EP2641658A1 - Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem - Google Patents

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Publication number
EP2641658A1
EP2641658A1 EP13003158.6A EP13003158A EP2641658A1 EP 2641658 A1 EP2641658 A1 EP 2641658A1 EP 13003158 A EP13003158 A EP 13003158A EP 2641658 A1 EP2641658 A1 EP 2641658A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
geared motor
rotor
motor according
rotor member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13003158.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ali Kemal Kücükyavuz
Friedhelm Pötter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP13003158.6A priority Critical patent/EP2641658A1/de
Publication of EP2641658A1 publication Critical patent/EP2641658A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/006—Ring or disc drive gear arrangement

Definitions

  • Known mill drive systems include one or more gear stages for driving power conversion of an electric motor.
  • Gear stages and electric motor are closely linked to a processing process within e.g. a power plant coupled to a bowl mill, a mixing drum, a crusher, a tube mill or a rotary kiln, which is subject to considerable repercussions of the processing process.
  • bevel gear stages are used to connect the electric motor to the drive train.
  • WO 2008/031694 A1 discloses a mill drive system having a gear unit locatable below a grinding table.
  • the transmission comprises at least one planetary stage and has a vertical shaft position.
  • an electric motor is integrated, the rotor and stator having vertically extending axes.
  • WO 2009/068484 A1 is a spur gear with one or more gear stages for driving a gearwheel enclosed by a work machine described which comprises a gearbox receiving gear housing and arranged on an output shaft of an output stage, adjustable movable pinion meshing with the ring gear.
  • the gear housing consists of a first inherently rigid housing part and a second rigid housing part.
  • the first housing part encloses the output stage with the output shaft and the adjustable pinion gear and has the transmission on outstanding side walls, which rest on the foundation.
  • the second housing part is fastened to the first housing part without contact with the foundation on one end face.
  • WO 2010/20287 is a mill drive system with an integrated motor-gear unit is known which has a common cooling circuit.
  • the motor-gear unit is supported on a bottom plate of a housing comprising the motor-gear unit.
  • a mill drive system is described with a disposable below a grinding table gear with at least one planetary and / or spur and an integrated in a housing of the transmission electric motor.
  • the mill drive system comprises an inverter with an associated control device for gear-less speed control of the motor.
  • the older European patent application EP 2 457 663 A1 discloses a geared motor for a mill drive system comprising a gearbox that is locatable below a grinding table or laterally of a grinding drum and having at least one planetary gear having either a vertical shaft position or a horizontal shaft position.
  • an electric motor is integrated in a housing of the transmission, which is connected to a lubricant supply circuit of the transmission.
  • a converter is provided with an associated control device for gear-free speed control of the motor.
  • a ring gear of the at least one planetary gear is radially surrounded by both a rotor and a stator of the motor.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a geared motor for a mill drive system, which allows a cost-effective implementation of avoidable damage caused by short interruptions in the drive train.
  • the geared motor according to the invention for a mill drive system comprises a gearbox which can be arranged below or laterally of a grinding plate and has at least one planetary and / or spur gear stage which has a vertical or horizontal shaft position.
  • an integrated in a housing of the transmission electric motor is provided, the rotor and stator have parallel to the shaft position of the transmission extending axes.
  • An upper bearing cap and a lower bearing cap are mounted on opposite end faces of the rotor and stator, respectively, and include bearing seats for rotor shaft bearings.
  • the upper bearing cap and the lower bearing cap are preferably connected by a stator carrier. Between the lower bearing cap and a bottom part of the housing beyond a collecting tray for coolant is formed.
  • a torsional vibration damper is arranged, which comprises a primary part and a torsionally elastic connected to the primary part secondary part.
  • the primary part has an external toothing and the secondary part an internal toothing, wherein inner and outer toothing in the circumferential direction to each other have a predetermined game, wherein between game dependent spaced apart teeth of the primary part and the secondary part with a viscous liquid at least partially filled chambers are formed in which spring elements are respectively clamped between a tooth flank of the primary part and a tooth flank of the secondary part, wherein the chambers are connected in pairs via channels, each with a chamber pair associated balance chambers, wherein a channel between a first chamber of a chamber pair and the compensation chamber in a game-dependent falling below a predetermined minimum volume of the first chamber is closed, and wherein a channel between a second chamber of a chamber pair and the compensation chamber in a game-dependent Unterschrei th a predetermined minimum volume of the second chamber is closed.
  • the gear motor comprises a radially inwardly extending flange formed on an inner side of the housing to which the lower and / or upper bearing cap is / are connected and over which the motor is supported.
  • the geared motor according to the invention allows a simple assembly of a motor unit by hanging in the housing at the top and / or bottom bearing cap.
  • the motor can be supported substantially exclusively via the flange on the inside of the housing.
  • gearbox and engine is also a waiver of relatively expensive bevel gear possible.
  • leaf spring assemblies are arranged between the primary part and the secondary part of the torsional vibration damper, which are fastened with their ends on the primary part or on the secondary part.
  • the leaf spring packs are arranged, for example, within chambers filled with a viscous fluid.
  • the viscous fluid may be lubricating oil of the transmission.
