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Die Erfindung bezieht sich auf eine
frontseitige Abdeckung für
ein Modul eines wenigstens zwei Module aufweisenden modularen Antriebssystems, die
räumlich
nebeneinander angeordnet und mittels eines Gleichspannungs-Zwischenkreises
miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
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Ein derartiges modulares Antriebssystem
ist aus dem Siemens-Katalog
DA 65.11 – 2001
mit dem Titel "SIMOVERT
MASTERDRIVES Motion Control", Kapitel
6, insbesondere Seite 6/47, bekannt. Das dort im Bild 6/42 dargestellte
modulare Antriebssystem weist ein Kondensatormodul, ein Einspeisemodul
mit Bedienteil und sieben Wechselrichtermodule unterschiedlicher
Leistung auf. Diese Module sind räumlich nebeneinander angeordnet.
Die Zwischenkreisverschienung dieser Module erfolgt mittels eines dreiphasigen
Schienensystems, bestehend aus einer Plus-, Minus- und PE-Stromschiene.
Als Stromschienen sind Norm-Kupferschienen vorgesehen. Diese Stromschienen
sind in einer Führungseinheit
oberhalb der Module isoliert geführt.
Die Zwischenkreisspannung wird im Einspeisemodul erzeugt und mittels
des Kondensatormoduls gestützt.
Mittels des dreiphasigen Schienensystems wird die erzeugte Zwischenkreis-Gleichspannung
auf alle Wechselrichtermodule verteilt. Außerdem erzeugt das Einspeisemodul
eine Versorgungsspannung von beispielsweise 24V, die mittels eines
zweiadrigen Kabels den Wechselrichtermodulen zugeführt wird.
Diese Versorgungsspannung wird zur Versorgung der Elektronik der
Wechselrichtermodule benötigt.
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Aus dem Siemens-Katalog DA 65.4 – 2001 mit
dem Titel "SIMODRIVE
611 universal und POSMO",
Kapitel 6, insbesondere Seite 6/26, ist eine weitere Ausführungsform
eines modularen Antriebssystems bekannt. Dieses Antriebssystem unterscheidet sich
vom bereits erwähnten
modularen Antriebssystem dadurch, dass jedes Modul frontseitig im
unteren Teil zwei übereinan der
angeordnete Zwischenkreis-Stromschienen aufweist, die jeweils einen
einseitig angeschlagenen Verbindungsbügel und eine Kontaktierungsschraube
aufweist. Mittels dieser beiden Verbindungsbügel werden die Zwischenkreis-Stromschienen
eines Wechselrichtermoduls mit korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschienen eines
benachbarten Wechselrichtermoduls elektrisch leitend verbunden.
Dabei hakt jeder Verbindungsbügel
bei einer korrespondierenden Kontaktierungsschraube des benachbarten
Wechselrichtermoduls ein, die anschließend festgeschraubt wird. Damit
ist eine rüttelfeste
Kontaktierung der Zwischenkreis-Stromschienen zweier benachbarter Wechselrichtermodule
hergestellt. Diese beiden Stromschienen sind mittels einer Schutzkappe
abgedeckt, wobei diese mit einem EMV-Blech ausgekleidet ist. Dieses EMV-Blech
ist mittels einer Leitung mit einem PE-Anschluss eines Moduls elektrisch
leitend verbunden. Außerdem
weist jede Schutzkappe seitwärts
wieder Federkontakte auf, damit die EMV-Bleche der einzelnen Module
eines modularen Antriebssystems miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Somit ist ein PE-Rückleiter
dieses modularen Antriebssystems durch alle Module durchgeschliffen. Außerdem sind
die Module dieses modularen Antriebssystems mittels eines Gerätebusses
frontseitig miteinander verbunden. Oberhalb der Zwischenkreis-Stromschienen
weist jedes Modul einen Schacht für einen Regelungseinschub auf,
der frontseitig eine mehrpolige Buchse für den Anschluss eines Gerätebusses
aufweist. Außerdem
weist jeder Regelungseinschub frontseitig weitere mehrpolige Buchsen
auf, von denen eine unter anderem Klemmen für die Weiterleitung einer Versorgungsspannung
aufweist.
