KR20180061207A - An assembly having a drive unit and a cooling unit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정압(hydrostatic) 펌프를 구동하는 전기 모터용 냉각부를 구비한 주파수 변환기에 관한 것이다. 냉각은 펌프에 의해 송출된 작동 압력 매체에 의해 이루어진다. 냉각부의 채널은 펌프에 의해 공급받는 유압 회로의 부분을 형성할 수 있거나, 또는 작동 압력 매체는 탱크로부터 꺼내져서 별도의 냉각 회로 라인으로 송출된다. The present invention relates to a frequency converter having a cooling section for an electric motor for driving a hydrostatic pump. Cooling is effected by the working pressure medium delivered by the pump. The channel of the cooling section may form part of the hydraulic circuit supplied by the pump, or the working pressure medium may be taken out of the tank and sent out to a separate cooling circuit line.
Description
본 발명은 정압(hydrostatic) 펌프, 전기 모터 및 냉각되는 주파수 변환기를 포함하는 구동 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 구동 유닛을 포함하는 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a drive unit comprising a hydrostatic pump, an electric motor and a frequency converter to be cooled. The invention also relates to an assembly comprising such a drive unit.
선행기술에는 유압 회로를 통해 유압 컨슈머, 예를 들어 모터 또는 실린더에 공급하는 정압 펌프를 전기 모터에 의해 구동하는 것이 개시되어 있다. 파워 서플라이와 전기 모터 사이에 주파수 변환기가 제공되고, 상기 주파수 변환기는 폐열을 생성한다. 폐열의 대부분은 파워 전자 장치에서 또는 절연된 게이트 전극을 갖는 바이폴라 트랜지스터(들)(IGBT)에서 그리고 정류기에서 발생한다. 히트 싱크로 폐열을 최적으로 전달하기 위해, 주파수 변환기 또는 IGBT 및/또는 정류기는 대부분 히트 싱크 상에 직접 나사 결합된다. 히트 싱크는 높은 열전도율을 갖는 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어진다. 열전달의 최적화를 위해 주파수 변환기 또는 IGBT들 및/또는 정류기와 히트 싱크 사이에 열전도성 페이스트가 제공된다.Prior art discloses driving a static pressure pump for supplying to a hydraulic consumer, for example, a motor or a cylinder, through an oil hydraulic circuit by an electric motor. A frequency converter is provided between the power supply and the electric motor, and the frequency converter generates waste heat. Most of the waste heat is generated in the power electronics or in the bipolar transistor (s) (IGBT) with insulated gate electrodes and in the rectifier. In order to optimally transfer the waste heat to the heat sink, the frequency converter or the IGBT and / or the rectifier are mostly screwed directly onto the heat sink. The heat sink is made of a material having a high thermal conductivity, for example, aluminum. A thermally conductive paste is provided between the frequency converter or IGBTs and / or the rectifier and the heat sink for optimization of heat transfer.
추가 폐열은 주파수 변환기의 내부 챔버 내의 추가 커패시터에서 발생한다. 이러한 폐열은 매우 작기 때문에, 거기서 히트 싱크에 의한 냉각은 불필요하다. 폐열은 자연 대류에 의해 또는 하우징 팬을 이용한 강제 대류에 의해 주변 공기로 전달된다.The additional waste heat is generated in the additional capacitor in the inner chamber of the frequency converter. Since such waste heat is very small, there is no need for cooling by a heat sink. The waste heat is transferred to ambient air by natural convection or by forced convection using a housing fan.
대안으로서 선행기술에는, 특수한 냉각액, 예를 들어 물이 히트 싱크를 관류하는 것이 개시되어 있다. 이는 히트 싱크의 내부 챔버 내의 보어 또는 리세스를 통해 안내된다. 수냉식 히트 싱크의 경우에도 IGBT 및/또는 정류기는 열전도성 페이스트를 이용해서 히트 싱크에 직접 나사 결합되므로, 양호한 열전달이 가능해질 수 있다. 수냉부를 포함하는 히트 싱크는 대부분 물의 더 높은 열 전달 또는 더 높은 열용량으로 인해 더 큰 냉각력을 갖는다.As an alternative, the prior art discloses that a special cooling liquid, for example water, is passed through the heat sink. Which is guided through a bore or recess in the inner chamber of the heat sink. Even in the case of a water-cooled heat sink, the IGBT and / or the rectifier can be screwed directly to the heat sink using a thermally conductive paste, so that good heat transfer can be achieved. Heat sinks, including water cooled parts, have greater cooling power due to higher heat transfer or higher heat capacity of most of the water.
