WO2011101186A1 - Motoreinheit - Google Patents

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WO2011101186A1
WO2011101186A1 PCT/EP2011/050434 EP2011050434W WO2011101186A1 WO 2011101186 A1 WO2011101186 A1 WO 2011101186A1 EP 2011050434 W EP2011050434 W EP 2011050434W WO 2011101186 A1 WO2011101186 A1 WO 2011101186A1
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motor
inverter
motor unit
cooling medium
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PCT/EP2011/050434
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Gerhard Dorr
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Motor unit which comprises a motor, a heat exchanger and a converter for the motor.
  • low-voltage motors are mainly designed as rippled-cooled machines. Such machines are used in network operation or on the inverter.
  • the converter is here usually a cabinet unit, the statio ⁇ nary positioned more or less far away in front of the engine.
  • very long cables from the inverter to the motor are required.
  • These cases are burdened with very high voltage peaks because of reflections in the cables.
  • Such voltage peaks can lead to problems with the winding insulation and problems with bearing currents, for example.
  • high voltage motors are known to attach a heat exchanger laterally to the engine. This can be done an improved cooling of the engine.
  • a device ie by a motor unit comprising a motor, a heat exchanger and a converter for the motor, wherein the heat exchanger is adapted to cool both the motor and the inverter.
  • the inverter which is preferably a Control Unit and a power module comprises, can be cooled by appropriate arrangement or integration in a motor foreseen NEN heat exchanger with.
  • the motor, the heat exchanger and the converter thus form a compact motor unit, which can be completely wired and parameterized already during its manufacture.
  • An advantage of this is that the engine and the heat exchanger and the inverter can be fully tested after production and not as usual, must be wired and tested at the customer. To be performed by one skilled wiring har ⁇ development of the inverter to the motor is completely eliminated for the end user.
  • a further advantage is that the end user a compact adapted to be motor unit can be offered to the end customer ⁇ and thus an optimal operation and optimum cooling of the motor and of the order ⁇ inverter can be ensured. Due to the integration of the converter to the motor, a decentralized speed control by the customer is also possible.
  • an op timal ⁇ adapted to be motor unit will be offered and the customer with the complicated wiring work for the Umrich ⁇ ter and the motor to be removed. Furthermore, an end user can achieve a space saving through the compact motor unit, since he does not have to provide a separate space for the inverter and its cooling. Due to the parallel cooling of the motor and the inverter through the heat exchanger, an extremely compact motor unit can be provided.
  • the heat exchanger is arranged between the engine and the converter and connected to the motor and the converter.
  • the arrangement of the heat exchanger between the engine and the inverter can provide optimal cooling of the engine and the Inverter can be guaranteed.
  • the coupling of the réelletau ⁇ shear with the engine and the inverter takes place here before ⁇ preferably directly, so that the best possible heat transfer between the engine and the heat exchanger and the inverter and the heat exchanger can take place.
  • the housing of the heat exchanger comprises the inverter.
  • the housing of the heat exchanger is connected directly to the housing of the engine.
  • the integration of the converter in the housing of the heat exchanger can be realized in particular a space-saving design.
  • the heat exchanger comprises a first opening for supplying a cooling medium into the interior of the heat exchanger and a second opening for removing the cooling medium from the attachments ⁇ ren the heat exchanger.
  • the cooling medium may in this case be gaseous, liquid or, if a phase transition takes place, be gaseous / liquid.
  • a liquid cooling medium e.g. a water cooling
  • the cooling by the heat exchanger is preferably carried out by an inserted water register. It is also conceivable that the heat exchanger is realized by a passage ventilation in IP23 by appropriate cooling attachments.
  • the cooling medium of the heat exchanger is passed through the first opening into the interior of the heat exchanger and the second Publ ⁇ voltage from the heat exchanger.
  • the cooling medium is thus passed through the heat exchanger, so that a cooling takes place within the heat exchanger.
  • ⁇ preferably the entire interior of the heat exchanger.
  • the heat exchanger for the cooling medium forms a closed unit except for the first and second openings, so that only via the first and second openings, the cooling medium medium can enter or exit the motor unit.
  • An opening may eg be formed by a grating ⁇ structure of the housing.
  • the heat exchanger ensures optimum cooling of the motor unit.
  • the converter is preferably connected to the heat exchanger in such a way that, on the part of the converter, heat-causing components connect as directly as possible to the heat exchanger. Similarly, the heat exchanger should contact the heat critical points of the motor.
  • the cooling medium is gaseous.
  • the heat exchanger is preferably realized by an air ⁇ cooling.
  • the heat exchanger ei ⁇ nen fan so that targeted air flow can be generated through the interior of the heat exchanger.
  • the cooling performance of the heat exchanger can also governed ⁇ over the fan. A targeted control of the heat exchanger with regard to the present engine utilization can thus take place.
  • the motor and the heat exchanger are designed such that parts of the cooling medium are passed both directly through the interior of the heat exchanger and through the heat exchanger partially through the interior of the engine.
