NO174530B - Elektrisk motor med veksel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et mekanisk pådragsorgan og mer spesielt en elektrisk motor med en veksel, som angitt i innledningen av krav l.

Elektriske motorer og veksler og kombinasjoner av dem er hyppig benyttet som kontinuerlige drivverk såvel som pådragsorganer som styrer antallet omdreininger og dreievinkelen om en akse. Kombinasjonen innbefatter i dette tilfelle også et antall sensorer og kontrollkretser.

De kjente kombinasjoner monteres med generelt tilgjengelige deler, såsom likespennings- eller vekselstrømsmotorer, forskjellige utvekslings- og sensorenheter og enheter for kontrollkretser. Kombinasjonene vil da innbefatte en rekke lagre, akselforbindelser, forskjellige sammenføyningsforbindel-ser og kabling mellom enhetene. Bruken av denne art kombinasjoner frembyr derfor tilbakevendende problemer for konstruk-tører, spesielt på grunn av de varierende festeanordninger og -tiltak. Dette fører også til vansker med utførelse og montering av innretninger og maskiner hvor disse arter av kombinasjoner er innbefattet. I tillegg fører den kompliserte utførelse av tidligere kjente konstruksjoner hyppig til komplekse implementeringer når en stiv konstruksjon er ønskelig. Derfor der det tungvint og tidkrevende å benytte og vedlikeholde denne type kombinerte innretninger og i en prosessindustri vil dette være en vesentlig belastning for lønnsomheten.

I finsk patent nr. 26230 er det beskrevet en kombinasjon av en motor og en veksel, hvor utvekslingsdelen kan skiftes ut for å forandre utvekslingsforholdet. Innretningen som skal drives er forbundet med akselen på motorsiden. Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en forbedret og enklere konstruksjonsenhet som omfatter en motor og en reduksjonsveksel, idet kombinasjonen har en fast struktur og tillater enkelt vedlikehold og er egnet for en rekke driftsbetingelser.

I henhold til oppfinnelsen er en motor og en utveksling som

hver er i og for seg kjent kombinert i samsvar med karakteri-stikken til krav l.

Vekselen kan f.eks. være en kommersielt tilgjengelig planet-veksel eller friksjonsveksel og på grunn av den hule inngangsaksel er det mulig å rette utgangsakselen gjennom inngangsakselen. Utgangsakselen blir fortrinnsvis båret i lagre på endene av det kasselignende hus og dessuten på en slik måte at den andre ende av akselen vil danne et flensformet deksel for vekselen. Fortrinnsvis bygges den elektriske motor med utvekslingene inn i et sylindrisk hus konsentrisk med akselene, selv om andre former av huset er mulige.

De vesentlige trekk ved oppfinnelsen er beskrevet mer detaljert i kravene. Foretrukne utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i det følgende under henvisning til den ledsagende tegning hvor: fig. 1 skjematisk viser et tverrsnitt av den foretrukne utførelse av den elektriske motor med vekselen i henhold til den foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser en annen utførelse av oppfinnelsen og

fig. 3 viser en videreutviklet elektrisk motor med veksel, inklusive en trippeltransmisjon.

På fig. 1 er det faste parti 1 av huset festet til konstruksjonen som bærer den elektriske motor med vekselen ved hjelp av festemidler 17 på omkretsen, som f.eks. kan være skruer. Det faste parti av vekselen er festet til det faste parti av huset 1 og utgangssiden av vekselen er forbundet med utgangsflensen

2 på utgangsakselen 20, idet delene drevet av den elektriske motor/vekselen er festet som antydet ved skruehull 21 til flensen 2. Flensen 2 er fortrinnsvis utført i et stykke med akselen 20. Inngangsakselen 15 dreies av motorens rotor 7, idet rotoren er festet til akselen og motorens stator til det avtagbare parti 13 av huset. Inngangsakselen 15 er båret i lagre på hoveddelen 1 og det flensformede deksel 2 for vekselen. For å gi utgangsakselen god stabilitet er utgangsakselen båret i lageret 3 på endeflensen nær omkretsen og ved den andre ende i lageret 4. Til det løsbare parti 13 av hoveddelen er festet motorens stator 8, sensorer 9 og kretser 11 for styring og drift i henhold til behovene. Motoren er hensiktsmessig en likestrøms-motor hvor rotasjonsretning og -grad såvel som rotasjonsbe-vegelsens hastighet styres av kretsene 11 i henhold til et signal som kommer via f.eks. en styrekabel. Partiet 13 strammes mot lageret 4 med en mutter 5 gjenget på utgangsakselen, idet partiene av hoveddelen f.eks. ligger an mot omkretsen ved punktene 16. Forbindelseskablene for strømforsyningen til motoren såvel som for sensorene og kontrollkretsene føres inn i hoveddelen gjennom innløp 12.

