DE102013011300B4

DE102013011300B4 - Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe

Info

Publication number: DE102013011300B4
Application number: DE102013011300.8A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Steffen Quadt; Hans Krattenmacher; Torsten Philipp
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: DE102013011300A1

Abstract

Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe,wobei die Antriebskomponente einen aufgesetzten Anschlusskasten (2) aufweist, durch dessen Wandung eine Versorgungsleitung durchgeführt ist, insbesondere wobei die Versorgungsleitung mit einem Wicklungsdraht der Antriebskomponente mittels eines im Anschlusskasten (2) angeordneten Anschlussmittels, insbesondere Klemmbretts, elektrisch verbunden ist,wobei im Anschlusskasten (2) ein elektronisches Modul, also Datenknoten (1), vorgesehen ist,wobei die Antriebskomponente Sensoren aufweist, deren Sensorleitungen zum elektronischen Modul geführt sind,das elektronische Modul eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die mit einem Kommunikationskanal zu einer übergeordneten Einheit verbindbar ist, also mittels einer Kommunikationsleitung verbunden ist,wobei das elektronische Modul einen Datenspeicher aufweist, der als Langzeitspeicher ausgeführt ist, insbesondere als wiederholt beschreibbarer Speicher, der gespeicherte Daten bei Ausfall der Leistungsversorgung, insbesondere Ausfall der Versorgungsspannung, mindestens eine Woche verfügbar hält, also speichert,wobei der Kommunikationskanal die Versorgungsleitung umfasst, insbesondere wobei im Vergleich zum zur Leistungsversorgung der Antriebskomponente oder des Moduls vorgesehenen Leistungssignal höher frequent aufmodulierte Signalanteile auf der Versorgungsleitung vorgesehen sind,wobei die Kommunikationsleitung durch eine Ausnehmung der Wandung des Anschlusskastens (2) herausgeführt ist vom Modul, insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle zur übergeordneten Einheit,wobei im Elektromotor, insbesondere also im Innenraum des Elektromotors,ein Sensor (T) zur Erfassung einer Temperatur vorgesehen ist undein Sensor X zur Erfassung einer linearen, vom Motor angesteuerten Position oder einer Winkellage des Rotors des Motors undein Sensor (L) zur Erfassung des Zustandes eines Lagers des Motors undein Sensor (B) zur Erfassung des Zustandes einer am Motor vorgesehenen Bremse und/oder ein Mittel SB zur Erzeugung eines Bremsansteuersignals für die Bremse angeordnet,wobei das Modul aus einem oder mehreren der Sensorsignale elektrisch versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist,wobei der Sensor X einen Wieganddraht umfasst, insbesondere welcher auch als Umdrehungszähler fungiert,wobei der Sensor (L) ein Piezoelement umfasst, so dass das Modul aus seinem Sensorsignal versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist,wobei der Sensor (T) ein thermoelektrisches Wandlerelement umfasst, so dass das Modul aus dem Sensor (T) versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor elektrische Versorgungsleitungen benötigt und vom Elektromotor ein Getriebe antreibbar ist. Getriebe und Motor bilden zusammen einen Antrieb und stellen jeweils eine Antriebskomponente dar.
Aus der DE 10 2007 052 445 A1 ist ein Elektromotor mit Anschlusskasten bekannt.
Aus der DE 198 31 931 A1 ist eine Antriebseinrichtung bekannt, welche einen EEPROM Speicher aufweist im Gehäuse eines Servormotors der Antriebseinrichtung.
Aus der DE 34 10 082 A ist ein Steuergerät für Kraftfahrzeuge bekannt.
Aus der DE 10 2004 049 724 B4 ist eine Antriebskomponente und ein Sensor bekannt, wobei die erfassten Werte berührungslos übertragbar sind.
Aus der DE 10 2010 010 239 B4 ist eine Anordnung zur Detektion der Anzahl der Umdrehungen eines relativ zu einem Impulsdrahtsensor oder Wieganddrahtsensor drehbar gelagerten Teils.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe, weiterzubilden, wobei eine besonders einfache Herstellung ermöglicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe, nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe, sind, dass die Antriebskomponente einen aufgesetzten Anschlusskasten aufweist, durch dessen Wandung eine Versorgungsleitung durchgeführt ist, insbesondere wobei die Versorgungsleitung mit einem Wicklungsdraht der Antriebskomponente mittels eines im Anschlusskasten angeordneten Anschlussmittels, insbesondere Klemmbretts, elektrisch verbunden ist,
wobei im Anschlusskasten ein elektronisches Modul, insbesondere Datenknoten, vorgesehen ist,
wobei die Antriebskomponente Sensoren aufweist, deren Sensorleitungen zum elektronischen Modul geführt sind,
