WO2015110617A2 - Drehzahlveränderliche elektrische maschine - Google Patents

Drehzahlveränderliche elektrische maschine Download PDF

Info

Publication number
WO2015110617A2
WO2015110617A2 PCT/EP2015/051435 EP2015051435W WO2015110617A2 WO 2015110617 A2 WO2015110617 A2 WO 2015110617A2 EP 2015051435 W EP2015051435 W EP 2015051435W WO 2015110617 A2 WO2015110617 A2 WO 2015110617A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
speed
variable
motor
series
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/051435
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015110617A3 (de
Inventor
Ralf Martin Dinter
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2015110617A2 publication Critical patent/WO2015110617A2/de
Publication of WO2015110617A3 publication Critical patent/WO2015110617A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Definitions

  • Variable speed electrical machine The present invention relates to a series of rotary ⁇ variable electric machines for mounting on electric motors.
  • GB1305393A (W.H. Allen Sons & Co. Ltd.) Jan. 31, 1973 describes a variable-speed drive which has a larger constant-speed electric motor, a smaller variable-speed electric motor and a three-shaft epicyclic gear.
  • the two driving electric motors and an output shaft can be connected in any combination with the sun gear, the planet carrier and the ring gear of the transmission.
  • DE3640146A1 H.-G. Eckhardt
  • 01.06.1988 describes a variable-speed drive with a three-shaft planetary gear, the two drive shafts of which are connected to drive machines operated independently of one another.
  • the one, variable speed, prime mover can also be operated as a generator.
  • US3161083A Chargeles C. Roe
  • 15.12.1964 describes a variable-speed vehicle drive comprising a pair koaxial ⁇ aler electric motors which drive a vehicle gear via a planetary gear. Each operated at different speeds VELOCITY ⁇ motors drive a sun gear or a ring gear of the transmission. Through a combination of the respective speeds and under the influence of braking devices, the vehicle wheel can be driven in variable speeds.
  • DE102010036241A1 Schoteller Technologies GmbH & Co. KG
  • 08.03.2012 describes a drive unit with at least ei ⁇ nem main motor and a servomotor and with a arranged between the main and the servomotor gear, in wel- rather, the motors and the main axis of the transmission are aligned coaxially to ⁇ each other.
  • the inventive series of variable-speed electrical machines is suitable for mounting on electric motors.
  • the machines of the series each comprise a housing which has on one of its axial end faces a motor connection flange for mounting the machine to a connection flange of an electric motor.
  • the machines of the construction row ⁇ each comprise a rotationally fixed to the housing verbun ⁇ which stator.
  • the machines of the series each comprise a rotor and a non-rotatably connected to the rotor ⁇ ne, with respect to the housing rotatably mounted hollow shaft.
  • the two axial ends of the hollow shaft are accessible via an opening at opposite ends of the housing from the outside.
  • the clear inner diameter of the hollow shaft is dimensioned so that a drive shaft of the electric motor can be pushed axially through the hollow shaft and is rotatable therein.
  • the term "electrical machine” refers to those electrical machines which, depending on the operating point of the machine, can be operated both as motor and as generator
  • the power flow is motor or generator depending on the operating point of the machine is connected to a hollow shaft extending along a longitudinal axis of the machine and is rotatably mounted about the machine longitudinal axis
  • the electric machines of the series each have a housing, wherein the stator at least partially disposed in the housing and connected to the housing.
  • variable-speed electric motor with a variable-speed electrical machine of a series of variable-speed electrical machines
  • a variable-speed electric motor with a variable-speed electrical machine of a series of variable-speed electrical machines
  • the electric motor can also be used as an integrated variable-speed drive becomes.
  • inventive series of naviereva ⁇ riablen machines that on a series is matched by electric motors, a fast, cost-effective and flexible change from a constant-speed drive to a variable-speed drive done.
  • variable-speed electrical machines can be connected quickly and easily in the manner of a plug-on system with a given electric motor.
  • the invention meets the currently often voiced demand for cost-effective production and economic storage without limiting the power and function range and the required range of applications of engines in particular ⁇ rem.
  • An advantageous embodiment of the invention is formed by a modular system comprising at least one series of constant-speed electric motors and at least one series of variable-speed electrical machines.
  • the modular system opens up the possibility of forming or assembling different motor combinations, each comprising a variable-speed electrical motor. machine and a constant-speed electric motor.
  • the motor connection flange of the variable-speed electrical machine is mounted coaxially on a connection flange of the constant-speed electric motor.
  • the drive shaft of the constant-speed electric motor protrudes through the hollow shaft of the variable-speed electric machine, that at the remote from the constant-speed electric motor end face of the variable speed electric machine, the drive shaft of the constant-speed electric motor and the hollow shaft of the variable-speed electric machine for connection to one of two drive shafts of a Three-shaft planetary gear are suitable.
  • the series of variable-speed electrical machines preferably comprises groups of two or more rotating ⁇ variable-speed electric machines, which are suitable for combination with one constant speed electric motor, the electric motor series.
  • the various motors of an electric motor type that is, to build up a series of motors, with as many equal ⁇ -like components according to the modular principle.
  • standard motors can be used to expand existing series.
  • a standard or standard electric motor is an electric motor that can be purchased in standard size "off the peg" pre-fabricated, unlike a custom engine, and is also referred to as standard motor or catalog motor . Due to the produced high numbers are standard motors usually less expensive than custom Sondermo ⁇ factors. For example, Siemens AG in the Siemens catalog D 81.1, July 2011, order no. E86060-K5581-A111-A4 standard motors of the type "IEC squirrel-cage motors described "; This standard motor type includes the following series: 1LE, 1PC, ILA, 1LG, 1LP, 1PP. Electric motors usually have two the shaft ends of the rotor (armature) carrying the motor shaft rotatably supporting bearing, which are received by the machine housing frontally ab ⁇ covering bearing shields .
  • A-bearing (A-end shield) output side bearing is usually a fixed bearing, while the opposite rotor ⁇ or anchor bearing is often designed as a sliding seat to compensate for thermal expansion of the rotor (armature) can.
  • the arrangement of the fixed bearing and the sliding seat can also be swept around ⁇ .
  • An engine series can have subgroups with different designs, degrees of protection, mains voltages, types of cooling (eg water cooling or forced ventilation), types of shaft (eg smooth shaft or feather key), etc.
  • types of cooling eg water cooling or forced ventilation
  • types of shaft eg smooth shaft or feather key
  • different motor sizes may exist.
  • the following geometrical Mo ⁇ tor parameters can change: shaft height, diameter of the shaft end, length of the shaft end, Flanschbe summarizeung, in particular the diameter of the connection flange.
  • the shaft end is the A-side end of the motor shaft, which projects beyond the bearing ⁇ shield to the outside.
  • variable-speed electrical machines which are suitable for mounting on electric motors
  • motor parameters are important: diameter of the shaft end, length of the shaft end, Flanschbeannoung, in particular the diameter of the connection flange.
  • An advantageous embodiment of the invention is formed by a motor combination according to claim 8.
  • the motor combination comprises a constant-speed electric motor and a mounted on the electric motor variable-speed electric machine from the series of navierever sectionli ⁇ Chen electrical machines.
  • the motor connection flange of the variable-speed electrical machine is coaxial.
  • the drive shaft of the constant-speed electric motor protrudes through the hollow shaft of the variable speed electric motor ⁇ such that at the remote from the speed constant electric motor end face of the variable speed electric machine, the drive shaft of the constant-speed electric motor and the hollow shaft of the variable-speed electric machine for connection to each one of two Drive shafts of a three-shaft planetary gear are suitable.
