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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die
Antriebsmaschine eines Treibscheibenaufzugs umfasst eine Treibscheibe
mit Nuten für
die Hebeseile des Aufzugs und einen elektrischen Motor, der die
Treibscheibe entweder direkt oder über einen Übertragungsmechanismus antreibt. Üblicherweise ist
der Motor, der für
den Antrieb des Aufzugs verwendetet wurde, ein Gleichstrommotor
gewesen. Es werden jedoch zunehmend Wechselstrommotoren wie z. B.
Kurzschlussläufermotoren
mit elektronischer Steuerung verwendet. Eines der Probleme bei der
Verwendung von getriebelosen Aufzugsmaschinen konventioneller Konstruktion
ist ihre Größe, Abmessung
und Gewicht. Derartige Motoren benötigen einen beträchtlichen
Raum und sind schwierig an die Baustelle zu transportieren und zu
installieren. In Aufzugsgruppen, die aus großen Aufzügen bestehen, ist es manchmal
nötig geworden,
die Hebemaschinen benachbarter Aufzüge auf unterschiedlichen Stockwerken
zu installieren, damit oberhalb der Aufzugsschächte genug Raum verbleibt,
um sie nebeneinander anordnen zu können. Bei großen Aufzugsmaschinen
kann die Übertragung
des Drehmoments von der Antriebsmaschine auf die Antriebsscheibe ein
Problem darstellen. Zum Beispiel sind große getriebelose Aufzüge mit einer
konventionellen Antriebswelle zwischen dem elektrischen Motor und
der Treibscheibe insbesondere anfällig, signifikante Torsionsvibrationen
aufgrund der Torsion der Welle zu erzeugen.
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In
letzter Zeit sind Lösungen
präsentiert
worden, in welchen der Aufzugsmotor ein Synchronmotor ist, insbesondere
ein Synchronmotor mit Permanentmagneten. Zum Beispiel zeigt die
Spezifikation WO 95/00432 einen Synchronmotor mit Permanentmagneten,
der einen axialen Luftspalt aufweist und in welchem die Treibscheibe
direkt mit einer Scheibe verbunden ist, die den Rotor bildet. Eine
derartige Lösung
ist vorteilhaft in Aufzugsantrieben mit einem relativ geringen Drehmomenterfordernis,
z. B. eine Hebelast von ungefähr
1000 kg und in welchem die Aufzugsgeschwindigkeit in der Größenordnung
von 1 m/s liegt. Eine derartige Maschine bietet einen speziellen
Vorteil in Anwendungen, die dazu konzipiert sind, den Raumbedarf
für die
Aufzugsantriebsmaschine zu minimieren, z. B. in Aufzugskonzepten ohne
Maschinenraum. Eine andere ähnliche
Lösung ist
in der EP-A 0 676 357 gezeigt.
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Die
Spezifikation
FI 93340 zeigt
ein Konzept, bei dem die Treibscheibe in zwei Teile unterteilt ist, die
in Richtung der Rotationsachse auf den entgegen gesetzten Seiten
des Rotors angeordnet sind. Auf beiden Seiten des Rotors sind ebenfalls
Statorteile in Form eines ringförmigen
Sektors angeordnet, der von dem Rotor durch Luftspalte separiert
ist.
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In
der Maschine, welche in der Spezifikation
FI 95687 gezeigt ist, sind die Rotor-
und Statorteile mit einem Luftspalt dazwischen innerhalb der Treibscheibe
angeordnet. Auf diese Weise ist die Treibscheibe mit dem Motor integriert,
welche mit Magnetelementen entsprechend jedem Rotorteil versehen ist.
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Die
DE 21 15 490 A zeigt
eine Lösung,
die zum Antrieb eines Kabels oder einer Seilwinde oder dergleichen
konzipiert ist. Diese Lösung
verwendet separat Linearmotoren, die auf die Kante der Trommelflansche
wirken.
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Für Aufzüge, die
für Lasten
von mehreren tausend kg und Geschwindigkeiten von mehreren Metern
pro Sekunde konzipiert sind, ist keine der oben genannten Lösungen in
der Lage, ausreichendes Drehmoment und Rotationsgeschwindigkeit
zu erzeugen. Weitere Probleme können
bei der Steuerung der axialen Kräfte
auftreten. In Motoren mit mehreren Luftspalten resultieren weitere
Schwierigkeiten aus abweichenden elektrischen und funktionellen
Eigenschaften der Luftspalte. Dies führt zu speziellen Anforderungen
an den elektrischen Antrieb des Motors, um eine hundertprozentige
Nutzung des Motors zu erlauben. Spezielle Anforderungen resultieren
in einem komplizierten System oder in einem hohen Preis oder beidem.
