DE102010049682A1

DE102010049682A1 - Drive, has sensor comprising electronic circuit galvanically connected with intermediate circuit potential of intermediate circuit voltage with connection of intermediate circuit condenser or intermediate circuit capacitor

Info

Publication number: DE102010049682A1
Application number: DE102010049682A
Authority: DE
Inventors: Rochus Hien; Jochen Dr. Mahlein; Steffen Quadt; Manuel Winnwa; Christian HÜBERS; Bernd Poenicke
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2011-05-26

Abstract

The drive has a converter-fed electric motor (M), and a rotary sensor (D) i.e. rotary encoder, arranged at the motor for detecting angular position of a shaft i.e. driveshaft, of the motor. Converter signal electronics comprises a controller, and power electronics comprises an inverter fed by an intermediate circuit voltage (U). The sensor comprises an electronic circuit galvanically connected with an intermediate circuit potential of the intermediate circuit voltage with one of the connection of an intermediate circuit condenser (Z) or an intermediate circuit capacitor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb.The invention relates to a drive.

Es ist möglich, eine galvanische Trennung zwischen der Sensorelektronik eines Winkelsensors eines elektrischen Elektromotors und der Signalelektronik des den Elektromotor speisenden Umrichters vorzusehen.It is possible to provide a galvanic isolation between the sensor electronics of an angle sensor of an electric electric motor and the signal electronics of the converter feeding the electric motor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb weiterzubilden, wobei eine möglichst kompakte und kostengünstige Anordnung erreicht werden soll.The invention is therefore the object of developing a drive, with a compact and cost-effective arrangement should be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the drive according to the features indicated in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb sind, dass er einen umrichtergespeisten Elektromotor umfasst, an dem ein Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle, des Elektromotors angeordnet ist,
wobei der Umrichter Signalelektronik, insbesondere umfassend einen Regler, und Leistungselektronik, insbesondere umfassend einen den Motor speisenden Wechselrichter, aufweist,
dadurch wobei die Sensorsignale der Signalelektronik zugeleitet werden, insbesondere direkt, also ohne galvanische Trennung.Important features of the invention in the drive are that it comprises a converter-fed electric motor, on which a sensor for detecting the angular position of a shaft, in particular a rotor shaft, of the electric motor is arranged,
the converter comprising signal electronics, in particular comprising a regulator, and power electronics, in particular comprising an inverter feeding the motor,
characterized in that the sensor signals are fed to the signal electronics, in particular directly, so without galvanic isolation.

