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Die Erfindung betrifft einen Motor für einen Leistungsschalter-Antrieb sowie dessen Verwendung, wobei der Motor einen Rotor, welcher über ein erstes und ein zweites Lagerschild beweglich gelagert ist, umfasst. Ein Blechpaket umfasst den Rotor zumindest teilweise räumlich und ist zwischen dem ersten und zweiten Lagerschild angeordnet. Der Motor umfasst desweiteren einen Gleichrichter.
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Leistungsschalter, insbesondere Hoch- und Mittelspannungs-Leistungsschalter, weisen wenigstens einen Antrieb zum Bereitstellen einer Schaltbewegung auf. Beim Schalten wird die Schaltbewegung vom Antrieb über Elemente einer kinematischen Kette zu Schaltkontakten übertragen. Antriebe sind z. B. Federspeicherantriebe und/oder Gasspeicherantriebe. Die gespeicherte Energie, welche beim Schalten verbraucht wird, muss nach einem Schalten des Leistungsschalters dem Antrieb wieder zugeführt werden. Dazu werden elektrische Motoren verwendet. Z. B. kann ein Motor eine Drehbewegung bereitstellen, welche über ein Getriebe umgewandelt wird und eine Energiespeicherfeder oder mehrere Energiespeicherfedern eines Federspeicherantriebs spannt. Ein Motor kann auch verwendet werden, um eine Pumpe anzutreiben, welche einen Gasdruck in einem Gasdruckspeicher erhöht.
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Beim Schalten von Hoch- und Mittelspannungs-Leistungsschaltern werden große mechanische Energien benötigt, um eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit und somit Schaltgeschwindigkeit, insbesondere im Bereich von Millisekunden bis zu Sekunden, zu erreichen. Die hohen mechanischen Energien müssen beim Beladen eines mechanischen Speichers, z. B. einer Speicherfeder eines Federspeicherantriebs oder eines Gastanks eines Gasspeicherantriebs, durch den elektrischen Motor dem mechanischen Speicher zugeführt werden. Abhängig der konstruktive Auslegung des mechanischen Speichers werden zur Beladung des Speichers elektrische Motoren verwendet, die z. B. nur mit Gleichspannung betrieben werden können. Jedoch ist nicht in jedem Anwendungsfall eine Gleichspannung verfügbar. Um in diesem Fall einen Gleichspannungsmotor verwenden zu können, muss eine Wechselspannung gleichgerichtet werden. Eine Gleichrichtung einer Wechselspannung erfolgt über einen Gleichrichter.
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Gleichrichter sind in der Regel vom elektrischen Motor räumlich getrennte, mit dem Motor elektrisch verbundene Baugruppen, bzw. liegen als räumlich vom Motor getrennte Module vor. Der elektrische Motor, der Antrieb in Form z. B. einer Speicherfeder mit Auslöser, insbesondere in Verbindung mit einem Getriebe, und der Gleichrichter werden als getrennte Baugruppen in einem Gehäuse, insbesondere einem Antriebsschrank angeordnet. Ein vom Motor räumlich getrenntes Gleichrichtermodul kann einen Basisträger, z. B. ein Gehäuse, und Kühleinrichtungen, insbesondere Kühlbleche umfassen. Die Gehäuse der Gleichrichtermodule sowie Kühleinrichtungen erzeugen zusätzliche Kosten, Raumverbrauch z. B. im Antriebsschrank und/oder in einem Schaltschrank, und zusätzlichen Aufwand bei der Montage.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe einen Motor für einen Leistungsschalter-Antrieb anzugeben, welcher Kosten spart, den Raum- und Materialverbrauch reduziert, und den Aufwand bei der Montage verringert.
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Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Motor für einen Leistungsschalter-Antrieb mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Verwenden des Motors gemäß Patentanspruch 12 und/oder 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Motors für einen Leistungsschalter-Antrieb und/oder der Verfahren zum Verwenden des Motors sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
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Ein erfindungsgemäßer Motor für einen Leistungsschalter-Antrieb umfasst einen Rotor, welcher über ein erstes und ein zweites Lagerschild beweglich gelagert ist. Ein Blechpaket umfasst den Rotor zumindest teilweise räumlich und ist zwischen dem ersten und zweiten Lagerschild angeordnet. Der Motor umfasst einen Gleichrichter, welcher direkt an einem Lagerschild befestigt ist.
