CN1862920A - 电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电驱动装置(1)，其包括至少一个总是具有一个转子(6、6′，34)的电动机(4、4′，30)和至少两个同轴的输出轴(16、24，36，46)，其中在至少一个电动机(4、4′，30)运转时可用不同的转速驱动输出轴(16、24，36、46)。这样的驱动装置在结构上大多是耗费很大的，具有高的零件多样性，需要许多空间并且常常受不对称的载荷。按照本发明的电驱动装置避免这些缺点，因为输出轴(16、24，36、46)总是分别连接于或可连接于至少一个转子(6、6′，34)，其中至少一个输出轴(16、24，36、46)经由一传动装置(10、18，42)与至少一个转子(6、6′，24)相连接，该传动装置对相应另一输出轴(16、24，36、46)没有直接的作用连接。

Description

电驱动装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分特征的电驱动装置，这样的电驱动装置包括至少一个电动机，它分别具有一转子，和包括至少两个同轴的输出轴，其中在所述至少一个电动机运转时可用不同的转速驱动各输出轴。它们特别也可以在注塑机中应用，其中一个输出轴优选用于对塑化螺杆进行旋转驱动。

背景技术

由现有技术已知，将多个小功率消耗的电动机组合成使其可传递较大的转矩。一种这样的装置例如由US 5,463,914是已知的，它描述了如何将各个高速的微型电动机经相应的并联和减速可以产生大的转矩，如其在家用电器中所需要的。

由EP 1 319 866 A1还已知一种带减速齿轮的电动机，其包括多个电动机，各电动机的输出轴分别连接于一主动小齿轮。各主动小齿轮对称于一中心的从动齿轮设置，该从动齿轮安装在一传动轴上。在一种这样的很紧凑结构的带减速齿轮的电动机中可以得到一大的输出转矩。利用包括多个主动小齿轮和从动齿轮的传动装置在一单级中可达到直至i＝12的减速比。还已知在那里描述的带减速齿轮的电动机以两个同轴的输出轴运转，其中各电动机的一部分连接于一第一传动轴，而其他的电动机连接于一第二传动轴。因此通过其中一个带减速齿轮的电动机可以彼此无关地用不同的转速或减速比驱动两个轴。在这里不利的是，包括多个电动机的带减速齿轮的电动机装置的不同的载荷，因为各电动机不同地和彼此无关地运转，并且只可产生一较小的转矩，因为不是全部的电动机都对一单独的输出轴起作用。如果需要多个输出轴，一大的转矩可传递到其上，则必须采用多个这样的带减速齿轮的电动机。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种需要小的空间的紧凑型的电驱动装置，同时需要较少的零件多样性和简单的结构，应该确保驱动装置在运转中受尽可能均匀的载荷。

该目的通过一种按照权利要求1特征的电驱动装置来达到。

对于一种这样的电驱动装置有利的是，可用不同的转速驱动至少两个同轴的输出轴，其中各相应的输出轴单独连接于或可连接于所设置的电动机的至少一个转子。所述至少一个转子经由一传动装置与至少一个输出轴相连接，从而可用不同的转速或不同的减速比/变速比驱动各输出轴，此时该传动装置相对于相应另一个输出轴没有直接的作用连接。因此所述至少一个传动装置只用于驱动一个输出轴，同时也不与所述至少另一输出轴力锁合相连接。各输出轴的联接的这种分离已证明是特别有利的，借此还可以有效地避免一个大多在处于作用连接的各轴的应用中存在的轴线偏移(Achsversatz)。

通过两输出轴的同轴的导向，其中每一输出轴分别与所述至少一个转子或在多个时与每一转子相连接或可相连接，可以在驱动装置的尽可能对称的载荷和紧凑的构造方式的情况下实现向每一轴的最好的转矩传递。通过按这样的多重利用所述转子，其中全部的转子可以对全部的轴起作用并且对不同的轴不设置单独的电动机，可以相应地减少本发明的电驱动装置的零件多样性，同时装置需要小的空间。

按照本发明的一有利的进一步构成，作为电动机设置一空心轴驱动装置。空心轴驱动装置可以以不同的实施形式得到，其构造成紧凑型的并且可以传递大的转矩，在所谓“高扭矩”的实施形式中尤其如此。它们特别适用于在注塑和挤塑应用的领域内使用。