das elektronische Modul eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die mit einem Kommunikationskanal zu einer übergeordneten Einheit verbindbar ist, insbesondere mittels einer Kommunikationsleitung verbunden ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Sensorsignale mehrerer verschiedener Sensoren zusammenfassbar sind und die erfassten und/oder ausgewerteten und/oder verarbeiteten Informationen zusammen über eine einzige Kommunikationsschnittstelle an eine übergeordnete Einheit übertragbar sind. Somit genügt eine einzige Signalelektronik, um die Signale zusammenzufassen und über eine einzige Schnittstelle, beispielsweise eine Feldbusschnittstelle, wie CAN-Bus, Interbus oder Profibus oder dergleichen, oder Ethernet-Schnittstelle, zu übertragen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfasst jeder Sensor eine jeweilige physikalische Größe. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits mittels eines Körperschallsensors ein Lagerzustand überwachbar ist oder mittels eines Verschleißsensors die Überwachung einer Bremse, insbesondere der Zustand eines Bremsbelags überwachbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das elektronische Modul einen Datenspeicher auf, der als Langzeitspeicher ausgeführt ist, insbesondere als wiederholt beschreibbarer Speicher, der gespeicherte Daten bei Ausfall der Leistungsversorgung, insbesondere Ausfall der Versorgungsspannung, mindestens eine Woche verfügbar hält, insbesondere speichert. Von Vorteil ist dabei, dass durch Auswertung der Sensorsignale entstandene, bestimmte Parameter speicherbar sind. Insbesondere sind auch Mittelwertbildungen oder andere Verknüpfungen von Messwerten während der Betriebszeit ausführbar. Solange also die Spannungsversorgung vorhanden ist, werden die Mittelwertbildungen oder Verknüpfungen ausgeführt. Vorzugsweise sind sogar die Sensoren selbst derart ausgeführt, dass das Modul aus dem jeweiligen Sensorsignal versorgbar ist. Somit sind sogar Mittelwertbestimmungen ausführbar, wenn ein Spannungsausfall auftritt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kommunikationskanal die Versorgungsleitung, insbesondere wobei im Vergleich zum zur Leistungsversorgung der Antriebskomponente oder des Moduls vorgesehenen Leistungssignal höher frequent aufmodulierte Signalanteile auf der Versorgungsleitung vorgesehen sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders einfache Verkabelung vorsehbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kommunikationsleitung durch eine Ausnehmung der Wandung des Anschlusskastens herausgeführt vom Modul, insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle zur übergeordneten Einheit. Von Vorteil ist dabei, dass nur eine Kommunikationsleitung herauszuführen ist, da die Informationen aller Sensoren zusammenfassbar sind und über diese einzige Schnittstelle übertragbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Elektromotor, insbesondere also im Innenraum des Elektromotors, ein Sensor T zur Erfassung einer Temperatur vorgesehen und/oder ein Sensor X zur Erfassung einer linearen, vom Motor angesteuerten Position oder einer Winkellage des Rotors des Motors und/oder ein Sensor L zur Erfassung des Zustandes eines Lagers des Motors und/oder ein Sensor B zur Erfassung des Zustandes einer am Motor vorgesehenen Bremse und/oder ein Mittel SB zur Erzeugung eines Bremsansteuersignals für die Bremse angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass Werte verschiedene physikalischer Zustände der Antriebskomponente erfassbar sind, insbesondere innerhalb des Gehäuses des Elektromotors.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist umfasst das Modul, insbesondere die Signalelektronik des Moduls, ein Mittel zur Auswertung der Sensorsignale und/oder ein Mittel zur Verarbeitung des Sensorsignals. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Aufbau, insbesondere der Sensoren, ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Modul ein Mittel zur in Abhängigkeit der ins Modul eingeleiteten Sensorsignale ausgeführten Erzeugung oder Bestimmung von Daten, die dem Kommunikationskanal zugeleitet werden. Von Vorteil ist dabei, dass das Modul eine umfangreiche elektronische Schaltung aufweist. Somit sind die Sensoren selbst entsprechend kompakt ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Modul aus einem oder mehreren der Sensorsignale elektrisch versorgbar, insbesondere mitversorgbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Ausfall der Spannungsversorgung ein autarker Betrieb ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor X einen Wieganddraht, insbesondere welcher auch als Umdrehungszähler fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass auch der Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Welle Energie erzeugbar macht und somit zur Versorgung des Moduls beiträgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor L ein Piezoelement, so dass das Modul aus seinem Sensorsignal versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass aus einer Verlustenergieform der Antriebskomponente das Modul versorgbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor T ein thermoelektrisches Wandlerelement, so dass das Modul aus dem Sensor T versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass aus einer Verlustenergieform der Antriebskomponente das Modul mitversorgbar ist, insbesondere bei im Innenraum der Antriebskomponente ist eine elektrische Versorgung des Moduls aus der entsprechenden Verlustenergieformeinfache ausführbar.
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.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems, insbesondere Antriebssystems, gezeigt.