  • a portion of the cooling medium is thus passed directly through the In ⁇ nenraum of the heat exchanger to the second opening, another part is passed over the interior of the heat exchanger partially into the interior of the housing of the motor.
  • the cooling medium is in the interior of the housing of the engine before ⁇ preferably directed to the heat-producing sites, so that optimum cooling can be brought about.
  • the cooling medium which thus enters the interior of the engine, can thus ensure optimum cooling of the engine.
  • the converter is designed in such a way and arranged for filtrau ⁇ shear that a portion of a cooling medium is passed through the inverter.
  • the converter is thus arranged either in the heat exchanger directly or on the heat exchanger such that a portion of a cooling medium is passed through the inverter.
  • the Um ⁇ judge is in this case preferably designed such that a portion of the cooling medium flows through the inverter almost completely ⁇ . So that the inverter can be flowed through by the cooling medium, he has for this purpose corresponding openings.
  • the heat exchanger comprises an air-water heat exchanger.
  • the cooling circuit for the air-water heat exchanger can be done both inside the motor unit and outside the motor unit.
  • a closed housing of Wär ⁇ meleyers may furthermore be present and thus the safety of the motor means ⁇ standardized be increased.
  • the motor of the motor unit is in this case preferably a Nie ⁇ derwoodsmotor.
  • the inventive motor unit it is possible the wiring between motor and inverter at the factory to carry out and perform a complete commissioning ⁇ operating setting of the system at the factory. This saves complex In jos GmbHsjurticianen own the customer, whereby the customer significant time and cost advantages ge ⁇ winnt.
  • the motor unit can already be tested at the factory, fewer quality problems are to be expected. Furthermore, the terminal box of a motor can be omitted, since the wiring of the inverter can already be done in the cooler.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a schematically illustrated motor unit
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a motor unit, which visualizes the course of the cooling medium
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a schematically illustrated engine unit 5. It can be seen here that the heat exchanger 2 is arranged between the converter 3 and the engine 1.
  • the engine 1 in this case has a motor shaft 4. Because the heat exchanger 2 is arranged between the converter 3 and the motor 1, both the converter 3 and the motor 1 can be cooled with the aid of this heat exchanger 2. In this way, an extremely compact design of the motor unit 5 can be made possible.
  • a further advantage is that by means of a factory production of the Mo ⁇ gate unit 5 can already take place the wiring of the inverter 3 to the motor. 1 In addition, a complete commissioning of the motor unit 5 can already be carried out at the factory. Quality problems can therefore be avoided by the customer.
  • FIG 2 shows a second embodiment of a schematically illustrated motor unit 5.
  • the heat exchanger 2 and the inverter 3 is arranged laterally to the motor 1.
  • the engine 1 can also be supplied with the cooling medium of the heat exchanger 2.
  • the heat exchanger 2 can thus ensure cooling of the converter 3 and the motor 1.
  • the Mo gate unit 5 in this case comprises an engine 1, the heat exchanger 2 and a casing 13 of the heat exchanger 2.
  • the housing 13 of the heat exchanger 2 further comprises the inverter 3.
  • the Ge ⁇ housing 13 of the heat exchanger 2 is directly coupled to the engine 1 bound and thermally coupled.
  • the motor 1 has a motor shaft 4 and a rotor 14.
  • the housing 13 of the heat exchanger 2 comprises a first aperture 7 and a second opening 8. The first opening 7, the air entering the cooling medium 12 in this example, into the interior 10 of the bathtau ⁇ exchanger.
  • the cooling medium 12 flows on the one hand through the interior 10 of the heat exchanger 2 partially on the outside ⁇ side of the inverter 3 over until it emerges from the housing 13 of the heat exchanger 2 at the second opening 8. Furthermore, the cooling medium 12 can flow directly through the interior 15 of the converter 3. In addition, the cooling medium 12 can enter via a further opening between the heat exchanger 2 and the housing of the engine 1 in the interior 9 of the engine 1. The cooling medium 12 flows through the region of the rotor 14 and thus cools the rotor 14 and the other components of the engine 1. Through a further opening between the motor 1 and the housing 13 of the heat exchanger 2, the heated cooling ⁇ medium 12 from the interior of the 9 occurs Motors in the interior 10 of the heat exchanger 2. The heated cooling medium 12 can now escape through the second opening 8 from the interior 10 of the furnishedtau ⁇ shear 2.
  • the inverter 3 may have a plurality of inputs / outputs for the cooling medium ⁇ 12, so that an optimal heat exchange by the cooling medium 12 between the inverter 3 and the heat exchanger 2 can be done.
  • a portion of the cooling medium 12 is passed directly through the interior 10 of the heat exchanger 2 and another part of the cooling medium 12 through the interior 15 of the inverter 3 to the second opening 8.
  • the second opening 8, which has a lattice-like structure, in this case extends to the outputs of the cooling medium 12 on the end face of the Um ⁇ richters 3.
  • both the motor 1 and the inverter 3 can thus be optimally cooled by a heat exchanger 2.
