DE19800989A1 - Short design powerful axial cylinder motor - Google Patents
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
Abstract
Description
In Trommelmotoren werden üblicherweise Getriebe mit mehrstufigen Stirnrad- oder Planetengetrieben, bzw. Exzentergetrieben mit Cycloiden (499227) oder Evolventenverzahnung (DE 196 18 248) angewendet.Drum motors are usually gearboxes with multi-stage spur gear or Planetary gears or eccentric gears with cycloids (499227) or Involute toothing (DE 196 18 248) applied.
Die der Anmeldung zu Grunde liegende Konstruktion (Fig. 1 und Fig. 2) zeigt ein Exzentergetriebe mit hoher Untersetzung.The application of the underlying structure (Fig. 1 and Fig. 2) shows an eccentric gear with a high reduction ratio.
Der Schwachpunkt aller dieser Getriebe ist die Berührungslinie der Verzahnung.The weak point of all these gears is the line of contact of the gearing.
Alle bisher bekannten Getriebe haben den Nachteil, daß die Kraftübertragung nur durch Linienberührung erfolgt. Bei Stirnradgetrieben z. B. trägt nur ein Zahn in der Abtriebsstufe mit maximaler Zahnbreite von ca. 10 mal Modul. Die Linienberührung ist maximal ca. 0,1 mm breit (Hertzsche Pressung), so daß eine Übertragungsfläche von ca. 0,1 mm × 10 mm = 1 mm2 vorliegt.All previously known transmissions have the disadvantage that the power transmission takes place only by line contact. In spur gear z. B. carries only one tooth in the output stage with a maximum tooth width of approx. 10 times the module. The line contact is a maximum of approximately 0.1 mm wide (Hertzian pressure), so that a transfer area of approximately 0.1 mm × 10 mm = 1 mm 2 is present.
Bei Planetengetrieben gilt das Gleiche, jedoch tragen hierbei 3 bzw. 4 Planeten, so daß ca. 0,1 mm × 10 mm × 4 Zähne = 4 mm2 tragen.The same applies to planetary gears, except that 3 or 4 planets are used, so that approx. 0.1 mm × 10 mm × 4 teeth = 4 mm 2 .
Bei Cyclo-Getrieben tragen ca. 4 bis 8 Zähne so daß gilt 0,1 mm × 8 Zähne × 10 mm = 8 mm2.In cyclo gearboxes, there are approx. 4 to 8 teeth so that 0.1 mm × 8 teeth × 10 mm = 8 mm 2 applies.
Bei Acbar- und Exzentergetrieben mit Evolventenverzahnung tragen bis zu 10 Zähne mit Linienberührung. Hierbei gilt 0,1 mm × 10 mm × 10 Zähne = 10 mm2.Acbar and eccentric gears with involute teeth have up to 10 teeth with line contact. Here, 0.1 mm × 10 mm × 10 teeth = 10 mm 2 applies.
Bei dem Exzentergetriebe mit Evolventenverzahnung ist eine Dimensionierung gefunden worden, die gegenüber anderen Verzahnungsarten den Vorteil hat, daß mehrere Zähne flächenförmig, wie aus Fig. 3+4 ersichtlich, tragen.A dimensioning has been found in the eccentric gear with involute toothing, which has the advantage over other types of toothing that several teeth are flat, as can be seen from FIGS. 3 and 4.
Bei der Evolventenverzahnung kommt es zu flächenförmigen, konvex auf konkav mit gleicher Wölbung tragenden Zähnen. Hierbei wird eine elastische Dehnung und ein Schmierstoffilm von einigen hundertstel Millimetern vorausgesetzt. Dieses ist aus den Fig. 3a und 4a, aus den Maßen an Zahnkopf und Zahnfuß ersichtlich. Dieses erlaubt wesentlich höhere Belastungen und geringeren Verschleiß der Verzahnung.With involute teeth, there are flat, convex on concave teeth with the same curvature. This assumes elastic stretch and a lubricant film of a few hundredths of a millimeter. This can be seen from FIGS . 3a and 4a, from the dimensions of the tooth head and tooth base. This allows significantly higher loads and less wear on the teeth.