Von Vorteil ist dabei, dass Bauteile zur galvanischen Trennung verzichtbar sind und somit eine möglichst kompakte und kostengünstige Bauart erreicht ist.The advantage here is that components for electrical isolation are dispensable and thus the most compact and inexpensive design is achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor mit der Signalelektronik galvanisch verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Signale direkt auf gleichem Potential übermittelbar sind. Hierbei umfasst der Sensor eine Sensorelektronik, also eine mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte, die Signale der von der Sensorelektronik umfassten Hall-Sensoren und Wigand-Sensoren verarbeitet.In an advantageous embodiment, the sensor is galvanically connected to the signal electronics. The advantage here is that the signals are directly transmitted to the same potential. In this case, the sensor comprises sensor electronics, that is to say a printed circuit board equipped with electronic components, which processes signals from the Hall sensors and Wigand sensors encompassed by the sensor electronics.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Welle eine Maßverkörperung angeordnet, insbesondere an einem axialen Endbereich der Welle eine Maßverkörperung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Winkelerfassungssystem in den Elektromotor integriert ausführbar ist. Denn die Welle ist vorzugsweise Rotorwelle des Elektromotors und die Maßverkörperung ist somit im Inneren des Elektromotors angeordnet.In an advantageous embodiment, a material measure is arranged on the shaft, in particular arranged on an axial end portion of the shaft a material measure. The advantage here is that an angle detection system is integrated into the electric motor executable. Because the shaft is preferably rotor shaft of the electric motor and the material measure is thus arranged in the interior of the electric motor.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steht der Sensor in Wirkverbindung mit der Maßverkörperung, insbesondere detektiert die Maßverkörperung, insbesondere zur Erfassung der Winkellage. Von Vorteil ist dabei, dass ein besonders einfach aufgebauter Sensor verwendbar ist, der keine eigenen Lager oder dergleichen benötigt. Somit sind auch von zusätzlichen Lagern verursachte Verluste vermeidbar.In an advantageous embodiment of the sensor is in operative connection with the material measure, in particular detected the material measure, in particular for detecting the angular position. The advantage here is that a particularly simple sensor is used, which does not require their own bearings or the like. Thus, losses caused by additional storage can be avoided.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Isoliermittel, insbesondere zur elektrischen Isolierung, zwischen der Maßverkörperung und dem Sensor angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine kompakte Anordnung erreichbar ist. Denn die magnetischen Felder durchdringen das Isoliermittel im Wesentlichen ungestört, wobei die elektrische Isolierung aber verbessert ist.In an advantageous embodiment, an insulating means, in particular for electrical insulation, is arranged between the material measure and the sensor. The advantage here is that a compact arrangement is achievable. Because the magnetic fields penetrate the insulating substantially undisturbed, but the electrical insulation is improved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand zwischen Maßverkörperung und Sensor derart klein und die Isolierfestigkeit und/oder Durchschlagfestigkeit des Isoliermittels derart hoch, dass bei Entfernen des elektrischen Isoliermittels ein elektrischer Durchschlag stattfindet oder zumindest sehr wahrscheinlich ist, insbesondere zumindest bei ungünstigen Witterungsbedingungen oder Umgebungsbedingungen. Von Vorteil ist dabei, dass eine kompaktere Anordnung als bei bloßer Verwendung von Luft ausführbar ist. Insbesondere der Abstand zwischen Maßverkörperung und Leiterplatte mit Bauteilen, wie Hall-Sensor und/oder Wiegandsensor, ist gering haltbar.In an advantageous embodiment, the distance between the material measure and sensor is so small and the insulating strength and / or dielectric strength of the insulating such high that upon removal of the electrical insulating an electrical breakdown takes place or at least very likely, especially at least in adverse weather conditions or environmental conditions. The advantage here is that a more compact arrangement than the mere use of air is executable. In particular, the distance between the measuring scale and printed circuit board with components, such as Hall sensor and / or Wiegandsensor, is low durable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel auf oder in Vergussmasse und/oder auf oder in Klebstoff angeordnet, wobei die Vergussmasse beziehungsweise der Klebstoff auch verbunden ist mit einer Leiterplatte des Sensors und/oder mit auf der Leiterplatte des Sensors bestückten Bauteilen. Von Vorteil ist dabei, dass ein stoffschlüssiges Halten des Isoliermittels bewirkbar ist und somit ein sicheres Halten gewährleistet ist. Außerdem ist die Vergussmasse und/oder der Klebstoff selbst aus isolierfestem Material ausführbar, so dass eine hohe Isolierfestigkeit erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the insulating means is arranged on or in potting compound and / or on or in adhesive, wherein the potting compound or the adhesive is also connected to a circuit board of the sensor and / or equipped with on the circuit board of the sensor components. The advantage here is that a cohesive holding the insulating is effected and thus a secure hold is guaranteed. In addition, the potting compound and / or the adhesive itself can be made of insulating material, so that a high insulation resistance can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel aus einem Material gefertigt, das eine höhere elektrische Isolierfestigkeit als Luft aufweist, insbesondere eine mindestens fünfmal höhere. Von Vorteil ist dabei, dass ein geringer Abstand zwischen Maßverkörperung und Leiterplatte erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the insulating means is made of a material having a higher electrical insulation strength than air, in particular at least five times higher. The advantage here is that a small distance between the measuring scale and circuit board is reached.