DE102014201322A1

DE102014201322A1 - Variable speed electrical machine

Info

Publication number: DE102014201322A1
Application number: DE102014201322.4A
Authority: DE
Inventors: Ralf Martin Dinter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-07-30
Also published as: WO2015110617A3; WO2015110617A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine. Die drehzahlveränderliche elektrische Maschine (R) weist einen Stator (1), einen Rotor (2) und eine drehfest mit dem Rotor (2) verbundene, gegenüber einem Gehäuse (4) der elektrischen Maschine (R) drehbar gelagerte (3) Hohlwelle (W3) auf. Die beiden axialen Enden der Hohlwelle (W3) sind über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten (41, 42) des Gehäuses (4) von außen zugänglich. Der lichte Innendurchmesser der Hohlwelle (W3) ist so bemessen, dass eine Antriebswelle (W1, W2) eines Standard-Elektromotors (M) axial durch die Hohlwelle (W3) geschoben werden kann. Das Gehäuse (4) weist dabei an einer seiner Stirnseiten (41, 42) einen Flansch (F2) zur Montage an einen Anschlussflansch (F1) des Standard-Elektromotors (M) auf.The present invention relates to a variable speed electrical machine. The variable-speed electrical machine (R) has a stator (1), a rotor (2) and a rotatably connected to the rotor (2), with respect to a housing (4) of the electric machine (R) rotatably mounted (3) hollow shaft (W3 ) on. The two axial ends of the hollow shaft (W3) are each accessible via an opening at opposite end faces (41, 42) of the housing (4) from the outside. The clear inner diameter of the hollow shaft (W3) is dimensioned so that a drive shaft (W1, W2) of a standard electric motor (M) can be pushed axially through the hollow shaft (W3). The housing (4) has at one of its end faces (41, 42) a flange (F2) for mounting to a connecting flange (F1) of the standard electric motor (M).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine sowie einen Antrieb umfassend eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine. The present invention relates to a variable speed electric machine and a drive comprising a variable speed electric machine.

GB 1 305 393 A (W. H. Allen Sons & Co. Ltd.) 31.01.1973 beschreibt einen drehzahlveränderlichen Antrieb, der einen größeren drehzahlkonstanten Elektromotor, einen kleineren drehzahlveränderlichen Elektromotor und ein dreiwelliges Umlaufgetriebe aufweist. Die beiden antreibenden Elektromotoren und eine Abtriebswelle können in jeder beliebigen Kombination jeweils mit dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad des Getriebes verbunden sein. GB 1 305 393 A (WH Allen Sons & Co. Ltd.) 31.01.1973 describes a variable speed drive having a larger speed constant electric motor, a smaller variable speed electric motor and a three-shaft epicyclic gear. The two driving electric motors and an output shaft can be connected in any combination with each of the sun gear, the planetary carrier and the ring gear of the transmission.

DE 36 40 146 A1 (H. -G. Eckhardt) 01.06.1988 beschreibt einen drehzahlveränderlichen Antrieb mit einem dreiwelligen Planetengetriebe, dessen zwei Antriebswellen mit voneinander unabhängig betriebenen Antriebsmaschinen verbunden sind. Dabei kann die eine, drehzahlveränderliche, Antriebsmaschine auch als Generator betrieben werden. DE 36 40 146 A1 (H.G. Eckhardt) 01.06.1988 describes a variable speed drive with a three-shaft planetary gear, the two drive shafts are connected to each other independently driven drive machines. The one, variable speed, prime mover can also be operated as a generator.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten drehzahlveränderlichen Antrieb bereitzustellen. It is the object of the invention to provide an improved variable speed drive.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine gemäß Anspruch 1. The object is achieved by a variable-speed electrical machine according to claim 1.