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Die
Spezifikation
GB 2116512
A zeigt eine mit Getriebe versehene Aufzugsmaschine, die
mehrere relativ kleine Elektromotoren hat, die eine einzige Treibscheibe
antreiben. Auf diese Weise wird eine Maschine erreicht, die nur
eine geringe Bodenfläche benötigt. Die
in der
GB 2116512 A präsentierte
Maschine kann in einem Maschinenraum untergebracht werden, der nicht
größer ist
als die Querschnittsfläche
des darunter liegenden Aufzugsschachts. So ein vorteilhaftes Maschinenraumkonzept
ist jedoch nicht anwendbar gewesen im Fall großer getriebeloser Aufzüge, weil
diese üblicherweise
eine Maschine mit einem großen
Motor haben, der sich über
einen langen Weg seitwärts
der Treibscheibe erstreckt. Die Spezifikation
EP 565 893 A2 zeigt eine
getriebelose Aufzugsmaschine, die mehr als eine modulare Motoreinheit
aufweist, die miteinander verbunden sind um Treibscheiben anzutreiben,
die ebenfalls miteinander verbunden sind. In einer derartigen Lösung wächst die
Länge der
Maschine an, wenn die Kapazität
erhöht
wird, indem ein Motormodul hinzugefügt wird. Das Problem besteht
darin, dass in diesem Fall die Länge
der Maschine auf einer Seite der Treibscheibe erhöht wird,
was den Grund dafür
darstellt, dass die Maschine über
die Breite des darunter liegenden Aufzugsschachts hinausragt. Die
Unterstützung
und Aussteifung einer derart langen Maschine, so dass ihr eigenes
Gewicht und die Seilspannung keine gefährliche Deformation hervorruft,
führt zu teuren
und schwierigen Lösungen.
Zum Beispiel erfordert das Biegen einer langen Maschine eine spezielle
und teure Lagerlösung.
Wenn das Biegen oder andere Arten der Lastproduktion selbst die
geringste Abflachung der Treibscheibe in eine elliptische Form mit
sich bringt, wird dies wahrscheinlich zur Vibrationen führen, die
den Fahrkomfort des Aufzugs reduzieren.
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Es
ist daher Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Abgleichen der gegenseitigen
Positionen der funktionellen Teile einer getriebelosen Aufzugsantriebsmaschine
mit zwei axialen Luftspalten anzugeben. Die Erfindung ist charakterisiert
durch die Merkmale des Anspruchs 1. Andere Merkmale, die charakteristisch
für unterschiedliche
Ausführungsformen der
Erfindung sind, sind in anderen Ansprüchen wiedergegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird verwendet um die Größe der axialen
Luftspalte einzustellen oder die gegenseitigen Positionen der Rotoren
und Statoren, die die axialen Luftspalte definieren oder beide,
in einer getriebelosen Aufzugsantriebsmaschine, die eine Treibscheibe
und eine elektromechanische Apparatur aufweist, die die Treibscheibe antreibt,
welche elektromechanische Apparatur zwei axiale Luftspalten umfasst.
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Es
ist möglich,
mehrere unterschiedliche Kriterien beim Einstellen oder Einjustieren
der gegen seitigen Positionen sowohl der Luftspalte als auch der
Rotoren und Statoren in der gewünschten
Betriebsposition anzuwenden. Zum Beispiel kann es manchmal mehr
wünschenswert
sein, die Lastkapazität
zu optimieren und in anderen Fällen
kann der Energieverbrauch ein stärker
erwünschtes
Optimierungskriterium sein. Gemäß den Prinzipien
der Erfindung kann eine ausreichende Optimierung einer bestehenden
Antriebsmaschine erzielt werden, indem die mechanischen Eigenschaften
der Antriebsmaschine angepasst werden, da sie eine elektrische Eigenschaft
haben, die die Zielsetzung der Optimierung beschreibt, eine Eigenschaft
die elektrisch an der Statorwicklung gemessen werden kann. Die beschriebene
Eigenschaft enthält
vorzugsweise das Optimierungskriterium, vorzugsweise z. B. als Maximum
oder Minimum.
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Das
Verfahren der Erfindung wird angewandt in einer Antriebsmaschine,
in welcher das Drehmoment durch zwei Motoren oder Motorblöcke erzeugt wird,
welches Drehmoment somit verdoppelt wird, verglichen mit einem entsprechenden
Einzelmotor. Die axialen Kräfte,
die durch die Motorblöcke
erzeugt werden, kompensieren einander, so dass die Belastung der
Lager und der Motorwelle minimiert wird.
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Aufgrund
der guten Drehmomenteigenschaften einer derartigen Antriebsmaschine,
wird eine große
Größe der Treibscheibe
in Relation zur Größe, dem
Gewicht und der Leistung der Antriebsmaschine erzielt. Zum Beispiel
kann eine Achslast von 40.000 kg gehandhabt werden von einer Maschine
die weniger als 5.000 kg wiegt, auch wenn die Aufzugsgeschwindigkeit
in der Größenordnung
von 9 m/s oder beträchtlich
höher liegt.