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Durch die direkte Befestigung des Gleichrichters am Lagerschild kann ein zusätzliches äußeres Gehäuse und/oder eine zusätzliche Haltevorrichtung für den Gleichrichter eingespart werden und eine Kühlung des Gleichrichters kann über das Lagerschild erfolgen. Kühleinrichtungen für den Gleichrichter wie z. B. Bleche oder Lüftungen, welche nicht vom Motor umfasst sind, können somit ebenfalls eingespart werden. Dies spart Kosten, reduziert den Raum- und Materialverbrauch, und verringert den Aufwand bei der Montage.
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Der Rotor kann eine Antriebswelle und einen Bürstenkontakt umfassen, wobei der Bürstenkontakt dem zweiten Lagerschild zugeordnet sein kann und ein freies Ende der Antriebswelle, welches ausgebildet ist zur Übertragung der Antriebsbewegung, dem ersten Lagerschild zugeordnet sein kann. Der Gleichrichter kann direkt am zweiten Lagerschild befestigt sein, insbesondere auf einer Seite des zweiten Lagerschilds, welche der Seite mit dem gelagerten Rotor mit Bürstenkontakt gegenüberliegt.
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Die Ausführung des Motors mit zwei Lagerschilden und einem dazwischen befindlichen Blechpaket erspart ein zusätzliches Gehäuse. Die Lagerschilde können die Antriebswelle, welche im Motor ein Teil des Rotors ist, lagern und über die Antriebswelle kann die vom Motor erzeugte mechanische Energie auf Elemente einer kinematischen Kette eines Leistungsschalters übertragen werden und/oder auf mechanische Speicherelemente des Leistungsschalter-Antriebs, wie z. B. Speicherfedern oder Pumpen von Gasspeichern. Entlang der Längsachse der Antriebswelle kann auf einer Seite des Motors die Antriebswelle aus dem Motor geführt werden, gelagert in einem ersten Lagerschild auf dieser Seite, wobei die Elemente der kinematischen Kette oder andere kraftübertragende Elemente auf dieser Seite an die Antriebswelle anschließen bzw. an dieser kraftübertragend befestigt sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Motors kann die Antriebswelle im Motor durch ein zweites Lagerschild, d. h. auf dessen Innenseite, gelagert werden, ohne aus dem Motor herauszuragen. Auf der Außenseite des Motors bzw. des zweiten Lagerschilds kann der Gleichrichter befestigt sein, auf der Seite des Lagerschilds, welche der Seite der Lagerung der Antriebswelle gegenüberliegt. Dadurch, dass der Gleichrichter nicht seitlich von der Antriebswelle oder an einem nach hinten herausragenden Blech befestigt ist, wird ein sehr kompakter, platzsparender Aufbau erzeugt.
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Bei einem aufrecht stehend montierten Motor, mit einer senkrecht zur Grundfläche nach oben weisenden Antriebswelle, kann der Gleichrichter auf der Unterseite des Motors außen montiert sein. Dadurch können im Antriebsgehäuse seitlich neben dem Motor direkt andere Antriebsbaugruppen oder Elemente wie z. B. Getriebe oder Steuerungen angeordnet werden, ohne dass diese und der Gleichrichter sich gegenseitig stören und/oder räumlich behindern. Ein sehr kompakter Aufbau des Antriebs wird dadurch ermöglicht, zumal durch die direkte Befestigung des Gleichrichters am unteren Lagerschild Raum gegenüber einer Befestigung an zusätzlichen Halteeinrichtungen, oder in anderen Baugruppen oder Gehäusen eingespart wird.