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel als starre Platte ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage mit Klebstoff oder Vergussmasse ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the insulating means is designed as a rigid plate. The advantage here is that a simple assembly with adhesive or potting compound is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel als flexible Folie, insbesondere selbstklebende Folie, ausgeführt und deckt die mit Bauteilen bestückte Leiterplatte an ihrer der Maßverkörperung zugewandten Seite zumindest teilweise ab. Von Vorteil ist dabei, dass die Folie ihre Form der Oberfläche der mit Bauteilen bestückten Leiterplatte anpasst.In an advantageous embodiment, the insulating means is designed as a flexible film, in particular self-adhesive film, and covers the assembled circuit board with components on their side facing the material measure at least partially. From The advantage here is that the film adapts its shape to the surface of the circuit board equipped with components.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel als vorgeformte Folie, insbesondere selbstklebende Folie, ausgeführt und deckt die mit Bauteilen bestückte Leiterplatte an ihrer der Maßverkörperung zugewandten Seite zumindest teilweise ab. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache schnelle Positionierung bei der Montage erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the insulating means is designed as a preformed film, in particular self-adhesive film, and covers the printed circuit board equipped with components on its side facing the material measure at least partially. The advantage here is that a simple quick positioning during assembly is achievable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isoliermittel zwischen Maßverkörperung und zumindest einem Teilbereich des Klebstoffes beziehungsweise der Vergussmasse angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Vergießen des Isoliermittels oder ein Anordnen an der Oberfläche des Klebstoffes oder der Vergussmasse ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the insulating means between the measuring scale and at least a portion of the adhesive or the potting compound is arranged. The advantage here is that a casting of the insulating or arranging on the surface of the adhesive or the potting compound is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Maßverkörperung ein Dauermagnet, insbesondere ein in radialer Richtung magnetisierter Dauermagnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the material measure is a permanent magnet, in particular a magnetized in the radial direction permanent magnet. The advantage here is that a simple installation is possible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor zumindest einen Hall-Sensor und/oder einen Wiegand-Sensor, insbesondere wobei der Sensor auch einen Auswerteschaltung zur Erzeugung der Sensorsignale aus den Ausgangssignalen des Wiegand-Sensors und/oder Hall-Sensors umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass eine Erfassung der Winkellage einerseits und eine Erfassung der Anzahl der zurückgelegten Gesamtumdrehungen ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the sensor comprises at least one Hall sensor and / or a Wiegand sensor, in particular wherein the sensor also comprises an evaluation circuit for generating the sensor signals from the output signals of the Wiegand sensor and / or Hall sensor. The advantage here is that a detection of the angular position on the one hand and a detection of the number of completed total revolutions is executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Gleichrichter des Umrichters aus einer Netz-Wechselspannung versorgt und die Signalelektronik ist galvanisch verbunden mit einem Ausgang des Gleichrichters und/oder die Signalelektronik ist galvanisch verbunden mit einem Potential einen Wechselrichter des Umrichters versorgenden unipolaren Spannung und/oder Gleichspannung, insbesondere Zwischenkreisspannung. Von Vorteil ist dabei, dass keine Bauteile zur galvanischen Trennung erforderlich sind.In an advantageous embodiment, a rectifier of the inverter is supplied from a mains AC voltage and the signal electronics is galvanically connected to an output of the rectifier and / or the signal electronics is galvanically connected to a potential inverter supplying a unipolar voltage and / or DC voltage, in particular DC link voltage. The advantage here is that no components for electrical isolation are required.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt die Signalelektronik pulsweitenmodulierte Ansteuersignale für Halbleiterschalter des Wechselrichters, wobei die Sensorsignale berücksichtigt werden und/oder der Sensorsignalverlauf berücksichtigt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders zeitaktuelle und genaue Erzeugung der pulsweitemodulierten Ansteuersignale ausführbar ist, da die galvanische Trennung und somit eine damit verbundene Zeitverzögerung entfällt.In an advantageous embodiment, the signal electronics generates pulse width modulated drive signals for semiconductor switches of the inverter, wherein the sensor signals are taken into account and / or the sensor signal waveform is taken into account. The advantage here is that a particularly timely and accurate generation of pulse-width modulated drive signals is executable, since the galvanic separation and thus an associated time delay is eliminated.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination possibilities of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task arise.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist ein Antrieb schematisch skizziert.In the 1 a drive is sketched schematically.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb schematisch skizziert.In the 2 is an inventive drive schematically outlined.

