DE202008003106U1 - Antrieb für automatische Schiebetüren - Google Patents

Antrieb für automatische Schiebetüren

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Abstract

Antrieb für automatische Schiebetüren, wobei ein Motor ein Antriebsritzel aufweist, das einen Zahnriemen antreibt, wobei der Zahnriemen über eine Umlenkrolle läuft, die auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsritzel ortsfest angeordnet ist, wobei der Zahnriemen einen Mitnehmer aufweist, welcher mit einem Laufwagen der Schiebetür verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (2) direkt auf einer Antriebswelle (3) eines als Außenläufermotor ausgebildeten permanentmagneterregten Synchronmotors (1) angeordnet ist.

Description

  • Die Neuerung betrifft einen Antrieb für automatische Schiebetüren nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.
  • Insbesondere betrifft die Neuerung einen Antrieb für automatische Schiebetüren für Personendurchgänge. Üblicherweise treibt bei diesen Antrieben ein Gleichstrommotor über ein Getriebe einen Zahnriemen an.
  • Hierbei verwendet der Gleichstrommotor ein Antriebsritzel, und über dieses Antriebsritzel läuft ein Zahnriemen, der an seiner gegenüberliegenden Seite über eine ortsfeste Umlenkrolle läuft. Am Zahnriemen ist ein Mitnehmer angeordnet, an dem der Laufwagen befestigt ist. Nachteil der Verwendung eines Gleichstrommotors mit einem Getriebe und einem Antriebsritzel ist jedoch der große Raumbedarf im Hinblick auf den begrenzten Einbauraum oberhalb einer Schiebetüre und ferner die mangelhafte Zuverlässigkeit, weil das Getriebe eine stark begrenzte Lebensdauer hat und im Übrigen eine hohe Geräuschemission verursacht.
  • Es ist daher schwierig, einen solchen Antrieb geräuschgedämpft in einer Schiebetür zu integrieren.
  • Es ist im Übrigen bereits schon bekannt, das Getriebe wegfallen zu lassen und den Gleichstrommotor mit seinem Antriebsritzel direkt auf einen Zahnriemen wirken zu lassen, der seinerseits über die gehäusefeste Umlenkrolle läuft. Nachteil dieser Anordnung ist wiederum der hohe Einbauplatz den ein Gleichstrommotor benötigt und ferner die Anordnung eines Kollektors, was mit dem Nachteil eines entsprechenden Bürstenfeuers und einem entsprechenden Kollektorverschleiß verbunden ist.
  • Ferner ist es bekannt, Asynchronmotoren ohne Getriebe direkt auf einen Zahnriemen wirken zu lassen. Bei den Asynchronmotoren besteht jedoch der Nachteil, dass sie einen relativ schlechten Wirkungsgrad bei hohem Stromverbrauch haben. Daraus ergibt sich eine große thermische Abstrahlung mit entsprechenden Nachteilen an dem begrenzten Einbauplatz oberhalb der Schiebetür.
  • Die Neuerung betrifft deshalb einen Antrieb für automatische Schiebetüren für Personendurchgänge, bei welchem das Antriebsritzel direkt auf der Antriebswelle des Motors eines Außenläufermotors angebracht ist.
  • Der Vorteil dieser Lösung gegenüber einer Lösung mit Getriebe liegt auf der Hand; kein Getriebegeräusch, Getriebebruch ist nicht möglich, Platz- und Kostenersparnis durch den Wegfall des Getriebes. Der Vorteil des Außenläufermotors für diese Anwendung gegenüber einem Innenläufer liegt im für ein gegebenes Motorvolumen höheren erreichbaren Drehmoment, was wegen des Wegfalls des Getriebes wichtig ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist demgemäss ein Antrieb für automatische Schiebetüren für Personendurchgänge, bei welchem das Antriebsritzel direkt auf der Antriebswelle eines als Außenläufermotors gebauten permanentmagneterregten Synchronmotors angebracht ist.
