DE102024118179A1

DE102024118179A1 - Compact motor cooling for a drive system for a conveyor belt

Info

Publication number: DE102024118179A1
Application number: DE102024118179.6A
Authority: DE
Inventors: Heiko Stolch; Daniel Hornberger
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2024-06-27
Filing date: 2024-06-27
Publication date: 2025-12-31

Abstract

Antriebsvorrichtung (1) für eine Gurtförderanlage (2), umfassend einen Elektromotor (3) mit einer Antriebswelle und ein Kühlsystem (10), wobei der Elektromotor (3) eine Nenndrehzahl zwischen 5000 U/min und 15000 U/min aufweist, wobei die Antriebswelle (6) eine axial angeordnete Kühlmitteleitung (12) umfasst, die ausgeführt ist Kühlmittel (11) von außerhalb des Gehäuses (9) aufzunehmen, und mittels zumindest zwei weiteren radial symmetrisch angeordnete Kühlmittelleitungen (12) an den Rotor (20) zu übergeben, wobei der Rotor (20) zumindest zwei Kühlmittelleitungen (12) umfasst, die ausgeführt sind das Kühlmittel (11) aus der Antriebswelle (6) aufzunehmen an zumindest einer axial außen liegenden Seite des Rotors (20) aus dem Rotor (20) auszuleiten, wobei der Stator weitere Kühlmittelleitungen (12) oder Kanäle umfasst, und wobei das Gehäuse (9) des Elektromotors (3) Öffnungen aufweist, ausgeführt um das Kühlmittel (11) auszuleiten und/oder an das Kühlsystems (10) zurückzuführen. Drive device (1) for a belt conveyor system (2), comprising an electric motor (3) with a drive shaft and a cooling system (10), wherein the electric motor (3) has a rated speed between 5000 rpm and 15000 rpm, wherein the drive shaft (6) comprises an axially arranged coolant line (12) configured to receive coolant (11) from outside the housing (9) and to transfer it to the rotor (20) by means of at least two further radially symmetrically arranged coolant lines (12), wherein the rotor (20) comprises at least two coolant lines (12) configured to receive the coolant (11) from the drive shaft (6) and to discharge it from the rotor (20) on at least one axially outer side of the rotor (20), wherein the stator comprises further coolant lines (12) or channels, and wherein the housing (9) of the electric motor (3) has openings configured to discharge the coolant (11) and/or return it to the cooling system (10).

Description

Die Erfindung betrifft Antriebsvorrichtung für eine Gurtförderanlage, umfassend einen Elektromotor und ein Kühlsystem wobei der Elektromotor eine Nenndrehzahl zwischen 5000 U/min und 15000 U/min aufweist, wobei der Elektromotor eine Antriebswelle, einen Rotor einen Stator und ein Gehäuse umfasst, wobei das Kühlsystem ausgeführt ist, den Elektromotor mit einem flüssigen Kühlmittel zu kühlen, und zumindest eine Kühlmittelpumpe, Kühlmittel und Kühlmittelleitungen umfasst.The invention relates to a drive device for a belt conveyor system, comprising an electric motor and a cooling system, wherein the electric motor has a rated speed between 5000 rpm and 15000 rpm, wherein the electric motor comprises a drive shaft, a rotor, a stator and a housing, wherein the cooling system is designed to cool the electric motor with a liquid coolant and comprises at least one coolant pump, coolant and coolant lines.

Gurtförderanlagen werden im Stand der Technik für den kontinuierlichen Transport von Schüttgütern im Tagebau verwendet. Der Transport erfolgt dabei oft über lange Strecken von mehreren Kilometern auf endlos umlaufenden Förderbändern, die von einer Vielzahl von Antriebsvorrichtungen angetrieben werden. Die DE847427 A zeigt beispielsweise einen solchen Antrieb, der mittels Antriebstrommel an ein Umlenkrolle einer Gurtförderanlage antreibt. Aus dem Stand der Technik sind Antriebsleistungen von mehr als 2 MW bekannt, so zeigt die EP2678254 B1 beispielsweise einen Direktantrieb langsam laufende elektrische Antriebseinheit mit einem großen elektrischen Motor. Die großen Elektromotoren sind dabei meist luftgekühlt, oft gestützt durch einen, direkt an der Antriebswelle angebrachten, Ventilator.Belt conveyor systems are used in state-of-the-art technology for the continuous transport of bulk materials in open-pit mining. This transport often takes place over long distances of several kilometers on endlessly circulating conveyor belts driven by a multitude of drive devices. DE847427 A For example, one such drive is shown, which uses a drive drum to drive a deflection roller of a belt conveyor system. Drive power outputs of more than 2 MW are known from the prior art, as shown by the EP2678254 B1 For example, a direct drive, a slow-running electric drive unit with a large electric motor. These large electric motors are usually air-cooled, often assisted by a fan mounted directly on the drive shaft.

Ein Betrieb mit kleineren, schnell laufenden Antrieben ist im Stand der Technik nicht üblich, da hier ein größeres Übersetzungsgetriebe erforderlich ist. Weiterhin ist eine Kühlung der Elektromotoren in der rauen Umgebung der Gurtförderanlagen eine technische Herausforderung. Die großen in Stand der Technik verwendeten Antriebe können bei einer konstanten Drehzahl betrieben werden, für das Anfahren wird oft eine hydrodynamische Kupplung und/oder eine Drehzahlveränderungseinrichtung verwendet. Für die Montage der Gurtförderanlagen sind kompakte vormontierte Antriebssysteme vorteilhaft, die eine schnelle Installation der Gurtförderanlage ermöglichen. Modulare Antriebsvorrichtungen mit kleineren Elektromotoren können eine Installation vereinfachen. Werden die Elektromotoren mit einem eigenen Kühlsystem gekühlt, kann vorteilhaft die Ausfallrate reduziert werden. Weiterhin ist eine Kühlung auch schon vor dem Anfahren möglich. Kleinere Elektromotoren erleichtern ferner die Wartung und Servicierbarkeit der Antriebsvorrichtungen an der Gurtförderanlage.Operating with smaller, high-speed drives is not common practice in current technology, as it requires a larger transmission. Furthermore, cooling the electric motors in the harsh environment of belt conveyor systems presents a technical challenge. The large drives used in current technology can operate at a constant speed; for starting, a hydrodynamic coupling and/or a speed-variable device is often employed. Compact, pre-assembled drive systems are advantageous for belt conveyor system installation, enabling rapid setup. Modular drive units with smaller electric motors can simplify installation. Cooling the electric motors with their own cooling system can significantly reduce the failure rate. Cooling is also possible even before starting. Smaller electric motors also facilitate the maintenance and servicing of the drive units on the belt conveyor system.

