-
Die Erfindung betrifft ein System.
-
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.
-
Aus der
DE 10 2004 041 316 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Antriebssystem einer Leitungstrommel bekannt.
-
Aus der
DE 689 12 009 T2 ist ein mit modularem Verbindungsmittel ausgestatteter elektrischer Motor bekannt.
-
Aus der
DE 199 26 542 A1 ist eine Steckverbindereinheit für einen Anschlusskasten eines Elektromotors und eine Baureihe von Elektromotoren bekannt.
-
Aus der
DE 199 57 064 A1 ist ein Deckel eines Anschlusskastens eines Elektromotors bekannt.
-
Aus der
DE 102 07 834 A1 ist eine Anlage bekannt, die Automatisierungszellen umfasst.
-
Aus der
US 6 555 984 B1 ist eine Anordnung für eine elektrische Maschine bekannt.
-
-
-
Aus der
DE 198 17 333 C1 ist eine elektrische Antriebseinheit aus Elektromotor und Elektronikmodul bekannt.
-
Aus der
DE 100 37 968 A1 ist ein elektrischer Antrieb mit Motoridentifizierung bekannt.
-
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Anlagen mit Elektromotoren den Installationsaufwand zu erniedrigen.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
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.
-
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.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Datenaustausch über eine Busleitung vorgesehen oder unter Verwendung einer Vorrichtung zur Aufmodulation höherfrequenter 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Modul ein Kunststoffgehäuse auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges und stabiles Kunststoffspritzgussgehäuse vorsehbar ist.
-
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.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bus seriell ausgeführt, insbesondere als CAN Bus. Von Vorteil ist dabei, dass leistungsfähige kostengünstige Bussysteme verwendbar sind.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
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.
-
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.
-
Der Anschlusskasten 5 umfasst des Weiteren einen Bremsgleichrichter 4.
-
Klemmbrett 3, Bremsgleichrichter 4 und/oder Modul 2 sind lösbar verbindbar, insbesondere mittels Schrauben, mit der Wand oder dem Boden des Anschlusskastens.
-
Die elektrischen Leitungen, welche am Klemmbrett 3 vorgesehen sind, weisen bei Betrieb hohe Spannungen auf, die einige Hundert Volt oder mehr betragen können.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Es sind auch Sensoren zur Erfassung des Ölzustandes oder zum Überwachen des Zustandes von Lagern des Motors oder des Getriebes anschließbar.
-
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.
-
Das Modul umfasst also Ein- und Ausgänge zum Verbinden mit Aktoren und/oder Sensoren.
-
Der Bus ist als serieller Bus ausführbar, beispielsweise als CAN Bus.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektromotor
- 2
- Modul
- 3
- Klemmbrett
- 4
- Bremsgleichrichter
- 5
- Anschlusskasten