Den avtagbare parti 13 av hoveddelen fjernes for vedlikehold eller andre formål ved å løsne mutteren 5, og det er da mulig på en enkel måte å løfte ut hele partiet eller delen 13, herunder dens indre deler langs skilleoverflaten 14-14. For å lette fjerningsprosessen, er kablene utstyrt med passende koblingsstykker.

Motorens rotor 7, sensorrotorene 10, lageret 3 og reduksjonsvekselen 6 vil ikke fjernes når delen 13 fjernes eller muligens skiftes ut.

Det er fordelaktig å feste sensorrotorene 10 og 20' til inngangs- og utgangsakslene og derved via sensorene 9 levere informasjon om rotasjonshastigheten til styringen, antallet omdreininger, rotasjonsretningen, rotasjonsvinkelen eller forbundne størrelser. Sensorene er av kommersielt tilgjengelig type eller spesiallagede sensorer for dette formål. Fordi sensorene kan monteres både på inngangs- og utgangsakslene er det mulig å overvåke og styre driften av motoren og av vekselen på en rekke måter.

Når det ønskes en stor avstand mellom lagrene, vil den avtagbare del 13 av hoveddelen være romslig og dermed skaffe rom for styringen av motoren, f.eks. for motorens strømforsy-ning og for andre nyttige reguleringsinnretninger som settes sammen av kommersielt tilgjengelige deler og/eller fra deler som er spesielt utført fra dette formål.

Den elektriske motor/veksel beskrevet ovenfor kan videre være utstyrt med fluidtette lagre 3,4 og med en fluidtett pakning 19 mellom delene av huset. Innløpet 12 er også utstyrt med en fluidtett pakning 18. I denne konstruksjonen er hele det indre av hoveddelen fylt med et egnet fluid, f.eks. en vann-propen-glykol-oppløsning, hvorved det er mulig gjennom den kombinerte virkning av fluidet og pakningene å plassere den elektriske motor/utvekslingen i vann eller i et miljø som inneholder f.eks. korroderende gasser. Alternativt er bare en del av hoveddelen fylt med fluidet.

En annen fordelaktig utførelse av den elektriske motor med vekselen er vist på fig. 2. De samme henvisningstall er benyttet for de samme deler som på fig. 1. Den vesentlige forskjell ligger i det faktum at reduksjonsvekselen utgjør en friksjonsveksel 3 0 utført med kuler. En friksjonsveksel av denne type er i og for seg kjent fra finsk patent nr. 7136. I den foreliggende utførelse er kulene 30 anordnet med jevn avstand fra hverandre langs en for dem anordnet rulleflate. Kulene 3 0 utgjør lageret som svarer til lageret 3 på fig. 1. Videre utgjør de veksler eller transmisjoner 6. Kulene støter mot to flater 31 i sporet anordnet i rotoren, en flate 32 i hoveddelen 1 og en flate 33 i utgangsflensen. Når motoren går danner flatene 31,32,33 i tverrsnittet på fig. 2 en sirkulær bane. Utvekslingsforholdet er definert av avstandene fra flatene 31,32,3 3 til aksen 34 for akselen og av de innbyrdes relasjoner mellom disse avstander.

Når det er påkrevet, kan utvekslingsdelen forsegles med pakninger 22,23 og 24. Vekselen kan også kjøres i tørr tilstand og da er det ikke nødvendig med noen tetning.

Det kan være vanskelig å oppnå et forhåndsbestemt utvekslingsforhold med en friksjonsveksel av denne art, delvis på grunn av toleransene ved fremstilling av delene og delvis på grunn av slitasjen av delene under drift. Imidlertid utgjør variasjonen i utvekslingsforholdet under drift ikke noe problem, da den elektriske motor/veksel i henhold til oppfinnelsen styres av informasjon fra sensorene 10,20<*> og 9. Kontrollelektronikken 11 kan utgjøre et tilbakekoblingssystem med hvilket rotasjonsvinkelen eller antall omdreininger av utgangsakselen 20' kan reguleres eksakt uavhengig av variasjonene i utvekslingsforholdet.

På den annen side kan variasjonen i utvekslingsforholdet registrert av sensorene 9,10,20' benyttes ved langtidsdrift for å overvåke den elektriske motor/veksel og f.eks. for å regulere klaringen til lagrene.

Når materialet i kulene og de tilstøtende flater er valgt og dimensjonert på en passende måte, kan de ovenfor nevnte variasjoner hovedsakelig fullstendig unngås.

Med henvisning til fig. 3 benyttes den samme friksjonsveksel som på fig. 2, men eksempelvis i tre trinn. Det kunne imidlertid benyttes to, fire, fem etc. trinn. De samme henvisningstall benyttes til å betegne de samme deler som på fig. 2.

