DE20313683U1

DE20313683U1 - Frequency inverter motor and asynchronous motor for chain drives for scrapers in mining, has hollow motor shaft in torsion rod coupled only at the rear of the shaft

Info

Publication number: DE20313683U1
Application number: DE20313683U
Authority: DE
Original assignee: DBT GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2013-09-02

Abstract

A frequency inverter motor (10) for chain drives (50), comprises a housing, stator and winding, rotor, inverter circuit and drive shaft (3). The motor shaft is hollow and the axial bearing is gripped by a torsion rotation rod which is only coupled to the shaft at the rear end. An independent claim also included for an asynchronous motor as above.

Description

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KAISER-WILHELM-RING 24 ■ 50672 KÖLNKAISER-WILHELM-RING 24 ■ 50672 COLOGNE

UNSER ZEICHEN _Qw Q₃₂₄ Datum 01.09.2003 - SdOUR SIGN _Qw Q ₃₂₄ Date 01.09.2003 - Sd

OUR REF. DateOUR REF. Date

Anmelder: DBT GmbH, Industriestraße 1, D-44534 Lünen Titel: Frequenzumrichtermotor und AsynchronmotorApplicant: DBT GmbH, Industriestraße 1, D-44534 Lünen Title: Frequency converter motor and asynchronous motor

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichtermotor für Kettenantriebe, insbesondere für den Antrieb von Kettenkratzerförderern oder kettengezogenen Hobeln für den untertägigen Bergbau, mit einem Motorgehäuse, einem Ständer mit Ständerwicklungen, einem Läufer, einer Frequenzumrichterschaltung zur Drehzahl- und Drehmomentverstellung des Frequenzumrichtermotors und einer mit dem Läufer rotierbaren Motorwelle. Die Erfindung betrifft ferner auch Drehstrom-Asynchronmotoren ohne Frequenzumrichterschaltung, insbesondere ungeregelte Drehstrom-Asynchronmotoren .The invention relates to a frequency converter motor for chain drives, in particular for driving chain scraper conveyors or chain-drawn planers for underground mining, with a motor housing, a stator with stator windings, a rotor, a frequency converter circuit for adjusting the speed and torque of the frequency converter motor and a motor shaft that can rotate with the rotor. The invention also relates to three-phase asynchronous motors without a frequency converter circuit, in particular unregulated three-phase asynchronous motors.

Im untertägigen Bergbau werden zum motorischen Antrieb der an Kettenkratzerförderern oder Hobeln eingesetzten Kettenantriebe sowohl am Haupt- als auch am Hilfsantrieb ungeregelte Drehstrom-Asynchronmotoren eingesetzt, die über eine drehelastische Kupplung mit einem konstant ins Langsame übersetzenden, eine Überlastkupplung umfassenden Getriebe gekoppelt sind, um bei Blockierungen der Kette oder des Hobels sowie bei Überlast im Kettenkratzerförderer die jeweiligen Antriebe vor Beschädigungen zu schützen. Die Überlastkupplungen können mit einer übergeordneten Schaltung angesteuert werden, um Lastunterschiede im Haupt- und Hilfsantrieb, wie sie insbesondere bei Kettenkratzerförderern mit umlaufenden Kratzerketten vorkommen können, auszugleichen und hierdurch das Bilden einer Hängekette zu vermeiden.In underground mining, unregulated three-phase asynchronous motors are used to drive the chain drives used on chain scraper conveyors or planers, both on the main and auxiliary drives. These motors are coupled via a torsionally flexible coupling to a gear that constantly slows down and includes an overload clutch to protect the respective drives from damage in the event of blockages in the chain or planer or in the event of overload in the chain scraper conveyor. The overload clutches can be controlled with a higher-level circuit to compensate for load differences in the main and auxiliary drives, as can occur in particular in chain scraper conveyors with rotating scraper chains, and thus prevent the formation of a hanging chain.

Aus der DE 37 41 762 Al ist bekannt, nur den Drehstrom-Asynchronmotor des Hauptantriebs mit Polumschaltung auszuführen, wobei dem Getriebe ein ungeregelter Asynchronmotor als Stützmotor und Bremse zugeordnet ist, um die Abtriebsdrehzahl des Getriebes am Hauptantrieb zu verstellen.From DE 37 41 762 A1 it is known to design only the three-phase asynchronous motor of the main drive with pole switching, whereby an uncontrolled asynchronous motor is assigned to the gearbox as a support motor and brake in order to adjust the output speed of the gearbox on the main drive.

Aus der DE 43 16 798 Al ist es bekannt, das als Planetengetriebe ausgebildete Überlastgetriebe in der Motorhochlaufphase und der Anlaufphase der Kettenantriebe über die dem Hohlrad des Planetengetriebes zugeordnete Lamellenkupplung im Sinne eines Sanftanlaufs zu steuern.From DE 43 16 798 A1 it is known to control the overload gear designed as a planetary gear in the engine run-up phase and the start-up phase of the chain drives via the multi-disk clutch assigned to the ring gear of the planetary gear in the sense of a soft start.

Aus der DE 197 35 022 ist es bekannt, bei Drehstrom-Elektro-Asynchronmotoren für jeden Motor die individuelle Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie zu ermitteln und zu speichern, um dann im Betrieb des Motors die momentane Drehzahl des Motors mit Hilfe eines Drehgebers potentialgetrennt zu ermitteln und eine Regelung des Motors über einen Vergleich der momentanen Drehzahl mit der individuellen Drehzahl durchzuführen. Da sich Drehzahl und Drehmoment proportional zueinander verhalten, kann hierdurch das abgegebene Drehmoment für jeden Drehstrom-Asynchron-Elektromotor optimal eingestellt werden.From DE 197 35 022 it is known to determine and save the individual torque-speed characteristic curve for each three-phase electric asynchronous motor, in order to then determine the current speed of the motor in a potential-separated manner using a rotary encoder when the motor is running and to control the motor by comparing the current speed with the individual speed. Since speed and torque are proportional to each other, the output torque can be optimally adjusted for each three-phase asynchronous electric motor.