  • the torsional vibration damper is formed by a coupling with elastic bolts, which are each arranged in a chamber enclosing this, for example, is filled with a viscous liquid.
  • the motor is a permanent-magnet inverterless synchronous machine.
  • FIG. 1 a geared motor for a mill drive system is shown, comprising a arranged below a grinding table gear 1 with two planetary stages 11, 12 having a vertical shaft position.
  • an electric motor 2 is integrated, the rotor 21 and stator 22 having vertically extending axes.
  • an upper bearing cap 23 and a lower bearing cap 24 are mounted on rotor 21 and stator 22, the bearing seats for rotor shaft bearings 26, 27 include.
  • the upper bearing cap 23 and the lower bearing cap 24 are connected via a stator 25 having cooling fins on an outer periphery. On these cooling fins 28 are mounted on the housing 3 pointed nozzles aligned. Between the lower bearing cap 24 and a bottom part of the housing 3, a collecting tray for coolant is formed.
  • the motor 2 is supported by a radially inwardly extending flange 34 formed on an inner side of the housing 3 to which the upper bearing cap 23 is connected.
  • the motor 2 is supported in the present embodiment exclusively via the flange 34 on the inside of the housing 3.
  • Both planetary stages 11, 12 each include a ring gear 111, 121, a planetary carrier 114, 124 with planetary gears 112, 122 and a sun gear 113, 123 mounted therein.
  • the ring gears 111, 121 of the planetary stages 11, 12 are fixedly connected to the housing 3.
  • the planet carrier 124 of a driven-side planetary stage 12 is supported by means of an axial bearing 125.
  • the sun gear 113 of the drive-side planetary stage 11 is connected to a rotor shaft of the motor 2.
  • Rotor shaft and sun gear shaft of the drive-side planetary stage 11 are preferably via a below or above the motor 2 arranged coupling connected.
  • the planet carrier 114 of the drive-side planetary stage 11 and the sun gear 123 of the output-side planetary stage 12 are connected to each other.
  • the engine 2 is connected to a lubricant supply or coolant circuit of the transmission 1. In this way, a cooling of the engine 2 by means of circulating through the gear 1 lubricant can take place.
  • a lubricating oil-tight sheath for sealing relative to inside the housing 3 circulating lubricant is provided.
  • a lubricating oil-tight sheathing of a stator core which includes windings of the stator 22.
  • a sleeve is provided for encapsulation of the stator 22.
  • the stator 22 has a clamping flange, a clamping element and an elastic seal. With the help of the clamping element, the elastic seal on the clamping flanges and the sleeve is pressed.
  • any suitable stator housing part may be used for encapsulating the stator 22 by the elastic seal exerting a pressure by a bias on this. Further details on the encapsulation of rotor 21 and stator 22 are the older German patent application DE 10 2009 034 158 A1 , the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • a plurality of axially extending openings for a lubricant outlet from the gearbox 1 are provided in the sump below the motor 2.
  • the sump may be divided into an inner region for transmission lubricant and an outer region for engine coolant.
  • a torsional vibration damper which comprises a primary part 126, 211 and a secondary part 311, 212 which is connected in a torsionally elastic manner to the primary part 126, 211 and a rotor carrier to which rotor windings or rotor magnets are attached.
  • a torsional vibration damper is sufficient, which could for example also be arranged between the ring gear 111 of the drive-side planetary stage 11 and the housing 3.
  • leaf spring packets are arranged between the primary part 211 and the secondary part 212, which spring struts are fastened by their ends to the primary part 211 or to the secondary part 212.
  • the leaf spring assemblies are disposed within chambers filled with a viscous fluid, preferably gear lubricating oil.
  • the arranged on the ring gear 121 of the output-side planetary stage 12 torsional vibration damper is formed by a coupling with elastic bolts 311, which are each arranged in a surrounding this and filled with a viscous fluid chamber.
  • the bolts 311 are each connected to the housing 3 by means of a fastening screw 312.
  • the chambers are formed by bores extending parallel to the shaft position of the transmission 1 in a ring radially surrounding the ring gear 121 of the output-side planetary stage 12, which ring is formed on the ring gear 121, for example.
  • a torsional vibration damper with leaf spring assemblies may alternatively be arranged on one of the two ring gears 111, 121 as an arrangement on the engine 2. In an analogous manner, this also applies to the arranged on the ring gear 121 of the output-side planetary stage 12 torsional vibration damper, which may alternatively be arranged on the ring gear 111 of the drive-side planetary stage 11 or the motor 2.
  • a torsional vibration damper can also be realized by a fluid coupling or by a floating ring gear in which hydraulic or pneumatic dampers with spring elements or angle-dependent pressure connection between a ring gear and a ring gear carrier are arranged.
  • the motor 2 is a permanent-magnet inverterless synchronous machine whose rotor magnet system is welded in a stainless steel sheath. This allows particularly low electrical losses.
  • the rotor magnet system can be encased with a non-conductive or non-magnetic material.
  • gear motor is disposed between a hub of the rotor 21 and the lower bearing cap 24, a thrust bearing 27 for the rotor shaft.