In der 3 ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung näher skizziert.In the 3 the sensor arrangement according to the invention is sketched in more detail.

In den 4 bis 8 sind alternative Ausführungsbeispiele der Sensoranordnung gezeigt.In the 4 to 8th Alternative embodiments of the sensor arrangement are shown.

In der 1 ist ein Antrieb dargestellt, der einen umrichtergespeisten Elektromotor M umfasst, wobei am Rotor des Motors M ein Drehwinkelsensor D vorgesehen ist. Aus dem Wechselstromnetz, also mittels der Netzversorgung N, wird ein Gleichrichter G, insbesondere Dreiphasengleichrichter, versorgt, dessen ausgangsseitige unipolare Spannung mittels eines Zwischenkreiskondensators Z geglättet wird, an welchem die Zwischenkreisspannung U_z anliegt, welche eine Hochvoltspannung von beispielsweise bis zu 800 Volt ist.In the 1 a drive is shown, which comprises a converter-fed electric motor M, wherein the rotor of the motor M, a rotation angle sensor D is provided. From the AC mains, that is by means of the mains supply N, a rectifier G, in particular three-phase rectifier, supplied, whose output side unipolar voltage is smoothed by means of a DC link capacitor Z, to which the intermediate circuit voltage U_z is applied, which is a high-voltage, for example, up to 800 volts.

Der Drehwinkelsensor D befindet sich im Niedervoltbereich des Antriebs und ist auf Massepotential gelegt. Die Stromversorgung V für die im Drehwinkelsensor D angeordnete elektronische Schaltung trennt die Signalelektronik und den Drehwinkelsensor D samt seiner elektronischen Schaltung von der Hochvoltspannung. Vorzugsweise wird also der Drehwinkelsensor aus der Sekundärwicklung eines Transformators versorgt, dessen Primärwicklung galvanisch mit dem Zwischenkreis verbunden ist, insbesondere mit einem der Zwischenkreispotentiale. Die Signalübertragung vom Drehwinkelsensor D zur Signalelektronik erfolgt ohne galvanische Trennung. Die Signalübertragung der Ansteuersignale für die Schalter des Wechselrichters werden von der Signalelektronik zu den Schaltern des Wechselrichters über den Signalpegelwandler P mit galvanischer Trennung geführt.The rotation angle sensor D is located in the low-voltage range of the drive and is connected to ground potential. The power supply V for the arranged in the rotation angle sensor D electronic circuit separates the signal electronics and the rotation angle sensor D, including its electronic circuit of the high voltage. Preferably, therefore, the rotation angle sensor is supplied from the secondary winding of a transformer whose primary winding is galvanically connected to the DC link, in particular with one of the DC link potentials. The signal transmission from the rotation angle sensor D to the signal electronics takes place without galvanic isolation. The signal transmission of the drive signals for the switches of the inverter are performed by the signal electronics to the switches of the inverter via the signal level converter P with galvanic isolation.

Der den Motor speisende Wechselrichter W wird aus dem Zwischenkreis versorgt. Er wird derart mit für seine Halbleiterschalter bestimmten pulsweitenmodulierten Ansteuersignalen von der Signalelektronik angesteuert, dass dem Motor ein Drehspannungssystem zur Verfügung gestellt wird.The inverter W supplying the motor is supplied from the DC link. It is controlled by the signal electronics with pulse width-modulated drive signals intended for its semiconductor switches in such a way that a three-phase voltage system is made available to the motor.