Auch im untertägigen Bergbau bestehen Bestrebungen, als Elektromotoren regelbare Drehstrommotoren mit Frequenzumrichtern, sogenannte Frequenzumrichtermotoren, einzusetzen. Bei Frequenzumrichtermotoren ist eine stetige Drehzahlverstellung möglich. Für die Verwendung von Frequenzumrichtermotoren stellen die rauhen untertägigen Umgebungsbedingungen mit Staub, Feuchtigkeit und Korrosion sowie die statisch bestimmte Kopplung des Frequenzumrichtermotors mit dem Überlastgetriebe Probleme dar, die breite Einsatzmöglichkeiten der Frequenzumrichtermotoren bisher verhinderten. Es ist allerdings ein Einsatz von Frequenzumrichtermotoren im untertägigen Bergbau bekannt, bei welchem zwischen der Überlastkupplung und dem Frequenzumrichtermotor eine drehelastische und durchschlagsichere Klauen-There are also efforts in underground mining to use adjustable three-phase motors with frequency converters, so-called frequency converter motors, as electric motors. With frequency converter motors, a continuous speed adjustment is possible. The harsh underground environmental conditions with dust, moisture and corrosion as well as the statically determined coupling of the frequency converter motor with the overload gear present problems for the use of frequency converter motors, which have so far prevented the wide application of frequency converter motors. However, there is a known use of frequency converter motors in underground mining, in which a torsionally flexible and puncture-proof claw coupling is used between the overload coupling and the frequency converter motor.

kupplung in Ausführung als Tschan-Kupplung zwischengeschaltet ist. Durch die zwischengeschaltete Klauenkupplung wird der für die Antriebe benötigte Einbauraum im untertägigen Streb erheblich vergrößert, so daß eine entsprechend breite Antriebseinrichtung nur bei ausreichendem Platzangebot im untertägigen Streb einsetzbar ist. Außerdem bestehen bei der Verwendung von Frequenzumrichtermotoren an Kettenantrieben weiterhin erhebliche Schwierigkeiten, den zum Anlaufen eines beladenen Kettenkratzerförderers oder zum Freiziehen eines im Streb stecken gebliebenen Hobels erforderlichen Losbrecheffekt durch eine überproportionale Erhöhung des auf den Kettenstern ausgeübten Drehmomentes zu erreichen.coupling in the form of a Tschan coupling is interposed. The interposed claw coupling significantly increases the installation space required for the drives in the underground face, so that a correspondingly wide drive device can only be used if there is sufficient space available in the underground face. In addition, when using frequency converter motors on chain drives, there are still considerable difficulties in achieving the breakaway effect required to start a loaded chain scraper conveyor or to pull a planer stuck in the face free by a disproportionate increase in the torque exerted on the chain star.

Aufgabe der Erfindung ist es, Frequenzumrichtermotoren für den Einsatz an untertägigen Kettenantrieben hinsichtlich des benötigten Bauraums und des statisch bestimmten Anschlusses an das zwischen dem Kettenstern und dem Elektromotor zwischengeschaltete Überlastgetriebe zu verbessern.The object of the invention is to improve frequency converter motors for use in underground chain drives with regard to the required installation space and the statically determined connection to the overload gear interposed between the chain star and the electric motor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Motorwelle als motorflanschseitig und rückseitig am Motorgehäuse gelagerte Hohlwelle ausgebildet ist, deren Axialbohrung von einem Torsionsdrehstab durchgriffen ist, der nur am rückseitigen Ende der Hohlwelle mit dieser bewegungsgekoppelt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Torsionsdrehstab statisch bestimmt mit einer Eingangswelle des Überlastgetriebes oder einer anderen Welle eines nachgeschalteten Getriebes oder nachgeschalteten Antriebseinrichtung gekoppelt werden, ohne daß es erforderlich ist, eine drehelastische Kupplung zwischenzuschalten. Die Erfindung ist hierbei nicht nur bei Frequenzumrichtermotoren sondern auch bei anderen Drehstrom-Asynchronmotoren ohne Frequenzumrichterschaltung einsetzbar, wobei diese Asynchronmotoren insbesondere auch ungeregelt sein können.This object is achieved according to the invention in that the motor shaft is designed as a hollow shaft mounted on the motor flange side and on the rear of the motor housing, the axial bore of which is penetrated by a torsion bar which is only coupled to the hollow shaft at the rear end of the hollow shaft. The design according to the invention allows the torsion bar to be statically coupled to an input shaft of the overload gear or another shaft of a downstream gear or downstream drive device without the need to interpose a torsionally flexible coupling. The invention can be used not only with frequency converter motors but also with other three-phase asynchronous motors without a frequency converter circuit, whereby these asynchronous motors can also be uncontrolled.