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Weil
die Struktur der Antriebsmaschine größere Rotor- und Statordurchmesser
in Relation zum Treibscheibendurchmesser erlaubt, kann auf einfache
Weise ein ausreichendes Drehmoment an der Treibscheibe erzielt werden.
Auf der andren Seite sichert eine kurze Distanz zwischen den Lagern
in der Richtung der Rotationsachse automatisch geringe radiale Abweichungen,
so dass keine schweren Strukturen benötigt werden um derartige Abweichungen
zu verhindern.
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Speziell
im Fall von Aufzugantriebsmaschinen mit dem höchsten Anforderungen an die
Lastkapazität
hilft das Konzept, dass eine einzelne Treibscheibe von wenigstens
zwei Motoren angetrieben wird, die relativ hohen Kosten hinsichtlich
der Lastkapazität
großer
Einzelmotoren zu vermeiden. In dem die Treibscheibe zwischen den
zwei Motoren angeordnet wird, wird eine kompakte Maschinenstruktur erzielt,
als auch die Möglichkeit
das Drehmoment, die Kraft und die Leistung direkt von der Maschine
auf die Treibscheibe ohne eine separate Antriebswelle zu übertragen.
Durch mechanisches Aneinanderkoppeln der Rotoren von zwei unterschiedlichen
elektrischen Motoren durch die Treibscheibe werden diese Vorteile
zu einem gewissen Grad erzielt.
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Die
sehr enge Integration der Rotorteile des Motors mit der Treibscheibe
resultiert in einer Maschine, in welcher die rotierenden Teile praktisch
als ein einziger Block fungieren, was eine bessere Exaktheit bei
der Steuerung der Aufzugsbewegungen ermöglicht.
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Weil
der Rahmen der Antriebsmaschine als Abdeckung des Motors bzw. der
Motoren und als Träger
für die
Lager der sich bewegenden Teile verwendet wird, ist das Gesamtgewicht
und der erforderliche Platz für
die Maschine vergleichsweise gering, verglichen mit herkömmlichen
Hebemaschinen, die für
die entsprechende Verwendung konzipiert sind.
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Prinzipiell
werden die Lager nur für
jeden Rotor benötigt,
welche Lagergehäuse
leicht abzudichten sind. Irgendein Schmiermittel, das durch die
Abdichtung hindurch dringt, kann leicht abgeleitet werden, so dass
es keine Schäden
verursacht.
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Weil
die Treibscheibe im Wesentlichen an der Verbindung zwischen den
Rotorblöcken
angebracht wird, oder weil die Treibscheibe die Rotorblöcke über einen
Kreis von einem vergleichsweise großen Durchmesser verbindet,
wird das von dem Motor entwickelte Drehmoment direkt von dem Rotor
auf die Treibscheibe übermittelt.
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In
der erfindungsgemäßen Antriebsmaschine
können
die Luftspalte in Paaren eingestellt werden, so dass sie gleich
groß sind
und die entsprechenden Luftspaltgrößen der beiden Motoren bzw. Motorblöcke können ebenfalls
so eingestellt werden, dass die Motoren bzw. Motorblöcke für den elektrischen
Antrieb identisch wirken. Auf diese Weise ist es möglich, zwei
Motoren bzw. Motorblöcke
durch einen einzigen elektrischen Antrieb anzutreiben, ohne Unterschied
im Verhalten der Motoren bzw. Motorblöcke hervorzurufen aufgrund
der Tatsache, dass die Antriebsmaschine durch einen einzigen elektrischen Antrieb
angetrieben wird.
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Aufgrund
ihrer geringen Größe und des
geringen Gewichts mit Bezug auf seine Belastbarkeit kann die Maschine
leicht untergebracht werden, sowohl hinsichtlich des Maschinenraumlayouts
als auch hinsichtlich der Installation. Aufzugmaschinen mit einer
hohen Lastkapazität
werden oft verwendet in Aufzugsgruppen, die mehrere Aufzüge umfassen. Weil
die Hebemaschine in dem Maschinenraum auf einer Fläche in der
Größe des Querschnitts
des darunter liegenden Aufzugsschachts untergebracht werden kann,
bietet dies einen großen
Vorteil in der Nutzung des Gebäuderaums.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben,
welches an sich keine Begrenzung des Anwendungsbereichs der Erfindung
darstellen soll, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In diesen
zeigen:
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1 Eine
Aufzugantriebsmaschine gemäß der Erfindung
aus axialer Richtung gesehen,
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2 die
Antriebsmaschine aus 1 in teilweise geschnittener
Seitenansicht,
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3 eine
Detailansicht aus 2,
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4 eine
Aufsicht der Antriebsmaschine aus 1,
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5 die
Anordnung der Antriebsmaschine der Erfindung,
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6 einen
Querschnitt einer anderen Antriebsmaschine gemäß der Erfindung, und
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7 ein
Detail aus 6.