  • a heat exchanger 2 With such being formed ⁇ motor unit 5, an optimal cooling of the inverter 3, the heat exchanger 2 and the motor 1 can take place. In this case, only care must be taken that there is a flow of the cooling medium 12 through the motor unit 5.
  • a targeted control of the flow of the cooling medium 12 can be done for example by a fan.
  • An advantage of such a design of the engine unit 5 is that the shaft of the motor fan 1 provides a flow of cooling medium 12 within the engine 1 and Zvi ⁇ rule of the first opening 7 and the second opening 8 of the heat exchanger. 2
  • the cooling medium 12 is consequently passed through the heat exchanger 2, so that cooling of the converter 3 and the motor 1 can take place.
  • Another advantage of this motor unit 5 is the integration of the Um ⁇ judge 3 in the housing 13 of the heat exchanger 2. By integrating the inverter 3 in the housing 13 can already be done in the factory cabling between the inverter 3 and the motor 1. An optimal coordination of the two components to one another can take place and, in addition, the proper functioning of these components or of the motor unit 5 can already be tested at the factory.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a motor unit 5, wherein the heat exchanger 2 has a fan 6.
  • the circulation of the cooling medium 12 within the heat exchanger 2 and consequently in the interior 10 of the heat exchanger 2 itself, in the interior 15 of the inverter 3 and in the interior 9 of the motor 1 can be controlled.
  • the cooling medium 12, which in this example is the ambient air is sucked by the fan 6 from the ambient air into the first opening 7.
  • the cooling medium 12 thus enters the housing 13 of the heat exchanger 2.
  • a part of the cooling medium in the in ⁇ nenraum 10 of the heat exchanger 2 and flows this part directly to the second aperture 8 of the heat exchanger 2 al partly via two located between the housing 13 of the heat exchanger 2 and the motor 1 openings in the Interior 9 of the engine 1. This can be done by a cooling de rotor 14 or the shaft 4 and other components of the engine 1.
  • End customers can be avoided by such a preinstalled and parameterized motor unit 5 for the end customer. This is a tremendous relief for the end customer.
  • the heat exchanger 2 comprises an air-water heat exchanger 16.
  • the air-water heat exchanger 16 is in this case arranged within the heat exchanger 2 between the engine 1 and the order ⁇ judge 3, so that it can cool them directly.
  • the inverter 3 is disposed within the housing 13 of the furnishedtau ⁇ shear 2.
  • the air-water heat exchanger 16 has a first opening 17 for an inflow of a liquid cooling medium, such as water on.
  • Remote includes the Air-water heat exchanger 16, a second opening 18 for a drain of the liquid cooling medium.
  • the cooling of the liquid cooling medium of the air-water heat exchanger 16 can in this case take place both outside the motor unit 5 and within the motor unit 5, in particular within the heat exchanger 2.
  • the air-water heat exchanger 16 is provided for an extremely efficient cooling of the heat exchanger 2 and in particular of the adjacent motor 1 and inverter 3, so that an extremely compact design of the motor unit 5 is made possible.
  • cooling the inverter 3 and the motor 1 through the air-water heat exchanger 16 primarily two cooling circuits, namely a cooling circuit, for the interior 15 of the inverter 3 and a cooling circuit for the interior 9 of the
  • the respective cooling circuits are visualized by the arrows of the cooling medium 12.
  • the cooling medium 12 is here ⁇ in the air.
  • the respec ⁇ ge cooling circuit of the engine 1 and the inverter 3 is realized by a water cooling. This water cooling can either be formed directly by the existing air-water heat exchanger 16 or coupled with this.
  • the housing 13 of the heat exchanger 2 can in this case open, i. permeable to air, or closed, i. impermeable to air. If the housing 13 of the heat exchanger 2 is designed to be open, cooling by means of air, as shown for example in the embodiment of FIG. 3 or 4, can additionally take place. In a closed housing 13, however, the security can be increased.
  • a significant advantage of the use of the air-water heat exchanger 16 is that it allows high cooling capacities compared to the air-air heat exchangers with very little space requirement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Motoreinheit (5), welche einen Motor (1), einen Wärmetauscher (2) und einen Umrichter (3) für den Motor (1) umfasst. Um eine kompakte kostengünstige Motoreinheit bereitzustellen wird vorgeschlagen, dass der Wärmetauscher (2) dazu ausgebildet ist, sowohl den Motor (1) als auch den Umrichter (3) zu kühlen.

Description

Beschreibung Motoreinheit Die Erfindung betrifft eine Motoreinheit welche einen Motor, einen Wärmetauscher und einen Umrichter für den Motor um- fasst .
Zurzeit werden Niederspannungsmotoren hauptsächlich als rip- pengekühlte Maschinen ausgeführt. Derartige Maschinen sind im Netzbetrieb oder am Umrichter im Einsatz.
