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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für eine Mehrachsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses. Die Mehrachsmaschine ist insbesondere eine elektrische Mehrachsmaschine, bei welcher mehrere rotierende Achsen und/oder elektrische Maschinen in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet sind.
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Maschinen, wie beispielsweise elektrische Maschinen, Motoren, Generatoren, Rotationsmaschinen, Linearmaschinen usw., werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt, um beispielsweise Gegenstände in Bewegung zu versetzen, elektrische Energie zu erzeugen, usw.. Bei einer Mehrachsmaschine sind mehrere rotierende Achsen in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet. Je nach Konstruktion, sind hierfür mehrere elektrische Maschinen in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet, wie beispielsweise in der
DE 10 2016 224 951 A1 gezeigt.
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Problematisch ist, dass für eine derartige Mehrachsmaschinen vielfältige Anforderungen zu erfüllen sind, wie Bereitstellung von Befestigungsmöglichkeiten, insbesondere eines Gehäuses und der mechanischen Grundkonstruktion, Wärmeabfuhr, Abdichtung zur Umgebung, Integration von Kabelführungen, usw.. Hierbei soll die Mehrachsmaschine nicht nur in der Herstellung kostengünstig sein, sondern auch platzsparend, unaufwändig und sicher aufstellbar, sowie im Betrieb sicher, mit guten Leistungseigenschaften und energiesparend betreibbar sein.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse für eine Mehrachsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll ein Gehäuse für eine Mehrachsmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses bereitgestellt werden, bei welcher Mehrachsmaschine mehrere rotierende Achsen in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet sind, so dass die Mehrachsmaschine nicht nur in der Herstellung kostengünstig ist, sondern auch platzsparend, unaufwändig und sicher aufstellbar ist sowie im Betrieb sicher ist und noch dazu gute Leistungseigenschaft aufweist und energiesparend betreibbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse für eine Mehrachsmaschine gelöst. Das Gehäuse umfasst mindestens zwei Öffnungen zur Aufnahme von jeweils einer Maschine zum Antrieb einer Achse in eine Bewegung, mindestens ein Abstandselement, das zwischen den mindestens zwei Öffnungen angeordnet ist, mindestens eine Kühlrippe zur Abfuhr von Wärme aus dem Gehäuse, und mindestens ein Befestigungselement zum Befestigen des Gehäuses an einem Montageort, wobei das Gehäuse als ein Bauteil ausgestaltet ist, in welchem die mindestens zwei Öffnungen, das mindestens eine Abstandselement, die mindestens eine Kühlrippe und das mindestens eine Befestigungselement einteilig ausgestaltet sind.
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Das Gehäuse gewährleistet aufgrund seiner Konstruktion nicht nur eine kostengünstige Herstellung sondern bietet zahlreiche Zusatzfunktionen, wie Wärmeabfuhr, Abdichtungsmöglichkeiten zur Umgebung, Bereitstellung von Befestigungsmöglichkeiten des Gehäuses und der mechanischen Grundkonstruktion, Integration von Kabelführungen, usw..
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Zur kostengünstigen Herstellung trägt ein kostenoptimiertes Design mit Berücksichtigung der Wanddickenstärke und Realisierung von möglichst wenigen Hohlkammern bei. Darüber hinaus ist keine Nachbearbeitung des Gehäuses notwendig. Ein Blechpaket des Stators kann ohne Nacharbeit des Gehäuses gefügt werden.
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Damit ist ein Gehäuse bereitgestellt, welches mehrere Funktionen in einem Bauteil erfüllt. Dadurch kann das Gehäuse die mehreren Achsen und/oder elektrischen Maschinen sehr platzsparend und mit geringem Materialeinsatz anordnen. Hierbei sind zudem die Leistungseigenschaften der elektrischen Maschinen und damit auch der Mehrachsmaschine optimiert.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Gehäuses sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einer Ausgestaltung sind die mindestens zwei Öffnungen derart angeordnet sind, dass die Maschinen in einer Ebene angeordnet sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die mindestens zwei Öffnungen derart angeordnet, dass die Achsen der Maschinen parallel zueinander angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ ist die mindestens eine Kühlrippe möglicherweise in etwa senkrecht oder in etwa parallel zu den aufzunehmenden Achsen der Maschinen angeordnet.