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1 zeigt
eine getriebelose Antriebsmaschine 1 gemäß der Erfindung
aus axialer Richtung gesehen. Die Figur zeigt den Außenumfang 2a der Treibscheibe 2 der
Antriebsmaschine 1, um die Anordnung der Treibscheibe hinsichtlich
dieses Rahmenblocks 3 zu illustrieren, der einen Teil des
Rahmens der Maschine bildet. Der Rahmenblock 3 wird vorzugsweise
als Gussteil hergestellt, vorzugsweise als Gusseisenblock. Der Rahmenblock
kann ebenfalls z. B. durch Schweißen aus Metallblechteilen hergestellt
werden. Jedoch kann ein geschweißter Rahmenblock wahrscheinlich
nur in speziellen Fällen
verwendet werden, z. B. wenn eine sehr große Maschine in Einzelanfertigung
herzustellen ist. Selbst ein Rahmenblock mit einer Höhe von ungefähr 2 m kann vorzugsweise
durch Gießen
hergestellt werden, wenn eine Serie von mehreren Maschinen hergestellt werden
soll.
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Der
Rahmenblock wird ausgesteift durch eine Versteifung 44.
Die Versteifung ist teilweise ringförmig, wobei sie einen oder
mehrere Ringe enthält, und
teilweise radial. Die radialen Teile der Versteifung sind von dem
zentralen Teil des Rahmenblocks 3 in Richtung auf Befestigungspunkte 4, 5, 6, 7, 8 gerichtet,
die entlang der Kante des Rahmenblocks und in Richtung auf die Montagestellen 10 der
Betriebsbremsen 9 des Aufzugs und der Beine 11 der
Antriebsmaschine hin gerichtet sind, durch welche die Antriebsmaschine
an ihrer Basis befestigt wird. Die Beine 11 sind nahe den
Befestigungspunkten 6, 7 am unteren Teil des Rahmenblocks
angeordnet. Der Rahmenblock hat eine Halterung für einen Ventilator 12 und
einen Tachometer 13 mit den erforderlichen Öffnungen.
Die Lager der Treibscheibe liegen hinter einer Abdeckung 15.
Die Abdeckung ist mit einer Führung
für die
Einstellschraube 16 einer Einrichtung versehen, mit welcher
sich die axiale Position der Treibscheibe einstellen lässt. Die
Abdeckung 15 ist ebenfalls mit einem Füllloch 42 für die Zugabe
von Schmiermittel in den Lagerraum versehen und mit einem Inspektionsloch
oder Fenster 41 für
die Überprüfung der
Menge an Schmiermittel.
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2 zeigt
die Antriebsmaschine 1 in einer teilweise geschnittenen
Seitenansicht. 3 zeigt ein Detail von 2,
welches die Lageranordnung deutlicher zeigt. In diesen Figuren zeigt
der Teil rechts der Mittellinie der Maschine den Schnitt A-A der 1,
während
der Teil auf der linken Seite den Schnitt R-R der 1 zeigt.
Es ist weitgehend eine Frage der Definition, ob die Zeichnung eine
Antriebsmaschine zeigt, in der die Treibscheibe in einem Motor angeordnet
ist, welcher einen in Blöcke
unterteilten Rotor und Stator hat, wobei die Treibscheibe zwischen
den zwei Rotorblöcken 17, 18 des
Motors und an diesen befestigt ist, oder ob die Figur zwei Motoren
zeigt, zwischen welchen die Treibscheibe 2 mit den Rotoren 17, 18 der
Motoren verbunden ist. Die Statoren/Statorblöcke 19, 20 sind
an den Rahmenblöcken 3, 3a befestigt.
Luftspalte sind zwischen den Statoren und Rotoren angeordnet. Die
Luftspalte der in den Figuren dargestellten Motoren werden axiale Luftspalte
genannt, bei welchen die Flußrichtung
im Wesentlichen parallel zur Motorachse verläuft. Die Statorwicklung ist
vorzugsweise eine sogenannte Schlitzwicklung. Die Rotormagnete 21 sind
vorzugsweise Permanentmagnete und durch ein geeignetes Verfahren
an den Rotoren 17, 18 angebracht. Der magnetische
Fluss des Rotors läuft
durch die Rotorscheibe 17, 18. Somit agiert der
Teil der Rotorscheibe, der unter dem Permanentmagneten liegt, sowohl als
Teil des magnetischen Kreises als auch als strukturelles Teil des
Rotors. Die Permanentmagnete können
unterschiedliche Formen haben und sie können in Komponentmagneten unterteilt
sein, die nebeneinander oder hintereinander angeordnet sind. Die
Rotorscheibe wird vorzugsweise durch Gießen aus Gusseisen hergestellt.