空心轴驱动装置不仅作为完成组装的部件是可得到的，其中定子安装于一壳体内，空心轴形转子可以已支承在定子内。而且能够分别取得单件例如转子和定子。转子也可以例如支承在定子的外面。因此得到一大的构造自由度并从而提高的关于使用可能性的柔性。

优选地，输出轴之一可以按已知的方式与空心轴驱动装置的转子相连接，例如通过一直接的联接。所述至少另一输出轴可以经由一传动装置连接或可连接于转子。在一种这样的实施形式中，在传动装置与一连接于转子的第一输出轴之间没有直接的作用连接。电驱动装置包括一空心轴驱动装置作为电动机的实施形式的特征在于特别紧凑的构造方式。

有利地，至少一个输出轴通过中间连接一行星齿轮传动装置与空心轴驱动装置的转子相连接。这能够达到空心轴驱动装置的减速或变速。行星齿轮传动装置由现有技术是充分已知的。一种这样的行星齿轮传动装置的各行星齿轮可以例如基本上设置在转子内或在一与转子固定连接的空心轴内并且与其经由轮齿相啮合。各行星齿轮可以可旋转地支承在一行星齿轮架上并且随其绕一共同的轴线旋转，但也可以将行星齿轮架固定，从而转矩可经由一与行星齿轮相啮合的太阳轮传到一输出轴上。

特别优选地，行星齿轮传动装置的各行星齿轮可以相对于空心轴驱动装置的一定子固定地支承在转子和一在必要时中间连接的空心轴内。借其例如可驱动一与行星齿轮相啮合的齿轮，即一所谓的太阳轮，该太阳轮与输出轴之一相连接。这样可以用与转子转速不同的转速驱动一输出轴。

按照本发明的另一优选的实施形式，电驱动装置包括一所谓的具有多个对称于一中轴线设置的电动机的紧凑型驱动装置，其中各输出轴优选同轴于中轴线。每一电动机具有一与其转子处于作用连接的输出轴，其平行于中轴线定位。一这样的紧凑型驱动装置例如由EP 1 319866 A1是已知的，它在这方面特别关于结构上的实施形式可以完全作为参考。不同于由该公开文本已知的，所述至少两个同轴的输出轴可连接或连接于各电动机的全部的转子。因此一输出轴可以由全部的电动机驱动。所述至少两个输出轴分别经由传动装置连接或可连接于各转子，各转子分别相对于另一输出轴没有直接的作用连接。由此通过一紧凑型驱动装置，其例如具有四个对称于一中轴线以正方形形式设置的电动机，可用不同的转速同时驱动至少两个输出轴。

这构成一很紧凑的多功能的驱动装置，其用最少数量的构件就足够了并且只需要不大的安装空间。由此可以提供一高的效率同时由于较小的圆周速度而较低噪声的运转。由于联合各个电动机的驱动转矩，可以达到一大的驱动转矩，同时产生一很高的功率密度，因为多个例如四个电动机的总转矩比单个电动机可提供的转矩大很多，该电动机可安装于一相同尺寸的壳体内。通过各个电动机绕各同轴的输出轴的对称的设置，在四个电动机的情况下例如设置在一等边四角形的各角点上，该四角形具有输出轴的轴线作为中心点，并且并不挡住在壳体内沿这些输出轴的空间，从而各输出轴在必要时是可较好接近的。

按照一优选的实施形式，可以为每一输出轴配置一不同变速比的传动装置，经由该传动装置，与相应的转子处于作用连接的全部的电动机输出轴连接于或可连接于所述至少两个输出轴。其中建议例如在各电动机输出轴上设置小齿轮，其分别与一连接于相应输出轴的太阳轮相啮合。在这种情况下各电动机的输出轴分别与各转子和与至少配置的不同直径的第一和第二主动小齿轮力锁合相连接，各主动小齿轮借助于各太阳轮可连接于至少两个输出轴，其中各太阳轮也具有不同的直径。各电动机的全部的输出轴与各相应的输出轴的可连接性已证明是有利的，因为可以确保各电动机和各轴或传动装置的尽可能均匀的载荷。