  • a further advantageous embodiment of the invention is formed by a variable-speed drive according to claim 11.
  • the variable speed drive comprising an electric motor, a variable speed electric machine mounted on the electric motor of the inventive series of variable speed electric machines and a three-shaft epicyclic gear.
  • the drive shaft of the electric motor and the hollow shaft of the speed Variegated ⁇ handy electric motor, each with a drive shaft of dreiwel ⁇ time epicyclic gear are connected at the side facing away from the constant speed electric motor end face of the variable-speed electrical machine.
  • the series of constant-speed electric motor is a motor of a Elektromo ⁇ tor series, preferably a series of standard electric motors.
  • the advantage here is that prefabricated and therefore cost-effective standard speed electric motors can be converted by the assembly of variable speed machines with little effort in variable speed drives ⁇ .
  • the series of the rotor is formed permanent magnetic.
  • An advantage is the relatively simple construction of the variable speed machines.
  • the hollow shaft is arranged in a first bearing, which is arranged in a front side of the housing facing away from the motor connection flange, preferably a bearing cover, and in a second bearing which is arranged on the front side of the housing facing the motor connection flange stored.
  • the advantage here is that the guided through the hollow shaft Mo ⁇ torwelle the electric motor to achieve improved stability can be supported on the hollow shaft, vorzugswei ⁇ se by a bearing.
  • the drive shaft of the constant-speed electric motor is mounted in the hollow shaft of the variable-speed electric machine.
  • the mutual radial support of the waves leads to a stabilization of the two waves.
  • the drive shaft of the constant-speed electric motor is formed from a stub shaft and a shaft extension attached to the shaft extension element.
  • kit also includes a series of shaft extension elements, for the coaxial extension of the shaft end of the electric motors.
  • the series of shaft extension elements which can also be described as an intermediate pin, preferably comprises a staggered array of lengths and diameters ⁇ , tuned to the common or commercially available
  • the wave extension Series sliders can have subassemblies for smooth shaft mounting or shafts with keyways.
  • Fig. 1 is a concept of a conventional variable speed
  • FIG. 2 shows a first transmission diagram of a transmission contained in the second construction group
  • Fig. 3 shows another transmission scheme one in the second
  • Fig. 4 shows another transmission scheme one in the second
  • Fig. 5 schematically shows a structure of a motor combination
  • Fig. 6 shows schematically a structure of a drive with an attached to a motor combination of Figure 5 transmission.
  • Fig. 7 schematically shows a structure of a drive with a gear integrated therein
  • FIG. 8 shows a variant of an integrated drive according to FIG.
  • FIG. 9 shows a further variant of an integrated drive according to FIG. 7;
  • Fig. 10 shows a table with sizes of a typical engine construction ⁇ series; and Fig. 11 shows a series of variable-speed electrical machines for attachment to electric motors.
  • Fig. 1 shows a concept of a conventional korierevariab ⁇ len drive with a first assembly I and a second assembly II.
  • the first assembly I comprises an electrical drive ⁇ rule.
  • the second assembly II comprises a transmission P.
  • the first assembly I comprises an electric machine R and an electric motor M.
  • the switch S can be connected to the electric machine R and the electric motor M with each egg ⁇ nem electrical voltage network N.
  • the elec- generic machine R can be operated by means of a converter C loftiereva ⁇ riabel, whereas the electric motor M is speed constant. Depending on the operating point, the electric machine R works as a motor or as a generator.
  • the first Bau ⁇ group I has two drive shafts 5 and 6, wherein the first drive shaft 5 is connected to the electric machine R and the two ⁇ th drive shaft 6 to the electric motor M.
  • the first drive shaft 5 is an output shaft during generator operation of the electric machine R.
  • the second module II comprises a three-shaft overlay ⁇ tion gear P with an output shaft 10 for connection to a machine.
  • the drive of the transmission P takes place by means of two drive shafts 7 and 8 of the transmission P, wherein the first shaft 7 can also feed back power to the first module I;
  • the electrical machine works R ⁇ generator table.
  • a variable-speed drive unit is produced from the two assemblies I and II. Due to the function of the variable-speed electric machine R, to set or regulate a desired speed on the working machine by superposition or in cooperation with the constant-speed electric motor M, the electric machine R is also referred to as a "regulator".
  • Fig. 2 shows a first transmission diagram of the planetary gear P, in which the planet carrier PS is connected to the first drive shaft 7 of the planetary gear P and the sun gear PI to the second drive shaft 8 of the planetary gear P.
  • the planet PP mounted in the planet carrier PS mesh with the rotatably mounted ring gear P2, which is connected to the output shaft 10 of the planetary gear P.
  • Fig. 3 shows another transmission scheme of the planetary gearing P, wherein the ring gear P2 is connected to the first Antriebswel ⁇ le 7 of the planetary gear P and the sun gear PI with the second drive shaft 8 of the planetary gear P.
  • the planet carrier PS is connected to the output shaft 10 of the planetary gear P.
  • Fig. 4 shows another transmission scheme of Planetengetrie ⁇ bes P, in which the ring gear P2 with the first Antriebswel ⁇ le 7 of the planetary gear P and the planet carrier PS is connected to the second drive shaft 8 of the planetary gear P.
  • the sun gear PI is connected to the output shaft 10 of the tarpaulin gear P ⁇ .
  • variable-speed electric machine R comprises egg ⁇ nen stator 1, a rotor 2 and a rotatably connected to the rotor 2 hollow shaft W3, which is rotatably mounted in bearings 3 relative to a housing 4 of the electric machine R.
  • the two axial ends of the hollow shaft W3 are each accessible via an opening ⁇ opening on opposite end faces 41, 42 of the housing 4 from the outside.
  • the variable-speed electrical machine R is mounted coaxially on a connection flange F1 of the constant-speed electric motor M via a motor connection flange F2 mounted on the front side of the housing 4.
  • the fixed on a foundation 11 constant-speed Elect ⁇ romotor M is an engine from a standard series, wherein the motor shield Fl is designed as a flange.
  • the sufficiently dimensioned clear inside diameter of the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R allows a drive shaft W1, W2 of the standard electric motor M to be pushed axially through the hollow shaft W3.
  • the drive shaft W1, W2 of the standard electric motor M consists of a shaft stub Wl protruding from the electric motor M and a shaft extension element W2 attached to the stub shaft W1.
  • the shaft W2 forms an extension ⁇ tion of the shaft Wl of the electric motor M.
  • the drive shaft ⁇ W1, W2 of the electric motor M by means of a bearing 12 in the hollow shaft W3 of the electric machine R is rotatably supported and stored.
  • the drive shaft Wl, W2 of the constant-speed electric motor M protrudes through the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R that at the end remote from the speed constant electric motor M end face 42 of the variable-speed electric machine R, the drive shaft Wl, W2 of the constant-speed electric motor M and the hollow shaft W3 of variable-speed electric machine R for connection with each one of two drive shafts 7, 8 of a three-shaft epicyclic not shown P are suitable.
  • Fig. 6 shows an embodiment in which the motor combination shown in Fig. 5 by coupling elements Kl to K4 with the second assembly II, which has a transmission P is connected.
  • the first assembly I comprising the motor combination M and R and the coupling elements K1 to K4 in this way is coupled to the second assembly II comprising the transmission P.
