DE102022004368A1 - Drive comprising an electric motor with a stator winding and a junction box - Google Patents
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Abstract
Antrieb, aufweisend einen Elektromotor mit einer Statorwicklung und einem Anschlusskasten, wobei Wicklungsdrahtenden der Statorwicklung in den Anschlusskasten geführt sind,wobei elektrische Leitungen, aufweisend zumindest Anschlussleitungen, insbesondere Versorgungsleitungen, und weitere Leitungen, in den Anschlusskasten geführt sind,wobei im Elektromotor eine Leiterplatte einer Signalelektronik angeordnet ist, die zumindest einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe des Elektromotors aufweist,wobei die Signalelektronik aus elektrischen Anschlusselementen versorgt ist, welche im Anschlusskasten angeordnet sind und mit zwei oder mehr der elektrischen Leitungen verbunden sind.Drive, having an electric motor with a stator winding and a connection box, with the winding wire ends of the stator winding being routed into the connection box, with electrical lines having at least connecting lines, in particular supply lines, and other lines being routed into the connection box, with a circuit board for signal electronics in the electric motor is arranged, which has at least one sensor for detecting a physical variable of the electric motor, the signal electronics being supplied from electrical connection elements which are arranged in the connection box and are connected to two or more of the electrical lines.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb, aufweisend einen Elektromotor mit einer Statorwicklung und einem Anschlusskasten.The invention relates to a drive having an electric motor with a stator winding and a connection box.
Es ist allgemein bekannt, dass aus einer Spannungsquelle Signalelektronik versorgbar ist.It is generally known that signal electronics can be supplied from a voltage source.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb weiterzubilden, wobei der Antrieb möglichst einfach herstellbar sein soll.The invention is therefore based on the object of further developing a drive, in which case the drive should be as simple as possible to produce.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the drive according to the features specified in claim 1.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb, aufweisend einen Elektromotor mit einer Statorwicklung und einem Anschlusskasten, sind, dass Wicklungsdrahtenden der Statorwicklung in den Anschlusskasten geführt sind,
wobei elektrische Leitungen, aufweisend zumindest Anschlussleitungen, insbesondere Versorgungsleitungen, und weitere Leitungen, in den Anschlusskasten geführt sind,
wobei im Elektromotor eine Leiterplatte einer Signalelektronik angeordnet ist, die zumindest einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe des Elektromotors aufweist,
wobei die Signalelektronik aus elektrischen Anschlusselementen versorgt ist, welche im Anschlusskasten angeordnet sind und mit zwei oder mehr der elektrischen Leitungen verbunden sind.Important features of the invention in the drive, having an electric motor with a stator winding and a connection box, are that the winding wire ends of the stator winding are routed into the connection box,
wherein electrical lines, having at least connection lines, in particular supply lines, and other lines are routed into the connection box,
a printed circuit board of signal electronics is arranged in the electric motor, which circuit board has at least one sensor for detecting a physical variable of the electric motor,
wherein the signal electronics are supplied from electrical connection elements, which are arranged in the connection box and are connected to two or more of the electrical lines.
Von Vorteil ist dabei, dass der Antrieb möglichst einfach herstellbar ist. Denn die Signalelektronik ist aus den elektrischen Spannungen versorgbar, welche sowieso im Anschlusskasten vorhanden sind. Somit ist ein Sensor einer Signalelektronik versorgbar, ohne dass eine separate zusätzliche Versorgungsleitung notwendig ist.The advantage here is that the drive is as simple as possible to produce. Because the signal electronics can be supplied from the electrical voltages that are already present in the junction box. A sensor can thus be supplied with signal electronics without a separate additional supply line being necessary.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anschlusskasten ein Unterteil und ein Deckelteil auf, das auf das Unterteil aufgesetzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Anschlusskasten die Signalelektronik aufnimmt und in einfacher Weise verschließbar ist.In an advantageous embodiment, the connection box has a lower part and a cover part that is placed on the lower part. The advantage here is that the junction box accommodates the signal electronics and can be closed in a simple manner.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Leitungen durch eine in einer durchgehenden Ausnehmung des Anschlusskastens aufgenommenen Kabeldurchführung in den Anschlusskasten geführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the electrical lines are routed into the terminal box through a cable bushing accommodated in a continuous recess in the terminal box. The advantage here is that simple production is made possible.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Leitungen über eine Steckverbindung, aufweisend ein Steckverbinderteil und ein Gegensteckverbinderteil, in den Anschlusskasten geführt,
insbesondere wobei das Gegensteckverbinderteil in einer durchgehenden Ausnehmung des Anschlusskastens, insbesondere der Wandung des Anschlusskastens, aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache elektrische Verbindung ermöglicht ist.In an alternative advantageous embodiment, the electrical lines are routed into the junction box via a plug connection, having a connector part and a mating connector part.