수냉식 히트 싱크로 냉각되는 주파수 변환기를 가진 전기 모터를 포함하는 이러한 구동 유닛의 단점은 물 회로의 장치 기술적 복잡성이다. A drawback of such a drive unit comprising an electric motor with a frequency converter that is cooled with a water-cooled heat sink is the device technology complexity of the water circuit.
본 발명의 과제는, 장치 기술적 복잡성이 감소하고, 수냉부의 냉각력과 유사한 냉각력을 갖는 냉각부를 구비한 어셈블리와 구동 유닛을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an assembly and a drive unit with a cooling section with reduced cooling capacity of the water-cooled section and reduced device technical complexity.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 펌프, 전기 모터 및 냉각된 주파수 변환기를 포함하는 구동 유닛에 의해 해결된다.This problem is solved by a drive unit comprising a pump, an electric motor and a cooled frequency converter having the features of
본 발명에 따른 구동 유닛은 전기 모터를 포함하고, 상기 전기 모터는 정압 펌프의 구동을 위해 상기 펌프에 연결될 수 있거나 바람직하게는 연결된다. 전기 모터는 주파수 변환기에 전기적으로 연결되고, 상기 주파수 변환기는 냉각 장치에 의해 냉각된다. 냉각 장치는 작동 압력 매체에 의해 냉각될 수 있고, 특히 관류될 수 있고, 상기 작동 압력 매체는 펌프에 의해 작동되는 작동 회로 내에 직접 위치하거나, 적어도 상기 작동 회로에서 얻어진다.The drive unit according to the invention comprises an electric motor, which can be connected to or preferably connected to the pump for driving a static pressure pump. The electric motor is electrically connected to the frequency converter, and the frequency converter is cooled by the cooling device. The cooling device can be cooled by an operating pressure medium, and in particular can be perfused, and said working pressure medium is located directly in an operating circuit which is actuated by a pump, or at least obtained in said operating circuit.
또한, 상기 과제는 냉각 장치에 의해 냉각되는 주파수 변환기에 전기적으로 연결된 전기 모터에 의해 구동될 수 있는 정압 펌프를 가진 어셈블리에 의해 해결된다. 냉각 장치는 작동 압력 매체에 의해 냉각될 수 있고, 특히 관류될 수 있고, 상기 작동 압력 매체는 펌프에 의해 작동되는 작동 회로 내에 위치하거나, 적어도 상기 작동 회로에서 얻어진다.The problem is also solved by an assembly having a static pressure pump which can be driven by an electric motor electrically connected to a frequency converter cooled by a cooling device. The cooling device can be cooled by an operating pressure medium, and in particular can be perfused, and the working pressure medium is located in at least an operating circuit which is actuated by a pump, or at least obtained in the operating circuit.
본 발명에 따라 작동 압력 매체로 주파수 변환기를 냉각함으로써, 주파수 변환기 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치 및 절연된 게이트 전극을 갖는 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 및/또는 정류기의 장치 기술적으로 간단하지만 효과적인 냉각이 가능하고, 이 경우 특수한 냉각제를 이용한 특수한 냉각제 회로는 필요 없다.By cooling the frequency converter with an operating pressure medium in accordance with the invention, a technically simple but effective cooling of the frequency converter and in particular of the bipolar transistor (IGBT) and / or rectifier with the power electronics of the frequency converter and the insulated gate electrode No special coolant circuit with special coolant is needed in this case.
작동 압력 매체가 유압 오일인 경우, 그것의 부식 방지 효과가 이용될 수 있다.If the working pressure medium is a hydraulic oil, its corrosion inhibiting effect can be utilized.
본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에서 설명된다. Other preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
주파수 변환기가 하우징을 포함하는 경우, 먼지 및/또는 스플래시에 대한 보호 및/또는 보호 등급의 상승이 달성될 수 있다. 즉, 적어도 IP54의 보호 등급이 실현될 수 있다.If the frequency converter comprises a housing, protection against dust and / or splashes and / or an increase in the degree of protection can be achieved. That is, a protection degree of at least IP54 can be realized.