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Es ist denkbar, dass das Gehäuse ein stranggepresstes Profil ist.
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Möglicherweise ist das Gehäuse mit einer Kontur zur Abdichtung des Gehäuses mit einer Dichtung auf einer Seite des Gehäuses versehen, auf welcher Achsen der Maschinen aus dem Gehäuse ragen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse zudem mindestens einen Steg als Abstandselement zum Beabstanden von mindestens zwei Öffnungen voneinander.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind die mindestens zwei Öffnungen und eine Aussparung als das mindestens eine Abstandselement in einer gemeinsamen Kammer angeordnet. Hierbei können zwei Kammern durch einen Steg getrennt sein.
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Das zuvor beschriebene Gehäuse kann Teil einer Mehrachsmaschine sein, die mindestens zwei Maschinen zum Antrieb von mindestens zwei Achsen in eine Bewegung aufweist, wobei das Gehäuse zur Aufnahme der mindestens zwei Maschinen ausgestaltet ist.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine Mehrachsmaschine gelöst, wobei das Verfahren die den Schritt aufweist: Pressen des Gehäuses als ein Bauteil, welches mindestens zwei Öffnungen zur Aufnahme von jeweils einer Maschine zum Antrieb einer Achse in eine Bewegung, mindestens ein Abstandselement, das zwischen den mindestens zwei Öffnungen angeordnet ist, mindestens eine Kühlrippe zur Abfuhr von Wärme aus dem Gehäuse, und mindestens ein Befestigungselement zum Befestigen des Gehäuses an einem Montageort aufweist.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Gehäuse genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich des Ausführungsbeispiels beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Anlage mit einer Mehrachsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die in Draufsicht schematisch dargestellt ist;
- 2 eine dreidimensionale Ansicht einer Mehrachsmaschine mit einem Gehäuse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses für eine Mehrachsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Draufsicht auf das Gehäuse von 3;
- 5 eine dreidimensionale Ansicht des Gehäuses von 3, wobei in dem Gehäuse bereits Wicklungen für einen Stator montiert sind;
- 6 eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses für eine Mehrachsmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 7 eine dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses für eine Mehrachsmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
- 8 eine Schnittansicht des Gehäuses von 7.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt sehr schematisch eine Anlage 1 mit einer elektrischen Mehrachsmaschine 10, einem Gehäuse 20 und von der Mehrachsmaschine 10 bewegbaren Anlagenelementen 31, 32.
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Von der elektrischen Mehrachsmaschine 10 sind in 1 der Einfachheit halber nur zwei Rotationsmaschinen 11, 12 gezeigt, welche benachbart zueinander angeordnet sind. Die erste Rotationsmaschine 11 hat einen Rotor 111, einen Stator 112 und eine Welle oder Achse 113 und kann ein Anlagenelement 31 in eine Rotation um eine Achse der elektrischen Maschine 10 bewegen. Die zweite Rotationsmaschine 12 hat einen Rotor 121, einen Stator 122 und eine Welle oder Achse 123 und kann ein Anlagenelement 32 in eine Rotation um eine Achse der elektrischen Maschine 10 bewegen. Hierbei ist die elektrische Maschine 10 je nach Bedarf derart ausgestaltet, dass die elektrische Maschine 10 zumindest eines der bewegbaren Anlagenelemente 31, 32 in einer Drehrichtung TR oder entgegengesetzt zu der Drehrichtung TR in eine Bewegung antreiben kann. Es ist denkbar, dass eines der bewegbaren Anlagenelemente 31, 32 nur in der Drehrichtung TR oder nur entgegengesetzt zu der Drehrichtung TR in eine Bewegung antreibbar ist. Noch dazu ist es möglich, dass die bewegbaren Anlagenelemente 31, 32 unabhängig voneinander bewegbar sind. Jedoch ist alternativ eine zumindest teilweise mechanische und/oder zeitliche Kopplung der Bewegung der Anlagenelemente 31, 32 möglich.
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Alternativ ist zumindest eine der elektrischen Maschinen 11, 12 ein Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom aus einer Bewegung des Anlagenelements 30. Auch hier gelten die zuvor beschriebenen Prinzipien für eine Bewegung der Anlagenelemente 31, 32.
