DE102008032945A1

DE102008032945A1 - Elektrischer Direktantrieb für ein Maschinenaggregat

Info

Publication number: DE102008032945A1
Application number: DE200810032945
Authority: DE
Inventors: Michael Bogner; Peter Schuster
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-12
Filing date: 2008-07-12
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Direktantrieb für ein Maschinenaggregat, umfassend einen gerätefesten Stator (2) und einen drehantreibbaren, mit dem Maschinenaggregat direkt verbundenen Rotor (6). Erfindungsgemäß ist an dem Rotor (6) eine mit diesem konzentrische, Unwuchten des Gesamtsystems ausgleichende selbsttätige Unwuchtausgleichseinrichtung (110) vorgesehen. Auf diese Weise erübrigt sich ein getrennter Unwuchtausgleich des Antriebsmotors einerseits und des angetriebenen Maschinenaggregates andererseits.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Direktantrieb für ein Maschinenaggregat, umfassend einen gerätefesten Stator und einen drehantreibbaren, mit dem Maschinenaggregat verbundenen Rotor.
Hintergrund der Erfindung
Direktantriebe sind Antriebe, bei denen der Antriebsmotor direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Getriebes oder dergleichen mit dem anzutreibenden Maschinenaggregat verbunden ist. Der Antriebsmotor wird so ausgelegt, dass er unmittelbar die Drehzahl des anzutreibenden Maschinenaggregates hat. Die Vorteile von Direktantrieben sind allgemein bekannt. Sie liegen insbesondere darin, dass diese eine kompaktere Bauweise und damit insbesondere bei Schnellläufern eine hohe Leistungsdichte ermöglichen, und dass sie geringere Übertragungsgeräusche und Übertragungsverluste aufweisen. Typische Anwendungsgebiete für Direktantriebe, insbesondere im schnell laufenden Bereich, sind beispielsweise Antriebe für Werkzeugmaschinenspindeln, elektri sche Turbolader, CD- und DVD-Laufwerke, Waschmaschinen und Wäschetrommeln usw.
Insbesondere im Bereich schnell laufender Maschinenaggregate ist es von Bedeutung, dass diese vollkommen oder weitgehend ausgewuchtet sind. Gut ausgewuchtete Aggregate haben gegenüber mit einer Unwucht laufenden Aggregaten den Vorteil einer geringeren Geräuschentwicklung und einer niedrigeren Lagerbelastung, was zu einer höheren Lagerlebensdauer führt oder für eine Erhöhung der Drehzahlen oder eine kleinere Dimensionierung der Lager ausgenutzt werden kann.
Im allgemeinen werden bei einem elektrisch angetriebenen Maschinensystem das anzutreibende Maschinenaggregat einerseits und der Antriebsmotor andererseits getrennt ausgewuchtet. Das Auswuchten erfolgt beispielsweise durch Anbringen von Zusatzgewichten oder durch Wegnahme von Material.
Es sind auch schon Einrichtungen zum selbsttätigen Auswuchten von Maschinenaggregaten bekannt geworden. Derartige Einrichtungen sind in der Lage, auch unterschiedliche oder beispielsweise während des Betriebes sich ändernde Unwuchten auszugleichen. Die DE 10 2006 030 163 A1 zeigt eine derartige Einrichtung, bei der sich frei bewegliche Kugeln auf einer zur Drehachse konzentrischen Kreisbahn unter der Wirkung der an diesen angreifenden Normal- und Zentrifugalkräfte so einstellen, dass sie ein ausgleichendes Gegengewicht zur Unwuchtmasse bilden. Die Kugeln verändern ihre Lage solange, bis sich das geometrische Zentrum, d. h. die Drehachse, und das Gesamtmassenzentrum decken. Derartige selbsttätige Unwuchtausgleichseinrichtungen sind konstruktiv und baulich aufwendig, vor allem wenn sie sowohl für den Antriebsmotor als auch für das anzutreibende Maschinenaggregat vorgesehen werden müssen. Insbesondere bei einem Direktantrieb geht in diesem Fall der Vorteil der kompakten Bauweise zumindest teilweise wieder verloren.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Direktantrieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit Unwuchtausgleich zu schaffen, welcher konstruktiv und baulich einfach ist und welcher veränderliche Unwuchten ausgleichen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem elektrischen Direktantrieb der Antriebsmotor und das anzutreibende Maschinenaggregat, die nicht über ein Getriebe oder über andere drehmomentübertragende Mittel miteinander verbunden sind, ein Gesamtsystem bilden, dessen Unwucht mit einer einzigen Unwuchtausgleichseinrichtung kompensierbar sein sollte.
Die Erfindung geht daher aus von einem elektrischen Direktantrieb für ein Maschinenaggregat, umfassend einen gerätefesten Stator und einen drehantreibbaren, mit dem Maschinenaggregat verbundenen Rotor. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Rotor eine mit diesem konzentrische, selbsttätige Unwuchtausgleichseinrichtung vorgesehen ist, die Unwuchten des aus dem Direktantrieb und dem Maschinenaggregat bestehenden Gesamtsystems ausgleichen kann. Dadurch, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung selbsttätig arbeitet, kann sie auf unterschiedliche oder im Betrieb veränderliche Unwuchteffekte reagieren, beispielsweise bei Waschmaschinen, bei denen sich im Schleudergang durch Wasserentzug und Verlagerung der Wäsche Größe und Lage der Unwucht ändert.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung baulich in den Rotor integriert ist, d. h. einen Teil des Rotors bildet.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Unwuchtausgleichseinrichtung an den Rotor angebaut. Diese Ausgestaltung hat den Vor teil, dass sie auch nachträglich an bestehenden elektrischen Direktantrieben nachgerüstet werden kann.
Dabei sieht eine konstruktive Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung an einer Stirnfläche des Rotors befestigt ist. Gemäß einer anderen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Unwuchtausgleichseinrichtung auf einer Umfangsfläche des Rotors angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 schematisch eine Teilschnittansicht eines elektrischen Direktantriebes mit einer in den Rotor integrierten Unwuchtausgleichseinrichtung,
2 eine Ansicht etwa entsprechend der 1, mit einer an einer Stirnfläche des Rotors befestigen Unwuchtausgleichseinrichtung, und
3 eine Ansicht etwa entsprechend den 1 und 2, mit einer auf einer Umfangsfläche des Rotors angeordneten Unwuchtausgleichseinrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren zeigen jeweils einen gerätefesten, d. h. beispielsweise am Gehäuse einer Waschmaschine befestigten Stator 2 und einen diesem gegenüber um eine Drehachse 4 drehbaren, elektrisch antreibbaren Rotor 6, welcher mit der Eingangswelle 8 eines nicht dargestellten, anzutreibenden Maschinenaggregates drehverbunden ist.
Wie 1 zeigt, ist in den Rotor 6 eine mit 10 bezeichnete Unwuchtausgleichseinrichtung integriert, welche auf dem Prinzip der auf einer zur Drehachse 4 konzentrischen Kreisbahn sich automatisch einstellenden Ausgleichsgewichte, in diesem Fall Kugeln beruht. Am Rotor 6 ist ein durch zwei zueinan der konzentrische Ringflansche 12 bzw. 14 gebildeter, die Ausgleichskugeln 16 aufnehmender Ringraum vorgesehen, welcher durch einen in geeigneter Weise befestigten Deckel 18 abgeschlossen ist.
Die Unwuchtausgleichseinrichtung 10 ist, wie weiter vorne bereits dargelegt wurde, so ausgelegt, dass sie eventuell, auch veränderliche Unwuchten des aus dem Antriebsmotor und dem anzutreibenden Maschinenaggregat bestehenden Gesamtsystems ausgleichen kann.
2 zeigt einen elektrischen Direktantrieb, welcher dem Direktantrieb der 1 im wesentlichen entspricht. Im Unterschied dazu ist jedoch eine Unwuchtausgleichseinrichtung 20 vorgesehen, die an der Stirnfläche 22 des Rotors 6 über den Rotor 6 mit einer Rotornabe 24 verbindende Schrauben 26 befestigt ist. Die Unwuchtausgleichseinrichtung 20 besteht im wesentlichen aus einem Ringelement 27, welches so geformt ist, dass es einen Ringraum zur Aufnahme der Ausgleichskugeln 28 bildet.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines elektrischen Direktantriebes, bei welchem eine Unwuchtausgleichseinrichtung 30 auf einer radial außen liegenden Umfangsfläche 32 des Rotors 6 befestigt ist. Die Unwuchtausgleichseinrichtung 30 besteht aus einem Ring 34 mit einem U-förmigen Querschnitt, welcher einen Ringraum zur Aufnahme der Ausgleichskugeln 36 bildet. Der Ring 34 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Rotor verschweißt.
Die die jeweiligen Ausgleichskugeln 16, 28 bzw. 36 aufnehmenden Ringräume können mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise Öl gefüllt sein. Dies ermöglicht insbesondere bei instationären Beschleunigungs- und Bremsvorgängen des Gesamtsystems eine Dämpfung der Kugelbewegungen.