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Nachteilig bleibt dem letztgenannten
modularen Antriebssystem ist der Platzbedarf für die beiden Zwischenkreis-Stromschienen.
Der Abstand dieser beiden Zwischenkreis-Stromschienen ist so bemessen,
dass bei der Montage bzw. Demontage eines Wechselrichtermoduls zum
bzw. vom modularen Antriebssystem der Verbindungsbügel der
unteren bzw. oberen Stromschiene nicht die obere bzw. untere Stromschiene
berühren
kann. Somit ist zu Lasten des Platzbedarfes gewährleistet, dass der Gleichspannungs-Zwischenkreis
des modularen Antriebssystems nicht unabsichtlich kurzgeschlossen
werden kann. Außerdem
ist die Handhabung des Anschlusses des PE-Rückleiters zeitaufwendig und
störanfällig. Ferner
wird für
das Durchschleifen einer Versorgungsspannung durch alle Module eines
modularen Antriebssystems ein vorkonfektionierter Kabelstrang bzw.
mehrere Kabel benötigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, die Module eines modularen Antriebssystems derart weiterzubilden,
dass die genannten Nachteile nicht mehr zum Tragen kommen.
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Diese Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen frontseitigen
Abdeckung für
ein Modul eines modularen Antriebssystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Dadurch, dass die Zwischenkreis-Stromschienen
stufenförmig
zueinander angeordnet sind, können
unabhängig
von der Ausgestaltung der Verbindungsbügel die beiden Zwischenkreis-Stromschienen
mit minimalsten Abstand zueinander angeordnet werden. Dadurch verringert
sich der Platzbedarf für
die Zwischenkreis-Stromschienen wesentlich. Durch die Integration
einer Versorgungsleitung in Form zweier Versorgungs-Stromschienen,
die mit einem Verbindungsstecker versehen sind, entfällt die bisherige
externe Verdrahtung. D.h., mittels diesen Versorgungs-Stromschienen
und zugehörigen
Verbindungssteckern wird eine Versorgungsspannung durch alle Module
eines modularen Antriebssystems ohne großen Aufwand durchgeschliffen.
Da die frontseitige Haube mit der frontseitigen Abdeckung schwenkbar
und verrastbar ausgebildet ist, ist diese verliersicher und hindert
unberechtigte Personen vor Arbeiten an der Zwischenkreis-Verschienung
des modularen Antriebssystems, da zur Entrastung ein Werkzeug benötigt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
der frontseitigen Abdeckung ist zwischen den Zwischenkreis-Stromschienen
auf der Rückseite
der Abdeckung eine Stromschiene mit einer einseitig angeordneten
Kontaktfeder und einer dieser gegenüberliegend angeordneten Kontaktplatte
angeordnet. Dadurch wird allein durch das nebeneinander Anordnen der
Modulen ein PE-Rückleiter
des modularen Antriebssystems durch alle Module dieses Antriebssystems
geschliffen. Außerdem
ist durch diese Anordnung des PE-Rückleiters das modulare Antriebssystem
gegenüber
EMV-Einflüsse
weniger störanfällig.
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Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der frontseitigen Abdeckung weisen die Versorgungs-Stromschienen
ein Schirmblech auf. Dadurch ist die durch das modulare Antriebssystem geschliffene
Versorgungsspannung ebenfalls gegenüber EMV-Einflüsse geschützt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
sind den Unteransprüchen
4 bis 12 zu entnehmen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf
die Zeichnung Bezug genommen, in der eine vorteilhafte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Abdeckung
für ein
Modul eines modularen Antriebssystems schematisch veranschaulicht
ist.
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1 zeigt
eine perspektivische Sicht eines oberen Teils der erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung,
die
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2 zeigt
eine Seitenansicht des in 1 dargestellten
Teils, wogegen in der
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3 eine
perspektivische Rückansicht
des Teils nach 1 veranschaulicht
ist und die
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4 zeigt
ein modulares Antriebssystem mit mehreren Modulen, die jeweils mit
einer erfindungsgemäßen Abdeckung
gemäß 1 versehen sind.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Sicht eines oberen Teils einer erfindungsgemäßen Abdeckung 2 für ein Modul
eines modularen Antriebssystems. Diese frontseitige Abdeckung 2 weist
in seinem oberen Teil zwei Zwischenkreis-Stromschienen 4 und
6 auf,
die stufenförmig
zueinander angeordnet sind. Diese räumlich parallel und versetzte
Anordnung bedingt eine Mindestmaterialdicke des oberen Teils der Abdeckung 2.