  • the housing 3 is configured in two parts in the present embodiment and comprises a driven-side housing part 31 and a drive-side housing part 32.
  • a Gesimousetrennfuge 33 is provided in a region between the output-side planetary stage 12 and the drive-side planetary stage 11.
  • FIG. 2 an alternative embodiment of a torsional vibration damper is shown, in which the primary part 211 has an external toothing, while the secondary part 212 has an internal toothing. In this case, inner and outer teeth in the circumferential direction to each other on a given game.
  • Between play-dependent spaced apart teeth of the primary part 211 and the secondary part 212 are at least partially filled chambers 215, 216 formed with a viscous fluid, such as gear lubricating oil, in which disc springs 213 are clamped between a tooth flank of the primary part 211 and a tooth flank of the secondary part 212.
  • the chambers 215, 216 are connected in pairs via channels 217, 218, each with a chamber pair associated compensation chambers 214.
  • a channel 218 between a first chamber 215 of a chamber pair and the compensation chamber 214 is closed at a game-dependent falling below a predetermined minimum volume of the first chamber 215, while a channel 217 between a second chamber 216 of a chamber pair and the compensation chamber 214 in a game-dependent falling below a predetermined minimum volume of the second chamber 216 closed is.
  • the channel 218 between the first chamber 215 of a chamber pair and the compensation chamber 214 is completely open when a game-dependent falls below a predetermined minimum volume of the second chamber 216, while the channel 217 between a second chamber 216 of a chamber pair and the compensation chamber 214 in a game-dependent falling below a predetermined minimum volume of the first chamber 215 is fully open. In this case, a transition between a closing of a channel 217, 218 and a complete opening of a channel 217, 218 continuously.
  • FIG. 3 4 Another embodiment of a torsional vibration damper is in FIG. 3 4, in which the torsional vibration damper is arranged on the rotor 21, which comprises a permanent magnet arrangement and damper cage outer rotor element 411 spaced apart from an air gap by the stator 22, and a permanent magnet arrangement inner rotor element 412 arranged concentrically with the outer rotor element 411.
  • the outer rotor member 411 is rotatably connected to the rotor shaft 28, while the inner rotor member 412 is rotatably connected to a drive-side transmission shaft 29.
  • the outer rotor member 411 and the inner rotor member 412 are interconnected by a fluid coupling 313.

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Abstract

Ein Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem umfasst einen unterhalb oder seitlich eines Mahltellers anordenbares Getriebe (1) mit zumindest einer Planeten- und/oder Stirnradstufe (11, 12), das eine vertikale oder horizontale Wellenlage aufweist. In ein Gehäuse (3) des Getriebes (1) ist ein elektrischer Motor (2) integriert, dessen Rotor (21) und Stator (22) sich parallel zur Wellenlage des Getriebes (1) erstreckende Achsen aufweisen. Ein oberer Lagerdeckel (23) und ein unterer Lagerdeckel (24) sind an gegenüberliegenden Stirnseiten an Rotor (21) und/oder Stator (22) montiert und umfassen Lagersitze für Rotorwellenlager (26, 27). Zwischen dem unteren Lagerdeckel (24) und einem Bodenteil des Gehäuses (3) ist eine Auffangwanne für Kühlmittel gebildet. Zwischen einem Hohlrad (121) des Getriebes (1) und dem Gehäuse (3) oder radial zwischen einer Rotorwelle (28) und einem Rotorträger, an dem Rotorwicklungen und/oder Rotormagnete befestigt sind, ist ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet, der einen Primärteil (126, 211) und einen drehelastisch mit dem Primärteil verbundenen Sekundärteil (212, 311) umfasst.

Description

  • Bekannte Mühlenantriebssysteme umfassen eine oder mehrere Getriebestufen zur Antriebsleistungswandlung eines Elektromotors. Getriebestufen und Elektromotor bilden dabei einen eng an einen Verarbeitungsprozess innerhalb z.B. einer Schüsselmühle, einer Mischtrommel, eines Brechers, einer Rohrmühle oder eines Drehrohrofens gekoppelten Antriebsstrang, der erheblichen Rückwirkungen des Verarbeitungsprozesses ausgesetzt ist. Üblicherweise werden Kegelradstufen zur Anbindung des Elektromotors an den Antriebsstrang verwendet.
  • In DE 39 31 116 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Mühle in Vertikalbauweise beschrieben, bei der ein Gehäuse eines Vorsatzgetriebes fest mit der Mühle verschraubt ist. Hierbei ist eine exakte Ausrichtung von weit auseinander liegenden Achsen von Antriebsritzel und Zahnkranz erforderlich. Darüber hinaus bewirkt eine Einleitung axialer Mühlenkräfte über ein Axial-Drucklager in ein gemeinsames Getriebegehäuse erhebliche Belastungen für einen Verzahnungseingriff im Vorsatzgetriebe. Durch einen gemeinsamen großen Getriebe- und Mühlenlagerinnenraum wird eine schnelle Verschmutzung von Schmieröl für die Antriebsvorrichtung begünstigt. Außerdem erweist sich eine mechanische Leistungsverzweigung im Vorsatzgetriebe angesichts einer fehlenden Kompensation überzähliger Zwangskräfte als problematisch.
