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Wirbelstromantrieb Die Erfindung betrifft einen Wirbelstromantrieb
mit einem elektrischen Antriebsmotor, der aus einem Stator und einem Rotor besteht,
der auf einer Hohlwelle sitzt, durch die sich eine Abtriebswelle erstreckt, die
über ein auf ihr angeordnetes Polrad in Abhängigkeit von dem von einer elektromagnetischen
Spule in einem auf der Hohlwelle sitzenden Kupplungsring mit Gebläseschaufeln induzierten
Feld in Drehungen versetzt wird.
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Wirbeistromantriebe dieser Art weisen den Vorteil auf, daß sie besondere
preisgünstig herzustellen sind* da da die benötigten
Regel- und
Steuergeräte sehr einfach sein können. Der Nachteil der bekannten Wirbeistromantriebe
ist Jedoch darin zu sehen, daß sie eine verhältnismäßig voluminöse 3bauart voraussetzen,
da im allgemeinen die Motorwelle in einer Flucht mit der Abtriebswelle sitzt, 8o
daß eine aehr große Baulänge entsteht.
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Es ist zwar bekannt geworden, Wirbelstromantriebe in der eingangs
erwähnten Weise aufzubauen, wobei dann die Abtriebswelle innerhalb der hohlen Antriebswelle
gelagert ist. Dadurch entsteht zwar eine im wesentlichen zylinderförmige Baueinheit,
deren Durchmesser Jedoch ein gewisses Maß nicht unterschreiten kann; einmal, weil
bereits die Hohlwelle zur Aufnahme der Lager für die Abtriebswelle einen sehr großen
Durchmesser aufweisen muß und zum anderen, weil die auf der Wirbelstromseite vorgesehene
Kühlung durch die am Kupplungsring angeordneten Gebläseschaufeln nicht ausreicht,
um auch den Stator des Motors mitzukuhlen, so daß dieser ebenfalls nicht unter einer
gewissen Baugröße gewählt werden kann. Bei den bekannten Bauarten von Wirbelstromantrieben
der eingangs genannten Art ist das insofern kein Nachteil, als der große Durchmesser
der als Lagerung dienenden Hohlwelle ohnehin schon einen großen Motor aus baulichen
Gründen notwendig macht.
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Bei allen bekannten Bauarten bleibt somit der Nachteil bestehen, daß
die Baugröße stets eine Ständerausführung voraussetzt, so daß "irbelstromantriebe
dieser Art von vorneherein für manche Regelaufgaben wegen ihrer Baugroße und wegen
der Unmöglichkeit einer Anflanschung nicht eingesetzt werden können. Es gibt zwar
Wirbelstromantriebe, die anflanschbar und auch austauschbar sind.
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Wirbelstromantriebe dieser Art sind Jedoch in ihrer Leistung beschränkt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Wirbelstromantrieb zu schaffen, der als eine kompakte Baueinheit mit mtSAliohst
kleinen AbmesBungen, aber dennoch mit großer
Leistung herstellbar
ist, und der demzufolge auoh die Nögliohkeit für eine Ausführung als Planochmotor
und als austauschbare Antriebseinheit bietet.
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Ausgehend von der Überlegung, daß das stabile Gehäuse der bekannten
Bauarten die Kühlmöglichkeiten beeinträchtigt, und daß die Hohlwelle pur dann kleinere
Ajbmessmlgen annehmen kann, wenn sie nicht als Lagerung für die Abtriebswelo dient,
besteht die Erfindung dat »w daß sowohl die Hohiwelle als auch die Abtriebswelle
beidseitig in Je einem topfförmig gestalteten Ringkörper gelagert sind, die untereinander
durch den Stator des motors fest verbunden sind. Der Erfindung liegt daher die Erkenntnis
zugrunde, daß das übliche stabile und aufwendige Gehäuse entfallen kann, wenn der
Stator des Motors als tragendes Element ausgenutzt wird, so daß es dann genügt,
beidseitig des Statore Abschlußschalen anzuordnen, welche die Lagerung für die beiden
Wellen aufnehmen und von denen eine auch den Wirbelstromteil umfassen kann. Zweckmäßig
ist es dabei, wenn dieser eine topfförmige Ringkörper einen Abschlußdeckel mit einem
zentralen Lager für die Abtriebswelle und einen Lagerkragen für die Hohlwelle besitzt,
und wenn in dem Ringraum zwischen Lagerkragen und Abschlußdeckel der aus Kupplungsring,
Polrad und elektromagnetischer Spule bestehende Wirbelstromteil untergebracht ist.