Der Umrichter ist hierbei meist ein Schrankgerät, das statio¬ när mehr oder weniger weit weg vor dem Motor positioniert ist. In vielen Fällen sind sehr lange Leitungen vom Umrichter zum Motor erforderlich. Diese Fälle sind wegen auftretender Reflektionen in den Kabeln mit sehr hohen Spannungsspitzen belastet. Derartige Spannungsspitzen können beispielsweise zu Problemen mit der Wicklungsisolierung und zu Problemen mit Lagerströmen führen.
Ferner ist von Hochspannungsmotoren bekannt, dass ein Wärmetauscher seitlich an den Motor angebracht wird. Hierdurch kann eine verbesserte Kühlung des Motors erfolgen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kompakte kos¬ tengünstige Motoreinheit bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrich- tung gemäß Anspruch 1, d.h. durch eine Motoreinheit, welche einen Motor, einen Wärmetauscher und einen Umrichter für den Motor umfasst, wobei der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, sowohl den Motor als auch den Umrichter zu kühlen. Dadurch, dass lediglich ein Wärmetauscher sowohl den Motor als auch den Umrichter kühlt, entfällt eine ansonsten benö¬ tigte separate Kühlung des Umrichters bzw. des Motors. Insbe¬ sondere der Umrichter, welcher vorzugsweise eine Control Unit und ein Power Modul umfasst, kann durch entsprechende Anordnung bzw. Integration in einen für Motor vorgesehe nen Wärmetauscher mit gekühlt werden.
Der Motor, der Wärmetauscher und der Umrichter bilden folglich eine kompakte Motoreinheit, welche bereits bei ihrer Herstellung vollständig verdrahtet und parametriert werden können. Ein Vorteil der sich hierbei ergibt besteht darin, dass der Motor sowie der Wärmetauscher und der Umrichter vollständig nach der Fertigung getestet werden kann und nicht wie üblicher Weise erst beim Kunden verkabelt und getestet werden muss. Die von einem Fachmann durchzuführende Verkabe¬ lung des Umrichters mit dem Motor entfällt vollständig für den Endkunden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dem Endkunden eine kompakte auf sich abgestimmte Motoreinheit an¬ geboten werden kann und dem Endkunde hierdurch ein optimaler Betrieb sowie eine optimale Kühlung des Motors und des Um¬ richters gewährleistet werden kann. Durch die Integration des Umrichters an dem Motor ist ferner eine dezentrale Drehzahlregelung seitens des Kunden möglich.
Durch eine derartige Motoreinheit kann einem Kunden eine op¬ timal auf sich abgestimmte Motoreinheit angeboten werden und dem Kunden die aufwändige Verkabelungsarbeit für den Umrich¬ ter und den Motor abgenommen werden. Ferner kann ein Endanwender durch die kompakte Motoreinheit eine Platzersparnis erzielen, da er keinen separaten Raum für den Umrichter sowie dessen Kühlung vorsehen muss. Durch die parallele Kühlung des Motors sowie des Umrichters durch den Wärmetauscher kann eine äußerst kompakte Motoreinheit bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Motor und dem Umrichter der Wärmetauscher angeord- net und mit dem Motor und dem Umrichter verbunden.
Durch die Anordnung des Wärmetauschers zwischen dem Motor und dem Umrichter kann eine optimale Kühlung des Motors sowie des Umrichters gewährleistet werden. Die Koppelung des Wärmetau¬ schers mit dem Motor und dem Umrichter erfolgt hierbei vor¬ zugsweise direkt, so dass ein möglichst guter Wärmeübergang zwischen dem Motor und dem Wärmetauscher sowie dem Umrichter und dem Wärmetauscher stattfinden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse des Wärmetauschers den Umrichter.
Folglich ist das Gehäuse des Wärmetauschers direkt mit dem Gehäuse des Motors verbunden. Durch die Integration des Umrichters in dem Gehäuse des Wärmetauschers kann insbesondere eine platzsparende Bauweise realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Wärmetauscher eine erste Öffnung für eine Zufuhr eines Kühlmediums in das Innere des Wärmetauschers und eine zweite Öffnung für eine Abfuhr des Kühlmediums aus dem Inne¬ ren des Wärmetauschers.
Das Kühlmedium kann hierbei gasförmig, flüssig oder sofern ein Phasenübergang erfolgt gasförmig/flüssig sein. Bei einem flüssigen Kühlmedium, z.B. einer Wasserkühlung erfolgt die Kühlung durch den Wärmetauscher vorzugsweise durch ein eingeschobenes Wasserregister. Ebenso ist es denkbar, dass der Wärmetauscher durch eine Durchzugsbelüftung in IP23 durch entsprechende Kühlaufsätze realisiert ist.
Das Kühlmedium des Wärmetauschers wird über die erste Öffnung in den Innenraum des Wärmetauschers und über die zweite Öff¬ nung aus dem Wärmetauscher geleitet. Das Kühlmedium wird folglich durch den Wärmetauscher geleitet, so dass eine Kühlung innerhalb des Wärmetauschers erfolgt. Hierbei wird vor¬ zugsweise der gesamte Innenraum des Wärmetauschers gekühlt.