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Das Lagerschild, an dem der Gleichrichter direkt befestigt ist, kann Kühleinrichtungen zur Kühlung des Gleichrichters und Motors umfassen, insbesondere Kühlrippen oder Kühlstege, welche insbesondere monolithisch vom Lagerschild umfasst sind. Dadurch wird eine verbesserte Kühlung des Gleichrichters erreicht. Da Motoren z. B. beim Spannen einer Feder nur kurzzeitig in Betrieb sind, können sie in Überlast betrieben werden, um kostengünstige Motoren verwenden zu können. Dabei wird kurzzeitig eine hohe Leistung verbraucht und es werden hohe Temperaturen erzeugt, insbesondere am Gleichrichter. Zusätzliche Kühleinrichtungen können geeignet sein, die Abwärme vom Gleichrichter über das Lagerschild abzuführen. So können z. B. im Lagerschild Kühlrippen ausgebildet sein, insbesondere beim Guss des Gussteils. Die Rippen können z. B. zur Platzersparnis auf einer Innenfläche des Lagerschilds bzw. Motors ausgebildet sein, bei einem offenen Aufbau des Motors. Eine gute Kühlung erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert oder verhindert Wärmeschäden am Gleichrichter.
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Der Gleichrichter kann elektrische Eingangskontakte und elektrische Kontakte des Gleichrichterausgangs umfassen, wobei die Kontakte des Gleichrichterausgangs über elektrische Kontaktelemente mit Wicklungen des Motors elektrisch verbunden sein können, insbesondere mit elektrischen Leitungen als Kontaktelementen. Ein direkter Anschluss der Wicklungen des Motors und/oder von Schleifkontakten am Gleichrichter über z. B. an den Kontakten des Gleichrichterausgangs angelöteten elektrischen Leitungen, erspart zusätzliche Kontaktsysteme wie z. B. Stecker und Buchsen, wodurch Kosten und Raum eingespart werden können. Über die elektrischen Eingangskontakte kann der Motor direkt über den Gleichrichter an eine Versorgungsspannung angeschlossen werden, z. B. über Leitungen mit Steckkontakten. Weitere zusätzliche Kontaktsysteme zum Anschluss des Motors wie Kontaktleisten oder Zwischenkontakte können eingespart werden, wodurch Raum und Kosten eingespart werden können.
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Der Gleichrichter kann direkt am Lagerschild über Befestigungselemente mechanisch befestigt, insbesondere direkt am Lagerschild angeschraubt sein. Eine Schraubverbindung ist einfach und kostengünstig, und ergibt eine hohe mechanische Stabilität. Alternativ oder zusätzlich kann der Gleichrichter auch angeklebt, gelötet und/oder geschweißt sein.
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Der Gleichrichter und das Lagerschild, an welchem der Gleichrichter direkt befestigt ist, können in gutem thermischen Kontakt stehen. Bei gutem mechanischen Kontakt, z. B. über eine bündige, insbesondere glatte, planare Auflagefläche des Gleichrichters auf dem Lagerschild, kann bei Verwendung gut leitender Materialien ein guter thermischer Kontakt erreicht werden. Zwischen Gleichrichter und Lagerschild kann eine Wärmeleitpaste und/oder eine Wärmeleitfolie angeordnet sein, um eine gute Wärmeleitung vom Gleichrichter auf das Lagerschild, welches als Kühleinrichtung für den Gleichrichter dient, zu erreichen.
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An dem Lagerschild, an welchem der Gleichrichter direkt befestigt ist, kann wenigstens ein Anschlagselement angeordnet sein, insbesondere monolithisch vom Lagerschild umfasst, welches in mechanischen Kontakt zu dem Gleichrichter steht, um ein Verdrehen und/oder eine Änderung der Lage des Gleichrichters zum Lagerschild zu verhindern. Z. B. kann eine Kante in Form einer Ausbuchtung des Lagerschilds als Anschlagskante für eine Kante des Gleichrichters dienen. Ein Verdrehen des Gleichrichters, z. B. durch Vibrationen des Motors, und damit ein Lockern der Befestigung des Gleichrichters am Lagerschild, z. B. ein Lockern einer Schraube, kann durch das Anschlagselement verhindert werden. Dadurch kann eine mechanische Belastung bis hin zum Abreißen von elektrischen Leitungen von Kontakten verhindert werden und ein Lösen der Verbindung des Gleichrichters am Lagerschild kann unterbunden werden. Das Anschlagselement kann auch als Vertiefung mit einer Form des Gleichrichters im Lagerschild ausgebildet werden. Eine Erhöhung oder Vertiefung können z. B. bei der Herstellung des Lagerschilds, z. B. durch Guss, aus einem Stück, d. h. monolithisch mit dem Lagerschild erzeugt werden.
