DE2606807A1

DE2606807A1 - Elektromotor zum beidseitigen abtrieb

Info

Publication number: DE2606807A1
Application number: DE19762606807
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Rappenglueck
Original assignee: Deutsche Bundesbank
Current assignee: Deutsche Bundesbank
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2606807B2

Description

Elektromotor zum beidseitigen Abtrieb
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor zum beidseitigen Abtrieb, in dessen Ständer hintereinander zwei elektrisch und mechanisch selbständige Läufer angeordnet sind.
Bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen, insbesondere bei Straßenbahnen und Untergrundbahnen, sind Antriebsanordnungen bekannt, bei denen ein in Längsrichtung des Fahrzeuges mittig im Drehgestell angeordneter Fahrmotor über Kegelradgetriebe die beiden Radsätze eines zweiachsigen Drehgestelles gemeinsam antreibt. Durch die damit verbundene kraftschlilssige Verbindung der beiden Radsätze entstehen bei den nie zu vermeidenden IJnterschieden der Raddurchmesser der beiden Radsätze an den Radaufstandsflichen Schlupferscheinungen sowie in der kraftschlussigen Verbindung Zwangskräfte. Beide sind nachteilig. Einerseits wird die Lebensdauer der Radreifen vermindert, andererseits entstehen zusätzliche Verluste durch Reibung und außerdem muß der Antrieb auf die auftretenden Zwangskräfte dimensioniert werden.
Zur Abhilfe wurde mit DT-OS 2 258 645 für Elektromotoren zum gleichzeitigen Antrieb -von zwei in einem Eisenbahn-Drehgestell gelagerten Achsen bekannt, daß in einem gemeinsamen, feststehenden1 elektrisch getrennten aehäuse zwei Anker angeordnet sind, deren Wellen jede für sich über einen Winkeltrieb je eine Achse des Drehgestells antreiben. Mit der DT-OS 2 258 645 wurde außerdem bekannt, daß die beiden Achsen des Drehgestells jede durch einen aus Anker und Gehäuse bestehenden Elektromotor angetrieben werden, wobei die Gehäuse der beiden Motoren mechanisch zu einem Gehäuse verbunden sind und die Wellenstümpfe der beiden Anker über Winkeltriebe die beiden Achsen des Drehgestells antreiben.
Nachteilig ist bei diesen Einrichtungen die getrennte Erregung für beide Läufer. Dadurch sind diese Einrichtungen relativ aufwendig und haben einen größeren Platzbedarf - das trifft insbesondere auf die letztgenannte Einrichtung zu, bei der zwei Motoren zu einem Gehäuse verbunden sind Diejenigen bekannten Einrichtungen, die nicht aus zwei Motoren zusammengesetzt sind bzw. die nicht eine zweite direkte Lagerung jedes Läufers im Ständer aufweisen, vermitteln außerdem keine Lehre über eine technisch einwandfreie Lagerung der Läufer, vor allem in Hinblick auf einen zufriedenstellenden zentrischen Lauf auch bei höheren Drehzahlen und eventuellen Querstößen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor zum beidseitigen Abtrieb zu schaffen, der wie einige bekannte Einrichtungen flexibel den Betriebsbedingungen folgende unterschiedliche Drehzahlen ermöglicht, dabei aber weniger aufwendig und raumsparender ist als bekannte Antriebe. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, für den erfindungsgemäßen Elektromotor eine technisch einwandfreie Lagerung der Läufer zu schaffen.
Die Autgabe, einen Elektromotor zum beidseitigen Abtrieb zu schaffen, der weniger aufwendig und raumsparender ist als bekannte Antriebe, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Läufer einer gemeinsamen Erregung durch den Ständer unterliegen, dabei aber unterschiedliche Drehzahlen annehmen können.
Die Aufgabe, für den erfindungsgemäßen Elektromotor eine technisch einwandfreie Lagerung der Läufer zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abtrieb des einen Läufers silber eine Hohlwelle erfolgt, die an ihrer Abtriebsseite mit einem Lager ihm Mortorgehäuse gelagert ist, und daß der Abtrieb des anderen Läufers über eine Welle erfolgt, die auf ihrer Abtriebsseite mit einem Lager im Motorgehäuse gelagert ist, auf ihrer anderen Seite bis in den Bereich des Lagers der Hohlwelle im Motorgehäuse reicht und in der Hohlwelle drehbar gelagert ist, oder - der Abtrieb beider Läufer über je eine Hohlwelle erfolgt, die an ihrer Abtriebsseite mit einem Lager im Motorgehäuse gelagert ist, und daß die beiden Hohlwellen außerdem innen auf einer Welle, die ungefähr von einem zum anderen abtriebsseitigen Lager reicht, gelagert ist.
Je nach den Erfordernissen im Anwendungsfall sind die Charakteristiken der beiden Antriebssysteme untereinander gleich oder verschieden voneinander, letzteres beispielsweise infolge unterschiedlicher Breite, Wicklung, Form oder Werkstoffe der Läufer.
Weitere Einzelheiten - auch von vorteilhaften Anwendungen -gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprechen hervor. In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch Elektromotoren mit beidseitigem Abtrieb.