또한, 특히 하우징을 포함한 개선예에서, 주파수 변환기는 스위치 캐비닛 내에 배치되어야 하는 것이 아니라, 본 발명에 따른 구동 유닛 또는 본 발명에 따른 어셈블리에 공간적으로 할당될 수 있다. 따라서 모듈 방식의 더 콤팩트한 구동 유닛 또는 모듈 방식의 콤팩트한 어셈블리가 형성될 수 있다. 또한, 주파수 변환기가 그 폐열을 스위치 캐비닛 내로 방출하고, 상기 스위치 캐비닛이 다시 복잡하게 냉각되어야 하는 것이 방지된다. Moreover, in an improvement including, in particular, housing, the frequency converter is not to be placed in the switch cabinet, but can be spatially assigned to the drive unit according to the invention or to the assembly according to the invention. Thus, a modular, more compact drive unit or modular compact assembly can be formed. In addition, the frequency converter discharges its waste heat into the switch cabinet, and the switch cabinet is prevented from having to be cooled again complicatedly.
바람직하게 주파수 변환기의 최대 열 발생 섹션, 예를 들어 파워 전자장치 또는 절연된 게이트 전극을 갖는 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 및/또는 정류기가 히트 싱크에 직접 인접하게 배치된다.Preferably, a bipolar transistor (IGBT) and / or a rectifier having a maximum heat generating section of the frequency converter, for example a power electronics or an insulated gate electrode, is arranged directly adjacent to the heat sink.
히트 싱크는 바람직한 실시예에서 냉각 플레이트 또는 콜드 플레이트일 수 있다. 상기 플레이트는 원판 형태일 수 있고, 따라서 탱크와 하우징이 원통형이면, 콤팩트한 어셈블리가 형성될 수 있다. The heat sink may be a cold plate or a cold plate in the preferred embodiment. The plate can be in the form of a disc, so that if the tank and the housing are cylindrical, a compact assembly can be formed.
히트 싱크에 의해 흡수된 열의 방출을 위해 제 1 개선예에 따라 내부 냉각수 채널이 추가로 제공될 수 있다. An internal cooling water channel may be additionally provided in accordance with the first improvement example for the release of the heat absorbed by the heat sink.
히트 싱크에 의해 흡수된 열을 주변 공기로 방출하기 위해 제 2 개선예에 따라 다른 디스크 및 적어도 하나의 팬 또는 환풍기가 제공될 수 있다. 다른 디스크들을 통해 전기 모터에 의해 생성된 열도 주변 공기로 방출될 수 있다. Another disk and at least one fan or ventilator may be provided in accordance with the second improvement example to release the heat absorbed by the heat sink to ambient air. The heat generated by the electric motor through other discs can also be released to ambient air.
바람직하게는 주파수 변환기가 히트 싱크의 영역에 (예를 들어 그 사이에 제공된 열전도성 페이스트로) 열전도 방식으로 고정되고, 상기 영역에서 작동 압력 매체용 채널도 히트 싱크 내에 삽입된다. 채널과 주파수 변환기 또는 IGBT 및/또는 정류기 사이의 벽 두께는 최소여야 한다.Preferably, the frequency converter is fixed in a heat conducting manner (for example with a thermally conductive paste provided therebetween) in the region of the heat sink, and in this region a channel for the working pressure medium is also inserted in the heat sink. The wall thickness between the channel and the frequency converter or IGBT and / or rectifier shall be minimum.
본 발명에 따른 구동 유닛의 특히 바람직한 제 1 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 회로의 리턴 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성하고, 컨슈머는 상기 섹션을 통해 펌프에 의해 공급받을 수 있다. 본 발명에 따른 어셈블리의 상응하는 특히 바람직한 제 1 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 어셈블리의 저압측 컨슈머 접속부로부터 어셈블리의 탱크를 향한 리턴 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성한다.In a particularly preferred first variant of the drive unit according to the invention the channel for the working pressure medium forms at least one section of the return line of the circuit and the consumer can be supplied by the pump through said section. In a corresponding particularly preferred first variant of the assembly according to the invention, the channel for the working pressure medium forms at least one section of the return line from the low pressure side consumer connection of the assembly towards the tank of the assembly.
본 발명에 따른 구동 유닛의 바람직한 제 2 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 펌프의 상류에 배치된 흡입 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성한다. 본 발명에 따른 어셈블리의 상응하는 바람직한 제 2 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 탱크를 펌프에 연결하는, 펌프의 상류에 배치된 흡입 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성한다.In a second preferred variant of the drive unit according to the invention, the channel for the working pressure medium forms at least one section of the suction line arranged upstream of the pump. In a correspondingly preferred second variant of the assembly according to the invention, the channel for the working pressure medium forms at least one section of the suction line arranged upstream of the pump connecting the tank to the pump.