Arbeitsmaschinen, wie z.B. Gurtförderanlagen, zeichnen sich durch ein konstantes Lastmoment aus. Hierbei muss bei Anfahrvorgängen die Antriebsmaschine bereits volles Moment aufbringen. Vorteilhaft ist hierbei die Ölkühlung, da auch in Teildrehzahlen volle Kühlleistung zur Verfügung.Machines used in construction, such as belt conveyor systems, are characterized by a constant load torque. During start-up, the drive motor must already be delivering its full torque. Oil cooling is advantageous here, as full cooling capacity is available even at partial speeds.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen kompakte, Antriebsvorrichtung mit integrierter Kühlung für eine Gurtförderanlage bereitzustellen. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung eine Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die vorteilhaft in den rauen Bedingungen an Tagebauanlagen, mit Verschmutzungen und Vibrationen, betrieben werden kann und eine kompakte Integration in ein Antriebssystem ermöglicht.The object of the invention is to provide a compact drive device with integrated cooling for a belt conveyor system. Furthermore, the object of the invention is to provide a drive device that can be advantageously operated in the harsh conditions of open-pit mining operations, with contamination and vibrations, and that allows for compact integration into a drive system.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The problem is solved according to the invention by an embodiment according to the independent claim. Further advantageous embodiments of the present invention are found in the dependent claims.

Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, durch eine Antriebsvorrichtung, für eine Gurtförderanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wobei die Antriebsvorrichtung eine axial angeordnete Kühlmitteleitung umfasst, die ausgeführt ist Kühlmittel von außerhalb des Gehäuses aufzunehmen, und mittels zumindest zwei weiteren radial symmetrisch angeordnete Kühlmittelleitungen an den Rotor zu übergeben, wobei der Rotor zumindest zwei Kühlmittelleitungen umfasst, die ausgeführt sind das Kühlmittel aus der Antriebswelle aufzunehmen an zumindest einer axial außen liegenden Seite des Rotors aus dem Rotor auszuleiten, wobei der Stator weitere Kühlmittelleitungen oder Kanäle umfasst, und wobei das Gehäuse des Elektromotors Öffnungen aufweist, ausgeführt um das Kühlmittel auszuleiten und/oder an das Kühlsystems zurückzuführen.Furthermore, the object of the invention is achieved by a drive device for a belt conveyor system according to the preamble of claim 1, wherein the drive device comprises an axially arranged coolant line designed to receive coolant from outside the housing and to transfer it to the rotor by means of at least two further radially symmetrically arranged coolant lines, wherein the rotor comprises at least two coolant lines designed to receive the coolant from the drive shaft and to discharge it from the rotor on at least one axially outer side of the rotor, wherein the stator comprises further coolant lines or channels, and wherein the housing of the electric motor has openings designed to discharge the coolant and/or return it to the cooling system.

Eine Kühlung ist besonders wirksam, wenn der Rotor gekühlt wird, wobei die Kühlmittelzuführung besonders vorteilhaft durch die Welle erfolgt. Hier hat es sich gezeigt, dass die Verteilung des Kühlmittels aus der zentrischen Kühlmittelleitung der Welle hin zum Motor besonders vorteilhaft symmetrisch erfolgt. Dabei können über den Umfangskreis des Rotors zwei Kühlmittelleitungen deren Mittelachsen radial um 180° gedreht von der Achse aus losgehen. Weiterhin vorteilhaft können drei Kühlmittelleitungen vorgesehen sein, deren Mittelachsen je in einem Abstand von 120° radial angeordnet sind. Auch eine symmetrische Konfiguration mit 4, 5 oder 6 Kühlmittelleitungen, die von der zentrischen Kühlmittelversorgungsleitung abzweigen, haben sich als vorteilhaft gezeigt. Weiterhin hat sich vorteilhaft gezeigt, dass die Kühlmittelversorgungsleitungen parallel zur Drehachse verlaufend sowie auch als Spirale ausgeführt sein können. Diese in der Welle angeordneten radialen Kühlmittelleitungen führen das Kühlmittel in weitere Kühlmittelleitungen, die in dem Rotor angeordnet sind, wobei Wärme aus dem Rotor in das Kühlmittel überführt wird. Die 2 -20 radialen Kühlmittelleitungen in der Welle können auch vorteilhaft in mehreren Ebenen angeordnet sein, um eine gleichmäßige Kühlmittelversorgung des Rotors zu ermöglichen. Eine symmetrische Anordnung der Kühlmittelleitungen vermindert eine Unwucht in der Welle, und kann so vorteilhaft die auftretenden Lagerkräfte reduzieren. Dies ist insbesondere bei Drehzahlen des Rotors von größer 3000 U/min. wichtig, um die Belastungen in den Lagern zu minimieren und Schwingungen zu reduzieren.Cooling is particularly effective when the rotor is cooled, with the coolant supply being especially advantageous via the shaft. It has been found that the distribution of the coolant from the central coolant line in the shaft to the motor is particularly advantageous when symmetrical. Two coolant lines can extend around the rotor's circumference, their central axes rotating radially 180° from the shaft. Alternatively, three coolant lines can be advantageously provided, their central axes spaced radially 120° apart. A symmetrical configuration with four, five, or six coolant lines branching off from the central coolant supply line has also proven advantageous. Furthermore, it has been found advantageous for the coolant supply lines to run parallel to the axis of rotation or to be spiral-shaped. These radial coolant lines in the shaft carry the coolant to further coolant lines located in the rotor, thereby transferring heat from the rotor to the coolant. The two to twenty radial coolant lines in the shaft can also be advantageously arranged in multiple planes. This is necessary to ensure a uniform coolant supply to the rotor. A symmetrical arrangement of the coolant lines reduces imbalance in the shaft and can thus advantageously reduce the resulting bearing loads. This is particularly important at rotor speeds above 3000 rpm to minimize loads on the bearings and reduce vibrations.

Das Kühlsystem umfasst weiterhin vorteilhaft Zuleitungen über das Gehäuse, die mittels Kühlmittelkanälen oder Kühlmittelleitungen ausgeführt sind den Stator zu Kühlen. So kann eine Kühlung des gesamten Elektromotors erreicht werden, wobei das Kühlmittel vorteilhaft zentral an dem geometrisch tiefsten Punkt aus dem Gehäuse ausgeleitet wird, und dem Kühlsystem wieder zugeführt wird. Das Kühlsystem kann dabei vorteilhaft einen Kühlmitteltank umfassen, um Kühlmittel aufzunehmen und/oder mittels eines separaten Wärmetauschers das Kühlmittel zu kühlen.The cooling system advantageously includes coolant supply lines extending through the housing, which are designed via coolant channels or coolant lines to cool the stator. This allows for cooling of the entire electric motor, with the coolant advantageously exiting the housing centrally at its lowest geometric point and returning to the cooling system. The cooling system can advantageously include a coolant tank to hold the coolant and/or to cool the coolant by means of a separate heat exchanger.