  • Der permanentmagneterregte Synchronmotor hat gegenüber den anderen Motortypen folgende Vorteile:
    kein Verschleiß der Kohlebürsten wie beim Gleichstrommotor, kompaktere Bauweise, kleinere Verluste.
  • Bei permanentmagneterregten Synchronmotoren hat ein als Außenläufermotor gebauter Motor ferner den Vorteil, dass die Magnete durch die Zentrifugalkraft an den Rotor gedrückt werden und somit nicht durch Bandagieren oder andere Maßnahmen vor dem Wegfliegen geschützt werden müssen.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Antrieb für automatische Schiebetüren für Personendurchgänge, bei welchem das Antriebsritzel direkt auf der Motorwelle eines als Außenläufermotors gebauten permanenterregten Synchronmotors mit Zahnspulenwicklung angebracht ist.
  • Die Zahnspulenwicklung hat gegenüber einer konventionellen Wicklungen folgende Vorteile: deutlich kleinere Verluste und damit bei gegebenem Motorvolumen höheres erreichbares Drehmoment, bessere Produzierbarkeit, einfachere Isoliertechnik.
  • Der permanenterregte Synchronmotor wird feldorientiert geregelt betrieben. Dies hat den Vorteil, dass ein benötigtes Drehmoment mit dem kleinstmöglichen Strom und damit den kleinstmöglichen Verlusten erzeugt wird. Dadurch wird der Motor optimal ausgenutzt und kann kompakter gebaut werden. Ferner könnte zum Erreichen höherer Drehzahlen der permanenterregte Synchronmotor mit Feldschwächung betrieben werden.
  • Der permanentmagneterregte Synchronmotor ist mit einem Encoder ausgestattet. Dieser liefert einerseits den für die feldorientierte Regelung benötigten Rotorwinkel. Andererseits wird die Information vom Encoder auch für die Berechnung der Position der Türflügel benötigt, um daraus den Bewegungsablauf ableiten zu können. Der Encoder ist als Sinus/Cosinus-Geber ausgestaltet, bei welchem ein auf der Motorwelle befestigter Magnet mit zwei linearen Hallsensoren, welche sich auf einer am Stator befestigten Leiterplatte befinden, ausgewertet wird. Der Magnet weist dabei dieselbe Polzahl wie der permanentmagneterregte Synchronmotor auf, was die weitere Verwendung der Signale vom Encoder für die feldorientierte Regelung vereinfacht. Der Encoder kann gegenüber dem magnetischen System des Motors ausgerichtet werden, indem der Magnet gegenüber dem Rotor und/oder die Leiterplatte mit den Hallsensoren vor der Befestigung gegenüber dem Stator in die richtige Position gedreht werden kann.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Lösung das sonst übliche Getriebe entfällt, entfällt auch die mit dem Getriebe verbundene Reibung, insbesondere auch die Reibung in Rückwärtsrichtung, d. h. bei einem Leistungsfluss vom Zahnriemen zum Motor. Ferner wird bei einem Leistungsfluss in diese Richtung die vom Motor herrührende Reibung nicht durch ein Getriebe noch vergrößert. Dies macht die Lösung prädestiniert für einen Lösungsansatz, bei dem die Umlenkrolle durch einen zweiten Motor mit Antriebsritzel ersetzt wird. Dies kann einerseits interessant sein, um die Kraft am Zahnriemen zu verdoppeln. Andererseits entsteht dadurch eine Redundanz, indem bei Ausfall des einen Motors mit dem anderen die Türe immer noch bewegt werden kann.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als neuerungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im Folgenden wird die Neuerung anhand von einer, lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.