본 발명에 따른 구동 유닛의 바람직한 제 3 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 펌프의 하류에 배치된 공급 라인 또는 압력 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성한다. 본 발명에 따른 어셈블리의 상응하는 바람직한 제 3 변형예에서, 작동 압력 매체용 채널은 펌프의 하류에 배치되어 펌프를 고압측 컨슈머 접속부에 연결하는 공급 라인 또는 압력 라인의 적어도 하나의 섹션을 형성한다.In a third preferred variant of the drive unit according to the invention the channel for the working pressure medium forms at least one section of the supply line or pressure line arranged downstream of the pump. In a correspondingly preferred third variant of the assembly according to the invention, the channel for the working pressure medium is arranged downstream of the pump to form at least one section of the supply line or pressure line connecting the pump to the high pressure side consumer connection.
본 발명에 따른 어셈블리의 바람직한 제 4 변형예에서 작동 압력 매체용 채널은 입력측 및 출력측에서 탱크에 연결된 별도의 냉각 회로 라인 또는 바이패스의 적어도 하나의 섹션을 형성한다. In a fourth preferred variant of the assembly according to the invention, the channel for the working pressure medium forms at least one section of a separate cooling circuit line or bypass connected to the tank at the input side and at the output side.
이 경우 냉각 회로 라인 또는 파이패스는 냉각 펌프 및/또는 필터 및/또는 오일 냉각기를 포함할 수 있다. 오일 냉각기는 오일-공기 열 교환기일 수 있다. In this case, the cooling circuit line or the piping may comprise a cooling pump and / or a filter and / or an oil cooler. The oil cooler may be an oil-air heat exchanger.
특히 바람직한 개선예에서 어셈블리는 콤팩트 어셈블리이고, 냉각 플레이트의 제 1 면(상부면)에 주파수 변환기가 고정되는 한편, 냉각 플레이트의 제 2 면(하부면)에 전기 모터가 고정된다. In a particularly preferred refinement, the assembly is a compact assembly, in which the frequency converter is fixed to the first side (upper side) of the cooling plate while the electric motor is fixed to the second side (lower side) of the cooling plate.
주파수 변환기용 하우징이 제 1 면에 배치되면, 먼지 및/또는 스플래시에 대한 보호 및/또는 보호 등급의 상승이 달성될 수 있다. 또한, 하우징은 팬의 공기가 디스크 팩을 통해 안내되며 공기의 측면 배출이 저지되도록 형성될 수 있다. If the housing for the frequency converter is disposed on the first side, protection against dust and / or splashes and / or an increase in the degree of protection can be achieved. Further, the housing may be formed such that the air of the fan is guided through the disk pack and the side discharge of the air is blocked.
이 경우 제 2 면(하부면)의 영역에 - 바람직하게 냉각 플레이트로부터 떨어져 있는 전기 모터의 면에 - 펌프들이 배치될 수도 있다. In this case, the pumps may be arranged in the region of the second side (lower surface) - preferably on the side of the electric motor remote from the cooling plate.
이 경우 제 2 면(하부면)의 영역에 탱크가 배치될 수도 있다. In this case, the tank may be disposed in the area of the second surface (lower surface).
콤팩트 어셈블리의 특히 바람직한 실시예에서 탱크는 전기 모터 및/또는 펌프를 완전히 둘러싼다. In a particularly preferred embodiment of the compact assembly, the tank completely surrounds the electric motor and / or the pump.
바람직하게 탱크는 벽과 일체형으로 형성된 원형 링 형태의 바닥을 갖고, 냉각 플레이트에 의해 폐쇄된다. Preferably the tank has a bottom in the form of a circular ring formed integrally with the wall and is closed by a cooling plate.
본 발명에 따라 주파수 변환기의 폐열을 흡수한 작동 압력 매체를 냉각하기 위해, 열 파이프를 통해 냉각 플레이트에 열전도 방식으로 연결된 디스크가 탱크 내부에 배치되면, 특히 바람직하다. 압력 매체는 탱크 내로 유입 시 상기 디스크를 통해 유동할 수 있고, 특히 주파수 변환기에 의해 사전에 흡수된 열을 방출할 수 있다.It is particularly preferred that a disk thermally connected to the cooling plate through a heat pipe is disposed inside the tank to cool the working pressure medium that has absorbed the waste heat of the frequency converter according to the present invention. The pressure medium may flow through the disk upon entry into the tank, and may in particular emit pre-absorbed heat by a frequency converter.
콤팩트 어셈블리의 냉각 플레이트, 전기 모터, 펌프 및 탱크가 서로 동심이면, 디자인 기술적 및 제조 기술적인 이유로 바람직하다.If the cooling plate, the electric motor, the pump and the tank of the compact assembly are concentric to each other, this is desirable for design and manufacturing reasons.