Beide, sowohl die Rotorscheibe als auch die Rahmenblöcke, sind
vorzugsweise so geformt, dass sie mit einem anderen identischen
Körper
zusammenpassen, so dass es nicht notwendig ist, separat ein Teil
und ein Gegenteil zu produzieren. Der Rotor 17, 18 ist
mit Rolllagern 22 versehen, die diesen auf dem entsprechenden
Rahmenblock 3a, 3 tragen. Die Rollenlager 22 übernehmen
die Radialkräfte.
In sehr großen
Aufzügen
haben die Lager ein Gewicht von mehreren zehn Tonnen zu tragen,
weil in vielen Fällen
fast das gesamte Gewicht der Aufzugskabine als auch das Gegengewicht über die
Aufzugsseile auf die Treibscheibe übertragen werden. Die Aufzugsseile
und die Kompensationsseile oder Ketten erhöhen ebenfalls signifikant das
Gewicht. Axiale Netzkräfte
werden durch ein Hilfslager 40 abgefangen. Durch die Verwendung
einer axialen Justierung, die mit dem Hilfslager 40 verbunden
ist, werden die Rotoren 17, 18 zentriert, so dass
ihr Stator-/Rotorpaar einen identisch großen Luftspalt hat.
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Die
Treibscheibe und die Rotorblöcke
werden aneinander befestigt, um den rotierenden Teil der Maschine
zu bilden, welcher durch die Lager auf den Rahmenblöcken getragen
wird. Das Hilfslager 40, das mit seinem Käfig an dem
Rotor befestigt ist und die Schraube 16, die mit der Lagernabe
zusammenwirkt und durch die Abdeckung 15 getragen ist,
agiert als eine Einstelleinrichtung in dem Lagergehäuse, die
dazu konzipiert ist, die Motorblöcke
in axialer Richtung zu bewegen. Wenn die Schraube 16 gedreht
wird, drückt
oder zieht sie in Abhängigkeit
von der Drehrichtung den gesamten rotierenden Teil. Weil die Rotormagneten
in jedem Rotorblock dazu tendieren, den rotierenden Teil in Richtung
auf den Stator zu ziehen, der dem fraglichen Rotor entspricht und weil
die Statoren und Rotoren jeweils identisch sind, kann die zentrale
Position gefunden werden, indem die Einstellschraube gedreht wird,
bis die Drück-
und Zugkraft der Schraube praktisch Null ist. Eine akkuratere Methode
zum Auffinden der Mittelposition besteht darin, den rotierenden
Teil zu drehen und die elektromotorische Kraft zu messen, die von
den Statoren erhalten wird. Wenn bei der Drehung des rotierenden
Teils die von dem ersten Statorblock gemessene elektromotorische
Kraft und die von dem zweiten Statorblock gemessene elektromotorische
Kraft identisch sind, ist der rotierende Teil erfolgreich zentriert
worden. Indem sie auf diese Weise zentriert werden, haben beide
Stator-/Rotorpaare sehr konsistente Antriebseigenschaften, sie können durch
einen einzigen elektrischen Antrieb angetrieben werden, ohne dass
einer der Stator-/Rotorpaare eine stärkere Last zu tragen hat als
das andere.
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Der
Stator 19, 20 zusammen mit seiner Wicklung wird
mit Befestigungselementen an dem Rahmenblock 3a, 3 angebracht,
welcher einerseits als Halterung agiert, die den Stator in seiner
Position hält
und andererseits als Gehäusestruktur
des Motors und der Antriebsmaschine insgesamt. Die Befestigungselemente
sind vorzugsweise Schrauben. An dem Rotor 17, 18 sind
Rotorerregungseinrichtungen gegenüber dem Stator angeordnet.
Die Erregungseinrichtungen sind gebildet, indem eine Anzahl von Permanentmagneten 23 hintereinander
an dem Rotor befestigt ist, so dass diese einen Ring bilden.
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Der
Stator 19, 20 zusammen mit seinen Statorwicklungen
wird mit Befestigungselementen an dem Rahmenblock 3a, 3 befestigt,
welcher sowohl als Basis dient, um den Stator an seiner Stelle zu
halten, als auch als Gehäusestruktur
für die
gesamte Antriebsmaschine. Die Befestigungselemente sind vorzugsweise
Schrauben. Der Rotor 17, 18 ist mit Rotorerregungseinrichtungen
versehen, die gegenüber
den Statoren montiert sind. Die Erregungseinrichtungen sind gebildet, indem
an dem Rotor eine Abfolge von Permanentmagneten 23 hintereinander befestigt
sind, so dass diese einen kreisförmigen Ring
bilden.
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Zwischen
den Permanentmagneten und dem Rotor befindet sich ein Luftspalt,
der im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Motors verläuft. Der
Luftspalt kann auch etwas konisch in seiner Form sein, in welchem
Fall die Zentrallinien des Konus mit der Rotationsachse zusammenfallen.
Gesehen in Richtung der Rotationsachse liegen die Treibscheibe 2 und
der Stator 19, 20 auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors 17, 18.