Vorzugsweise bildet der Wärmetauscher für das Kühlmedium bis auf die erste und zweite Öffnung eine geschlossene Einheit, so dass lediglich über die erste und zweite Öffnung das Kühl- medium in die Motoreinheit eintreten bzw. austreten kann. Eine Öffnung kann hierbei beispielsweise durch eine Gitter¬ struktur des Gehäuses ausgebildet sein.
Durch den Wärmetauscher kann eine optimale Kühlung der Motoreinheit gewährleistet werden. Vorzugsweise ist der Umrichter derart mit dem Wärmetauscher verbunden, so dass seitens des Umrichters wärmeverursachende Komponenten möglichst direkt an den Wärmetauscher anschließen. Ebenso sollte der Wärmetauscher mit den wärmekritischen Stellen des Motors in Kontakt treten .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Kühlmedium gasförmig.
Hierbei wird der Wärmetauscher vorzugsweise durch eine Luft¬ kühlung realisiert. Vorzugsweise weist der Wärmetauscher ei¬ nen Lüfter auf, so dass gezielt ein Luftstrom durch das Innere des Wärmetauschers erzeugt werden kann. Über den Lüfter kann zudem die Kühlleistung des Wärmetauschers geregelt wer¬ den. Eine gezielte Steuerung des Wärmetauschers hinsichtlich der vorliegenden Motorauslastung kann somit erfolgen. Ebenso kann gezielt auf den zu kühlenden Umrichter eingegangen werden .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der Motor und der Wärmetauscher derart ausgebildet, dass Teile des Kühlmediums sowohl direkt durch den Innenraum des Wärmetauschers als auch über den Wärmetauscher teilweise durch den Innenraum des Motors geleitet werden.
Ein Teil des Kühlmediums wird folglich direkt durch den In¬ nenraum des Wärmetauschers zu der zweiten Öffnung geleitet, ein anderer Teil wird über den Innenraum des Wärmetauschers teilweise in den Innenraum des Gehäuses des Motors geleitet. Das Kühlmedium wird im Innenraum des Gehäuses des Motors vor¬ zugsweise gezielt an die wärmeproduzierenden Stellen geleitet, so dass eine optimale Kühlung herbeigeführt werden kann. Dadurch, dass das Kühlmedium teilweise durch den Innenraum des Motors geleitet wird, kann das Befördern des Kühlmediums durch den Wellenlüfter des Motors erfolgen. Auf diese Weise bildet sich automatisch eine Strömung innerhalb des Wärmetau¬ schers, wodurch ein separater Ventilator für den Wärmetauscher eingespart werden kann. Das Kühlmedium, welches somit in das Innere des Motors gelangt, kann somit eine optimale Kühlung des Motors gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Umrichter derart ausgebildet und derart zum Wärmetau¬ scher angeordnet, dass ein Teil eines Kühlmediums durch den Umrichter geleitet wird.
Der Umrichter ist folglich entweder im Wärmetauscher direkt oder an dem Wärmetauscher derart angeordnet, dass ein Teil eines Kühlmediums durch den Umrichter geleitet wird. Der Um¬ richter ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Teil des Kühlmediums den Umrichter nahezu vollständig durch¬ strömt. Damit der Umrichter von dem Kühlmedium durchströmt werden kann, weist er hierfür entsprechende Öffnungen auf.
Eine äußerst kompakte Bauweise sowie eine äußerst effiziente Kühlung kann hierdurch erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Wärmetauscher einen Luft-Wasser Wärmetauscher.
Hierdurch kann eine äußerst effektive Kühlung der Motoreinheit erfolgen und somit eine äußerst kompakte Motoreinheit ausgebildet werden. Der Kühlkreislauf für den Luft-Wasser Wärmetauscher kann sowohl innerhalb der Motoreinheit als auch außerhalb der Motoreinheit erfolgen.
Durch eine Kühlung der Motoreinheit mittels eines Luft-Wasser Wärmetauschers kann ferner ein geschlossenes Gehäuse des Wär¬ metauschers vorliegen und somit die Sicherheit der Motorein¬ heit erhöht werden. Es ist aber auch möglich, dass das Gehäu- se, insbesondere das Gehäuse des Wärmetauschers, Öffnungen aufweist, so dass eine zusätzliche Kühlung mittels Luft er¬ folgen kann. Der Motor der Motoreinheit ist hierbei vorzugsweise ein Nie¬ derspannungsmotor. Durch die erfindungsgemäße Motoreinheit ist es möglich die Verdrahtung zwischen Motor und Umrichter bereits werksseitig durchzuführen und eine komplette Inbe¬ triebsetzung des Systems im Werk durchzuführen. Dies erspart dem Kunden aufwendige eigene Inbetriebsetzungsaktivitäten, wodurch der Kunde wesentliche Zeit- und Kostenvorteile ge¬ winnt .
Dadurch, dass die Motoreinheit bereits im Werk getestet wer- den kann, sind weniger Qualitätsprobleme zu erwarten. Ferner kann der Klemmkasten eines Motors entfallen, da die Verdrahtung des Umrichters bereits im Kühler erfolgen kann.