Die Signalelektronik umfasst einen Regler, dem die erfassten Drehwinkelwerte sowie ein erfasster Motorstrom zugeführt werden. Ausgangsseitig stellt der Regler Werte für Ausgangsspannung bereit, so dass die pulsweitenmodulierten Ansteuersignale entsprechend erzeugbar sind, insbesondere unter Berücksichtigung der aktuell vorhandenen Zwischenkreisspannung. The signal electronics include a controller to which the detected rotational angle values and a detected motor current are supplied. On the output side, the controller provides values for output voltage, so that the pulse width modulated drive signals can be generated correspondingly, in particular taking into account the currently present intermediate circuit voltage.

In der 2 entfällt im Unterschied zur 1 die galvanische Trennung des Zwischenkreise und der Signalelektronik. Es werden die elektronischen Bauteile des Drehwinkelsensors D auf dem gleichen Potential betrieben wie die Signalelektronik des Umrichters, also im Hochspannungsbereich HV. Da der Elektromotor mit seinem Gehäuse sowie auch das Gehäuse des Drehwinkelsensors D mit Masse beziehungsweise Nullspannungspotential PE verbunden sind, ist zwischen dem hierzu zugehörigen Niederspannungsbereich NV und dem Hochspannungsbereich HV der Signalelektronik und Elektronik des Drehwinkelsensors D eine geeignete elektrische Isolierung vorzusehen. Dabei sind auch große Abstände geeignet, eine ausreichende Isolierung herzustellen, wenn der Abstand derart groß ist, dass kein elektrischer Durchschlag erfolgen kann durch das zwischengeordnete Isoliermedium, wie Luft.In the 2 in contrast to 1 the galvanic isolation of the DC link and the signal electronics. The electronic components of the angle of rotation sensor D are operated at the same potential as the signal electronics of the converter, ie in the high voltage range HV. Since the electric motor with its housing and also the housing of the rotational angle sensor D are connected to ground or zero voltage potential PE, a suitable electrical insulation is provided between the associated low voltage range NV and the high voltage range HV of the signal electronics and electronics of the rotation angle sensor D. In this case, even large distances are suitable to produce sufficient insulation when the distance is so great that no electrical breakdown can occur through the intermediate insulating medium, such as air.

Diese Isolierung ist erfindungsgemäß auch im Drehwinkelsensor D vorzusehen.This isolation is inventively also provided in the rotation angle sensor D.

Die Signalelektronik des Umrichters ist also galvanisch mit einem Anschluss des Zwischenkreiskondensators verbunden, ist also an das obere oder untere Zwischenkreispotential angebunden.The signal electronics of the inverter is thus galvanically connected to a terminal of the DC link capacitor, that is connected to the upper or lower DC link potential.

Ebenso ist auch der Sensor, insbesondere seine elektronische Schaltung zur Erzeugung der Gebersignal und die zugehörige Signalaufbereitung galvanisch mit einem Zwischenkreispotential verbunden, also mit einem Anschluss des Zwischenkreiskondensators. Sie liegt somit auf einem Hochvoltpotential gegenüber dem PE oder Nullleiterpotential. Zwischen der elektronischen Schaltung des Sensors, also Drehwinkelgebers, und der Signalelektronik des Umrichters besteht keine galvanische Trennung sondern es ist sogar eine galvanische Verbindung vorhanden, insbesondere eines elektrischen Anschlusses des Sensors mit einem metallischen Beriech der Leiterplatte der Signalelektronik des Umrichters.Similarly, the sensor, in particular its electronic circuit for generating the encoder signal and the associated signal processing is galvanically connected to a DC link potential, ie with a connection of the DC link capacitor. It is thus at a high-voltage potential with respect to the PE or neutral potential. There is no galvanic separation between the electronic circuit of the sensor, so the rotary encoder, and the signal electronics of the inverter but there is even a galvanic connection, in particular an electrical connection of the sensor with a metallic Beriech the circuit board of the signal electronics of the inverter.