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In bevorzugter Ausgestaltung durchgreift bei dem erfindungsgemäßen Motor der Torsionsdrehstab die Axialbohrung und/oder das Motorgehäuse motorflanschseitig berührungsfrei, d.h. für den Torsionsdrehstab ist motorflanschseitig kein Lager und keine Abstützung an der Hohlwelle vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann, auch ohne zwischengeschaltete, drehelastische Kupplung, selbst dann eine statisch bestimmte Kopplung zwischen dem Motor und der nachgeschalteten Antriebseinrichtung erreicht werden, wenn aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder Montageungenauigkeiten keine exakt fluchtende Ausrichtung der Motorwelle zur Eingangswelle der nachgeschalteten Antriebseinrichtung besteht. Für die Antriebskopplung zwischen dem Motor und der nachgeschalteten Antriebseinrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn der Torsionsdrehstab vom rückseitigen Ende der Hohlwelle in diese einsteckbar und durch die Hohlwelle hindurchschiebbar ist.In a preferred embodiment, in the motor according to the invention, the torsion bar passes through the axial bore and/or the motor housing on the motor flange side without contact, i.e. no bearing and no support on the hollow shaft is provided for the torsion bar on the motor flange side. This measure makes it possible to achieve a statically determined coupling between the motor and the downstream drive device, even without an intermediate, torsionally flexible coupling, even if the motor shaft is not exactly aligned with the input shaft of the downstream drive device due to manufacturing inaccuracies or assembly inaccuracies. For the drive coupling between the motor and the downstream drive device, it is particularly advantageous if the torsion bar can be inserted into the hollow shaft from the rear end of the hollow shaft and pushed through the hollow shaft.

Zweckmäßigerweise ist das motorflanschseitige Ende des Torsionsdrehstabs mit einem Ritzel, einer Verzahnung oder einer Wellenverbindung versehen, deren Außendurchmesser kleiner ist als der minimale Innendurchmesser der Axialbohrung, um das Hindurchstecken des Torsionsdrehstabs vom rückseitigen, auch im Montagezustand des Motors jederzeit zugänglichen Ende der Hohlwelle zu ermöglichen. Das rückseitige Ende des Torsionsdrehstabs kann zweckmäßigerweise mit einem Ritzel, einem Nabenanschlußmittel oder einer Nabenanschlußverzahnung versehen sein, deren Außendurchmesser größer ist als das motorflanschseitige Ende des Torsionsdrehstabs und der Innendurchmesser der Axialbohrung.The end of the torsion bar on the motor flange side is expediently provided with a pinion, a gear or a shaft connection whose outer diameter is smaller than the minimum inner diameter of the axial bore in order to enable the torsion bar to be inserted from the rear end of the hollow shaft, which is accessible at all times even when the motor is assembled. The rear end of the torsion bar can expediently be provided with a pinion, a hub connection means or a hub connection gear whose outer diameter is larger than the motor flange end of the torsion bar and the inner diameter of the axial bore.

Als zusätzliche Sicherheit für den im untertägigen Bergbau eingesetzten Motor empfiehlt es sich, am rückseitigen Ende des Torsionsdrehstabs eine Sollbruchstelle auszubilden und ein Befestigungsmittel für eine Montage-/Demontagehilfe für den Torsionsdrehstab zwischen der Sollbruchstelle und dem motorflanschseitigen Ende der Hohlwelle anzuordnen, so daß selbstAs an additional safety measure for the motor used in underground mining, it is recommended to create a predetermined breaking point at the rear end of the torsion bar and to arrange a fastening device for an assembly/disassembly aid for the torsion bar between the predetermined breaking point and the motor flange-side end of the hollow shaft, so that even

nach einem Bruch des Torsionsdrehstabs an der Sollbruchstelle eine Demontage aller Teile des Torsionsdrehstabes vorgenommen werden kann, ohne daß der Motor motorflanschseitig von der nachgeschalteten Antriebseinrichtung gelöst werden muß. Das Befestigungsmittel kann insbesondere eine axiale Gewindebohrung in der Stirnseite des Torsionsdrehstabs umfassen.after the torsion bar breaks at the predetermined breaking point, all parts of the torsion bar can be dismantled without the motor having to be detached from the downstream drive device on the motor flange side. The fastening means can in particular comprise an axial threaded hole in the front side of the torsion bar.

Bei den Frequenzumrichtermotoren ist insbesondere bevorzugt, wenn die Frequenzumrichterschaltung in den Frequenzumrichtermotor integriert ist und insbesondere in einem in das Motorgehäuse integrierten Schaltkasten angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ragt der Torsionsdrehstab mit dem motorf lanschseitigen Ende bzw. dem motorflanschseitigen Ritzel aus dem Motorgehäuse heraus.In the case of frequency converter motors, it is particularly preferred if the frequency converter circuit is integrated into the frequency converter motor and in particular is arranged in a control box integrated into the motor housing. In a preferred embodiment, the torsion bar protrudes from the motor housing with the end on the motor flange side or the pinion on the motor flange side.