Im Folgenden werden die Erfindung und Ausführungen der Erfin- dung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine erste Ausführungsform einer schematisch dargestellten Motoreinheit,
FIG 2 eine zweite Ausführungsform einer schematisch dargestellten Motoreinheit,
FIG 3 eine dritte Ausführungsform einer Motoreinheit, wel- che den Verlauf des Kühlmediums visualisiert ,
FIG 4 eine vierte Ausführungsform einer Motoreinheit, wobei der Wärmetauscher einen Lüfter aufweist, und FIG 5 eine fünfte Ausführungsform einer Motoreinheit, wobei der Wärmetauscher einen Luft-Wasser Wärmetauscher um- fasst . Gleichbedeutende Komponenten wurden mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer schematisch dar- stellten Motoreinheit 5. Hierbei ist ersichtlich, dass der Wärmetauscher 2 zwischen dem Umrichter 3 und dem Motor 1 angeordnet ist. Der Motor 1 weist hierbei eine Motorwelle 4 auf. Dadurch, dass der Wärmetauscher 2 zwischen dem Umrichter 3 und dem Motor 1 angeordnet ist, kann mit Hilfe dieses Wär- metauschers 2 sowohl der Umrichter 3 als auch der Motor 1 gekühlt werden. Hierdurch kann eine äußerst kompakte Bauform der Motoreinheit 5 ermöglicht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch eine werksseitige Fertigung der Mo¬ toreinheit 5 bereits die Verkabelung des Umrichters 3 mit dem Motor 1 erfolgen kann. Zudem kann bereits werksseitig eine komplette Inbetriebsetzung der Motoreinheit 5 durchgeführt werden. Qualitätsprobleme können folglich seitens des Kunden vermieden werden. Die Anordnung des Wärmetauschers 2 und des Umrichters 3 kann flexibel ausgestaltet sein, siehe beispielsweise FIG 2. FIG 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer schematisch dargestellten Motoreinheit 5. Bei dieser Motoreinheit 5 ist der Wärmetauscher 2 sowie der Umrichter 3 seitlich an den Motor 1 angeordnet. Über einen Kanal 11 für ein Kühlmedium kann ebenso der Motor 1 mit dem Kühlmedium des Wärmetauschers 2 versorgt werden. Der Wärmetauscher 2 kann somit für eine Kühlung des Umrichters 3 sowie des Motors 1 sorgen. Durch eine seit¬ liche Anordnung des Wärmetauschers 2 und des Umrichters 3 kann insbesondere auf spezielle Kundenwünsche, z.B. bei be¬ grenzten Platzverhältnissen, eingegangen werden.
FIG 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Motoreinheit 5, welche den Verlauf des Kühlmediums 12 visualisiert . Die Mo- toreinheit 5 umfasst hierbei einen Motor 1, den Wärmetauscher 2 sowie ein Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2. Das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 umfasst ferner den Umrichter 3. Das Ge¬ häuse 13 des Wärmetauschers 2 ist direkt mit dem Motor 1 ver- bunden und wärmetechnisch gekoppelt. Der Motor 1 weist eine Motorwelle 4 sowie einen Rotor 14 auf. Das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 umfasst eine erste Öffnung 7 und eine zweite Öffnung 8. Über die erste Öffnung 7 kann das Kühlmedium 12 in diesem Beispiel die Luft in den Innenraum 10 des Wärmetau¬ schers 2 eintreten. Das Kühlmedium 12 strömt zum Einen durch den Innenraum 10 des Wärmetauschers 2 teilweise an der Außen¬ seite des Umrichters 3 vorbei, bis es an der zweiten Öffnung 8 aus dem Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 austritt. Ferner kann das Kühlmedium 12 direkt durch den Innenraum 15 des Umrichters 3 strömen. Zudem kann das Kühlmedium 12 über eine weitere Öffnung zwischen dem Wärmetauscher 2 und dem Gehäuse des Motors 1 in den Innenraum 9 des Motors 1 eintreten. Das Kühlmedium 12 durchströmt den Bereich des Rotors 14 und kühlt folglich den Rotor 14 sowie die weiteren Komponenten des Motors 1. Durch eine weitere Öffnung zwischen dem Motor 1 und dem Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 tritt das erwärmte Kühl¬ medium 12 aus dem Innenraum 9 des Motors in den Innenraum 10 des Wärmetauschers 2. Das erhitzte Kühlmedium 12 kann nun über die zweite Öffnung 8 aus den Innenraum 10 des Wärmetau¬ schers 2 austreten.
Der Umrichter 3 kann mehrere Eingänge/Ausgänge für das Kühl¬ medium 12 aufweisen, so dass ein optimaler Wärmeaustausch durch das Kühlmedium 12 zwischen dem Umrichter 3 und dem Wärmetauscher 2 erfolgen kann.
