CN106232988A - 用于在泵站使用的集成装置 - Google Patents

Abstract

一种用于在泵站使用的集成装置。该集成装置包括连接器、电动机、电动机控制器和用于泵站系统的接口，连接器用于连接到电源，电动机设置成用于为输出轴提供机械驱动以用于联接到与泵站关联的泵吸装置，电动机控制器设置成为电动机供给来自连接器的电能从而来控制电动机，用于泵站系统的接口设置成与电动机控制器接合以将由电动机供给至输出轴的机械驱动与需求进行匹配。集成装置站包括壳体，壳体带有可移除的外壁部分，并且包括用于电子部件的冷却系统到壳体。自动接合联接设置成在移除外壁部分时自动断开与电子部件的电连接。

Description

用于在泵站使用的集成装置

技术领域

本发明涉及用于在泵站使用的集成装置，以及相关的制造和操作方法。具体地，但不排他地，本发明涉及用于在地下工作输送液压流体的泵站使用的集成装置。

背景技术

在地下，在长壁煤矿井中，可以使用动力顶板支架用于支撑在钻探采掘面的切割机上方的区域中的矿顶。该动力顶板支架采用高压液压流体以支持矿顶负载，并在切割机从采掘面切下煤矿时与切割机一起推进。通常情况下，位于远离采掘面的液压泵站用于供给液压流体。泵站通常包括作为液压流体的容器的储罐，和一组各自选择性地由电动机驱动的泵吸装置。在泵站系统控制器的控制下，电动机用于单独地驱动泵吸装置以成为连接或断开状态。泵站系统控制器监视对液压流体的需求，并提供控制信号给电动机。用于动力或冷却目的，一个这样的泵站可以被用来供给多个动力顶板支架，并且将液压流体供给到其他机器，并执行其他泵送作业，诸如供给水或其它液体以用于抑制粉尘。

在地下环境中，泵站的空间是很缺乏的，并且在地下进入或放置泵站和关联的泵吸装置是很困难的。由于这些物理限制，容器、泵吸装置和泵站系统控制器需要被放置成彼此远离，它们之间有电气及流体联接。当在地下作业时，空气可能会有爆炸的危险。此外，在泵站故障的情况下，需要迅速恢复到操作状态。再加上对液压流体的变化的需求，控制泵站的操作以得到期望的流体量的供给和在泵吸装置的输出上保持适当的压力是困难的，因为泵吸装置的特性，以及由泵吸装置供给的动力顶板支架的性能特征具有复杂的关系。满足液压供给需求的问题也与泵吸装置的响应性相关联。通常情况下，响应性受到用于给泵吸装置供电的电动机的响应速度的限制。在泵站的正常操作中，在泵吸装置中的泵吸负载的分布补偿了慢的响应速度，因为不需要一个泵吸装置在其输出上作出快速阶跃变化。然而，在泵站的泵吸装置发生故障的情况下，响应性变得更加重要，因为剩下的泵吸装置必须设法弥补故障。这可能需要一个庞大而迅速的响应。为了满足这种需求的变化，通常泵站将包括可用于在这种情况中提供响应的备用泵吸装置。然而，备用泵吸装置是一个额外的成本，并增加了泵站的复杂性。

从泵站的泵吸装置中的功率分离和电子控制意味着确保可靠的功率和/或数据通信的连接是复杂的。功率和/或数据通信的可靠连接以及确实的液压输出对于消除停机时间是很重要的，从而使得有效的连续操作成为可能，并且使得保持供应以用于任何可能的关乎安全的关键的系统。此外，泵站的整体控制，或者在泵站中的特定泵吸装置的手动控制由于泵站中的装置的分离而复杂化。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的是解决无论是在本文中或是以其他方式阐述的现有技术的至少一个缺点。

在一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于泵站的集成装置，集成装置包括：

用于连接到电源的连接器；

电动机，电动机设置成为输出轴提供机械驱动，以用于联接到与集成装置相关联的泵吸装置；

电动机控制器，电动机控制器设置成将来自连接器的电能供给至电动机，从而控制电动机；及

至泵站系统控制器的接口，通过所述接口，集成装置在使用中设置成接收输入，所述输入与从泵站系统控制器接收到的用于从与集成装置相关联的泵吸装置输出的需求相关，并使电动机控制器响应于所述需求来驱动电动机。

在一个示例性实施例中，电动机包括开关磁阻电动机。

在一个示例性实施例中，本发明提供了一种用于泵站的集成装置，集成装置包括：

用于连接到电源的连接器；

开关磁阻电动机，开关磁阻电动机设置成为输出轴提供机械驱动，以用于联接到与集成装置相关联的泵吸装置；

电动机控制器，电动机控制器设置成将来自连接器的电能供给至电动机，从而控制电动机；及

至泵站系统控制器的接口，通过所述接口，集成装置在使用中设置成接收输入，所述输入与从泵站系统控制器接收到的用于从与集成装置相关联的泵吸装置输出的需求相关，并使电动机控制器响应于所述需求来驱动电动机。

