DE9405152U1 - Integrated motor control device - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Motoransteuerungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to an integrated motor control device according to the preamble of claim 1.
Eine bekannte Schaltung zur Ansteuerung eines elektrischen Motors ist in Fig. 3 gezeigt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, umfaßt die bekannte. Schaltung mehrere Einzelkomponenten. Diese Einzelkomponenten umfassen unter anderem ein Motoransteuerungselement 300, eine Erfassungsschaltung 302 zum Erfassen verschiedener Motorbetriebszustände, gegebenenfalls eine Bremsoption 304, ein Schütz 306 zur Herstellung einer Potentialtrennung des Motoransteuerungselements 3 00 von einer Versorgungsschiene 308 und Sicherungsvorrichtungen 310 zur bedarfsgerechten Absicherung der verwendeten Kabel nach den VDE-Normen. Ferner ist zum Anschluß des Motors M an den Motoransteuerungselement 300 ein abgeschirmtes Kabel 312 vorgesehen, dessen Abschirmung mit dem Motorgehäuse und dem Motoransteuerungselement verbunden ist.A known circuit for controlling an electric motor is shown in Fig. 3. As can be seen in Fig. 3, the known circuit comprises several individual components. These individual components include, among other things, a motor control element 300, a detection circuit 302 for detecting various motor operating states, if necessary, a braking option 304, a contactor 306 for creating a potential separation of the motor control element 300 from a supply rail 308 and safety devices 310 for protecting the cables used as required in accordance with the VDE standards. Furthermore, a shielded cable 312 is provided for connecting the motor M to the motor control element 300, the shielding of which is connected to the motor housing and the motor control element.
Diese Einzelkomponenten müssen getrennt getestet werden und anschließend umständlich verdrahtet werden. Es ist offensichtlich, daß bei einem solchen aufwendigen Aufbau Fehler in der Funktion der Schaltung sowie in der Verdrahtung auftreten können, wodurch eine sofortige Inbetriebnahme und eine sofortige Betriebssicherheit nicht gegeben ist. Dieser aufwendige Aufbau der Schaltung erfordert einen erhöhten Zeitaufwand und erhöhte Materialkosten.These individual components must be tested separately and then laboriously wired. It is obvious that with such a complex structure, errors can occur in the function of the circuit and in the wiring, which means that immediate commissioning and immediate operational reliability are not guaranteed. This complex structure of the circuit requires more time and increased material costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und ko-Based on this state of the art, the present invention is based on the object of providing a simple and
stengünstiges integriertes Motoransteuerungsgerät zu schaffen, das die möglichen Fehlerquellen in der Funktion und in der Verdrahtung sowie den Zeitaufwand zur Funktionskontrolle minimiert und eine sofortige Betriebssicherheit gewährleistet. to create a cost-effective integrated motor control device that minimizes the possible sources of error in the function and in the wiring as well as the time required for functional testing and ensures immediate operational reliability.
Diese Aufgabe wird durch ein integriertes Motoransteuerungsgerät nach Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by an integrated motor control device according to patent claim 1.