Für eine Gurtförderanlage kann mit dem erfindungsgemäßen gekühlten, schnelllaufenden Elektromotor ein deutlich kompakterer Aufbau erreicht werden, der den rauen Umweltbedingungen im Tagebau dank separater Kühlung standhalten kann. Gleichzeitig lassen sich die verwendeten kleineren, schnelllaufenden Elektromotoren besser in ihrer Leistung und Drehzahl regeln, was den Aufwand für eine Kupplung vorteilhaft verringert. Insbesondere können durch den kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung Installation, Montage und Wartung vereinfacht werden. Besonders vorteilhaft kann durch die verbesserte Regelmöglichkeit und Modularität der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung auf eine hydrodynamische Anfahrkupplung und/oder eine Drehzahlveränderungseinrichtung verzichtet werden.For a belt conveyor system, a significantly more compact design can be achieved with the cooled, high-speed electric motor according to the invention, which, thanks to separate cooling, can withstand the harsh environmental conditions in open-pit mining. At the same time, the smaller, high-speed electric motors used can be more precisely controlled in terms of their power and speed, which advantageously reduces the complexity of a coupling. In particular, the compact design of the drive device according to the invention simplifies installation, assembly, and maintenance. The improved controllability and modularity of the drive device according to the invention make it especially advantageous to eliminate the need for a hydrodynamic starting clutch and/or a speed control device.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei an dem Rotor ein ringförmiger Schutzschild angeordnet ist, der den Spalt zwischen Rotor und Stator abschirmt, wobei der Schutzschild ausgeführt ist Kühlmittel aus dem Spalt zwischen Rotor und Stator fernzuhalten.Furthermore, a drive device is advantageous in which an annular protective shield is arranged on the rotor, which shields the gap between the rotor and the stator, wherein the protective shield is designed to keep coolant out of the gap between the rotor and the stator.

Das aus dem Rotor ausdringende Kühlmittel wird durch Zentrifugalkräfte bzw. Massenträgheitskräfte von dem Rotor in Richtung Gehäuse transportiert. Da es bei Drehzahlen des Motors größer 3000 U/min hier zu hohen Fließgeschwindigkeiten kommt, ist es wichtig, dass kein Kühlmittel in den Spalt zwischen Rotor und Stator gelangt, da es hier zu einer erhöhten Reibung führen würde. Gelangt Kühlmittel in den Spalt zwischen Rotor und Stator wird auch die Effizienz des Elektromotors stark gemindert. Der Schutzschild ist dabei besonders vorteilhaft als Schleuderring ausgeführt, der flüssigkeitsdicht mit dem Rotor verbunden ist, und den Spalt zwischen Rotor und Stator überragt.The coolant exiting the rotor is transported towards the housing by centrifugal and inertial forces. Since high flow velocities occur at motor speeds above 3000 rpm, it is crucial that no coolant enters the gap between the rotor and stator, as this would lead to increased friction. If coolant enters the gap between the rotor and stator, the efficiency of the electric motor is also significantly reduced. The protective shield is particularly advantageous in this regard, designed as a centrifugal ring that is fluid-tightly connected to the rotor and extends beyond the gap between the rotor and stator.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei das Kühlmittel für eine Verwendung auch als Schmiermittel ausgeführt ist, wobei das Schmiermittel mittels Kühlmittelleitungen zu den Lagern und/oder zu einem Getriebe geführt wird.A further advantage is a drive device wherein the coolant is designed for use also as a lubricant, wherein the lubricant is supplied to the bearings and/or to a gearbox via coolant lines.

Als Kühlmittel wird vorteilhaft ein Öl verwendet, da Öle ausreichend temperaturstabil sind, und gleichzeitig die metallischen Bauteile nicht belasten. Die verwendeten Öle können dabei sowohl als Kühlmittel verwendet werden, als auch als Schmiermittel. Ein Schmiermittel hat dabei die Aufgabe an beweglichen metallischen Teilen die Reibung zu vermindern und Verschleiß zu reduzieren. Während ein Kühlmittel die Aufgabe hat Wärmeenergie aufzunehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzugeben, z.B. an einen Wärmetauscher oder an einen Öltank oder über ein Gehäusekühler an die Umwelt. Die Aufgaben Kühlung und Schmierung können sich dabei überschneiden, sodass auch beide Aufgaben gleichzeitig erfüllt werden können.Oil is advantageously used as a coolant because oils are sufficiently temperature-stable and do not stress the metallic components. The oils used can function both as coolants and lubricants. A lubricant's function is to reduce friction and wear on moving metallic parts. A coolant, on the other hand, absorbs heat energy and releases it later, for example, to a heat exchanger, an oil tank, or to the environment via a housing cooler. The cooling and lubrication functions can overlap, meaning both can be performed simultaneously.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei das Kühlmittel ein Öl umfasst, wobei das Öl eine kinematische Viskosität bei 100°C in einem Bereich von 10 - 100 mm²/s aufweist.Furthermore, a drive device is advantageous in which the coolant comprises an oil, wherein the oil has a kinematic viscosity at 100°C in a range of 10 - 100 mm ² /s.

Um das Kühlmittel auch als Schmiermittel verwenden zu können, werden hier vorteilhaft Öle mit spezifischen Viskositätsanforderungen verwendet. Da in dem Getriebe und Elektromotor im Betrieb Temperaturen in einem Bereich von 50° - 150° C auftreten ist eine Temperaturstabiles Öl vorteilhaft. Dabei sind insbesondere Öle in den Viskositätsklassen von ISO VG 100 - 300 vorteilhaft. Besonders vorteilhaft zeigen sich Öle in der Viskositätsklasse ISO VG 150 - 250, besonders vorteilhafte Beispiele sind Kühl- und Schmieröle mit einer Viskosität von ISO VG 200 und ISO VG 220. Die ISO Viskositätsklassen, beziehen sich auf die kinematische Viskosität eines Schmieröls bei 40° C bzw. 20° C gemäß der Definition ISO 3448. Die kinematische Viskosität beim Betrieb der Antriebsvorrichtung ist aufgrund der höheren Temperaturen vorteilhaft niedriger, insbesondere in dem oben beschriebenen Bereich oder in einem Bereich von 20 - 150 mm²/s.To enable the coolant to also function as a lubricant, oils with specific viscosity requirements are advantageously used. Since operating temperatures in the gearbox and electric motor range from 50°C to 150°C, a temperature-stable oil is beneficial. Oils in viscosity grades ISO VG 100–300 are particularly advantageous. Oils in viscosity grades ISO VG 150–250 are especially beneficial; examples include cooling and lubricating oils with viscosities of ISO VG 200 and ISO VG 220. The ISO viscosity grades refer to the kinematic viscosity of a lubricating oil at 40°C and 20°C, respectively, according to the definition in ISO 3448. Due to the higher operating temperatures of the drive unit, the kinematic viscosity is advantageously lower, particularly in the range described above or in a range of 20–150 ^mm² /s.