어셈블리는 주파수 조절부를 포함할 수 있다. 이 경우 공급 라인 또는 압력 라인 내의 압력은 압력 센서에 의해 측정되고, 신호는 일정한 압력 조절을 위한 통합된 PID-조절기를 가진 주파수 변환기로 전달될 수 있다. 상기 주파수 변환기는 전기 모터의 파워 서플라이의 주파수를 조절한다. 이로써, 유압 시스템에 의해 결정된 공급 라인 내의 체적 유량에 따라 공급 라인 내부의 압력이 일정하게 유지되는 것이 달성된다. 예를 들어 유압 실린더가 매우 빠르게 이동해야 하기 때문에, 컨슈머가 더 많은 체적 유량을 필요로 하면, 주파수 변환기는 전기 모터를 조절 회로(압력 센서-주파수 변환기-모터-펌프)에 따라 가속하고 압력을 일정하게 유지한다. The assembly may include a frequency adjuster. In this case, the pressure in the feed line or pressure line is measured by a pressure sensor, and the signal can be delivered to a frequency converter with an integrated PID-regulator for constant pressure regulation. The frequency converter adjusts the frequency of the power supply of the electric motor. Thereby, it is achieved that the pressure inside the supply line is kept constant in accordance with the volume flow rate in the supply line determined by the hydraulic system. For example, if the consumer requires more volumetric flow because the hydraulic cylinder must travel very quickly, the frequency converter will accelerate the electric motor according to the regulating circuit (pressure sensor-frequency converter-motor-pump) .
본 발명에 따른 구동 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 어셈블리의 다수의 실시예가 도면에 도시되어 있다. 도면을 참고로 본 발명이 상세히 설명될 것이다. A number of embodiments of an assembly according to the present invention including a drive unit according to the present invention are shown in the drawings. The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 제 1 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도.
도 2는 제 2 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도.
도 3은 제 3 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도.
도 4는 제 4 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도.
도 5는 도 1의 어셈블리를 도시한 단면 사시도. 1 is a circuit diagram of an assembly according to the invention according to the first embodiment;
2 is a circuit diagram of an assembly according to the present invention according to a second embodiment;
3 is a circuit diagram of an assembly according to the invention in accordance with the third embodiment;
4 is a circuit diagram of an assembly according to the invention in accordance with the fourth embodiment;
Figure 5 is a cross-sectional perspective view of the assembly of Figure 1;
도 1은 제 1 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도를 도시한다. 어셈블리는 전기 모터(M)와 정압 펌프(1)를 구비한 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛의 전기 모터(M)는 주파수 변환기(2)에 의해 작동된다. 또한, 어셈블리는 압력 매체, 예를 들어 유압 오일용 탱크(T)를 포함한다.Figure 1 shows a circuit diagram of an assembly according to the invention according to the first embodiment. The assembly includes a drive unit having an electric motor (M) and a static pressure pump (1). The electric motor (M) of the drive unit is operated by the frequency converter (2). The assembly also includes a pressure medium, for example a tank T for hydraulic oil.