Der restliche Teil dieser frontseitigen Abdeckung 2 ist
plattenförmig
ausgeführt,
von dem nur ein Teil dargestellt ist. Der Übergang vom Oberteil zum plattenförmig ausgebildeten
Teil der frontseitigen Abdeckung 2 ist bogenförmig ausgebildet,
um nicht unnötig
Material anzuhäufen.
An jeder Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 ist
ein Verbindungsbügel 8 bzw. 10 einseitig
angeschlagen. Dieser Verbindungsbügel 8 bzw. 10 weist
einen hakenförmig ausgebildeten
Teil auf und ist mittels einer Befestigungsschraube 12 bzw. 14 mit
einer korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 eines benachbarten
Moduls des modularen Antriebssystems elektrisch leitend verbindbar.
Auf der dieser Befestigungsschraube 12 bzw. 14 gegenüberliegenden Seite
der Stromschiene 4 bzw. 6 ist eine Kontaktierungsschraube 16 bzw. 18 vorgesehen.
Hinter den Schraubenköpfen
dieser Kontaktierungsschrauben 16 und 18 greifen
jeweils ein hakenförmig
ausgebildeter Teil eines Verbindungsbügels 8 bzw. 10 eines nicht
näher dargestellten
rechts angeordneten Moduls des modularen Antriebssystems. Damit
diese elektrische Verknüpfung
der Zwischenkreis-Stromschiene 2 benachbarter Module rüttelfest
sind, werden die Kontaktierungsschrauben 16 und 18 der
dargestellten frontseitigen Abdeckung 2 und die Befestigungsschrauben 12 und 14 eines
nicht näher
dargestellten benachbarten rechten Moduls festgeschraubt.
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Damit im gelösten Zustand der Befestigungsschrauben 12 und 14 die
Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 doch nicht
unbeabsichtigt kurzgeschlossen werden können, weist die Frontseite 20 der
Abdeckung 2 eine Nase 22 auf, die oberhalb der
Zwischenkreis-Stromschiene 6 angeordnet ist. Diese Nase 22 ist
derart ausgebildet, dass bei der gesamten Schwenkbewegung des Verbindungsbügels 10 keine
Berührung
mit dem Befestigungsbügel 8 bzw.
dessen Befestigungsschraube 12 entstehen kann.
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Oberhalb der Zwischenkreis-Stromschiene 4 weist
die Frontseite 20 der Abdeckung 2 eine Nut 24 auf,
in der zwei Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 angeordnet
sind. In dieser Darstellung sind diese Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 in
einer U-förmigen
Halterung angeordnet, die beidseitig mit einer Schutzplatte 30 verschlossen
ist. Diese Schutzplatten 30 bilden einen Berührschutz.
Damit diese Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 gegenüber EMV-Einflüsse weniger
störanfällig sind,
ist diese U-förmige
Halterung mit einem Schirmblech umgeben. Auf diesen beiden Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 ist
ein Verbindungsstecker 32, bestehend aus zwei beabstandeten
Teilsteckern 34 und 36 und zwei Leitungsstücken 38 und 40,
aufgesteckt. Im nicht angeschlossenen Modus eines Moduls ist dieser
Verbindungsstecker 32 mit seinen beiden Teilsteckern 34 und 36 auf
den Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 des nicht
angeschlossenen Moduls gesteckt. Somit ist dieser Verbindungsstecker 32 verliersicher
auf der frontseitigen Abdeckung 2 angeordnet. Im angeschlossenen
Modus eines Moduls ist der Teilstecker 36 des Verbindungssteckers 32 mit
den Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 des anzuschließenden Moduls,
wogegen der Teilstecker 34 dieses Verbindungssteckers 32 auf
Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 eines bereits
angeschlossenen Moduls eines modularen Antriebssystems gesteckt
ist. Dieser Verbindungsstecker 32 hat die Funktion einer
zweiadrigen Strombrücke.