  • Es zeigen:
  • 1: perspektivische Ansicht eines Antriebsmotors nach der Neuerung
  • 2: Schnitt durch den Antriebsmotor nach 1 mit Darstellung des Tragbleches
  • 3: Stirnansicht auf den Synchronmotor nach 1 und 2 von der Encoderseite her
  • 4: schematisiert die Einbausituation des neuerungsgemäßen Synchronmotors
  • 5: Schnitt durch einen Synchronmotor, der in ein Aluminiumtragprofil eingebaut ist
  • Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, dass eine ausgezeichnete Wärmeabfuhr des erfindungsgemäßen Synchronmotors 1 stattfindet, indem er als Außenläufer ausgebildet ist und die Rotorglocke 5 unmittelbar mit dem Antriebsritzel 2 verbunden ist. Hierzu dienen die Schrauben 4, die das Antriebsritzel 2 mit der Rotorglocke 5 verbinden, so dass hierdurch eine drehfeste Verbindung zur Antriebswelle 3 hergestellt ist.
  • Am Außenumfang der Rotorglocke 5 sind in regelmäßigem Abstand am Umfang verteilt gemäß 3 eine Anzahl von Permanentmagneten 6 angeklebt und bilden so den Magnetring.
  • Wichtig ist, dass der Rotor als Außenläufer ausgebildet ist, um so eine optimale Wärmeabfuhr zu ermöglichen, weil der Stator 7 innenliegend ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einem hülsenförmigen Blechteil besteht, an dessen Innenumfang das zweireihige Traglager aufgenommen ist.
  • Mit Hilfe von Schrauben 12 ist somit der Stator 7 wärmeableitend mit einem Tragblech 9 verbunden, so dass dieses Tragblech 9, welches bevorzugt als U-Profil mit seitlichen Schenkeln 10 ausgebildet ist, als großflächiger Wärmeableitkörper wirkt.
  • Die Statorwicklung 8 ist als Zahnspulenwicklung ausgebildet, wobei bei dieser Bauart ein gebrochenes Verhältnis zwischen der Anzahl der Pole und der Nutenzahl des Motors gegeben ist. Damit wird ein störendes Rastmoment reduziert, ohne eine Schrägung des Statorpaketes oder andere Versetzungen anwenden zu müssen, die sehr schwierig herzustellen sind.
  • An dem rückseitigen Lagerschild des Stators 7 ist eine Abdeckplatte 13 befestigt, auf der ein Encoder 11 angeordnet ist. Dieser besteht im Wesentlichen aus einem mit der Antriebswelle 3 umlaufenden Permanentmagneten 16, der an ortsfest angeordneten Sensoren 15 vorbeiläuft.
  • Die vorteilhafte Einbausituation des als Außenläufer ausgebildeten Synchronmotors 1 wird nun anhand der 4 und 5 näher erläutert.
  • Wichtig ist, dass der außen laufende Synchronmotor 1 unmittelbar mit seinem Antriebsritzel 2 auf einen Zahnriemen 17 wirkt, der an seinem gegenüberliegenden Ende über eine ortsfeste und dort drehbar angeordnete Umlenkrolle 21 läuft.
  • Der Zahnriemen 17 ist an einer bestimmten Stelle mit einem Mitnehmer 18 verbunden und dieser Mitnehmer 18 greift wiederum in den Laufwagen 29 ein, wie dies in 5 dargestellt ist. Der Laufwagen 29 ist fest mit dem nicht näher dargestellten Türflügel verbunden.
  • Somit ist durch direkten Antrieb des Zahnriemens 17 eine Bewegung des Mitnehmers 18 in den Pfeilrichtungen 19 gegeben.
  • Wichtig ist, dass der Zahnriemen 17 eine große Länge überspannen kann, wobei dieser Abstand 20 im Bereich zwischen 1 m und 3 m liegen kann.
  • Aus der 5 ergeben sich weitere Einzelheiten bezüglich der Wärmeableitung und des minimal beanspruchten Einbauortes. Es ist erkennbar, dass der Synchronmotor 1 mit seinem Tragblech 9 unmittelbar wärmeleitend mit dem außen liegenden Aluminiumtragprofil 25 verbunden ist.
  • Hierbei ist wesentlich, dass die Statorwicklung 8 direkt wärmeleitend mit dem Tragblech 9 verbunden ist und dieses mit seinem oberen Schenkel 10 wärmeleitend mit dem oberen horizontalen Schenkel des Aluminiumtragprofils 25 verbunden ist.