In einem gemeinsamen Motorgehäuse 1 (Fig. 1) befindet sich ein elektrisch ungeteitter Ständer 2, der beispielsweise die Erreger- und sonstigen Ständerwicklungen einer Gleichstrommaschine oder die Ständerwicklung einer Drehfeldmaschine enthält. Ein Läufer 4 ist auf einer Welle 5 befestigt, die auf ihrer Abtriebsseite mit einem Lager 9 im Motorgehäuse 1 lagert. Ein Läufer 3 ist auf einer Hohlwelle 6 befestigt, die auf ihrer Abtriebsseite mit einem Lager 10 im Motorgehäuse lagert. Mit Lagern 8 sind Welle 5 und Hohlwelle 6 gegeneinander gelagert, wobei eines der Lager 8 in der Nähe des Lagers 10 angeordnet ist, um eine möglichst große Stabilität und eine nur geringe Beanspruchung der gesamten Einrichtung zu erzielen. Die Lager 8 können als Wälzlager ausgeführt sein oder auch als ggf. durchgehende Gleitlager, weil beide in einem gemeinsamen Feld rotierende Läufer in gleichem Drehsinn mit nur geringen relativen Drehzahlen gegeneinander umlaufen.
Die Belüftung des Elektromotors erfolgt in bekannter Weise über - nicht dargestelle - Lüfter, die auf der Welle 5 oder der Hohlwelle 6 oder beiden angebracht sind. Dabei kann die Kühlluft je nach Zweckmäßigkeit im Anwendungsfalle in einer Richtung über beide Läufer geführt werden oder über den Lüftungskanal 7 und dann getrennt durch die beiden Läufer. Der Kanal 7 kann dabei ggf. so geführt werden, daß Ständereisen eingespart wird.
Bei der Aus führungs form nach Fig. 2 sind beide Läufer 3a, 4a mit je einer Hohlwelle 6a, lla verbunden. Jede dieser Hohlwellen ist abtriebsseitig mit einem Lager lOa bzw. 9a im Motorgehäuse la gelagert. Eine gute mechanische Stabilität erhalten die sich drehenden Läufer bzw. Hohlwellen durch eine Lagerung auf der Welle 5a, die sich vom Bereich des Lagers 9a zum Bereich des Lagers lOa erstreckt. Die Lager 8a zwischen der Welle 5a und den Hohlwellen können je nach erwarteter Beanspruchung als WElz-oder Gleitlager ausgeführt sein. Der Ständer 2a ist ebenfalls elektrisch ungeteilt.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung ist selbstverständlich so abwandelbar, daß das abtriebsseitige Ende mindestens einer Hohlwelle 6a bzw. lla als Wellenstumpf 12 ausgeformt ist (Fig. 3), Eine besonders zweckntäßige Anwendung des erfindungsgeniäßen Elektromotors ist die als Antriebsmotor für ein Schienentriebfahrzeug, wobei die an sich bekannte Anordnung des Elektromotors in Gleisrichtung in einem Drehgestell besonders vorteilhaft ist.
Der Antrieb der beiden Radsätze erfolgt dabei über Kegelradgetriebe. Wegen der gleichen Drehrichtung beider Läufer kommtin Gleisrichtung von hinten nach vorn gesehen - das eine Kegelrad des Motors im r e c h t s von ihm angeordneten Kegelrad der einen Radsatzwelle, das andere Kegelrad des Motors im 1 i n k s von ihm angeordneten Kegelrad der anderen Radsatzwelle. Diese Anordnung ermöglicht in vorteilhafter Weise in den durch die Steilheit der Motorcharakteristik gegebenen Grenzen unterschiedliche Drehzahlen der beiden angetriebenen Radsätze, wobei Je nach Neigung der Kennlinie in erwünschter Weise der Radsatz mit dem größeren Laufraddurchmesser mit dem größeren Antriebsmoment beaufschlagt wird. Zugleich wird eine Leistungskonzentration im gemeinsamen Ständer ermöglicht, mit der Folge einer Leistungskonzentration in den vorgeschalteten Bauteilen der Steuerung. Die Anordnung besitzt - insbesondere mit Ausnützung des Reaktionsmomentes -gegenüber anderen vorgeschlagenen Anordnungen den Vorteil, daß die Drehrichtung der beiden Motorläufer stets gleichsinnig ist, so daß die Zwischenlagerung nur mit der geringen Differenzdrehzahl der beiden Abtriebswellen beansprucht wird. Es ist daher grundsätzlich möglich, diese in einfacher Art, z. B. mit Gleitlagern, auszuführen.
Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Elektromqtors ergibt sich bei Straßenkraftfahrzeugen bzw, bei straßenfahrbaren Arbeitsmaschinen. Hier ist es ggf. zweckmäßig, mit diesem Elektromotor die Räder von zwei oder mehr Achsen gleichzeitig anzutreiben. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, mit dem einen Läufer das linke und mit dem anderen Läufer das rechte Rad einer Achse aneutreiben, weil diese Anordnung auch die Aufgaben eines Differentialgetriebes übernimmt. Verschiedentlich dürfte es von Vorteil sein, mit einem Läufer mehrere der linken und mit dem anderen Läufer mehrere der rechten Räder gemeinsam anzutreiben.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromotors liegt in seiner wenig aufwendigen und raumsparenden Bauweise und erwartungsgemäß - wegen der gleichen Drehrichtung der beiden Läufer - in einem geringeren Verschleiß. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit einer größeren Leistungskonzentration in den vorgeschalteten Bauteilen der Steuerung. Bei entsprechenden Anwendungsfällen bietet die erfindungsgemäße Einrichtung die Möglichkeit, sie so auszulegen, daß eir Läufer bei änderung seiner Abtriebsbedingungen o beispielsweise bei plötzlichem Schlupf zwischen Rad und Schien' eine Rückwirkung auf den Ständer ausübt und somit auf die Antriebsbedingungen des anderen Läufers in gewollter Weise Einfluß nimmt. Vorteile ergeben sich ferner durch die teehnisch einwandfreie LazPrllng der Läufer.
Besondere Vorteile bietet die Verwendung des erfindungsgemaßen Elektromotors in Antrieben von Schienen- und Straßenfahrzeugen.