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Zwischen
den Rahmenblöcken 3a, 3 und
den Rotoren 17, 18 befinden sich ringförmige Hohlräume, in
welchen der Stator und die Magnete angeordnet sind.
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Die
Außenkanten
der Rotoren 17, 18 sind mit Bremsflächen 23, 24 versehen,
in welche die Bremsschuhe 25 der Bremsen 9 eingreifen.
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Die
Rotorblöcke
sind mit Ausrichtungselementen versehen, durch welche die Permanentmagnete
der ersten und zweiten Rotoren positioniert werden können. Die
Permanentmagnete sind in einem Pfeilmuster montiert. Die Magnete
können
entweder direkt einander gegenüber
oder mit einem leichten Versatz ausgerichtet werden. Weil die Rotoren
ein identisches Design haben, bedeutet das paarweise Anordnen einander
gegenüber,
dass während
der erste nach vorne rotiert, der zweite rückwärts rotiert, wenn die Schlitzwicklungen
in den gegenüberliegenden
Statoren in einer Spiegelanordnung montiert sind. Dies eliminiert
jede mögliche
strukturelle Abhängigkeit
der Betriebscharakteristiken der Motoren von der Rotationsrichtung.
Die Rotormagneten können
auch so implementiert werden, dass ihre Pfeilstrukturen in die gleiche
Rotationsrichtung zeigen. Die Ausrichtungselemente sind Bolzen,
deren Anzahl vorzugsweise durch die Polanzahl teilbar ist und deren
Schritt dem Polschritt oder einem Vielfachen davon entspricht.
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4 zeigt
die Antriebsmaschine 1 in Aufsicht. Die Verbindungsteile 5b, 8b an
den Seiten der Antriebsmaschine, welche die Befestigungspunkte 5, 5a, 8, 8a der
gegenüberliegenden
Rahmenblöcke verbinden,
sind klar sichtbar, und so ist es das Verbindungsteil 4b auf
der Oberseite der Antriebsmaschine, welches die Anbringungspunkte 4, 4a verbindet,
die in den Oberseiten der Rahmenblöcke vorgesehen sind. Das obere
Verbindungsteil 4b ist stärker konstruiert als die anderen
Verbindungsteile. Dieses obere Verbindungsteil 4b ist mit
einer Schlaufe 43 versehen, mittels welcher die Antriebsmaschine
angehoben werden kann. In 4 ist die
Au ßenlinie
der Wand des Aufzugschachtes 39 unterhalb der Antriebsmaschine
mit einer gebrochenen Linie dargestellt. Die Antriebsmaschine befindet
sich klar innerhalb dieser Außenlinie.
Dies bedeutet eine Platzeinsparung in dem Gebäude. Weil die Maschine komplett
in dem Raum direkt oberhalb des Aufzugschachts aufgenommen wird,
können
die Maschinenraumarrangements oberhalb der Aufzugbank einfach gehalten
werden. Auch wenn der Querschnitt des Maschinenraums die gleiche
Größe und Form hat
wie der Querschnitt des Aufzugschachts, bleibt genug Raum übrig im
Maschinenraum, damit um die Antriebsmaschine herum all die normalen
Service- und Wartungsarbeiten durchgeführt werden können.
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Indem
die Beine 11 nahe den Unterkanten der Maschine angeordnet
werden, wird eine maximale Stabilität der Maschine erzielt, wenn
diese auf ihrem Träger
montiert und befestigt wird. Die Beine sind vorzugsweise im Wesentlichen
außerhalb
der Ebenen angeordnet, die durch die Stator- und Rotorblöcke definiert
werden.
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5 zeigt
den Weg, auf welchem die Antriebsmaschine 1 innerhalb des
Maschinenraums 45 angeordnet wird. Die Antriebsmaschine
ist auf einem Träger 46 angeordnet,
der aus Stahlträgern
konstruiert ist. Unter Verwendung einer Umlenkrolle 47 ist der
Abstand zwischen den Hebeseilabschnitten 48, die zu der
Aufzugskabine und zu dem Gegengewicht laufen etwas vergrößert, verglichen
mit der Breite, die dem Durchmesser der Treibscheibe 2 entspricht.
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Die
Maschine in 6 ist sehr ähnlich der in den 1–4 dargestellten.
Für einen
praktischen Aufzug liegen die wichtigsten Unterschiede in der An
der Montage der Treibscheibe und in der konsequenten Möglichkeit
der Verwendung von Treibscheiben unterschiedlicher Breite (Länge) in
der Maschine, die somit freier von den Bedürfnissen jedes zu installierenden
Aufzugs abhängig
gemacht werden kann, und in der An der Implementierung der Lager
und der äußeren Enden
der rotierenden Welle. 7 zeigt eine klarere Darstellung
der Lager und des Ausgangsendes der Rotationswelle.