Die drehzahlveränderliche elektrische Maschine weist einen Stator, einen Rotor und eine drehfest mit dem Rotor verbundene Hohlwelle auf. Die Hohlwelle ist gegenüber einem Gehäuse der elektrischen Maschine drehbar gelagert. Die beiden axialen Enden der Hohlwelle sind über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten des Gehäuses von außen zugänglich. Der lichte Innendurchmesser der Hohlwelle ist so bemessen, dass eine Antriebswelle eines Standard-Elektromotors axial durch die Hohlwelle geschoben werden kann. Das Gehäuse weist an einer seiner Stirnseiten einen Flansch zur Montage an einen Anschlussflansch des Standard-Elektromotors auf. The variable-speed electric machine has a stator, a rotor and a non-rotatably connected to the rotor hollow shaft. The hollow shaft is rotatably mounted relative to a housing of the electric machine. The two axial ends of the hollow shaft are accessible via an opening at opposite ends of the housing from the outside. The clear inner diameter of the hollow shaft is dimensioned so that a drive shaft of a standard electric motor can be pushed axially through the hollow shaft. The housing has on one of its end faces a flange for mounting on a connecting flange of the standard electric motor.

Mit dem Begriff „elektrische Maschine“ sind solche elektrischen Maschinen gemeint, welche, je nach dem Betriebspunkt der Maschine, sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden können. Der Leistungsfluss ist je nach dem Betriebspunkt der Maschine motorisch oder generatorisch. By the term "electrical machine" is meant such electrical machines which, depending on the operating point of the machine, can be operated both as a motor and as a generator. The power flow is motorized or regenerative, depending on the operating point of the machine.

Durch die Möglichkeit der Integration eines drehzahlkonstanten Standard-Elektromotors mit der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine kann der Anwendungsbereich eines existierenden Standard-Elektromotors auf einfache Weise beträchtlich erweitert werden. The possibility of integrating a constant-speed standard electric motor with the variable-speed electric machine makes it possible to considerably expand the scope of application of an existing standard electric motor in a simple manner.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Motor-Kombination nach Anspruch 2. Die Motor-Kombination umfasst eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine nach Anspruch 1 und einen drehzahlkonstanten Elektromotor. Der Gehäuseflansch der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine ist koaxial an einem Anschlussflansch des drehzahlkonstanten Elektromotors montiert. Die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors ragt so durch die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine, dass an der vom drehzahlkonstanten Elektromotor abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors und die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine zum Anschluss an je eine von zwei Antriebswellen eines dreiwelligen Umlaufgetriebes geeignet sind. The object is also achieved by a motor combination according to claim 2. The motor combination comprises a variable-speed electric machine according to claim 1 and a constant-speed electric motor. The housing flange of the variable-speed electrical machine is mounted coaxially on a connecting flange of the constant-speed electric motor. The drive shaft of the constant-speed electric motor protrudes through the hollow shaft of the variable-speed electric machine that on the side facing away from the constant-speed electric motor end face of the variable speed electric machine, the drive shaft of the constant-speed electric motor and the hollow shaft of the variable-speed electric machine for connection to one of two drive shafts of a three-shaft epicyclic gear are suitable.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Motor-Baukasten nach Anspruch 6. Der Motor-Baukasten ist zur Zusammenstellung von Motor-Kombinationen nach einem der Ansprüche 2 bis 5 geeignet, insbesondere zum Anbau an dreiwellige Umlaufgetriebe. Der Motor-Baukasten umfasst eine Elektromotor-Baureihe von drehzahlkonstanten Elektromotoren und eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen. Die Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen umfasst Gruppen von je zwei oder mehr drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen, die zur Kombination mit je einem drehzahlkonstanten Elektromotor der Elektromotor-Baureihe geeignet sind. The object is also achieved by a motor-construction kit according to claim 6. The motor-kit is suitable for assembling motor combinations according to one of claims 2 to 5, in particular for mounting on three-shaft epicyclic gear. The engine kit comprises an electric motor series of constant-speed electric motors and a series of variable-speed electrical machines. The series of variable-speed electric machines comprises groups of two or more variable-speed electrical machines, which are suitable for combination with one constant-speed electric motor of the electric motor series.