根据应用领域可以有利的是，将一个或多个所述传动装置设计成两级的或多级的，经由它们使各输出轴与各电动机的转子处于作用连接。由此可以例如第一主动小齿轮成对地连接于两个中间齿轮，其分别安装在一个中间轴上，从而与其同样连接的中间小齿轮可以嵌入一输出轴的在中间设置的太阳轮或从动齿轮，从而可将可达到的转矩相对于已知的设计提高两倍。

对本发明的电驱动装置特别优选的是，一唯一的变频器对多个输出轴的驱动是足够的。该变频器特别在设置多个电动机的情况下要由全部的单个电动机同时利用，为了驱动所述至少两个输出轴不必设置不同的变频器。借此可以进一步降低成本。因此有可能在只采用一唯一的变频器的情况下以不同的转速和不同的转矩驱动两个输出轴。

优选至少一个输出轴可以构成为空心轴。这可以例如将两输出轴从电驱动装置中向一侧面引出并且还确保一较好的可接近性。有利地，在这种情况下在一紧凑型驱动装置中可有利地将各主动小齿轮(它们力锁合连接于各电动机轴上)轴向相互位错地设置在一共同的电动机轴上并且具有一不同的直径。在利用一空心轴驱动装置的情况下两输出轴的设置也可以相互拼入设置，其中有利地一输出轴直接连接于空心轴驱动装置的转子，同时在其中经由一行星齿轮传动装置可旋转地支承另一输出轴。

一构成为空心轴的输出轴可以例如经由一螺杆螺母与一轴的一构成为螺杆的区域相连接，该轴在另一区域内经由一键槽截形通过另一传动装置可轴向移动地驱动。由此在一轴上一方面可传递旋转运动而另一方面可传递直线运动。可以由此进一步减小电驱动装置的空间延伸尺寸。

同样有可能将至少两个输出轴在运转中向电驱动装置的不同的侧面传力地设置。这例如在应用于混合的注射单元以便注塑热塑性材料时可以是有利的，其中一个这样的驱动装置不仅用于驱动一螺杆的塑化运动而且可以用于一装置以便为注射运动提供液压力。由于在两输出轴之间不出现任何的轴线偏移，可以特别节省空间地使用这样的单元，借此便于模块式可互换性。

同样有可能将两输出轴向电驱动装置的一侧面和将一第三输出轴向电驱动装置的另一侧面传力地构成。在这种情况下在两输出轴的侧面将其中一个输出轴构成为空心轴。

本发明的一个实施形式是特别优选的，即在一个或多个输出轴与所述至少一个转子之间设置一个或多个单向离合器(Freilauf)。由此只有根据电驱动装置的所述至少一个转子的转向才可驱动一个或多个输出轴。这在例如沿一输出轴应该在两个方向上可传递一转矩而沿另一输出轴应该只在一规定的方向上传递一转矩时是有利的。这样的单向离合器本身属于现有技术。

也有可能将一个或多个其他的单向离合器设置在一相应的输出轴与壳体的例如一个所属的固定的电驱动装置之间。这样，除了在一规定的方向上不发生转矩传递外同时可阻止在该情况下未驱动的轴相对于壳体的不受控制的旋转。经由一这样的输出轴可以例如驱动一塑化和注射单元的一塑化螺杆。为了阻止这样的塑化螺杆在一塑化螺杆不继续旋转驱动的注射过程中的可能的逆转，可以将另一单向离合器设置在输出轴与一位置固定的电动机壳体之间。

可以例如一未更详细示出的泵的一驱动轴或一螺杆与另一输出轴相嵌接。在泵的情况下可以特别有利地将一可调泵用于四象限运转，经由与驱动轴的转向无关的、例如通过具有正的和负的转动范围的转盘受控地不仅可以进行吸取而且可以进行泵送。在转盘的一零位上，这种泵不输送(物料)。一种这样的可调泵可以例如设置于塑化和注射单元中用于对注射圆筒进行供料并且在驱动装置的运转过程中被连续驱动。如果在驱动装置运转过程中在注射圆筒中没有压力要求，则泵的转盘可置于零位，从而泵不输送物料。利用一这样的泵不仅在塑化时可建立一滞止压力(staudruck)而且在输出轴16反向旋转时可移动一注射行程或一螺杆回程。

特别优选可以将所述一个或多个按照本发明设置的单向离合器构成为可转换的，在必要时也按照一可转换的离合器的型式。在这方面特别参考一种电的或磁的可转换性。这样能够有针对性地影响转矩的传递，亦即暂时允许一输出轴向两个方向的可旋转性并且稍后才接通单向离合器，它不允许继续的转矩传递。

