DE10251928A1 - Elektromotor mit in seinem Klemmenkasten integrierten Motorschutz sowie Schaltelektronik und Steuerung und mit einem Bauteil und Verfahren zur thermischen Trennung zwischen Motor und Klemmenkasten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit in seinem Klemmenkasten integriertem Motorschutzschalter (thermische- und Überstromabschaltung), einem integrierten Schaltschütz oder einem elektronischen Schaltrelais und einer integrierten Steuerung sowie einem integrierten Gleichrichter zur Herstellung der Steuer- und der Versorgungsspannung der Sensorik. DOLLAR A Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung des Klemmenkastens als Schaltschrank und die gleichzeitige Verwendung des Klemmenkastens als Verteiler. DOLLAR A Außerdem betrifft ein weiterer Teil der Erfindung noch eine weitgehende thermische Trennung des Klemmenkastens vom Motor mittels eines einfachen mechanischen Bauteils unter Ausnutzung der vom Motorlüfter erzeugten Kühlluft.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Elektromotor insbesondere Asynchronmotor welcher wegen seiner industriellen Serienfertigung in großen Stückzahlen produziert wird Er ist aus diesem Grunde kostengünstig und deswegen sehr weit verbreitet.
• Um diese Erfindung optimal nutzen zu können ist davon ausgegangen worden, dass viele Anwendungen in der Industrie kostengünstiger gestaltet werden sollten und könnten. Die heute gebräuchliche Vorgehensweise für fast alle im Bereiche der Automation vorkommenden Anwendungen eine SPS einzusetzen, ist zum einen kostentreibend und in vielen Fällen nicht immer notwendig.
• Allen bisher bekannten Erfindung liegt zugrunde dass im Klemmenkasten des Motors nie eine Steuerung eingebaut worden ist und somit die Befehle und somit die Intelligenz immer mittels einer externen Steuerung und oder eines Bussystems zum Motor und zur Anwendung gebracht werden müssen. der Effekt der Verringerung des Verkabelungs-Aufwandes wurde dadurch nicht hinreichend erreicht.
• Zum anderen wird für die Steuerung immer wieder ein Schaltschrank benötigt, welcher auch wiederum Kosten verursacht.
• Weiter wird bei allen bekannten Erfindungen nach wie vor an jeder Montagestelle und zur Inbetriebnahme wieder zusätzlich zu den Mechanischen Monteuren hochqualifiziertes Fachpersonal wie (Energieanlagenelektriker und Programmierer) benötigt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Motor insbesondere dessen Klemmenkasten, so auszubilden dass auf Einrichtungen wie Schaltschrank und SPS-Steuerung, Verkabelung und in vielen Bereichen auf eine Programmierung verzichtet werden kann und dadurch nicht unerhebliche Montage- und Programmierkosten entfallen.
• Dem Aspekt der Kostenreduzierung bei der Programmierung liegt bei dieser Erfindung auch zugrunde, dass viele vorkommenden Ablaufprogramme, zum Beispiel in der Fördertechnik (welche sich unendliche Male wiederholen) in der Steuerung hinterlegt werden können und nicht von den verschiedenen Anwendern immer wieder neu geschrieben werden müssen sondern bei entsprechender Bevorratung und Aufbereitung, nur noch abgerufen werden müssen.
• Dadurch entfallen dann vielerorts die Programmierungskosten.
• Durch die Anordnung der Komponenten Motorschutz und Schaltrelais sowie Steuerung im Klemmenkasten entfällt der allergrößte Teil des Verkabelungsaufwandes in den Anlagen und dadurch entfallen dann nicht unerhebliche Montagekosten.
• Um die restliche Verkabelung möglichst einfach zu gestalten, werden in den Klemmenkasten verwechslungsicher (codierte) gestaltete Kupplungen und Steckverbinder für Energieversorgung, Sensorik, und Datenleitungen integriert.
• Der Motor muss dann durch die Erfindung (der im Klemmenkasten integrierten Schalt- und Steuerelektronik) in der Lage sein, seine Aufgaben zum geforderten Zeitpunkt zu erfüllen.
• Um das System betriebssicher zu machen liegt einem weiteren Teil der Erfindung zugrunde, die thermische Entwicklung des Systems so zu beeinflussen dass Störungen und oder Ausfälle durch hohe Temperaturen vermieden werden.

1.

Klemmenkasten mit Schutz- und

Schaltelementen sowie Steuerung

a.

Motorschutz

b.

Schaltschütz (Relais)

c.

Steuerung

d.