In Figur 3 wird ein Teil des Kühlmediums 12 direkt durch den Innenraum 10 des Wärmetauschers 2 und ein anderer Teil des Kühlmediums 12 durch den Innenraum 15 des Umrichters 3 zu der zweiten Öffnung 8 geleitet. Die zweite Öffnung 8, welche eine gitterähnliche Struktur aufweist, erstreckt sich hierbei bist zu den Ausgängen des Kühlmediums 12 an der Stirnseite des Um¬ richters 3. Durch den Kühlkreislauf durch den Umrichter 3 und durch den Wärmetauscher 2 wird insbesondere der Umrichter 3 und der Wärmetauscher 2 an sich, sowie über den Wärmetauscher 2 der Umrichter 3 und der Motor 1 gekühlt. Ferner kann ein Teil des Kühlmediums in den Innenraum 9 des Motors 1 eintre- ten und eine unmittelbare Kühlung der Komponenten des Motors 1, wie z.B. der Stator oder der Rotor 14 herbeiführen. Durch eine derartige Ausgestaltung der Motoreinheit 5 kann folglich durch einen Wärmetauscher 2 sowohl der Motor 1 als auch der Umrichter 3 optimal gekühlt werden. Mit einer derart ausge¬ bildeten Motoreinheit 5 kann ein optimales Kühlen des Umrichters 3, des Wärmetauschers 2 sowie des Motors 1 erfolgen. Hierbei muss lediglich dafür gesorgt werden, dass es zu einer Strömung des Kühlmediums 12 durch die Motoreinheit 5 kommt. Eine gezielte Steuerung der Strömung des Kühlmediums 12 kann beispielsweise durch einen Lüfter erfolgen.
Ein Vorteil einer derartigen Ausbildung der Motoreinheit 5 besteht darin, dass der Wellenlüfter des Motors 1 für eine Strömung des Kühlmediums 12 innerhalb des Motors 1 sowie zwi¬ schen der ersten Öffnung 7 und der zweiten Öffnung 8 des Wärmetauschers 2 sorgt. Das Kühlmedium 12 wird folglich durch den Wärmetauscher 2 geleitet, so dass eine Kühlung des Umrichters 3 und des Motors 1 erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil dieser Motoreinheit 5 besteht in der Integration des Um¬ richters 3 in das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2. Durch die Integration des Umrichters 3 in das Gehäuse 13 kann bereits werksseitig die Verkabelung zwischen dem Umrichter 3 und dem Motor 1 erfolgen. Eine optimale Abstimmung der beiden Komponenten zueinander kann erfolgen und zudem kann bereits werksseitig die ordnungsgemäße Funktion dieser Komponenten bzw. der Motoreinheit 5 getestet werden.
FIG 4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Motoreinheit 5, wobei der Wärmetauscher 2 einen Lüfter 6 aufweist. Über diesen Lüfter 6 kann die Zirkulation des Kühlmediums 12 innerhalb des Wärmetauschers 2 und folglich im Innenraum 10 des Wärmetauschers 2 selbst, im Innenraum 15 des Umrichters 3 und im Innenraum 9 des Motors 1 gesteuert werden. Das Kühlmedium 12, welches in diesem Beispiel die Umgebungsluft ist, wird durch den Lüfter 6 von der Umgebungsluft in die erste Öffnung 7 angesaugt. Das Kühlmedium 12 tritt folglich in das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 ein. Hierbei strömt ein Teil des Kühlmediums 12 zum einen unmittelbar durch den Innenraum 15 des Umrichters 3 zu der zweiten Öffnung 8, welche entspre¬ chend der Kühlmediumausgänge des Umrichters 3 angeordnet sind. Ferner strömt ein Teil des Kühlmediums 12 in den In¬ nenraum 10 des Wärmetauschers 2 und strömt hierbei teilweise unmittelbar zu der zweiten Öffnung 8 des Wärmetauschers 2 al auch teilweise über zwei sich zwischen dem Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 und dem Motor 1 befindlichen Öffnungen in den Innenraum 9 des Motors 1. Hierdurch kann eine Kühlung de Rotors 14 oder der Welle 4 als auch anderer Komponenten des Motors 1 erfolgen.
Mit Hilfe des Lüfters 6 kann somit m Abhängigkeit der Aus- lastung des Motors 1 oder des Umrichters 3 eine optimale Küh¬ lung der Motoreinhelt 5 gewährleistet werden. Liegt eine Hohe Auslastung des Motors 1 und somit ein Wärmeanstieg innerhalb des Motors 1 vor, so kann durch ein Hochregeln des Lüfters 6 die Kühlung mittels des Kühlmediums 12 für den Motor 1 erhöht werden .
Durch die Integration des Umrichters 3 in das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 und dem unmittelbaren Verbinden des Gehäuses 13 des Wärmetauschers 2 mit dem Gehäuse des Motors 1 kann ei¬ ne äußerst kompakte Motoreinheit 5 bereitgestellt werden. Ein üblicherweise notwendiger Installationsaufwand seitens des
Endkunden kann durch eine derartige vorinstallierte und para- metrierte Motoreinheit 5 für den Endkunden vermieden werden. Dies bildet eine enorme Erleichterung für den Endkunden.