  • Aus JP 2005 052799 A ist eine Antriebsvorrichtung für einen vertikalen Brecher bekannt, der entweder über einen Zahnkranz an einer drehbaren Bodenscheibe oder über ein mehrstufiges Kegelradgetriebe angetrieben wird. Bedingt durch eine fehlende Einstellbeweglichkeit an einer Abtriebsstufe der Antriebsvorrichtung werden Stoßbelastungen aus dem Verarbeitungsprozess in die Antriebsvorrichtung übertragen, insbesondere in deren Verzahnung.
  • WO 2008/031694 A1 offenbart ein Mühlenantriebssystem mit einem unterhalb eines Mahltellers anordenbaren Getriebe. Das Getriebe umfasst zumindest eine Planetenstufe und weist eine vertikale Wellenlage auf. In ein Gehäuse des Getriebes ist ein elektrischer Motor integriert, dessen Rotor und Stator sich vertikal erstreckende Achsen aufweisen.
  • In WO 2009/068484 A1 ist ein Stirnradgetriebe mit einer oder mehreren Getriebestufen zum Antrieb einer von einem Zahnkranz umschlossenen Arbeitsmaschine beschrieben, das ein die Getriebestufen aufnehmendes Getriebegehäuse und ein auf einer Abtriebswelle einer Abtriebsstufe angeordnetes, einstellbewegliches Zahnritzel umfasst, das mit dem Zahnkranz kämmt. Das Getriebegehäuse besteht aus einem ersten in sich steifen Gehäuseteil und aus einem zweiten starren Gehäuseteil. Der erste Gehäuseteil umschließt die Abtriebsstufe mit der Abtriebswelle und dem einstellbeweglichen Zahnritzel und weist das Getriebe überragende Seitenwände auf, die auf dem Fundament aufruhen. Der zweite Gehäuseteil ist ohne Berührung mit dem Fundament an einer Stirnseite an dem ersten Gehäuseteil befestigt.
  • Aus WO 2010/20287 ist ein Mühlenantriebssystem mit einer integrierten Motor-Getriebeeinheit bekannt, die einen gemeinsamen Kühlkreislauf aufweist. Die Motor-Getriebeeinheit ist auf einer Bodenplatte eines die Motor-Getriebeeinheit umfassenden Gehäuses abgestützt.
  • In der älteren europäischen Patentanmeldung EP 2 295 147 A1 ist ein Mühlenantriebssystem mit einem unterhalb eines Mahltellers anordenbaren Getriebe mit zumindest einer Planeten-und/oder Stirnradstufe sowie einem in ein Gehäuse des Getriebes integrierten elektrischen Motor beschrieben. Außerdem umfasst das Mühlenantriebssystem einen Umrichter mit einer zugeordneten Regelungseinrichtung zur verzahnungsspielfreien Drehzahlregelung des Motors.
  • Die ältere europäische Patentanmeldung EP 2 457 663 A1 offenbart einen Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem, der ein unterhalb eines Mahltellers oder seitlich einer Mahltrommel anordenbares Getriebe mit zumindest einer Planetenradstufe umfasst, das entweder eine vertikale Wellenlage oder eine horizontale Wellenlage aufweist. Außerdem ist in ein Gehäuse des Getriebes ein elektrischer Motor integriert, der an einen Schmierstoffversorgungskreislauf des Getriebes angeschlossen ist. Des Weiteren ist ein Umrichter mit einer zugeordneten Regelungseinrichtung zur verzahnungsspielfreien Drehzahlregelung des Motors vorgesehen. Ein Hohlrad der zumindest einen Planetenradstufe ist sowohl von einem Rotor als auch von einem Stator des Motors radial umgeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem zu schaffen, der eine kostengünstig realisierbare Vermeidung von Getriebeschäden durch Kurzunterbrechungen im Antriebsstrang ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem umfasst ein unterhalb oder seitlich eines Mahltellers anordenbares Getriebe mit zumindest einer Planeten- und/oder Stirnradstufe, das eine vertikale oder horizontale Wellenlage aufweist. Außerdem ist ein in ein Gehäuse des Getriebes integrierter elektrischer Motor vorgesehen, dessen Rotor und Stator sich parallel zur Wellenlage des Getriebes erstreckende Achsen aufweisen. Ein oberer Lagerdeckel und ein unterer Lagerdeckel sind an gegenüberliegenden Stirnseiten an Rotor bzw. Stator montiert und umfassen Lagersitze für Rotorwellenlager. Der obere Lagerdeckel und der untere Lagerdeckel sind vorzugsweise durch einen Statorträger verbunden. Zwischen dem unteren Lagerdeckel und einem Bodenteil des Gehäuses ist darüber hinaus eine Auffangwanne für Kühlmittel gebildet. Zwischen einem Hohlrad des Getriebes und dem Gehäuse oder radial zwischen einer Rotorwelle und einem Rotorträger, an dem Rotorwicklungen und/oder Rotormagnete befestigt sind, ist ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet, der einen Primärteil und einen drehelastisch mit dem Primärteil verbundenen Sekundärteil umfasst. Auf diese Weise ist kein Umrichter zur Motordrehzahlregelung und zur Entkopplung zwischen Netzversorgung und Motordrehmoment erforderlich, um Verzahnungsschäden z.B. bei Kurzunterbrechungen infolge eines Netzausfalls vermeiden zu können. Bei dem erfindungsgemäßen Getriebemotor weist der Primärteil eine Außenverzahnung und der Sekundärteil eine Innenverzahnung auf, wobei Innen- und Außenverzahnung in Umfangsrichtung zueinander ein vorgegebenes Spiel aufweisen, wobei zwischen spielabhängig zueinander beabstandeten Zähnen des Primärteils und des Sekundärteils mit einer viskosen Flüssigkeit zumindest teilweise gefüllte Kammern gebildet sind, in denen Federelemente jeweils zwischen einer Zahnflanke des Primärteils und einer Zahnflanke des Sekundärteils eingespannt sind, wobei die Kammern paarweise über Kanäle mit jeweils einem Kammerpaar zugeordneten Ausgleichkammern verbunden sind, wobei ein Kanal zwischen einer ersten Kammer eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der ersten Kammer geschlossen ist, und wobei ein Kanal zwischen einer zweiten Kammer eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der zweiten Kammer geschlossen ist.