In particular, the mating connector part being accommodated in a continuous recess of the connection box, in particular the wall of the connection box. The advantage here is that a simple electrical connection is made possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte an einem Teil des Elektromotors befestigt,
insbesondere an dem Unterteil des Anschlusskastens, an dem Deckelteil des Anschlusskastens oder an einem gehäusebildenden Deckelteil, welches mit einem Statorgehäuseteil oder Lagerflansch des Elektromotors verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Ankopplung an den Anschlusskasten und somit auch den Elektromotor erreichbar ist. Insbesondere ist der Körperschall von einem Lager des Elektromotors gut übertragbar zum Anschlusskasten, der aus Metall ausgeführt ist. Somit ist eine Überwachung des vom Sensor mit gutem Signal-Rausch-Verhältnis detektierbaren Signals ausführbar.In an advantageous embodiment, the circuit board is attached to a part of the electric motor,
in particular on the lower part of the connection box, on the cover part of the connection box or on a cover part forming the housing, which is connected to a stator housing part or bearing flange of the electric motor. The advantage here is that improved coupling to the connection box and thus also to the electric motor can be achieved. In particular, the structure-borne noise can be easily transmitted from a bearing of the electric motor to the connection box, which is made of metal. It is thus possible to monitor the signal that can be detected by the sensor with a good signal-to-noise ratio.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterplatte Ausnehmungen aufweist, durch welche die elektrischen Anschlusselemente, insbesondere metallische Bolzen, hindurchragen,
wobei die Anschlusselemente in einem Isolierteil aufgenommen sind,
insbesondere wobei das Isolierteil aus einem isolationsfesten Material gefertigt ist und/oder das Isolierteil aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, insbesondere aus Bakelit oder aus einem Keramik aufweisenden Material oder aus einem anderen harten isolationsfesten Material. Von Vorteil ist dabei, dass ein besonders hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the printed circuit board has recesses through which the electrical connection elements, in particular metal bolts, protrude.
wherein the connection elements are accommodated in an insulating part,
in particular wherein the insulating part is made of an insulation-proof material and/or the insulating part is made of an electrically insulating material, in particular bakelite or a ceramic-containing material or another hard insulation-proof material. The advantage here is that a particularly high signal-to-noise ratio can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die elektrischen Anschlusselemente, insbesondere metallischen Bolzen, einen Gewindebereich auf, auf den Muttern aufgeschraubt sind, so dass die Leiterplatte beidseitig von jeweils einer der Muttern berührt wird und/oder begrenzt wird,
insbesondere wobei zumindest eine Unterlegscheibe zwischen der Leiterplatte und einer der Muttern oder einer jeweiligen der Muttern zwischengeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass durch die Einklemmung der Leiterplatte zwischen mit den Bolzen schraubverbundenen Muttern mit oder ohne zwischengeordnete Unterlegscheibe eine schalltechnisch effiziente Anbindung bewirkt ist, insbesondere mit einer möglichst geringen Dämpfung. Somit ist der Körperschall eines Lagers auf Überschreiten eines Schwellwertes bei gutem Signal-Rausch-Verhältnis überwachbar.In an advantageous embodiment, the electrical connection elements, in particular metal bolts, a threaded area onto which nuts are screwed, so that the printed circuit board is touched and/or limited by one of the nuts on both sides,