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Die elektrischen Maschinen 11, 12 können eine Gleichstrommaschine oder eine Wechselstrommaschine sein. Hierbei ist es möglich, dass die Wechselstrommaschine eine einphasige oder eine dreiphasige elektrische Maschine ist. Hierbei müssen die elektrischen Maschinen 11, 12 nicht gleich aufgebaut sein. Somit kann eine der elektrischen Maschinen 11, 12 insbesondere eine Gleichstrommaschine sein, wohingegen die andere der elektrischen Maschinen 11, 12 eine Wechselstrommaschine ist. Es ist alternativ möglich, dass eine der elektrischen Maschinen 11, 12 eine dreiphasige Wechselstrommaschine sein, wohingegen die andere der elektrischen Maschinen 11, 12 eine einphasige Wechselstrommaschine ist.
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Die Anlage 1 ist oder hat möglicherweise zumindest eine der folgenden Maschinen, nämlich eine Druckmaschine, eine Verpackungsmaschine, eine Textilmaschine, eine Montagemaschine, usw. Hierbei kann die Mehrachsmaschine 10 Teil einer derartigen Maschine sein. Insbesondere ist zudem denkbar, dass die Anlage 1 eine Mehrachsmaschine 10 in Form einer Transporteinrichtung zum Transport eines Gegenstands aufweist.
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Werden bei der elektrischen Maschine 10 entsprechende Magnetfelder erzeugt, ist beispielsweise der Rotor 111 relativ zu dem Stator 112 in der Drehrichtung TR oder entgegen der Drehrichtung TR um die Welle bzw. Maschinenachse 113 drehbar. Zusätzlich oder alternativ ist der Rotor 121 relativ zu dem Stator 122 in der Drehrichtung TR oder entgegen der Drehrichtung TR um die Welle bzw. Maschinenachse 123 drehbar.
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Bei dem in 1 gezeigten speziellen Beispiel stimmt die Achse 13 der Welle mit der Achse der elektrischen Maschine 11 überein. Zudem stimmt bei dem in 1 gezeigten speziellen Beispiel die Achse 23 der Welle mit der Achse der elektrischen Maschine 12 überein.
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Die Mehrachsmaschine 10 ist insbesondere eine der nachfolgend genannten Maschinen, nämlich ein Motor, ein Generator, eine Wechselstrommaschine, eine Drehstrommaschine, usw.
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Insbesondere kann die Mehrachsmaschine
10 als Beförderungsvorrichtung mit einem Stator zur kontrollierten Beförderung eines Transportkörpers relativ zum Stator ausgestaltet sein. Hierbei ist die Mehrachsmaschine
10 vorzugsweise im Rahmen der magnetischen Levitation zum schwebenden Transport und zur Positionierung und/oder Orientierung von Objekten verwendbar. Die Mehrachsmaschine
10 kann dabei bevorzugt im Bereich der technischen Fertigung, im Maschinen- und Anlagenbau, in der Logistik oder in der Personenbeförderung zur Anwendung gelangen, wie beispielsweise in der
DE 10 2016 224 951 A1 beschrieben, deren Inhalt hier vollständig mit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung mit aufgenommen ist.
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2 zeigt in dreidimensionaler Ansicht ein spezielles Beispiel für die Mehrachsmaschine 10 mit dem Gehäuse 20. Bei diesem Beispiel hat die Mehrachsmaschine 10 eine Anzahl von neun elektrischen Maschinen 11 bis 19. Jede der Maschinen 11 bis 19 hat eine Welle bzw. Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193, die aus der jeweiligen Maschine 11 bis 19 und aus dem Gehäuse 20 herausragt. Die elektrischen Maschinen 11 bis 19 sind jeweils in Maschinenöffnungen 21 des Gehäuses 20 angeordnet. Zwischen den Maschinenöffnungen 21 sind in dem Gehäuse 20 mehrere Aussparungen 22 vorgesehen, welche durch Stege 23 des Gehäuses 20 von den Maschinenöffnungen 21 getrennt sind. Die Aussparungen 22 und die Stege 23 bilden jeweils ein Abstandselement, das zwischen den mindestens zwei Öffnungen 21 angeordnet ist.