Für den Einsatz der Motoren, insbesondere der Frequenzumrichtermotoren, an untertägigen Kettenantrieben ist besonders vorteilhaft, wenn das motorflanschseitige Ende des Torsionsdrehstabs mit der Eingangswelle eines als Zwei-Gang-Schaltgetriebe ausgeführten Zahnrad- oder Vorbauschaltgetriebes gekoppelt ist, welches zwischen einer Anfahrschaltstufe und einer Normalschaltstufe hin- und herschaltbar ist. Durch die Kopplung des Motors mit einem Zwei-Gang-Zahnradschaltgetriebe kann das zur Erreichung des Losbrecheffektes erforderliche Drehmoment auf einfache Weise erreicht werden, indem das Zahnrad- oder Vorbauschaltgetriebe in die Anfahrschaltstufe geschaltet wird. Unmittelbar nach Anfahren des Kettenantriebs kann dann das Zahnrad- oder Vorbauschaltgetriebe in die Normalschaltstufe geschaltet werden. Ein weiterer Vorteil des Zwei-Gang-Zahnradschaltgetriebes ist, daß auf Kettenspannvorrichtungen, wie sie sonst im Stand der Technik über Stützmotoren oder andere Einrichtungen bewirkt wurden, verzichtet werden kann. Bei einer Ausgestaltung kann das Zahnradschaltgetriebe im Motorgehäuse angeordnet sein. In der bevorzugten Ausgestaltung ist das Vorbauschaltgetriebe in einem separaten Getriebegehäuse angeordnet. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Zahnrad-For the use of motors, in particular frequency converter motors, on underground chain drives, it is particularly advantageous if the end of the torsion bar on the motor flange side is coupled to the input shaft of a gear or front-mounted gearbox designed as a two-speed gearbox, which can be switched back and forth between a starting gear and a normal gear. By coupling the motor with a two-speed gear gearbox, the torque required to achieve the breakaway effect can be achieved in a simple manner by switching the gear or front-mounted gearbox to the starting gear. Immediately after the chain drive has started, the gear or front-mounted gearbox can then be switched to the normal gear. A further advantage of the two-speed gear gearbox is that chain tensioning devices, as were otherwise achieved in the prior art via support motors or other devices, can be dispensed with. In one embodiment, the gear gearbox can be arranged in the motor housing. In the preferred embodiment, the front-mounted gearbox is arranged in a separate gearbox housing. It is particularly advantageous if the gearwheel

oder Vorbauschaltgetriebe als Anfahrschaltstufe ein rückkehrbares Übersetzungszahnradgetriebe mit einer Getriebeübersetzung von vorzugsweise etwa 1:3 bis 1:4 aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, daß das an der Abtriebswelle des Vorbauschaltgetriebes abgegebene Drehmoment in der Anfahrschaltstufe etwa dem Drei- bis Vierfachen des Drehmomentes in der Normalschaltstufe entspricht, so daß der für den Einsatz an untertägigen Hobeln oder Kettenkratzerförderern unbedingt erforderliche Losbrecheffekt mit dem Frequenzumrichtermotor durch das nachgeschaltete Vorbauschaltgetriebe aufgebracht werden kann.or front-mounted gear box has a reversible gear transmission with a gear ratio of preferably about 1:3 to 1:4 as the starting gear stage. This makes it possible to ensure that the torque delivered to the output shaft of the front-mounted gear box in the starting gear stage corresponds to about three to four times the torque in the normal gear stage, so that the breakaway effect, which is absolutely necessary for use on underground planers or chain scraper conveyors, can be applied with the frequency converter motor by the downstream front-mounted gear box.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:Further advantages and embodiments of the invention emerge from the following description of an embodiment shown schematically in the drawing. In the drawing:

Fig. 1 in einer vereinfachten, schematischen Ansicht eine untertägige Gewinnungseinrichtung mit zwei Kettenantrieben mit Frequenzumrichtermotoren; Fig. 1 shows a simplified schematic view of an underground mining facility with two chain drives with frequency converter motors;

Fig. 2 in einer Schnittansicht den mit einem Vorbauschaltgetriebe gekoppelten Frequenzumrichtermotor; und Fig. 2 shows a sectional view of the frequency converter motor coupled to a front-mounted gearbox; and

Fig. 3 in einem Diagramm das mit dem Frequenzumrichtermotor und dem Vorbauschaltgetriebe erreichbare Motordrehmoment. Fig. 3 shows a diagram of the motor torque that can be achieved with the frequency converter motor and the front-mounted gearbox.

Fig. 1 zeigt zwei insgesamt mit 50 bezeichnete Kettenantriebe zum Antrieb einer um beide Kettensterne 1 der Kettenantriebe 50 umlaufenden, endlosen Kette 2, die im Falle eines als Kettenkratzerförderer ausgebildeten Streb- oder Streckenförderers aus dessen Kratzerkettenband besteht und im Falle einer Hobelanlage eine Hobelkette ist, die den nicht dargestellten Kohlenhobel am Abbaustoß entlangbewegt. Die Kettensterne 1 sorgen für die Umlenkung der Kette: 2 und werden jeweils mittels Antriebseinheiten angetrieben, mit denen sie drehfest über dieFig. 1 shows two chain drives, all designated 50, for driving an endless chain 2 that runs around both chain stars 1 of the chain drives 50. In the case of a longwall or longwall conveyor designed as a chain scraper conveyor, this chain 2 consists of its scraper chain belt and in the case of a planing system, it is a planing chain that moves the coal planer (not shown) along the face. The chain stars 1 ensure the deflection of the chain 2 and are each driven by drive units with which they are connected in a rotationally fixed manner via the