in particular wherein at least one washer is interposed between the circuit board and one of the nuts or a respective one of the nuts. The advantage here is that the clamping of the printed circuit board between nuts screwed to the bolts with or without an interposed washer results in an acoustically efficient connection, in particular with the lowest possible damping. The structure-borne noise of a bearing can thus be monitored for exceeding a threshold value with a good signal-to-noise ratio.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine Unterlegscheibe zwischen der Leiterplatte und einer der Muttern oder einer jeweiligen der Muttern zwischengeordnet,
wobei die jeweilige Unterlegscheibe eine sechskantförmige Vertiefung, insbesondere eine in axialer Richtung in die Unterlegscheibe eingeformte Vertiefung, aufweist, in welcher die oder die jeweilige als Sechskantmutter ausgeführte Mutter aufgenommen und in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Unterlegscheibe verbunden ist,
insbesondere wobei die axiale Richtung senkrecht zur die Unterlegscheibe aufnehmenden Ebene oder parallel zur Ringachse der als Ringteil ausgeführten Unterlegscheibe ausgerichtet ist,
insbesondere wobei die Umfangsrichtung senkrecht zur axialen Richtung und/oder senkrecht zur Richtung der Ringachse ausgerichtet ist. von Vorteil ist dabei, dass die Unterlegscheibe als Ringteil ausgeführt ist und die Vertiefung in Richtung der Ringachse in die Unterlegscheibe eingebracht ist. Ein radial gerichtetes Verschieben der Unterlegscheibe relativ zur Mutter ist somit sicher verhindert. Auf diese Weise sind die Leiterbahnen mit geringeren Sicherheiten ausführbar, insbesondere also mit geringeren Abständen zur Unterlegscheibe, da diese nicht verrutschen kann und somit in wohldefinierter Position verbleibt. Außerdem ist bei der Anpressung und Schraubverbindung der Mutter die Reibkraft zwischen der Unterlegscheibe und der Leiterplatte relevanter als die Reibkraft zwischen der Mutter und der Unterlegscheibe. Insgesamt ist somit die elektrische Anbindung verbessert und sicher gewährleistbar, insbesondere also auch gegen Störeinflüsse aus der Umgebung und/oder thermische Veränderungen. Diese erhöhte Sicherheit verringert auch die Störanfälligkeit des Sensorbetriebs, da durch den nun verbessert gesicherten elektrischen Kontakt und die wohldefinierte Kontaktfläche zwischen Unterlegscheiben und Leiterbahn der Leiterplatte weniger Störungen, insbesondere wie beispielsweise Kontaktwiderstandsänderungen, erzeugt werden.In an advantageous embodiment, at least one washer is interposed between the printed circuit board and one of the nuts or a respective one of the nuts,
wherein the respective washer has a hexagonal recess, in particular a recess formed in the washer in the axial direction, in which the respective nut designed as a hexagon nut is received and positively connected to the washer in the circumferential direction,
in particular wherein the axial direction is aligned perpendicularly to the plane receiving the washer or parallel to the ring axis of the washer designed as a ring part,
in particular, the circumferential direction being oriented perpendicularly to the axial direction and/or perpendicularly to the direction of the ring axis. The advantage here is that the washer is designed as a ring part and the recess is introduced into the washer in the direction of the ring axis. A radially directed displacement of the washer relative to the nut is thus reliably prevented. In this way, the printed conductors can be implemented with less security, i.e. in particular with smaller distances to the washer, since the washer cannot slip and thus remains in a well-defined position. In addition, when the nut is pressed and screwed together, the frictional force between the washer and the circuit board is more relevant than the frictional force between the nut and the washer. Overall, the electrical connection is thus improved and can be reliably guaranteed, in particular against interference from the environment and/or thermal changes. This increased safety also reduces the susceptibility of sensor operation to failure, since fewer disruptions, in particular such as contact resistance changes, are generated by the now improved electrical contact and the well-defined contact surface between the washers and the printed circuit board conductor.
