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Die
Erfindung betrifft ein System.
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Bei
industriellen Elektromotoren wird am Gehäuse ein Anschlusskasten ausgebildet,
der ein Klemmenbrett umfasst, an dem die elektrischen Leitungen
des Stators verbunden werden mit den versorgenden Leitungen, beispielsweise
Netzversorgungskabeln oder vom Umrichter versorgten Kabeln. Dabei
ist das Klemmenbrett derart ausgestaltet, dass durch Einlegen von
Brücken
eine Sternverschaltung oder eine Dreieckverschaltung der Statorwicklungen erreichbar
sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Anlagen mit Elektromotoren
den Installationsaufwand zu erniedrigen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
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Wesentliche
Merkmale der Erfindung bei dem System sind, dass das System einen
Elektromotor mit Anschlusskasten umfasst,
wobei der Anschlusskasten
ein Verbindungsmodul, insbesondere Klemmbrett, zur Verbindung der
Statorwicklungen mit Versorgungsleitungen,
wobei im Anschlusskasten
ein Modul vorgesehen ist, das Anschlussvorrichtungen umfasst,
wobei
Sensoren und/oder Aktoren anschließbar sind, die im oder am Motor
angeordnet sind oder an einer im Motor integrierten oder mit dem
Motor verbundenen Vorrichtung, wie Getriebe, Bremse, Sensoreinheit,
vorgesehen sind,
wobei das Modul zum Datenaustausch mit zumindest einem
weiteren Gerät
verbunden ist.
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Von
Vorteil ist dabei, dass die Sensoren nicht bis zu dem weiteren Gerät verdrahtet
werden müssen,
sondern nur bis zum Modul. Somit ist Verdrahtungsaufwand einsparbar.
Außerdem
ist ein Bus einsetzbar, so dass eine effektive Übermittelung von Daten und
ein hoher Ausnutzungsgrad der Busleitung ausführbar ist. Des Weiteren ist
im Modul eine Intelligenz vorsehbar, die nicht nur der Übermittelung
von Daten dient sondern auch zur Auswertung oder zumindest Vorverarbeitung
der Sensorsignale. Darüber hinaus
ist auch ein Datenspeicher zur Abspeicherung von Parametern vorsehbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Datenaustausch über eine
Busleitung vorgesehen oder unter Verwendung einer Vorrichtung zur
Aufmodulation höhenfrequenter
Stromanteile auf die Versorgungsleitungen vorgesehen ist. Von Vorteil
ist dabei, dass Leitungen noch weiter einsparbar sind. Da das weitere
Gerät als
Umrichter ausführbar
ist, der den Motor versorgt, ist im Umrichter eine entsprechende
Demodulations- und gegebenenfalls Aufmodulationseinheit vorsehbar.
Die Daten werden also auf direktem Weg dem Umrichter zuführbar und
dort auswertbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Busleitung des Moduls
durch eine Ausnehmung im Gehäuse
des Anschlusskastens, insbesondere des Unterteils des Anschlusskastens,
geführt
oder mittels eines im Gehäuse
des Anschlusskastens, insbesondere des Unterteils des Anschlusskastens,
vorgesehenen Steckverbinderteils, das mit einem von außen verbindbaren
Gegensteckverbinderteil mit einer Busleitung verbindbar ist. Von
Vorteil ist dabei, dass die Verbindung mit elektrischen Leitungen
schnell und einfach vorsehbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen Leitungen vom Modul
zum Sensor und/oder Aktor durch dieselbe Ausnehmung im Motorgehäuse wie die
mit den Statorwicklungen elektrisch verbundenen Versorgungsleitungen
des Motors, insbesondere wobei die Ausnehmung an ihrer Außenseite
vom Anschlusskasten gehäusebildend überdeckt
ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Schutz für die Leitungen und das Modul
erreicht ist. Somit ist eine robuste Ausführung erreichbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Modul einen lesbaren
Datenspeicher, insbesondere wobei die dort gespeicherten Daten den Motor
oder seine Einzelteile kennzeichnende Parameter, Typenschilddaten,
und/oder den Motor mit Anschlusskasten kennzeichnende Parameter
umfassen. Von Vorteil ist dabei, dass Typenschilddaten abspeicherbar
sind. Diese sind auch unverändert
bei Herstellung einspeicherbar. Darüber hinaus sind auch beschreibbare
Teile des Datenspeichers vorsehbar, so dass Parameter veränderbar
sind. insbesondere sind also auch Betriebsparameter einspeicherbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das weitere Gerät ein Umrichter,
insbesondere welcher den Motor versorgt. Von Vorteil ist dabei,
dass die Parameter beim Steuern und/oder Regeln des Motors verwendbar
sind.