在一个示例性实施例中，提供了一种用于泵站的集成装置，包括电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口，其中电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口彼此集成在壳体中，其中壳体包括可移除地安装在壳体上的外壁部分，电动机控制器的电子部件或至泵站系统控制器的接口被安装在外壁部分上，以便当外壁部分被安装在壳体上时位于壳体的内部，且其中外壁部分包括用于电子部件的冷却系统。

在一个示例性实施例中，电动机包括开关磁阻电动机。

在一个示例性实施例中，提供了一种用于泵站的集成装置，包括开关磁阻电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口，其中电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口彼此集成在壳体中，其中壳体包括可移除地安装在壳体上的外壁部分，电动机控制器的电子部件或至泵站系统控制器的接口被安装在外壁部分上，以便当外壁部分被安装在壳体上时位于壳体的内部，且其中外壁部分包括用于电子部件的冷却系统。

在一个示例性实施例中，提供了一种用于在泵站中使用的集成装置的壳体，壳体在使用中可设置成容纳彼此集成在壳体中的电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口，其中壳体包括装配件，装配件设置成使壳体的外壁部分被可移除地安装，其中外壁部分包括安装在外壁部分上的电子部件，且其中泵站进一步包括自动接合联接，自动接合联接设置成在外壁部分被安装在壳体上时，将安装在外壁部分上的电子部件电连接至电动机控制器或泵站系统控制器，并且其中自动接合联接设置成在从壳体移除外壁部分时，自动断开电子部件和电动机控制器或泵站系统控制器之间的电连接。

在一个示例性实施例中，电动机包括开关磁阻电动机。

在一个示例性实施例中，提供了一种用于在泵站中使用的集成装置的壳体，壳体在使用中可设置成容纳彼此集成在壳体中的开关磁阻电动机、电动机控制器和至泵站系统控制器的接口，其中壳体包括装配件，装配件设置成使壳体的外壁部分被可移除地安装，其中外壁部分包括安装在外壁部分上的电子部件，且其中泵站进一步包括自动接合联接，自动接合联接设置成在外壁部分被安装在壳体上时将安装在外壁部分上的电子部件电连接至电动机控制器或泵站系统控制器，并且其中自动接合联接设置成在从壳体移除外壁部分时，自动断开电子部件和电动机控制器或泵站系统控制器之间的电连接。

在一个示例性实施例中，用于泵站的集成装置进一步包括联接至输出轴的泵吸装置。如果还未被详细描述的话，壳体可以设置成进一步容纳用于电源的连接器，和设置在其中的电动机的输出轴的至少一部分。在一个实施例中，用于泵站的集成装置进一步包括泵站系统控制器。在一个示例性实施例中，泵站系统控制器包括接口，以用于连接至在集成装置的外部的另一个泵站系统控制器。

在一个示例性实施例中，提供了一种包括上述的多个集成装置的设置的泵站。在一个实施例中，泵站包括多个集成装置，所述多个集成装置具有多个泵吸装置联接至其。在一个示例性实施例中，每个集成装置联接至泵吸装置。在一个示例性实施例中，泵站包括在泵站系统控制器和集成装置之间的数据连接，从而集成装置是可控制的，以根据变化的泵吸需求共同提供所需的输出。在一个示例性实施例中，集成装置中的一个包括泵站系统控制器，泵站系统控制器可操作以控制泵站中的集成装置中的一个或多个。在一个示例性实施例中，集成装置中的一个包括泵站系统控制器，其可操作作为在泵站中的所有其他集成装置的主控制。在一个示例性实施例中，集成装置中的一个可操作作为屈从于设置成作为泵站中集成装置的主控制器的泵站系统控制器的从控制器。在一个示例性实施例中，泵站包括多个集成装置，集成装置中的一个、两个或更多个，比如集成装置中的每个都包括泵站系统控制器，泵站系统控制器可配置成作为主控制器操作，或作为屈从于另一个集成装置的主控制器的从控制器来操作。在一个示例性实施例中，泵站设置成使得数据连接被用来从集成装置中指定主控制器。

在一个示例性实施例中，集成装置包括用于连接器、电动机、电动机控制器、输出轴和至泵站系统控制器的接口的壳体。在一个示例性实施例中，连接器是电连接器。在一个示例性实施例中，连接器设置成提供电连接，以及用于电源线安装在集成装置上的物理连接。在一个示例性实施例中，连接器至少部分地可从壳体的外部触及，并设置成提供从壳体外部至壳体内部的电的路径。在一个示例性实施例中，输出轴至少部分地可从壳体的外部触及以用于联接至泵吸装置。

在一个示例性实施例中，集成装置包括用户接口段，用户接口段设置成接收用户控制输入并提供集成装置的部件的操作状态信息，泵吸装置联接至集成装置，并且联接至作为泵站的一部分被可操作地连接的泵吸装置。在一个示例性实施例中，用户接口段包括显示屏。用户接口段可包括触摸屏、键盘、鼠标或类似的，以用于接收用户控制输入。