Hierbei ist als System ein Elektromotor vorgesehen, an dessen Gehäuse ein Anschlusskasten 2 angeordnet ist.
Zur Energieversorgung des Stators des Elektromotors werden Versorgungsleitungen durch die Wandung des Anschlusskastens 2 geführt, insbesondere mittels einer Kabeldurchführung.
Die Versorgungsleitungen werden auf ein Klemmbrett geführt, auf welches auch die Endbereiche der Statorwicklungen geführt werden.
Des Weiteren ist im Innenraum des Anschlusskastens 2 ein Datenknoten 1 angeordnet, dem Leitungen zugeführt werden, die im Motor angeordnete Sensoren elektrisch verbinden mit dem Datenknoten 1.
Vorzugsweise sind die Sensoren im Innenraum des Elektromotors angeordnet, so dass die Leitungen von den Sensoren zu dem Datenknoten im Innenraum des Elektromotors geführt sind und/oder verlaufen.
Der Innenraum des Motors ist begrenzt durch den Stator beziehungsweise das Statorgehäuse einerseits und andererseits durch den Anschlusskasten 2.
Der Datenknoten 1 ist als elektronisches Modul ausgeführt, das eine elektronische Schaltung, insbesondere Signalelektronik 6, umfasst.
Über einen Leistungsanschluss 3 ist der Datenknoten 1 aus einer Energieversorgung 4, insbesondere elektrische Spannungsquelle, versorgt.
Die Signalelektronik 6 ist mittels einer ebenfalls durch die Wandung des Anschlusskastens 2 durchgeführten Kommunikationsleitung mit einer übergeordnete Einheit 5, insbesondere Überwachungseinheit, Steuer- oder Regeleinheit, verbunden.
Im Elektromotor ist
ein Sensor T zur Erfassung einer Temperatur vorgesehen,
ein Sensor X zur Erfassung einer linearen, vom Motor angesteuerten Position oder einer Winkellage des Rotors des Motors,
ein Sensor L zu Erfassung des Zustandes eines Lagers des Motors,
ein Sensor B zu Erfassung des Zustandes einer am Motor vorgesehenen Bremse
und/oder ein Mittel SB zur Erzeugung eines Bremsansteuersignals für die Bremse angeordnet.
In der Signalelektronik 6 des Datenknotens 1 ist nicht nur ein Kommunikationsteilnehmer vorgesehen sondern auch ein Mittel zur Signalverarbeitung eines Sensorsignals und ein Mittel zur Auswertung der verarbeiteten Signale. Auf dieses Weise müssen die jeweiligen Sensoren nur die jeweilige Größe erfassen und einen entsprechenden Signalwert an die Signalelektronik 6 übertragen.
Die Signalelektronik 6 weist auch einen Datenspeicher auf und es sind somit ausgewertete Informationen hinterlegbar und/oder über die Kommunikationsschnittstelle an die übergeordnete Einheit, insbesondere Überwachungseinheit, Steuer- oder Regeleinheit, übertragbar.
Entsprechend ist mit dem Mittel SB ein Bremsansteuersignal erzeugbar, so dass nicht nur Sensorsignale verarbeitbar und auswertbar sondern auch Steuersignale bestimmbar sind. Die Bremse ist somit von der Signalelektronik 6 steuerbar.
Der Anschlusskasten 2 umgibt die Signalelektronik 6 gehäusebildend.
Der Sensor L ist vorzugsweise als Schwingungssensor, also Körperschallsensor, ausführbar
Der Datenspeicher ist wiederholt beschreibbar und derart ausgeführt, dass auch bei Ausfall der Spannungsversorgung die gespeicherten Daten mindestens 1 Woche erhalten bleiben. Vorzugsweise wird der Datenspeicher in FRAM-Technik ausgeführt.
Der Datenknoten weist auch einen mit dem Datenspeicher verbundenen Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller auf.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist das Antriebssystem vorzugsweise nicht nur einen Elektromotor auf sondern auch ein von dem Elektromotor angetriebenes Getriebe.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird als Kommunikationskanal für die Kommunikationsschnittstelle die Versorgungsleitungen verwendet, indem die Kommunikationssignale aufmoduliert werden, so dass das Kommunikationssignal eine höhere Frequenz aufweist als das Leistungssignal, aus welchem der Datenknoten und/oder der Stator des Elektromotors versorgt ist.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel übermittelt zumindest einer der Sensoren ein verarbeitetes Signal oder sogar ein ausgewertetes und verarbeitetes Signal an die Signalelektronik 6.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die übergeordnete Einheit die Signalelektronik eines Frequenzumrichters, welcher den Elektromotor elektrisch versorgt und somit drehzahlregelbar macht. Somit sind keine weiteren zusätzlichen Elektronikteile notwendig.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt des Elektromotors ein Getriebe vorgesehen, wobei der Anschlusskasten am Getriebe angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Datenknoten
2: Anschlusskasten, insbesondere eines Elektromotors
3: Leistungsanschluss
4: Energieversorgung
5: übergeordnete Einheit, insbesondere Überwachungseinheit, Steuer- oder Regeleinheit
6: Signalelektronik
T: Temperatur
X: Positionssensor, insbesondere Sensor zur Erfassung einer linearen Position oder Winkellage
L: Sensor zu Erfassung des Zustandes eines Lagers
B: Sensor zu Erfassung des Zustandes einer Bremse
SB: Mittel zur Erzeugung eines Bremsansteuersignals