주파수 변환기(2)는 파워 서플라이(4)와 전기 라인(6) 사이에서 접속되므로, 전기 라인(6)을 통해 전기 모터(M)는 주파수 조절 및 그에 따라 회전 속도 조절 방식으로 전기를 공급받는다. 펌프(1)는 전기 모터(M)에 의해 샤프트(8)를 통해 회전 속도 가변적으로 구동된다. 펌프(1)가 흡입 라인(10)을 통해 탱크(T)로부터 압력 매체를 흡입하고, 상기 압력 매체를 공급 라인(12)을 통해 어셈블리의 고압측 컨슈머 접속부(14)로 송출한다. 상기 컨슈머 접속부(14)에 밸브를 통해 컨슈머가 접속되고, 상기 컨슈머는 예를 들어 실린더일 수 있다. 컨슈머는 밸브들과 함께 상징적으로만 도시되고, 도면부호 16으로 표시된다. Since the
저압측 컨슈머 접속부(18)를 통해 압력 매체가 컨슈머(16)로부터 어셈블리 내로 역류한다. 더 정확히 말하면, 압력 매체는 컨슈머 접속부(18)로부터 리턴 라인(20)을 지나 탱크(T)로 유동한다. Pressure medium through the low pressure
본 발명에 따라 리턴 라인(20)은 전체적으로 또는 부분적으로 채널(22)에 의해 형성되고, 상기 채널은 냉각 플레이트(24)의 내부에 형성된다. 파워 전자장치(28)가 절연된 게이트 전극을 갖는 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 함께 냉각 플레이트(24) 및 특히 채널(22)의 바로 근처에 배치되도록, 주파수 변환기(4)는 냉각 플레이트(24)에 나사 결합된다. 도 1에 따른 제 1 실시예에서 주파수 변환기(2) 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)는 컨슈머(16)로부터 역류하는 작동 압력 매체에 의해 냉각된다.According to the invention, the
주파수 변환기(2)와 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)는 하우징(26)을 포함하고, 상기 하우징은 냉각 플레이트(24)에 가급적 밀봉방식으로 연결되므로, 보호 등급 IP54가 달성된다.The
도 1에 따른 제 1 실시예에서, 일정한 압력 조절이 이루어진다. 이를 위해 공급 라인(12)에 압력 센서(30)가 제공되고, 상기 압력 센서의 신호는 신호 라인을 통해 주파수 변환기(2)에 전송된다. 상기 주파수 변환기는 전기 라인(6) 및 전기 모터(M)를 위한 주파수를 압력 신호에 따라 조절한다.In the first embodiment according to Fig. 1, a constant pressure regulation is achieved. To this end, a
도 2는 제 2 실시예에 따른 본 발명에 따른 어셈블리의 회로도를 도시한다. 이 경우 도 1에 따른 제 1 실시예와의 결정적인 차이는, 냉각 플레이트(24) 내에 형성된 채널(22)이 공급 라인(12) 또는 공급 라인(12)의 섹션을 형성한다는 점이다. 이로써 주파수 변환기(2) 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)는 압력 매체에 의해 냉각되고, 상기 압력 매체는 펌프(1)로부터 고압측 컨슈머 접속부(14)로 그리고 밸브들을 통해 컨슈머(공통의 도면후보 16)로 송출된다.Figure 2 shows a circuit diagram of an assembly according to the invention in accordance with the second embodiment. 1 is that the
도 3은 본 발명에 따른 어셈블리의 제 3 실시예의 회로도를 도시한다. 이 경우 2개의 전술한 실시예들과의 결정적인 차이점은, 냉각 플레이트(24) 내에 형성된 채널(22)이 흡입 라인(10) 또는 흡입 라인(10)의 섹션을 형성하고, 상기 흡입 라인은 탱크(T)를 펌프(1)의 입력부에 연결하는 점이다. 이로써 주파수 변환기(2)와 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)는 압력 매체에 의해 냉각되고, 상기 압력 매체는 탱크(T)로부터 펌프(1)를 향해 유동한다.Figure 3 shows a circuit diagram of a third embodiment of an assembly according to the invention. The crucial difference with the two preceding embodiments in this case is that the
도 1 내지 도 3에 따른 3개의 제 1 실시예에서 주파수 변환기(2)는 본 발명에 따른 어셈블리의 작동 회로 내에서 직접 유동하는 압력 매체에 의해 각각 냉각되는 한편, 도 4에 따른 제 4 실시예는 기본적으로 이와 다른 해결책을 제시한다. 더 정확히 말하면, 냉각 회로(30)용 특수한 구동 유닛을 가진 특수한 냉각 회로(30)가 제공되고, 상기 구동 유닛은 전기 모터와 펌프로 이루어진다. 구동 유닛(32)의 펌프는 주파수 변환기(2) 및 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)의 냉각을 위해 사용되는 압력 매체를 탱크(T)로부터 직접 흡입하고, 상기 압력 매체를 직접 다시 탱크(T) 내로 송출한다. 이 경우 압력 매체는 구동 유닛(32)의 펌프로부터 먼저 열 교환기(34)를 통해, 그 다음에 필터(36)를 통해, 그리고 최종적으로 주파수 변환기(2) 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)가 고정된 냉각 플레이트(24)의 채널(22)을 통해 유동한다. In the first three embodiments according to Figs. 1 to 3, the