Netzteil

2.

Klemmenkasten als Schaltschrank und

Verteilerkasten

a.

Motorschutz

b.

Schaltschütz

c.

Steuerung

d.

Netzteil

A.

Leistungsversorgung

B.

Leistungsversorgung

C.

Signalein- und Ausgänge M 8

D.

Signalein- und Ausgänge M 12

E.

Datenleitung

3.

Thermisches Trennteil

4. Lüftergehäuse

Claims (5)

1. Der erste Anspruch der Erfindung liegt deshalb, auf den im Motorklemmenkasten gemeinsam angeordneten Schutz- und Schaltelementen sowie einer Steuerung und einem Netzteil: Motorschutzschalter mit Thermischer- und Überstromabschaltung, Schaltschütz und oder Schaltrelais (Solid-State-Relais) mit rechts-links Schaltung sowie integriertem Sanftanlauf und einer Steuerung.
2. Der zweite Anspruch liegt darauf den Kemmenkasten als 'Schaltschrank' zu nutzen Dies wurde erreicht durch die Integration der Schutz- Schalt und Steuerelemente und als Verteiler durch die Verwendung von codierten Kupplungen und Steckverbindern für Energie, Sensoric und Datenleitungen zu nutzen. Der dadurch erreichte Einspareffekt bei Schaltschrank und Verkabelung ist so am größten.
3. Der Anspruch 3 liegt in der Verwendung eines Halbleiter- und oder Solid-State-Relais im Klemmenkasten, sowie der minder Verwendung eines dieser Relais in Verbindung mit einer Steuerung realisierten, möglichen Drehrichtungsumkehr des Motors für Vorwärts- und Rückwärtslauf und dem zusätzlich mit diesem Relais ermöglichten Sanftanlauf
4. Der Anspruch 4 liegt in der gebündelten Maßnahme in Verbindung mit den oben erwähnten Ansprüchen eine Steuerung zu erfinden die programmierbar ist und Ausgänge schalten, Zeiten erzeugen und verwalten, und dann mittels dieser Intelligenz, ihren Motor schalten sowie weiter Maschinen- und Anlagen-Komponenten sowie kleinere Anlagen steuern und außerdem mit anderen Steuerungen gleicher und oder ähnlicher Bauart kommunizieren, und Daten und Signale austauschen kann, zudem noch einen integrierten Busprozessor sowie eine potentialfreie Schnittstelle besitzt. Zur Erfindung gehört weiter dass die Steuerung eine große Speicherkapazität hat um in der Industrie immer wiederkehrende Programme zu hinterlegen und so z.B. den Programmieraufwand zu verringern oder in vielen Bereichen ganz einzusparen.
5. Um das Problem der Wärmeentwicklung eines unter Last laufenden Motors in Verbindung mit den Elektronischen Bauteilen einer Steuerung usw. zu berücksichtigen, haben wir ein Bauteil erfunden welches durch seinen Aufbau die thermische Trennung zwischen Motor und Klemmenkasten realisiert. Dies wurde dadurch erreicht, dass zum einen ein Material verwendet wurde, welches ein guter Wärmeleiter ist (VA). Zum zweiten wurde das Bauteil so konstruiert, dass ein sehr geringer leitender Materialquerschnitt entsteht um Wärme überhaupt leiten zu können. Bei unserem angewandten Konzept den Klemmenkasten als Schaltschrank für die angeführten Bauteile wie Schutz- Schalt- und Steuerelektronik zu verwenden ist darauf zu achten, dass der Klemmenkasten soweit als möglich thermisch vom Motor entkoppelt wird, um Störungen und Ausfälle durch Wärmeeinwirkung zu vermeiden. Die hier gebräuchlichsten Systeme, die Fremdlüftung bzw. Pelletierelemente, erzeugen Kosten und wirken dadurch dem Anspruch, eine Lösung zu erfinden welche in diesem Sektor kostensenkend wirkt, entgegen. Der fünfte Anspruch der Erfindung liegt deshalb, auf der hier angewanden, einfachen Lösung der thermischen Trennung des Klemmenkastens durch das in Zeichnung 3 dargestellte Bauteil. (für den Einsatz in aufgeheizter Umgebung werden noch zusätzliche Kühlrippen angebracht) sowie der Kühlung durch den Motorlüfter. Diese Kühlung wird erreicht durch einen entsprechend geformten Lüfterdeckel des Motors um den vom Motorlüfter erzeugten, Luftstrom so zu leiten dass dieser zur Kühlung genutzt wird.