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Ein
Umrichter versorgt den Motor mit einer ein- oder dreiphasigen Wechselspannung,
deren Frequenz vom Umrichter vorgebbar ist, insbesondere zwischen
0 Hertz und 100 oder mehr Hertz. Unter Umrichter wird in der vorliegenden
Schrift aber auch ein Sanftanlaufgerät, ein Motorstarter oder ein
Motorschalter mit oder ohne Drehrichtungsumpolungsfunktion subsummiert.
Aber auch Matrixumrichter und Direktumrichter werden subsummiert.
Jeweils umfasst der Umrichter zumindest eine Steuerelektronik. Diese
ist auch zum Datenaustausch mit dem Modul ausführbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Klemmbrett der die Statorwicklungen
des Motors in Dreieck- oder Sternschaltung verschaltbar, wobei vom
Modul die Information über
die Verschaltung weitermeldbar sind zumindest an das weitere Gerät. Von Vorteil
ist dabei, dass mit dem Umrichter die Regelung der Versorgungsspannung
entsprechend angepasst ausführbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Codierung des Verschaltzustandes
eine Drahtbrücke am
Modul vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und
kostengünstige Übermittelung
des Schaltzustandes vorsehbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung stehen Modul und Klemmbrett derart
in Wirkverbindung, dass das Modul zur Erfassung des Verschaltzustandes
am Klemmbrett ausgeführt
ist, insbesondere in mechanischer, elektronischer und/oder elektromechanischer
Weise. Von Vorteil ist dabei, dass kein Fehler des Bedienpersonals
wirksam wird sondern eine automatische Erkennung vorgesehen ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einer der am Modul verbundenen
Sensoren ein Sensor zur Erfassung des Zustandes der Bremse, zur
Erfassung einer Temperatur, insbesondere des Motors, der Bremse
oder des Getriebes, zur Erfassung der Bremsenfunktion oder zur Erfassung
des Ölzustandes
des Getriebes vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass mehrere Sensoren
mit dem Modul verbindbar sind, wobei dieses über den Bus die Messwerte oder Sensorsignale
weitermeldet. Die Sensoren sind geschützt im Innenraum des Motors
oder auch außen am
Motor anbringbar. Auch am oder im Getriebe sind Sensoren vorsehbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einer der am Modul verbundenen
Sensoren zur Erfassung einer physikalischen Größe am Getriebe, an einer Bremse
vorgesehen oder ist in einer Sensoreinheit zur Winkelerfassung vorgesehen.
Von Vorteil ist dabei, dass eine Auswertung oder Vorverarbeitung von
Signalen ausführbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Modul ein Kunststoffgehäuse auf.
Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges und stabiles Kunststoffspritzgussgehäuse vorsehbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Modul lösbar an
der Innenwand oder am Boden oder am Motorgehäuse im Innenraum des Anschlusskastens
verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine schwingungssichere Montage
ausführbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bus seriell ausgeführt, insbesondere
als CAN Bus. Von Vorteil ist dabei, dass leistungsfähige kostengünstige Bussysteme
verwendbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Modul eine elektronische
Schaltung angeordnet, insbesondere zur Auswertung oder Vorverarbeitung
von Sensorsignalen und/oder zum Austauschen der von den Sensoren
erfassten Werte über
die Busleitungen. Von Vorteil ist dabei, dass weniger Daten über die
Busleitung ausgetauscht werden müssen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Modul und das Klemmbrett
galvanisch getrennt angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass weniger
Fehler auftreten und die Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.
Insbesondere ist eine hohe Sicherheitskategorie erreichbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Anschlusskasten auch eine
Schaltung vorgesehen zur Versorgung und zur Ansteuerung einer elektromagnetisch
betätigbaren Bremse,
insbesondere einer im Motor integrierten. Von Vorteil ist dabei,
dass das Modul und die Schaltung in einfacher Weise verbindbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind elektrische Leitungen zur
Erfassung eines Bremszustandes vom Modul zur Schaltung vorgesehen.