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Das Gehäuse 20 von 2 hat vier Aussparungen 22. Das Gehäuse 20 ist zudem an jeder Maschinenöffnung 21 mit einer Dichtung 24 abgedichtet, welche die Maschinen 11 bis 19 in einem Gehäusevorsprung 25 und zu den Aussparungen 22 abdichtet, wie nachfolgend noch genauer erläutert. Jeder Gehäusevorsprung 25 ist einer der Maschinenöffnungen 21 zugeordnet. Jeder Gehäusevorsprung 25 hat eine der Maschinenöffnung 21 zugewandte Nut, an welcher die Dichtung 24 angeordnet ist. Zwischen den Gehäusevorsprüngen 25 ist mindestens eine Kühlrippe 26 vorgesehen oder es sind zur Befestigung des Gehäuses 20 Befestigungselemente 27 vorgesehen.
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Das Gehäuse 20 kann aus einem extrudierten Profil hergestellt werden. In diesem Fall ist das Gehäuse 20 ein aus Kunststoff mittels Strangpressverfahren hergestelltes Profil oder Gebilde. Alternativ kann das Gehäuse 20 mittels Strangpressverfahren aus Metall hergestellt werden. Hierbei sind bei dem in 2 gezeigten Gehäuse 20 bis auf den Zuschnitt des Profils für die Realisierung der Vielzahl von nachfolgend beschriebenen Funktionen keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig. Der Vorteil eines extrudierten Profils sind somit die vergleichsweise geringen Werkzeugkosten gegenüber formgebundenen Schieberwerkzeugen. Schieberwerkzeuge, wie sie beispielsweise beim Druckguss oder Spritzguss verwendet werden, würden nämlich zudem am Bauteil bzw. Gehäuse 20 Umformschrägen erfordern. Solche Umformschrägen sind jedoch je nach Funktion der Mehrachsmaschine 10 gemäß Vorgaben der Anlage 1 oder gemäß Sicherheitsvorschriften nicht zulässig und müssen in einem weiteren Bearbeitungsschritt entfernt werden. Bei dem Gehäuse 20 sind derartige Umformschrägen von vorneherein vermeidbar.
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Bei dem Gehäuse 20 ist die Öffnung 21 als Aufnahmeöffnung für ein Blechpaket der Statoren 112, 122 der elektrischen Maschinen 11 bis 19 in das Gehäuse 20 integriert. Hiermit sind die Öffnungen 21 nicht in einem separaten und zusätzlichen Bearbeitungsschritt durch Bohrung(en) herzustellen.
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Somit werden die Kosten für die Herstellung des Gehäuses 20 minimiert. Noch dazu wird eine thermische Anbindung der Statoren 112, 122 der elektrischen Maschinen 11 bis 19 an das Gehäuse 20 gewährleistet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 21 des Gehäuses 20 als Beispiel als Hohlzylinder ausgestaltet.
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Die Aussparungen 22 können für die Verlegung der zur Ansteuerung und Energieversorgung der elektrischen Maschinen 11 bis 19 benötigten Kabel/Drähte verwendet werden. Die Aussparungen 22 sind in dem Gehäuse 20 integriert und müssen nicht in einem separaten Bearbeitungsschritt hergestellt werden.
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Für eine vorteilhafte Abdichtung des Gehäuses 20 ist eine umlaufend geschlossene Kontur des Profils des Gehäuses 20 vorgesehen, welche die Dichtfläche darstellt und eine einfache Abdichtung mit der Dichtung 24 ermöglicht. Anstatt mehrerer Dichtungen genügt je Seite des Gehäuses 20 nur jeweils eine Dichtung 24. Damit kann für ein im Industrieumfeld die Vorgabe eingehalten werden, dass die Abdichtung der im Gehäuse 20 eingebauten elektrischen Komponenten, insbesondere der elektrischen Maschinen 11 bis 19, gegen Gase und Fluide gewährleistet sein muss.
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Eine erste Seite des Gehäuses 20, an welcher die Dichtung 24 benötigt ist, ist die Seite, an welcher die Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 aus dem Gehäuse 20 herausragen. Diese erste Seite in bei dem Gehäuse 20 oben in 2 angeordnet. Eine zweite Seite des Gehäuses 20, an welcher die Dichtung 24 benötigt ist, ist die Seite, welche der zweiten Seite gegenüberliegt. Diese zweite Seite in bei dem Gehäuse 20 unten in 2 angeordnet und in 2 nicht sichtbar. Die erste und zweite Seite sind durch die Vorsprünge 25, die Kühlrippen 26 und die Befestigungselemente 27 verbunden.