Die Mutter ist in der sechskantförmigen Vertiefung aufgenommen oder sozusagen beim Schraubverbinden in axialer Richtung eingesteckt und somit zumindest in Umfangsrichtung und in radialer Richtung formschlüssig gesichert.The nut is accommodated in the hexagonal recess or, so to speak, inserted in the axial direction during screw connection and thus secured in a form-fitting manner at least in the circumferential direction and in the radial direction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind auf die elektrischen Anschlusselemente Kabelschuhe aufgesteckt und/oder aufgefädelt, welche mit den Wicklungsdrahtenden beziehungsweise mit den Anschlussleitungen verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige einfache Verbindungstechnik verwendbar ist.In an advantageous embodiment, cable lugs are attached and/or threaded onto the electrical connection elements, which are connected to the winding wire ends or to the connecting lines. The advantage here is that an inexpensive, simple connection technique can be used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen der Leiterplatte als Durchkontaktierungen ausgeführt,
wobei die elektrischen Anschlusselemente elektrisch verbunden sind mit zumindest einer der Leiterbahnen der Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass die Anschlussmittel direkt elektrisch verbunden sind.In an advantageous embodiment, the recesses in the printed circuit board are designed as vias,
wherein the electrical connection elements are electrically connected to at least one of the conductor tracks of the printed circuit board. The advantage here is that the connection means are electrically connected directly.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Isolierteil mit dem Unterteil oder einem Gehäuseteil des Elektromotors verbunden, insbesondere mittels Schrauben, deren Schraubenköpfe das Isolierteil zum Unterteil beziehungsweise zum Gehäuseteil hindrücken, insbesondere wobei die Schrauben in jeweilige Gewindebohrungen des Unterteils beziehungsweise des Gehäuseteils eingeschraubt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine schalltechnisch effiziente Anbindung bewirkt ist, insbesondere mit einer möglichst geringen Dämpfung. Somit ist der Körperschall eines Lagers auf Überschreiten eines Schwellwertes bei gutem Signal-Rausch-Verhältnis überwachbar.In an advantageous embodiment, the insulating part is connected to the lower part or a housing part of the electric motor, in particular by means of screws whose screw heads press the insulating part towards the lower part or towards the housing part, in particular the screws being screwed into respective threaded bores in the lower part or the housing part. The advantage here is that an acoustically efficient connection is brought about, in particular with the lowest possible damping. The structure-borne noise of a bearing can thus be monitored for exceeding a threshold value with a good signal-to-noise ratio.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor ein Körperschallsensor, welcher auf der Leiterplatte bestückt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige einfache Herstellung ermöglicht ist und trotzdem ein Lager des Elektromotors bei gutem Signal-Rausch-Verhältnis überwachbar ist.In an advantageous embodiment, the sensor is a structure-borne noise sensor, which is fitted on the printed circuit board. The advantage here is that inexpensive, simple production is made possible and a bearing of the electric motor can nevertheless be monitored with a good signal-to-noise ratio.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik einen Gleichrichter auf,
- - dessen wechselspannungsseitiger Anschluss direkt oder über Widerstände mit den Anschlusselementen, insbesondere eine vom Umrichter bereit gestellte Drehspannung führenden Anschlusselementen, verbunden sind und
- - dessen gleichspannungsseitiger Anschluss ein Mittel zur Spannungsbegrenzung oder Spannungsregelung speist, wobei eine Ausgangsspannung des Mittels als Versorgungsspannung der Signalelektronik, insbesondere aufweisend den Sensor, fungiert.
- - Whose AC voltage-side connection is connected directly or via resistors to the connection elements, in particular a three-phase voltage carrying connection elements provided by the converter, and
- - Whose DC-side connection feeds a means for voltage limitation or voltage regulation, with an output voltage of the means acting as a supply voltage for the electronic signaling system, in particular having the sensor.
Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Versorgung ermöglicht ist.The advantage here is that a simple, cost-effective supply is made possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik einen Gleichrichter auf,
- - dessen wechselspannungsseitiger Anschluss direkt oder über Widerstände mit den Anschlusselementen, insbesondere eine insbesondere einphasige Netzspannung führenden Anschlusselementen, verbunden sind und
- - Whose AC voltage-side connection is connected directly or via resistors to the connection elements, in particular connection elements carrying a single-phase mains voltage, and
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik einen DC/DC-Wandler und/oder Schaltregler auf,
- - dessen eingangsspannungsseitiger Anschluss direkt oder über Widerstände mit den Anschlusselementen verbunden sind und
- - Its input voltage-side connection is connected directly or via resistors to the connection elements and
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Signalelektronik einen Energiespeicher zur Pufferung der Versorgungsspannung der Signalelektronik auf. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Betriebszuständen ohne Energiezufuhr die Signalelektronik weiter betreibbar ist. Beispielsweise dann, wenn der Umrichter dem Motor keine Wechselspannung oder zumindest nicht genügend viele und/oder nicht ausreichend steile Schaltflanken liefert, ist ein weiterer Betrieb zumindest für eine durch die Speicherkapazität des Speichers bestimmte Zeitdauer ermöglicht.In an advantageous embodiment, the electronic signaling system has an energy store for buffering the supply voltage of the electronic signaling system. The advantage here is that the signal electronics can continue to be operated even in operating states without a supply of energy. For example, if the converter supplies the motor with no AC voltage or at least not enough and/or not sufficiently steep switching edges, further operation is possible at least for a period of time determined by the storage capacity of the memory.
