JP2021505111A - 一体型モータ電子機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、周波数変換器を有する電動モータであって、周波数変換器の電子機器の構成要素が複数のモジュールに分配され、これらのモジュールが互いに電気的に接続されているものにおいて、これらのモジュールの各々は、モータ上に放射状に配置され、取り付けられた状態で、各々が単一の閉鎖ハウジングを有する、電動モータに関する。

Description

本発明は、電動モータに一体化された電子機器、および電動モータに一体化させるための電子機器の個々の構成要素から構成された一組のモジュールに関する。

本発明による設計の電動モータは、例えば、輸送装置、遠心ポンプ、および／または処理装置に用いられる。これらは、生産システムにおいて重要な役割を果たす。このようなシステムにおいて、本発明による電動モータは、アクセシビリティが極度に制限されうる種々の場所において用いることができる。

省エネルギー運転モードで運転するために、前述の輸送装置、遠心ポンプ、および／または処理装置は、制御型電動モータによって駆動される。この駆動装置を制御するために、追加的な据付空間をシステム内に配置するかまたは複雑な切換キャビネットをシステムのすぐ近くに配置する必要がある。

特許文献１は、電力電子機器の全体がモータハウジング内に配置された周波数変換モータ（インバータモータ）を提示している。

また、特許文献２は、熱を放散させるための外部ファンが設けられた周波数変換モータ（インバータモータ）を提示している。

モータのハウジング内またはハウジング上に電子機器の構成要素が設けられた周波数変換モータは、周知である。これらのモータのいずれにおいても、個々の構成要素は、所定の据付方向に沿って固定して配置されている。

独国特許出願公開第１０２００５０３２９６４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０３２９６６Ａ１号明細書

本発明は、簡単且つ安価に製造することができ、且つ融通性が著しく高められた周波数変換モータを開発する目的に基づいている。

この目的は、請求項１に記載の周波数変換器を有する電動モータであって、周波数変換器の電子機器の構成要素が複数のモジュールに配置かつ分配され、個々のモジュールが互いに電気的に接続され、ファンが電動モータに設けられ、種々のモジュールの電子回路基板が複数の個別のハウジング内に配置され、各ハウジングが電動モータの外周上に放射状に配置され、ファンの冷却気流がモジュールおよびモータの熱を放散させるように構成されている、電動モータによって達成される。

各モジュールは、本質的に、個別の閉鎖ユニットを形成している。閉鎖ユニットは、電子機器の構成要素、例えば、回路基板を電気接続具を備えるハウジング内に含んでいる。１つのモジュールは、他のモジュールに電気的に接続されている。モータハウジングの外周への配置によって、個々のモジュールの熱を十分に放散させることが確実になり、その一方、これらのモジュールに接近しやすくなり、点検が必要な時にモジュールへのアクセスが容易になる。特に、モジュールを融通を利かせて配置することができる。例えば、特定の特性を有するモジュールを該モジュールへの直接的なアクセスが可能になるモータの位置に配置することができる。

本発明は、これらのモジュールが、モジュール式設計に基づき、例えば、モータ側電力電子機器（インバータ）、電源側電力電子機器（コンバータ）、または、ヒューマンマシンインターフェイスを含むように構成されている。これは、個々のモジュールをモータの外周上に臨機応変に配置することができるという利点をもたらす。例えば、ヒューマンマシンインターフェイスのモジュールを簡単に使えるように配置することができる。更に、排熱が大きくなる可能性のある電力素子を有するモジュールは、熱を簡単に放散させることが可能な箇所に設けることができる。

更なる実施形態では、個々の回路基板の閉鎖ハウジングは、それらの内容と無関係に外部形状に関して均一である。これは、同一の外部寸法を有する個々のモジュールを必要に応じて取り換えることができるというモジュールの概念を更に明快に具体化することになる。電気接続部は、特に有利には、完全に取り付けられた周波数変換モータの場合であっても、必要に応じていつでもモジュールを交換することができるように設けられているとよい。

本発明の更なる実施形態では、１つまたは複数の回路基板を備えるハウジングを取り付けるための領域、好ましくは、３つの領域が、好ましくは、電動モータのハウジング上に設けられ、電動モータのステータの熱を放散するための冷却フィンが、これらの領域間に設けられているとよい。個々のモジュールを収容するためのこれらの領域は、各モジュールが空間的にぴったりと収まってモータに対して熱接続を生じるように、全く同じに構成されるべきである。この場合、モータおよびそれぞれのモジュールの熱入力も考慮されるべきである。

更なる実施形態では、電動モータは、モータカバーによって覆われている。このカバーは、特に、モータおよびモジュールの熱を放散するための冷却気流を案内するのに役立つものである。例えば、このモータカバーは、少なくともモータが冷却フィンを備える領域を覆っている。本発明による周波数変換モータでは、これらの冷却フィンは、いくらか大きくなるように構成されている。何故なら、このモータは、モジュールが付設されることによって、電源の交流によって運転されるモータよりもいくらか大きい総容量を有するからである。更に、モータカバーをモジュールがその下に位置するように構成することもできる。この場合、対応する点検用の開口がモータカバーに設けられるべきである。