Von Vorteil ist dabei, dass die Überwachung
der Bremse einfach und kostengünstig
ausführbar
ist und weitermeldbar ist an das weitere Gerät. Unter Bremsfunktion wird
hier auch der Zustand des Einfallens oder Lüftens der Bremse verstanden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Modul
- 3
- Klemmbrett
- 4
- Bremsgleichrichter
- 5
- Anschlusskasten
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist
ein erfindungsgemäßer Elektromotor 1 gezeigt.
Dieser umfasst in seinem Anschlusskasten ein Modul 2, das
lösbar
verbunden ist mit dem Boden oder der Wand des Innenraums des Anschlusskastens.
Außerdem
umfasst das Modul elektrische Anschlussvorrichtungen zum Anschließen von
elektrischen Leitungen.
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Der
Anschlusskasten 5 umfasst auch ein Klemmbrett 3,
an das die Statorwicklungen verbunden sind. Außerdem sind an das Klemmbrett 3 auch die
von außen
kommenden versorgenden Leitungen verbunden. Durch Einlegen von Brücken ist
eine Stern- oder Dreieckschaltung der Statorwicklungen vorsehbar.
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Der
Anschlusskasten 5 umfasst des Weiteren einen Bremsgleichrichter 4.
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Klemmbrett 3,
Bremsgleichrichter 4 und/oder Modul 2 sind lösbar verbindbar,
insbesondere mittels Schrauben, mit der Wand oder dem Boden des
Anschlusskastens.
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Die
elektrischen Leitungen, welche am Klemmbrett 3 vorgesehen
sind, weisen bei Betrieb hohe Spannungen auf, die einige Hundert
Volt oder mehr betragen können.
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Das
Modul 2 ist galvanisch getrennt vom Klemmbrett angeordnet
und weist nur elektrische Leitungen mit Signalspannung auf, also
Spannungen, die deutlich kleiner sind als 100 Volt, insbesondere
im Bereich von 0 bis 24 Volt.
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An
den elektrischen Anschlussvorrichtungen des Moduls 2 werden
einerseits ins Äußere des
Anschlusskastens führende
Busleitungen angeschlossen, worüber
die vom Modul umfasste elektronische Schaltung Daten austauschen
kann mit weiteren elektronischen Geräten, wie Busteilnehmer oder Zentralrechner
oder Umrichter, welcher den Motor versorgt.
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Außerdem sind
Leitungen angeschlossen, welche mit im oder am Motor angeordnete
Sensoren mit dem Modul 2 verbindbar machen. Es sind auch Sensoren
verbindbar und anschließbar,
die im oder am Getriebe vorgesehen sind.
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Als
Sensoren sind Temperatursensoren, beispielhaft zur Erfassung der
Motortemperatur oder Getriebetemperatur oder Umgebungstemperatur
vorsehbar. Des Weiteren ist auch ein Sensor zur Erfassung des Verschleißes einer
dem Motor zugeordneten oder von ihm umfassten Bremse anschließbar. Es sind
auch Sensoren zur Detektion der Bremsenfunktion anschließbar.
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Es
sind auch Sensoren zur Erfassung des Ölzustandes oder zum Überwachen
des Zustandes von Lagern des Motors oder des Getriebes anschließbar.
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Weiter
ist ein Sensor zur Erfassung des Drehwinkels der Motorwelle oder
einer anderen Welle anschließbar.
In dem Modul ist eine Auswertung und Verarbeitung der Sensorsignale
ermöglicht.
Insbesondere wird der inkrementelle Zählerstand aus den Sensorsignalen
bestimmt und über
den Bus weitergemeldet.
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Das
Modul umfasst also Ein- und Ausgänge zum
Verbinden mit Aktoren und/oder Sensoren.
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Der
Bus ist als serieller Bus ausführbar,
beispielsweise als CAN Bus.
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Das
Modul ist mit einem Datenspeicher vorsehbar, dessen Daten über den
Bus zumindest lesbar sind oder sogar beschreibbar. Somit ist ein
elektronisches Typenschild realisierbar, das die Typenbezeichnung
und/oder die technischen Daten des Motors und/oder des Getriebes
umfasst.