在一个示例性实施例中，电动机控制器包括可变速驱动。在一个示例性实施例中，泵吸装置包括正排量泵。在一个示例性实施例中，泵站系统控制器设置成监视联接到输出轴的相关联的泵吸装置的操作，并接收一个或多个反馈信号，以及来自用户输入段的用户控制输入。在一个示例性实施例中，泵站系统控制器设置成控制集成装置的操作，包括基于用户控制输入和一个或多个与泵吸装置速度、泵吸装置流速、泵吸装置或下游压力相关的需求信号，以及可选地，与一个或多个相关的反馈信号，将驱动控制信号传送至电动机控制器。

在一个示例性实施例中，壳体包括多个内部隔室。在一个示例性实施例中，壳体包括至少两个内部隔室，两个内部隔室在物理上完全地或部分地彼此隔离。在一个示例性实施例中，壳体包括电动机隔室，完全地或部分地在电动机和一个或多个电动机控制器及泵站系统控制器之间提供内部物理隔离。在一个示例性实施例中，壳体包括电动机隔室，完全地或部分地在电动机和每个电动机控制器及用于泵站主控制器的接口之间提供内部物理隔离。在一个示例性实施例中，壳体设置有电动机隔室，电动机隔室包括一个或多个开口，所述一个或多个开口在电动机隔室和壳体中的一个或多个其他隔室之间。在一个示例性实施例中，壳体包括带有开口的电动机隔室，当电动机被设置在壳体中到位时，开口完全地或部分地由电动机本身封闭。在一个示例性实施例中，电动机包括联接至输出轴的转子，和绕设在转子上定子。在一个示例性实施例中，定子包括外护套，其中外护套设置有壳体，以形成围绕电动机的电动机隔室，将电动机与壳体中的一个或多个其他隔室隔离，当电动机在壳体中到位时，所述隔离是完全的，或部分的。前述的隔室可以是完全地彼此物理隔离的，意味着其之间不存在连接路径，或者可以是彼此部分地物理隔离的，从而有隔离特征，如肋、条、框、格子或类似的，其中在隔室之间提供了总体开放的方面以得到用于壳体中的气体额膨胀空间。例如，膨胀空间可以提供在壳体中，所述空间形成总体互连的空间以用于气体在隔室的部分集之间，或者所有隔室之间自由移动。

在一个示例性实施例中，定子包括外护套，其中当电动机被集成入集成装置中时外护套设置成提供壳体的一部分。在一个示例性实施例中，外护套设置成在电动机隔室和壳体中的一个或多个其他隔室之间完全地或部分地提供内部物理隔离。在一个示例性实施例中，外护套设置成包括凸起，凸起从电动机延伸成为肋状凸起，或片状凸起，被设置以在壳体中的隔室之间提供完全的或部分的内部物理隔离。在一个示例性实施例中，凸起从电动机径向延伸。在一个示例性实施例中，凸起从电动机切线地延伸。在一个示例性实施例中，凸起沿电动机平行于输出轴的轴线延伸。在一个示例性实施例中，凸起沿外护套的长度部分地或可选地完全地沿护套的长度延伸。在一个示例性实施例中，凸起设置成当电动机被设置在壳体中到位时，封闭在壳体中的电动机隔室和壳体中的一个或多个其他隔室之间的开口。在一个示例性实施例中，凸起包括固定特征以使壳体中的一个或多个其他隔室被联接至壳体。在一个示例性实施例中，多个凸起设在护套上，具有如上述的多个凸起。

在一个示例性实施例中，壳体包括用于电动机控制器的多个内部隔室，例如以下中的两个或更多个：电动机控制器处理器隔室、电源电子隔室和过滤器隔室。在一个示例性实施例中，电动机控制器在电源电子隔室中包括多个电源电子装置。在一个示例性实施例中，电源电子装置设在电路板上，电路板能够以拔插动作被移除和替换，例如通过使用连接器的一部分以与在壳体之内的连接器的另一部分配合。在一个示例性实施例中，一个或多个，例如每个用于电动机控制器的隔室，都向壳体之内的膨胀空间开放。

在一个示例性实施例中，电源电子隔室中的一个或多个可与壳体中的开口连通，其中壳体包括可移除的外壁部分，外壁部分可移除地安装在壳体上，并且电动机控制器或泵站系统控制器的电子部件被安装至外壁部分。相配地，一个或多个电源电子隔室与壳体中的开口连通，其中壳体包括可移除的外壁部分，外壁部分可移除地安装在壳体上，并且电动机控制器或泵站系统控制器的电子部件被安装至外壁部分。相配地，电子部件包括有效部件，适宜地是整流器或开关部件，优选晶体管，优选绝缘栅双极晶体管（IGBT）。相配地，电子部件包括电源电子部件，或包括多个电源电子部件的电源电子装置。在一个示例性实施例中，一个或多个，例如每个电源电子隔室都向壳体中的膨胀空间开放。

在一个示例性实施例中，外壁部分设有手柄，以利于从壳体移除外壁部分。在一个示例性实施例中，手柄设为当外壁部分被安装在壳体上时位于壳体的外部。在一个示例性实施例中，壳体包括安装特征，安装特征设置成与外壁部分上的安装特征配合以使外壁部分在使用中被可释放地安装在壳体上。