Öle in diesem Viskositätsbereich zeigen einerseits vorteilhaft gute Kühleigenschaften, also eine vorteilhafte Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit. Andererseits sind diese Öle als Schmiermittel auch gut geeignet, um Reibung und Verschleiß in der Antriebsvorrichtung zu reduzieren, insbesondere an Zahnflächen des Getriebes und an den Wälzlagern.Oils in this viscosity range exhibit advantageously good cooling properties, meaning favorable heat capacity and thermal conductivity. Furthermore, these oils are also well-suited as lubricants to reduce friction and wear in the drive system, particularly on gear teeth and rolling bearings.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei die Welle mit zwei Lagern gelagert ist, wobei die Lager vorzugsweise als Hybridkugellager ausgeführt sind, die Keramikkugeln umfassen.A further advantage is a drive device in which the shaft is supported by two bearings, wherein the bearings are preferably designed as hybrid ball bearings comprising ceramic balls.

Eine Lagerung der Welle mit nur zwei Wälzlagern ist besonders vorteilhaft, da so eine kompakte Integration des Motors in ein folgendes Getriebe ermöglicht wird. Die Lagerung mit zwei Lagern ermöglicht auch eine Ausführung mit einem Festlager und einem Loslager. So können thermische Ausdehnungen der Welle vorteilhaft ausgeglichen werden, ohne dass thermische Spannungen in Welle oder Lager induziert werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung als Hybridkugellager mit Keramikkugeln. Die Keramikkugeln haben vorteilhaft eine sehr hohe Festigkeit und ermöglichen einen störungsfreien Betrieb über eine sehr lange Zeit, insbesondere für 10.000 bis 50.000 Betriebsstunden. Ein weiterer Vorteil der Keramikkugeln ist es, das sie elektrisch isolierend wirken, ein unkontrollierter Übergang von elektrischer Spannung von der Welle an das Gehäuse kann so vermieden werden.A shaft bearing arrangement with only two rolling bearings is particularly advantageous, as it allows for compact integration of the motor into a downstream gearbox. This two-bearing arrangement also enables a design with one fixed and one floating bearing. This effectively compensates for thermal expansion of the shaft without inducing thermal stresses in the shaft or bearings. A hybrid ball bearing design with ceramic balls is especially beneficial. The ceramic balls offer the advantage of very high strength and ensure trouble-free operation over a very long period, particularly for 10,000 to 50,000 operating hours. A further advantage of the ceramic balls is their electrical insulating properties, thus preventing uncontrolled transfer of electrical voltage from the shaft to the housing.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei die Welle eine Kontaktfläche umfasst, die ausgeführt ist, einen Potentialausgleich der Welle zu ermöglichen, vorzugsweise mittels einem Erdungsring, der in elektrischer Verbindung zu der Welle steht. Eine bearbeitete Fläche der Welle kann definiert und vorteilhaft eine elektrische Spannung der Welle aufnehmen, so können unkontrollierte Entladungen in dem Motor und/oder dem folgenden Getriebe vermieden werden.A further advantage is a drive device wherein the shaft comprises a contact surface designed to enable potential equalization of the shaft, preferably by means of a grounding ring that is electrically connected to the shaft. A machined surface of the shaft can be defined and advantageously absorb an electrical voltage of the shaft, thus preventing uncontrolled discharges in the motor and/or the downstream gearbox.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei die Welle an dem getriebeseitigen Ende eine Zahnwelle ausbildet, die ein Zahnrad des Getriebes ausbildet. Das getriebeseitige Ende der Welle ist als der Endbereich zu verstehen, der aus dem Elektromotor hinausragt und geeignet ist ein folgendes Getriebe anzutreiben. Die Zahnwelle ermöglicht das Verwenden der Welle als Zahnrad in der ersten Stufe des verbundenen Getriebes. So kann eine besonders kompakte Ausführung der Antriebsvorrichtung erreicht werden. Weiterhin kann der Motor vorteilhaft mit der Zahnwelle in dem Getriebe justiert und vormontiert werden. Eine derartige integrierte Baugruppe ermöglicht eine Vormontage und Justierung, die eine Montage vor Ort an der Gurtförderanlage erleichtert. Weiterhin vorteilhaft ist die Kombination von Elektromotor und Getriebe, da so eine gemeinsame Kühlung bzw. Kühlung und Schmierung erfolgen kann.A further advantage is a drive device in which the shaft forms a toothed shaft at the gearbox-side end, which in turn forms a gear of the gearbox. The gearbox-side end of the shaft is understood to be the end section that protrudes from the electric motor and is suitable for driving a subsequent gearbox. The toothed shaft allows the shaft to be used as a gear in the first stage of the connected gearbox. This enables a particularly compact design of the drive device. Furthermore, the motor can advantageously be aligned and pre-assembled with the toothed shaft in the gearbox. Such an integrated assembly allows for pre-assembly and alignment, which facilitates on-site installation at the belt conveyor system. The combination of electric motor and gearbox is also advantageous because it allows for combined cooling or cooling and lubrication.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei das Kühlsystem zumindest eine Filtervorrichtung umfasst, wobei die Filtervorrichtung vorzugsweise ein magnetisches Funktionselement umfasst. Die Verwendung eines Kühlsystems, das sowohl den Motor als auch das Getriebe kühlt und/oder schmiert, ermöglicht eine kostengünstige kompakte Ausführung der Antriebsvorrichtung. Allerdings sind die Anforderungen an das Kühlmittel und/oder Schmiermittel besonders hoch, da selbst kleinste Metallabriebe und/oder Verunreinigungen das Getriebe und/oder den Elektromotor beschädigen können. Besonders vorteilhaft ist es daher einen Ölfilter und insbesondere eine Magnetschraube zu verwenden, um das Kühl- und/oder Schmiermittel zu reinigen. Metallische Abriebe werden dabei an den Magneten gehalten.A further advantage is a drive device wherein the cooling system comprises at least one filter device, the filter device preferably comprising a magnetic functional element. The use of a cooling system that cools and/or lubricates both the motor and the gearbox enables a cost-effective, compact design of the drive device. However, the requirements for the coolant and/or lubricant are particularly high, since even the smallest metal abrasion particles and/or contaminants can damage the gearbox and/or the electric motor. It is therefore particularly advantageous to use an oil filter and, in particular, a magnetic drain plug to clean the coolant and/or lubricant. Metallic abrasion particles are retained by the magnet.