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Durch den Einsatz eines einzigen Gehäuses 20 für mehrere Statoren 112, 122 bzw. elektrische Maschinell bis 19 wird der Wärmetransport optimiert. Zudem werden durch den Einsatz des einzigen Gehäuses 20 thermische Wärmeübergangswiderstände vermieden, welche sich negativ auf das Wärmemanagement der Mehrachsmaschine 10 auswirken. Je besser die Wärmeabfuhr durch das Gehäuse 20 ist, desto eher kann das maximal mögliche Nenndrehmoment der elektrischen Maschinen 11 bis 19 bereitgestellt werden. Anders ausgedrückt, bei der Ausgestaltung des Gehäuses 20 ist berücksichtigt, dass die Leistung und das Drehmoment einer rotierenden elektrischen Maschine 11 bis 19 durch die abzuführende Wärme begrenzt ist. Hierbei ist auch berücksichtigt, dass bei gleichbleibendem gefordertem Nenndrehmoment eine kleinere Bauweise der elektrischen Maschinen 11 bis 19 und damit der Mehrachsmaschine 10 erzielt werden kann, je besser die Wärmeabfuhr mittels des Gehäuses 20 ist.
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Am Gehäuse 10 sind die Kühlrippen 26 integriert, welche die Oberfläche vergrößern und die konvektive Wärmeabfuhr verbessern. Die Kühlrippen 26 und die Vorsprünge 25 schließen das Gehäuse 20 nach außen so ab, dass sowohl die Kühlrippen 26 und die Vorsprünge 25 an einer geraden Linie enden. Einige der Kühlrippen 26 ragen in etwa in der gleichen Länge in das Gehäuse 20 hinein wie der Radius einer elektrischen Maschine 11 bis 19. Andere Kühlrippen 26 ragen nur etwa so weit in das Gehäuse 20 hinein wie einer der Vorsprünge 25. Dadurch „füllen“ die Kühlrippen 26 den Zwischenraum zwischen zwei Öffnungen 21 nach außen an dem Gehäuse 20. Die Kühlrippen 26 sind in dem Zwischenraum zwischen zwei Öffnungen 21 voneinander beabstandet, insbesondere äquidistant. Die Wirkrichtung der Kühlrippen 26 ist parallel oder zumindest in etwa parallel zu den aufzunehmenden Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 angeordnet. Die Anordnung der Kühlrippen 26 bewirkt, dass ein Kühlmediumstrom, insbesondere Luftstrom, entlang der Kühlrippen 26 und somit in axialer Richtung der aufzunehmenden Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 geleitet wird.
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Des Weiteren ist es möglich, in das extrudierte Profil des Gehäuses 20 Kühlkanäle zu integrieren, beispielsweise bei den Vorsprüngen 25, und für die Kühlung mit Fluiden zu nutzen. Zusätzlich oder alternativ können Kühlrippen 26 in die Aussparungen 22 hineinragen.
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Mit den Befestigungselementen 27 ist eine vorteilhafte Befestigungsmöglichkeit des Gehäuses 20 realisiert. Die Befestigungselemente 27 sind in das Gehäuse 20 integriert. Die Befestigungselemente 27 müssen nicht in einem separaten Bearbeitungsschritt hergestellt werden. Somit können die Kosten für die Herstellung des Gehäuses 20 reduziert werden.
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Noch dazu kann im Vergleich zu einer Befestigung von Einzelmaschinen 11 bis 19 die Anzahl der Befestigungselemente und/oder Befestigungspunkte für das Gehäuse 20 reduziert werden. Dies reduziert den Aufwand und damit die Kosten für die Montage der Mehrachsmaschine 10.
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Je nach Größe und Ausgestaltung der Mehrachsmaschine 10 ist das Gehäuse 20 somit zur Aufnahme von mindestens zwei rotierend antreibbaren Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 ausgestaltet.
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Durch die beschriebene Ausgestaltung des Gehäuses 20 können nicht nur mindestens zwei elektrische Maschinen 11 bis 19 in einem Gehäuse 20 integriert werden. Hierbei sind die mindestens zwei elektrischen Maschinen 11 bis 19 alle in einer Ebene mit einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Zudem sind die Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 mit einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Hierbei sind die die Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 bei dem Beispiel von 2 im Wesentlichen parallel angeordnet. Jedoch ist es je nach Anwendungsfall bzw. Mehrachsmaschine 10 möglich, mindestens eine der Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 schräg zu den anderen Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 anzuordnen.