Kettenradwelle 3 verbunden sind. Die Antriebseinheiten beider Kettenantriebe 50 umfassen einen elektrischen, als Frequenzumrichtermotor 10 mit integriertem Schaltkasten 11 für die Frequenzumrichterschaltung ausgebildeten Drehstromasynchronmotor, der mit einem Überlastschutz- und Lastausgleichsgetriebe 4 unter Zwischenschaltung eines Vorbauschaltgetriebes 3 0 gekoppelt ist. Das Überlastschutz- und Lastausgleichsgetriebe 4 ist insbesondere als Planetengetriebe mit zwei Planetenstufen ausgeführt, wobei dem Hohlrad einer der Planetenstufen eine hydraulisch beaufschlagbare Lamellenkupplung zugeordnet ist, um ein lastloses Hochfahren aller Motoren 10 zu erreichen, einen Lastausgleich zwischen den beiden Antriebseinheiten 50 bewirken zu können und im Falle von Blockaden der Kette 2 die Antriebsverbindung zwischen den Motoren 10 und den Kettenradsternen 1 zu lösen. Der Aufbau und die Funktionsweise entsprechender Überlast- und Lastausgleichsgetriebe ist beispielsweise aus der DE 43 16 798 Al bekannt.Sprocket shaft 3. The drive units of both chain drives 50 comprise an electric three-phase asynchronous motor designed as a frequency converter motor 10 with an integrated switch box 11 for the frequency converter circuit, which is coupled to an overload protection and load balancing gear 4 with an intermediate gear box 30. The overload protection and load balancing gear 4 is designed in particular as a planetary gear with two planetary stages, wherein the ring gear of one of the planetary stages is assigned a hydraulically actuated multi-plate clutch in order to achieve load-free start-up of all motors 10, to be able to bring about load balancing between the two drive units 50 and to release the drive connection between the motors 10 and the sprocket stars 1 in the event of blockages in the chain 2. The structure and functioning of corresponding overload and load balancing gears is known, for example, from DE 43 16 798 A1.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Frequenzumrichtermotor 10 und das Vorbauschaltgetriebe 30. Der Frequenzumrichtermotor 10 weist ein Motorgehäuse 12 mit integriertem Schaltkasten (11, Fig. 1) für die Frequenzumrichterschaltung auf. Im Innenraum des Motorgehäuses 12 ist ein Ständer 13 mit Ständerwicklungen 14 angeordnet, wobei am Innenumfang des Ständers 13 um einen Luftspalt beabstandet der Läufer 15 des Frequenzumrichtermotors 10 angeordnet ist, mit dem drehfest die als Hohlwelle 16 ausgebildete Motorwelle verbunden ist. Der grundsätzliche Aufbau eines als Frequenzumrichtermotor ausgebildeten Drehstromasynchronmotors ist dem Fachmann bekannt, so daß eine nähere Beschreibung der elektrischen Wirkungsweise des Frequenzumrichtermotors 10 hier nicht erfolgt. Die Hohlwelle 16 ist sowohl am rückseitigen Ende 17 als auch am motorflanschseitigen Ende 18 jeweils über Lager 19, 20 drehbar an dem rückseitigen Lagerschild 21 bzw. der Motorflanschplatte 22 gelagert und mit einer Axialbohrung 23 versehen, in welcher ein Torsionsdrehstab 24 angeordnet ist, der die AxialbohrungFig. 2 shows a longitudinal section through the frequency converter motor 10 and the front-mounted gearbox 30. The frequency converter motor 10 has a motor housing 12 with an integrated switch box (11, Fig. 1) for the frequency converter circuit. A stator 13 with stator windings 14 is arranged in the interior of the motor housing 12, with the rotor 15 of the frequency converter motor 10 being arranged on the inner circumference of the stator 13 at a distance of an air gap, to which the motor shaft designed as a hollow shaft 16 is connected in a rotationally fixed manner. The basic structure of a three-phase asynchronous motor designed as a frequency converter motor is known to those skilled in the art, so that a more detailed description of the electrical operation of the frequency converter motor 10 is not given here. The hollow shaft 16 is rotatably mounted on the rear end 17 as well as on the motor flange end 18 via bearings 19, 20 on the rear bearing plate 21 or the motor flange plate 22 and is provided with an axial bore 23 in which a torsion bar 24 is arranged, which

23 vollständig durchgreift und am motorflanschseitigen Ende 18 der Hohlwelle 16 mit einem Antriebsritzel 25 aus der Axialbohrung 23 und dem Motorgehäuse 12 hinausragt. Am rückseitigen Ende des Torsionsdrehstabs 24 ist ein weiteres Ritzel 26 angeordnet, welches mit einer geeigneten Verzahnung versehen ist und drehfest mit einer Gegenverzahnung 2 7 am Innenumfang des rückseitigen Endes 17 der Hohlwelle in Eingriff steht. Zwischen der Gegenverzahnung 27 und dem Ritzel 26 des Torsionsdrehstabes 24 kann ein Übergangsspiel ausgebildet sein, um die Montage des Torsionsdrehstabes 24 durch eine mit dem Verschlußdeckel 28 verschließbare Öffnung in dem rückseitigen Lagerschild 21 des Motorgehäuses 12 hindurch zu erleichtern. Der Außendurchmesser des Ritzels 25 ist vorzugsweise geringfügig kleiner und der Außendurchmesser des Ritzels 26 geringfügig größer als der Innendurchmesser Di der Axialbohrung 23. Im Bereich des Ritzels 26 ist am Torsionsdrehstab 24 mittels einer Scherrille eine Sollbruchstelle 2 9 ausgebildet, wobei eine auf der Achse A des Torsionsdrehstabs 24 angeordnete Gewindebohrung 8 sich über die Sollbruchstelle 2 9 hinaus in Richtung des getriebeseitigen Ritzels 25 des Torsionsdrehstabs 24 erstreckt, so daß selbst bei einem Bruch des Torsionsdrehstabes23 completely and protrudes from the axial bore 23 and the motor housing 12 at the motor flange end 18 of the hollow shaft 16 with a drive pinion 25. At the rear end of the torsion bar 24 there is a further pinion 26 which is provided with suitable teeth and which is rotationally fixedly engaged with a counter toothing 27 on the inner circumference of the rear end 17 of the hollow shaft. A transitional clearance can be formed between the counter toothing 27 and the pinion 26 of the torsion bar 24 in order to facilitate the assembly of the torsion bar 24 through an opening in the rear bearing plate 21 of the motor housing 12 which can be closed with the cover 28. The outer diameter of the pinion 25 is preferably slightly smaller and the outer diameter of the pinion 26 slightly larger than the inner diameter Di of the axial bore 23. In the area of the pinion 26, a predetermined breaking point 29 is formed on the torsion bar 24 by means of a shearing groove, wherein a threaded bore 8 arranged on the axis A of the torsion bar 24 extends beyond the predetermined breaking point 29 in the direction of the gear-side pinion 25 of the torsion bar 24, so that even if the torsion bar breaks