Für eine kostengünstige Fertigung und Lagerhaltung ist es vorteilhaft, die verschiedenen Motoren einer Motorreihe mit möglichst vielen gleichartigen Komponenten nach dem Baukastenprinzip aufbauen zu können. Somit können Standardmotoren zur Erweiterung bestehender Baureihen genutzt werden. For a cost-effective production and warehousing, it is advantageous to be able to build the various motors of a motor series with as many similar components on the modular principle. Thus, standard motors can be used to expand existing series.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen drehzahlveränderlichen Antrieb nach Anspruch 7. Der drehzahlveränderliche Antrieb umfasst eine Motor-Kombination nach Anspruch 2 bis 5 und ein dreiwelliges Umlaufgetriebe. An der vom drehzahlkonstanten Elektromotor abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine sind die Antriebswelle des Elektromotors und die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine mit je einer Antriebswelle eines dreiwelligen Umlaufgetriebes verbunden. The object is further achieved by a variable-speed drive according to claim 7. The variable-speed drive comprises a motor combination according to claim 2 to 5 and a three-shaft epicyclic gear. At the end facing away from the constant-speed electric motor end face of the variable-speed electric machine, the drive shaft of the electric motor and the hollow shaft of the variable-speed electric machine are each connected to a drive shaft of a three-shaft epicyclic gear.

Somit erhält man eine integrierte Lösung für eine drehzahlvariable Antriebseinheit. Thus, one obtains an integrated solution for a variable-speed drive unit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Motor-Kombination ist die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors in der Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine gelagert. Die gegenseitige radiale Abstützung der Wellen führt zu einer Stabilisierung der beiden Wellen. According to a preferred embodiment of the motor combination, the drive shaft of the constant-speed electric motor is mounted in the hollow shaft of the variable-speed electric machine. The mutual radial support of the waves leads to a stabilization of the two waves.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Motor-Kombination ist die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors aus einem Wellenstumpf und einem an dem Wellenstumpf befestigten Wellenverlängerungselement gebildet. Die hat den Vorteil, dass der drehzahlkonstante Elektromotor unabhängig von der Baulänge der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine gewählt werden kann; die Anpassung des Wellenstumpfs des drehzahlkonstanten Elektromotors an die Baulänge der verwendeten drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine erfolgt mittels des Wellenverlängerungselement, das in verschiedenen Längen bereit gehalten werden kann. According to a preferred embodiment of the motor combination, the drive shaft of the constant-speed electric motor is formed from a stub shaft and a shaft extension attached to the shaft extension element. This has the advantage that the speed constant electric motor can be selected independently of the length of the variable-speed electric machine; the adjustment of the stub shaft of the constant-speed electric motor to the length of the variable-speed electrical machine used by means of the wave extension element, which can be kept ready in different lengths.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Motor-Kombination ist der drehzahlkonstante Elektromotor ein Motor aus einer Elektromotor-Baureihe, vorzugsweise einer Baureihe von Standardmotoren, und/oder die drehzahlveränderliche elektrische Maschine eine elektrische Maschine aus einer Baureihe von elektrischen Maschinen. According to a preferred embodiment of the motor combination, the constant-speed electric motor is a motor of an electric motor series, preferably a series of standard motors, and / or the variable-speed electric machine is an electric machine of a series of electric machines.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt In the following the invention will be explained with reference to several embodiments with the aid of the accompanying drawings. It shows

1 ein Konzept eines herkömmlichen drehzahlvariablen Antriebs mit einer ersten und einer zweiten Baugruppe; 1 a concept of a conventional variable speed drive with a first and a second assembly;

2 ein erstes Getriebeschema eines in der zweiten Baugruppe enthaltenen Getriebes; 2 a first transmission scheme of a transmission contained in the second assembly;

3 ein weiteres Getriebeschema eines in der zweiten Baugruppe enthaltenen Getriebes; 3 another transmission scheme of a transmission contained in the second assembly;

4 ein weiteres Getriebeschema eines in der zweiten Baugruppe enthaltenen Getriebes; 4 another transmission scheme of a transmission contained in the second assembly;

5 schematisch einen Aufbau einer Motor-Kombination; 5 schematically a structure of a motor combination;

6 schematisch einen Aufbau eines Antriebs mit einem an eine Motor-Kombination nach 5 angesetzten Getriebe; 6 schematically a structure of a drive with a to a motor combination according to 5 scheduled transmission;