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Demzufolge hat das Gehäuse 20 durch die beschriebene Ausgestaltung die zuvor beschriebenen weiteren Funktionen, wie vorteilhaftes Wärmemanagement, vorteilhafte Abdichtung, vorteilhafte Befestigungsmöglichkeit des Gehäuses 10 und vorteilhafte Aufnahme eines Blechpakets für den Stator 112, 122 der jeweiligen elektrischen Maschinen 11 bis 19.
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3 bis 5 zeigen ein Gehäuse 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Auch bei dem Gehäuse 200 können, wie bei dem Gehäuse 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, neun elektrische Maschinen 11 bis 19 für eine Mehrachsmaschine 10 aufgenommen werden.
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Im Unterschied zu dem Gehäuse 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch drei Kammern, die durch zwei Stege 230 getrennt sind. In jeder der Kammern sind jeweils drei Öffnungen 210 zur Aufnahme von drei Maschinen der elektrischen Maschinen 11 bis 19 ausgebildet. Dies ist in 5 am besten veranschaulicht, in welcher jeweils die Blechpakete 1121 und Statorwicklungen 1122 der Statoren 112, 122 für die elektrischen Maschinen 11 bis 19 dargestellt sind. Zur Vereinfachung sind in 5 nur das Blechpaket 1121 und die Statorwicklung 1122 des Stators 112 der ersten elektrischen Maschine 11 mit einem Bezugszeichen versehen.
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In den Kammern sind die Öffnungen 210 nicht vollständig von Aussparungen 220 getrennt. Jedoch sind die Aussparungen 220 der Kammern zwischen den Öffnungen 210 wieder frei bzw. als Hohlräume vorgesehen. Die Aussparungen 220 stehen für die Zuleitungen für die Energieversorgung und die Ansteuerung der elektrischen Maschinen 11 bis 19 zur Verfügung.
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Zudem sind Befestigungselemente 270 an den Ecken des Gehäuses 200 vorgesehen. Bei dem Gehäuse 200 ragen die Kühlrippen 260 jeweils gleich weit in das Gehäuse 200 hinein. Dadurch bieten die Kühlrippen 260 weniger Fläche als bei dem Gehäuse 20 des vorangehenden Ausführungsbeispiels. Zudem sind die Vorsprünge 250 des Gehäuses 200 weniger stark ausgeprägt als bei dem Gehäuse 20 des vorangehenden Ausführungsbeispiels.
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Im Übrigen ist das Gehäuse 200 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das Gehäuse 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Somit können auch mit dem Gehäuse 200 die Vorteile erzielt werden, wie in Bezug auf das Gehäuse 20 des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
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6 zeigt ein Gehäuse 2000 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Auch bei dem Gehäuse 2000 können, wie bei den Gehäusen 20, 200 gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen, neun elektrische Maschinen 11 bis 19 für eine Mehrachsmaschine 10 aufgenommen werden.
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Bei dem Gehäuse 2000 sind Öffnungen 2100 für die Maschinen 11 bis 19 jeweils als ein achsensymmetrisches Polygon ausgebildet. Hierbei sind die Ecken des Gehäuses 2000 abgeschrägter ausgeführt als bei den Gehäusen 20, 200 der vorangehenden Ausführungsbeispiele. Durch die abgeschrägten Ecken kann das Gehäuse 2000 noch kompakter gebaut werden als die Gehäuse 20, 200 der vorangehenden Ausführungsbeispiele. In 6 sind der Übersichtlichkeit halber nicht alle Öffnungen 2100 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die Öffnungen 2100 sind in drei Kammern angeordnet, die durch zwei Stege 2300 getrennt sind. Jeweils drei der Öffnungen 2100 sind in einer Kammer angeordnet. Zwischen den Öffnungen 2100 sind Aussparungen 2200 angeordnet, welche für die Zuleitungen für die Energieversorgung und die Ansteuerung der elektrischen Maschinen 11 bis 19 zur Verfügung stehen.