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 result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task arising from comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der
1 ist ein erster erfindungsgemäßer Antrieb, aufweisend einenvon einem Umrichter 100gespeisten Elektromotor 101, schematisch skizziert. - In der
2 ist ein zweiter erfindungsgemäßer Antrieb schematisch skizziert. - In der
3 ist ein dritter erfindungsgemäßer Antrieb schematisch skizziert. - In der
4 ist ein vierter erfindungsgemäßer Antrieb schematisch skizziert. - In der
5 sind drei unterschiedliche Methoden zum Energie-Harvesting dargestellt.
- In the
1 a first drive according to the invention, having anelectric motor 101 fed by aconverter 100, is schematically outlined. - In the
2 a second drive according to the invention is sketched schematically. - In the
3 a third drive according to the invention is sketched schematically. - In the
4 a fourth drive according to the invention is sketched schematically. - In the
5 three different methods of energy harvesting are shown.
Wie in
Dabei weist der Elektromotor 101 ein Gehäuse auf, an welchem ein Anschlusskasten vorgesehen ist.In this case, the
Die Wicklungsdrahtenden der Statorwicklung des Elektromotors sind innerhalb des Elektromotors 101 zum Anschlusskasten geführt und dort mit Kabelschuhen 118 verbunden.The winding wire ends of the stator winding of the electric motor are guided inside the
Bolzen 107 sind mit einem Isolierteil 106 verbunden. Auf den jeweiligen Bolzen 107 ist jeweils einer der Kabelschuhe 118 aufgesteckt, wobei der jeweilige Kabelschuh 118 eine Ausnehmung aufweist, durch welche der jeweilige Bolzen 118 hindurchragt.
Beidseitig des Kabelschuhs 118 ist jeweils auch eine Unterlegscheibe 108 auf den Bolzen aufgesteckt, wobei jede der beiden Unterlegscheiben 108 den Kabelschuh 118 berührt.A
Außerdem weist eine Leiterplatte 110 Ausnehmungen auf, durch welche die Bolzen 107 hindurchragen. Diese Ausnehmungen sind dabei vorzugsweise als Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte 110 ausgeführt, so dass die metallischen Bolzen elektrisch verbunden sind mit den Durchkontaktierungen und somit auch mit den mit den Durchkontaktierungen verbundenen Leiterbahnen.In addition, a
Darüber hinaus sind vorzugsweise Muttern 109 auf einen jeweiligen Gewindebereich der Bolzen 107 aufgeschraubt und somit die Leiterplatte in Bolzenrichtung axial beidseitig begrenzt.In addition,
Die Leiterplatte ist mit elektronischen Bauelementen bestückt und stellt somit eine Signalelektronik zur Verfügung.The printed circuit board is equipped with electronic components and thus provides signal electronics.
Der den Elektromotor 101 versorgende Umrichter 100 weist einen Wechselrichter auf, der eine Parallelschaltung von Reihenschaltungen aufweist, wobei die Parallelschaltung aus einer Gleichspannung versorgt ist. Jede der Reihenschaltungen weist zwei steuerbare Halbleiterschalter, insbesondere IGBT oder MOSFET, auf. Vom jeweiligen Mittelabgriff der jeweiligen Reihenschaltung ist eine jeweilige elektrische Leitung als Anschlussleitung 103 durch eine in einer Ausnehmung des Anschlusskastens aufgenommene Kabeldurchführung 105 geführt bis hin zu Kabelschuhen 118, die ebenfalls auf die Bolzen 107 aufgesteckt sind.The
Durch die pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Halbleiterschalter weisen die einzelnen Phasenspannungen der vom Umrichter dem Motor zur Verfügung gestellten Drehspannung betragsmäßig hohe Werte der ersten zeitlichen Ableitung der Spannung auf, insbesondere also betragsmäßig hohe Werte von dU/dt.Due to the pulse width modulated control of the semiconductor switches, the individual phase voltages of the three-phase voltage made available to the motor by the converter have high values of the first time derivative of the voltage, in particular high values of dU/dt in terms of absolute value.
Statt der Kabelschuhe 118 sind auch andere elektrische Verbindungselemente verwendbar.Instead of the cable lugs 118, other electrical connection elements can also be used.