7 schematisch einen Aufbau eines Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe; 7 schematically a structure of a drive with a gear integrated therein;

8 eine Variante eines integrierten Antriebs nach 7; und 8th a variant of an integrated drive to 7 ; and

9 eine weitere Variante eines integrierten Antriebs nach 7. 9 another variant of an integrated drive to 7 ,

1 zeigt ein Konzept eines herkömmlichen drehzahlvariablen Antriebs mit einer ersten Baugruppe I und einer zweiten Baugruppe II. Die erste Baugruppe I umfasst einen elektrischen Antrieb. Die zweite Baugruppe II umfasst ein Getriebe P. 1 shows a concept of a conventional variable-speed drive with a first assembly I and a second assembly II. The first assembly I includes an electric drive. The second assembly II comprises a transmission P.

Die erste Baugruppe I umfasst eine elektrische Maschine R und einen Elektromotor M. Mittels der Schalter S können die elektrische Maschine R und der Elektromotor M jeweils mit einem elektrischen Spannungsnetz N verbunden werden. Die elektrische Maschine R kann mittels eines Umrichters C drehzahlvariabel betrieben werden, wohingegen der Elektromotor M drehzahlkonstant ist. Die elektrische Maschine R arbeitet je nach Betriebspunkt als Motor oder als Generator. Die erste Baugruppe I besitzt zwei Antriebswellen 5 und 6, wobei die erste Antriebswelle 5 mit der elektrischen Maschine R und die zweite Antriebswelle 6 mit dem Elektromotor M verbunden ist. Die erste Antriebswelle 5 ist beim generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine R eine Abtriebswelle. The first assembly I comprises an electrical machine R and an electric motor M. By means of the switches S, the electrical machine R and the electric motor M can each be connected to an electrical voltage network N. The electric machine R can be operated by means of an inverter C variable speed, whereas the electric motor M speed is constant. Depending on the operating point, the electric machine R works as a motor or as a generator. The first assembly I has two drive shafts 5 and 6 , wherein the first drive shaft 5 with the electric machine R and the second drive shaft 6 is connected to the electric motor M. The first drive shaft 5 is the generator operation of the electric machine R is an output shaft.

Die zweite Baugruppe II umfasst ein dreiwelliges Überlagerungsgetriebe P mit einer Abtriebswelle 10 zur Verbindung mit einer Arbeitsmaschine. Der Antrieb des Getriebes P erfolgt durch zwei Antriebswellen 7 und 8 des Getriebes P, wobei die erste Welle 7 auch Leistung an die erste Baugruppe I zurückspeisen kann; in diesem Fall arbeitet die elektrische Maschine R generatorisch. Durch eine Kopplung der Antriebswelle 5 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R mit der ersten Antriebswelle 7 des Getriebes P und der Antriebswelle 6 des drehzahlkonstanten Elektromotors M mit der zweiten Antriebswelle 8 des Getriebes P entsteht aus den beiden Baugruppen I und II eine drehzahlvariable Antriebseinheit. The second module II comprises a three-shaft superposition gear P with an output shaft 10 for connection to a working machine. The drive of the transmission P is effected by two drive shafts 7 and 8th of the transmission P, wherein the first shaft 7 can also feed back power to the first module I; In this case, the electric machine R works as a generator. By a coupling of the drive shaft 5 the variable speed electric machine R with the first drive shaft 7 of the transmission P and the drive shaft 6 of the constant-speed electric motor M with the second drive shaft 8th of the transmission P arises from the two modules I and II a variable-speed drive unit.

Aufgrund der Funktion der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R, durch Überlagerung bzw. im Zusammenwirken mit dem drehzahlkonstanten Elektromotor M eine an der Arbeitsmaschine gewünschte Drehzahl einzustellen bzw. einzuregeln, wird die elektrische Maschine R auch als „Regulator“ bezeichnet. Due to the function of the variable-speed electric machine R, to set or regulate a desired speed on the working machine by superposition or in cooperation with the constant-speed electric motor M, the electric machine R is also referred to as a "regulator".