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Zudem sind Kühlrippen 2600 des Gehäuses 2000 länger ausgestaltet als bei den Gehäusen 20, 200 der vorangehenden Ausführungsbeispiele. Somit ist die Wärmeabfuhr bei dem Gehäuse 2000 noch weiter verbessert im Vergleich zu den Lösungen der Gehäuse 20, 200 der vorangehenden Ausführungsbeispiele.
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Zwischen den Kühlrippen sind Abstandshalter 2500 vorgesehen, welche die Öffnungen 2100 an dem Gehäuse 2000 nach außen begrenzen.
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Im Übrigen ist das Gehäuse 2000 auf die gleiche Weise ausgeführt, wie zuvor in Bezug auf das Gehäuse 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Auch auf diese Weise können die Vorteile erzielt werden, wie in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschrieben.
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7 und 8 zeigen ein Gehäuse 2001 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist das einteilige Gehäuse 2001 ein 2x6 Mehrachsgehäuse, das zur Aufnahme von zwei Reihen von jeweils sechs elektrischen Maschinen 11 bis 16 aufgebaut ist, wie nachfolgend beschrieben. Somit können bei dem Gehäuse 2001, im Unterschied zu den Gehäusen 20, 200, 2000 gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen, zwölf elektrische Maschinen 11 bis 19 für eine Mehrachsmaschine 10 aufgenommen werden. Es ist alternativ jedoch möglich, das Gehäuse 2011 für mehr oder weniger als zwölf elektrische Maschinen 11 bis 19 für eine Mehrachsmaschine 10 auszugestalten.
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Bei dem Gehäuse 2001 sind erste und zweite Öffnungen 2101, 2110 für Maschinen 11 bis 19 bzw. die zwei Reihen von jeweils sechs elektrischen Maschinen 11 bis 16 vorgesehen. In die ersten Öffnungen 2101 ist jeweils ein Stator der Maschinen 11 bis 19 und in die zweiten Öffnungen jeweils eine Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 der zwölf Maschinen 11 bis 19 aufnehmbar. Auf diese Weise sind die Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 von beiden Seiten des Gehäuses 2001 zugänglich. Ist es jedoch ausreichend, dass mindestens eine der Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 nur von einer Seite des Gehäuses 2001 zugänglich ist, kann die entsprechende Öffnung 2110 entfallen. In diesem Fall ist das Ende der mindestens eine der Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 nur auf der Seite der Öffnung 2101 für den Stator sichtbar.
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Die Öffnungen 2101, 2110 sind somit konzentrisch zueinander angeordnet. Jedoch sind die Öffnungen 2101, 2110 in axialer Richtung der aufzunehmenden Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 versetzt zueinander angeordnet. Noch dazu ist jeweils ein Paar aus Öffnungen 2101, 2110 in einer Reihe nebeneinander angeordnet, so dass die Paare aus Öffnungen 2101, 2110 in radialer Richtung der aufzunehmenden Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 zueinander versetzt sind. Zudem sind zwei Reihen von Öffnungen 2101 nebeneinander an dem Gehäuse 2001 angeordnet. Dementsprechend sind auch zwei Reihen von Öffnungen 2110 nebeneinander an dem Gehäuse 2001 angeordnet.
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Außen an dem Gehäuse 2001 sind Kühlrippen 2601 angeordnet, die quer zu der aufzunehmenden Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 angeordnet sind. Zudem sind an dem Gehäuse 2001 zwischen den Reihen für die zwölf Maschinen 11 bis 19 mehrere Kühlrippen 2602 angeordnet, die ebenfalls quer, insbesondere senkrecht, zu der axialen Richtung der aufzunehmenden Achse 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 angeordnet sind. Die freien Enden der Kühlrippen 2602 zwischen den Reihen für die zwölf Maschinen 11 bis 19 sind bei der speziellen Ausführung von 6 und 7 voneinander beabstandet und einander zugewandt. Die Kühlrippen 2602 bilden einen Steg 2301 des Gehäuses 2001, der die Reihen der Öffnungen 2101, 2110 voneinander trennt. Ganz allgemein sind die Kühlrippen 2601, 2602 derart angeordnet, dass sie einen möglichst kleinen Abstand zur Wärmequelle (Statorwicklung) haben. Dies bewirkt eine Optimierung hinsichtlich einer Reduzierung des thermischen Widerstands und eine Optimierung der Kühlleistung.