24 im Bereich der Sollbruchstelle 29 ein Demontagewerkzeug (nicht dargestellt) in die Gewindebohrung 8 eingeschraubt und der Torsionsdrehstab 24 aus der Axialbohrung 23 herausgezogen werden kann. Da der Torsionsdrehstab 24 nur an seinem rückseitigen Ende 17 mit der Hohlwelle 16 gekoppelt und relativ zu der Hohlwelle 16 abgestützt ist, können Fluchtungsfehler zwischen dem Gehäuse 12 des Frequenzumrichtermotors 10 bzw. der Achse A der Hohlwelle 16 und dem Gehäuse 31 des Vorbauschaltgetriebes 30 bzw. der Getriebeachse G des Vorbauschaltgetriebes 30 ausgeglichen werden. Es ist daher nicht erforderlich, zwischen dem Frequenzumrichtermotor 10 und dem Vorbauschaltgetriebe 30 eine Kupplung, insbesondere eine drehelastische Klauenkupplung Zwischenschalten zu müssen.24 in the area of the predetermined breaking point 29, a disassembly tool (not shown) is screwed into the threaded hole 8 and the torsion bar 24 can be pulled out of the axial hole 23. Since the torsion bar 24 is only coupled to the hollow shaft 16 at its rear end 17 and is supported relative to the hollow shaft 16, misalignments between the housing 12 of the frequency converter motor 10 or the axis A of the hollow shaft 16 and the housing 31 of the front-mounted gearbox 30 or the gear axis G of the front-mounted gearbox 30 can be compensated. It is therefore not necessary to have to interpose a coupling, in particular a torsionally flexible claw coupling, between the frequency converter motor 10 and the front-mounted gearbox 30.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Vorbauschaltgetriebe 3 0 als Zwei-Gang-Zahnradschaltgetriebe ausgeführt, wobei das Schalten zwischen einer Anfahrschaltstufe und einer Normalschaltstufe mittels eines Schaltrings oder einer Schaltnabe vorgenommen wird. In der Schnittansicht in Fig. 2 ist die Schaltnabe 32 in der unteren Hälfte in Schaltstellung für die Anfahrschaltstufe und in der oberen Hälfte in Schaltstellung für die Normalschaltstufe dargestellt, wie noch erläutert werden wird.In the embodiment shown, the front-mounted gearbox 30 is designed as a two-speed gearshift gearbox, with switching between a starting gear and a normal gear being carried out by means of a switching ring or a switching hub. In the sectional view in Fig. 2, the switching hub 32 is shown in the lower half in the switching position for the starting gear and in the upper half in the switching position for the normal gear, as will be explained below.

Das als rückkehrbares Übersetzungsgetriebe ausgeführte Zwei-Gang-Zahnradschaltgetriebe 33 des Vorbauschaltgetriebes 30 weist eine Getriebewelle 34 auf, die abtriebsseitig über das Lager 35 in der abtriebsseitigen Lagerplatte 36 gelagert ist. Die Getriebewelle 34 erstreckt sich auf den Frequenzumrichtermotor 10 zu bis annähernd an das Ritzel 25 des Torsionsdrehstabs 24 heran, wobei zwischen dem Ritzel 25 und der Getriebewelle 34 ein Spalt verbleibt. Am motorseitigen Ende der Getriebewelle 34 ist ein antriebsseitiges Zentralrad 37 des Zahnradschaltgetriebes 33 gelagert, welches hier als Buchse ausgeführt ist, und der mit einer Getriebeverzahnung 39 versehene Abschnitt des Zentralrades 37 ist mittels der Lager 40 drehbar auf dem freien Ende der Getriebewelle 34 gelagert. Das Zentralrad 3 7 verjüngt sich gegenüber dem die Stirnradverzahnung 3 9 aufweisenden Abschnitt in einen Anschlußabschnitt 41, der am Innenumfang mit einer Verzahnung 42 versehen ist und als Nabe mit dem Ritzel 25 des Torsionsdrehstabs 24 drehfest gekoppelt werden kann bzw. gekoppelt ist. Der Anschlußabschnitt 41 weist am Außenumfang einen zylindrischen Bund 43 auf, der mittels des Lagers 44 an der motorseitigen Lagerplatte 45 gelagert ist, die integraler Bestandteil des Getriebegehäuses 31 ist. Axial versetzt zur Getriebewelle 34 ist eine Vorlegewelle 46 an beiden Lagerplatten 36,45 drehbar gelagert, wobei die Vorlegewelle 46 einen Nocken 47 mit Getriebeverzahnung 48 sowie einen Wellenabschnitt aufweist, an welchem z.B. über eine Paßfederverbindung ein Einzelrad 4 9 mit Getriebever-The two-speed gearshift transmission 33 of the front-mounted transmission 30, designed as a reversible transmission, has a transmission shaft 34 which is mounted on the output side via the bearing 35 in the output-side bearing plate 36. The transmission shaft 34 extends towards the frequency converter motor 10 up to almost the pinion 25 of the torsion bar 24, with a gap remaining between the pinion 25 and the transmission shaft 34. A drive-side central gear 37 of the gearshift transmission 33 is mounted on the motor-side end of the transmission shaft 34, which is designed here as a bush, and the section of the central gear 37 provided with gear teeth 39 is rotatably mounted on the free end of the transmission shaft 34 by means of the bearings 40. The central gear 3 7 tapers in relation to the section having the spur gear toothing 3 9 into a connecting section 41, which is provided with a toothing 42 on the inner circumference and can be coupled as a hub to the pinion 25 of the torsion bar 24 in a rotationally fixed manner or is coupled. The connecting section 41 has a cylindrical collar 43 on the outer circumference, which is mounted by means of the bearing 44 on the motor-side bearing plate 45, which is an integral part of the gear housing 31. A countershaft 46 is rotatably mounted on both bearing plates 36, 45, axially offset from the gear shaft 34, the countershaft 46 having a cam 47 with gear toothing 48 and a shaft section to which, for example, a single gear 4 9 with gear connection can be attached via a key connection.