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Der Motor kann ein Gleichspannungsmotor, insbesondere zum Spannen einer Feder und/oder zum Erzeugen von Bewegungsenergie für einen Gasspeicher, sein. Durch Verwendung eines Gleichspannungsmotors kann in unterschiedlichsten Einsatzbereichen eine sichere Erzeugung von Bewegungsenergie ermöglicht werden. Gleich- und Wechselspannung können bei Verwendung eines Gleichrichters genutzt werden, abhängig welche Spannungsart am Einsatzort verfügbar ist. Unterschiedliche Spannungsebenen und Leistungen können flexibel genutzt werden und nach Bedarf können unterschiedliche Bewegungsenergiemengen erzeugt werden.
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Elektrische Eingangskontakte des Gleichrichters können als Klemmkontakte ausgebildet sein, insbesondere zum direkten Anschluss einer Wechselspannung. Klemmkontakte ergeben einen einfachen, sicheren, kostengünstigen und raumsparenden Kontakt, welcher zuverlässig z. B. auch bei mechanischer Belastung bestehen bleibt. Ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Kontaktieren des Motors bzw. Gleichrichters wird über Klemmkontakte ermöglicht.
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Das Lagerschild kann aus Aluminium, Gusseisen und/oder Stahl sein und/oder das Lagerschild kann als Material Aluminium, Gusseisen und/oder Stahl umfassen, insbesondere mit guter Wärmeleitfähigkeit. Diese Materialien weisen eine hohe mechanische Stabilität auf, sind kostengünstig und gut wärmeleitend.
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Der Gleichrichter kann ausgebildet sein zum Gleichrichten von 110 V und/oder 220 V Wechselspannung. Diese Spannungen sind im Netz in verschiedenen Ländern gebräuchlich und können einen einfachen Anschluss des Motors mit Gleichrichter ans Netz ermöglichen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verwenden des zuvor beschriebenen Motors umfasst, dass der Motor in einem Antrieb eines Hochspannungs-Leistungsschalters und/oder eines Mittelspannungs-Leistungsschalters, insbesondere in einem Federspeicherantrieb und/oder Gasspeicherantrieb verwendet wird.
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Der Motor kann alternativ oder zusätzlich auch in einem Hochspannungs-Leistungsschalter und/oder in einem Mittelspannungs-Leistungsschalters direkt verwendet werden, z. B. um direkt die Bewegungsenergie für einen Schaltvorgang bereitzustellen, insbesondere ohne Zwischenspeicherung der Bewegungsenergie. Ein Antrieb mit dem erfindungsgemäßen Motor kann auch in einem Hochspannungs-Leistungsschalter und/oder in einem Mittelspannungs-Leistungsschalter integriert sein oder von dem Leistungsschalter umfasst sein.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verwenden des zuvor beschriebenen Motors nach den Ansprüchen 12 und/oder 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Motors für einen Leistungsschalter-Antrieb nach Anspruch 1 und umgekehrt.
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Im Folgenden wird der Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in den 1 bis 3 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigen die
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1 schematisch in Seitenansicht einen Motor 1 für einen Leistungsschalter-Antrieb nach dem Stand der Technik, mit einem Gleichrichter 10, welcher über ein Blech beabstandet zum Motor 1 am Motor 1 befestigt ist, und
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2 schematisch in Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Motor 1 für einen Leistungsschalter-Antrieb mit einem Gleichrichter 10, welcher direkt am Motor 1, d. h. an einem Lagerschild 4 des Motors 1 befestigt ist, und
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3 den Motor 1 der 2 in Aufsicht auf eine Seite, an welcher der Gleichrichter 10 befestigt ist.