Die vorliegende Erfindung schafft ein integriertes Motoransteuerungsgerät das folgende Merkmale aufweist:The present invention provides an integrated motor control device which has the following features:
- eine erste Anschlußvorrichtung zum Verbinden des Motoransteuerungsgeräts mit einer Leistungsversorgung;- a first connection device for connecting the motor control device to a power supply;
eine Sicherungsvorrichtung zum Absichern der in dem Motoransteuerungsgerät vorhandenen Leitungen und Leiterbahnen ;a safety device for protecting the cables and conductor tracks in the motor control device;
- eine Schützvorrichtung zur Potentialtrennung von der Leistungsversorgung;- a contactor device for potential isolation from the power supply;
- ein Motoransteuerungselement;- a motor control element;
eine zweite Anschlußvorrichtung zum Verbinden des Motoransteuerungsgeräts mit dem Motor;a second connection device for connecting the motor control device to the motor;
eine Erfassungs-/Auswertevorrichtung zum Erfassen verschiedener Motorbetriebszustände, zum Schalten der Schutzvorrichtung beim Erfassen entsprechender Betriebszustände, und zum Erfassen von Ausgangssignalen des Motoransteuerungselements; unda detection/evaluation device for detecting various engine operating states, for switching the protective device when detecting corresponding operating states, and for detecting output signals of the engine control element; and
eine dritte Anschlußvorrichtung zum Verbinden des Motoransteuerungsgeräts mit mehreren externen Signalleitungen; a third connection device for connecting the motor control device to several external signal lines;
wobei die erste Anschlußvorrichtung, die Sicherungsvor-wherein the first connection device, the safety device
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richtung, die Schütz vor richtung, das Motoransteuerungselement, die zweite Anschlußvorrichtung, die Erfassungs-/Auswertevorrichtung und die dritte Anschlußvorrichtung miteinander integriert aufgebaut sind.device, the contactor device, the motor control element, the second connection device, the detection/evaluation device and the third connection device are integrated with one another.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Preferred developments of the present invention are defined in the subclaims.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the present invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines integrierten Motoransteuerungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Motoransteuerungsgerät bei diesem Ausführungsbeispiel als Frequenzumrichtergerät ausgebildet ist;Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of an integrated motor control device according to the present invention, wherein the motor control device in this embodiment is designed as a frequency converter device;
Fig. 2 eine Darstellung der ersten Anschlußvorrichtung des erfindungsgemäßen Motoransteuerungsgeräts; undFig. 2 is a representation of the first connection device of the motor control device according to the invention; and
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Schaltung mit einem Motoransteuerungselement zur Ansteuerung eines elektrischen Motors nach dem Stand der Technik.Fig. 3 is a block diagram of a circuit with a motor control element for controlling an electric motor according to the prior art.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden beschrieben, wobei das erfindungsgemäße Motoransteuerungsgerät als Frequenzumrichter ausgebildet ist und dementsprechend das Motoransteuerungselement ein Frequenzumrichter ist.A preferred embodiment is described below, wherein the motor control device according to the invention is designed as a frequency converter and accordingly the motor control element is a frequency converter.
Bevor das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben wird, erfolgt eine kurze Beschreibung des Funktionsprinzips des erfindungsgemäßen Frequenzumrichtergeräts .Before the preferred embodiment of the present invention is described in more detail, a brief description of the functional principle of the frequency converter device according to the invention is given.
Der elektrische Anschluß des Frequenzumrichtergeräts an das Leistungsversorgungsnetz erfolgt über eine Stromsammelschiene, die entweder ein- oder mehrphasig sein kann. IntegrierteThe electrical connection of the frequency converter to the power supply network is made via a busbar, which can be either single-phase or multi-phase. Integrated
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Sicherungselemente stellen gemäß den VDE-Normen die Absicherung des Frequenzumrichtergeräts sicher. Das ebenfalls integrierte Schütz ermöglicht die Potentialtrennung der nachgeschalteten Elemente vom Leistungsversorgungsnetz. Der dem Schütz nachgeschaltete Frequenzumrichter startet den Motor und nachfolgende Überwachungssysteme sind derart verschaltet, daß nach der Erfassung eines sicherheitsrelevanten Betriebszustandes eine automatische Potentialtrennung vom Netz erfolgt. Diese Potentialtrennung kann sofort oder zeitlich verzögert nach der Erfassung durchgeführt werden.Fuse elements ensure that the frequency converter device is protected in accordance with VDE standards. The contactor, which is also integrated, enables the potential separation of the downstream elements from the power supply network. The frequency converter connected downstream of the contactor starts the motor and subsequent monitoring systems are connected in such a way that an automatic potential separation from the network takes place after a safety-relevant operating state is detected. This potential separation can be carried out immediately or with a delay after detection.