zahnung 50 drehfest gelagert ist. Als weitere Bestandteile weist das Zahnradschaltgetriebe 33 ein drehfest mit der Getriebewelle 34 verbundenes Schaltrad 52 mit Stirnradverzahnung 53 sowie ein abtriebsseitiges Zentralrad 54 mit Stirnradverzahnung 55 auf, welches mittels des Lagers 56 frei drehbar auf der Getriebewelle 34 abgestützt ist.toothing 50 is mounted in a rotationally fixed manner. As further components, the gear shift transmission 33 has a switching wheel 52 with spur gear teeth 53 which is rotationally fixedly connected to the transmission shaft 34 and a central wheel 54 on the output side with spur gear teeth 55 which is supported on the transmission shaft 34 in a freely rotatable manner by means of the bearing 56.

In der Normalschaltstufe, in der die über die Schaltwelle 57 und die fest mit dieser verbundene Schaltgabel 58 bewegbare Schaltnabe 32 einen Abschnitt der Getriebeverzahnung 53 des Schaltrades 52 mit einem Abschnitt der Getriebeverzahnung 3 9 des antriebsseitigen Zentralrades 37 verbindet, läuft das Schaltrad 52 und damit die Getriebewelle 34 mit derselben Drehzahl wie der mit dem Zentralrad 37 gekoppelte Torsionsdrehstab 24 um. Diese Stellung der Schaltnabe 32 entspricht daher der Normalschaltstufe des Schaltgetriebes 33 mit einer Getriebeübersetzung von 1:1.In the normal shift stage, in which the shift hub 32, which can be moved via the shift shaft 57 and the shift fork 58 firmly connected to it, connects a section of the gear teeth 53 of the shift wheel 52 with a section of the gear teeth 39 of the drive-side central wheel 37, the shift wheel 52 and thus the gear shaft 34 rotate at the same speed as the torsion bar 24 coupled to the central wheel 37. This position of the shift hub 32 therefore corresponds to the normal shift stage of the manual transmission 33 with a gear ratio of 1:1.

Das mit den miteinander kämmenden Stirnrad- bzw. Getriebeverzahnungen 39,51,48 und 55 der Zahnräder bzw. Ritzel 37,49,47 und 54 bewirkte Zahnradübersetzungsgetriebe hat im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Anfahrschaltstufe ein Übersetzungsverhältnis ins Langsame von 1:4. Die Anfahrschaltstufe ist nur dann aktiv, wenn die Schaltnabe 32, wie in der unteren Hälfte der Fig. 2 gezeigt, sich in der linken Stellung im Anschlag an der Flanke 59 des abtriebsseitigen Zentralrades 54 befindet. In dieser Stellung übergreift die Schaltnabe 32 gleichzeitig einen Abschnitt der Getriebeverzahnung 53 des Schaltrades 52 und einen verzahnten Abschnitt 60 am abtriebsseitigen Zentralrad 54, der an einem sich in Richtung des Elektromotors 10 vorstreckenden Kragen 61 des Zentralrades 54 ausgebildet ist. Durch diese Stellung der Schaltnabe 32 und die Kopplung der Verzahnungsabschnitte 60 und 53 wird bewirkt, daß die Drehzahl des Zentralrades 54 auf das Schaltrad 52 und damit auf die Getriebewelle 34 übertragen wird. Im Gegenzug hierzu befindet sich, wie weiter oben bereits dargelegt, in der Normal-The gear transmission, which is effected by the meshing spur gears or gear teeth 39, 51, 48 and 55 of the gears or pinions 37, 49, 47 and 54, has a gear ratio of 1:4 in the starting gear stage in the embodiment shown. The starting gear stage is only active when the switching hub 32, as shown in the lower half of Fig. 2, is in the left position in the stop on the flank 59 of the output-side central gear 54. In this position, the switching hub 32 simultaneously engages over a section of the gear teeth 53 of the switching wheel 52 and a toothed section 60 on the output-side central gear 54, which is formed on a collar 61 of the central gear 54 that extends in the direction of the electric motor 10. This position of the switching hub 32 and the coupling of the toothed sections 60 and 53 causes the speed of the central wheel 54 to be transmitted to the switching wheel 52 and thus to the transmission shaft 34. In contrast to this, as already explained above, in the normal

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schaltstufe die Schaltnabe 32 in Zahneingriff mit der Getriebeverzahnung 3 9 des antriebsseitigen Zentralrades 3 7 und der Verzahnung 53 des Schaltrades 52, so daß die Getriebewelle mit derselben Drehzahl wie der Torsionsdrehstab 24 des Frequenzumrichtermotors 10 umläuft.switching stage, the switching hub 32 meshes with the gear teeth 3 9 of the drive-side central wheel 3 7 and the teeth 53 of the switching wheel 52, so that the gear shaft rotates at the same speed as the torsion bar 24 of the frequency converter motor 10.