按照本发明的电驱动装置的优点在以下详细加以说明，该驱动装置可以在只应用一个变频器的情况下以高的功率密度用不同的转速驱动多个无轴偏移的输出轴。

附图说明

借助以下附图还要更详细地描述本发明，其中：

图1：本发明的电驱动装置包括一紧凑型驱动装置的纵剖视图，和

图2：本发明的电驱动装置包括一空心轴驱动装置的纵剖面图。

具体实施方式

图1示意示出一电驱动装置1包括一沿中轴线28的紧凑型驱动装置2的纵剖视图。电动机4、4′对称于中轴线28设置，其中优选采用四个电动机，它们设置在一正方形的各角上。每一电动机4、4′具有一转子6、6′，它可旋转地支承在电动机轴8、8′上。电动机轴8、8′经由传动装置10和18可连接于一第一输出轴16和一第二输出轴24。在这种情况下全部的转子6、6′可以始终与各输出轴相连接。

第一传动装置10具有第一主动小齿轮12、12′，其与电动机轴8、8′作用连接并且经由轮齿与一第一太阳轮14相啮合，它作用连接于一第一输出轴16。其中小齿轮12、12′经由滚动轴承轴向固定但可旋转地支承。输出轴16经由球轴承和在必要时其他的轴承可旋转地支承在一电动机壳体上。第一输出轴16在其内表面可以具有一键槽截形，它可与一花键轴截形相连接以便力锁合传递转矩。

例如一未更详细示出的泵的驱动轴或一螺杆可以与该输出轴相嵌接。

第二传动装置18类似于第一传动装置10构成，并且相对于电动机4、4′位于一相反于第一传动装置10的一侧。但也可设想，将该第二传动装置18设置在电动机4、4′的如第一传动装置的同一侧。在这种情况下可以例如使其中一个传动装置对一连接于一螺杆螺母的空心轴起作用，它与一螺杆相嵌接，而第二传动装置按一花键轴截形的型式连接于输出轴，其可轴向移动地安装于第二传动装置中。

第二传动装置18具有第二主动小齿轮20、20′，其与一第二太阳轮22相嵌接。该第二太阳轮22通过中间连接一单向离合器26与第二输出轴24相连接，从而第二输出轴24只在一个旋转方向上可施加转矩。由此例如可设想，经由一这样的输出轴可驱动一塑化和注射单元的一塑化螺杆。为了阻止输出轴24的可能的逆转，可以将另一单向离合器27设置在输出轴24与一抗转动的电动机壳体之间。

为了按照本发明向两个不同的输出轴传递不同的转矩，一这样的紧凑型驱动装置2在运转中只需要一唯一的变频器。

图2中示出本发明的电驱动装置的一可选择的实施形式的局部剖面图。在一空心轴驱动装置30中(其在这里只示意地表示)，一转子34可旋转地支承于一定子32内。转子34在必要时可以在其内侧与一附加的空心轴相连接，该空心轴具有内齿。一第一输出轴36经由一单向离合器40连接于空心轴驱动装置30的转子34并且根据转子的旋转方向绕一中轴线50可旋转地支承。未更详细地示出这样的轴承结构。在输出轴36与一与空心轴驱动装置30的定子32连接的轴承盖48之间设置另一单向离合器38。借其可以避免在释放单向离合器40时输出轴36沿相反方向相对于位置固定的定子32旋转。这例如在输出轴36连接于一塑化和注射单元的一塑化螺杆时可以是有利的，其中在完成塑化以后应该阻止逆转。

在相对侧，一第二输出轴46(其同样绕中轴线50可旋转地设置)经由一按行星齿轮传动装置的型式构成的传动装置42连接于转子34。转子34经由内齿与各行星齿轮44相啮合，各行星齿轮本身经由相应的轮齿与第二输出轴46作用连接或也可以经由另一图中未示出的太阳轮与第二输出轴46相连接。各行星齿轮44例如经由一未示出的相对于定子32固定的行星齿轮支架可旋转地支承。

利用该装置借助于一空心轴驱动装置30，它只需要一单独的变频器，可以按照本发明向两个不同的输出轴36和46传递不同的转矩，其中这两个轴之一个由于单向离合器40只根据转子的转向才可施加一转矩。

