
13	Anschlußstecker
14	Leitung
15	Verbindungsschraube
16	Hohlrad
17	Befestigungsschraube
18	tragendes Gehäuseteil
19	Innenverzahnung
20	zylindrischer Bereich
21	Senkschraube
22	Lagerzapfen
23	Kugellager
24	Kugellager
25	Distanzstück
26	Seegering
27	Seegering
28	Sonnenrad
29	Verzahnung
30	Planetenrad
31

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- 13 -

32	-
33
34	Planetentrager
35	Lagerstütze
36	-
37	Rotationsachse
38	Sonnenrad
39	Verzahnung
40	Planetenrad
41	-
42	Planetenträger
43	Lagerstütze
44	-
45	Antriebswelle
46	Kugellager
47	Seegering
48	Seegering
49	-
$0	-
51	Planetengetriebe
$2	Steg
53	Wicklung
54	äußeres Gehäuse
■55	Magnetsegment
	!schraffierter Bereich
57	Getriebegehäuse
$8	Äitischlußstecker
59	«Hall'-Effekt-Schalter
60	iiLnn&nliegender -Rotor
61	Motor
62	Sen'kschraube
63	Deckel
64	Senkschraube
65	Lagerzapfen
66	Kugellager
67	Seegering

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A-45Ö" 30.04.1985

- 14 -

68	Seegering
69	Gehäusedeckel
70	Befestigungsschraube
Ii	Nadellager
η	Zahnradwelle
	Planetenrad
T4	Planetenrad
rs	CnnnAnra/i
lc	Rotationsachse
?7	Längsachse
ti	Verzahnung
	Abtriebswelle
•o	Kugellager
•1	Kugellager
• 2	Seegering
• 3	Seegering
• 4	Seegering
is	Befestigungsschraube
te	Lagerring
•7	Distanzstück
it	Kugellager
•t	Kugellager
to	Endstück
»1	Endstück

Claims (1)

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   HEIOELBERiS* ^: κ'-at"' ' '" 30.04.1935

   ANSPRÜCHE

   1. Elektromotor mit damit gekoppeltem mechanischem Getriebe, insbesondere zur Verwendung als Hilfsantrieb für Rotationsdruckmaschinen,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß das mechanische Getriebe (9, 51) im Innern des Motorgehäuses (2, 54) in einem für die Funktion des Elektromotors (1, 61) nicht benötigten Bauraum angeordnet ist.
   1

   2. Elektromotor nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß dieser als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist.

   ! 3. Elektromotor nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß das integrierte mechanische Getriebe als Planetengetriebe (9, 51) ausgebildet ist.

   4. Elektromotor nach An&pruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,
   daß dieser als Außenläufer-Motor ausgebildet ist und einen glockenförmigen Rotor (4) mit einem aus Permanentmagneten gebildeten Magnetring (5) aufweist, dem ein konzentrisch gelagerter, mit Wicklungen (6) versehener Stator (7) zugeordnet ist, dessen innerer Bereich (8) der Lagerung und Aufnahme eines Planetengetriebes (9) dient, wobei der Stator (7) über einen, das Hohlrad (16) des Planetengetriebes (9) darstellenden, zylinderförmigen Ring am tragenden Gehäuseteil (18) befestigt ist und gleichzeitig der Lagerung eines, den glockenförmigen Rotor (4) tragenden Lagerzapfens (22) dient.

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   5. Elektromotor nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein vorderer Ansatz des Lagerzapfens (22) als Sonnenrad (28) dient, welches mit einem Satz Planetenräder (30) zusammenwirkt, die auf Lagerstützen (35) einös Planetenträgers (34) gelagert sind, wobei der Planetenträger (34) ein weiteres Sonnenrad (33) trägt, welches mit einem zweiten Satz Planetenräder (40) zusammenwirkt, die über weitere Lagerstätzen (43), sowie einen weiteren Planetenträger (42) mit einer Abtriebswelle (45) des Motors (1) verbunden sind.

   6. Elektromotor nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein äußeres Gehäuse (54) vorgesehen ist und die Pole (52, 53) trägt, denen als Permanentmagnete ausgebildete Magnetsegmente (55) zugeordnet sind, die auf dem äußeren Umfange eines innenliegenden Rotors (60) sich befinden, der gleichzeitig als Getriebegehäuse (57) dient.

   7. Elektromotor nach Anspruch 6,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß an einem Gehäusedeckel (63) des äußeren Gehäuses (54) konzentrisch angeordnet und in das Innere des Motors (61) ragend, ein Lagerzapfen (65) vorgesehen ist, der der Lagerung von Rotor (60) und Getriebegehäuse (57) dient und an seinem vorderen Ende als Sonnenrad (75) eines Planetengetriebes (51) ausgebildet ist.

   8. Elektromotor nach Anspruch 7,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß im Getriebegehäuse (57) eine Anzahl Zahnradwellen (72) gelagert sind, wobei jede Zahnradwelle (72) zwei Planetenräder (73, 74) trägt, wovon

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   der eine Planetenradsatz (73) mit dem feststehenden Sonnenrad (75) und der zweite Planetenradsatz (74) mit einer damit korrespondierenden Verzahnung (78) einer Abtriebsweile (79) des Motors (61) verbunden ist.