Kulene i de forskjellige trinn av utvekslingen har henvis-ningstallene 30,30' og 30''. Tilsvarende er inngangsakslene på utvekslingstrinnet gitt nummerne 15,15<*> og 15'<1> og deres pakninger 24,24<*> og 24''.

Hvert utvekslingstrinn kan ha et utvekslingsforhold bestemt av radien til sine tilstøtende flater. I denne utførelse kan utvekslingsforholdene være 16:1 hver og dermed gi vekselen et totalt utvekslingsforhold på 4096:1.

Inngangs- og utgangsakslene på hvert trinn kan forsynes med sensorrotorer 10,10<*> og IO'1, 20', slik at de ovennevnte styre-og overvåkingsfunksjoner kan realiseres f.eks. med en til-bakekoblingssløyfe.

Den elektriske motor/veksel i henhold til oppfinnelsen kan passende utstyres med en hul utgangsaksel 20 som vist på figuren. Avhengig av anvendelse kan aksiale bærende strukturer, roterende aksler, elektriske kabler og rør og rør for fluider og gasser da føres gjennom hoveddelen 1 på enheten, enten som funksjonelle deler av innretningen eller innretninger som skal drives av den elektriske motor/veksel eller som uavhengige enheter.

Når en del med innvendig gjenging festes til den annen ende av den hule utgangsaksel 20, kan rotasjonsbevegelsen av den elektriske motor/veksel omformes til en aksialbevegelse has en spindel som ikke er vist.

Rotasjonsbevegelsen styrt av sensorene 9,10,20' og kontrollelektronikken kan begrenses eksakt, til brøkdeler av en omdreining eller utvides til en kontinuerlig rotasjonsbevegelse med kontrollert hastighet. På grunn av utvekslingsforholdet for reduksjonsvekselen og stigningen til nevnte skruegjenge, kan spindelen som beveger seg i den hule aksel ha en eksakt kontrollert bevegelse med en innstillingsnøyaktighet bedre enn 0,01 mm selv med en ett-trinns transmisjon.

Den elektriske motor med veksel kan således benyttes som et pådragsorgan både for rotasjons- og aksialbevegelse, idet utvekslingsforholdet kan velges mellom 5:1 og 10 000:1.

Claims (8)

1. Elektrisk motor med en veksel hvor det faste parti (6) av en reduksjonsveksel er festet til det faste parti (1) av en hoveddel som utgjør et lukket hus (1,13) og hvor motorens stator er festet til et avtagbart endeparti (13) av hoveddelen, hvor motorens rotor (7) er festet til vekselen med en inngangsaksel (15) og hvor en utgangsaksel (2 0) strekker seg konsentrisk gjennom inngangsakselen, karakterisert ved at utgangsakselen (20) er festet i lagre (3,4) hovedsakelig nær endeflatene av huset (1,13), og at en ende av utgangsakselen utgjør et flensformet deksel (2) for vekselen, idet flensen bæres i et lager (3) nær den ytre omkrets av huset.

2. Elektrisk motor med en veksel i henhold til krav 1, karakterisert ved at reduksjonsvekselen utgjør en friksjonsveksel med kuler (30), hvor kulene (30) utgjør lagre for det flensformede deksel (2).

3. Elektrisk motor med en veksel i henhold til krav 2, karakterisert ved at reduksjonsvekselen utgjør en rekke koaksiale friksjonsveksler med kuler (30,30<*>,30'•).

4. Elektrisk motor med en veksel i henhold til krav 1, karakterisert ved at endepartiet (13) kan fjernes som et hele innbefattende sensorer (9) og elektroniske kontrollkretser (11) anordnet rundt akslene (15,20) og at sensorrotorene (10) er anordnet både på inngangsakselen (15) og på utgangsakselen (20) av vekselen.

5. Elektrisk motor med en veksel i henhold til krav 3 og 4, karakterisert ved at sensorrotorene (10,10<1>,10<1>',20') er anordnet på aksler i hvert vekseltrinn.

6. Elektrisk motor med en veksel i henhold til et av kravene

1-3, karakterisert ved at lagrene (30;3,4) på utgangsakselen (20), pakningene 19;22,23,24) mellom delene av kapslingen og innløpspakningene (18) er fluidtette, idet den elektriske motor innbefattet vekselen er helt eller delvis fylt med et fluid.

7. Elektrisk motor med en veksel i henhold til et av kravene 1-6, karakterisert ved at utgangsakselen (2 0) er hul.

8. Elektrisk motor med en veksel i henhold til krav 5, karakterisert ved at en komponent med innvendig gjenging er festet til utgangsakselen (20), for å omforme rotasjonsbevegelsen av utgangsakselen (20) til en kontrollert, aksialt rettet bevegelse av en spindel som strekker seg inn i utgangsakselen.