2 bis 4 zeigen verschiedene Getriebeschemata eines in der zweiten Baugruppe II enthaltenen Planetengetriebes P, welche je nach gewünschter Übersetzung gewählt werden können. 2 to 4 show different transmission schemes of a planetary gear P contained in the second assembly II, which can be selected depending on the desired ratio.

2 zeigt ein erstes Getriebeschema des Planetengetriebes P, bei welchem der Planetenträger PS mit der ersten Antriebswelle 7 des Planetengetriebes P und das Sonnenrad P1 mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Die in dem Planetenträger PS gelagerten Planeten PP kämmen mit dem rotierbar gelagerten Hohlrad P2, welches mit der Abtriebswelle 10 des Planetengetriebes P verbunden ist. 2 shows a first transmission diagram of the planetary gear P, wherein the planet carrier PS with the first drive shaft 7 of Planetary gear P and the sun gear P1 with the second drive shaft 8th of the planetary gear P is connected. The planet PP mounted in the planet carrier PS mesh with the rotatably mounted ring gear P2, which is connected to the output shaft 10 of the planetary gear P is connected.

3 zeigt ein weiteres Getriebeschema des Planetengetriebes P, bei welchem das Hohlrad P2 mit der ersten Antriebswelle 7 des Planetengetriebes P und das Sonnenrad P1 mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Der Planetenträger PS ist mit der Abtriebswelle 10 des Planetengetriebes P verbunden. 3 shows a further transmission scheme of the planetary gear P, in which the ring gear P2 with the first drive shaft 7 of the planetary gear P and the sun gear P1 with the second drive shaft 8th of the planetary gear P is connected. The planet carrier PS is with the output shaft 10 connected to the planetary gear P.

4 zeigt ein weiteres Getriebeschema des Planetengetriebes P, bei welchem das Hohlrad P2 mit der ersten Antriebswelle 7 des Planetengetriebes P und der Planetenträger PS mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Das Sonnenrad P1 ist mit der Abtriebswelle 10 des Planetengetriebes P verbunden. 4 shows a further transmission scheme of the planetary gear P, in which the ring gear P2 with the first drive shaft 7 of the planetary gear P and the planet carrier PS with the second drive shaft 8th of the planetary gear P is connected. The sun gear P1 is connected to the output shaft 10 connected to the planetary gear P.

5 zeigt ein Aufbauschema einer Motor-Kombination umfassend eine drehzahlveränderliche elektrische Maschine R und einen drehzahlkonstanten Elektromotor M. 5 shows a construction diagram of a motor combination comprising a variable-speed electric machine R and a constant-speed electric motor M.

Die drehzahlveränderliche elektrische Maschine R umfasst einen Stator 1, einen Rotor 2 und eine drehfest mit dem Rotor 2 verbundene Hohlwelle W3, welche gegenüber einem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine R in Lagern 3 drehbar gelagert ist. Die beiden axialen Enden der Hohlwelle W3 sind über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten 41, 42 des Gehäuses 4 von außen zugänglich. Über einen stirnseitig an dem Gehäuse 4 angebrachten Flansch F2 ist die drehzahlveränderliche elektrische Maschine R koaxial an einen Anschlussflansch F1 des drehzahlkonstanten Elektromotors M montiert. Der auf einem Fundament 11 fixierte drehzahlkonstante Elektromotor M ist ein Motor aus einer Standard-Baureihe, wobei das Motorschild F1 als Flansch ausgeführt ist. The variable speed electric machine R includes a stator 1 , a rotor 2 and one rotatably with the rotor 2 connected hollow shaft W3, which opposite a housing 4 the electric machine R in warehouses 3 is rotatably mounted. The two axial ends of the hollow shaft W3 are each an opening on opposite end faces 41 . 42 of the housing 4 accessible from outside. About a front side of the housing 4 mounted flange F2, the variable-speed electric machine R is coaxially mounted to a connecting flange F1 of the constant-speed electric motor M. The one on a foundation 11 Fixed speed constant electric motor M is a motor from a standard series, whereby the motor plate F1 is designed as a flange.