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei das Getriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist, und wobei die Motorausgangswelle das Sonnenrad des Getriebes ausbildet. Diese Motorausgangswelle ist vorteilhaft ausgebildet in ein Getriebe integriert zu werden, wobei auf der Welle eine Zahnwelle ausgebildet ist, die beispielsweise ein Sonnenrad eines Planetengetriebes ausbildet.A further advantage is a drive device wherein the transmission is designed as a planetary gear set, and wherein the motor output shaft forms the sun gear of the transmission. This motor output shaft is advantageously designed to be integrated into a transmission, wherein a toothed shaft is formed on the shaft, which, for example, forms a sun gear of a planetary gear set.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei der Rotor des Elektromotors Kupferstäbe aufweist, die in dem Rotor eingeschweißt sind. Die Kupferstäbe im Rotor dienen als elektrische Leitung, die die elektromagnetische Wirkung des Motors unterstützen. Die Kupferstäbe sind dabei in ein sogenanntes Blechpaket eingebaut, und werden an den Enden für eine hohe Stabilität WIG-geschweißt. Dabei eignet sich diese WIG (Wolfram Inert Gas) Methode durch die Verwendung von einem Wolfram-Elektrodenstab, um hier mittels Elektrobogen eine besonders präzise und feste Verbindung der Kupferstäbe mit dem Blechpaket zu erreichen. Weiterhin kann die Schweißstelle vorteilhaft mittels einer Faser-Wicklung verstärkt werden, nur so kann der Elektromotor die hohen Drehzahlen ermöglichen. Hier eignet sich insbesondere eine Wicklung die Kohlefasern und/oder Kevlar-Fasern umfasst.A further advantage is a drive device in which the rotor of the electric motor has copper rods welded into it. These copper rods serve as electrical conductors, supporting the electromagnetic action of the motor. The copper rods are integrated into a laminated core and are TIG-welded at the ends for high stability. This TIG (Tungsten Inert Gas) welding method is particularly suitable due to the use of a tungsten electrode, which, through the electric arc, creates a particularly precise and strong bond between the copper rods and the laminated core. Furthermore, the weld can be advantageously reinforced with a fiber winding; this is essential for the electric motor to achieve high speeds. A winding containing carbon fibers and/or Kevlar fibers is particularly suitable for this purpose.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei der Rotor und/oder der Stator ein Blechpaket umfassen, wobei die Bleche flüssigkeitsdicht verbacken oder verklebt sind. Der Rotor umfasst Bleche, die gemeinsam als Blechpaket auf der Welle angeordnet sind. Da das Blechpaket zur Kühlung Kühlmittelleitungen und/oder Kühlmittelkanäle umfasst, ist es wichtig, eine eindringen von Kühlmittel zwischen den Belchen zu vermeiden. Dazu werden die Bleche vorteilhaft verbacken und/oder verklebt. Das Verbacken ist eine thermisch aktivierte Verklebung, die eine flüssigkeitsdichte flächige Verbindung zwischen den einzelnen Blechen des Blechpakets bereitstellt. So kann eine Kühlung erfolgen, ohne das Kühlmittel unkontrolliert durch den Rotor und/oder Stator gelangt. Dadurch wird insbesondere der Spalt zwischen Rotor und Stator frei von Kühlmittel gehalten.A further advantage is a drive device in which the rotor and/or the stator comprise a laminated core, wherein the laminations are bonded or glued together in a liquid-tight manner. The rotor comprises laminations that are arranged together as a laminated core on the shaft. Since the laminated core includes coolant lines and/or channels for cooling, it is important to prevent coolant from penetrating between the laminations. For this purpose, the laminations are advantageously bonded and/or glued together. Bonding is a thermally activated adhesive bond that provides a liquid-tight, planar connection between the individual laminations of the laminated core. This allows cooling to occur without the coolant passing uncontrollably through the rotor and/or stator. In particular, this keeps the gap between the rotor and stator free of coolant.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Antriebsvorrichtung, wobei der Elektromotor ausgeführt ist, bei einer Drehzahl von 5000 bis 15000 U/min betrieben zu werden. Ein Nenndrehzahl in dem Bereich von 5000 bis 15000 U/min ist vorteilhaft, um eine Antriebsvorrichtung mit kompakten Motoren bereitzustellen. Diese kleineren schnell drehenden Elektromotoren können vorteilhaft besser geregelt werden und ermöglichen eine kompakte Integration zusammen mit Getriebe und Kühlsystem in eine besonders günstige Antriebsvorrichtung. Bei den hohen Drehzahlen von 5000 - 15000 U/min und insbesondere von 6000 - 12000 U/min ist eine Kühlsystem erforderlich, um einen stabilen und effizienten Betrieb zu erreichen. Weiterhin können die Elektromotoren bei dieser Drehzahl vorteilhaft eingesetzt werden, um eine modulare Antriebsvorrichtung bereitzustellen.A further advantage is a drive device in which the electric motor is designed to operate at a speed of 5000 to 15000 rpm. A rated speed in the range of 5000 to 15000 rpm is advantageous for providing a drive device with compact motors. These smaller, high-speed electric motors can be controlled more effectively and allow for compact integration, along with the gearbox and cooling system, into a particularly cost-effective drive device. At the high speeds of 5000 to 15000 rpm, and especially at 6000 to 12000 rpm, a cooling system is necessary to achieve stable and efficient operation. Furthermore, the electric motors can be advantageously used at these speeds to provide a modular drive device.