3 zeigt einen schematischen Schnitt hierzu. Dabei ist eine Welle 30 des Motors, insbesondere metallisch ausgeführte Rotorwelle, über ihre Lagerung mit Masse verbunden und trägt an ihrem axialen Endbereich eine Maßverkörperung 31. Diese Maßverkörperung ist vorzugsweise als in radialer Richtung magnetisierter Dauermagnet ausgeführt. Stationär gegenüber, insbesondere am Flanschteil oder Gehäuseteil des Motors ist eine Leiterplatte 32 angeordnet, auf der Sensoren (34, 35) vorgesehen sind. Hierbei ist einerseits zumindest ein Sensor 34, insbesondere Wiegand-Sensor, und andererseits zumindest ein Sensor 35, insbesondere Hall-Sensor, vorgesehen. 3 shows a schematic section to this. There is a wave 30 of the motor, in particular metallically executed rotor shaft, connected via their storage with ground and carries at its axial end portion a material measure 31 , This material measure is preferably designed as a magnetized permanent magnet in the radial direction. Stationary opposite, especially on the flange or housing part of the motor is a circuit board 32 arranged on the sensors ( 34 . 35 ) are provided. On the one hand, this is at least one sensor 34 , in particular Wiegand sensor, and on the other hand, at least one sensor 35 , in particular Hall sensor, provided.

Somit ist eine Erfassung der Winkellage der Welle 30 und der Anzahl der Gesamtumdrehungen ausführbar. Vorzugsweise wird zur Erfassung der Winkellage ein zur Achse der Welle mittig angeordneter Kreuz-Hall-Sensor verwendet. Zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen sind ein oder mehrere Impulsdrahtsensoren, also Wiegand-Sensoren, verwendbar, so dass sogar eine Zählelektronik versorgbar ist aus den Energiemengen der Pulse der Impulsdrahtsensoren.Thus, a detection of the angular position of the shaft 30 and the number of total revolutions executable. Preferably, a cross-Hall sensor arranged centrally to the axis of the shaft is used to detect the angular position. To detect the number of revolutions, one or more pulse-wire sensors, ie Wiegand sensors, can be used, so that even a counting electronics can be supplied from the energy quantities of the pulses of the pulse-wire sensors.

Zwischen der Leiterplatte 32 samt der auf ihr bestückten Bauteile und der Welle 30 samt der Maßverkörperung 31 ist ein Isoliermittel 33 angeordnet, so dass auch bei geringem Abstand kein elektrischer Durchschlag erfolgt.Between the circuit board 32 together with the components and shaft mounted on it 30 including the material measure 31 is an insulating agent 33 arranged so that no electrical breakdown occurs even at a small distance.

Der Abstand ist dabei derart klein, dass bei Weglassen des Isoliermittels 33 ein elektrischer Durchschlag erfolgt, da die Potentialdifferenz zwischen dem Hochspannungsbereich und dem Niederspannungsbereich entsprechend groß ist.The distance is so small that when omitting the insulating 33 An electrical breakdown occurs because the potential difference between the high voltage range and the low voltage range is correspondingly large.

Dies ist in der Figur mit der symbolischen Spannungsquelle U_z angedeutet, die Zwischenkreisspannung aufweist.This is indicated in the figure with the symbolic voltage source U_z, which has intermediate circuit voltage.

Der schematische Verlauf des Luftspaltpotentials ist ebenfalls angedeutet und zeigt die im Vergleich zur Luft größere Isolierfestigkeit des Isoliermittels 33 The schematic course of the air gap potential is also indicated and shows the greater insulation than the air insulation of the insulating 33