一按照本发明的电驱动装置可以各种各样有利地应用，特别在以下的领域具有其优点，在这些领域必须传递大的驱动转矩。其特征在于一特别紧凑的构造方式包括各输出轴的有利的对称的轴承结构。由于没有轴线偏移，可确保轴承和各支承的元件的特别对称的载荷。

               附图标记清单

1电驱动装置                   26、27单向离合器

2紧凑型驱动装置               28中轴线

4、4′电动机                  30空心轴传动装置

6、6′转子                    32定子

8、8′电动机轴                34转子/空心轴

10第一传动装置                36第一输出轴

12、12′第一主动小齿轮        38单向离合器

14第一太阳轮                  40单向离合器

16第一输出轴                  42行星齿轮传动装置

18第二传动装置                44行星齿轮

20、20′第二主动小齿轮        46第二输出轴

22第二太阳轮                  48轴承盖

24第二输出轴                  50中轴线

Claims (14)

1.电驱动装置，包括至少一个电动机(4、4′、30)，所述至少一个电动机分别具有一转子(6、6′、34)，和包括至少两个同轴的输出轴(16、24、36、46)，其中在所述至少一个电动机(4、4′、30)运转时可用不同的转速驱动输出轴(16、24，36、46)，其特征在于，输出轴(16、24，36、46)分别单独连接于或可连接于所述至少一个转子(6、6′，34)，并且所述至少一个转子(6、6′，34)经由一传动装置(10、18，42)与至少其中一个输出轴(16、24，36、46)相连接，该传动装置相对于相应另一输出轴(16、24，36、46)没有直接的作用连接。

2.按照权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，作为电动机设置一空心轴驱动装置(30)。

3.按照权利要求2所述的电驱动装置，其特征在于，至少其中一个输出轴(34、36)与转子(34)在中间连接一行星齿轮传动装置(42)的情况下相连接。

4.按照权利要求3所述的电驱动装置，其特征在于，行星齿轮传动装置(42)的各行星齿轮(44)相对于空心轴驱动装置(30)的一定子(32)位置固定地支承于转子(34)内。

5.按照权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，多个电动机(4、4′)绕输出轴(16、24)的轴线(28)对称地设置，其中每一电动机(4、4′)具有一输出轴(8、8′)，该输出轴平行于轴线(28)定位。

6.按照权利要求5所述的电驱动装置，其特征在于，为每一输出轴(16、24)配置一不同减速比的传动装置(10、18)，全部的输出轴(8、8′)经由该传动装置连接于或可连接于输出轴(16、24)。

7.按照权利要求6所述的电驱动装置，其特征在于，输出轴(8、8′)与至少配置的第一和第二主动小齿轮(12、12′、20、20′)力锁合相连接，所述主动小齿轮经由太阳轮(14、22)连接于或可连接于所述至少两个输出轴(16、24)。

8.按照权利要求6或7所述的电驱动装置，其特征在于，将一个或多个所述传动装置(10、18)装置成两级的或多级的。

9.按照权利要求1至8之一项所述的电驱动装置，其特征在于，设置一唯一的变频器，它连接于电驱动装置(1)，以便驱动所述至少两个输出轴(16、24，36、46)。

10.按照权利要求1至9之一项所述的电驱动装置，其特征在于，至少其中一输出轴(16、24，36、46)构成为空心轴。

11.按照权利要求1至10之一项所述的电驱动装置，其特征在于，所述至少两个输出轴(16、24，36、46)在运转中在电驱动装置(1)的同一侧上是传力的。

12.按照权利要求1至11之一项所述的电驱动装置，其特征在于，所述至少两个输出轴(16、24，36、46)在运转中在电驱动装置(1)的不同侧上是传力的。

13.按照权利要求1至12之一项所述的电驱动装置，其特征在于，一个或多个单向离合器(26、40)设置在一个或多个输出轴(16、24，36、46)与所述至少一个转子(6、6′，34)之间，从而只根据电驱动装置(1)的所述至少一个转子(6、6′，34)的旋转方向才可驱动所述一个或多个输出轴(16、24，36、46)。

14.按照权利要求13所述的电驱动装置，其特征在于，其中一个或多个单向离合器(26、40)构成为特别是可电或磁转换的。

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