  • Um die gesamte Anordnung gut zugänglich zu machen, ist noch wesentlich, dass der Synchronmotor 1 in einem fast geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, welches einerseits aus dem als C-Profil ausgebildeten Aluminiumtragprofil 25 gebildet ist, welche an seinem vorderen Ende durch ein verschwenkbar dort angebrachtes Abdeckprofil 22 abgeschlossen wird.
  • Das Abdeckprofil 22 besteht aus einem Aluminiumstrangpressprofil und bildet eine obere Gelenkstelle 23, so dass das gesamte Abdeckprofil 22 in den Pfeilrichtungen 24 um die obere rechte Ecke des Aluminiumtragprofils 25 schwenkbar ist. Damit kann das Abdeckprofil 22 hochgeschwenkt werden und der Synchronmotor 1 mit seinem Encoder 11 und den dazugehörenden Steckfassungen 14 ist leicht zugänglich.
  • Die 5 zeigt ferner, dass ein Laufwagen 29 verschiebbar auf einer Laufschiene 27 mit Hilfe von Laufrollen 26 gelagert ist und hierzu am Laufwagen eine entsprechende Gegenhalterolle 28 angeordnet ist.
  • Ferner ist dargestellt, dass der Laufwagen unmittelbar mit dem Mitnehmer 18 verbunden ist, der seinerseits mit dem Zahnriemen 17 verbunden ist.
  • Die Einbausituation in 5 zeigt den wesentlichen Vorteil der vorliegenden Erfindung, indem erkennbar ist, dass mit Hilfe eines Außenläufers, bei dem die Rotorglocke 5 drehfest mit dem Antriebsritzel 2 verbunden ist, nun auf geringstem Einbauraum eine hohe Antriebsleistung bei geringster Geräuschentwicklung erzielt werden kann.
  • Es ergibt sich eine ausgezeichnete Wärmeableitung, weil die stark wärmeerzeugende Statorwicklung 8 wärmeableitend mit dem Tragblech 9 und dieses wiederum wärmeableitend mit dem umfassenden Aluminiumtragprofil 25 verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Neuerung kann es auch vorgesehen sein, dass die Statorwicklung 8 unmittelbar selbst mit dem Aluminiumtragprofil 25 wärmeableitend verbunden ist, wobei dann das Tragblech 9 entfallen kann.
  • 1
    Synchronmotor
    2
    Antriebsritzel
    3
    Antriebswelle
    4
    Schraube
    5
    Rotorglocke
    6
    Permanentmagnet
    7
    Stator
    8
    Statorwicklung
    9
    Tragblech
    10
    Schenkel
    11
    Encoder
    12
    Schraube
    13
    Abdeckplatte
    14
    Steckfassung
    15
    Sensor
    16
    Permanentmagnet
    17
    Zahnriemen
    18
    Mitnehmer
    19
    Pfeilrichtung
    20
    Abstand
    21
    Umlenkrolle
    22
    Abdeckprofil
    23
    Gelenkstelle
    24
    Pfeilrichtung
    25
    Aluminiumtragprofil
    26
    Laufrolle
    27
    Laufschiene
    28
    Gegenhalterolle
    29
    Laufwagen

Claims (15)

  1. Antrieb für automatische Schiebetüren, wobei ein Motor ein Antriebsritzel aufweist, das einen Zahnriemen antreibt, wobei der Zahnriemen über eine Umlenkrolle läuft, die auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsritzel ortsfest angeordnet ist, wobei der Zahnriemen einen Mitnehmer aufweist, welcher mit einem Laufwagen der Schiebetür verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (2) direkt auf einer Antriebswelle (3) eines als Außenläufermotor ausgebildeten permanentmagneterregten Synchronmotors (1) angeordnet ist.