Die mit dem Zwei-Gang-Schaltzahnradgetriebe bewirkbare Anfahrschaltstufe wird nur dann eingeschaltet, wenn mit dem Frequenzumrichtermotor 10 und dem Kettenantrieb 50 ein Losbrecheffekt zum Anfahren des beladenen Kettenkratzerförderers oder zum Freiziehen des Hobels erreicht werden soll. In der Anfahrschaltstufe erhöht sich, wie schematisch das Diagramm in der Fig. 3 verdeutlicht, daß mit der Kombination aus Frequenzumrichtermotor 10 und Vorbauschaltgetriebe 3 0 abtriebsseitig sich einstellende Motordrehmoment Md auf das Losbrechdrehmoment Md_A, welches hier etwa dem Vierfachen des Nenn-Motordrehmomentes Md_N entspricht. Die Anfahrschaltstufe kann nur bei niedrigen Drehzahlen &eegr; bzw. niedrigen Kettengeschwindigkeiten v_K eingeschaltet werden.The starting gear stage that can be achieved with the two-speed gearshift transmission is only switched on when a breakaway effect is to be achieved with the frequency converter motor 10 and the chain drive 50 to start the loaded chain scraper conveyor or to pull the planer free. In the starting gear stage, as the diagram in Fig. 3 shows schematically, the motor torque Md that is set on the output side with the combination of frequency converter motor 10 and front-mounted gearshift transmission 3 0 increases to the breakaway torque Md _A , which here corresponds to approximately four times the nominal motor torque Md _N. The starting gear stage can only be switched on at low speeds η or low chain speeds v _K .

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Verwendung eines Frequenzumrichtermotors mit Hohlwelle und Torsionsdrehstab bildet die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Das gleiche Prinzip könnte jedoch auch bei Asynchronmotoren ohne Frequenzumrichterschaltung mit Erfolg eingesetzt werden.The invention is not limited to the embodiment shown. The use of a frequency converter motor with a hollow shaft and torsion bar is the preferred embodiment of the invention. However, the same principle could also be used successfully with asynchronous motors without a frequency converter circuit.

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Claims

1. Frequency converter motor for chain drives, in particular for driving chain scraper conveyors or chain-drawn planers for underground mining, with a motor housing, a stator with stator windings, a rotor, a frequency converter circuit and a motor shaft that can rotate with the rotor, characterized in that the motor shaft is designed as a hollow shaft ( 16 ) mounted on the motor flange side and the rear of the motor housing ( 12 ), the axial bore ( 23 ) of which is penetrated by a torsion bar ( 24 ) that is motion-coupled to the hollow shaft (16) only at the rear end ( 17 ) of the hollow shaft ( 16 ).

2. Asynchronous motor for chain drives, in particular for driving chain scraper conveyors or chain-drawn planers for underground mining, with a motor housing, a stator with stator windings, a rotor and a motor shaft rotatable with the rotor, characterized in that the motor shaft is designed as a hollow shaft mounted on the motor flange side and the rear of the motor housing, the axial bore of which is penetrated by a torsion bar which is motion-coupled to the hollow shaft only at the rear end of the hollow shaft.

3. Asynchronous motor according to claim 2, characterized in that the motor is designed without speed and/or torque control.

4. Motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the torsion bar ( 24 ) passes through the axial bore ( 23 ) and/or the motor housing ( 12 ) on the motor flange side without contact.

5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the torsion bar ( 23 ) can be inserted into and pushed through the hollow shaft ( 16 ) from the rear end ( 17 ) of the latter.

6. Motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the motor flange-side end of the torsion bar ( 23 ) is provided with a pinion ( 25 ), a toothing or a shaft connection, the outer diameter of which is smaller than the minimum inner diameter (Di) of the axial bore ( 23 ).

7. Motor according to claim 6, characterized in that the rear end of the torsion bar ( 24 ) is provided with a pinion ( 26 ), a hub connection means or a hub connection toothing, the outer diameter of which is larger than the motor flange-side end of the torsion bar ( 24 ) and the inner diameter (D _i ) of the axial bore ( 23 ).

8. Motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that a predetermined breaking point ( 29 ) is formed at the rear end of the torsion bar ( 24 ) and that a fastening means for an assembly/dismantling aid for the torsion bar ( 24 ) is arranged between the predetermined breaking point ( 29 ) and the end on the motor flange side.

9. Motor according to claim 8, characterized in that the fastening means comprises an axial threaded bore ( 8 ) in the front side of the torsion bar ( 24 ).

10. Frequency converter motor according to one of claims 1 or 3 to 9, characterized in that the frequency converter circuit is arranged in a control box ( 11 ) integrated in the motor housing ( 12 ).

11. Motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the torsion bar ( 24 ) projects with the motor flange-side end out of the motor housing ( 12 , 22 ).

12. Motor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the end of the torsion bar ( 24 ) on the motor flange side is coupled to the input shaft of a gear or front-mounted gearbox ( 30 ) designed as a two-speed gearbox, which can be switched back and forth between a starting gear and a normal gear.

13. Motor according to claim 12, characterized in that the gear or front-mounted transmission is arranged in the motor housing or is arranged in a separate transmission housing ( 31 ).

14. Engine according to claim 12 or 13, characterized in that the gear or front-mounted gear transmission has, as a starting gear stage, a reversible transmission gear transmission with a gear ratio of preferably about 1:3 to 1:4.

15. Motor according to one of claims 12 to 14, characterized in that the torque delivered to the output shaft of the gear or front-mounted transmission ( 30 ) in the starting gear stage corresponds to approximately three to four times the torque in the normal gear stage.