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In 1 ist schematisch in Seitenansicht ein Motor 1 mit einem beabstandeten Gleichrichter 10 nach dem Stand der Technik für einen Leistungsschalter-Antrieb dargestellt. Der Gleichrichter 10 ist über ein Blech beabstandet zum Motor 1 am Motor 1 befestigt. Der Motor 1 ist ohne externes Gehäuse ausgebildet. Das Gehäuse wird durch ein erstes und ein zweites Lagerschichild 3, 4 sowie durch ein zwischen den Lagerschildern 3, 4 angeordnetes Blechpaket 5 ausgebildet. Im Inneren des Motors 1, gelagert durch die Lagerschilder 3, 4, ist ein Rotor mit einer Antriebswelle 2 und Rotorkontakten 8 angeordnet, und sind Motorwicklungen 6 angeordnet. Die Lagerschilder 3, 4 sind brückenförmig ausgebildet, derart, dass der Motor 1 eine nach innen und nach außen hin offene Form aufweist. Zur Übertragung elektrischer Energie auf den Rotor ist an einem Lagerschild 4, gegenüberliegend und in elektrischem Kontakt mit dem Rotorkontakt 8, ein Bürstenelement 7 angeordnet.
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Der Motor 1 ist als Gleichstrommotor ausgebildet, wobei Windungen 6 im Stator und Windungen im Rotor im Betrieb des Motors 1 elektrisch durchflossen sind. Die über die Windungen erzeugten Magnetfelder treiben den Motor 1 an, d. h. versetzen den Rotor in Rotation. Die erzeugte Rotationsbewegung kann über die Antriebswelle 2, um welche die Windungen des Rotors angeordnet bzw. gewickelt sind, auf Elemente der kinematischen Kette des Leistungsschalters, welcher in der Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, übertragen werden. Die Rotationsbewegung kann z. B. in einem Federspeicherantrieb zum Spannen der Speicherfeder verwendet werden, insbesondere über ein Getriebe umgewandelt in eine translatorische Spannbewegung. Beim Schalten gibt die Speicherfeder die gespeicherte mechanische Bewegungsenergie frei und überträgt diese auf Elemente der kinematischen Kette, welche die Bewegungsenergie auf Schaltkontakte des Leistungsschalters übertragen.
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Die Antriebswelle 2 wird auf einer ersten Seite 17 durch ein erstes Lagerschild 3, insbesondere über ein integriertes Kugellager im Lagerschild 3, gelagert. Die Antriebswelle 2 ist durch das Lagerschild 3 mittig durchgehend beweglich angeordnet. Die Antriebswelle 2 wird auf einer zweiten Seite durch ein zweites Lagerschild 4, insbesondere über ein integriertes Kugellager im Lagerschild 4, gelagert. Die Antriebswelle 2 ist im Lagerschild 4 mittig beweglich angeordnet und endet im Lagerschild 4. Am Umfang der Antriebswelle 2 im Bereich des zweiten Lagerschilds 3, nahe dem im Lagerschild 3 gelagerten Ende 17 der Antriebswelle 2, ist ein elektrischer Rotorkontakt 8, z. B. in Form von Kontaktstreifen oder Fingern ausgebildet. Seitlich am zweiten Lagerschild 4, insbesondere jeweils auf gegenüberliegenden Seiten parallel zur Längsachse der Antriebswelle 2, sind Bürstenkontakte 7, z. B. durch Kohlebürsten mit Anpressfedern ausgebildet, angeordnet. Die Bürstenkontakte 7 und der Rotorkontakt 8 stehen in mechanischem und elektrischem Kontakt, über welchem im Betrieb des Motors 1 elektrische Energie in Form eines Gleichstroms auf die Windungen des Rotors übertragen wird.
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Die Windungen des Rotors können über den Rotorkontakt 8 und über die Bürstenkontakte 7 sowie z. B. über elektrische Leitungen mit den elektrischen Motorkontakten 12, d. h. den Kontakten am Ausgang des Gleichrichters 10, elektrisch verbunden sein. Die Windungen des Stators können ebenfalls z. B. über elektrische Leitungen mit Kontaktstücken, welche der Einfachheit halber in der 1 nicht dargestellt sind, mit den elektrischen Motorkontakten 12, d. h. den Kontakten am Ausgang des Gleichrichters 10, elektrisch verbunden sein. Eine Wechselspannung, insbesondere 110 V oder 220 V AC, ist an den elektrischen Eingangskontakten 11 des Gleichrichters 10 im Betrieb des Motors 1 angelegt. Der Gleichrichter richtet die Wechselspannung gleich, d. h. der Gleichrichter 10 wandelt die Wechselspannung in Gleichspannung um, welche wiederum den Motor 1 antreibt.