Hierbei ist eine Übertragungsfläche von 1,5 mm Zahnhöhe × 10 mm Zahnbreite × 10 Zähne = 150 mm2 tragend. Das ermöglicht es, die Zahnräder schmaler zu gestalten, z. B. 6 mm breit. Dann trägt die Verzahnung mit einer Fläche von 1,5 mm Zahnhöhe × 6 mm Zahnbreite × 10 Zähne = 90 mm2. Die Verzahnung trägt nun, bei einer Festigkeit des Polyamides von ca. 40 N/mm2 (bei maximaler Betriebstemperatur) × 90 mm2 = 3600 N, so daß das maximale Trommelmotormoment übertragen werden kann (siehe Beilage technische Daten).A transmission area of 1.5 mm tooth height × 10 mm tooth width × 10 teeth = 150 mm 2 is load-bearing. This enables the gears to be made narrower, e.g. B. 6 mm wide. Then the toothing with an area of 1.5 mm tooth height × 6 mm tooth width × 10 teeth = 90 mm 2 . The toothing now bears with a strength of the polyamide of approx. 40 N / mm 2 (at maximum operating temperature) × 90 mm 2 = 3600 N, so that the maximum drum motor torque can be transmitted (see technical data supplement).
Die Verzahnung wird so gestaltet, daß keine Veränderung des Eingriffswinkels erforderlich ist. Das außenverzahnte Rad erhält einen Profilverschiebungsfaktor von X = 0,2 × Modul. Die Innenverzahnung wird mit einem Profilverschiebungsfaktor von x = -1 × Modul ausgeführt. Durch diese Auswahl der Profilverschiebungsfaktoren wird ein biegestabiler Zahn erzeugt und eine große Überlappung der Zahnflanken (ohne Kopfkürzung) erreicht. Es entsteht außerdem eine interferenzfreie Verzahnung (siehe Fig. 1+2+3+4), selbst bei Zähnezahldifferenzen von eins, z. B.: 90-89. Das Eingriffsgebiet der Verzahnung teilt sich je nach Drehrichtung in ein rechtstragendes oder ein linkstragendes auf.The teeth are designed so that no change in the pressure angle is required. The externally toothed wheel receives a profile shift factor of X = 0.2 × module. The internal toothing is carried out with a profile shift factor of x = -1 × module. This selection of the profile shift factors creates a flexurally stable tooth and a large overlap of the tooth flanks (without shortening the head) is achieved. There is also an interference-free toothing (see Fig. 1 + 2 + 3 + 4), even with tooth number differences of one, z. E.g. 90-89. Depending on the direction of rotation, the meshing area of the gearing is divided into a right-hand or a left-hand one.
Das aus einer Scheibe bestehende Innenzahnrad (Fig. 1+2) ist so schmal gestaltet, daß es feingestanzt werden kann.The internal gear consisting of a disc ( Fig. 1 + 2) is designed so narrow that it can be finely punched.
Da bei dem Getriebe im außen verzahnten Zahnrad (Fig. 5, Pos. 3+4) die Stiftlöcher mit nur geringen Stegbreiten auszuführen sind, lassen sich diese nicht aus einem Stanzteil (6 mm dick) fertigen. Deshalb wird dieses Teil aus mehreren Scheiben (1,5 mm dick) zusammengesetzt (Fig. 10). Da die Stahlverzahnung einen relativ hohen Geräuschpegel erzeugt, wird eine aus Polyamid 6 bestehende Verzahnung in einer zweckmäßigen Kunststoffspritzform mit auswechselbaren Verzahnungseinsätzen angespritzt.Since the pin holes in the gearwheel in the externally toothed gear ( Fig. 5, items 3 + 4) are to be made with only small web widths, they cannot be made from a stamped part (6 mm thick). Therefore, this part is composed of several disks (1.5 mm thick) ( Fig. 10). Since the steel toothing generates a relatively high noise level, a toothing made of polyamide 6 is injection molded in a suitable plastic injection mold with interchangeable toothing inserts.
