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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Motor für einen Antrieb einer Mischtrommel eines Fahrmischers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Die
EP 2 807 007 B1 offenbart einen Fahrmischer mit einem elektrischen Motor, welcher über ein Getriebe die Mischtrommel antreibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Motor für den Antrieb der Mischtrommel des Fahrmischers weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäß weist der elektrische Motor zum Antrieb der Mischtrommel des Fahrmischers einen Rotor auf, mittels welchem das Getriebe, welches zwischen dem elektrischen Motor und der Mischtrommel angeordnet ist, antreibbar ist. Der Motor wird von einer Kühlflüssigkeit durchströmt. Hierfür ist das Gehäuse des elektrischen Motors so ausgebildet, dass vorzugsweise ein spiralförmiger Verlauf des Kühlmittels um die Wicklungen geschaffen werden kann. Das Gehäuse ist hierfür so ausgebildet, dass ein abgedichteter Mantel, in welchem die Kühlflüssigkeit geführt werden kann, gebildet wird.
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Vorzugsweise weist hierfür das Gehäuse des elektrischen Motors Anschlüsse auf, wobei ein Anschluss für die Zuführung des Kühlmittels und ein Anschluss für die Rückführung des Kühlmittels vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der eine Anschluss am einen axialen Ende des elektrischen Motors und der andere Anschluss am anderen axialen Ende des elektrischen Motors angeordnet. Der Rotor des elektrischen Motors weist eine erste und eine zweite Lagerung auf, wobei die erste Lagerung am einen Ende des Rotors und die zweite Lagerung am anderen Ende des Rotors angeordnet sind und die Lagerungen sich jeweils in einer Gehäusewand befinden. Der eine Kühlmittelanschluss ist im Bereich der einen Lagerung und der andere Kühlmittelanschluss im Bereich der anderen Lagerung angeordnet, wodurch der elektrische Motor in seiner gesamten Länge vom Kühlmittel durchströmt wird.
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Vorzugsweise handelt es sich beim elektrischen Motor um eine drei Phasen Asynchronmaschine, welche mit einem Wechselrichter zusammenwirkt. Es besteht die Möglichkeit, die Kühlflüssigkeit zuerst durch den Wechselrichter zu leiten, um den Wechselrichter zu kühlen und anschließend durch den elektrischen Motor zu leiten, um den elektrischen Motor zu kühlen. Vorzugsweise befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des elektrischen Motors im Fahrmischer somit im Bereich der Rückseite der Fahrkabine des Fahrmischers ein Schaltschrank, in welchem die Leistungselektronik sowie Steuergeräte, DCDC-Wandler und Hochvoltverteiler mit entsprechenden Sicherungen sowie Niedervoltverteiler untergebracht sind. Dadurch sind alle Elektronikkomponenten in diesem Schaltschrank geschützt und es besteht die Möglichkeit, das Kühlmittel im Schaltschrank durch die entsprechenden Bauteile zu leiten, bevor das Kühlmittel zum elektrischen Motor geleitet wird.
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Der elektrische Motor weist zusätzlich zur Kühlung durch Kühlflüssigkeit eine Kühlung durch einen Luftstrom auf. Hierfür weist der elektrische Motor mindestens eine Erhebung am Gehäuse auf, welche an ihrer Innenseite Kühlrippen aufweist. Der Rotor wirkt mit einem Lüfter zusammen, welcher einen Luftstrom erzeugt, welcher durch die Kühlrippen geleitet wird, um Wärme abzuführen. Vorzugsweise weist der elektrische Motor zwei sich gegenüberliegende Erhebungen mit Kühlrippen auf. Ist der elektrische Motor im Fahrmischer eingebaut, so sind die Erhebungen vorzugsweise seitlich am elektrischen Motor, wodurch der elektrische Motor in der Richtung direkt zur Fahrbahn keine Erhebung und in der entgegengesetzten Richtung zum Wassertank ebenfalls keine Erhebung aufweist.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist der elektrische Motor zusätzlich einen Drehzahlsensor auf, um die Drehzahl des Rotors zu detektieren. Der Drehzahlsensor kann auch mit einem anderen Bauteil zusammenwirken, welches mit dem Rotor des elektrischen Motors wirkverbunden ist. Es besteht die Möglichkeit, dass der elektrische Motor zusätzlich Temperatursensoren aufweist, welche die Temperatur des elektrischen Motors detektieren. Wird eine zu hohe Temperatur detektiert, so besteht die Möglichkeit, den Wechselrichter so anzusteuern, dass die Belastung des Motors reduziert wird, indem die elektrische Leistung zum Motor reduziert wird.