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Der Gleichrichter 10 ist an einer Gleichrichter-Halterung 9 befestigt, z. B. über ein Befestigungselement 13, insbesondere eine Schraube mit Mutter. Der Gleichrichter 10 kann auch angeklebt, gelötet, und/oder geschweißt sein, oder über eine Schraube im Gewinde einer Gewindebohrung im Befestigungselement 13 an dem Befestigungselement 13 befestigt sein. Das Befestigungselement 9 ist z. B. als gebogenes Blech ausgeführt und am Motor 1 befestigt, insbesondere am zweiten Lagerschild 4 des Motors 1, z. B. angeschraubt, geschweißt, geklebt oder gelötet. Der Gleichrichter 10 ist durch das Befestigungselement 9 beabstandet zum Motor 1, d. h. zum zweiten Lagerschild 4, angeordnet. Der Abstand ermöglicht eine Luftkühlung des Gleichrichters 10 und eine Kühlung über das Befestigungselement 9.
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Die Anbringung des Gleichrichters 10 mit Abstand zum Motor 1 über ein Befestigungselement 9 erzeugt zusätzliche Kosten und Aufwand für das Befestigungselement 9, beansprucht Raum und die Befestigung über eine Schraube kann sich z. B. durch Motorvibrationen lockern. Ein dadurch ermöglichtes Verdrehen des Gleichrichters 10 relativ zum zweiten Lagerschild 4 kann elektrische Kontakte mechanisch belasten, z. B. auf Zug belasten, und kann zu einem Abreißen der Kontakte führen. Dadurch ist die Zuverlässigkeit und Langzeitfunktion des Motors reduziert.
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In 2 ist schematisch in Seitenansicht ein erfindungsgemäßer Motor 1 für einen Leistungsschalter-Antrieb dargestellt, und in 3 ist eine Aufsicht auf den Motor 1 der 2 gezeigt, von einer Seite des Motors 1, auf welcher der Gleichrichter 10 angeordnet ist. Der Gleichrichter 10 ist, im Unterschied zum Motor 1 nach dem Stand der Technik der 1, in den 2 und 3 direkt am Motor 1, d. h. an einem Lagerschild 4 des Motors 1, befestigt. Ein Blech 9, wie es in 1 gezeigt ist, ist beim erfindungsgemäßen Motor 1 der 2 und 3, welcher ansonsten analog dem Motor 1 der 1 aufgebaut ist, eingespart. Der Gleichrichter 10 im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 ist quaderförmig ausgebildet, mit einer Durchgangsbohrung mittig für z. B. eine Schraube als Befestigungselement 13. Mit einer Unterseite des Quaders ist der Gleichrichter 10 bündig auf der ebenen Außenseite des zweiten Lagerschilds 4 des Motors 1 angeordnet, wobei die ebene Außenseite die Gegenüberliegende Seite des Lagerschilds 4 ist, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher der Rotor gelagert ist. Der Rotor ist auf der Innenseite gelagert und der Gleichrichter 10 ist auf der Außenseite befestigt.
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Im zweiten Lagerschild 4 ist eine Gewindebohrung ausgebildet, und der Gleichrichter 10 ist über ein Befestigungselement 13, z. B. einer Schraube in Verbindung mit der Gewindebohrung, am Lagerschild 4 räumlich fixiert, d. h. direkt befestigt. Für einen besseren Wärmekontakt kann z. B. eine Wärmeleitpaste und/oder eine Wärmeleitfolie zwischen dem Lagerschild 4 und dem Gleichrichter 10 angeordnet sein. Die brückenförmigen bzw. U-förmigen Lagerschilder 3, 4, welche sich gegenüberliegend, mit der U-Öffnung jeweils aufeinander zuweisend in einer Ebene, in 2 der Zeichenebene, angeordnet sind, wobei zwischen den Lagerschildern 3, 4 ein Blechpaket 5 angeordnet ist, umfassen auf ihrer Außenseite jeweils eine im Wesentlichen ebene Fläche, welche zwischen den Schenkeln der U-Form außen angeordnet ist. In 2 sind die ebenen Außenflächen der Lagerschilder 3, 4 senkrecht zur Zeichenebene angeordnet. In 3 ist eine ebene Außenfläche des Lagerschilds 4 dargestellt, welche in der Zeichenebene liegt und die Fläche darstellt, auf welcher der Gleichrichter 10 angeordnet ist. Die Fläche ist länglich ausgebildet, mit zwei sich gegenüberliegenden, parallelen geraden Seiten. Zwei parallele gerade Seiten des quaderförmigen Gleichrichters 10 sind zu den parallelen geraden Seiten der ebenen Außenfläche des Lagerschilds 4 parallel angeordnet.