Die Signalelektronik weist einen Gleichrichter zum Gleichrichten mindestens einer der Phasenspannungen auf, wobei am gleichspannungsseitigen Anschluss des Gleichrichters ein Spannungswandler, insbesondere DC/DC-Wandler, angeschlossen ist, dessen Ausgang eine Versorgungsspannung für zumindest einen Sensor zur Verfügung stellt. Mittels des Sensors ist der zeitliche Verlauf des Wertes einer physikalischen Größe, insbesondere Drehmoment, Temperatur, Kraft, Winkelposition oder dergleichen, erfassbar und auf Überschreiten eines Schwellwertes oder auf unzulässig große Abweichung von einem Schwellwert überwachbar und abhängig vom Ergebnis der Überwachung der Motor abschaltbar oder mit reduzierter Drehzahl oder mit reduziertem Drehmoment betreibbar.The signal electronics have a rectifier for rectifying at least one of the phase voltages, with a voltage converter, in particular a DC/DC converter, being connected to the DC voltage-side connection of the rectifier, the output of which provides a supply voltage for at least one sensor. The sensor can be used to record the value of a physical variable over time, in particular torque, temperature, force, angular position or the like, and to monitor it for exceeding a threshold value or for an impermissibly large deviation from a threshold value, and depending on the result of the monitoring, the motor can be switched off or switched off reduced speed or with reduced torque operable.
Die Hauptfunktion der Bolzen 107 ist die elektrische Verbindung zwischen den Statorwicklungsdrahtendbereichen und den Anschlussleitungen 103, insbesondere zur elektrischen Versorgung des Elektromotors. Darüber hinaus fungieren die Bolzen 107 samt der Muttern 109 zusammen mit den Unterlegscheiben 108 als Haltemittel für die Leiterplatte 111.The main function of the
Vorzugsweise ist zur Verbesserung der elektrischen Verbindung eine jeweilige Mutter 109 in der sechskantförmigen Vertiefung der Unterlegscheibe 108 aufgenommen, sodass ein Verrutschen der jeweiligen Unterlegscheibe 108 in radialer Richtung oder Umfangsrichtung verhindert ist.To improve the electrical connection, a
Vorzugsweise ist die Leiterplatte 111 von einer Mutter 109 zum Isolierteil 106 hingedrückt, in welchem die Bolzen 107 aufgenommen und vorzugsweise stoffschlüssig befestigt sind.The printed
Insbesondere ist auf der Leiterplatte 111 ein Körperschallsensor bestückt, welcher zur Überwachung von Lagerschäden der Lager des Elektromotors oder anderen unzulässig großen Abweichungen vom jeweils vorgesehenen Betriebszustand verwendet wird.In particular, a structure-borne noise sensor is fitted on the printed
Durch die Bestückung auf der Leiterplatte 111 ist der Körperschallsensor mechanisch starr verbunden mit der Leiterplatte, die selbst wiederum mittels der beidseitig der Leiterplatte an der Leiterplatte 111 anliegenden Muttern 109 eingeklemmt ist und auf diese Weise mit dem jeweiligen Bolzen 107 mechanisch starr verbunden ist. Denn die Muttern 109 sind auf den Gewindebereich des Bolzens 107 aufgeschraubt. Da der Bolzen fest, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Isolierteil 106 verbunden ist, welches mittels Schrauben an den Anschlusskasten angeschraubt ist, gelangt der Körperschall vom Lager über ein das Lager aufnehmendes Gehäuseteil des Elektromotors zum Anschlusskasten und von dort über das an der Innenseite des Anschlusskastens von Schrauben angedrückte Isolierteil 106, die Bolzen 107, die Muttern 109 und die Leiterplatte 111 zum Körperschallsensor.Due to the assembly on the printed
Vorzugsweise ist das Lager in einem als Lagerflansch ausgeführten Gehäuseteil aufgenommen, welches verbunden ist mit einem Statorgehäuse des Elektromotors, das als weiteres Stück des Gehäuseteils fungiert und mit dem Anschlusskasten verbunden ist, insbesondere mit einem Unterteil des Anschlusskastens verbunden ist oder einstückig, insbesondere einteilig, ausgeführt ist.The bearing is preferably accommodated in a housing part designed as a bearing flange, which is connected to a stator housing of the electric motor, which acts as a further piece of the housing part and is connected to the connection box, in particular is connected to a lower part of the connection box, or is designed in one piece, in particular in one piece is.