  • Assembly II are each fixed on a foundation 11.
  • the hollow shaft W3 of the variable-speed electric machine R of the first assembly I is connected by means of a first clutch Kl with a first drive shaft of the transmission P.
  • the shaft W2 of the constant-speed motor M of the first module I is connected by means of the clutches K2, K3 and K4 with a second drive shaft of the transmission P.
  • the output shaft of the transmission P can be connected to a working machine.
  • a housing F3 enclosing the couplings is used as the connection between the first assembly I and the second assembly II, the fastening of the second assembly II on the foundation 11 can be dispensed with.
  • Fig. 7 shows a variable-speed drive with a built-in gear P.
  • the variable speed drive is composed of three different units: a constant-speed motor M, an electric machine R and a transmission P.
  • the gear P is directly to the motor combination M and R comprehensive first assembly I built and thus realizes an integrated solution for a naviereva ⁇ riable drive unit.
  • the speed-constant motor M has an end face on a flange Fl, which is connected to a frontally arranged Motoran gleichflansch F2 of the electric machine R.
  • a mounted on the side facing away from the speed constant motor M end face of the variable speed electric machine R mounted, second flange F4 of the variable speed electric machine R is arranged with a front side
  • the transmission is designed as a three-shaft planetary transmission according to Fig. 2: the hollow shaft W3 of the speed-changed ⁇ sary electric machine R is connected by a shaft-hub connection WN1 to a planet carrier PS, the wave W2 of the constant speed motor M has at its transmission side End of the teeth of a sun gear PI, and rotatably mounted by means of bearings LI in the housing of Ge ⁇ drive P ring gear P2 is connected to an output shaft 10 of the transmission P.
  • the shaft W2 of the rotary ⁇ constant-number motor M is connected by means of a shaft-hub connection WN2 with the stub shaft Wl of the constant-speed motor M.
  • the shaft W2 carrying the sun gear PI does not require any additional storage.
  • the planets PP are mounted on the La ⁇ ger L2 on an axis held in the planet carrier PS axis PA.
  • the ring gear P2 is supported via the bearings LI on the transmission housing and forms the output unit to the work machine, not shown.
  • the gear housing is flanged with ⁇ means of the flange F5 directly to the housing of navierevari ⁇ ablen engine R.
  • Fig. 8 shows a variation of the variable-speed drive shown in Figure 7 with a built-in gear.
  • Gearbox P is defined as a three-shaft planetary gear ge ⁇ Frankfurtss 3 is formed.
  • Fig. 9 shows a further variation of the 7 th ⁇ dargestell in Fig variable-speed drive with an integrated therein.
  • Transmission: the transmission P is defined as a three-shaft planetary gear ⁇ according to Fig 4 are formed..
  • Fig. 10 shows a table with eight different sizes typi ⁇ rule of an exemplary series of electric motors, such as squirrel-cage motors IEC.
  • the designations 80, 90, 200 of the sizes correspond to the shaft height of the motors.
  • the following three geometric motor parameters are given in the table for each motor size:
  • FIG. 11 shows a construction kit comprising a series of speed-constant electric motors and a series of variable-speed electrical machines.
  • the series of constant-speed electric motors comprises four different sizes Ml, ..., M4.
  • the sizes Ml, ..., M4 are un ⁇ ter alia characterized by the features specified in Figure 10 motor parameters.
  • FIG. 11 are on the right next to the motors Ml, ..., M4 each of the motor size associated variable speed electric see machines R drawn from the series of variable speed electrical machines.
  • Each of the machines R is characterized by the machine parameters: the inside diameter D of the hollow shaft W3; the axial length L of the ma- machine R; the diameter 0 F2 of the motor connection flange F2.
  • the clear inner diameter D of the hollow shaft W3 is selected so that the shaft end Wl of the electric motor Ml or a shaft extension Wl mountable shaft extension element W2 can be pushed axially through the hollow shaft W3 and is rotatable therein.
  • the axial length L of the machine R is chosen so that on the one hand the machine R can produce the required power (dimensions of rotor and stator) and on the other hand, the shaft end Wl of the electric motor Ml or a shaft end Wl mountable shaft extension element W2 axially through the Hollow shaft W3 can be pushed.
  • the diameter 0 F2 of the Motoran gleichflansches F2 Ma ⁇ machine R is chosen so that the machine R can be mounted on the flange Fl of the motor M.
  • the motor size Ml are two sizes Rl .1 and Rl .2 assigned to the series of machines R, with the same hollow shaft inner diameter and diameter 0 F2 of the motor connection flange F2, but different axial lengths L.
  • the motor size M2 are two sizes R2.1 and R2.2 assigned to the series of machines R, with the same hollow shaft inner diameter and diameter 0 F2 of the motor connection flange F2, but different axial lengths L.
  • the motor size M3 are assigned to three sizes R3.1, R3.2 and R3.3 from the series of machines R, with the same hollow shaft inner diameter and diameter 0 F2 of the motor connection flange F2 but different axial lengths L.
  • the motor size M4 are assigned to three sizes R4.1, R4.2 and R4.3 from the series of machines R, with the same Hollow shaft inner diameter and diameter 0 F2 of the motor connection flange F2, but different axial lengths L.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen (R) zum Anbau an Elektromotoren (M), wobei die Maschinen (R) jeweils umfassen: - ein Gehäuse, welches an einer seiner axialen Stirnseiten einen Motoranschlussflansch (F2) zur Montage der Maschine (R) an einen Anschlussflansch (F1) eines Elektromotors (M) aufweist, - einen drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Stator, - einen Rotor und - eine drehfest mit dem Rotor verbundene, gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle, deren beiden axialen Enden über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten des Gehäuses von außen zugänglich sind und deren lichter Innendurchmesser so bemessen ist, dass eine Antriebswelle des Elektromotors (M) axial durch die Hohlwelle geschoben werden kann und darin rotierbar ist.

Description

Beschreibung
Drehzahlveränderliche elektrische Maschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baureihe von dreh¬ zahlveränderlichen elektrischen Maschinen zum Anbau an Elektromotoren .
GB1305393A (W. H. Allen Sons & Co. Ltd.) 31.01.1973 be- schreibt einen drehzahlveränderlichen Antrieb, der einen größeren drehzahlkonstanten Elektromotor, einen kleineren drehzahlveränderlichen Elektromotor und ein dreiwelliges Umlaufgetriebe aufweist. Die beiden antreibenden Elektromotoren und eine Abtriebswelle können in jeder beliebigen Kombination je- weils mit dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad des Getriebes verbunden sein.