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Der Drehzahlsensor ist vorzugsweise an der Seite des elektrischen Motors angeordnet, welche der Verbindungsseite mit dem Getriebe gegenüberliegt. An dieser Seite des elektrischen Motors kann auch eine Bremse angeordnet sein, mittels welcher der Rotor bremsbar ist.
Der elektrische Motor ist vorzugsweise über ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe mit einer ersten Planetenstufe, einer zweiten Planetenstufe und einer dritten Planetenstufe verbunden, wobei der Rotor des elektrischen Motors ein Sonnenrad der ersten Planetenstufe antreibt. Vorzugsweise treibt der Planetenträger der Planetenstufe das Sonnenrad der nächsten Planetenstufe an, während die Hohlräder ortsfest gehalten sind. Die Gesamtübersetzung der drei Planetenstufen liegt im Bereich i=300.
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Der elektrische Motor ist vorzugsweise als Hochvoltmotor ausgebildet, welcher beispielsweise mit 650 V elektrischer Spannung betrieben wird. Hierfür weist der elektrische Motor elektrische Anschlüsse auf, welche vorzugsweise wasserdicht in einer Schutzklasse IP6K9 ausgebildet sein können. Diese Anschlüsse können als eine Hochvolt Steckverbindung, beispielsweise mit einem Hochvolt Steckverbinder HVC8 der Firma Pfisterer, ausgeführt sein, um den elektrischen Motor mit dem Wechselrichter zu verbinden. Der Stecker ist als gerader Hochvoltstecker mit Schraubverriegelung passend zu einer Stiftleiste ausgeführt. Es besteht die Möglichkeit, dass der elektrische Motor weitere elektrische Anschlüsse für weitere Verbraucher aufweist. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der elektrische Motor über einen Klemmenkasten verfügt, um die elektrischen Anschlüsse anzubinden. Die elektrischen Anschlüsse sind ebenfalls, wie die Kühlanschlüsse seitlich am elektrischen Motor angeordnet, so dass im eingebauten Zustand sowohl die Kühlanschlüsse als auch die elektrischen Hochvoltanschlüsse seitlich zugänglich sind.
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Der Kreislauf, in welchem das Kühlmittel geführt wird, beinhaltet eine hydraulische Pumpe, welche das Kühlmittel durch einen Inverter fördert, welcher auch als Wechselrichter bezeichnet wird, um das Kühlmittel von dort durch den elektrischen Motor zu fördern. Vom elektrischen Motor, nachdem das Kühlmittel den elektrischen Motor durchströmt hat, wird das Kühlmittel einem Kühler zugeführt, mittels welchem die Temperatur des Kühlmittels reduziert wird. Vom Kühler wird das Kühlmittel in einen Ausgleichsbehälter geleitet, in welchem sich das Kühlmittel von der Strömung wieder beruhigen kann. Es besteht die Möglichkeit, dass der Kühlmittelkreislauf weitere Verzweigungen auch für andere Hochvoltkomponenten, wie beispielsweise weitere Elektromotoren oder weitere Wechselrichter oder weitere Spannungswandler, durchströmt.
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Der elektrische Motor ist elektrisch mit einer Batterie und oder einem Generator und oder einer externen elektrischen Energieversorgung verbindbar, wobei der Generator von einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise über einen PTO antreibbar ist. Der Fahrmischer kann einen Antrieb aufweisen, welcher als serieller Hybrid ausgebildet ist. Der Fahrmischer kann als ein Fahrmischer mit einem einzigen Fahrgestell oder einem Zugfahrzeug mit Anhänger ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen
- 1 den elektrischen Motor, welcher mit dem Getriebe verbunden ist,
- 2 eine räumliche Ansicht des elektrischen Motors mit dem Getriebe,
- 3 einen Schnitt durch den elektrischen Motor.