Claims

PatentansprUche 1. Elektromotor zum beidseitigen Abtrieb, in dessen Ständer hintereinander zwei elektrisch und mechanisch selbständige Läufer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Läufer (3, 4) einer gemeinsamen Erregung durch den Ständer (2) unterliegen, dabei aber unterschiedliche Dreh zahlen annehmen können.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb des einen Läufers (3) Uber eine Hohlwelle (6) erfolgt, die an ihrer Abtriebsseite mit einem Lager (10) im Motorgehause (1) gelagert ist, und daß der Abtrieb des anderen Läufers (4) Uber eine Welle (5) erfolgt, die auf ihrer Abtriebsseite mit einem Lager (9) im Motorgehäuse (1) gelagert ist, auf ihrer anderen Seite bis in den Bereich des Lagers (10) der Hohlwelle im Motorgehäuse reicht und in der Hohlwelle drehbar gelagert ist (Fig. 1).
3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb beider Läufer (3a, 4a) Uber Je eine Hohlwelle (6a, lla) erfolgt, die an ihrer Abtriebsseite mit einem Lager (9a, iOa) im Motorgehäuse (la) gelagert ist, und daß die beiden Hohlwellen außerdem innen auf einer Welle (5a), die ungefähr von einem zum anderen abtriebsseitigen Lager (0a, lOa) reicht, gelagert ist (Fig. 2).
4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abtriebsseitige Ende mindestens einer Hohlwelle (6a, lla) einen Wellenstumpf (12) aufweist (Fig. 3).
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Speisung mit Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom, Impulsen oder Strom beliebiger Kurvenform ausgelegt ist.
6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristiken beider Läufer durch unterschiedliche Gestaltung oder unterschiedliche Werkstoffe von Teilen der Läufer und/oder des Ständers unterschiedlich sind.
7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden AnsprUche, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Schienentriebfahrzeugen.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor in bekannter Weise in Gleisrichtung in ein Drehgestell eingebaut ist und zwei Radsatz dieses Drehgestelles Uber je ein Kegelradgetriebe antreibt.
9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung in Straßenfahrzeugen.
10. Elektromotor-nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Läufer ein Rad oder mehrere Räder der rechten Seite und mit dem anderen Läufer ein Rad oder mehrere Räder der linken Seite eines Straßenfahrzeuges antreibt.