DE3640146A1 (H.-G. Eckhardt) 01.06.1988 beschreibt einen drehzahlveränderlichen Antrieb mit einem dreiwelligen Plane- tengetriebe, dessen zwei Antriebswellen mit voneinander unabhängig betriebenen Antriebsmaschinen verbunden sind. Dabei kann die eine, drehzahlveränderliche, Antriebsmaschine auch als Generator betrieben werden. US3161083A (Charles C. Roe) 15.12.1964 beschreibt einen drehzahlveränderlichen Fahrzeugantrieb, umfassend ein Paar koaxi¬ aler Elektromotoren, die über ein Planetengetriebe ein Fahrzeugrad antreiben. Die jeweils in verschiedenen Geschwindig¬ keiten betreibbaren Motoren treiben ein Sonnenrad bzw. ein Hohlrad des Getriebes. Durch eine Kombination der jeweiligen Geschwindigkeiten und unter dem Einfluss von Bremsvorrichtungen kann das Fahrzeugrad in veränderlichen Drehzahlen angetrieben werden. DE102010036241A1 (Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG)
08.03.2012 beschreibt eine Antriebseinheit mit wenigstens ei¬ nem Hauptmotor sowie einem Stellmotor und mit einem zwischen dem Haupt- und dem Stellmotor angeordneten Getriebe, in wel- eher die Motoren und die Hauptachse des Getriebes koaxial zu¬ einander ausgerichtet sind.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten dreh- zahlveränderlichen Antrieb bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Baureihe von drehzahlver¬ änderlichen elektrischen Maschinen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen ist zum Anbau an Elektromotoren geeignet. Die Maschinen der Baureihe umfassen jeweils ein Gehäuse, welches an einer seiner axialen Stirnseiten einen Motoranschlussflansch zur Montage der Maschine an einen Anschlussflansch eines Elektromotors aufweist. Die Maschinen der Bau¬ reihe umfassen jeweils einen drehfest mit dem Gehäuse verbun¬ denen Stator. Außerdem umfassen die Maschinen der Baureihe jeweils einen Rotor und eine drehfest mit dem Rotor verbunde¬ ne, gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle. Die beiden axialen Enden der Hohlwelle sind über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten des Gehäuses von außen zugänglich. Der lichte Innendurchmesser der Hohlwelle ist dabei so bemessen, dass eine Antriebswelle des Elektromotors axial durch die Hohlwelle geschoben werden kann und darin rotierbar ist .
Mit dem Begriff „elektrische Maschine" sind solche elektri- sehen Maschinen gemeint, welche, je nach dem Betriebspunkt der Maschine, sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden können. Der Leistungsfluss ist je nach dem Betriebspunkt der Maschine motorisch oder generatorisch. Der Rotor ist mit einer sich entlang einer Maschinenlängsachse erstreckenden Hohlwelle verbunden ist und um die Maschinenlängsachse drehbar gelagert. Die elektrischen Maschinen der Baureihe weisen jeweils ein Gehäuse auf, wobei der Stator wenigstens teilweise in dem Gehäuse angeordnet und mit dem Gehäuse verbunden ist.
Durch die Möglichkeit der Integration eines drehzahlkonstan- ten Elektromotors mit einer drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine einer Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen kann der Anwendungsbereich eines existierenden Elektromotors bzw. einer existierenden Motorbaureihe auf einfache Weise beträchtlich erweitert werden, so dass der Elektromotor auch als ein integrierter drehzahlvariabler Antrieb nutzbar wird. Gegenüber herkömmlichen Motor- Kombinationen zur Bereitstellung eines drehzahlvariablen Antriebs, gebildet aus einem drehzahlkonstanten Elektromotor und einer drehzahlvariablen Maschine, die je nach Anwendung zeitaufwändig individuell gewählt und kombiniert werden müs¬ sen, kann durch die erfindungsgemäße Baureihe von drehzahlva¬ riablen Maschinen, die auf eine Baureihe von Elektromotoren abgestimmt ist, ein schneller, kostengünstiger und flexibler Wechsel von einem drehzahlkonstanten Antrieb zu einem dreh- zahlvariablen Antrieb erfolgen. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass die drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen in Art eines AufStecksystems mit einem vorgegebenen Elektromotor schnell und einfach verbindbar sind. Die Erfindung erfüllt die derzeit oft geäußerte Forderung nach kostengünstiger Fertigung und wirtschaftlicher Lagerhaltung ohne Beschränkung des Leistungs- und Funktionsbereiches und des geforderten Einsatzbereiches von Motoren in besonde¬ rem Maße.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird gebildet durch einen Baukasten, umfassend mindestens eine Baureihe von drehzahlkonstanten Elektromotoren und mindestens eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen.
Der Baukasten eröffnet die Möglichkeit zur Bildung bzw. Zusammenstellung von unterschiedlichen Motor-Kombinationen, jeweils umfassend eine drehzahlveränderliche elektrische Ma- schine und einen drehzahlkonstanten Elektromotor. Der Motoranschlussflansch der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine ist koaxial an einem Anschlussflansch des drehzahlkonstanten Elektromotors montiert. Die Antriebswelle des dreh- zahlkonstanten Elektromotors ragt so durch die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine, dass an der vom drehzahlkonstanten Elektromotor abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors und die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine zum Anschluss an je eine von zwei Antriebswellen eines dreiwelligen Umlaufgetriebes geeignet sind.
Die Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschi- nen umfasst vorzugsweise Gruppen von je zwei oder mehr dreh¬ zahlveränderlichen elektrischen Maschinen, die zur Kombination mit je einem drehzahlkonstanten Elektromotor der Elektromotor-Baureihe geeignet sind. Für eine kostengünstige Fertigung und Lagerhaltung ist es vorteilhaft, die verschiedenen Motoren einer Elektromotor- Baureihe, d.h. einer Motorreihe, mit möglichst vielen gleich¬ artigen Komponenten nach dem Baukastenprinzip aufbauen zu können. Somit können Standardmotoren zur Erweiterung beste- hender Baureihen genutzt werden.
Ein Standardmotor bzw. Standard-Elektromotor ist ein Elektromotor, der mit genormten Maßen vorgefertigt „von der Stange" gekauft werden kann, d.h. im Gegensatz zu einem kundenspezi- fisch angefertigten Motor. Solche Motoren werden auch unter den Begriffen Normmotor bzw. Katalog-Motor gehandelt. Aufgrund der produzierten hohen Stückzahlen sind Standardmotoren in der Regel kostengünstiger als kundenspezifische Sondermo¬ toren. Zum Beispiel sind im Siemens-Katalog D 81.1, Siemens AG Juli 2011, Bestell-Nr. E86060-K5581-A111-A4 Standardmotoren des Typs „IEC Käfigläufermotoren" beschrieben; dieser Standardmotor-Typ umfasst folgende Baureihen: 1LE, 1PC, ILA, 1LG, 1LP, 1PP. Elektromotoren weisen üblicherweise zwei die Wellenenden der den Rotor (Anker) tragenden Motorwelle drehbeweglich abstützende Lager auf, die vom das Maschinengehäuse stirnseitig ab¬ deckenden Lagerschilden aufgenommen sind. Dabei ist das als A-Lager (A-Lagerschild) bezeichnete abtriebsseitige Lager in der Regel ein Festlager, während das gegenüberliegende Rotor¬ bzw. Ankerlager häufig als Schiebesitz ausgeführt ist, um Wärmedehnungen des Rotors (Ankers) ausgleichen zu können. Die Anordnung des Festlagers und des Schiebesitzes kann auch um¬ gekehrt sein.
Eine Motorbaureihe kann Untergruppen mit unterschiedlichen Bauformen, Schutzarten, Netzspannungen, Kühlungsarten (z.B. Wasserkühlung oder Fremdbelüftung), Wellenarten (z.B. glatte Welle oder Passfeder), etc. aufweisen. Innerhalb einer Untergruppe können unterschiedliche Motor-Baugrößen existieren. Mit der Motor-Baugröße können sich folgende geometrischen Mo¬ tor-Parameter ändern: Achshöhe, Durchmesser des Wellenendes, Länge des Wellenendes, Flanschbemaßung, insbesondere der Durchmesser des Anschlussflansches. Dabei ist das Wellenende das A-seitige Ende der Motorwelle, welches über das Lager¬ schild nach außen ragt.
