WO2014127392A2 - Elektrische maschine, insbesondere motor - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere motor Download PDF

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    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • Electric machine in particular motor
  • the invention relates to an electrical machine, in particular a motor comprising a housing with a Lagerschiid, a
  • Drive shaft a fan which is coupled to the drive shaft, and having an inverter.
  • Electric motors have been used for a variety of purposes for a long time.
  • a converter is needed, for example, allows a continuous speed adjustment or a reversal of direction.
  • this inverter is usually mounted on the outside of the motor or on a sleeve around the motor.
  • the disadvantage here is that a mounted on the outside of the engine
  • Inverter housing increases the footprint of the engine.
  • the object of the invention is therefore to provide an electric machine with a converter, which the above
  • the electrical machine can be constructed as known from the prior art. All types of are suitable
  • Electric motors which are operated in conjunction with converters, such as asynchronous, reluctance and / or PM permanent-magnet motors.
  • converters such as asynchronous, reluctance and / or PM permanent-magnet motors.
  • the inverter can include various electrical devices. These can be used in addition to circuits for regulating the engine speed or
  • electrical devices for suppressing or any other in the operation of electrical machinery include usual circuit.
  • the inverter When the inverter is positioned between the motor and the fan, it is also flowed around and cooled by an air flow running from the fan to the engine.
  • the engine gets in this way a compact appearance and is therefore particularly space-saving.
  • the inverter has a recess through which the drive shaft extends. This allows the inverter to use the available space particularly efficiently.
  • the inverter is spaced from the end shield by a gap.
  • This gap reduces the heat conduction between the inverter and the electric machine.
  • the gap can be ventilated, which further improves the cooling.
  • a housing of the converter preferably has feet which are supported against the bearing plate and the
  • the converter and the housing are thermally decoupled from each other. This can, for example, the feet of a thermally particularly good
  • the fan has a fan housing which at least
  • the fan housing on his Inside have at least one guide, the
  • the cooling of motor and inverter can be further improved.
  • Fig. 1 shows a motor according to the invention with inverter in
  • Fig. 2 is an exploded view of the motor of Fig. 1 and Fig. 3 is an axial section through the fan end of the
  • the figures show a motor 1 according to the invention with a converter housing 13.
  • the housing 3 has bearing plates 4, 5 and is substantially cylindrically shaped.
  • a drive shaft 7 projects through the bearing plates 4, 5, in which it is mounted.
  • the converter housing 13 and a fan 8 are shown in FIG. 1
  • a fan housing 9 The bearing plate 4 is located on the fan-side end face.
  • a fastener 10 At the bottom of the housing 3 is a fastener 10, with which the engine 1 can be securely attached at its place of use through holes 11.
  • a box 12 At the top of the housing 3 is a box 12. This provides space for connections and for electrical or electronic components, which in addition to the housed in the inverter housing 13 components
  • the box 12 but also be made much smaller or completely eliminated. In this case, then all required for the operation of the engine electrical or electronics in the inverter housing
  • the connections can be placed in this case, for example in a recess of the fan housing. This makes the engine even more compact.
  • the inverter housing 13 is closed in the illustrated embodiment and slightly spaced from the drive shaft 7, so as not to hinder the rotation of the drive shaft 7. in the
  • Inverter housing 13 may also be arranged sensors, for example, the speed or possible vibrations of the
  • feet 16 are arranged on the inverter housing 13 . These are based in the assembled state against the bearing plate 4 and define a gap 18 through which the inverter 2 from
  • End shield 4 is spaced.
  • the feet 16 preferably consist of a thermally insulating material and thus support thermal decoupling of the converter 2 from the electrical machine.
  • Cooling ribs 17 on are shown in the
  • cooling fins 17 may also be arranged, for example, at an angle or offset relative to one another in order to generate the one generated by the fan 8
  • the fan housing 9 at its Have ribs and / or baffles inside to direct or swirl the air flow or in the gap 18 (Fig. 3) between the inverter housing 13 and bearing plate 4 to lead.
  • Inverter housing 13 Embodiments in which the inverter, for example, for a better ventilation of the electronic components of the inverter, only partially by a
  • Inverter housing 13 is covered or the inverter 2 and the inverter housing 13 is arranged eccentrically between the fan 8 and bearing plate 4, are also conceivable.

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Abstract

Bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Motor (1), die ein Gehäuse (3) mit einem Lagerschild (4), eine Antriebswe (7), einen Lüfter (8), der mit der Antriebswelle (7) gekoppelt ist, und einen Umrichter (2) aufweist, befindet sich der Umrichter (2) zwischen dem Lüfter (8) und dem Lagerschild (4).