Der ausreichend bemessene lichte Innendurchmesser der Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R erlaubt es, dass eine Antriebswelle W1, W2 des Standard-Elektromotors M axial durch die Hohlwelle W3 geschoben ist. Die Antriebswelle W1, W2 des Standard-Elektromotors M besteht aus einem aus dem Elektromotor M herausragenden Wellenstumpf W1 und einem an dem Wellenstumpf W1 befestigten Wellenverlängerungselement W2. Somit bildet die Welle W2 eine Verlängerung der Welle W1 des Elektromotors M. Dabei ist die Antriebswelle W1, W2 des Elektromotors M mithilfe eines Lagers 12 in der Hohlwelle W3 der elektrischen Maschine R drehbar abgestützt und gelagert. The sufficiently dimensioned clear inner diameter of the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R allows a drive shaft W1, W2 of the standard electric motor M to be pushed axially through the hollow shaft W3. The drive shaft W1, W2 of the standard electric motor M consists of a shaft stub W1 protruding from the electric motor M and a shaft extension element W2 attached to the stub shaft W1. Thus, the shaft W2 forms an extension of the shaft W1 of the electric motor M. Here, the drive shaft W1, W2 of the electric motor M by means of a bearing 12 rotatably supported and supported in the hollow shaft W3 of the electric machine R.

Die Antriebswelle W1, W2 des drehzahlkonstanten Elektromotors M ragt so durch die Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R, dass an der vom drehzahlkonstanten Elektromotor M abgewandten Stirnseite 42 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R die Antriebswelle W1, W2 des drehzahlkonstanten Elektromotors M und die Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R zur Verbindung mit je einer von zwei Antriebswellen 7, 8 eines nicht dargestellten dreiwelligen Umlaufgetriebes P geeignet sind. The drive shaft W1, W2 of the constant-speed electric motor M protrudes through the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R that on the side remote from the speed constant electric motor M end face 42 the variable-speed electric machine R, the drive shaft W1, W2 of the constant-speed electric motor M and the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R for connection to one of two drive shafts 7 . 8th a three-shaft planetary gear P, not shown, are suitable.

Durch die Kombination einer drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R mit einem Standard-Elektromotor M kann der Anwendungsbereich einer existierenden Baureihe des Standard-Elektromotors M einfach erweitert werden. By combining a variable-speed electric machine R with a standard electric motor M, the scope of an existing series of the standard electric motor M can be easily extended.

6 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die in 5 dargestellte Motor-Kombination durch Kupplungselemente K1 bis K4 mit der zweiten Baugruppe II, welche ein Getriebe P aufweist, verbunden ist. Die auf diese Weise die Motor-Kombination M und R und die Kupplungselemente K1 bis K4 umfassende erste Baugruppe I ist mit der das Getriebe P umfassenden zweiten Baugruppe II gekoppelt. Sowohl der drehzahlkonstante Motor M der ersten Baugruppe I als auch das Getriebe P der zweiten Baugruppe II sind jeweils auf einem Fundament 11 fixiert. Die Hohlwelle W3 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R der ersten Baugruppe I ist mittels einer ersten Kupplung K1 mit einer ersten Antriebswelle des Getriebes P verbunden. Die Welle W2 des drehzahlkonstanten Motors M der ersten Baugruppe I ist mittels der Kupplungen K2, K3 und K4 mit einer zweiten Antriebswelle des Getriebes P verbunden. Mittels einer weiteren Kupplung K5 kann die Abtriebswelle des Getriebes P mit einer Arbeitsmaschine verbunden werden. Verwendet man ein die Kupplungen umschließendes Gehäuse F3 als Verbindung zwischen der ersten Baugruppe I und der zweiten Baugruppe II, so kann die Befestigung der zweiten Baugruppe II auf dem Fundament 11 entfallen. 6 shows an embodiment in which the in 5 shown motor combination by coupling elements K1 to K4 with the second assembly II, which has a transmission P is connected. The first subassembly I comprising the motor combination M and R and the coupling elements K1 to K4 in this way is coupled to the second subassembly II comprising the gear P. Both the speed constant motor M of the first module I and the transmission P of the second module II are each on a foundation 11 fixed. The hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R of the first assembly I is connected to a first drive shaft of the transmission P by means of a first clutch K1. The shaft W2 of the constant-speed motor M of the first module I is connected by means of the clutches K2, K3 and K4 with a second drive shaft of the transmission P. By means of a further clutch K5, the output shaft of the transmission P can be connected to a work machine. If one uses a housing enclosing the couplings F3 as a connection between the first assembly I and the second assembly II, so can the attachment of the second assembly II on the foundation 11 omitted.