2: Stator
4: Drehachse
6: Rotor
8: Eingangswelle
10: Unwuchtausgleichseinrichtung
12: Ringflansch
14: Ringflansch
16: Ausgleichskugeln
18: Deckel
20: Unwuchtausgleichseinrichtung
22: Stirnfläche
24: Rotornabe
26: Schrauben
27: Ringelement
28: Ausgleichskugeln
30: Unwuchtausgleichseinrichtung
32: Umfangsfläche
34: Ring
36: Ausgleichskugeln

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006030163 A1 [0005]

Claims

Elektrischer Direktantrieb für ein Maschinenaggregat, umfassend einen gerätefesten Stator (2) und einen drehantreibbaren, mit dem Maschinenaggregat verbundenen Rotor (6), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor (6) eine mit diesem konzentrische, Unwuchten des Gesamtsystems ausgleichende selbsttätige Unwuchtausgleichseinrichtung (10) vorgesehen ist.
Elektrischer Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung (10) baulich in den Rotor (6) integriert ist.
Elektrischer Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung (20) an den Rotor (6) angebaut ist.
elektrischen Direktantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung (20) an einer Stirnfläche (22) des Rotors (6) befestigt ist.
Elektrischer Direktantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtausgleichseinrichtung (30) auf einer Umfangsfläche (32) des Rotors (6) befestigt ist.