In 4 ist gezeigt, wie das Isoliermittel als plattenförmig ausgeführt ist und auf einem Kleberbett vorgesehen ist. Der Kleber 40 ist hierbei zwischen der Leiterplatte 32 und dem Isoliermittel 33 angeordnet. Dabei wirkt der Kleber auch als Vergussmasse, so dass eine erhöhte Festigkeit für die gesamte Anordnung beziehungsweise die auf der Leiterplatte bestückten Bauteile, insbesondere Sensoren (34, 35) erreichbar ist. Das Isoliermittel 33 ist als starre Platte ausgeführt.In 4 It is shown how the insulating means is designed as a plate-shaped and is provided on a glue bed. The glue 40 is here between the circuit board 32 and the insulating agent 33 arranged. In this case, the adhesive also acts as potting compound, so that increased strength for the entire arrangement or the assembled on the circuit board components, in particular sensors ( 34 . 35 ) is reachable. The insulating agent 33 is designed as a rigid plate.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zur 4 das Isoliermittel als flexibles Isolierplättchen 50 ausgeführt ist, das sich auf die Oberfläche des Klebers 40 legt und dieser teilweise folgt.In 5 a further embodiment is shown in which, in contrast to 4 the insulating agent as a flexible insulating plate 50 is executed, which is on the surface of the adhesive 40 lays and this partially follows.

In 6 ist im Unterschied zur 4 das Isoliermittel als vorgeformte Folie ausgeführt, die wiederum angeklebt ist an die Leiterplatte 32 oder formschlüssig mit dieser verbunden ist. Bei Verwendung von Kleber 40 ist dieser wiederum zwischen der Leiterplatte 32 und der vorgeformten Folie angeordnet.In 6 is different from 4 the insulating carried out as a preformed film, which in turn is adhered to the circuit board 32 or positively connected thereto. When using glue 40 this is in turn between the circuit board 32 and the preformed film.

In 7 ist im Unterschied zur 4 das Isoliermittel zwar wiederum plattenförmig, insbesondere als starre Platte, ausgeführt, jedoch ist Vergussmasse 70 derart an der Leiterplatte vorgesehen, dass das Isoliermittel 33 innerhalb der Vergussmasse sich befindet, also vergossen ist. Auf diese Weise ist es ermöglicht, den Endbereich der Welle 30 samt Maßverkörperung 31 nicht nur in zentral axialer Richtung sondern auch seitlich mit Vergussmasse zu umgeben und eine weiter verbesserte Isolierung zu bewirken, insbesondere auch gegen metallische stationäre Komponenten im Umfeld des Endbereichs.In 7 is different from 4 Although the insulating again turn plate-shaped, in particular as a rigid plate executed, but is potting compound 70 provided on the circuit board such that the insulating 33 within the potting compound is, so is shed. In this way it is possible to reach the end of the shaft 30 velvet measuring standard 31 surrounded not only in the central axial direction but also laterally with potting compound and to effect a further improved insulation, in particular against metallic stationary components in the vicinity of the end region.

In 8 ist im Unterschied zur 7 das Isoliermittel an der Oberfläche der Vergussmasse 70 angeordnet, so dass das Isoliermittel nur teilvergossen ist, insbesondere an seiner der Leiterplatte 32 zugewandten Seite.In 8th is different from 7 the insulating agent on the surface of the potting compound 70 arranged so that the insulating is only partially potted, especially at its the circuit board 32 facing side.

Alternativ oder zusaätzlich ist ein Isoliermittel als Kappe um das Rotorwellenende mit der Maßverkörperung aufgesetzt.Alternatively or additionally, an insulating means is placed as a cap around the rotor shaft end with the material measure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

NN: Netzversorgungpower supply
ZZ: ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
MM: DrehstrommotorThree-phase motor
VV: StromversorgungsmodulPower supply module
HVHV: HochspannungsteilHV unit
GG: Gleichrichter, insbesondere DreiphasengleichrichterRectifier, in particular three-phase rectifier
WW: Wechselrichter, insbesondere DreiphasenwechselrichterInverter, in particular three-phase inverter
DD: DrehwinkelsensorRotation angle sensor
PP: Signalpegelwandler mit galvanischer TrennungSignal level converter with galvanic isolation
NVNV: NiederspannungsteilLow-voltage part
U_zU_z: ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
3030: Wellewave
3131: Maßverkörperung, beispielsweise DauermagnetMeasuring standard, for example permanent magnet
3232: Leiterplattecircuit board
3333: Isoliermittelinsulation
3434: Sensor, insbesondere Wiegand-SensorSensor, in particular Wiegand sensor
3535: Sensor, insbesondere Hall-SensorSensor, in particular Hall sensor
4040: KleberGlue
5050: flexibles Isolierplättchenflexible insulating plate
6060: flexible Folie, insbesondere vorgeformte Folieflexible film, in particular preformed film
7070: Vergussmassepotting compound