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Diese Ausführungsform weist den entscheidenden Vorteil auf, daß einmal
der Bauaufwand so klein wie möglich gehalten werden kann, und daß zum anderen der
Stator selbst in sehr einfacher Weise für die Zufuhr von Kühlluft offen ist, eo
daß der Motor wegen der besseren Kühlung trotz gleicher Leistung geringere Abmessungen
aufweisen kann. Da zudem auch die Hohlwelle kleineren Durchmesser besitzen kann,
kann durch die Erfindung eine sehr einfache und in ihren Abmessungen auf ein Minimum
beschränkte Aus führung sform für einen Wirbelstroiantrieb geschaffen werden.
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Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn der Lagerkragen in dem topfförmigen
Ringkörper aus einen über radiale Stege gehaltenen
Lagerring besteht,
weil dann eine Verbindung zwischen dem Wirbelstromteil und dem Motorteil entsteht,
durch die von den am Eupplungo ring befindlichen Gebläseschaufeln auch eine Kühlluftströmung
um den Stator herum erzeugt werden kann. Da die Kühlluft in diesem Fall sol außen
nach innen eintritt, ergibt sich auch der Vorteil, daß die Kühlluft zunächst auf
den heißesten Teil des Motors, nämlich auf die Wickelköpfe auftrifft, 8o daß hier
eine intensive Kühlung möglich ist. Diese Ausführungsform kann noch verbessert werden,
wenn der Ringkörper, der dem Wirbelstromteil gegenüberliegt und der den Motor abschließt,
ebenfalls aus einem über radiale Stege gehaltenen Lagerring besteht; dann wird eine
von dem Stirnende des Motorteiles her über die Wickelköpfe des Stators zum Wirbelstromteil
erfolgende Luftströmung ermöglicht, welche eine ausgezeichnete Kühlung ergibt, die
wiederum einen kleineren Motor einzusetzen erlaubt. Zweckmäßig kann dabei die Ummantelung
des Stators einen geringeren Durchmesser als den Durchmesser der Ringkörper besitzen
und zwischen den äußeren Stirnenden der Ringkörper ein Luftführungsring angeordnet
sein, der dazu beiträgt, die Kühlluft im wesentlichen axial zu den An- und Abtriebswellen
zu führen.
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Um am Wirbelstromteil die sich dort stark entwickelnde Wärme abzuführen,
kann vorgesehen sein, daß der wirbelstromseitige Ringkörper im Bereich des Endes
des Luftführungsringes mit zusätzlichen Eintrittsöffnungen für Kühlluft vorgesehen
ist und daß der den Wirbelstrom aufnehmende Ringkörper auf seinem Umfang mit Luftaustrittsöffnungen
ausgestattet ist. Diese Ausführungsfomn erlaubt sowohl eine Kühlung des Stators
als auch eine durch eine größere Luftmenge bewirkte intensive Kühlung des Wirbelstromteiles,
so daß auch hier verhältnismäßig geringe Abmessungen eingehalten werden können.
Durch die Erfindung wird somit eine kompakte Baueinheit für einen Wirbelstromantrieb
erzielt, die trotz hoher Leistung kleine Abmessungen aufweisen kann, so daß die
Antriebseinheit auch in Flanschausführung als
Austauscheinheit gegen
nicht regelbare Motoren eingesetzt werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausfühfungsbeispieles
dargestellt, das eine als Ständerausführung ausgebildete Wirbelstromantriebseinheit
gemäß der Erfindung zeigt.
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In der Zeichnung ist der Stator 1 eines elektrischen Antriebsmotores
als tragendes Bauteil zwischen die topfförmig ausgebildeten Ringkörper 2 und 3 eingesetzt.
Zu diesem Zweck ist, der Stator 1 stirnseitig Jeweils über rippenförmige Stege 1a
in die Ringkörper 2 und 3 eingesetzt und an diesen Ringkörpern 2 und 3 befestigt.
Der motorseitige Ringkörper 2 besitzt einen über im wesentlichen radiale Stege 2a
gehaltenen Lagerring 2b, in dem einmal ein Kugellager 4 zur Lagerung einer Hohlwelle
5 für den Rotor 6 des elektrischen Antriebsmotors und, zum anderen ein Kugellager
7 zur Lagerung der Abtriebswelle 8 angeordnet ist. Die Hohlwelle 5 und die Abtriebswelle
8 sind auf der anderen Seite in dem Ringkörper 3 gelagert, und zwar einmal über
das in einem Lagerring 3a sitzende Kugellager 9 und zum anderen über ein Kugellager
10, das in einem Abschlußdeckel 11 sitzt, der an dem wirbelstromseitigen Ringkörper
3 angeschraubt ist.
