DE102004036281A1

DE102004036281A1 - Elektrischer Kompaktantrieb

Info

Publication number: DE102004036281A1
Application number: DE102004036281A
Authority: DE
Inventors: Torsten Dr. Franke; Lars Hofmann; Michael Mönch; Markus Müller; Jens Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Motor (60) in einem Gehäuse (63), in dem elektronische Einrichtungen zur Ansteuerung des Motors (60) untergebracht sind. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse (63) axial und vertikal mit dem Motor (60) verbundene Abschnitte auf. Somit erhält man einen drehzahlveränderbaren elektrischen Antrieb, welcher alle elektronischen Komponenten zur Steuerung des Motors (60) kompakt in den Motor (60) integriert.

Description

Bisherige elektrische Antriebe weisen nicht alle für kompakte drehzahlvariable Anwendungen notwendigen Merkmale auf. Bekannt sind Konfigurationen, in welchen der Motor über eine vom Motor entfernt angebrachte Steuereinrichtung regelbar ist. Diese gestatten ein hohes Maß an regelungstechnischem Komfort und in einigen Ausführungen auch die Rückspeisung von Energie in das Netz. Weitere bekannte Anordnungen zeigen motorintegrierte Lösungen, bei welchen die Steuerung in oder an das Motorgehäuse gebaut ist. Diese Anordnungen sind durch axialen oder vertikalen Aufbau des Umrichters auf den Motor gekennzeichnet. Mit diesen Anbauformen sind jedoch weitgehende Einschränkungen verbunden. So ist durch den axialen Anbau eine sehr gute Kühlung der Leistungselektronik und durch den vertikalen Aufbau auf den Klemmenkasten eine einfache Montierbarkeit auf Standardmotoren, gegeben.

Elektrische Antriebe sind bekannt aus: US 2001/021116 A1, DE 36 42 724 A1 , EP 1 237 260 A2 , DE 195 02 600 A1 , DE 43 08 836 A1 , DE 196 05 037 A1 , DE 197 14 784 A1 , DE 197 23 913 A1 , US 5 508 908 , JP 05146132 A , DE 44 11 152 A1 , DE 196 36 723 A1 , DE 197 44 422 A2 , JP 08289505 A , JP 11234948 A , DE 197 04 226 A1 , EP 0 958 646 B1 , US 6 229 232 B1 , WO 98/35424 A1, JP 08149883 A , JP 10248198 A , JP 10257708 A , JP 10322973 A , JP 11155257 A , DE 43 12 684 C1 , DE 44 34 373 A1 , JP 8091784 A , EP 0 703 185 A3 , US 5 632 469 , DE 36 02 606 A1 , US 5 912 541 , US 5 532 533 , DE 35 39 027 A1 , WO 2002/21673 A1, DE 200 14 404 U1 , DE 101 46 527 A1 , US 2003/0058662 A1, DE 298 07 831 U1 sowie aus dem Siemens Katalog 65.4, 2002: SIMODRIVE 611 universal und POSMO DA 65.4.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen drehzahlveränderbaren elektrischen Antrieb zu schaffen, welcher alle elektronischen Komponenten zur Steuerung des Motors kompakt in den Motor integriert.

Diese Aufgabe wird durch die im unabhängigen Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Dementsprechend löst die angegebene Erfindung das technische Problem in der Weise, dass die elektronischen Einrichtungen zur Steuerung des Motors in einem Gehäuse untergebracht sind, welches aus axial und vertikal mit dem Motor verbundenen Abschnitten besteht. Dadurch lassen sich die sehr guten Entwärmungseigenschaften des axialen Anbaus mit den sehr guten Montageeigenschaften des vertikalen Anbaus verbinden.

In einer vorteilhaften Ausführung bilden Anschlusskastenabdeckung des Motors, vertikaler Abschnitt des Elektronikgehäuses, axialer Abschnitt des Elektronikgehäuses und Lüfterhaube des Motors eine bauliche Einheit. Auf diese Weise können bisher notwendige Bauteile für die Klemmkastenabdeckung und die elektrische Verbindung zwischen Motor und Elektronik, wie sie bei der rein axialen Anbauform notwendig sind, wie auch die Lüfterhaube, wie sie bei der rein vertikalen Bauform für Standardasynchronmotoren notwendig ist, entfallen. Weitere Vorteile der vorgeschlagenen Anordnung sind eine gute thermische Entkopplung, thermisch verschieden sensitiver Bereiche aufgrund der Anordnung der Kühlung zwischen Motor und Leistungselektronik und der abgesetzten Anordnung der Signalelektronik wie auch strukturell günstige Eigenschaften für eine sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit des Antriebs. Die Kühlung kann dabei je nach Anwendungsbereich durch einen von der Motorwelle getriebenen Lüfter, einen elektronischen Lüfter, ein externes Gehäuse, Eigenentwärmung oder irgendeine Art von Flüssigkeitskühlung erfolgen. Als Motor kann eine Asynchron-, Synchron-, Reluktanz- bzw. Transversalflussmaschine eingesetzt werden. Die Bauform des Motors selbst ist für die Funktionstüchtigkeit der Erfindung ebenso wenig von Be lang wie die Struktur von Leistungs- und Steuerelektronik. Ebenso ist das Vorhandensein einer herkömmlichen Bremseinrichtung am Motor für die Funktionstüchtigkeit der Erfindung nicht von Belang.