In der
In der
In der
Außerdem ist eine Steckverbindung, aufweisend ein Steckverbinderteil und ein Gegensteckverbinderteil, am Anschlusskasten angeordnet, so dass die Anschlussleitungen 103 des Umrichters mit dem Steckverbinderteil und die Enden der Statorwicklungsdrähte 104 mit dem dazu entsprechenden Gegensteckverbinderteil verbunden sind. Vorzugsweise ist das Gegensteckverbinderteil in einer durchgehenden Ausnehmung des Anschlusskastens, insbesondere der Wandung des Anschlusskastens, angeordnet. Somit ist ein einfaches schnelles Verbinden ermöglicht, indem das Steckverbinderteil von der äußeren Umgebung kommend in das Gegensteckverbinderteil einsteckbar ist.In addition, a connector comprising a connector part and a mating connector part is arranged on the connection box so that the
In den Ausführungen nach einer der
In der
In jedem Fall erfolgt ein Abgriff 50 der an den Motorklemmen vorhandenen Spannung, also an den Bolzen 107. Somit ist ein Energie-Harvesting mittels der Signalelektronik ermöglicht, um mittels Sensoren Werte von physikalischen Größen zu erfassen und zu überwachen.In any case, the voltage present at the motor terminals, ie at the
In
Insbesondere weist die Ausgangsspannung infolge der pulsweitenmodulierten Ansteuerung der Halbleiterschalter des Wechselrichters des Umrichters mit betragsmäßig große Werte in der zeitlichen Ableitung des Spannungssignals auf, so dass die Halbleiterbauelemente, insbesondere Dioden, des Gleichrichters 54 entsprechend ausgeführt sindIn particular, the output voltage has large values in terms of absolute value in the time derivative of the voltage signal as a result of the pulse-width modulated activation of the semiconductor switches of the inverter of the converter, so that the semiconductor components, in particular diodes, of the
In
In der
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Körperschallsensor nicht auf der Leiterplatte angeordnet, sondern am Anschlusskasten oder an einem Gehäuseteil, insbesondere Statorgehäuse oder Lagerflansch, des Elektromotors befestigt und mittels elektrischer Leitungen mit der Leiterplatte 112 verbunden.In further exemplary embodiments according to the invention, the structure-borne noise sensor is not arranged on the printed circuit board, but is attached to the connection box or to a housing part, in particular the stator housing or bearing flange, of the electric motor and connected to the printed
BezugszeichenlisteReference List
- 4040
- Rotorrotor
- 5050
- Abgriff an MotorklemmenPickup at motor terminals
- 5151
- Energieentnahme UmrichterEnergy extraction converter
- 5252
- Energieentnahme Netzenergy extraction grid
- 5353
- Energieentnahme DCEnergy extraction DC
- 5454
- Gleichrichterrectifier
- 5555
- Spannungsbegrenzung oder SpannungsreglerVoltage limiter or voltage regulator
- 5656
- Schaltregler mit oder ohne galvanische TrennungSwitching regulators with or without galvanic isolation
- 5757
- DC/DC_WandlerDC/DC_Converter
- 5858
-
Spannungsquelle 100 Umrichter
Voltage source 100 converters - 101101
- Elektromotorelectric motor
- 102102
- Anschlusskastenjunction box
- 103103
- Anschlussleitungen UmrichterInverter connection cables
- 104104
- Anschlussleitungen IsolierteilConnecting cables insulating part
- 105105
- Kabeldurchführunggrommet
- 106106
- Isolierteilinsulating part
- 107107
- Bolzenbolt
- 108108
- Unterlegscheibewasher
- 109109
- MutterMother
- 110110
- Leiterplattecircuit board
- 111111
- Leiterplatte, abgesetztcircuit board, deposed
- 112112
- Leiterplatte, externCircuit board, external
- 113113
- GehäuseHousing
- 114114
- Spannungsabgriffvoltage tap
- 115115
- Steckverbinderteilconnector part
- 116116
- Motoranschlussblockmotor terminal block
- 117117
- Deckelteilcover part
- 118118
- Kabelschuhcable lug
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- EP 2587642 B1 [0004]EP 2587642 B1 [0004]
- DE 102007034913 B4 [0005]DE 102007034913 B4 [0005]
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- DE 102006004032 B4 [0007]DE 102006004032 B4 [0007]
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