Für die erfindungsgemäße Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen, welche zum Anbau an Elektromotoren geeignet sind, sind insbesondere folgende Motorparameter von Bedeutung: Durchmesser des Wellenendes, Länge des Wellenendes, Flanschbemaßung, insbesondere der Durchmesser des Anschlussflansches .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird gebildet durch eine Motor-Kombination nach Anspruch 8. Die Motor- Kombination umfasst einen drehzahlkonstanten Elektromotor und eine an dem Elektromotor montierte drehzahlveränderliche elektrische Maschine aus der Baureihe von drehzahlveränderli¬ chen elektrischen Maschinen. Dabei ist der Motoranschlussflansch der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine koa- xial an einem Anschlussflansch des drehzahlkonstanten Elektromotors montiert. Die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors ragt durch die Hohlwelle der drehzahlveränder¬ lichen elektrischen Maschine derart, dass an der vom dreh- zahlkonstanten Elektromotor abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors und die Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrische Maschine zum Anschluss an je eine von zwei Antriebswellen eines dreiwelligen Umlaufge- triebes geeignet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird gebildet durch einen drehzahlveränderlichen Antrieb nach Anspruch 11. Der drehzahlveränderliche Antrieb umfassend einen Elektromotor, eine an dem Elektromotor montierte drehzahlveränderliche elektrische Maschine aus der erfindungsgemäßen Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen und ein dreiwelliges Umlaufgetriebe. Dabei sind an der vom drehzahlkonstanten Elektromotor abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine die Antriebswelle des Elektromotors und die Hohlwelle des drehzahlveränder¬ lichen Elektromotors mit je einer Antriebswelle des dreiwel¬ ligen Umlaufgetriebes verbunden. Somit erhält man eine fle¬ xible und integrierte Lösung für eine drehzahlvariable An- triebseinheit .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Baureihe ist der drehzahlkonstante Elektromotor ein Motor aus einer Elektromo¬ tor-Baureihe, vorzugsweise einer Baureihe von Standard- Elektromotoren. Von Vorteil dabei ist, dass vorgefertigte und daher kostengünstige drehzahlkonstante Standard- Elektromotoren durch die Montage der drehzahlvariablen Maschinen mit geringem Aufwand in drehzahlvariable Antriebe um¬ gewandelt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Baureihe ist der Rotor permanentmagnetisch ausgebildet. Von Vorteil ist der relativ einfache Aufbau der drehzahlvariablen Maschinen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Baureihe ist die Hohlwelle in einem ersten Lager, welches in einer vom Motoranschlussflansch abgewandten Stirnseite des Gehäuses, vor- zugsweise einem Lagerdeckel, angeordnet ist, und in einem zweiten Lager, welches an der dem Motoranschlussflansch zugewandten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, gelagert. Von Vorteil dabei ist, dass die durch die Hohlwelle geführte Mo¬ torwelle des Elektromotors zur Erzielung einer verbesserten Stabilität an der Hohlwelle abgestützt sein kann, vorzugswei¬ se durch ein Lager.
Bei der Motor-Kombination ist es möglich, dass die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors in der Hohlwelle der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine gelagert ist. Die gegenseitige radiale Abstützung der Wellen führt zu einer Stabilisierung der beiden Wellen.
Bei der Motor-Kombination ist es außerdem möglich, dass die Antriebswelle des drehzahlkonstanten Elektromotors aus einem Wellenstumpf und einem an dem Wellenstumpf befestigten Wellenverlängerungselement gebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass der drehzahlkonstante Elektromotor unabhängig von der Baulänge der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine ge- wählt werden kann; die Anpassung des Wellenstumpfs des dreh¬ zahlkonstanten Elektromotors an die Baulänge der verwendeten drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine erfolgt mittels des Wellenverlängerungselement, das in verschiedenen Längen und ggf. auch Durchmessern bereit gehalten werden kann.
Dies kann einfach dadurch erreicht werden, dass der Baukasten außerdem eine Baureihe von Wellenverlängerungselementen um- fasst, zur koaxialen Verlängerung des Wellenendes der Elektromotoren. Die Baureihe von Wellenverlängerungselementen, die man auch als Zwischenzapfen bezeichnen kann, umfasst dabei vorzugsweise eine gestaffelte Palette von Längen und Durch¬ messern, abgestimmt auf die gängigen bzw. marktüblichen
Elektromotoren und/oder Wellenausführungen. Die Wellenverlän- gerungselemente der Baureihe können sowohl Untergruppen für eine Montage an glatten Wellen oder an Wellen mit Passfedern aufweisen . Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Konzept eines herkömmlichen drehzahlvariablen
Antriebs mit einer ersten und einer zweiten Baugrup¬ pe;
Fig. 2 ein erstes Getriebeschema eines in der zweiten Bau¬ gruppe enthaltenen Getriebes;
Fig. 3 ein weiteres Getriebeschema eines in der zweiten
Baugruppe enthaltenen Getriebes;
Fig. 4 ein weiteres Getriebeschema eines in der zweiten
Baugruppe enthaltenen Getriebes;
Fig. 5 schematisch einen Aufbau einer Motor-Kombination;
Fig. 6 schematisch einen Aufbau eines Antriebs mit einem an eine Motor-Kombination nach Fig. 5 angesetzten Getriebe ;
Fig. 7 schematisch einen Aufbau eines Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe;
Fig. 8 eine Variante eines integrierten Antriebs nach Fig.
7;
Fig. 9 eine weitere Variante eines integrierten Antriebs nach Fig. 7;
Fig. 10 eine Tabelle mit Baugrößen einer typischen Motorbau¬ reihe; und Fig. 11 eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen zum Anbau an Elektromotoren. Fig. 1 zeigt ein Konzept eines herkömmlichen drehzahlvariab¬ len Antriebs mit einer ersten Baugruppe I und einer zweiten Baugruppe II. Die erste Baugruppe I umfasst einen elektri¬ schen Antrieb. Die zweite Baugruppe II umfasst ein Getriebe P.
Die erste Baugruppe I umfasst eine elektrische Maschine R und einen Elektromotor M. Mittels der Schalter S können die elektrische Maschine R und der Elektromotor M jeweils mit ei¬ nem elektrischen Spannungsnetz N verbunden werden. Die elekt- rische Maschine R kann mittels eines Umrichters C drehzahlva¬ riabel betrieben werden, wohingegen der Elektromotor M drehzahlkonstant ist. Die elektrische Maschine R arbeitet je nach Betriebspunkt als Motor oder als Generator. Die erste Bau¬ gruppe I besitzt zwei Antriebswellen 5 und 6, wobei die erste Antriebswelle 5 mit der elektrischen Maschine R und die zwei¬ te Antriebswelle 6 mit dem Elektromotor M verbunden ist. Die erste Antriebswelle 5 ist beim generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine R eine Abtriebswelle. Die zweite Baugruppe II umfasst ein dreiwelliges Überlage¬ rungsgetriebe P mit einer Abtriebswelle 10 zur Verbindung mit einer Arbeitsmaschine. Der Antrieb des Getriebes P erfolgt durch zwei Antriebswellen 7 und 8 des Getriebes P, wobei die erste Welle 7 auch Leistung an die erste Baugruppe I zurück- speisen kann; in diesem Fall arbeitet die elektrische Maschi¬ ne R generatorisch. Durch eine Kopplung der Antriebswelle 5 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R mit der ersten Antriebswelle 7 des Getriebes P und der Antriebswelle 6 des drehzahlkonstanten Elektromotors M mit der zweiten Antriebs- welle 8 des Getriebes P entsteht aus den beiden Baugruppen I und II eine drehzahlvariable Antriebseinheit. Aufgrund der Funktion der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R, durch Überlagerung bzw. im Zusammenwirken mit dem drehzahlkonstanten Elektromotor M eine an der Arbeitsmaschine gewünschte Drehzahl einzustellen bzw. einzuregeln, wird die elektrische Maschine R auch als „Regulator" bezeichnet.
Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Getriebeschemata eines in der zweiten Baugruppe II enthaltenen Planetengetriebes P, welche je nach gewünschter Übersetzung gewählt werden können.
Fig. 2 zeigt ein erstes Getriebeschema des Planetengetriebes P, bei welchem der Planetenträger PS mit der ersten Antriebswelle 7 des Planetengetriebes P und das Sonnenrad PI mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Die in dem Planetenträger PS gelagerten Planeten PP kämmen mit dem rotierbar gelagerten Hohlrad P2, welches mit der Abtriebswelle 10 des Planetengetriebes P verbunden ist.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Getriebeschema des Planetengetrie- bes P, bei welchem das Hohlrad P2 mit der ersten Antriebswel¬ le 7 des Planetengetriebes P und das Sonnenrad PI mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Der Planetenträger PS ist mit der Abtriebswelle 10 des Planetengetriebes P verbunden.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Getriebeschema des Planetengetrie¬ bes P, bei welchem das Hohlrad P2 mit der ersten Antriebswel¬ le 7 des Planetengetriebes P und der Planetenträger PS mit der zweiten Antriebswelle 8 des Planetengetriebes P verbunden ist. Das Sonnenrad PI ist mit der Abtriebswelle 10 des Plane¬ tengetriebes P verbunden.
Fig. 5 zeigt ein Aufbauschema einer Motor-Kombination umfassend einen drehzahlkonstanten Elektromotor M und eine an dem Elektromotor M montierte drehzahlveränderliche elektrische Maschine R aus einer Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen. Die drehzahlveränderliche elektrische Maschine R umfasst ei¬ nen Stator 1, einen Rotor 2 und eine drehfest mit dem Rotor 2 verbundene Hohlwelle W3, welche gegenüber einem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine R in Lagern 3 drehbar gelagert ist. Die beiden axialen Enden der Hohlwelle W3 sind über je eine Öff¬ nung an entgegengesetzten Stirnseiten 41, 42 des Gehäuses 4 von außen zugänglich. Über einen stirnseitig an dem Gehäuse 4 angebrachten Motoranschlussflansch F2 ist die drehzahlveränderliche elektrische Maschine R koaxial an einen Anschluss- flansch Fl des drehzahlkonstanten Elektromotors M montiert. Der auf einem Fundament 11 fixierte drehzahlkonstante Elekt¬ romotor M ist ein Motor aus einer Standard-Baureihe, wobei das Motorschild Fl als Flansch ausgeführt ist. Der ausreichend bemessene lichte Innendurchmesser der Hohl¬ welle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R erlaubt es, dass eine Antriebswelle Wl, W2 des Standard- Elektromotors M axial durch die Hohlwelle W3 geschoben ist. Die Antriebswelle Wl, W2 des Standard-Elektromotors M besteht aus einem aus dem Elektromotor M herausragenden Wellenstumpf Wl und einem an dem Wellenstumpf Wl befestigten Wellenverlängerungselement W2. Somit bildet die Welle W2 eine Verlänge¬ rung der Welle Wl des Elektromotors M. Dabei ist die An¬ triebswelle Wl, W2 des Elektromotors M mithilfe eines Lagers 12 in der Hohlwelle W3 der elektrischen Maschine R drehbar abgestützt und gelagert.
Die Antriebswelle Wl, W2 des drehzahlkonstanten Elektromotors M ragt so durch die Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R, dass an der vom drehzahlkonstanten Elektromotor M abgewandten Stirnseite 42 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R die Antriebswelle Wl, W2 des drehzahlkonstanten Elektromotors M und die Hohlwelle W3 der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R zur Ver- bindung mit je einer von zwei Antriebswellen 7, 8 eines nicht dargestellten dreiwelligen Umlaufgetriebes P geeignet sind. Durch die Kombination eines Standard-Elektromotors M mit ei¬ ner drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine R aus einer Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen kann der Anwendungsbereich eines Standard-Elektromotors M, insbesondere auch einer existierenden Baureihe des Standard- Elektromotors M, einfach erweitert werden.
Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die in Fig. 5 dargestellte Motor-Kombination durch Kupplungselemente Kl bis K4 mit der zweiten Baugruppe II, welche ein Getriebe P aufweist, verbunden ist. Die auf diese Weise die Motor-Kombination M und R und die Kupplungselemente Kl bis K4 umfassende erste Baugruppe I ist mit der das Getriebe P umfassenden zweiten Baugruppe II gekoppelt. Sowohl der drehzahlkonstante Motor M der ersten Baugruppe I als auch das Getriebe P der zweiten
Baugruppe II sind jeweils auf einem Fundament 11 fixiert. Die Hohlwelle W3 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R der ersten Baugruppe I ist mittels einer ersten Kupplung Kl mit einer ersten Antriebswelle des Getriebes P verbunden. Die Welle W2 des drehzahlkonstanten Motors M der ersten Baugruppe I ist mittels der Kupplungen K2, K3 und K4 mit einer zweiten Antriebswelle des Getriebes P verbunden. Mittels einer weite¬ ren Kupplung K5 kann die Abtriebswelle des Getriebes P mit einer Arbeitsmaschine verbunden werden. Verwendet man ein die Kupplungen umschließendes Gehäuse F3 als Verbindung zwischen der ersten Baugruppe I und der zweiten Baugruppe II, so kann die Befestigung der zweiten Baugruppe II auf dem Fundament 11 entfallen . Fig. 7 zeigt einen drehzahlvariablen Antrieb mit einem darin integrierten Getriebe P. Der drehzahlvariable Antrieb ist aus drei unterschiedlichen Einheiten kombiniert: einem drehzahlkonstanten Motor M, einer elektrischen Maschine R und einem Getriebe P. Das Getriebe P ist dabei direkt an die die Motor- Kombination M und R umfassende erste Baugruppe I gebaut und realisiert damit eine integrierte Lösung für eine drehzahlva¬ riable Antriebseinheit. Der drehzahlkonstante Motor M weist stirnseitig einen Flansch Fl auf, der mit einem stirnseitig angeordneten Motoranschlussflansch F2 der elektrischen Maschine R verbunden ist. Ein an der von dem drehzahlkonstanten Motor M abgewandten Stirnseite der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R angebrachter, zweiter Flansch F4 der drehzahlvariablen elektrischen Maschine R ist mit einem stirnseitig angeordneten
Flansch F5 des Getriebes P verbunden. Das Getriebe ist dabei als ein dreiwelliges Planetengetriebe gemäß Fig. 2 ausgebildet: die Hohlwelle W3 der drehzahlverän¬ derlichen elektrischen Maschine R ist mittels einer Welle- Nabe-Verbindung WN1 mit einem Planetenträger PS verbunden, die Welle W2 des drehzahlkonstanten Motors M weist an seinem getriebeseitigen Ende die Verzahnung eines Sonnenrads PI auf, und das mittels Lagern LI rotierbar in dem Gehäuse des Ge¬ triebes P gelagerte Hohlrad P2 ist mit einer Abtriebswelle 10 des Getriebes P verbunden. Dabei ist die Welle W2 des dreh¬ zahlkonstanten Motors M mithilfe einer Welle-Nabe-Verbindung WN2 mit dem Wellenstumpf Wl des drehzahlkonstanten Motors M verbunden. Die das Sonnenrad PI tragende Welle W2 benötigt keine zusätzliche Lagerung. Die Planeten PP sind über die La¬ ger L2 auf einer im Planetenträger PS gehaltenen Achse PA gelagert. Das Hohlrad P2 stützt sich über die Lager LI an dem Getriebegehäuse ab und bildet die Abtriebseinheit zur nicht dargestellten Arbeitsmaschine. Das Getriebegehäuse ist mit¬ tels des Flansches F5 direkt an das Gehäuse des drehzahlvari¬ ablen Motors R angeflanscht. Mit dieser Ausführung der zwei¬ ten Baugruppe II, d.h. des Getriebes P, wird keine weitere Kupplung zwischen der ersten Baugruppe I und der zweiten Baugruppe II benötigt.