7 zeigt einen drehzahlvariablen Antrieb mit einem darin integrierten Getriebe P. Der drehzahlvariable Antrieb ist aus drei unterschiedlichen Einheiten kombiniert: einem drehzahlkonstanten Motor M, einer elektrischen Maschine R und einem Getriebe P. Das Getriebe P ist dabei direkt an die die Motor-Kombination M und R umfassende erste Baugruppe I gebaut und realisiert damit eine integrierte Lösung für eine drehzahlvariable Antriebseinheit. 7 shows a variable-speed drive with a built-in gear P. The variable-speed drive is composed of three different units: a constant-speed motor M, an electric machine R and a transmission P. The gear P is directly to the motor combination M and R. comprehensive first assembly I built and realized thereby an integrated solution for a variable speed drive unit.

Der drehzahlkonstante Motor M weist stirnseitig einen Flansch F1 auf, der mit einem stirnseitig angeordneten Flansch F2 der elektrischen Maschine R verbunden ist. Ein an der von dem drehzahlkonstanten Motor M abgewandten Stirnseite der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R angebrachter, zweiter Flansch F4 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R ist mit einem stirnseitig angeordneten Flansch F5 des Getriebes P verbunden. The speed-constant motor M has the front side a flange F1, which is connected to a frontally arranged flange F2 of the electric machine R. A on the side facing away from the constant-speed motor M end face of the variable-speed electric machine R. attached, second flange F4 of the variable speed electric machine R is connected to a frontally disposed flange F5 of the transmission P.

Das Getriebe ist dabei als ein dreiwelliges Planetengetriebe gemäß 2 ausgebildet: die Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R ist mittels einer Welle-Nabe-Verbindung WN1 mit einem Planetenträger PS verbunden, die Welle W2 des drehzahlkonstanten Motors M weist an seinem getriebeseitigen Ende die Verzahnung eines Sonnenrads P1 auf, und das mittels Lagern L1 rotierbar in dem Gehäuse des Getriebes P gelagerte Hohlrad P2 ist mit einer Abtriebswelle 10 des Getriebes P verbunden. Dabei ist die Welle W2 des drehzahlkonstanten Motors M mithilfe einer Welle-Nabe-Verbindung WN2 mit dem Wellenstumpf W1 des drehzahlkonstanten Motors M verbunden. Die Welle W2 benötigt keine zusätzliche Lagerung. Die Planeten PP sind über die Lager L2 auf einer im Planetenträger PS gehaltenen Achse PA gelagert. Das Hohlrad P2 ist mit seinen Lagern L1 gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt und bildet die Abtriebseinheit zur nicht dargestellten Arbeitsmaschine. Das Getriebegehäuse ist mittels des Flansches F5 direkt an das Gehäuse des drehzahlvariablen Motors R angeflanscht. Mit dieser Ausführung der zweiten Baugruppe II, d.h. des Getriebes P, wird keine weitere Kupplung zwischen der ersten Baugruppe I und der zweiten Baugruppe II benötigt. The transmission is in accordance with a three-shaft planetary gear 2 formed: the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R is connected by means of a shaft-hub connection WN1 with a planet carrier PS, the shaft W2 of the constant-speed motor M has at its gear-side end of the teeth of a sun gear P1, and rotatable by means of bearings L1 In the housing of the transmission P mounted ring gear P2 is connected to an output shaft 10 connected to the transmission P. In this case, the shaft W2 of the constant-speed motor M is connected to the stub shaft W1 of the constant-speed motor M by means of a shaft-hub connection WN2. The shaft W2 requires no additional storage. The planets PP are mounted on the bearings L2 on an axis PA held in the planet carrier PS. The ring gear P2 is supported with its bearings L1 relative to the gear housing and forms the output unit to the work machine, not shown. The gear housing is flanged by means of the flange F5 directly to the housing of the variable-speed motor R. With this embodiment of the second module II, ie the transmission P, no further coupling between the first module I and the second module II is required.