モータカバー自体は、気流が好ましくは特定の領域に案内されるように構成されているとよい。

本発明の更なる特徴および利点は、図面に基づく例示的な実施形態の説明および図面から明らかになるだろう。

本発明による電動モータを第１の視点から見た図である。 本発明による電動モータを第２の視点から見た図である。 本発明による電動モータを第３の視点から見た図である。

図１は、本発明による電動モータを第１の視点から見た軸方向平面図である。図１に示されるように、電動モータ４は、フランジ接続が可能になっている。フランジ接続部の中心には、キー付駆動シャフト５が示されている。モータ電子機器の個々のモジュール、具体的には、ヒューマンマシンインターフェイス（ＨＭＩ）１を含むモジュール、モータ側電力電子機器２（インバータ）を含む第２のモジュール、および、電源側電力電子機器３（コンバータ）を含む第３のモジュールが、電動モータ４のステータの周りに放射状（半径方向）に配置されている。

図１は、ここではモータハウジングの多数の冷却フィンを覆っているモータカバー６の部分、および電動モータ４をシステム内に固定することを可能にするハウジング脚７を更に示している。

ヒューマンマシンインターフェイス１は、例えば、周波数変換モータのパラメータ表示または駆動しているモータの電流測定値のようなモータデータを表示する簡単なディスプレイとして、本発明によるモータに適している。この目的のために、スイッチによって、特に、タッチセンサ式ディスプレイによって制御能力を高めることも可能である。しかし、リモートディスプレイおよび／または制御装置へのインターフェイスを設けることも可能である。ケーブル接続部に加えて、赤外線リンクまたは無線リンクもこの目的に適している。

図２は、電動モータ４、モータ電子機器１，２，３のそれぞれのモジュール、モータの駆動シャフト５、モータカバー６、ハウジング脚７、およびファン８を備えるモータアセンブリの全体を示す斜視図である。ファン８は、モータシャフト取付式ファンまたは外部ファンとして実施されるとよい。情報をユーザーに出力するディスプレイ９が、ヒューマンマシンインターフェイス１に示されている。タッチセンサ式ディスプレイ９の場合、モータアセンブリの機能を制御するための入力を行うこともできる。

種々の配線フィードスルーが、ヒューマンマシンインターフェイス１のモジュールの閉鎖ハウジングに設けられている。これらの配線フィールドスルーにプラグ式接続具が設けられてもよい。

図３は、図１，２と異なる更なる視点から見たモータアセンブリの更なる斜視図である。ここでは正面側に見える電源側電力電子機器３（コンバータ）は、種々の配線フィードスルーが設けられた固定ハウジングを有し、電源側接続具がこのような配線フィードスルーに通されている。更に、追加的な外部源からの配線、例えば、センサ配線、制御配線、特にバス配線、または更なるアクチュエータ（特に、モータアセンブリによって制御可能な外部ファン）のための供給配線が、モジュール内に導かれていてもよい。プラグ式コネクタが、配線フィードスルー上に設けられていてもよい。

電源側電力電子機器（コンバータ）とモータ側電力電子機器（インバータ）とを分離させることによって、用途のそれぞれの要求に対するモジュールの適応性を高めることができる。従って、種々の主電圧または周波数を種々のモジュールによってモデル化し、種々のモータ形式のモータ側作動をモデル化することが可能になる。更に、全てのフィールドバスシステムをモジュール内において容易にモデル化することができる。

もし個々のモジュールを必要に応じて局所条件に適合させることができたなら、システムの構造を特に点検しやすいものとすることができる。

モジュール１，２，３が均一な構造および接続設計を有しているので、モータ側電力電子機器２を含むモジュールを複数の配線フィードスルーを有する閉鎖ハウジング内に設けることができる。

１ ヒューマンマシンインターフェイス
２ モータ側電力電子機器
３ 電源側電力電子機器
４ 電動モータ
５ 駆動シャフト
６ モータカバー
７ ハウジング脚
８ ファン
９ ディスプレイ

Claims (12)

1. 周波数変換器を有する電動モータであって、
   前記周波数変換器の電子機器の構成要素が複数のモジュールに分配され、前記モジュールが互いに電気的に接続されているものにおいて、
   前記モジュールの各々は、前記モータ上に放射状に配置されており、取り付けられた状態で、各々が単一の閉鎖ハウジングを有することを特徴とする、電動モータ。
2. 前記モジュールは、取り付けられていない状態において、既に閉鎖ハウジングを有していることを特徴とする、請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記モジュールの前記電子機器は、プラグ式接続具によって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電動モータ。
4. ハウジング表面を介する熱の放散は、ファンの冷却気流が前記ハウジング表面の上を通って案内されることによってもたらされることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の電動モータ。
5. 少なくとも１つのモジュールは、モータ側電力電子機器（２）を含むことを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の電動モータ。
6. 少なくとも１つのモジュールは、電源側電力電子機器（３）を含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の電動モータ。
7. 少なくとも１つのモジュールは、ヒューマンマシンインターフェイス（１）を含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の電動モータ。
8. 個々の回路基板の前記閉鎖ハウジングは、それらの内容と無関係にそれらの外部形状に関して均一であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の電動モータ。
9. 少なくとも１つの回路基板を備える前記ハウジングを取り付けるための各領域、好ましくは、３つの領域が、前記電動モータのハウジング上に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の電動モータ。
10. 前記電動モータのステータの熱を放散させるための冷却フィンが、前記ハウジングを取り付けるための前記領域間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の電動モータ。
11. 前記冷却フィンを有する前記モータハウジングの前記領域は、モータカバー（６）によって覆われていることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の電動モータ。
12. 前記モータおよび前記モジュールの熱の放散は、１つまたは複数の互いに連結されたヒートパイプを介して行われることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の電動モータ。