Die Elektromotoren sind im Vergleich zu langsam laufenden Direktantrieben mindestens 50 % kleiner und sind typischerweise 60 % - 80 % kleiner bezogen auf Geometrie und/oder Gewicht. So kann der Elektromotor einfach an das Getriebe angeflanscht werden und eine Justierung durch das Fügen Zahnwelle bereits bei der Vormontage erfolgen. Dies ist bei den großen im Stand der Technik verwendeten Direktantrieben nicht möglich.Compared to slow-running direct drives, the electric motors are at least 50% smaller and typically 60% to 80% smaller in terms of geometry and/or weight. This allows the electric motor to be easily flanged to the gearbox, and adjustments can be made during pre-assembly by joining the splined shaft. This is not possible with the large direct drives used in the prior art.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1: Übersichtsdarstellung Gurtförderanlage mit Antriebssystem
2: Antriebssystem
3: elektrische Antriebsmaschine

The invention will be explained below with the aid of figures. The figures show, in detail:

1 Overview of belt conveyor system with drive system
2 : Drive system
3 : electric drive motor

1 zeigt eine schematische nicht maßstäbliche Übersichtsdarstellung einer Gurtförderanlage 2 umfassend ein Antriebssystem 1 mit Merkmalen der Erfindung. Die Gurtförderanlage 2 zeigt einen Fördergurt, der mit einem Schüttgut beladen ist. Der Gurt wird von zwei Antriebstrommeln 5 angetrieben, und durch Stützrollen gestützt. Optional und vorteilhaft werden eine Vielzahl von Antriebssystemen 1 verwendet, um die kilometerlangen Gurtförderanlagen 2 in Berg- und Tagebau Anwendungen zu betreiben. Die Antriebssysteme 1 können dabei vorteilhaft mittels eines gemeinsamen Steuerungssystems geregelt werden. Die elektrischen Antriebsmaschinen werden dabei direkt an einem Stromnetz betrieben, oder vorteilhaft mittels Frequenzumrichter in ihrer Leistung und/oder Drehzahl geregelt. Jedes Antriebssystem ist dabei vorteilhaft wartungsarm und stabil gegen Wetter und Verschmutzungen aus der Umgebung abgeschirmt. Ein Antriebssystem 1 umfasst dabei eine elektrische Antriebsmaschine 3, die mittels optional und vorteilhaft mittels Frequenzumrichter in der Leistung und/oder Drehzahl gesteuert wird. Die elektrische Antriebsmaschine ist mit einem Getriebe 4 verbunden, das wiederum mittels Antriebstrommel 5 den Fördergurt antreibt. Das Getriebe 4 kann vorteilhaft als mehrstufiges Getriebe 4 aufgebaut sein. Besonders vorteilhaft umfasst das Getriebe 4 zumindest ein Planetengetriebe. Das Antriebssystem 1 kann auch, nicht bildlich dargestellt, optional und vorteilhaft zwei Antriebsmaschinen umfassen, die dann über eine weitere Getriebestufe gemeinsam eine Tragtrommel antreiben. Ein derartiger Aufbau, kann mittels einer Mehrzahl kleinerer, schnell drehender Antriebe 3 eine größere Leistung an das Förderband der Gurtförderanlage 2 übertragen. 1 Figure 1 shows a schematic, non-scale overview of a belt conveyor system 2 comprising a drive system 1 with features of the invention. The belt conveyor system 2 shows a conveyor belt loaded with bulk material. The belt is driven by two drive drums 5 and supported by support rollers. Optionally and advantageously, a plurality of drive systems 1 are used to operate the kilometer-long belt conveyor systems 2 in mining and open-pit mining applications. The drive systems 1 can advantageously be controlled by means of a common control system. The electric drive motors are operated directly from a power grid or, advantageously, their power and/or speed are controlled by means of a frequency converter. Each drive system is advantageously low-maintenance and robustly shielded against weather and environmental contaminants. A drive system 1 comprises an electric drive motor 3, the power and/or speed of which is optionally and advantageously controlled by means of a frequency converter. The electric drive motor is connected to a gearbox 4, which in turn drives the conveyor belt by means of a drive drum 5. The gearbox 4 can advantageously be designed as a multi-stage gearbox 4. Particularly advantageously, the gearbox 4 includes at least one planetary gearbox. The drive system 1 can also, optionally and advantageously (not shown), comprise two drive motors which then jointly drive a support drum via a further gearbox stage. Such a design can transmit a greater power to the conveyor belt of the belt conveyor system 2 by means of a plurality of smaller, high-speed drives 3.