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Das Gehäuse 2001 hat eine erste Abdeckung 2801 und eine zweite Abdeckung 2802, die mit Sockeln 2810, 2820 von den Kühlrippen 2601 beabstandet sind. In dem vorliegenden speziellen Fall haben die Sockel 2810, 2820 eine derartige Geometrie, dass die Sockel 2810, 2820 und die freiliegenden Enden der Kühlrippen 2601 in einer Ebene liegen. Dadurch ergibt sich für das Gehäuse 2001 nach außen die Ausbildung derselben Wandstärke. In den Abdeckungen 2801, 2802 sind jeweils Befestigungselemente 2701, 2705 in Form von Öffnungen vorgesehen. Die Anordnung der Befestigungselemente 2701, 2705 ist je nach Anwendungsfall beliebig wählbar.
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Bei dem vorliegenden Gehäuse 2001 sind die Kühlrippen senkrecht oder zumindest in etwa senkrecht zu den aufzunehmenden Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 angeordnet. Als Folge davon wird ein Kühlmediumstrom, insbesondere Luftstrom, entlang der Kühlrippen 2601, 2602 durch angrenzende Bauteile und Störkonturen nicht unterbrochen. Dadurch kann eine sehr vorteilhafte Kühlung der Maschine 10 erreicht werden.
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Das einteilige Gehäuse 2001 kann beispielsweise aus einem extrudierten Profil und/oder mittels Strangpressverfahren hergestellt werden.
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Somit unterscheidet sich bei den vorliegenden Gehäuse 2001 die Wirkrichtung der Kühlrippen 2601, 2602 von denjenigen der vorangehend beschriebenen Gehäuse 20, 200, 2000, bei welchen die Wirkrichtung der Kühlrippen 2601, 2602 parallel oder zumindest in etwa parallel zu den aufzunehmenden Achsen 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183, 193 angeordnet ist.
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Auch mit dem Gehäuse 2001 des vorliegenden Ausführungsbeispiels können im Übrigen die Vorteile erzielt werden, wie in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele besch rieben.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlage 1, der Mehrachsmaschine 10, der Gehäuse 20, 200, 2000, 2001 und des dafür durchgeführten Herstellverfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Es ist nicht zwingend, dass die Mehrachsmaschine 10 nur Rotationsmaschinen aufweist. Zumindest eine der elektrischen Maschinen 11 bis 19 kann stattdessen ein Anlagenelement 31, 32 in eine lineare Bewegung antreiben. Hierbei kann die lineare Bewegung zumindest teilweise eine Kurvenbewegung in einer Ebene sein oder aufweisen.
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Die Anzahl der Aussparungen 22, 220, 2200 ist nicht auf die Anzahl festgelegt, die in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Es sind mehr oder weniger Aussparungen 22, 220, 2200 möglich als in den Figuren gezeigt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Anzahl der Aussparungen 22, 220, 2200 in der Regel direkt mit den Kosten für ein Werkzeug zur Herstellung der Gehäuse 20, 200, 2000 korreliert ist. Hierbei bedeutet eine höhere Anzahl der Aussparungen 22, 220, 2200 auch höhere Kosten für das Werkzeug zur Herstellung der Gehäuse 20, 200, 2000.
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Der Querschnitt des Gehäuses 20, 200, 2000, 2001 ist nicht zwingend rechteckig, insbesondere im Wesentlichen quadratisch. Der Querschnitt des Gehäuses 20, 200, 2000, 2001 ist je nach Platzgegebenheit zur Montage der Mehrachsmaschine 10 wählbar. Hierbei ist insbesondere ein T-förmiger Querschnitt, ein I-förmiger Querschnitt, ein E-förmiger Querschnitt, usw. denkbar. Noch dazu kann der Querschnitt rund, oval, dreieckig, usw. sein. Je nachdem sind die Aussparungen 22, 220, 2200 und Stege 23, 230, 2300, 2301 ausgestaltet.
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Auch wenn die einzelnen Maschinen 11 bis 19 zuvor als elektrische Maschinen beschrieben sind, ist es möglich, dass zumindest eine der Maschinen 11 bis 19 als eine andere Maschine, insbesondere als hydraulische oder pneumatische Maschine, usw., ausgeführt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016224951 A1 [0002, 0030]