In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen integrierten Frequenzumrichtergeräts 100 dargestellt. Das Frequenzumrichtergerät 100 umfaßt eine erste Anschlußvorrichtung 102 zum Verbinden des Frequenzumrichtergeräts 100 mit einer Leistungsversorgung (nicht dargestellt), eine Sicherungsvorrichtung 104 zum Absichern der in dem Frequenzumrichtergerät 100 vorhandenen Leitungen und Leiterbahnen, eine Schützvorrichtung 106 zur Potentialtrennung des Frequenzumrichtergeräts 100 von der Leistungsversorgung, einen Frequenzumrichter 108, eine zweite Anschlußvorrichtung 110 zum Verbinden des Frequenzumrichtergeräts 100 mit dem Motor (nicht dargestellt), eine Erfassungs-ZAuswertevorrichtung 112 zum Erfassen verschiedener Motorbetriebszustände und zum Schalten der Schützvorrichtung 106 beim Erfassen entsprechender Motorbetriebszustände und eine dritte Anschlußvorrichtung 114 zum Verbinden des Freguenzumrichtergeräts 100 mit mehreren externen Signalleitungen (nicht dargestellt). Diese oben genannten Vorrichtungen des Frequenzumrichtergerätes 100 sind integriert aufgebaut, zum Beispiel auf einer Schaltungsplatine oder in einem Gehäuse.Fig. 1 shows a block diagram of the integrated frequency converter device 100 according to the invention. The frequency converter device 100 comprises a first connection device 102 for connecting the frequency converter device 100 to a power supply (not shown), a safety device 104 for protecting the lines and conductor tracks present in the frequency converter device 100, a contactor device 106 for electrically isolating the frequency converter device 100 from the power supply, a frequency converter 108, a second connection device 110 for connecting the frequency converter device 100 to the motor (not shown), a detection/evaluation device 112 for detecting various motor operating states and for switching the contactor device 106 when detecting corresponding motor operating states and a third connection device 114 for connecting the frequency converter device 100 to several external signal lines (not shown). These above-mentioned devices of the frequency converter device 100 are constructed in an integrated manner, for example on a circuit board or in a housing.
Die Sicherungsvorrichtung 104 ist zwischen der ersten Anschlußvorrichtung 102 und der Schützvorrichtung 106 geschaltet. Die Schützvorrichtung 106 ist mit dem Frequenzumrichter 100 und über die dritte Anschlußvorrichtung 114 mit einer externen Schützvorrichtungssteuerung (nicht gezeigt) verbunden. Der Frequenzumrichter 108 ist mit der zweiten Anschluß-The safety device 104 is connected between the first connection device 102 and the contactor device 106. The contactor device 106 is connected to the frequency converter 100 and via the third connection device 114 to an external contactor device controller (not shown). The frequency converter 108 is connected to the second connection device
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vorrichtung 110 und über die dritte Anschlußvorrichtung 114 mit einer externen Frequenzumrichtersteuerung (nicht gezeigt) verbunden. Die Erfassungs-/Auswertevorrichtung 112 ist mit der Schützvorrichtung 106 verbunden und über die dritte Anschlußvorrichtung 114 einerseits mit dem Motor und andererseits mit einer externen Auswertesteuerung (nicht gezeigt) verbunden.device 110 and via the third connection device 114 to an external frequency converter control (not shown). The detection/evaluation device 112 is connected to the contactor device 106 and via the third connection device 114 to the motor on the one hand and to an external evaluation control (not shown) on the other hand.
Wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, umfaßt das Frequenzumrichtergerät 100 ferner eine Bremsoption 116, die zwischen der Erf assungs-/Auswertevorrichtung 112 und dem Frequenzumrichter 108 geschaltet ist, so daß nach Erfassen eines entsprechenden Motorzustandes durch die Erfassungs-/Auswertevorrichtung 112 der Frequenzumrichter 108 ansteuerbar ist, so daß der Motor abgebremst wird. Die Bremsoption 116 ist ebenfalls integriert mit dem Frequenzumrichtergerät 100 aufgebaut.As shown in dashed lines in Fig. 1, the frequency converter device 100 further comprises a braking option 116 which is connected between the detection/evaluation device 112 and the frequency converter 108, so that after a corresponding motor state is detected by the detection/evaluation device 112, the frequency converter 108 can be controlled so that the motor is braked. The braking option 116 is also integrated with the frequency converter device 100.
Die Bremsoption 116 kann vorgesehen sein, wenn beim Abbremsen des Motors durch den Frequenzumrichter die durch den Frequnzumrichter aufgenommene Leistung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Die Bremsoption ist z. B. als Widerstand ausgebildet, der zuschaltbar ist, um die überschüssige Energie in Wärme umzuwandeln, wodurch eine Beschädigung des Frequenzumrichters durch eine zu hohe Leistungsaufnahme verhindert wird. The braking option 116 can be provided if the power consumed by the frequency converter exceeds a predetermined limit when the motor is braked by the frequency converter. The braking option is designed, for example, as a resistor that can be switched on to convert the excess energy into heat, thereby preventing damage to the frequency converter due to excessive power consumption.
Wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, umfaßt das Frequenzumrichtergerät 100 weiterhin ein Funkstörspannungsfilter 105, das entweder zwischen die Sicherungsvorrichtung 104 und die Schützvorrichtung 106, zwischen die Schütz vorrichtung 106 und den Frequenzumrichter 108 oder zwischen die erste Anschlußvorrichtung 102 und die SicherungsvorrichtungAs shown in dashed lines in Fig. 1, the frequency converter device 100 further comprises a radio interference voltage filter 105, which is connected either between the safety device 104 and the contactor device 106, between the contactor device 106 and the frequency converter 108 or between the first connection device 102 and the safety device
104 geschaltet ist, wie es durch die Strich-punktierten Linien in Fig. 1 gezeigt ist. Das Funkstörspannungsfilter104 is connected as shown by the dash-dotted lines in Fig. 1. The radio interference voltage filter
105 ist ebenfalls integriert mit dem Frequenzumrichtergerät 100 aufgebaut.105 is also integrated with the frequency converter device 100.
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Das Frequenzumrichtergerät umfaßt weiterhin eine Vorrichtung 118 zur Eigenprüfung des Frequenzumrichtergeräts 100, die mit diesem integriert aufgebaut ist. Diese Vorrichtung ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt und mit allen Komponenten des Frequenzumrichtergeräts 100 verbunden, um etwaige Störungen des Frequenzumrichtergeräts 100 anzuzeigen.The frequency converter device further comprises a device 118 for self-testing of the frequency converter device 100, which is integrated with it. This device is shown in dashed lines in Fig. 1 and is connected to all components of the frequency converter device 100 in order to indicate any faults in the frequency converter device 100.
Der Anschluß an die Leistungsversorgung erfolgt über die erste Anschlußvorrichtung 102, wobei diese Leistungsversorgung eine ein- oder mehrphasige Stromsammeischiene sein kann. Die erste Anschlußvorrichtung 102 ist derart aufgebaut, daß sie, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit der Stromsammeischiene 202 Eingriff nimmt. Die erste Anschlußvorrichtung 102 umfaßt mehrere Ineingriffnahmeabschnitte, die mit den entsprechenden Phasenleitungen 202-1, 202-2 und 202-3 Eingriff nehmen. Es ist. offensichtlich, daß die Verbindung des Frequenzumrichtergeräts 100 mit der Leistungsversorgung durch einfaches Aufstecken des Frequenzumrichtergeräts 100 mittels der ersten Anschlußvorrichtung 102 auf die Stromsammeischiene 202 erfolgt.The connection to the power supply is made via the first connection device 102, whereby this power supply can be a single-phase or multi-phase busbar. The first connection device 102 is designed in such a way that it engages with the busbar 202, as shown in Fig. 2. The first connection device 102 comprises several engagement sections that engage with the corresponding phase lines 202-1, 202-2 and 202-3. It is obvious that the connection of the frequency converter device 100 to the power supply is made by simply plugging the frequency converter device 100 onto the busbar 202 using the first connection device 102.