도 5는 도 1의 콤팩트 어셈블리의 구조적인 형상을 단면 사시도로 도시한다. 상기 어셈블리는 대략 원통형 외주를 갖고, 이 경우 중앙 영역에 원판 형태의 냉각 플레이트(24)가 제공된다. 냉각 플레이트(24)의 제 1 면(도 5에서 상부면)에 파워 전자장치(28)를 가진 긴 주파수 변환기(2)가 고정된다. 주파수 변환기(2)가 냉각 플레이트(24)에 접촉하는 주파수 변환기(2)의 긴 면을 따라, 냉각 플레이트(24)의 내부에서 저압측 컨슈머 접속부(18)로부터 리턴 필터(38)까지 채널(22)이 연장되고, 상기 채널의 관류 시, 리턴된 압력 매체는 주파수 변환기(2) 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)의 폐열을 흡수한다.Figure 5 shows the structural configuration of the compact assembly of Figure 1 in a cross-sectional perspective view. The assembly has a generally cylindrical periphery, in which case a
냉각 플레이트(24)의 제 2 면(도 5에서 하부면)에 동심으로 댐핑 부재(40)를 통해 전기 모터(M)가 배치되고, 상기 댐핑 부재(40)로부터 떨어져 있는 상기 전기 모터의 면에 펌프(1)가 배치된다. 전기 모터(M) 및 펌프(1)로 구성된 구동 유닛은 외주에서 동심으로 탱크(T)에 의해 둘러싸이고, 상기 탱크는 냉각 플레이트(24)의 제 2 면(도 5에서 하부면)에 고정된다. 이 경우 냉각 플레이트(24)는 탱크(T)의 단부면을 폐쇄하는 한편, 탱크(T)의 다른 단부면은 2개의 원통형 벽에 일체형으로 형성된 원판 형태의 바닥(42)에 의해 폐쇄된다. An electric motor M is disposed concentrically with the damping
탱크(T)의 내부에 서로 대향되는 2개의 디스크 팩(44)이 제공되고, 상기 디스크 팩 중 하나의 디스크 팩(44)만이 도 5에 도시된다. 각각의 디스크 팩(44)은 대략 반원 형태의 다수의 개별 디스크로 이루어진다. 각각의 디스크 팩(44)의 디스크들은 다수의 열 파이프(46)를 통해, 냉각 플레이트(24)의 제 1 면(도 5에서 상부면)에 제공된 다른 디스크 팩(48)에 열전도 방식으로 연결된다.Two disk packs 44 opposed to each other are provided in the interior of the tank T and only one of the disk packs 44 is shown in FIG. Each
저압측 컨슈머 접속부(18)로부터 역류하는 압력 매체는 냉각 플레이트(24)의 채널(22)을 관류하고, 주파수 변환기(2) 및 특히 상기 주파수 변환기의 파워 전자장치(28)의 폐열을 흡수한다. 압력 매체는 그 후에 중력을 따라 2개의 디스크 팩(44)을 통해 탱크(T)의 바닥(42)을 향해 유동하고, 이 경우 2개의 디스크 팩(44)으로 열을 방출한다. 2개의 디스크 팩(44)으로부터 열 파이프(46)를 통해, 다른 디스크 팩(48)을 향한 냉각 플레이트(24)의 상부면으로 열이 안내되고, 상기 다른 디스크 팩은 주변 공기로 열을 방출한다.The pressure medium flowing back from the low pressure
구동 유닛은 콤팩트 어셈블리의 중앙에 배치된다. 상기 구동 유닛은 압력 매체를 포함하는 탱크(T)에 의해 둘러싸인다. 탱크(T)의 커버는 냉각 플레이트(24)로서 구현된다. 냉각 플레이트(24)는 양호한 열전도성 재료, 예를 들어 알루미늄으로 제조된다.The drive unit is disposed in the center of the compact assembly. The drive unit is surrounded by a tank T containing a pressure medium. The cover of the tank T is embodied as a
냉각 플레이트(24) 상에 주파수 변환기(2)가 설치된다. 여기에서 사용되는 주파수 변환기(2)는 보호 등급 IP22만을 갖기 때문에, 상기 주파수 변환기는 하우징(26)에 의해 둘러싸인다. 하우징은 주파수 변환기용 보호 등급을 > IP54로 높인다. A frequency converter (2) is installed on the cooling plate (24). Since the
역류하는 압력 매체는 여기에서 열 파이프 냉각부에 의해 냉각된다. 열 파이프 냉각부는 디스크 팩(44)으로 이루어지고, 상기 디스크 팩은 탱크(T)를 관통하고, 압력 매체의 열 에너지를 흡수한다. 열 파이프(44)는 바람직하게 열 사이펀으로서 구현되고, 열에너지를 중력에 대항해서 다른 디스크 팩(48)으로 운반하고, 상기 다른 디스크 팩은 주변 공기로 열을 방출한다. 다른 디스크 팩(48)으로부터 주변 공기로 열 전달을 높이기 위해, 추가로 (도시되지 않은) 팬들이 설치된다. The countercurrent pressure medium is here cooled by the heat pipe cooling section. The heat pipe cooling section comprises a
냉각 플레이트(24)가 양호한 열전도성 재료, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지더라도, 주파수 변환기(2)의 열저항은 너무 클 수 있다(IGBT로부터 냉각 플레이트(24)를 지나 열 파이프를 향한 그리고 최종적으로 외부 디스크 팩(48)을 향한 열저항). 따라서 주파수 변환기(2)의 열 에너지를 흡수하여 방출하기 위해, 역류하는 압력 매체가 사용된다. 역류하는 압력 매체는 (도 5에서 우측으로부터) 냉각 플레이트(24)를 통해 주파수 변환기(2)의 하부면에 있는 채널(22) 내로 그리고 냉각 플레이트(24)에 통합된 리턴 필터(38) 내로 유동한다. 리턴 필터(38)는 반드시 설치되지 않아도 되고, 압력 매체는 냉각 플레이트(24)의 관류 직후에 위에서부터 탱크(T) 내로 도달할 수 있다. Even though the cooling