Die beiden inneren Stahlscheiben des Außenzahnrades sind größer gestaltet und mit gegenüber den äußeren Stahlscheiben vorstehenden Löchern versehen. Hieran verkrallt sich die Kunststoffverzahnung beim Anspritzen. Die Kunststoffverzahnung legt sich wie eine gelenkige Kette um die Stahlscheiben. Die Stahlscheiben lassen sich hierbei sehr genau und äußerst preisgünstig mit einem zweckmäßig gestalteten Folgeschnittwerkzeug mit auswechselbaren Einsätzen herstellen (siehe Variationen der Scheiben).The two inner steel disks of the external gear are larger and with holes protruding from the outer steel discs. Here the plastic teeth claw when spraying. The plastic toothing wraps itself around the steel discs like an articulated chain. Leave the steel washers is very precise and extremely inexpensive with a functional design Manufacture follow-up cutting tool with interchangeable inserts (see variations of the disks).
Durch Verwendung der Stützscheiben (Fig. 5+6, Pos. 2+5) tragen die Stifte an beiden Seiten der Zahnscheiben. Ein Kantentragen der Stifte bzw. Rollen und eine einseitige Durchbiegung wird durch diese Verbindung vermieden. Ein weiterer Vorteil dieser Verbindung ist, daß alle 10 bzw. 14 Stifte abstützend wirken.By using the support washers ( Fig. 5 + 6, items 2 + 5), the pins on both sides of the toothed washers. Edge binding of the pins or rollers and one-sided bending is avoided by this connection. Another advantage of this connection is that all 10 or 14 pins have a supporting effect.
Der Achsenstumpf mit Flansch (Fig. 5+6, Pos. 1) ist mit der Scheibe aus einem Feingußteil gestaltet. Die Scheibe ist so dünn (∅ des Stiftes gleich Wanddicke), daß die Löcher mit dem gleichen zweckmäßig gestalteten Stanzwerkzeug wie die Scheiben des Außenzahnrades in einem Hub eingebracht werden können. Weiterhin können mit dem gleichen Stanzwerkzeug die Löcher in den Scheiben (Fig. 5+6, Pos. 2+5) sowie im Flansch (Fig. 5+6, Pos. 8) hergestellt werden.The stub axle with flange ( Fig. 5 + 6, item 1) is designed with the disc from an investment casting. The disc is so thin (∅ of the pin is the same wall thickness) that the holes can be made in one stroke with the same appropriately designed punching tool as the discs of the external gear. Furthermore, the same punching tool can be used to make the holes in the disks ( Fig. 5 + 6, items 2 + 5) and in the flange ( Fig. 5 + 6, item 8).
Bei herkömmlichen Trommelmotoren wird der Stator des Elektromotors in ein Rohr eingeschrumpft. Hierbei wird das Rohr erhitzt. Das Rohr besteht entweder aus Halbzeug oder aus einem Aluminium-Druckgußrohling. Da der Stator außen nur ungenau gefertigt werden kann, sind entweder exzentrische Lagen (schleifen des Rotors) oder lose bzw. schlecht einzubringende Statore mit Montagestörungen (Nachwärmen) die Folge. Beide Lösungen erfordern eine teure und problembehaftete, genaue mechanische Fertigung. Bei der Anmeldung ist eine Lösung gefunden worden, wobei das den Stator aufnehmende Rohr aus einem Stranggußprofil gestaltet ist (Fig. 9). Die Nocken des Profils sind im entspannten, stranggepreßten Zustand kleiner als der Statoraußendurchmesser. Durch eine Vorrichtung läßt sich das Profil zusammendrücken (Fig. 8). Hierbei wird der Innendurchmesser der Nocken größer, so daß sich der Stator einlegen läßt. Wird die Vorrichtung entspannt so federt das Profil wieder zusammen und zentriert hierbei den Stator des Elektromotors (Fig. 7). Anschließend wird das Profil mit den Flanschen (Fig. 5+6, Pos. 8+11) verschraubt. Ein großes Motormoment läßt sich übertragen, weil ein Wulst des Profils formschlüssig in eine Nut des Stators einrastet.In conventional drum motors, the stator of the electric motor is shrunk into a tube. The tube is heated. The tube consists of either semi-finished products or an aluminum die-cast blank. Since the outside of the stator can only be manufactured with imprecision, the result is either eccentric positions (grinding of the rotor) or loose or badly inserted stator with assembly problems (reheating). Both solutions require expensive and problematic, accurate mechanical manufacturing. A solution has been found in the application, in which the tube receiving the stator is designed from a continuous cast profile ( FIG. 9). In the relaxed, extruded state, the cams of the profile are smaller than the outer diameter of the stator. The profile can be compressed by a device ( FIG. 8). Here, the inside diameter of the cams becomes larger, so that the stator can be inserted. If the device is relaxed, the profile springs back together and centers the stator of the electric motor ( FIG. 7). The profile is then screwed to the flanges ( Fig. 5 + 6, items 8 + 11). A large motor torque can be transmitted because a bead of the profile snaps into a groove in the stator.