Fig. 8 zeigt eine Variation des in Fig. 7 dargestellten drehzahlvariablen Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe: das Getriebe P ist als ein dreiwelliges Planetengetriebe ge¬ mäß Fig. 3 ausgebildet. Fig. 9 zeigt eine weitere Variation des in Fig. 7 dargestell¬ ten drehzahlvariablen Antriebs mit einem darin integrierten Getriebe: das Getriebe P ist als ein dreiwelliges Planetenge¬ triebe gemäß Fig. 4 ausgebildet.
Fig. 10 zeigt eine Tabelle mit acht unterschiedlichen, typi¬ schen Baugrößen einer beispielhaften Baureihe von Elektromotoren, z.B. IEC Käfigläufermotoren. Die Bezeichnungen 80, 90, 200 der Baugrößen entsprechen dabei der Achshöhe der Mo- toren. Zu jeder Motor-Baugröße sind in der Tabelle folgende drei geometrischen Motorparameter angegeben:
- der Durchmesser 0 Wl des antriebsseitigen Wellenendes bzw. Wellenstumpfes Wl;
- die Länge L Wl des antriebsseitigen Wellenendes bzw. Wel- lenstumpfes Wl; und
- der Durchmesser 0 Fl des Anschlussflansches Fl.
Diese Motorparameter sind monoton steigend, d.h. sie werden mit der Baugröße immer nur größer oder sind konstant, d.h. sie fallen also niemals.
Fig. 11 zeigt einen Baukasten umfassend eine Baureihe von drehzahlkonstanten Elektromotoren und eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen. Die Baureihe von drehzahlkonstanten Elektromotoren umfasst vier unterschiedliche Baugrößen Ml, ..., M4. Die Baugrößen Ml, ..., M4 sind un¬ ter anderem charakterisiert durch die in Fig. 10 angegebenen Motorparameter: der Durchmesser 0 Wl des antriebsseitigen Wellenendes bzw. Wellenstumpfes Wl; die Länge L Wl des an- triebsseitigen Wellenendes bzw. Wellenstumpfes Wl; und der Durchmesser 0 Fl des Anschlussflansches Fl.
In Fig. 11 sind rechts neben den Motoren Ml, ..., M4 jeweils der Motorbaugröße zugeordnete drehzahlveränderliche elektri- sehe Maschinen R aus der Baureihe der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen gezeichnet. Jede der Maschinen R ist charakterisiert durch die Maschinenparameter: der lichte Innendurchmesser D der Hohlwelle W3; die axiale Länge L der Ma- schine R; der Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2.
Der lichte Innendurchmesser D der Hohlwelle W3 wird dabei so gewählt, dass das Wellenende Wl des Elektromotors Ml bzw. ein an dem Wellenende Wl montierbares Wellenverlängerungselement W2 axial durch die Hohlwelle W3 geschoben werden kann und darin rotierbar ist. Die axiale Länge L der Maschine R wird dabei so gewählt, dass einerseits die Maschine R die benötigte Leistung erzeugen kann (Abmessungen von Rotor und Stator) und andererseits das Wellenende Wl des Elektromotors Ml bzw. ein an dem Wellenende Wl montierbares Wellenverlängerungselement W2 axial durch die Hohlwelle W3 geschoben werden kann.
Der Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2 der Ma¬ schine R wird dabei so gewählt, dass die Maschine R an den Anschlussflansch Fl des Motors M montierbar ist.
Der Motorbaugröße Ml sind zwei Baugrößen Rl .1 und Rl .2 aus der Baureihe der Maschinen R zugeordnet, mit gleichem Hohlwelleninnendurchmesser und Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2, aber unterschiedlichen axialen Längen L.
Der Motorbaugröße M2 sind zwei Baugrößen R2.1 und R2.2 aus der Baureihe der Maschinen R zugeordnet, mit gleichem Hohlwelleninnendurchmesser und Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2, aber unterschiedlichen axialen Längen L.
Der Motorbaugröße M3 sind drei Baugrößen R3.1, R3.2 und R3.3 aus der Baureihe der Maschinen R zugeordnet, mit gleichem Hohlwelleninnendurchmesser und Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2, aber unterschiedlichen axialen Längen L.
Der Motorbaugröße M4 sind drei Baugrößen R4.1, R4.2 und R4.3 aus der Baureihe der Maschinen R zugeordnet, mit gleichem Hohlwelleninnendurchmesser und Durchmesser 0 F2 des Motoranschlussflansches F2, aber unterschiedlichen axialen Längen L.

Claims

Patentansprüche
1. Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen (R) zum Anbau an Elektromotoren (M) ,
wobei die Maschinen (R) jeweils umfassen:
- ein Gehäuse (4), welches an einer seiner axialen Stirnseiten (41, 42) einen Motoranschlussflansch (F2) zur Montage der Maschine (R) an einen Anschlussflansch (Fl) eines Elektromotors (M) aufweist,
- einen drehfest mit dem Gehäuse (4) verbundenen Stator (1),
- einen Rotor (2) und
- eine drehfest mit dem Rotor (2) verbundene, gegenüber dem Gehäuse (4) drehbar gelagerte (3) Hohlwelle (W3) , deren bei¬ den axialen Enden über je eine Öffnung an entgegengesetzten Stirnseiten (41, 42) des Gehäuses (4) von außen zugänglich sind und deren lichter Innendurchmesser so bemessen ist, dass eine Antriebswelle (Wl, W2) des Elektromotors (M) axial durch die Hohlwelle (W3) geschoben werden kann und darin rotierbar ist .
2. Baureihe nach Anspruch 1, wobei die Elektromotoren (M) Standard-Elektromotoren sind.
3. Baureihe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor permanentmagnetisch ausgebildet ist.
4. Baureihe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle in einem ersten Lager, welches in einer vom Motoranschlussflansch (F2) abgewandten Stirnseite des Gehäuses (4), vorzugsweise einem Lagerdeckel, angeordnet ist, und in einem zweiten Lager, welches an der dem Motoranschlussflansch (F2) zugewandten Stirnseite des Gehäuses (4) angeordnet ist, gelagert ist.