8 zeigt eine Variation des in 7 dargestellten drehzahlvariablen Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe: das Getriebe P ist als ein dreiwelliges Planetengetriebe gemäß 3 ausgebildet. 8th shows a variation of in 7 shown variable speed drive with an integrated gear: the transmission P is as a three-shaft planetary gear according to 3 educated.

9 zeigt eine weitere Variation des in 7 dargestellten drehzahlvariablen Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe: das Getriebe P ist als ein dreiwelliges Planetengetriebe gemäß 4 ausgebildet. 9 shows another variation of the in 7 shown variable speed drive with an integrated gear: the transmission P is as a three-shaft planetary gear according to 4 educated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 1305393 A [0002]
DE 3640146 A1 [0003]

Claims

Variable speed electrical machine (R) with - a stator ( 1 ), - a rotor ( 2 ) and - a rotationally fixed with the rotor ( 2 ), opposite a housing ( 4 ) of the electric machine (R) rotatably mounted ( 3 ) Hollow shaft (W3), whose two axial ends each have an opening on opposite end faces ( 41 . 42 ) of the housing ( 4 ) are accessible from the outside and the inner diameter of which is dimensioned such that a drive shaft (W1, W2) of a standard electric motor (M) can be pushed axially through the hollow shaft (W3), the housing ( 4 ) on one of its end faces ( 41 . 42 ) has a flange (F2) for mounting to a connecting flange (F1) of the standard electric motor (M).

Motor combination comprising a variable-speed electric machine (R) according to claim 1 and a constant-speed electric motor (M), wherein the housing flange (F2) of the variable-speed electric machine (R) is coaxially mounted on a connecting flange (F1) of the constant-speed electric motor (M) and the drive shaft (W1, W2) of the constant-speed electric motor (M) so through the hollow shaft (W3) of the variable-speed electric machine (R) protrudes that at the end of the constant-speed electric motor (M) facing away from ( 42 ) of the variable-speed electric machine (R), the drive shaft (W1, W2) of the constant-speed electric motor (M) and the hollow shaft (W3) of the variable-speed electric machine (R) for connection to one of two drive shafts ( 7 . 8th ) of a three-shaft epicyclic gear (P) are suitable.

Motor combination according to claim 2, wherein the drive shaft (W1, W2) of the constant-speed electric motor (M) is mounted in the hollow shaft (W3) of the variable-speed electrical machine (R) ( 12 ).

Motor combination according to claim 2 or 3, wherein the drive shaft (W1, W2) of the constant-speed electric motor (M) is formed from a stub shaft and a shaft extension attached to the shaft extension element.

Motor combination according to one of claims 2 to 4, wherein the constant-speed electric motor (M) is a motor of an electric motor series, preferably a series of standard motors, and / or the variable-speed electric machine (R) an electric machine from a series of electrical Machines is.

Engine assembly for engine combinations according to one of claims 2 to 5, in particular for mounting on three-shaft epicyclic gearbox, comprising an electric motor series of constant-speed electric motors (M1, M2, M3, ..., Mn) and a series of variable-speed electric machines (R1, R2, R3, ..., Rn), where the series of variable-speed electric machines comprises groups of two or more variable-speed electrical machines (R1, R2, R3) which can be combined with one constant-speed electric motor (M1) the electric motor series are suitable.

Variable-speed drive comprising a motor combination according to one of Claims 2 to 5 and a three-shaft epicyclic gear (P), the drive shaft (W1, W2) of the electric motor (R) being remote from the speed-constant electric motor (M) on the front side of the variable-speed electric machine (R). M) and the hollow shaft (W3) of the variable-speed electric motor (R), each with a drive shaft ( 7 . 8th ) of a three-shaft epicyclic gear (P) are connected.