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In
der Antriebsmaschine in 6 ist jedes Ende der Treibscheibe 102 an
einem Rotor 117, 118 befestigt. Somit ist die
Treibscheibe zwischen zwei Rotoren angeordnet. In dem Fall eines
axialen Motors wie in dem vorliegenden Beispiel verbleibt der wesentlichste
Teil der Treibscheibe, d.h. der Zylinder der mit den Seilnuten versehen
ist, zusammen mit dem Rotormagnetring, der an der Treibscheibe befestigt
ist, vollkommen zwischen zwei Ebenen, die durch die beiden Luftspalte
definiert sind, die sich senkrecht zur Rotationsachse erstrecken.
Selbst wenn die interne Struktur des Motors von dem Axialmotor des
vorliegenden Beispiels abweichen sollte, wird es vorteilhaft sein,
die Treibscheibe zwischen die Drehmoment generierenden Teile anzuordnen. Die
Rotoren 117, 118 sind rotierbar mit Lagern auf den
Rahmenblöcken 103, 103a montiert,
in welchen die Statoren 119, 120 fest montiert
sind, einer in jedem Rahmenblock. Die Permanentmagneten der Rotoren
sind an den Rotoren 117, 118 durch ein geeignetes
Verfahren befestigt. Der magnetische Fluss des Rotors läuft durch
die Rotorscheibe. Somit agiert der unter dem Permanentmagneten liegende
Teil des Rotors sowohl als Teil des magnetischen Kreises als auch
als strukturelles Teil des Rotors. Der Rotor wird auf den Rahmenblöcken durch
relativ große
Lagerelemente 122 getragen. Die große Lagergröße führt dazu, dass die Lagerelemente 122 die
Radialkräfte gut
aufnehmen können.
Die Lagerelemente, z.B. Rolllager, sind derart konzipiert, dass
sie eine Axialbewegung der Maschine erlauben. Solche Lager sind im
Allgemeinen günstiger
als Lager, die die axiale Bewegung verhindern und sie erlauben auch
den Ausgleich der Luftspalte in den Stator-/Rotorpaaren auf beiden
Seiten der Treibscheibe. Die Ausgleichseinstellung wird durchgeführt unter
Verwendung eines separaten relativ kleinen Hilfslagers 140,
das an einem der Rahmenblöcke
montiert ist. Das Hilfslager 140 nimmt auch die axialen
Kräfte
zwischen der Treibscheibe und dem Maschinenrahmen auf. Der andere
Rahmenblock muss nicht mit einem Hilfslager versehen sein. Das Hilfslager 140 ist
an einer Abdeckung 191 befestigt, die an dem Rahmenblock
montiert ist und den Lagerraum abdeckt. Montiert an der Abdeckung 191 ist
ein von einem Träger 189 getragener
Drehmelder 190 oder eine andere Einrichtung für die Messung
des Winkels und/oder Geschwindigkeit. Das Ende 188 der
Rotationswelle 199, das die Bewegung der Treibscheibe überträgt, ragt
durch den zentralen Teil 192 der Abdeckung 191 hinaus und
die Drehmelderachse ist an diesem Wellenende befestigt. An dem anderen
Ende der Maschinenwelle wird üblicherweise
kein Ausgang der Rotationswelle benötigt, so dass eine einfachere
Abdeckung 187, die den Lagerraum abschließt, an diesem
Ende ausreicht. An der der Treibscheibe zugewandten Seite sind die
Lagerräume
mit Abdeckung 186 geschlossen.
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Die
Treibscheibe und die Rotorteile sind aneinander befestigt, um den
rotierenden Teil der Maschine zu bilden, gestützt von den Lagern auf den Rahmenblöcken. Weil
die Treibscheibe an ihrer Kante oder zumindest an einem Befestigungsring
mit einem großen
Durchmesser an den Rotorteilen 117, 118 befestigt
ist, kann das rotierende Teil als die Antriebswelle selbst bildend
betrachtet werden. Hinsichtlich der praktischen Konstruktion ist
die Durchbiegung einer derartigen Welle nahezu null, so dass die
Konzeption der Lager der Antriebswelle und deren Aufhängung an
den Rahmenblöcken
eine vergleichsweise einfache Arbeit ist. Das Hilfslager 140 und
das größere Lager 122,
das radiale Kräfte
abstützt,
sind hintereinander in axialer Richtung angeordnet, was ein unterschiedliches
Lösungskonzept darstellt,
verglichen mit den relativen Positionen des Hilfslagers 40 und
größeren Lagers 22,
in der in den 1–4 dargestellten
Maschine, bei welchen das Hilfslager 40 innerhalb des größeren Lagers 22 angeordnet
ist. Die Anordnung der Lager 122 und 140 hintereinander
erlaubt einen größeren radialen Abstand
bei dem die Radiallast abstützenden
Lager 122 als der radiale Abstand des Hilfslagers 140,
weil eine ausreichende radiale Flexibilität bei der Kopplung zwischen
den Lagern 122 und 140 leicht erzielt werden kann.