在一个示例性实施例中，外壁部分设置成作为安装在其上的电子部件的散热器。在一个示例性实施例中，外壁部分具有与其身体接触地安装的电子部件，例如使电子部件的电绝缘封装与外壁部分身体接触。在一个示例性实施例中，外壁部分在电子部件和外壁部分之间设有热桥层。在一个示例性实施例中，外壁部分包括内表面和外表面，电子部件安装在内表面上。在一个示例性实施例中，内表面是总体平面的，电子部件平行于内表面安装在外壁部分上。在一个示例性实施例中，用于电子部件的冷却系统包括用于电子部件的主动冷却系统。在一个示例性实施例中，冷却系统包括流体递送系统。在一个示例性实施例中，流体递送系统包括被流体入口和流体出口，其提供以用于外壁部分。在一个示例性实施例中，流体入口设在外壁部分的外表面上。在一个示例性实施例中，流体出口设在外壁部分的外表面上。在一个示例性实施例中，流体入口和流体出口都设在外壁部分的外表面上。在一个示例性实施例中，流体入口和流体出口通过形成在外壁部分中的流体通路联接，流体通路例如整体形成在外壁部分中。在一个示例性实施例中，流体路径不位于外壁部分的内表面的内部。在一个示例性实施例中，流体路径包括外壁部分的凹陷部分。在一个示例性实施例中，外壁部分的外表面是总体平面的，流体路径在其平面中在外壁部分之内延伸，例如整个在其平面中。在一个示例性实施例中，流体路径被保持在壳体之内的一个或多个隔室外面，从而与隔室的内部隔开，和/或与连接壳体中隔室的膨胀空间隔开。在一个示例性实施例中，流体路径设置成延伸不超过外壁部分的内表面。在一个示例性实施例中，流体路径包括凹槽，例如通道，形成在外壁部分中，设有盖子在其上方以密封流体入口和流体出口之间的通道。在一个示例性实施例中，盖子包括平板。在一个示例性实施例中，盖子提供外壁部分的外表面。

在一个示例性实施例中，电子部件设置成相比较于流体路径的向内程度来说在壳体内部。在一个示例性实施例中，电子部件设置成当外壁部分安装在壳体上时，电连接至电动机控制器或泵站系统控制器，从外壁部分离开，使用插入、推入配合或其他自动接合联接形成连接。

在一个示例性实施例中，外壁部分具有多个安装至其上的电子部件，安装至其上的电子部件如上所述。

在一个示例性实施例中，壳体包括多个如上所述的外壁部分。在一个示例性实施例中，壳体包括多个外壁部分，同样的电子部件被安装至所述多个外壁部分，使得外壁部分是用于集成装置的电子部件的模块化设置的一部分。

在一个示例性实施例中，壳体包括在正面、背面、第一和第二端、顶部和底部的外壁部分，例如形成总体立方体形状。在一个示例性实施例中，外壁部分包括在至少两个表面上的开口，例如在三个表面上。在一个示例性实施例中，壳体包括在三个总体不平行的表面上的开口，例如在正表面、顶部和在第一端面上。在一个示例性实施例中，壳体包括在正表面、顶部和第一端面中的仅一个、两个或三个上包括开口。以此方式，壳体可以在使用中被定位成抵住壁，并且紧挨着在第二端面上的被互连的泵吸装置，但开口保持可触及以用于经由开口执行安装、维护和修理工作。

在一个示例性实施例中，壳体是耐爆炸的壳体。

在一个示例性实施例中，集成装置包括电动机冷却系统，电动机冷却系统配置成使冷却流体递送至电动机。在一个示例性实施例中，电动机冷却系统包括设在壳体外部的流体入口和流体出口。在一个示例性实施例中，电动机冷却系统设置成使得流体可以流动穿过其中并且以此来从电动机和壳体中带走热量。在一个示例性实施例中，电动机冷却系统设置成使得流体可以流过电动机的外护套上方并以此来从电动机和壳体中带走热量。

在一个示例性实施例中，电动机冷却系统的流体入口和流体出口与壳体的电动机隔室流体连通。在一个示例性实施例中，设有空隙使得流体可以流动穿过其中。在一个示例性实施例中，电动机冷却系统包括电动机隔室中的空隙，至少部分地围绕电动机。在一个示例性实施例中，电动机冷却系统包括在电动机隔室中的空隙，空隙形成在电动机和电动机被设置所在的壳体之间。

如将能理解的，自动接合联接被设置以在安装时将安装在外壁部分上的电子部件电连接至电动机控制器或泵站系统控制，包括重安装壳体的外壁部分。

在一个示例性实施例中，自动接合联接是多部分联接，其中一个部分由以下任何一个承载：外壁部分；安装在外壁部分上的电子部件；承载安装在外壁部分上的电子部件的电路板。在一个示例性实施例中，自动接合联接是多部分联接，其中另一个部分由以下任何一个承载：壳体；电动机控制器；泵站系统控制器；联接至电动机控制器的电路板或总线；联结至泵站系统控制器的电路板或总线。

在一个示例性实施例中，壳体包括多个如上所述的外壁部分，设置成当安装在壳体上以及当从壳体移除时，如上所述地作用。在一个示例性实施例中，外壁部分是用于泵站的，例如用于电动机控制器的电子部件的模块化设置的一部分。