  • Vorzugsweise umfasst der Getriebemotor einen an einer Innenseite des Gehäuses gebildeten, sich radial nach Innen erstreckenden Flansch, mit dem der untere und/oder obere Lagerdeckel verbunden sind/ist und über den der Motor abgestützt ist.
  • Der erfindungsgemäße Getriebemotor ermöglicht eine einfache Montage einer Motoreinheit durch Einhängen in das Gehäuse am oberen und/oder unteren Lagerdeckel. Der Motor kann dabei im Wesentlichen ausschließlich über den Flansch an der Innenseite des Gehäuses abgestützt sein. Durch eine komplett vertikale oder horizontale Anordnung von Mahlteller, Getriebe und Motor ist außerdem ein Verzicht auf verhältnismäßig teuere Kegelradgetriebe möglich.
  • Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil des Drehschwingungsdämpfers Blattfederpakete angeordnet, die mit ihren Enden am Primärteil oder am Sekundärteil befestigt sind. Die Blattfederpakete sind beispielsweise innerhalb von mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammern angeordnet. Die viskose Flüssigkeit kann Schmieröl des Getriebes sein. Hiermit ergibt sich eine besonders wirkungsvolle Ausgestaltung eines Drehschwingungsdämpfers mit hoher Dämpfung und reduzierter Drehsteifigkeit. Dies gilt auch für eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Drehschwingungsdämpfer durch eine Kupplung mit elastischen Bolzen gebildet ist, die jeweils in einer diese umschließenden Kammer angeordnet sind, die beispielsweise mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Motor eine permanenterregte umrichterlose Synchronmaschine.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäßen Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem in einer Schnittdarstellung,
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers für einen Getriebemotor gemäß Figur 1,
    Figur 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drehschwingungsdämpfers für einen Getriebemotor gemäß Figur 1.
  • In Figur 1 ist ein Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem dargestellt, der ein unterhalb eines Mahltellers angeordnetes Getriebe 1 mit zwei Planetenstufen 11, 12 umfasst, die eine vertikale Wellenlage aufweisen. In ein Gehäuse 3 des Getriebes 1 ist ein elektrischer Motor 2 integriert, dessen Rotor 21 und Stator 22 sich vertikal erstreckende Achsen aufweisen. An gegenüberliegenden Stirnseiten sind an Rotor 21 und Stator 22 ein oberer Lagerdeckel 23 und ein unterer Lagerdeckel 24 montiert, die Lagersitze für Rotorwellenlager 26, 27 umfassen. Der obere Lagerdeckel 23 und der untere Lagerdeckel 24 sind über einen Statorträger 25 verbunden, der an einem Außenumfang Kühlrippen aufweist. Auf diese Kühlrippen 28 sind am Gehäuse 3 montierte Spitzdüsen ausgerichtet. Zwischen dem unteren Lagerdeckel 24 und einem Bodenteil des Gehäuses 3 ist eine Auffangwanne für Kühlmittel gebildet.
  • Der Motor 2 ist über einen an einer Innenseite des Gehäuses 3 gebildeten, sich radial nach Innen erstreckenden Flansch 34 abgestützt, mit dem der obere Lagerdeckel 23 verbunden ist. Der Motor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausschließlich über den Flansch 34 an der Innenseite des Gehäuses 3 abgestützt.
  • Beide Planetenstufen 11, 12 umfassen jeweils ein Hohlrad 111, 121, einen Planetenträger 114, 124 mit darin gelagerten Planetenrädern 112, 122 und ein Sonnenrad 113, 123. Die Hohlräder 111, 121 der Planetenstufen 11, 12 sind fest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Der Planetenträger 124 einer abtriebsseitigen Planetenstufe 12 ist mittels eines Axiallagers 125 gelagert. Das Sonnenrad 113 der antriebsseitigen Planetenstufe 11 ist mit einer Rotorwelle des Motors 2 verbunden.