2 zeigt eine schematische nicht maßstäbliche Teilschnittdarstellung eines Antriebssystems 1 mit Merkmalen der Erfindung. Auf der rechten Seite der Darstellung ist eine elektrische Antriebsmaschine 3 gezeigt, die eine Welle 6 drehend antreibt. Die elektrische Antriebsmaschine 3 umfasst einen Stator 21, der in einem Gehäuse 9 angeordnet ist. Weiterhin umfasst die elektrische Antriebsmaschine 3 einen Rotor, der auf der Welle 6 angeordnet ist, und mittels Lagern 8 drehbar im Gehäuse 9 befestigt ist. Das Gehäuse 9 kann dabei sowohl die Antriebsmaschine 3 als auch das Getriebe 4 umschließen und vorteilhaft gegenüber der Umwelt abschirmen. Das Gehäuse 9 kann dabei vorteilhaft und optional ein gemeinsames Kühlsystem 10 umfassen. Das Kühlsystem 10 kann mittels einer Kühlmittelpumpe 13 Kühlmittel 11 sowohl in die elektrische Antriebsmaschine 3 als auch in das Getriebe 4 einleiten. In dem Getriebe 4 und an den Lagern 8 kann das Kühlmittel 11 auch als Schmiermittel verwendet werden, da es sich dabei optional und vorteilhaft um ein Öl handelt. Die Kombination von elektrischer Antriebsmaschine 3 bzw. Elektromotor 3 und Getriebe 4, ermöglicht eine besonders vorteilhafte kompakte Anordnung. Das Gehäuse 9 ist vorteilhaft mehrteilig aufgebaut, kann aber als gemeinsame, das Antriebssystem 1 weitgehend umhüllende Baugruppe ausgeführt werden. So kann vorteilhaft eine Vormontage erfolgen, und das Antriebssystem 1 als Gesamtsystem vormontiert und geprüft zu dem Einsatzort transportiert werden. Die Kühlung mittels Kühlsystem 10 erfolgt dabei besonders vorteilhaft gemeinsam für Getriebe 4 und Antriebsmaschine 4. So ist beispielsweise nur ein Filtersystem 4, und eine Kühlmittelpumpe 11 erforderlich, wobei die Kühlmittelpumpe 13 auch vorteilhaft redundant ausgeführt werden kann. Das Kühlsystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Kühlmittelleitungen 12 die an dem Gehäuse angeordnet oder mittels Bohrung durch Teile der Antriebsvorrichtung geführt werden. Die Kühlmittelleitungen 12 sind vorteilhaft und optional gegenüber der Umgebung isoliert. In der Welle 6, im Rotor 20 und im Stator 21 in sind die Kühlmittelleitungen 12 so ausgeführt das in ihnen geführtes Kühlmittel Wärme dieser aufnehmen kann. Die Kühlmittelleitungen laufen vorteilhaft in einem Kühlmittelbehälter zusammen. Weiterhin können die Kühlmittelleitungen 12 Kühlmittel 11 über einen Wärmetauscher führen, um das Kühlmittel 11 so zu kühlen, und die transportierte Wärme an die Umgebung abzugeben. Zwischen Gehäuse 9 und Welle 6 kann die Kühlmittelleitung 12 einen Spalt aufweisen, der eine geringe Menge an Kühlmittel 11 als Schmiermittel an die Lager 8 abgibt. So kann vorteilhaft auf eine Dichtung zwischen Welle 6 und Gehäuse 9 verzichtet werden, und gleichzeitig eine Lagerschmierung der Lager 8 erreicht werden. An Welle 6 und Gehäuse 9 ist ein Erdungsring 23 angeordnet, der mit der Welle 6 an einer Kontaktfläche 24 elektrisch in Verbindung steht und so einen Potentialausgleich 23 zwischen Welle 6 und Gehäuse 9 ermöglicht. So kann verhindert werden, dass ein elektrisches Potential aus der Antriebsmaschine 3 in das Getriebe 4 eingebracht wird. Das Getriebe 4 umfasst eine erste Getriebestufe die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Planetengetriebe 30 ausgeführt ist. Das Kühlsystem 10 umfasst, wie dargestellt, Kühlmittelleitungen 12 die in das Getriebe geführt werden, und dort optional und vorteilhaft eine Schmierung und/oder Kühlung von Zahnflächen und/oder Lagern 8 ausführen. Das Planetengetriebe 30 umfasst neben der als Sonnenrad 31 ausgeführten Zahnwelle 7, Planeten 32 sowie ein Hohlrad 33. Das Planetengetriebe 30 kann optional und vorteilhaft mit einer weiteren Getriebestufe 34 verbunden sein, um die Eingangsdrehzahl des Elektromotors 3 weiter zu verringern. Optional und nicht bildlich dargestellt, können auch zwei oder mehrere elektrische Antriebsmaschinen 3 über die weitere Getriebestufe 34 gemeinsam eine Antriebstrommel 5 antreiben. So können kleinere Antriebe mit hoher Drehzahl, vorteilhaft je mittels einem vorgeschalteten Planetengetriebe 30 über die weitere Getriebestufe 34 zusammengeschaltet werden. Diese Konfiguration erlaubt einen modularen Aufbau mit mehreren kleinen Elektromotoren 3. Die weitere Getriebestufe 34 kann dabei vorteilhaft als Stirnradgetriebe ausgeführt werden. Das Getriebe 4 ist ausgangsseitig mit der Antriebstrommel 5 verbunden, wobei mittels der Antriebstrommel 5 der Gurt einer Gurtförderanlage 1 angetrieben wird. Zwischen Getriebe 4 und Antriebstrommel kann optional und vorteilhaft eine weitere Kupplungsvorrichtung 35 und/oder eine weitere Getriebestufe 34 angeordnet sein. Die Kupplungsvorrichtung 35 kann optional und vorteilhaft ein hochelastisches Kupplungselement umfassen, und so Schwingungen und Stoßbelastungen bedämpfen. Weiterhin kann die Kupplungsvorrichtung 35 auch eine hydrodynamische Kupplung umfassen, um insbesondere Anfahrvorgänge mechanisch zu entlasten. Je nach örtlichen Gegebenheiten kann die Kupplungsvorrichtung auch eine Gelenkwelle und/oder ein Umlenkgetriebe umfassen, um die Aufbauposition des Antriebssystems entsprechend frei positionieren zu können. 2 Figure 1 shows a schematic, non-scale partial sectional view of a drive system 1 with features of the invention. On the right side of the illustration, an electric drive motor 3 is shown, which rotates a shaft 6. The electric drive motor 3 comprises a stator 21, which is arranged in a housing 9. Furthermore, the electric drive motor 3 comprises a rotor, which is arranged on the shaft 6 and rotatably mounted in the housing 9 by means of bearings 8. The housing 9 can enclose both the drive motor 3 and the gearbox 4 and advantageously shield them from the environment. The housing 9 can advantageously and optionally include a common cooling system 10. The cooling system 10 can introduce coolant 11 into both the electric drive motor 3 and the gearbox 4 by means of a coolant pump 13. In the gearbox 4 and at the bearings 8, the coolant 11 can also be used as a lubricant, since it is optionally and advantageously an oil. The combination of electric drive unit 3 or electric motor 3 and gearbox 4 enables a particularly advantageous compact arrangement. The housing 9 is advantageously constructed in multiple parts, but can be designed as a single assembly that largely encloses the drive system 1. This allows for advantageous pre-assembly, and the drive system 1 can be transported to the installation site pre-assembled and tested as a complete system. Cooling by means of cooling system 10 is particularly advantageous when it is carried out jointly for the gearbox 4 and the drive unit 4. For example, only one filter system 4 and one coolant pump 11 are required, whereby the coolant pump 13 can also be advantageously designed redundantly. The cooling system 10 comprises a plurality of coolant lines 12 which are arranged on the housing or guided through parts of the drive device by means of bores. The coolant lines 12 are advantageously and optionally insulated from the environment. In the shaft 6, in the rotor 20, and in the stator 21, the coolant lines 12 are designed so that the coolant flowing in them can absorb heat. The coolant lines advantageously converge in a coolant reservoir. Furthermore, the coolant lines can Coolant 11 is routed through a heat exchanger in the housing 9 to cool the coolant 11 and dissipate the transported heat to the environment. The coolant line 12 can have a gap between the housing 9 and the shaft 6, which releases a small amount of coolant 11 as a lubricant to the bearings 8. This advantageously eliminates the need for a seal between the shaft 6 and the housing 9, while simultaneously providing lubrication to the bearings 8. A grounding ring 23 is arranged on the shaft 6 and the housing 9. This ring is electrically connected to the shaft 6 at a contact surface 24, thus enabling equipotential bonding 23 between the shaft 6 and the housing 9. This prevents an electrical potential from the drive motor 3 from being introduced into the gearbox 4. The gearbox 4 comprises a first gear stage, which in the illustrated embodiment is designed as a planetary gear 30. The cooling system 10 comprises, as shown, coolant lines 12 which are routed into the gearbox and optionally and advantageously provide lubrication and/or cooling of the gear teeth and/or bearings 8. The planetary gearbox 30 comprises, in addition to the toothed shaft 7 designed as a sun gear 31, planets 32 and a ring gear 33. The planetary gearbox 30 can optionally and advantageously be connected to a further gear stage 34 to further reduce the input speed of the electric motor 3. Optionally, and not shown in the illustration, two or more electric drive motors 3 can also jointly drive a drive drum 5 via the further gear stage 34. In this way, smaller drives with high speeds can be connected, advantageously each by means of an upstream planetary gearbox 30, via the further gear stage 34. This configuration allows a modular design with several small electric motors 3. The further gear stage 34 can advantageously be designed as a spur gear. The gearbox 4 is connected to the drive drum 5 on the output side, with the belt of a belt conveyor 1 being driven by means of the drive drum 5. Optionally and advantageously, a further coupling device 35 and/or a further gear stage 34 can be arranged between the gearbox 4 and the drive drum. The coupling device 35 can optionally and advantageously include a highly elastic coupling element, thus damping vibrations and shock loads. Furthermore, the coupling device 35 can also include a hydrodynamic coupling, particularly to mechanically relieve starting processes. Depending on local conditions, the coupling device can also include a driveshaft and/or a deflection gear to allow for flexible positioning of the drive system.