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Eine dritte gerade Seite des quaderförmigen Gleichrichters 10, welche insbesondere senkrecht zu den beiden parallelen geraden Seiten der ebenen Außenfläche des Lagerschilds 4 ist, ist bündig an einem Anschlagselement 14 angeordnet. Das Anschlagselement 14 verhindert ein verdrehen des Gleichrichters 10 relativ zum zweiten Lagerschild 4 im Betrieb des Motors 1, wobei ein Verdrehen ohne Anschlagselement 14 z. B. durch Vibrationen des Motors 1 hervorgerufen werden kann. Das Anschlagselement 14 fixiert die Lage des Gleichrichters 10 relativ zum zweiten Lagerschild 4. Das Anschlagselement 14 ist in Form einer Erhöhung auf der ebenen Außenfläche des Lagerschilds 4 ausgebildet, z. B. in Form einer Wulst oder Ausbuchtung der Außenfläche. Es ist als ein Stück zusammen mit dem Lagerschild 4, z. B. durch Guss in einer Form, erzeugt bzw. ausgebildet.
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Zugeordnet zu jeder der vier Ecken des quaderförmigen Gleichrichters 10 sind am Gleichrichter 10 elektrische Kontakte 11, 12 insbesondere senkrecht aus der Oberfläche ragend angeordnet, wobei die Oberfläche mit darauf angeordneten Kontakten 11, 12 der Befestigungsfläche des Gleichrichters 10 am Lagerschild 4 gegenüber liegt. Die Kontakte 11, 12 sind z. B. in Form von schmalen, elektrisch leitenden Blechen ausgebildet. Zwei Kontakte sind elektrische Eingangskontakte 11 des Gleichrichters 10 und sind z. B. als Steckkontakte, insbesondere Flachsteckverbinder ausgebildet. Eine Wechselspannung kann, insbesondere über Anschlussleitungen mit Steckverbindern auf den Flachsteckverbindern aufgesteckt, an den elektrischen Eingangskontakten 11 angelegt werden, um den Motor 1 zu betreiben. Als Wechselspannung kann z. B. eine Wechselspannung von 110 V oder von 220 V verwendet werden, welche vom Gleichrichter 10 gleichgerichtet wird.
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Die anderen zwei Kontakte sind elektrische Motorkontakte 12, d. h. Kontakte des Ausgangs des Gleichrichters 10. Elektrische Kontaktelemente 16, insbesondere ausgebildet als elektrische Leitungen, sind im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 mit Wicklungen 6 des Stators und mit den Bürstenelementen 7 elektrisch verbunden, wodurch die Wicklungen des Rotors über die Rotorkontakte 8 und die Wicklungen 6 des Stators direkt über die Leitungen 16 mit elektrischem Gleichstrom versorgt werden. Eine gleichgerichtete Spannung, d. h. eine Gleichspannung liegt im Betrieb des Motors 1 an den elektrischen Motorkontakten 12 an. Die elektrischen Kontaktelemente 16 können direkt an den elektrischen Motorkontakten 12 angelötet sein, oder z. B. über Steckverbindungen mit den elektrischen Motorkontakten 12 elektrisch leitend verbunden sein. Die elektrischen Kontaktelemente 16 der Motorwicklungen 6, insbesondere der Stator Wicklungen, können Teil der Wicklungen bzw. können die Wicklungsenden sein.