Die Sicherungsvorrichtung 102 umfaßt ein Absicherungssystem, das den VDE-Normen entspricht, und weist z.B. eine Schmelzsicherung für eine Kabelquerschnittsverengung auf. Die Schützvorrichtung 104 umfaßt ein Schütz, ein Leistungsschütz oder ein Relais. Im Betrieb ist die Schützvorrichtung 106 durch die externe Schützvorrichtungssteuerung steuerbar, so daß durch die Ausgabe eines Startsignals an die Schützvorrichtung 106 der Frequenzumrichter 108 gestartet und initialisiert wird.The safety device 102 comprises a safety system that complies with VDE standards and has, for example, a fuse for a cable cross-section reduction. The contactor device 104 comprises a contactor, a power contactor or a relay. During operation, the contactor device 106 can be controlled by the external contactor device control, so that the frequency converter 108 is started and initialized by issuing a start signal to the contactor device 106.
Nach dem Initialisieren des Frequenzumrichters 108 werden diesem durch die externe Frequenzumrichtersteuerung mehrere Frequenzumrichtersteuerungssignale zugeführt, die beispielsweise eine Drehrichtungsangabe und ein Motorstartsignal umfassen. After initializing the frequency converter 108, the external frequency converter control supplies it with several frequency converter control signals, which include, for example, a direction of rotation indication and a motor start signal.
Nach dem Start des Motors durch den Frequenzumrichter 108After starting the motor by the frequency converter 108
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werden durch den Motor über die dritte Anschlußvorrichtung 114 Signale an die Erfassungs-VAuswertevorrichtung 112 abgegeben, aufgrund derer der Hotorbetriebszustand erfaßt werden kann. Die Erfassungs-VAuswertevorrichtung 112 umfaßt beispielsweise einen Motorschutzschalter oder ein Drehzahlerfassungssystem, das derart ausgebildet ist, daß es die Schützvorrichtung 106 beim Überschreiten einer Grenzdrehzahl des Motors schaltet, Neben der Abgabe eines Schaltsignals durch die Erfassungs-/Auswertevorrichtung 112 an die Schützvorrichtung 106 ist es ebenfalls möglich, ein Auswertungssignal über die dritte Anschlußvorrichtung 114 an eine externe Auswertungsvorrichtung (nicht gezeigt) abzugeben. Diese externe Auswertungsvorrichtung kann z.B. einen Warnmelder in der Form einer Leuchte oder eine übergeordnete Steuerungsvorrichtung sein.the motor sends signals to the detection/evaluation device 112 via the third connection device 114, on the basis of which the motor operating state can be detected. The detection/evaluation device 112 comprises, for example, a motor protection switch or a speed detection system which is designed in such a way that it switches the contactor device 106 when a limit speed of the motor is exceeded. In addition to the delivery of a switching signal by the detection/evaluation device 112 to the contactor device 106, it is also possible to send an evaluation signal to an external evaluation device (not shown) via the third connection device 114. This external evaluation device can be, for example, a warning device in the form of a light or a higher-level control device.
Ferner erfaßt die Erfassungs-/Auswertevorrichtung 112 Ausgangssignale von dem Frequenzumrichter 108, aus denen die Drehzahl des Motors abgeleitet wird. Die Erfassungs-/Auswertevorrichtung 112 überwacht ständig die von dem Frequenzumrichter 108 erfaßten Signale, so daß eine erwünschte Motordrehzahl nicht über- oder unterschritten wird.Furthermore, the detection/evaluation device 112 detects output signals from the frequency converter 108, from which the speed of the motor is derived. The detection/evaluation device 112 constantly monitors the signals detected by the frequency converter 108 so that a desired motor speed is not exceeded or undercut.