  • Rotorwelle und Sonnenradwelle der antriebsseitigen Planetenstufe 11 sind vorzugsweise über eine unterhalb oder oberhalb des Motors 2 angeordnete Kupplung verbunden. Darüber hinaus sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Planetenträger 114 der antriebsseitigen Planetenstufe 11 und das Sonnenrad 123 der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 miteinander verbunden.
  • Der Motor 2 ist an einen Schmierstoffversorgungs- bzw. Kühlmittelkreislauf des Getriebes 1 angeschlossen. Auf diese Weise kann eine Kühlung des Motors 2 mittels durch das Getriebe 1 zirkulierenden Schmierstoffs erfolgen. Am Rotor 21 ist eine schmieröldichte Ummantelung zur Abdichtung gegenüber innerhalb des Gehäuses 3 zirkulierendem Schmierstoff vorgesehen. Vorzugsweise schließt sich in entsprechender Weise an einen Luftspalt zwischen Rotor 21 und Stator 22 in radialer Richtung eine schmieröldichte Ummantelung eines Ständerblechpakets an, das Wicklungen des Stators 22 umfasst.
  • Zur Kapselung des Stators 22 ist eine Hülse vorgesehen. Neben der Hülse weist der Stator 22 einen Klemmflansch, ein Klemmelement und eine elastische Abdichtung auf. Mit Hilfe des Klemmelementes wird die elastische Abdichtung auf den Klemmflansche und die Hülse gepresst. Zur Kapselung des Stators 22 kann jedes geeignete Statorgehäuseteil verwendet werden, indem die elastische Abdichtung einen Druck durch eine Vorspannung auf dieses ausübt. Weitere Details zur Kapselung von Rotor 21 und Stator 22 sind der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 034 158 A1 zu entnehmen, deren Offenbarung hiermit referenziert wird.
  • Im Rotor 21 sind mehrere sich axial erstreckende Öffnungen für einen Schmierstoffablauf vom Getriebe 1 in die Auffangwanne unterhalb des Motors 2 vorgesehen. Die Auffangwanne kann beispielsweise in einen inneren Bereich für Getriebeschmierstoff und in einen äußeren Bereich für Motorkühlmittel unterteilt sein.
  • Zwischen dem Hohlrad 121 der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 und dem Gehäuse 3 und zusätzlich radial zwischen der Rotorwelle und einem Rotorträger, an dem Rotorwicklungen bzw. Rotormagnete befestigt sind, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils ein Drehschwingungsdämpfer vorgesehen, der einen Primärteil 126, 211 und einen drehelastisch mit dem Primärteil 126, 211 verbundenen Sekundärteil 311, 212 umfasst. Grundsätzlich ist bereits ein Drehschwingungsdämpfer ausreichend, der beispielsweise auch zwischen dem Hohlrad 111 der antriebsseitigen Planetenstufe 11 und dem Gehäuse 3 angeordnet sein könnte.
  • Bei dem am Motor 2 angeordneten Drehschwingungsdämpfer sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem Primärteil 211 und dem Sekundärteil 212 Blattfederpakete angeordnet, die mit ihren Enden am Primärteil 211 bzw. am Sekundärteil 212 befestigt sind. Die Blattfederpakete sind innerhalb von mit einer viskosen Flüssigkeit, vorzugsweise Getriebeschmieröl, gefüllten Kammern angeordnet.
  • Der am Hohlrad 121 der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 angeordnete Drehschwingungsdämpfer ist durch eine Kupplung mit elastischen Bolzen 311 gebildet, die jeweils in einer diese umschließenden und mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet sind. Die Bolzen 311 sind jeweils mittels einer Befestigungsschraube 312 mit dem Gehäuse 3 verbunden. Die Kammern sind durch sich parallel zur Wellenlage des Getriebes 1 erstreckende Bohrungen in einem das Hohlrad 121 der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 radial umgebenden Ring gebildet, der beispielsweise an das Hohlrad 121 angeformt ist.
  • Ein Drehschwingungsdämpfer mit Blattfederpakten kann alternativ zu einer Anordnung am Motor 2 auch an einem der beiden Hohlräder 111, 121 angeordnet sein. In analoger Weise gilt dies auch für den am Hohlrad 121 der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 angeordnete Drehschwingungsdämpfer, der alternativ auch am Hohlrad 111 der antriebsseitigen Planetenstufe 11 oder am Motor 2 angeordnet sein kann.
  • Grundsätzlich kann ein Drehschwingungsdämpfer auch durch eine Flüssigkeitskupplung oder durch ein schwimmend gelagertes Hohlrad, bei dem hydraulische oder pneumatische Dämpfer mit Federelementen bzw. winkelabhängiger Druckaufschaltung zwischen einem Hohlrad und einem Hohlradträger angeordnet sind, realisiert sein.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Motor 2 eine permanenterregte umrichterlose Synchronmaschine, deren Rotor-Magnetsystem in einen Edelstahlmantel eingeschweißt ist. Dies ermöglicht besonders geringe elektrische Verluste. Alternativ dazu kann das Rotor-Magnetsystem mit einem nichtleitenden bzw. nichtmagnetischen Werkstoff ummantelt sein.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Getriebemotor ist zwischen einer Nabe des Rotors 21 und dem unteren Lagerdeckel 24 ein Axiallager 27 für die Rotorwelle angeordnet. Darüber hinaus ist das Gehäuse 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgestaltet und umfasst einen abtriebsseitigen Gehäuseteil 31 und einen antriebsseitigen Gehäuseteil 32. Dabei ist in einem Bereich zwischen der abtriebsseitigen Planetenstufe 12 und der antriebsseitigen Planetenstufe 11 eine Gehäusetrennfuge 33 vorgesehen.