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Das direkte Anbringen des Gleichrichters 10 am Motor 1, insbesondere am zweiten Lagerschild 4, mit einem guten thermischen Kontakt zwischen dem zweiten Lagerschild 4 und dem Gleichrichter 10, ermöglicht eine Kühlung des Gleichrichters 10 über das Lagerschild 4. Das Lagerschild 4 kann Kühlrippen 15 oder andere Kühlelemente umfassen, insbesondere auf der Innenseite des U-förmigen Lagerschilds 4, zur Verbesserung der Kühlung des Motors 1 und insbesondere des Gleichrichters 10. Alternativ oder zusätzlich können Kühlrippen 15 oder andere Kühlelemente auch auf der Außenseite des U-förmigen Lagerschilds 4 angeordnet sein. Die Kühlelemente können aus einem Stück mit dem Lagerschild 4 hergestellt sein, z. B. durch Guss oder durch nachträgliche Bearbeitung, z. B. durch Einfräsen von Rillen in die Oberfläche des Lagerschilds 4.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können unterschiedliche Materialien verwendet werden. Die Lagerschilder können z. B. aus Gusseisen, Aluminium und/oder Stahl bestehen oder diese Stoffe umfassen. Diese Materialien weisen eine hohe mechanische Stabilität auf und eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Als Befestigungselemente 13 können neben oder anstatt von Schrauben auch Klammern oder Klemmen dienen, und/oder der Gleichrichter 10 kann am zweiten Lagerschild 4 über Kleben, Löten oder Schweißen befestigt sein. Der Gleichrichter 10 kann alternativ am ersten Lagerschild befestigt sein. Der Gleichrichter 10 kann auch im Motor 1 am Lagerschild befestigt sein. Alternativ ist der Gleichrichter 10 außen am zweiten Lagerschild 4 befestigt. Eine Befestigung des Gleichrichters 10 auf der Seite des Motors, welche dem Durchgang der Antriebswelle 2 durch das erste Lagerschild 3 gegenüber liegt, z. B. bei einem senkrecht stehenden Motor 1 auf dessen Unterseite, ermöglicht einen sehr kompakten, raumsparenden Aufbau. Der Gleichrichter 10 kann eine Zehnerdiode umfassen, und/oder vier Dioden in Graetzschaltung, und/oder der Gleichrichter 10 kann weitere elektrische Bauelemente wie z. B. Kondensatoren und/oder Widerstände umfassen. Diese können z. B. in einem Halbleiter ausgebildet sein oder auf einer Leiterplatte, d. h. einem PCB aufgebracht, insbesondere aufgelötet sein. Ein Gehäuse kann vom Gleichrichter 10 umfasst sein oder die Gleichrichterschaltung kann in einer Plastik eingegossen sein. Als elektrische Leitungen können Kupfer und/oder Aluminium-Leitungen mit oder ohne Isolierung dienen, oder spangenförmige, steife Elemente z. B. aus Stahl. Das Anschlagselement 14 kann in Form einer Ausbuchtung, wie in den 2 und 3 dargestellt ist, ausgebildet sein, oder kann z. B. als eine Vertiefung in der Oberfläche des zweiten Lagerschilds 4 ausgebildet sein, welche die äußere Form und im Wesentlichen die Maße des Gleichrichters 10 aufweist, und in welche der Gleichrichter 10 eingelassen sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor für einen Leistungsschalter-Antrieb
- 2
- Antriebswelle
- 3
- erstes Lagerschild, wellenseitig
- 4
- zweites Lagerschild, bürstenseitig
- 5
- Blechpaket
- 6
- Motorwicklungen
- 7
- Bürstenkontakt
- 8
- Rotorkontakt
- 9
- Gleichrichter-Halterung
- 10
- Gleichrichter
- 11
- elektrischer Eingangskontakt für den Gleichrichter
- 12
- elektrischer Motorkontakt, d. h. Ausgang des
- Gleichrichters
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- 13
- Befestigungselement
- 14
- Anschlagselement
- 15
- Kühlrippen
- 16
- elektrisches Kontaktelement zu den Motorwicklungen
- 17
- freies Ende der Antriebswelle