Mittels der Leitungsstücke 38 und 40 sind
die beiden Teilstecker 34 und 36 beweglich zueinander
angeordnet, so dass sich der Verknüpfungsprozess bzw. die Freischaltung
ohne Werkzeug und ohne großen
Aufwand durchgeführt
werden können.
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Ferner weist diese frontseitige Abdeckung 2 eine
Haube 42 auf, die schwenkbar an der Frontseite 20 der
Abdeckung 2 angeschlagen ist. Dadurch ist diese verliersicher
mit der frontseitigen Abdeckung 2 eines Moduls eines modularen
Antriebssystems verbunden. Damit sich diese Haube 42 auf
den oberen Teil der Abdeckung 2 abstützen kann, weist diese mehrere
Absätze
und eine Ausnehmung auf. Diese Absätze korres pondieren zu der
stufenförmig
ausgebildeten Frontseite 20 der Abdeckung 2. Außerdem weist
die Haube 42 im Innern einen Quersteg 44 auf, der
sich im geschlossenen Zustand auf die Teilstecker 34 und 36 abstützt. Dadurch
sind diese Teilstecker 34 und 36 des Verbindungssteckers 32 gegen Erschütterungen
gesichert. Ferner weist die Abdeckung 2 eine federnde Rastvorrichtung 46 auf,
die auf der Frontseite 20 der Abdeckung 2 angebracht
ist. Diese federnde Rastvorrichtung 46 rastet im geschlossenen
Zustand der Haube 42 in eine korrespondierende Aussparung 47 der
Haube 42 ein. Sobald die Haube 42 im geschlossenen
Zustand verrastet ist, kann diese Verrastung nur noch mittels eines Werkzeugs,
beispielsweise einem Schraubendreher, entriegelt werden. Ferner
weist diese Haube 42 in seinen Innern zwei Zentrierstifte 48 und 50 und
einen Dorn 51 auf, wobei die Zentrierstifte 48 und 50 in
korrespondierenden Bohrungen 52 und 54 im geschlossenen
Zustand stecken. Im geschlossenen Zustand stützt sich dieser Dorn 51 auf
der Frontseite 20 der Abdeckung 2 ab. Dadurch
kann im geschlossenen Zustand der Haube 42 deren verrastete
gelenkartige Verbindung mit der Frontseite 20 der Abdeckung 2 nicht
mehr ausgehebelt werden. Somit ist sichergestellt, dass im betriebsmäßigen Zustand
niemand unbeabsichtigt an die spannungsführenden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 gelangen
kann. Ferner weist die frontseitige Abdeckung 2 mehrere
Befestigungsvorrichtungen 56 auf, von denen in dieser Darstellung
nur zwei erkennbar sind. Diese Befestigungsvorrichtungen 56 sind
auf der Rückseite
der Abdeckung 2 angebracht. Ebenfalls auf der Rückseite
der Abdeckung 2 ist eine Stromschiene 58 untergebracht.
Dabei ist diese Stromschiene 58 mittig zu den beiden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 auf
der Frontseite 20 angeordnet. Diese rückwärtige Stromschiene 58 ist
mit einer einseitig angeschlossenen Kontaktfeder 60 versehen.
In dieser Darstellung ist nur die Kontaktfeder 60 zu sehen.
Der Gegenkontakt zu diese Kontaktfeder 60 ist eine Kontaktplatte 62,
die einer Kontaktfeder 60 der Stromschiene 58 gegenüber angeordnet
ist. Die Kontaktfeder 60, die Kontaktplat te 62 und
die rückwärtige Stromschiene 58 sind
vorteilhafterweise einstückig
ausgebildet.