  2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der permanenterregte Synchronmotor (1) eine als Zahnspulenwicklung ausgebildete Statorwicklung (8) aufweist, welche ein verbessertes Drehmoment, eine vereinfachte Isoliertechnik und eine verbesserte Produzierbarkeit des Synchronmotors (1) ausbildet.
  3. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (2) mit einer Rotorglocke (5) mittels Schrauben (4) verbunden ist, wodurch eine drehfeste Verbindung zur Antriebswelle (3) ausgebildet ist.
  4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorglocke (5) an ihrem Umfang im regelmäßigen Abstand am Umfang verteilt eine Anzahl von Permanentmagneten (6) aufweist, welche einen Magnetring bilden.
  5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronmotor (1) einen als Außenläufer ausgebildeten Rotor und einen im Wesentlichen als hülsenförmiges Blechteil ausgebildeten Stator (7) aufweist, welcher wärmeableitend mittels Schrauben (12) mit einem Tragblech (9) verbunden ist, welches Tragblech (9) vorzugsweise als U-Profil mit seitlichen Schenkeln (10) zur großflächigen Wärmeableitung ausgebildet ist.
  6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zahnspulenwicklung ausgebildete Statorwicklung (8) ein gebrochenes Verhältnis zwischen Anzahl der Pole und der Nutenzahl des Motors bildet, wodurch ein störendes Rastmoment ohne Schrägung des Statorpaketes oder anderer Versetzungen erreicht wird.
  7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7) an seinem rückseitigen Lagerschild eine befestigte Abdeckplatte (13) aufweist, auf welcher ein Encoder (11) angeordnet ist, welcher im Wesentlichen als ein die Antriebswelle (3) umlaufender Permanentmagnet (16) ausgebildet ist und an ortsfest angeordnete Sensoren (15) vorbeiläuft.
  8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der außen laufende Synchronmotor (1) unmittelbar mit seinem Antriebsritzel (2) einen Zahnriemen (17) antreibt, der an seinem gegenüberliegenden Ende über eine ortsfeste und dort drehbar angeordnete Umlenkrolle (21) läuft und einen Mitnehmer (18) aufweist, welcher in einen angeordneten Laufwagen (29) eingreift, wobei der Laufwagen fest mit einem Türflügel (nicht dargestellt) verbunden ist.
  9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (18) einen direkten Antrieb des Zahnriemens (17) in den Pfeilrichtungen (19) ausbildet, wobei der Zahnriemen (17) in einem relativ großen Abstand (20) eine relativ große Länge überspannt.
  10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Statorwicklung (8) wärmeleitend verbundene Tragblech (9) wärmeleitend mit einem oberen horizontalen Schenkel eines außen liegenden Aluminiumtragprofil (25) verbunden ist.
  11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (8) unmittelbar selbst mit dem Aluminiumtragprofil (25) verbunden ist, wodurch das Tragblech (9) entfällt.
  12. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronmotor (1) in einem fast geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, welches aus dem als C-Profil ausgebildeten Aluminiumtragprofil (25) gebildet ist und an seinem vorderen Ende durch ein verschwenkbar angeordnetes Abdeckprofil (22) verschließbar ist.
  13. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckprofil (22) eine obere Gelenkstelle (23) aufweist, welche das gesamte Abdeckprofil (22) in den Pfeilrichtungen (24) um eine obere rechte Ecke des Aluminiumtragprofils (25) schwenkbar ist, wodurch der Synchronmotor (1) mit seinem Encoder (11) und zugehörigen Steckfassungen (14) leicht zugänglich ist.
  14. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufwagen (29) verschiebbar auf einer angeordneten Laufschiene (27) mit Hilfe von Laufrollen (26) gelagert ist, wobei der Laufwagen (29) hierzu ein entsprechende Gegenhalterolle (28) aufweist.
  15. Antrieb nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der permanentmagneterregte Synchronmotor (1) auf einem relativ geringen Einbauraum eine relativ hohe Antriebsleistung bei relativ geringer Geräuschentwicklung ausbildet.
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