Eine besonders leichte Kabelmontage wird möglich, wenn zuerst das Kabel durch den Flansch (Fig. 5+6, Pos. 11) geführt wird und dann der Rotor mit dem Kugellager montiert wird.A particularly easy cable assembly is possible if the cable is first led through the flange ( Fig. 5 + 6, item 11) and then the rotor with the ball bearing is mounted.
Da die Lagerung innerhalb des Wickelkopfes des Elektromotors gelegt wird und zusätzlich das Kabel zwischen Flansch und Lager nach außen geführt wird, wird eine kurze Ausführung von 150 mm Trommellänge (Fig. 5) bei gleichzeitig großen Trommelmomenten möglich. Beim Verlängern des Elektromotors unter Beibehaltung aller anderen Maße werden bei einer Trommellänge von 200 mm dieselben Leistungen erzielt wie bei derzeitigen Motoren mit 300 mm Trommellänge (Fig. 6). Die technischen Daten der Trommelmotore zeigt die beiliegende Tabelle für die Längen 150 mm und 200 mm. Einen Vergleich mit den technischen Daten der führenden Trommelmotorhersteller zeigen die beiliegenden Prospekte. Hier wird deutlich, daß gleiche maximale Geschwindigkeiten und wesentlich kleinere minimale Geschwindigkeiten möglich sind. Since the bearing is placed inside the winding head of the electric motor and the cable between the flange and the bearing is also routed to the outside, a short version of 150 mm drum length ( Fig. 5) with large drum torques is possible. When extending the electric motor while maintaining all other dimensions, the same performances are achieved with a drum length of 200 mm as with current motors with a 300 mm drum length ( FIG. 6). The enclosed table for the lengths 150 mm and 200 mm shows the technical data of the drum motors. The enclosed brochures show a comparison with the technical data of the leading drum motor manufacturers. Here it becomes clear that the same maximum speeds and much lower minimum speeds are possible.
11
Achsenstumpf mit Flansch
Axle stub with flange
22nd
Stützscheibe
Support disc
33rd
Kunststoffverzahnung
Plastic teeth
44th
Lochscheiben
Perforated discs
55
Stützscheibe
Support disc
66
Exzenterscheibe
Eccentric disc
77
Statorhülse
Stator sleeve
88th
Zwischenflansch
Intermediate flange
99
Rotorkugellager
Rotor ball bearing
1010th
Kabel
electric wire
1111
Achsenstumpf mit Flansch
Axle stub with flange
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998100989 DE19800989A1 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Short design powerful axial cylinder motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998100989 DE19800989A1 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Short design powerful axial cylinder motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19800989A1 true DE19800989A1 (en) | 1999-07-22 |
Family
ID=7854486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998100989 Ceased DE19800989A1 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Short design powerful axial cylinder motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19800989A1 (en) |
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1998
- 1998-01-14 DE DE1998100989 patent/DE19800989A1/en not_active Ceased
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8131 | Rejection |