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Der 2,
in der die Seitenansicht des oberen Teils der erfindungsgemäßen Abdeckung 2 nach 1 eines Moduls eines modularen
Antriebssystems dargestellt ist, ist zu entnehmen, dass die Versorgungsspannung,
beispielsweise 24V der Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 mittels
zweier Leitungen 64 und 66 ins Innere eines angeschlossenen Moduls,
das aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
näher dargestellt
ist, geleitet wird. Auch die Potentiale der Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 werden mittels
zweier Anschlussstifte 68 und 70 ins Innere eines
zugehörigen
nicht näher
dargestellten Moduls geführt.
Zur Aufnahme der rückwärtigen Stromschiene 58 weist
die Rückseite
des oberen Teils der Abdeckung 2 eine Nut 72 auf.
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Der 3,
die eine Rückansicht
des oberen Teils der erfindungsgemäßen Abdeckung 2 gemäß 1 zeigt, ist zu entnehmen,
dass die Anschlussstifte 68 und 70 quaderförmig ausgebildet
sind und jeweils durch einen Führungszylinder 74 bzw. 76 gesteckt
sind. Jeder Anschlussstift 68 bzw. 70 ist mit
einer korrespondierenden Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 beispielsweise
einstückig
ausgebildet. Somit ist diese einstückig ausgebildete Stromschiene 4 bzw. 6 T-förmig, die
jeweils bei der Bestückung
einer Abdeckung 2 mit dem Anschlussstift 68 bzw. 70 durch
den quaderförmigen
Führungszylinder 74 bzw. 76 gesteckt
wird. Neben der einstückigen
Ausbildung von Anschlussstift 68 bzw. 70 und Zwischenkreis-Stromschiene 4 bzw. 6 können diese
auch miteinander verschraubt werden. Dazu können die vorhandenen Kontaktierungsschrauben 16 und 18 verwendet
werden. Ebenfalls ist dieser Rückansicht
zu entnehmen, dass für
die Aufnahme von Muttern für die
Schrauben 12 und 14 der beiden Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 die
Abdeckung 2 Aufnahmevorrichtungen 78 und 80 aufweist.
D.h., die Muttern der Befestigungsschrauben 12 und 14 sind umspritzt.
Ferner ist erkennbar, dass die rückwärtige Stromschiene 58 mit
we nigstens einer Federlasche 82 versehen ist. Mittels dieser
Federlasche 82 wird im montierten Zustand der frontseitigen
Abdeckung 2 auf ein nicht näher dargestelltes Modul eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gehäuse dieses Moduls und der rückwärtigen Stromschiene 58 hergestellt.
Ebenso weist ein vorhandenes Schirmblech der Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 wenigstens
eine Federlasche 84 auf, um eine elektrische Verbindung
zwischen dem Modulgehäuse
und dem Schirmblech herzustellen. Die Leitungen 64 und 66 zur
Weiterleitung der Versorgungsspannung ins Innere eines nicht näher dargestellten
Moduls sind mittels eines Steckers 86 mit den frontseitig angeordneten
Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 verknüpft.
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In der 4 ist
ein modulares Antriebssystem dargestellt, dessen Module 88, 90, 92 und 94 jeweils
mit einer erfindungsgemäßen frontseitigen
Abdeckung 2 nach 1 näher dargestellt
sind. Bei diesen Modulen 88 bis 92 handelt es
sich um ein Einspeisemodul 88 und um drei Wechselrichtermodule 90 bis 92.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen frontseitigen Abdeckung 2 für jedes
Modul 88, 90, 92 und 94 eines
modularen Antriebssystems weist dieses Antriebssystem eine durchgehende, glatte
Frontseite auf, die beispielsweise zweifarbig ausgeführt ist.
Unterhalb der schwenkbaren Hauben 42 verbirgt sich die
durchgeschliffene Zwischenkreisverschienung und die durchgeschliffene
Versorgungsspannung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung
der Zwischenkreis-Stromschienen 4 und 6 ist der
obere Teil der Abdeckung 2 wesentlich kompakter ausgeführt. Dadurch,
dass Versorgungs-Stromschienen 26 und 28 ebenfalls
im oberen abdeckbaren Teil dieser frontseitigen Abdeckung 2 verlegt
sind, entfällt
somit ein separates Einspeisen einer Versorgungsspannung an jedem
Modul 90, 92 und 94. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die frontseitige Abdeckung ein Kunststoffspritzteil
ist.