- 4 einen Fahrmischer
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Fig. 1:
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Der elektrische Motor 1 weist einen Rotor 3 auf, welcher mit einem Sonnenrad 4 einer ersten Planetenstufe des Getriebes 2 verbunden ist. Das Getriebe 2 weist zwei weitere Planetenstufen auf, wobei das Hohlrad der dritten Planetenstufe einen Abtrieb 5 antreibt, welcher mit der Mischtrommel des Fahrmischers verbindbar ist. Der elektrische Motor 1 weist ein erstes Lager 6 und ein zweites Lager 7 auf, wobei das Lager 6 und das Lager 7 den Rotor 3 lagern und das Lager 6 in einer Wand 8 und das Lager 7 in einer Wand 9 angeordnet sind. Die Wand 8 ist benachbart zum Getriebe 2 angeordnet und weist Verbindungsmittel 10 auf, mittels welchen der elektrische Motor 1 mit dem Getriebe 2 verbunden wird, und welche beispielsweise als Verschraubung ausgebildet sein können. Die Dichtung 11 trennt den elektrischen Motor 1 flüssigkeitsdicht vom Getriebe 2.
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Fig. 2:
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Der elektrische Motor 1 weist eine Kühlmittelzuführung 13 und eine Kühlmittelrückführung 12 auf. Des Weiteren weist das Gehäuse 14 des elektrischen Motors 1 eine elektrische Steckverbindung 15 auf, welche beispielsweise als gerade Hochvoltsteckverbindung mit Schraubverriegelung ausgebildet sein können. Das Getriebe 2 weist Ausgleichsmittel 16 auf, wodurch der elektrische Motor 1 den Bewegungen der Mischtrommel, welche über den Abtrieb 5 eingeleitet wird, folgen kann.
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Fig. 3:
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Der elektrische Motor 1 weist eine erste Erhebung 17 und eine zweite Erhebung 18 auf. Die Erhebung 17 und die Erhebung 18 sind gegenüberliegend angeordnet. Innerhalb der Erhebung 17 und der Erhebung 18 sind Kühlrippen 20 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 14 einen Raum 19 bilden, durch welchen entlang der Rotationsachse des Rotors 3 Kühlluft geleitet wird. Hierfür ist der Rotor 3 mit einem nicht gezeigten Lüfterrad verbunden, welches einen Luftstrom erzeugt, welcher durch den Raum 19 geleitet wird. Das Gehäuse 14 ist so ausgebildet, dass um die Wicklungen herum ein abgedichteter Mantel für Kühlflüssigkeit gebildet wird, welcher einen spiralförmigen Verlauf aufweist. Dadurch wird das Kühlmittel entsprechend transportiert, um möglichst effektiv Wärme aufzunehmen und abzutransportieren. Das Kühlmittel wird über die Kühlmittelzuführung 13 und die Kühlmittelrückführung 12 zum elektrischen Motor 1 und vom elektrischen Motor 1 weggeführt.
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Fig. 4:
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Der Fahrmischer 21 weist eine Mischtrommel 22 auf, welche vom elektrischen Motor 1 über das Getriebe 2 angetrieben wird. Der elektrische Motor 1 und das Getriebe 2 bilden den Trommelantrieb. Die Kühlsysteme sitzen neben dem Trommelantrieb. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die gesamte Leistungselektronik sowie Steuergeräte, DCDC - Wandler, HV Verteiler mit entsprechenden Sicherungen und NV - Verteiler in einem Schaltschrank untergebracht. Damit sind alle Elektronikkomponenten zusätzlich vor dem durchaus anspruchsvollen Baustellenalltag geschützt. Für die gesamte Elektronik gilt die für Straßenfahrzeuge übliche Schutzklasse IP6k9k, also Staubdichtigkeit und Schutz vor Wasser bei Hochdruck-/Dampfstrahlreinigung. Besteht der Fahrmischer aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, beispielsweise einem Sattelauflieger, ist die Batterie vorne am Anhänger montiert. Vor mechanischer Belastung schützt hier ein entsprechender Rahmen. Beim Fahrmischer 21 mit einem einzigen Fahrgestell kann die Batterie seitlich am Rahmen oder im hinteren Fahrzeugbereich unterhalb der Trommel angeordnet sein.
Es besteht auch die Möglichkeit statt des Verbrennungsmotors des Fahrmischers 21 eine Brennstoffzelle zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Motor
- 2
- Getriebe
- 3
- Rotor
- 4
- Sonnenrad
- 5
- Abtrieb
- 6
- Lager
- 7
- Lager
- 8
- Wand
- 9
- Wand
- 10
- Verbindungsmittel
- 11
- Dichtung
- 12
- Kühlmittelrückführung
- 13
- Kühlmittelzuführung
- 14
- Gehäuse
- 15
- elektrische Steckerverbindung
- 16
- Ausgleichsmittel
- 17
- Erhebung
- 18
- Erhebung
- 19
- Raum
- 20
- Kühlrippen
- 21
- Fahrmischer
- 22
- Mischtrommel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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