Durch die Erfindung wird ein kompakter elektrischer Antrieb mit integrierten Steuereinrichtungen realisiert, welcher sowohl optimale Montagemöglichkeiten als auch eine optimierte Struktur bezüglich Entwärmung und EMV-Verhalten sowie bezüglich Verletzung der wesentlichen maßlichen Gegebenheiten des Motors beinhaltet.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1–5: Anordnungen nach dem Stand der Technik,
6 eine Anordnung, die ein Gehäuse mit axial und vertikal mit dem Motor verbundenen Abschnitten aufweist.
In 1 erkennt man einen Motor 10, der eventuell einen Geber und eine Bremse aufweist, mit einer Welle 11, einer Kühlung 12 in Form eines Eigenlüfters, einem Filter 13, einer Steuerung 14, Treibern 15, Leistungselektronik 16 und Verbindungen 17.
In 2 erkennt man einen Motor 20 mit Welle 21 und Kühlung 22 in Form eines Eigenlüfters. Am Motor 20 ist ein Elektronikgehäuse 23 angeordnet, das ein Filter 24, Verbindungen 25, eine Steuerung 26 und Profibus-Treiber 27 und Leistungselektronik 28 aufweist. Am Gehäuse 23 ist eine Gehäusekühlung 29 für die Eigenentwärmung angeordnet. Das Gehäuse 23, in dem die elektronischen Einrichtungen zur Steuerung des Motors 20 angeordnet sind, ist vertikal am Motor angeordnet.
In 3 erkennt man einen Motor 30 mit einer Welle 31. Am Motor 30 ist axial ein Gehäuse 32 angeordnet, in dem elektronische Einrichtungen zur Steuerung des Motors 30 untergebracht sind. Die elektronischen Einrichtungen zur Steuerung des Motors 30 enthalten Leistungselektronik 33, Treiber 34, Filter 35. Am Gehäuse 32 ist in einer separaten Box, an der Verbindungen 36 angeordnet sind, eine Steuerung 37 untergebracht. Axial gegenüber dem Motor 30 ist an dem Gehäuse 32 eine Kühlung 38 in Form eines Eigenlüfters befestigt.
In 4 erkennt man einen Motor 40 mit Welle 41 und einer axial gegenüber der Welle 41 angeordneten Kühlung 42 in Form eines Eigenlüfters, Fremdlüfters oder einer dezentralen Kühlung. An der Kühlung 42 ist ein Elektronikgehäuse 43 angeordnet, das Leistungselektronik 44, Treiber 45 und Filter 46 aufnimmt. Am Gehäuse 43 ist in einer separaten Box, an der Verbindungen 48 angeordnet sind, eine Steuerung 47 untergebracht.
5 zeigt Motoren 510, 520, 530, 540 und Gehäuse 511, 521, 531, 541, in denen elektronische Einrichtungen zur Steuerung der Motoren 510, 520, 530, 540 untergebracht sind.
In 6 erkennt man einen Motor 60 mit einer Welle 61. Auf der der Welle 61 gegenüber liegenden Seite des Motors 60 ist axial eine Kühlung 62 in Form eines Eigenlüfters oder einer dezentralen Kühlung angeordnet. Ein Gehäuse 63, in dem elektronische Einrichtungen zur Steuerung des Motors 60 untergebracht sind, weist axial und vertikal mit dem Motor 60 verbundene Abschnitte auf bzw. besteht daraus. Mindestens ein Abschnitt des Gehäuses 63 ist also axial am Motor 60 angeordnet und mindestens ein Abschnitt vertikal. Im axial über die Kühlung 62 am Motor 60 angeordneten Abschnitt des Gehäuses 63 sind die Leistungselektronik 64 und die Treiber 65 angeordnet. Im vertikal am Motor, der Kühlung 62 und dem axial angeordneten Abschnitt des Gehäuses 63 angeordneten Abschnitt des Gehäuses 63 sind eine Steuerung 66 und Profibus sowie ein Filter 67 untergebracht. Dieser vertikal angeordnete Abschnitt des Gehäuses 62 weist außerdem Verbindungen 68 auf.

Claims

Anordnung mit einem Motor (60) in einem Gehäuse (63), in dem elektronische Einrichtungen zur Ansteuerung des Motors (60) untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (63) axial und vertikal mit dem Motor (60) verbundene Abschnitte aufweist.
Anordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Anschlusskastenabdeckung des Motors (60) und eine Lüfterhaube des Motors (60) aufweist, die mit den vertikalen und axialen Abschnitten des Gehäuses (63) eine bauliche Einheit bilden.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Kühlung (62) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung (62) zwischen dem Motor (60) und einer Leistungselektronik (64) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung (62) einen von der Motorwelle angetriebenen Lüfter, einen elektronischen Lüfter, ein externes Gebläse, eine Eigenentwärmung und/oder eine Flüssigkeitskühlung aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (60) eine Asynchron-, Synchron-, Reluktanz- oder Transversalflussmaschine ist.
Anordnung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Bremsvorrichtung aufweist.