3 zeigt eine schematische, nichtmaßstäbliche Teilschnittdarstellung einer elektrischen Antriebsmaschine 3 umfassend einen Elektromotor 3 und Teile eines Kühlsystems 10 mit Merkmalen der Erfindung. Der Elektromotor 3 umfasst eine zentrale Welle 6, die an zwei Stellen durch Lager 8 drehbar gelagert ist. Die Welle 6 umfasst an dem getriebeseitigen Ende eine Verzahnung, und bildet damit eine Zahnwelle 7 aus, die in ein nicht bildlich dargestelltes Getriebe 4 eingreifen kann (vergleiche 2). Besonders vorteilhaft bildet die Zahnwelle 7 ein Sonnenrad 31 aus, das ein nicht bildlich dargestellten Planetengetriebe 30 antreibt. Die Welle 6 umfasst eine Kühlmittelleitung 12, die ausgeführt ist durch das Gehäuse hindurch mit Kühlmittel 11 aufzunehmen. Der Gehäusedeckel umfasst dazu einen Anschluss für eine nicht bildlich dargestellte weitere Kühlmittelleitung 12 die mit einer Kühlmittelpumpe 13 in Verbindung steht. Zwischen Lagerdeckel und Welle 6 kann vorteilhaft ein kleiner Spalt ausgebildet sein, der einerseits eine freie Bewegung der Welle 6 ermöglicht und andererseits eine geringe Menge an Kühlmittel als Schmiermittel an das Lager überträgt. Dieser Spalt ist vorteilhaft in Axialer Richtung 5 - 500 µm groß. Aus der Welle 6 wird das Kühlmittel 11 mittels zumindest einer weiteren radial geführten Kühlmittelleitung 12 zum inneren des Rotors 20 geführt, wo es über Kühlmittelkanäle axial nach außen zu den Enden des Rotors 20 geführt wird, und so den Rotor 20 kühlt. Das Kühlmittel 11 wird durch die schnelle Drehung des Rotors 20 abgeführt, und mittels einem Schutzschild 22 daran gehindert in den Spalt zwischen Rotor 20 und Stator 21 einzudringen. Das Kühlmittel wird schließlich im unteren Bereich des Gehäuses 9 durch zumindest eine Öffnung über eine weitere Kühlmittelleitung 12 wieder dem Kühlmittelkreislauf zugeführt, wobei vorteilhaft mittels Wärmetauscher die von dem Elektromotor aufgenommene Wärme wieder aufgenommen wird. Auch der Stator 21 verfügt über Kanäle durch die Kühlmittel 11 geführt wird, um eine Kühlung des Stators 21 zu ermöglichen. Die Welle 6 umfasst eine bearbeitete Kontaktfläche 24 die elektrisch leitend mit einem Erdungsring 23 zum Potentialausgleich 23 in Verbindung steht. Das dem Getriebe 4 zugewandte Ende der Welle 6 (auf der linken Seite der 3) ist als Zahnwelle 7 ausgebildet, und umfasst vorteilhaft eine gerade Verzahnung parallel zur Drehachse. So kann die elektrische Antriebsmaschine 3 vorteilhaft direkt mit der Welle 6 ein Sonnenrad 31 in einem nicht bildlich dargestellten Planetengetriebe 30 ausbilden. 3 Figure 1 shows a schematic, non-scale partial sectional view of an electric drive machine 3 comprising an electric motor 3 and parts of a cooling system 10 with features of the invention. The electric motor 3 comprises a central shaft 6, which is rotatably mounted at two points by bearings 8. The shaft 6 includes a toothed section at the gear-side end, thus forming a toothed shaft 7 which can engage with a gearbox 4 (not shown) (see Figure 1). 2 Advantageously, the toothed shaft 7 forms a sun gear 31, which drives a planetary gear 30 (not shown). The shaft 6 includes a coolant line 12, which is designed to carry coolant 11 through the housing. The housing cover includes a connection for a further coolant line 12 (not shown) which is connected to a coolant pump 13. Advantageously, a small gap can be formed between the bearing cover and the shaft 6, which on the one hand allows free movement of the shaft 6 and on the other hand transfers a small amount of coolant to the bearing as a lubricant. This gap is advantageously 5–500 µm in the axial direction. From the shaft 6, the coolant 11 is guided to the interior of the rotor 20 by means of at least one further radially guided coolant line 12, where it is guided axially outwards to the ends of the rotor 20 via coolant channels, thus cooling the rotor 20. The coolant 11 is carried away by the rapid rotation of the rotor 20 and prevented from entering the gap between the rotor 20 and the stator 21 by means of a protective shield 22. The coolant is then returned to the coolant circuit in the lower part of the housing 9 through at least one opening via another coolant line 12, advantageously using a heat exchanger to recover the heat absorbed by the electric motor. The stator 21 also has channels through which coolant 11 is guided to enable cooling of the stator 21. The shaft 6 includes a machined contact surface 24 which is electrically conductive and connected to a grounding ring 23 for equipotential bonding. The end of the shaft 6 facing the gearbox 4 (on the left side of the 3 The shaft 7 is designed as a toothed shaft and advantageously comprises straight teeth parallel to the axis of rotation. In this way, the electric drive motor 3 can advantageously directly engage the shaft 6 with a sun gear 31 in a planetary gear set 30 (not shown).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Antriebsvorrichtungdrive device
22: GurtförderanlageBelt conveyor system
33: Elektrische ArbeitsmaschineElectric working machine
44: Getriebetransmission
55: Antriebstrommeldrive drum
66: WelleWave
77: Zahnwellesplined shaft
88: LagerStorage
99: GehäuseHousing
1010: KühlsystemCooling system
1111: Kühlmittelcoolant
1212: KühlmittelleitungCoolant line
1313: Kühlmittelpumpecoolant pump
1414: FiltervorrichtungFilter device
2020: Rotorrotor
2121: Statorstator
2222: Schutzschildshield
2323: Potentialausgleich / ErdungsringPotential equalization / grounding ring
2424: KontaktflächeContact surface
3030: Planetengetriebeplanetary gear
3131: Sonnenradsun wheel
3232: Planetenplanets
3333: Hohlradring gear
3434: Getriebestufegear stage
3535: Kupplungcoupling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 847427 A [0002]
EP 2678254 B1 [0002]

Claims

Drive device (1) for a belt conveyor system (2), comprising an electric motor (3) and a cooling system (10), wherein the electric motor (3) has a rated speed between 5000 rpm and 15000 rpm, wherein the electric motor comprises a drive shaft (6), a rotor (20), a stator (21) and a housing (9), wherein the cooling system (10) is configured with a liquid coolant (11) to cool the electric motor (3), and comprises at least one coolant pump (11), coolant (11) and coolant lines (12), characterized in that the drive shaft (6) comprises an axially arranged coolant line (12) configured to receive coolant (11) from outside the housing (9) and to transfer it to the rotor (20) by means of at least two further radially symmetrically arranged coolant lines (12), wherein the rotor (20) comprises at least two coolant lines (12) configured to receive the coolant (11) from the drive shaft (6) to at least to discharge from the rotor (20) on an axially outer side of the rotor (20), wherein the stator includes further coolant lines (12) or channels, and wherein the housing of the electric motor (3) has openings designed to discharge the coolant (11) and/or return it to the cooling system (10).

Drive device (1) according Claim 1 , characterized in that an annular protective shield (22) is arranged on the rotor (20) which shields the gap between rotor (20) and stator (21), wherein the protective shield (22) is designed to keep coolant (11) out of the gap between rotor (20) and stator (21).

Drive device (1) according Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the coolant (11) is designed for use as a lubricant, wherein the lubricant is supplied to the bearings (8) and/or to a gearbox (4) by means of coolant lines (12).

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant (11) comprises an oil, wherein the oil has a kinematic viscosity at 100°C in a range of 10 - 100 mm ² /s.

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (6) is supported by two bearings (8), wherein the bearings (8) are preferably designed as hybrid ball bearings comprising ceramic balls.

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (6) comprises a contact surface (24) which is designed to enable potential equalization (23) of the shaft, preferably by means of an earthing ring (23) which is in electrical connection to the shaft (6).

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling system (10) comprises at least one filter device (14), wherein the filter device (14) preferably comprises a magnetic functional element.

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (6) forms a toothed shaft (7) at the gearbox-side end, which forms a gear of the gearbox (4).

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (4) is designed as a planetary transmission (30), and wherein the number shaft (7) forms the sun gear (31) of the transmission.

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (20) of the electric motor (3) has copper rods which are welded into the rotor (20).

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor and/or the stator comprise a laminated core, wherein the laminates are bonded or glued together in a liquid-tight manner.

Drive device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (3) is designed to be used at a speed of 5000 to 15000 rpm.