在一个示例性实施例中，集成装置包括电动机控制器，电动机控制器包括多个模块化装置，每个模块化装置包括一个或多个安装在壳体的外壁部分上的电子部件。

在一个示例性实施例中，电子部件设置成当外壁部分安装在壳体上时，被电连接至电动机控制器或泵站系统控制，从外壁部分离开，使用插入、推入配合或其他自动接合联接形成连接。

在一个示例性实施例中，提供了一种如上所述的壳体。在一个示例性实施例中，提供了用于组装入如上所述的集成装置的壳体。

在一个示例性实施例中，提供了一种制造用于在泵站中使用的集成装置的方法，集成装置包括用于连接到电源的连接器；电动机，电动机设置成为输出轴提供机械驱动，以用于联接到与集成装置相关联的泵吸装置；电动机控制器，电动机控制器设置成将来自连接器的电能供给至电动机，从而控制电动机；和用于泵站系统控制器的接口，该方法包括将连接器、电动机、电动机控制器、输出轴和用于泵站系统控制器壳体的接口组装成集成装置。

在一个示例性实施例中，提供了一种操作泵站的方法，泵站包括电动机、电动机控制器和用于泵站系统控制器的接口，电动机、电动机控制器和泵站系统控制器彼此集成在壳体中，其中壳体包括可移除地安装在壳体上的外壁部分，并且电动机控制器的电子部件或至泵站系统控制器的接口被安装在外壁部分上，以便当外壁部分被安装在壳体上时位于壳体的内部，该方法包括使用由外壁部分提供的冷却系统为电子部件提供冷却。

在一个示例性实施例中，提供了一种装配或组装的方法，该方法的执行使用壳体，壳体适合于容纳彼此集成在壳体中的电动机、电动机控制器和用于泵站系统控制器的接口，壳体包括装配件以使壳体的外壁部分被可移除地安装，其中外壁部分包括安装在外壁部分上的电子部件，且其中泵站进一步包括自动接合联接，该方法包括安装外壁部分从而将安装在外壁部分上的电子部件电连接至电动机控制器或用于泵站系统控制器的接口，该方法进一步包括从壳体移除外壁部分，从而自动断开在电子部件和电动机控制器或用于泵站系统控制器的接口之间的电连接。

附图说明

为更好地理解本发明，并说明本发明的实施例如何可以付诸实施，现在将通过举例的方式，参考所附示意图，附图中：

图1示出从正面、第一端和上面观察的根据第一示例性实施例的集成装置的立体图；

图2示出从背面、第一端和上面观察的图1的集成装置的立体图；

图3示出了图1的集成装置的正视图；

图4至图6示出图1的集成装置的剖视图，分别在图3的箭头A-A、B-B和H-H方向上对剖面观察；

图7和9示出图1的集成装置的平面图；

图8示出图1的集成装置的剖面图，在图7的C-C剖面上以箭头的方向观察；及

图10和11示出图1的集成装置的剖面图，分别对图9的剖面并且以箭头E-E和F-F的方向观察；

图12A至12E分别示出：包括通道的隐藏细节的正视图，通道形成在与整流器相关联的外壁部分的一部分中；基于在箭头的方向上图12A的线B-B，与整流器相关联的外壁部分的剖视图；从与整流器相关联的外壁部分的正面、一个侧面和上面观察的立体图；从与整流器相关联的外壁部分的后面、同样的侧面和上面观察的立体图；和基于图12C的线A-A，外壁部分的前部的剖面图；及

图13A至13E分别示出：包括通道的隐藏细节的正视图，通道形成在与IGBT相关联的外壁部分的一部分中；基于在箭头的方向上图13A的线C-C，与IGBT相关联的外壁部分的一部分的剖视图；从与IGBT相关联的外壁部分的一部分的正面、一个侧面和上面观察的立体图；从与IGBT相关联的外壁部分的后面、同样的侧面和上面观察的立体图；和与IGBT相关联的外壁部分的一部分的后面、第二侧面和上面观察的立体图，包括IGBT和外壁部分之间的联接的隐藏细节。

具体实施方式

现在将参照附图描述示例性实施例。

图1、2、3、7和9示出了集成装置1的外部，而图4至图6、8、10和11示出了集成装置1的剖视图，从而内部特征可以被看见和理解。集成装置1包括连接器10，用于连接到电源，如在1140V交流电下操作的电源，并且额定工作在300千瓦。来自连接器10的电能被设置成传递到电动机20，以便为输出轴30提供机械驱动。输出轴30在使用中被联接到泵吸装置，该泵吸装置以正排量泵（未示出）的形式并且与集成装置1相关联。电动机控制器被设置为控制从连接器10到电动机20的电能供给，从而控制电动机20。用于泵站系统控制器的接口被设置成与电动机控制器相连接，以使集成装置1能够在由电动机20供给到输出轴30的机械驱动与来自泵吸装置的需求匹配的情况下进行操作。泵吸装置被设想到与集成装置1一起工作以供给加压的液压流体，例如水和油的乳状液，至动力顶板支架或其他采矿机械，例如加压至300-400巴。