전기 모터(M)는 열 파이프 냉각부에 의해서도 냉각된다. 상기 전기 모터의 하우징 내에 중력 방향으로 보어들이 통합되고, 상기 보어에 (도시되지 않은) 열 파이프가 양호한 열전도 방식으로, 예를 들어 열전도성 페이스트를 이용해서 삽입된다. 열 파이프는 전기 모터(M)의 열에너지를 다른 디스크 팩(50)으로 운반하고, 거기에서 상기 상기 열에너지는 주변 공기로 방출된다. The electric motor M is also cooled by the heat pipe cooling section. The bores are integrated in the housing of the electric motor in the gravitational direction, and a heat pipe (not shown) is inserted into the bore in a favorable thermal conduction manner, for example using a thermally conductive paste. The heat pipe conveys the thermal energy of the electric motor (M) to another disk pack (50), where the heat energy is released to ambient air.
바람직하게 역류하는 압력 매체용 채널(22)은 주파수 변환기(2)의 파워 전자장치(28)(IGBT)에 매우 가깝다. 이로써 열저항이 추가로 감소하고, 냉각력이 높아지거나 또는 주파수 변환기(2)의 과열이 저지된다.The
정압 펌프를 구동하는 전기 모터용 냉각부를 가진 주파수 변환기가 기술된다. 냉각은 펌프에 의해 송출된 작동 압력 매체에 의해 이루어진다. 이 경우 냉각부의 채널은 펌프에 의해 공급받는 유압 회로의 부분을 형성할 수 있거나, 작동 압력 매체는 탱크로부터 얻어지고, 별도의 냉각 회로 라인으로 송출된다. A frequency converter having a cooling section for an electric motor for driving a static pressure pump is described. Cooling is effected by the working pressure medium delivered by the pump. In this case, the channel of the cooling section may form part of the hydraulic circuit supplied by the pump, or the working pressure medium may be obtained from the tank and sent out to a separate cooling circuit line.
1 펌프
2 주파수 변환기
4 파워 서플라이
6 전기 라인
8 샤프트
10 흡입 라인
12 공급 라인
14 고압측 컨슈머 접속부
16 밸브를 포함하는 컨슈머
18 저압측 컨슈머 접속부
20 리턴 라인
22 채널
24 냉각 플레이트
26 하우징
28 파워 전자장치
30 압력 센서
31 냉각 회로
32 구동 유닛
34 열 교환기
36 필터
38 리턴 필터
40 댐핑 부재
42 바닥
44 디스크 팩
46 열 파이프
48 다른 디스크 팩
50 다른 디스크 팩
M 전기 모터
T 탱크1 pump
2 frequency converter
4 Power Supply
6 Electric line
8 shafts
10 Suction line
12 supply lines
14 High-voltage side consumer connection
Consumer with 16 valves
18 Low-voltage side consumer connection
20 return line
22 channels
24 cooling plate
26 Housing
28 Power electronics
30 Pressure sensor
31 Cooling circuit
32 drive unit
34 Heat exchanger
36 filters
38 return filter
40 damping member
42 floor
44 disk pack
46 heat pipes
48 different disk packs
50 different disk packs
M electric motor
T tank
Claims (16)
상기 냉각액은 상기 펌프(1)의 작동 압력 매체인 것을 특징으로 하는 구동 유닛.A drive unit comprising an electric motor (M), the electric motor being connected to the static pressure pump for driving a hydrostatic pump (1), the electric motor (M) being electrically connected to the frequency converter And the frequency converter is cooled by a heat sink cooled by a cooling liquid,
Wherein the cooling liquid is an operating pressure medium of the pump (1).
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