FIG 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Motoreinheit 5 wobei der Wärmetauscher 2 einen Luft-Wasser Wärmetauscher 16 umfasst. Der Luft-Wasser Wärmetauscher 16 ist hierbei innerhalb des Wärmetauschers 2 zwischen dem Motor 1 und dem Um¬ richter 3 angeordnet, so dass er diese direkt kühlen kann. Der Umrichter 3 ist innerhalb des Gehäuses 13 des Wärmetau¬ schers 2 angeordnet. Der Luft-Wasser Wärmetauscher 16 weist eine erste Öffnung 17 für einen Zufluss eines flüssigen Kühl mediums, wie beispielsweise Wasser, auf. Fernern umfasst der Luft-Wasser Wärmetauscher 16 eine zweite Öffnung 18 für einen Abfluss des flüssigen Kühlmediums. Die Kühlung des flüssigen Kühlmediums des Luft-Wasser Wärmetauschers 16 kann hierbei sowohl außerhalb der Motoreinheit 5 als auch innerhalb der Motoreinheit 5, insbesondere innerhalb des Wärmetausches 2 erfolgen .
Durch den Luft-Wasser Wärmetauscher 16 wird für eine äußerst effiziente Kühlung des Wärmetauschers 2 und insbesondere des angrenzenden Motors 1 und Umrichters 3 gesorgt, so dass eine äußerst kompakte Bauweise der Motoreinheit 5 ermöglicht wird. Bei der Kühlung des Umrichters 3 und des Motors 1 durch den Luft-Wasser Wärmetauscher 16 entstehen primär zwei Kühlkreisläufe, nämlich ein Kühlkreislauf, für den Innenraum 15 des Umrichters 3 und ein Kühlkreislauf für den Innenraum 9 des
Motors 1. Die jeweiligen Kühlkreisläufe sind durch die Pfeile des Kühlmediums 12 visualisiert . Das Kühlmedium 12 ist hier¬ bei die Luft. Ebenso ist aber auch denkbar, dass der jeweili¬ ge Kühlkreislauf des Motors 1 und des Umrichters 3 durch eine Wasserkühlung realisiert ist. Diese Wasserkühlung kann entweder direkt durch den vorhandenen Luft-Wasser-Wärmetauscher 16 ausgebildet sein oder mit diesem gekoppelt sein.
Das Gehäuse 13 des Wärmetauschers 2 kann hierbei offen, d.h. luftdurchlässig, oder geschlossen, d.h. luftundurchlässig, ausgebildet sein. Sofern das Gehäuse 13 des Wärmetauchers 2 offen ausgebildet ist, kann zusätzlich eine Kühlung mittels Luft, wie beispielsweise in der Ausführungsform der Figur 3 oder 4 gezeigt, erfolgen. Bei einem geschlossenen Gehäuse 13, kann hingegen die Sicherheit erhöht werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung des Luft-Wasser Wärmetauschers 16 besteht darin, dass er im Vergleich zu den Luft-Luft Wärmetauschern hohe Kühlleistungen bei sehr gerin- gern Platzbedarf ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Motoreinheit (5), welche einen Motor (1), einen Wärmetau¬ scher (2) und einen Umrichter (3) für den Motor (1) umfasst, wobei der Wärmetauscher (2) dazu ausgebildet ist, sowohl den Motor (1) als auch den Umrichter (3) zu kühlen.
2. Motoreinheit (5) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Motor (1) und dem Umrichter (3) der Wärmetauscher (2) angeordnet ist und der Wärmetauscher (2) mit dem Motor (1) und dem Umrichter (3) verbunden ist.
3. Motoreinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (13) des Wärmetauschers (2) den Umrichter (3) umfasst.
4. Motoreinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (2) eine erste Öffnung (7) für eine Zufuhr eines Kühlmediums (12) in das Innere des Wärmetau- schers (2, 10) und eine zweite Öffnung (8) für eine Abfuhr des Kühlmediums (12) aus dem Inneren des Wärmetauschers (2, 10) umfasst.
5. Motoreinheit (5) nach Anspruch 4, wobei das Kühlmedium (12) gasförmig ist.
6. Motoreinheit (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei der Motor (1) und der Wärmetauscher (2) derart ausgebildet sind, dass Teile des Kühlmediums (12) sowohl direkt durch den Innenraum (10) des Wärmetauschers (2) als auch über den Wärmetauscher (2) teilweise durch den Innenraum (9) des Motors (1) geleitet werden.
7. Motoreinheit (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Umrichter (3) derart ausgebildet und derart zum Wärmetau¬ scher (2) angeordnet ist, dass ein Teil des Kühlmediums (12) durch den Umrichter (3) geleitet wird.
8. Motoreinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (2) einen Luft-Wasser Wärmetauscher (16) umfasst.
9. Motoreinheit (5) nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (13) des Wärmetauschers (2) geschlossen ist.
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