Claims

Drive, comprising a converter-fed electric motor to which a sensor, in particular rotary encoder, for detecting the angular position of a shaft, in particular a rotor shaft, the electric motor is arranged, the inverter signal electronics, in particular comprising a controller, and power electronics, in particular comprising a motor feeding Inverter, wherein the inverter is fed from one of an intermediate circuit voltage, in particular more than 50 volts or more than 100 volts, wherein the intermediate circuit voltage supplies an intermediate circuit voltage, a DC link capacitor or a corresponding DC link capacitance, in particular smoothed by him or her, the sensor comprises an electronic circuit for generating transmitter signals with associated signal processing, characterized in that the electronic circuit of the sensor is galvanically connected to a DC link potential de r DC link voltage, ie in particular with one of the terminals of the DC link capacitor or a corresponding DC link capacitance.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor is galvanically connected to the signal electronics and / or that the sensor signals are fed to the signal electronics, in particular directly, so without galvanic isolation.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that a material measure is arranged on the shaft, in particular at an axial end portion of the shaft a material measure is arranged.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor is in operative connection with the material measure, in particular the material measure detected, in particular for detecting the angular position.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that an insulating means, in particular for electrical insulation, between the material measure and the sensor is arranged, in particular wherein the dielectric strength of the material of the insulating means greater than 3 kV / mm and / or as the dielectric strength of Air is, in particular of dry ambient air at -10 ° C and a pressure of 1 bar.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that an insulating means, in particular for electrical insulation, is non-rotatably connected to the measuring standard, in particular wherein the insulating means is connected to the material measure in a material-locking, frictional and / or form-fitting manner, in particular wherein the insulating means is cap-shaped and / or is clipped connected to the material measure and / or wherein the insulating means is axially expanded such that it at least partially axially covers the axial region covered by the material measure, in particular, wherein the shaft axis defines the axial direction.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance between the measuring scale and the sensor is so small and the insulating strength and / or dielectric strength of the insulating means is so high that upon removal of the electrical insulating an electrical breakdown takes place or at least very likely.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating means is arranged on or in potting compound and / or on or in adhesive, wherein the potting compound or the adhesive is also connected to a circuit board of the sensor and / or on the circuit board of the Sensors equipped components, in particular wherein the insulating means is made of a material having a higher electrical insulation strength than air, in particular at least five times higher.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating means is designed as a rigid plate.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating means is designed as a flexible film, in particular self-adhesive film, and at least partially covers the printed circuit board equipped with components on its side facing the material measure.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating means is designed as a preformed film, in particular self-adhesive film, and at least partially covers the circuit board equipped with components on its side facing the material measure.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating means between the measuring scale and at least a portion of the adhesive or the potting compound is arranged.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the material measure is a permanent magnet, in particular a magnetized in the radial direction permanent magnet.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor comprises at least one Hall sensor and / or a Wiegand sensor, in particular wherein the sensor also has an evaluation circuit for generating the sensor signals from the output signals of the Wiegand sensor and / or Hall Sensors.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that a rectifier of the inverter is supplied from a mains AC voltage and the signal electronics is galvanically connected to an output of the rectifier and / or the signal electronics is electrically connected to a potential supplying an inverter of the inverter unipolar voltage and / or DC voltage, in particular DC link voltage.

Drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the signal electronics generates pulse width modulated drive signals for semiconductor switches of the inverter, wherein the sensor signals are taken into account and / or the sensor signal waveform is taken into account.