Die Flexibilität
kann erhöht
werden, indem die Hilfswelle 199, die das Hilfslager 140 mit dem
Rotorteil 118 verbindet, unter Verwendung eines Montagekragens 197 erweitert
wird, um den Stützpunkt 198 der
Hilfswelle in die Maschine hinein zu verlegen. Eine zusätzliche
Flexibilität
wird erzielt, indem die Hilfswelle 199 mit einer Taille
versehen wird, um eine leichtere Biegung der Welle zu erlauben.
Auf diese Weise kann das geringere Spiel des schmaleren Hilfslagers 140 vollkommen
genutzt werden. Somit macht es das Hilfslager möglich, eine akkurate axiale
Positionseinstellung zu erzielen. Wegen des geringen radialen Spiels
ist die Welle akkurat zentriert, was einen sehr guten Effekt auf
die Korrektheit des Drehmessersignals hat.
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Das
Hilfslager 140 ist mittels seines Käfigs an dem Rahmen der Maschine
und mit seinem Zentrum über
die Hilfswelle 199 an dem rotierenden Teil befestigt, das
durch die Treibscheibe und die Rotoren gebildet ist. Durch Einstellen
der gegenseitigen Positionen der Hilfswelle und des Hilfslagers
in axialer Richtung der Maschine ist es möglich, die Positionen der Rotoren
relativ zum Rahmen einzustellen. Die axiale Einstellung kann implementiert
werden, z. B. indem das Hilfslager und die Hilfswelle mit Schraubgewinden
versehen werden, die ineinander eingreifen.
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Es
wird vorteilhaft sein, die Luftspalte zwischen den Rotoren und Statoren
der Antriebsmaschine auf die gleiche Größe einzustellen. Andererseits können die
Luftspalte eingestellt werden, bis beide Motoren bzw. Motorblöcke auf
den elektrischen Antrieb gleich wirken. Auf diese Weise können die
beiden Motoren bzw. Motorblöcke
durch einen einzigen elektrischen Antrieb angetrieben werden, ohne
Unterschiede in dem Verhalten der Motoren bzw. Motorblöcke hervorzurufen,
aufgrund der Tatsache, dass die Antriebsmaschine von einem einzigen
elektrischen Antrieb angetrieben wird. Die Gleichrichtung der Motoren
bzw. Motorblöcke über unterschiedliche Luftspalte
kann auch beeinflusst werden durch die gegenseitige Position der
Statoren und Rotoren, insbesondere durch die Drehwinkel zwischen
den Statoren und den Rotoren.
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Mehrere
alternative Verfahren können
verwendet werden, um die Motoren der Doppelmotorantriebsmaschine
abzustimmen. Wenn die Motoren für den
Betrieb in der Antriebsmaschine abgestimmt werden, kann die Optimierung
durch eines der folgenden Verfahren realisiert werden:
- i) Wenn die Motoren im Leerlauf sind, werden die Versorgungsspannungen
gemessen und durch Einstellen der Luftspalte und möglicherweise auch
der Statorwinkel auf den gleichen Wert eingestellt. Hierbei gibt
es unterschiedliche Level: Einstellen der Amplitude der Grundwelle,
ihrer Amplitude und Phase, zusätzlich
ihrer harmonischen Oberwellen und Kombinationen davon.
- ii) Die unbelasteten Motoren werden zusammengekoppelt und der
Luftspalt und möglicherweise auch
der Winkel der Statorpakete werden so eingestellt, um den Mehrphasenstrom
zu minimieren. Auch hier ist es möglich, die Grundwelle und die harmonischen
Oberwellen separat zu berücksichtigen.
- iii) Die belasteten Motoren werden gemessen und die Luftspalte
und möglicherweise
auch die Statorwinkel werden eingestellt, bis die Stromstärke in den
beiden Motoren gleich ist. Dies ist eine bevorzugte Alternative,
weil alle Unterschiede zwischen den Längsimpedanzen ebenfalls berücksichtigt
werden können.
- iv) Die Belastung wird auf den Maximalwert erhöht, und
die Motorströme
werden dann ausgeglichen durch Einstellen der Luftspalte und möglicherweise
auch der Statorwinkel. Beide Motoren werden nun ein maximales Drehmoment
erzeugen, und die Lastkapazität
der Kombination ist maximal.
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In
den Verfahren i) und ii) werden die Messungen im Leerlauf der Motoren
durchgeführt,
was ebenfalls den Energieverbrauch und den Temperaturanstieg minimiert.
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Die
Verfahren i)–iv)
können
geeignet kombiniert werden, z. B. durch Entwickeln einer Kostenfunktion
unter Verwendung geeigneter Gewichtungskoeffizienten für die Kompensation
der maximalen Lastkapazität,
des Energieverbrauchs, und der harmonischen Oberwellen.
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Es
ist offensichtlich für
einen Fachmann, dass die Ausführungsformen
der Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt sind,
sondern stattdessen innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden
Ansprüche
variieren können.