在图中可以看出，集成装置1被设置为使得连接器10、电动机20、电动机控制器、输出轴30和用于泵站系统控制器的接口被提供作为一个集成装置。集成装置1使连接器10、电动机20、电动机控制器、输出轴30和用于泵站系统控制器的接口被提供为在壳体40之内彼此集成。为了在地下使用，壳体40是耐爆炸的，并且在其中提供在内部部件和隔室之间的爆炸空间80，从而气体可以在壳体的范围内移动以适应温度变化等。

电动机20包括开关磁阻电动机，并且电动机控制器包括变速驱动器。在其它例如那些使用感应电动机的系统，会遇到普遍较高的惯性和更低的电磁响应来控制输入的情形。对于给定的功率和扭矩规格，感应电动机通常还占用更多得多的体积。出于这个原因，在所描述的集成装置中使用开关磁阻电动机是有利的，尤其是当电动机控制器和系统控制器与其紧密结合以为电动机提供驱动时。开关磁阻电动机的响应性，和他们的相对高的转矩密度意味着集成装置可以在不提供备用装置的情况下进行操作。以这种方式，集成装置可以形成泵站的一部分，其包括较少的冗余元件，同时仍然实现对于需求的大的变化，如对于与泵站的其他元件的故障相关的变化作出快速反应。

在示例性实施例的以下描述中，电动机以及包括电动机控制器等的相关部件都分别包括开关磁阻电动机和用于与开关磁阻电动机一起使用的相关部件。电动机控制器包括数个电路元件——电动机控制器处理器60、整流器61、电抗器62、EMC滤波器63、电容器组合64和以绝缘栅双极晶体管（IGBT）65形式的多个电源电子开关元件。电动机控制器处理器60被设置为监控电动机20的操作状态，并通过电动机控制装置的其它部件为电动机20提供所期望的速度。根据从经由输出轴30连接至电动机20的泵吸装置供给液压流体的需求以及所需的以满足需求的泵吸装置的相应的操作速度，电动机控制器处理器60进一步被设置成接收设定信号，例如表示从接口到泵站系统控制器的电动机20所期望的速度的信号。

用于泵站系统控制器的接口包括泵站控制器处理器50，其被设置为监视联接到输出轴30的相关联的泵吸装置的操作，并接收一个或多个反馈信号，以及来自用户的用户控制输入。为了便于用户交互，用于泵站系统控制器的接口包括用户接口段，其可用于接收用户控制输入，并提供联接到集成装置1的泵吸装置的操作状态信息。用户接口部包括显示屏51，以及用于接收用户控制输入的鼠标52。以下将更详细地描述，泵站控制处理器50也可以用于控制其他集成装置，所述其他集成装置通过作为泵站系统控制器操作而作为泵站的一部分被连接到集成装置1。

集成装置1在其正面包括外壁部分410，外壁部分410被可拆卸地安装在壳体40上，并且电动机控制器50的电子部件被安装到外壁部分410，从而当外壁部分410被安装在壳体40上时，电动机控制器50的电子部件位于壳体40内部。如下面详细描述的，在关于用于集成装置1的冷却部件的设置，以及有利于集成装置1的部件的拆卸和更换方面，外壁部分410提供了许多优点。

外壁部分410被用在电动机控制装置的电子部件的冷却系统中，在这种情况下，电动机控制装置的电子部件是整流器61和各IGBT 65。两个外壁部分410、410'被示出为与各IGBT 65相关联，并且进一步的外壁部分410"被示出为与整流器61相关联。外壁部分410被设置成作为安装在其上的电子部件的散热器。为了得到良好的热传递，电子部件安装成与外壁部分410的内面发生身体接触。在由外壁部分410的热质量和用于热量传递到集成装置1的周围环境的表面面积提供的任何冷却之外，外壁部分410是用于安装在其上的电子部件的主动冷却系统的一部分。

冷却系统包括流体输送系统420，流体输送系统420使流体从流体入口430传递到设在外壁部分410中的流体出口431，使得流体入口430和流体出口431之间的热可以从外壁部分和相关的电子部件被吸收，并由此从壳体40被除去。流体入口430和流体出口431都被设置在外壁部分410的外表面，并通过流体通路联接，流体通路形成为被盖子434覆盖的外壁部分410中的通道433，以将通道433密封成流体入口430和流体出口431之间的封闭管路。图12E以横截面显示了这种设置。在图12A和13A中的盖子434被描绘为透明的，以显示通道433的路径，其在使用中位于盖子434之下。以这种方式，流体输送系统完全与容纳电子部件的壳体40中的隔室的内部保持隔开。依赖外壁部分410"的材料完整性以使流体不会泄漏到壳体中，这可以很容易地被规定和制造，以达到高水平的可靠性。为了在外壁部分410"中的盖子434和通道433之间提供高耐压密封，提供了焊缝435。在示例性实施例中，一个或多个焊缝435被制成围绕盖子434的边缘以将盖子434联接到外壁部分410"，而盖子位于外壁部分410"上以便横跨于通道433上。焊缝435还被设成穿过设置在盖子434中的孔436，以将外壁410"部分联接到盖子434，例如，以加强这两个组件之间的连接。孔436与通道433对准，使得焊缝436被设置成远离盖子434的边缘。例如，孔436和通道433之间的对准可以使得焊缝被设置成穿过盖子434的中央区域中的孔，或者位于通道的两部分比如两个相邻的部分之间的盖子的区域中的孔，两个相邻的部分在此示出为以彼此并排的关系，例如彼此平行的关系延伸的两个部分。焊缝可以进一步在通道的第一和第二侧之间以交替的设置被提供，沿通道的长度移动，和/或可以在通道的以彼此并排关系延伸的部分之间以交替的设置被提供。在其他实施例中，外壁部分可以被制造成带有设置在其中的通道，例如带有包括铸件的内部特征的通道。