5. Baukasten, umfassend mindestens eine Baureihe von dreh¬ zahlkonstanten Elektromotoren (M) und mindestens eine Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen (R) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Baukasten nach Anspruch 5, wobei die Maße der Baureihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen (R) auf die Maße der Baureihe von drehzahlkonstanten Elektromotoren (M) , insbesondere den Durchmesser (0 Wl) des Wellenendes (Wl), die Länge (L Wl) des Wellenendes (Wl), die Flanschbemaßung, ins¬ besondere den Durchmesser (0 Fl) des Anschlussflansches (Fl), der Elektromotoren (M) , abgestimmt ist, insbesondere zu jedem Elektromotor (Ml, ..., M4) aus der Baureihe von drehzahlkon- stanten Elektromotoren (M) mindestens eine passende drehzahlveränderliche elektrische Maschine (Rl.l, R1.2; ... ; R4.1, R4.2, R4.3) existiert.
7. Baukasten nach Anspruch 5 oder 6, umfassend eine Baurei- he von Wellenverlängerungselementen (W2) zur koaxialen Verlängerung des Wellenendes (Wl) der Elektromotoren (M) .
8. Motor-Kombination umfassend einen drehzahlkonstanten Elektromotor (M) und eine an dem Elektromotor (M) montierte drehzahlveränderliche elektrische Maschine (R) aus der Bau¬ reihe von drehzahlveränderlichen elektrischen Maschinen (R) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Motoranschluss¬ flansch (F2) der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine (R) koaxial an einem Anschlussflansch (Fl) des drehzahlkon- stanten Elektromotors (M) montiert ist und die Antriebswelle (Wl, W2) des drehzahlkonstanten Elektromotors (M) so durch die Hohlwelle (W3) der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine (R) ragt, dass an der vom drehzahlkonstanten Elekt¬ romotor (M) abgewandten Stirnseite (42) der drehzahlveränder- liehen elektrischen Maschine (R) die Antriebswelle (Wl, W2) des drehzahlkonstanten Elektromotors (M) und die Hohlwelle (W3) der drehzahlveränderlichen elektrische Maschine (R) zum Anschluss an je eine von zwei Antriebswellen (7, 8) eines dreiwelligen Umlaufgetriebes (P) geeignet sind.
9. Motor-Kombination nach Anspruch 8, wobei die Antriebswelle (Wl, W2) des drehzahlkonstanten Elektromotors (M) in der Hohlwelle (W3) der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine (R) gelagert (12) ist.
10. Motor-Kombination nach Anspruch 8 oder 9, wobei die An- triebswelle (Wl, W2) des drehzahlkonstanten Elektromotors (M) aus einem Wellenstumpf (Wl) und einem an dem Wellenstumpf (Wl) befestigten Wellenverlängerungselement (W2) gebildet ist .
11. Drehzahlveränderlicher Antrieb umfassend eine Motor- Kombination gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 und ein drei¬ welliges Umlaufgetriebe (P) , wobei an der vom drehzahlkon¬ stanten Elektromotor (M) abgewandten Stirnseite der drehzahlveränderlichen elektrischen Maschine (R) die Antriebswelle (Wl, W2) des Elektromotors (M) und die Hohlwelle (W3) des drehzahlveränderlichen Elektromotors (R) mit je einer Antriebswelle (7, 8) eines dreiwelligen Umlaufgetriebes (P) verbunden sind.
PCT/EP2015/051435 2014-01-24 2015-01-26 Drehzahlveränderliche elektrische maschine WO2015110617A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201322.4A DE102014201322A1 (de) 2014-01-24 2014-01-24 Drehzahlveränderliche elektrische Maschine
DE102014201322.4 2014-01-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015110617A2 true WO2015110617A2 (de) 2015-07-30
WO2015110617A3 WO2015110617A3 (de) 2015-11-12

Family

ID=52450072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/051435 WO2015110617A2 (de) 2014-01-24 2015-01-26 Drehzahlveränderliche elektrische maschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014201322A1 (de)
WO (1) WO2015110617A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017207519A1 (de) * 2017-05-04 2018-11-08 GETRAG B.V. & Co. KG Getriebe mit Schaltwalzenanordnung
CN107659046B (zh) * 2017-11-28 2023-07-21 哈尔滨理工大学 一种采用可调节风道辅助永磁同步电机加减速装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3161083A (en) 1960-01-14 1964-12-15 Le Tourneau Westinghouse Compa Plural motor variable speed gear drive
GB1305393A (de) 1972-01-11 1973-01-31
DE3640146A1 (de) 1986-11-25 1988-06-01 Eckhardt Hans Guenter Dipl Ing Ueberlagerungssystem zur erzeugung einstellbarer drehzahlen
DE102010036241A1 (de) 2010-09-03 2012-03-08 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Antriebseinheit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2436936A (en) * 1944-05-22 1948-03-02 Herbert E Page Variable-speed drive
SE310843B (de) * 1963-04-24 1969-05-12 Joenkoepings Mek Werkstads
DE2236588A1 (de) * 1972-07-26 1974-02-07 Mueller Fa Arnold Elektromotorischer antrieb mit stufenloser drehzahlregelung
US5019755A (en) * 1989-04-11 1991-05-28 Walker David E Electric motor drive system
FI122849B (fi) * 2009-11-10 2012-07-31 Metso Paper Inc Telakäyttö, tela ja menetelmä

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3161083A (en) 1960-01-14 1964-12-15 Le Tourneau Westinghouse Compa Plural motor variable speed gear drive
GB1305393A (de) 1972-01-11 1973-01-31
DE3640146A1 (de) 1986-11-25 1988-06-01 Eckhardt Hans Guenter Dipl Ing Ueberlagerungssystem zur erzeugung einstellbarer drehzahlen
DE102010036241A1 (de) 2010-09-03 2012-03-08 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Antriebseinheit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015110617A3 (de) 2015-11-12
DE102014201322A1 (de) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19841159C2 (de) Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102017107803B3 (de) Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP1212549B1 (de) Antriebsvorrichtung
WO2014008896A1 (de) Elektrische achse mit 2 gang getriebe
DE102010031744B4 (de) Antriebseinheit
WO2012052201A1 (de) Antriebsvorrichtung
DE102014102343A1 (de) Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug
EP2699823B1 (de) Vorrichtung zur kraftübertragung
DE102010031746A1 (de) Antriebseinheit
DE112016006959T5 (de) Getriebe mit variabler drehzahl
EP3010744A1 (de) Hybridantriebsanordnung
CH702879B1 (de) Planetengetriebe in Wolfrom-Anordnung sowie Elektromotor mit integriertem Planetengetriebe in Wolfrom-Anordnung.
DE102005003077A1 (de) Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
DE102014216178A1 (de) Leistungsübertragungsvorrichtung
WO2015110617A2 (de) Drehzahlveränderliche elektrische maschine
EP1048401B1 (de) Werkzeugwechselvorrichtung
EP3493370B1 (de) Antriebseinrichtung sowie achsantriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102018111798A1 (de) Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine
DE102020122659A1 (de) Antriebsvorrichtung mit einer Torque-Vectoring-Einheit
DE102012205946A1 (de) Getriebeeinrichtung, insbesondere für eine Windkraftanlage
EP2761204B1 (de) Antrieb mit getriebe
WO2010121586A2 (de) Windenergieanlagenantriebsstrang, windenergieanlagenmaschinenhaus, windenergieanlage und windenergieanlagenpark sowie standardcontainer
DE102019205749A1 (de) Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug
DE102015208031B4 (de) Kältemittelverdichteranordnung mit einem Planetengetriebe
DE3526837A1 (de) Epizykloidengetriebe-uebertragungsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15702687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15702687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2