  • In Figur 2 ist eine alternative Ausgestaltung eines Drehschwingungsdämpfers dargestellt, bei dem der Primärteil 211 eine Außenverzahnung aufweist, während der Sekundärteil 212 eine Innenverzahnung aufweist. Dabei weisen Innen- und Außenverzahnung in Umfangsrichtung zueinander ein vorgegebenes Spiel auf. Zwischen spielabhängig zueinander beabstandeten Zähnen des Primärteils 211 und des Sekundärteils 212 sind mit einer viskosen Flüssigkeit, beispielsweise Getriebeschmieröl, zumindest teilweise gefüllte Kammern 215, 216 gebildet, in denen Tellerfedern 213 jeweils zwischen einer Zahnflanke des Primärteils 211 und einer Zahnflanke des Sekundärteils 212 eingespannt sind. Die Kammern 215, 216 sind paarweise über Kanäle 217, 218 mit jeweils einem Kammerpaar zugeordneten Ausgleichkammern 214 verbunden. Ein Kanal 218 zwischen einer ersten Kammer 215 eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer 214 ist bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der ersten Kammer 215 geschlossen ist, während ein Kanal 217 zwischen einer zweiten Kammer 216 eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer 214 bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der zweiten Kammer 216 geschlossen ist.
  • Der Kanal 218 zwischen der ersten Kammer 215 eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer 214 ist bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der zweiten Kammer 216 vollständig geöffnet ist, während der Kanal 217 zwischen einer zweiten Kammer 216 eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer 214 bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der ersten Kammer 215 vollständig geöffnet ist. Dabei erfolgt ein Übergang zwischen einem Schließen eines Kanals 217, 218 und einem vollständigen Öffnen eines Kanals 217, 218 kontinuierlich.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Drehschwingungsdämpfers ist in Figur 3 dargestellt, bei welcher der Drehschwingungsdämpfer am Rotor 21 angeordnet ist, der ein durch einen Luftspalt vom Stator 22 beabstandetes äußeres Rotorelement 411 mit Permanentmagnetanordnung und Dämpferkäfig sowie ein konzentrisch zum äußeren Rotorelement 411 angeordnetes inneres Rotorelement 412 mit Permanentmagnetanordnung umfasst. Das äußere Rotorelement 411 ist mit der Rotorwelle 28 drehfest verbunden, während das innere Rotorelement 412 mit einer antriebsseitigen Getriebewelle 29 drehfest verbunden ist. Das äußere Rotorelement 411 und das innere Rotorelement 412 sind durch eine Strömungskupplung 313 miteinander verbunden. Radial zwischen dem äußeren Rotorelement 411 und dem inneren Rotorelement 412 ist eine einstellbare magnetische Abschirmung 314 angeordnet. Diese magnetische Abschirmung ist bei einem unter einem vorgebbaren Schwellwert liegendem Schlupf zwischen dem äußeren Rotorelement 411 und dem inneren Rotorelement 412 zur Herstellung einer magnetischen Kopplung zwischen dem äußeren Rotorelement 411 und dem inneren Rotorelement 412 deaktiviert.
  • Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (15)

  1. Getriebemotor für ein Mühlenantriebssystem mit
    - einem unterhalb oder seitlich eines Mahltellers anordenbaren Getriebe (1) mit zumindest einer Planeten- und/oder Stirnradstufe (11, 12), das eine vertikale oder horizontale Wellenlage aufweist,
    - einem in ein Gehäuse (3) des Getriebes (1) integrierten elektrischen Motor (2), dessen Rotor (21) und Stator (22) sich parallel zur Wellenlage des Getriebes (1) erstreckende Achsen aufweisen,
    - einem oberen Lagerdeckel (23) und einem unteren Lagerdeckel (24), die an gegenüberliegenden Stirnseiten an Rotor (21) und/oder Stator (22) montiert sind und Lagersitze für Rotorwellenlager (26, 27) umfassen,
    - einem Drehschwingungsdämpfer, der zwischen einem Hohlrad (121) des Getriebes (1) und dem Gehäuse (3) oder radial zwischen einer Rotorwelle (28) und einem Rotorträger, an dem Rotorwicklungen und/oder Rotormagnete befestigt sind, angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Getriebemotor eine zwischen dem unteren Lagerdeckel (24) und einem Bodenteil des Gehäuses (3) gebildete Auffangwanne für Kühlmittel umfasst, und
    - der Drehschwingungsdämpfer einen Primärteil (126, 211) und einen drehelastisch mit dem Primärteil verbundenen Sekundärteil (212, 311) umfasst,
    wobei der Primärteil (126, 211) eine Außenverzahnung und der Sekundärteil (212, 311) eine Innenverzahnung aufweist,
    wobei Innen- und Außenverzahnung in Umfangsrichtung zueinander ein vorgegebenes Spiel aufweisen,
    wobei zwischen spielabhängig zueinander beabstandeten Zähnen des Primärteils (126, 211) und des Sekundärteils (212, 311) mit einer viskosen Flüssigkeit zumindest teilweise gefüllte Kammern (215, 216) gebildet sind, in denen Federelemente jeweils zwischen einer Zahnflanke des Primärteils (126, 211) und einer Zahnflanke des Sekundärteils (212, 311) eingespannt sind,
    wobei die Kammern (215, 216) paarweise über Kanäle (217, 218) mit jeweils einem Kammerpaar zugeordneten Ausgleichkammern (214) verbunden sind,
    wobei ein Kanal (218) zwischen einer ersten Kammer (215) eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer (214) bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der ersten Kammer (215) geschlossen ist, und
    wobei ein Kanal (217) zwischen einer zweiten Kammer (216) eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer (214) bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der zweiten Kammer (216) geschlossen ist.