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Da
zu den weiteren Geräten
das Modul nur über
den Bus zu verbinden ist, ist die Verdrahtung jedes Sensors zum
jeweiligen weiteren Gerät
einsparbar. Denn es genügt,
den Sensor oder Aktor mit dem Modul zu verbinden. Über den
Bus wird dann ein Datenaustausch mit dem weiteren Gerät bewirkbar.
Die Einsparung größer je größer der
Abstand zum weiteren Gerät
ist. Beispielsweise ist ein Abstand von mehr als zehn oder mehr
als Hundert Meter in Anlagen vorsehbar.
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Außerdem ist
durch die schwingungsfeste Schraubverbindung das Modul 2 sicher
und fest sowie geschützt
im Anschlusskasten vorgesehen. Die Leitungen, welche durch die Wand
des Anschlusskastens führen,
sind als Steckverbindungen oder als Kabeldurchführungen mit Kabelverschraubung
ausführbar.
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Besonders
vorteilig ist die Anordnung beim Anschließen von Sensoren, die im Innenraum
des Elektromotors vorgesehen sind, wie beispielsweise ein Temperatursensor
zur Erfassung der Temperatur der Statorwicklungen oder ein Sensor
zur Erfassung physikalischer Größen einer
im Motorinnenraum integrierten Bremse. Der Vorteil liegt insbesondere
auch darin, dass die Leitungen durch dieselbe Ausnehmung im Gehäuse des
Motors führbar
sind, durch die auch die Statorwicklungsdrähte zum Klemmenbrett geführt sind.
Eine zusätzliche
Ausnehmung ist also nicht notwendig. Die Leitungen sind somit geschützt, da
sie im Inneren des Motors und im Inneren des Anschlusskastens vorgesehen
sind.
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Auch
das Modul selbst ist aus robuster Mechanik ausführbar, wobei die elektronische
Schaltung mit Vergussmasse vergossen ist und/oder in einem stabilen
Kunststoffgehäuse
angeordnet ist.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
umfasst das Modul eine Codieroption, mit der ein Zustand des Klemmbrettes
codierbar und von dem Modul über
die Busleitung weitermeldbar ist. Als Codieroption ist eine Brücke vorsehbar, die
zwei aus dem Modul herausstehende Leitungsenden miteinander verbindbar
macht. Durch entsprechende Kennzeichnung auf dem Gehäuse des
Moduls ist dem Bedienpersonal klar erkennbar, welcher Schaltzustand,
beispielsweise „gebrückt" oder „nicht gebrückt", welchen Zustand
des Klemmbretts, insbesondere Sternverschaltung oder Dreieckverschaltung
der Statorwicklungen, kennzeichnet. Somit ist es dem Bediener ermöglicht,
eine entsprechende Information zu hinterlegen, die sogar über den
Bus übermittelbar,
also auch auslesbar ist. Ein über
den Bus mit dem Modul verbundener Umrichter ist somit informierbar über den
Schaltzustand der Statorwicklungen des Motors.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist das Klemmbrett derart mit dem Modul verbunden, dass die Verschaltung
des Klemmbrettes, also Stern- oder Dreieckschaltung, vom Modul aus
in elektronischer Weise und/oder in mechanischer Weise und entsprechender
Wirkverbindung erkennbar ist. Beispielsweise sind die Potentiale
der Anschlussvorrichtungen oder Spannungen zwischen diesen erfassbar
vom Modul. Auf diese Weise ist es dann der elektronischen Schaltung
des Moduls ermöglicht,
den Schaltzustand zu messen. Hierzu ist zwischen Modul und Klemmbrett
entweder eine optoelektronische, eine mechanische oder eine andere
galvanisch getrennte Informationsübertragung vorgesehen.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist die Bremse eine elektromagnetisch betätigbare Bremse. Dabei ist die
Bremse derart ausgeführt,
dass bei Bestromung von Elektromagneten eine Federkraft überwunden
wird, wodurch ein Bremsbelag an eine Bremsfläche gedrückt wird. Bei Nichtbestromung
wird die Bremse gelüftet.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
ist die Busleitung zu den weiteren Geräten hin einsparbar, da die
Informationen als höher
frequente Stromanteile auf die Starkstromversorgungsleitungen aufmoduliert
werden, die am Klemmbrett angeschlossen