Claims

Antriebskomponente, insbesondere Elektromotor oder Getriebe, wobei die Antriebskomponente einen aufgesetzten Anschlusskasten (2) aufweist, durch dessen Wandung eine Versorgungsleitung durchgeführt ist, insbesondere wobei die Versorgungsleitung mit einem Wicklungsdraht der Antriebskomponente mittels eines im Anschlusskasten (2) angeordneten Anschlussmittels, insbesondere Klemmbretts, elektrisch verbunden ist, wobei im Anschlusskasten (2) ein elektronisches Modul, also Datenknoten (1), vorgesehen ist, wobei die Antriebskomponente Sensoren aufweist, deren Sensorleitungen zum elektronischen Modul geführt sind, das elektronische Modul eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die mit einem Kommunikationskanal zu einer übergeordneten Einheit verbindbar ist, also mittels einer Kommunikationsleitung verbunden ist, wobei das elektronische Modul einen Datenspeicher aufweist, der als Langzeitspeicher ausgeführt ist, insbesondere als wiederholt beschreibbarer Speicher, der gespeicherte Daten bei Ausfall der Leistungsversorgung, insbesondere Ausfall der Versorgungsspannung, mindestens eine Woche verfügbar hält, also speichert, wobei der Kommunikationskanal die Versorgungsleitung umfasst, insbesondere wobei im Vergleich zum zur Leistungsversorgung der Antriebskomponente oder des Moduls vorgesehenen Leistungssignal höher frequent aufmodulierte Signalanteile auf der Versorgungsleitung vorgesehen sind, wobei die Kommunikationsleitung durch eine Ausnehmung der Wandung des Anschlusskastens (2) herausgeführt ist vom Modul, insbesondere von der Kommunikationsschnittstelle zur übergeordneten Einheit, wobei im Elektromotor, insbesondere also im Innenraum des Elektromotors, ein Sensor (T) zur Erfassung einer Temperatur vorgesehen ist und ein Sensor X zur Erfassung einer linearen, vom Motor angesteuerten Position oder einer Winkellage des Rotors des Motors und ein Sensor (L) zur Erfassung des Zustandes eines Lagers des Motors und ein Sensor (B) zur Erfassung des Zustandes einer am Motor vorgesehenen Bremse und/oder ein Mittel SB zur Erzeugung eines Bremsansteuersignals für die Bremse angeordnet, wobei das Modul aus einem oder mehreren der Sensorsignale elektrisch versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist, wobei der Sensor X einen Wieganddraht umfasst, insbesondere welcher auch als Umdrehungszähler fungiert, wobei der Sensor (L) ein Piezoelement umfasst, so dass das Modul aus seinem Sensorsignal versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist, wobei der Sensor (T) ein thermoelektrisches Wandlerelement umfasst, so dass das Modul aus dem Sensor (T) versorgbar ist, insbesondere mitversorgbar ist.
Antriebskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor eine jeweilige physikalische Größe erfasst.
Antriebskomponente nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul, insbesondere die Signalelektronik (6) des Moduls, ein Mittel zur Auswertung der Sensorsignale und/oder ein Mittel zur Verarbeitung des Sensorsignals angeordnet ist.
Antriebskomponente nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur in Abhängigkeit der ins Modul eingeleiteten Sensorsignale ausgeführten Erzeugung von Daten, die dem Kommunikationskanal zugeleitet werden.
Antriebskomponente nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übergeordnete Einheit ein Frequenzumrichter ist, der die Antriebskomponente elektrisch versorgt, insbesondere den Elektromotor speist.