  2. Getriebemotor nach Anspruch 1,
    bei dem ein den oberen Lagerdeckel (23) und den unteren Lagerdeckel (24) verbindender Statorträger (25) vorgesehen ist, und bei dem ein an einer Innenseite des Gehäuses gebildeter, sich radial nach Innen erstreckender Flansch (24) vorgesehen ist, mit dem der untere und/oder obere Lagerdeckel (23, 24) verbunden sind/ist und über den der Motor (2) abgestützt ist.
  3. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    bei dem zwischen dem Primärteil (126, 211) und dem Sekundärteil (212, 311) Blattfederpakete angeordnet sind, die mit ihren Enden am Primärteil oder am Sekundärteil befestigt sind.
  4. Getriebemotor nach Anspruch 3,
    bei dem die Blattfederpakete innerhalb von mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammern angeordnet sind.
  5. Getriebemotor nach Anspruch 4,
    bei dem die viskose Flüssigkeit Schmieröl des Getriebes ist.
  6. Getriebemotor nach Anspruch 1,
    bei dem der Kanal (218) zwischen der ersten Kammer (215) eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer (214) bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der zweiten Kammer (216) vollständig geöffnet ist, und bei dem der Kanal (217) zwischen einer zweiten Kammer (216) eines Kammerpaars und der Ausgleichskammer (214) bei einem spielabhängigen Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestvolumens der ersten Kammer (215) vollständig geöffnet ist.
  7. Getriebemotor nach Anspruch 6,
    bei dem ein Übergang zwischen einem Schließen eines Kanals (217, 218) und einem vollständigen Öffnen eines Kanals (217, 218) kontinuierlich erfolgt.
  8. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7,
    bei dem die viskose Flüssigkeit Schmieröl des Getriebes ist, und bei dem die Federelemente Tellerfedern (213) sind.
  9. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    bei dem der Drehschwingungsdämpfer durch eine Kupplung mit elastischen Bolzen (311) gebildet ist, die jeweils in einer diese umschließenden Kammer angeordnet sind.
  10. Getriebemotor nach Anspruch 9,
    bei dem die Kammern jeweils mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt sind.
  11. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    bei dem der Drehschwingungsdämpfer am Rotor (21) angeordnet ist, der ein durch einen Luftspalt vom Stator (22) beabstandetes äußeres Rotorelement (411) und ein konzentrisch zum äußeren Rotorelement angeordnetes inneres Rotorelement (412) umfasst, und bei dem das äußere Rotorelement (411) mit der Rotorwelle (28) drehfest verbunden ist, und bei dem das innere Rotorelement (412) mit einer antriebsseitigen Getriebewelle (29) drehfest verbunden ist, und bei dem das äußere Rotorelement (411) und das innere Rotorelement (412) durch eine Strömungskupplung (313) miteinander verbunden sind, und bei dem radial zwischen dem äußeren Rotorelement (411) und dem inneren Rotorelement (412) eine einstellbare magnetische Abschirmung (314) angeordnet ist, die bei einem unter einem vorgebbaren Schwellwert liegendem Schlupf zwischen dem äußeren Rotorelement (411) und dem inneren Rotorelement (412) zur Herstellung einer magnetischen Kopplung zwischen dem äußeren Rotorelement (411) und dem inneren Rotorelement (412) deaktiviert ist.
  12. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    bei dem der Motor (2) im Wesentlichen ausschließlich über den Flansch (34) an der Innenseite des Gehäuses (3) abgestützt ist.
  13. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    bei dem zwischen einer Rotornabe und dem unteren Lagerdeckel (24) zumindest ein Axiallager (27) für die Rotorwelle (28) angeordnet ist.
  14. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    bei dem der Motor (2) an einen Schmierstoffversorgungs-und/oder Kühlmittelkreislauf des Getriebes (1) angeschlossen ist.
  15. Getriebemotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    bei dem der Motor (2) eine permanenterregte Synchronmaschine ist, deren Rotor-Magnetsystem in einen Edelstahlmantel eingeschweißt ist.
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