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Auf der Abtriebswelle 8 ist in an sich bekannter Weise ein Polrad
12 befestigt, dessen Klauen 12a mit einem Kupplungsring 19 zusammenwirken, der auf
der Antriebswelle 5 aufgekeilt ist.
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Dieser Kupplungsring 13 ist mit Rippen 14 versehen, die als Gebläseschaufeln
wirken und zudem auch von vorneherein als solche ausgebildet sein können. Fest mit
dem Abschlußdeckel 11 ist ein Haltering 15 für eine elektromagnetische Spule 16
vervon rundens die außen erregt werden kann und so ein mehr oder minder starkes
elektromagnetisches Feld erzeugt, das wiederum Spannungen und Ströme in dem Polrad
12 und dem Kupplungsring 13 induziert und über die dadurch entstehenden Kraftwirkungen
die Abtriebswelle 68 mit der Antriebawelle 5 mitnimmt, und zwar Jeweils mit einer
über die Spule, a6a S1Drehzahl.
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Um die auf diese Weise in dem Wirbelstromteil 12, 13 sich entwickelnde
Wärme abzuführen, ist der Ringkörper 3 auf seinem gesamten Umfang mit Austrittsöffnungen
17 für Kühlluft versehen, die durch d Wirkung der Gebläseschaufeln 14 durch die
zwischen den Stegen 3b gebildeten Luftdurchtrittsöff;i'ungen 18 und durch die im
Bereich des Stators angeordneten Lufteintrittsöffnungen 19 in den Wirbelstromteil
hereingezogen wird. Gleichzeitig mit dieser BuStströmung entsteht Jedoch jedoch
bei der gezeigten Ausführungaform noch ein zweiter Kühlluftstrom im Sinne derpfile
20, der dadurch bewirkt wird, daß der Außendurchmesser des Stators 1 nicht so groß
ist wie der stirnseitige Durchmesser der Ringkörper 2 und 3, die zwischen ihren
Stirnseiten durch ein ringförmiges Buftführungs bleah 21 abgedeckt sind. Kühlluft
wird daher durch die zwischen den Stegen 2a gebildeten Eintrittsöffnungen über die
Wickelköpfe 1b des Stators hinweggezogen. Da diese Luft bei ihrem Eintritt zwischen
den Stegen 2a noch die Umgebungstemperatur aufweist, werden die Wickelköpfe 1b auf
dieser Seite des Stators 1 besonders wirkungsvoll gekühlt, was insofern von Bedeutung
ist, als die Wickelköpfe des Stators bekanntlich nur etwa Temperaturen von ca. 70°
erreichen können, wenn eine Beschädigung sicher vermieden werden soll. Die rechte
Seite des Stators mit den zum Wirbelstromteil hingewandten Wickelköpfen lb wird
ebenfalls intensiv gekühlt, da hierzuZuãtzliche Luft durch die Öffnungen 19 eintreten
kann, die dann auch zur intensiven Kühlung des Wirbelstromteiles zur Verfügung steht.
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Es wäre auch möglich, auf die Anordnung eines Luftführungsbleches
21 zu verzichten und nur einSchutzgitter o.dgl. vorzusehen.
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Auch in diesem Fall ist eine ausgezeichnete Kühlung des Stators möglich,
der dann nicht von einem Gehäuse eingeschlossen ist.
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Dazu kost bei der erfindungsgemäßen Aueführungaform aber auch noch,
daß der Gesamtaufbau der neuen Wirbelatromantriebseinheit sehr einfach ist, und
daß alle Einzelteile, die im wesentlichen nur aus einfachen Ringteilen bestehen,
sehr einfach bearbeitet
werden können. Durch die Erfindung wird
es somit möglich, einen äußerst preisgünstigen, in seinen Abmessungen aber wegen
der gewählten Eonstruktion und wegen der besonders günstigen Eiiblmoglichkeiten
trotz hoher Leistung sehr klein zu haltenden Wirbelstromantrieb zu schaffen, der
außer in der gezeigten Ausfühungsform als Ständerausführung wegen seines geringen
Gewichtes auch sehr einfach als Flanschausfübrung hergestellt werden kann. in dieser
Ausführung ist es dann möglich,-den Regelantrieb gegen nicht regelbare Motoren auBzutauschen,
was in vielen fällen sehr wünschenswert ist. Dabei sind die Gesamtabmessungen des
Regelantriebes gemäß der Erfindung nicht wesentlich größer als die eines üblichen
Antriebes mit gleicher Leistung, was entscheidend für die Austauschbarkeit der Aggregate
ist.