在所描述的冷却系统中，在入口和出口处的连接器的故障，以及形成在入口/出口和外壁部分之间或外壁部分的内部和外板之间的密封的故障对于保持流体与电子部件分隔开来说不是关键性的。

尽管存在主动冷却系统以减少在使用中的热积聚的效果，诸如IGBT的电子部件仅具有有限的使用寿命，并可能需要偶尔更换。通过提供可移除地安装在壳体40上的外壁部分410，以及电动机控制器50的电子部件被安装至外壁部分410，更换部件变得容易，而外壁部分410被配置为当需要时在已使用的和新的之间容易地交换。

为了提供壳体40与壳体40的外壁部分410之间的机械连接，在壳体40上设置安装特征。安装特征被设置成在外壁部分410上的相关安装特征合作，以使外壁部分可释放地安装在壳体40上。在集成装置1中的安装特征包括螺纹紧固件、在外壁部分410中的开口460和在壳体40中的螺纹孔。外壁部分410设有手柄413，以便一旦安装特征已经被彼此释放，就有利于从壳体移除外壁部分。

电连接系统被链接到每个外壁部分410并被设置为自动地接合，以提供在安装在外壁部分410上的电子部件和电动机控制处理器60之间的电连接。电连接在将外壁部分410安装到壳体40时形成。电连接系统包括一个插入、推入配合或其他自动接合联接，一部分固定在外壁部分410上，一部分固定在壳体40内。例如，图13B和13E示出通过安装螺钉651物理联接到外壁部分410'的IGBT 65。IGBT 65通过电连接器652电联接至集成装置1内的电气系统，使用了在IGBT 65和连接器652之间的即插即用引脚设置。弹性跨引线450被用于形成从连接器652起的进一步连接，而电气系统的其余在集成装置1之内。连接器652和跨引线450被保持在壳体40中的载体装置653内，载体装置653在使用中被固定至壳体40，在外壁部分的开口460处或围绕外壁部分的开口460。类似的连接设置被适当地为其他电源部件而设置，例如与外壁部分410"和载体装置613一起使用的整流器61，并且还可以被提供用于例如，通过数据连接器440控制或诊断信号传输。

壳体40包括多个内部隔室，其可以是至少部分地物理上彼此隔离的，同时保持有膨胀空间80。壳体40包括用于电动机20、电动机控制器元件和泵站系统控制器接口元件的隔室。电动机20所位于的隔室相对于电动机20是尺寸超过的，以使电动机冷却系统能进行操作。电动机冷却系统使冷却流体递送至电动机20。冷却流体可以在设置在壳体40的外部的流体入口21和流体出口22之间传递。在流体入口21和流体出口22之间的传递的流体可以从电动机20和壳体40带走热量。通过使冷却流体通过绕电动机20和壳体40中的隔室内的空隙，消除了用于电动机20的单独的冷却夹套的需要。与用于外壁部分410的冷却设置相似，有赖于壳体40在其内部隔室的材料完整性，以使流体不泄露到壳体40的其余部分中，并且在电动机冷却系统中，在入口和出口处的连接器的故障，以及形成在入口/出口和外壁部分之间或外壁部分的内部和外板之间的密封的故障对于保持流体与壳体40之内的电子部件分隔开来说不是关键性的。

如上所述的壳体40在其正面上具有被可移除地安装在壳体40上的外壁部分410，当其到位时，其覆盖在壳体的开口上。顶面和第一端面也分别具有可移除的壁部510、610，当被移除时，其暴露开口，通过该开口，可以触及壳体40的内部和其中的部件以用于安装、维护和修理的目的。

集成装置1可被用作为泵站的一部分，泵站包括多个集成装置的设置。泵站中的每个集成装置具有与其联接的泵吸装置，并在用于泵站系统控制器的接口之间提供了数据连接，以使集成装置是可控制的，根据变化的泵吸需求，从泵吸装置提供所需的输出。在这种类型的设置中，集成装置中的一个被配置为它的泵站控制器处理器作为主泵站系统控制器来操作。其他集成设备被配置为它们的泵站控制器处理器作为从控制器来操作。从控制器屈从于由作为主控制器的泵站控制器处理器所提供的泵站系统控制器。集成装置可以被设置成使得所述数据连接被用于指定主控制器，无论是响应于用户输入，或者自动通过预定的协议，例如包括用于为泵站无缝加入或除去集成装置的设施。在其他实施例中，单独的泵站系统控制器被用于对所有使用其泵站系统控制器接口的集成装置提供控制输入。