Es ist offensichtlich, daß die Erfassung von Motorbetriebszuständen auch über eine sogenannte PTC-Erfassung erfolgen kann, durch die eine unzulässige Betriebstemperatürerhöhung im Motor erfaßt wird.It is obvious that the detection of engine operating conditions can also be carried out via a so-called PTC detection, which detects an inadmissible increase in operating temperature in the engine.
Weiterhin ist eine Software-unterstützte Motorüberwachung möglich.Software-supported engine monitoring is also possible.
Das Einlesen und Auslesen von SteuerungsSignalen und/oder Betriebszustandssignalen über die dritte Anschlußvorrichtung 114 in das Frequenzumrichtergerät 100 und aus diesem erfolgen entweder analog oder digital.The reading in and reading out of control signals and/or operating status signals via the third connection device 114 into and from the frequency converter device 100 takes place either analogue or digitally.
Das digitale Ein- und Auslesen erfolgt über einen Signalbus, wobei die notwendige Buscodierung über Schalter, eine festDigital input and output is carried out via a signal bus, whereby the necessary bus coding is carried out via switches, a fixed
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verdrahtete Brücken oder Software-unterstützt erfolgt.wired bridges or software-supported.
Das Einlesen umfaßt Steuerungssignale der Schützvorrichtungssteuerung, Betriebszustandssignale des Motors und Frequenzumrichtersteuerungssignale der Frequenzumrichtersteuerung. Das Auslesen umfaßt Steuerungssignale an die externe Auswertevorrichtung.Reading in includes control signals from the contactor control, operating status signals from the motor and frequency converter control signals from the frequency converter control. Reading out includes control signals to the external evaluation device.
Für Fachleute ist es offensichtilich, das anstelle des beschriebenen Frequenzumrichters andere Motoransteuerungselemente verwendet werden können, z.B. ein Gleichstromsteller, ein Servosteller (Servoverstärker) oder ein Sanftanlauf steller (Phasenanschnittsteuerung)For experts, it is obvious that other motor control elements can be used instead of the frequency converter described, e.g. a DC controller, a servo controller (servo amplifier) or a soft start controller (phase control)
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß der Anwender zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Motoransteuerungsgeräts lediglich den Motoranschluß, den Anschluß an die Leistungsversorgung und gegebenenfalls die Verbindung mit dem Signalbus herstellen muß, wodurch eine Vielzahl von Fehlerquellen ausgeschlossen werden kann.In summary, it can be said that in order to commission the motor control device according to the invention, the user only has to establish the motor connection, the connection to the power supply and, if necessary, the connection to the signal bus, whereby a large number of sources of error can be excluded.
Es ist weiterhin offensichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung alle zur Zeit notwendigen bzw. vorgeschriebenen eigenständigen Elemente (Sicherungen, potentialfreie Leistungstrennung, Motorschutzüberwachung, unabhängiges Drehzahlerfassungssystem, Motoransteuerungselement) in einer Einheit zusammengefaßt werden, eine kostengünstige Verdrahtung und eine Kostenersparnis beim Anschluß und bei den Bauteilen erreicht werden kann.It is also obvious that the present invention combines all currently necessary or required independent elements (fuses, potential-free power isolation, motor protection monitoring, independent speed detection system, motor control element) in one unit, enabling cost-effective wiring and cost savings in connection and components.
Claims (28)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9405152U DE9405152U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Integrated motor control device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE9405152U DE9405152U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Integrated motor control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9405152U1 true DE9405152U1 (en) | 1994-07-14 |
Family
ID=6906565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9405152U Expired - Lifetime DE9405152U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Integrated motor control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9405152U1 (en) |
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1994
- 1994-03-25 DE DE9405152U patent/DE9405152U1/en not_active Expired - Lifetime
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