通过提供如所述的集成装置，解决了与数据传输、提供功能的机械连接和在将电动机和泵条件匹配到所期望的泵吸输出中的可靠性相关联的问题。此外，有利于产生紧凑的形状因数，其显示出高转矩密度，并在同时显示出良好的响应时间，具有合适的防爆作用。内部隔室化在一定程度上有利于将冷却液与电子部件隔离。可从壳体移除的外壁部分的存在有助于降低制造和组装中的复杂性，并通过适当选择冷却和互连设置，在对于作为整体的泵站的制造和可靠性上再次具有好处。

虽然几个优选实施例已被示出和描述，但可以理解，本领域的技术人员可能在不脱离本发明的范围的情况下作出各种改变和修改，如所附权利要求中限定的。

应当注意，与本申请相关的所有与本申请同时或先于本申请提交的并且以本说明书公开的论文和文献，其内容通过引用并入本文。

所有的在本说明书（包括任何所附的权利要求、摘要和附图）中公开的特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合进行组合，除非组合中至少一些这样的特征和/或步骤是互相排斥的。

在本说明书（包括任何所附权利要求，摘要和附图）中公开的每个特征可被起到相同、等效或类似目的替代特征所代替，除非另有说明。因此，除非明确声明，否则公开的每个特征仅是一系列的等效或类似特征的中的一个实例。

本发明并不限定于上述实施方式（多个）的细节。本发明延伸到在本说明书中公开的特征（包括任何所附权利要求、摘要和附图）中的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或延伸到所公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (17)

1.一种用于泵站的集成装置，所述集成装置包括：

电动机，

电动机控制器，及

至泵站系统控制器的接口，

其中所述电动机、所述电动机控制器和所述至泵站系统控制器的接口彼此集成在壳体中，

其中所述壳体包括可移除地安装在所述壳体上的外壁部分，且

其中所述电动机控制器的电子部件或所述至泵站系统控制器的接口被安装在所述外壁部分上，以便当所述外壁部分被安装在所述壳体上时位于所述壳体的内部，

且其中所述外壁部分包括用于所述电子部件的冷却系统。

2.根据权利要求1所述的集成装置，其中所述电动机包括开关磁阻电动机。

3.根据权利要求1或2所述的集成装置，其中用于所述电子部件的所述冷却系统包括用于所述电子部件的主动冷却系统。

4.根据前述任一权利要求所述的集成装置，其中所述集成装置包括电动机冷却系统，所述电动机冷却系统设置成使冷却流体递送至所述电动机。

5.根据前述任一权利要求所述的集成装置，其中所述壳体设置成进一步容纳用于电源的连接器，且电动机的输出轴的至少一部分被设置在其中。

6.根据前述任一权利要求所述的集成装置，其中用于泵站的所述集成装置进一步包括泵站系统控制器。

7.根据权利要求6所述的集成装置，其中所述泵站系统控制器包括接口，所述接口用于连接至在所述集成装置外部的另一个泵站系统控制器。

8.根据前述任一权利要求所述的集成装置，其中所述集成装置包括用户接口段，所述用户接口段设置成接收用户控制输入并提供所述集成装置的部件的操作状态信息，泵吸装置联接至所述集成装置，并且联接至作为泵站一部分的被可操作地连接的泵吸装置。

9.一种包括多个根据权利要求1至8所述的集成装置的设置的泵站。

10.根据权利要求9所述的泵站，其中一个集成装置被联接至泵吸装置。

11.根据权利要求9或10所述的泵站，其中所述泵站包括在泵站系统控制器和所述集成装置之间的数据连接，从而所述集成装置是可控制的，以根据变化的泵吸需求共同提供所需的输出。

12.根据权利要求9至11中任一权利要求所述的泵站，其中所述集成装置中的一个包括泵站系统控制器，所述泵站系统控制器可操作以控制所述泵站中的所述集成装置中的一个或多个。

13.根据权利要求9至12中任一权利要求所述的泵站，其中所述泵站包括多个集成装置，其中所述集成装置中的一个包括泵站系统控制器，所述泵站系统控制器可配置成作为主控制器来操作或作为屈从于另一个集成装置的主控制器的从控制器来操作。

14.一种操作泵站的方法，所述泵站包括电动机、电动机控制器和用于泵站系统控制器的接口，所述电动机、所述电动机控制器和所述泵站系统控制器彼此集成在壳体中，其中所述壳体包括可移除地安装在所述壳体上的外壁部分，并且所述电动机控制器的电子部件或所述用于泵站系统控制器的接口被安装在所述外壁部分上，以便当所述外壁部分被安装在所述壳体上时位于所述壳体的内部，所述方法包括使用由所述外壁部分提供的冷却系统为所述电子部件提供冷却。

15.一种基本上如在附图中描述和示出的用于泵站的集成装置。

16.一种制造用于泵站的集成装置的方法，所述用于泵站的集成装置基本上如在附图中描述和示出。

17.一种装配或组装的方法，所述方法的执行使用一种基本上如在附图中描述和示出的泵站的集成装置。