Description

Elektrische Maschine, insbesondere Motor
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Motor, die ein Gehäuse mit einem Lagerschiid, eine
Antriebswelle, einen Lüfter, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen Umrichter aufweist.
Elektromotoren werden bereits seit langer Zeit für vielfältige Zwecke eingesetzt. Um allerdings die große Bandbreite an
Einsatzmöglichkeiten für Elektromotoren nutzen zu können, wird in vielen Fällen ein Umrichter benötigt, der beispielsweise eine stufenlose Drehzahlverstellung oder auch eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht. Dieser Umrichter wird neben der klassischen Anwendung im Schaltschrank im Regelfall an der Außenseite des Motors bzw. an einer Hülle um den Motor angebracht. Nachteilig ist dabei, dass ein an der Außenseite des Motors angebrachtes
Umrichtergehäuse den Platzbedarf des Motors erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Maschine mit einem Umrichter zur Verfügung zu stellen, welche die oben
genannten Nachteile verringert.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Die elektrische Maschine kann wie aus dem Stand der Technik bekannt aufgebaut sein. Es eignen sich alle Arten von
Elektromotoren, die in Verbindung mit Umrichtern betrieben werden, beispielsweise Asynchron-, Reluktanz- und/oder PM- Permantentsynchron-Motoren . Prinzipiell kann eine
erfindungsgemäße Anordnung aber auch zum Einsatz kommen, wenn die elektrische Maschine als Generator betrieben wird. Der Umrichter kann verschiedenste elektrische Einrichtungen beinhalten. Diese können neben Schaltungen zum Regeln der Motordrehzahl oder
-richtung, beispielsweise auch elektrische Einrichtungen zum Entstören oder jede andere im Betrieb von elektrischen Maschinen übliche Schaltung umfassen.
Mit der Antriebswelle des Motors gekoppelte Lüfter sind im Stand der Technik bekannt und kühlen üblicherweise den Motor, da dieser bei steigender Temperatur an Wirkungsgrad verliert. Ist der
Umrichter zwischen Motor und Lüfter positioniert, wird er von einem vom Lüfter zum Motor verlaufenden Luftstrom ebenfalls umströmt und dabei gekühlt.
Weiters erhält der Motor auf diese Weise ein kompaktes Äußeres und ist daher besonders platzsparend.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Umrichter eine Ausnehmung auf, durch welche- die Antriebswelle verläuft. So kann der Umrichter den zur Verfügung stehenden Platz besonders effizient nutzen.
Besonders bevorzugt ist der Umrichter vom Lagerschild durch einen Spalt beabstandet. Dieser Spalt vermindert die Wärmeleitung zwischen dem Umrichter und der elektrischen Maschine. Darüber hinaus kann der Spalt belüftet werden, was die Kühlung weiter verbessert .
Zum Bilden des Spaltes weist ein Gehäuse des Umrichters bevorzugt Füße auf, die sich gegen das Lagerschild abstützen und den
Umrichter vom Lagerschild beabstanden.
Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung sind der Umrichter und das Gehäuse thermisch voneinander entkoppelt. Dazu können beispielsweise die Füße aus einem thermisch besonders gut
isolierenden Material gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lüfter ein Lüftergehäuse auf, das wenigstens
umfangsseitig den Lüfter und den Umrichter umhüllt. So kann Luft am Umrichter vorbei zum Motor geleitet werden. In einer
Weiterentwicklung der Erfindung kann das Lüftergehäuse an seiner Innenseite wenigstens eine Leiteinrichtung aufweisen, das
Luftverwirbelungen im Spalt erzeugt und/oder verstärkt. So kann die Kühlung von Motor und Umrichter noch weiter verbessert werden.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen
Zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Motor mit Umrichter in
isometrischer Ansicht,
Fig. 2 eine Explosionszeichnung des Motors von Fig. 1 und Fig. 3 einen axialen Schnitt durch das lüfterseitige Ende des
Motors von Fig. 1.
Die Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Motor 1 mit einem Umrichtergehäuse 13. Neben den erfindungsgemäßen Änderungen können alle Bestandteile des Motors 1 wie aus dem Stand der
Technik bekannt ausgeführt sein. Es wird daher nur ganz allgemein erwähnt, dass eine elektrische Maschine in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Das Gehäuse 3 weist Lagerschilde 4, 5 auf und ist im Wesentlichen zylindrisch geformt. Eine Antriebswelle 7 ragt durch die Lagerschilde 4, 5, in welchen sie gelagert ist. Das Umrichtergehäuse 13 und ein Lüfter 8 werden in der Fig. 1
vollständig von einem Lüftergehäuse 9 verdeckt. Das Lagerschild 4 befindet sich dabei an der lüfterseitigen Stirnseite. An der Unterseite des Gehäuses 3 befindet sich ein Befestigungselement 10, mit welchem der Motor 1 an seinem Verwendungsort über Löcher 11 sicher befestigt werden kann. An der Oberseite des Gehäuses 3 befindet sich eine Box 12. Diese bietet Platz für Anschlüsse und für elektrische bzw. elektronische Komponenten, welche zusätzlich zu den im Umrichtergehäuse 13 untergebrachten Komponenten
vorhanden sind. In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Box 12 aber auch wesentlich kleiner ausgeführt werden oder vollständig entfallen. Dabei wird dann sämtliche für den Betrieb des Motors benötigte Elektrik bzw. Elektronik im Umrichtergehäuse
13 des Umrichters 2 untergebracht. Die Anschlüsse können in diesem Fall beispielsweise in einer Ausnehmung des Lüftergehäuses platziert werden. Dadurch kann der Motor noch kompakter gestaltet werden.
In Fig. 2 erkennt man eine Ausnehmung 15 im Umrichtergehäuse 13. Durch diese Ausnehmung 15 verläuft im zusammengebauten Zustand die Antriebswelle 7, welche mit dem Lüfter 8 gekoppelt bzw.
verbunden ist.
Das Umrichtergehäuse 13 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel geschlossen und etwas von der Antriebswelle 7 beabstandet, um die Drehung der Antriebswelle 7 nicht zu behindern. Im
Umrichtergehäuse 13 können auch Sensoren angeordnet sein, weiche beispielsweise die Drehzahl oder mögliche Schwingungen der
Antriebsweile 7 erfassen.
Am Umrichtergehäuse 13 sind Füße 16 angeordnet. Diese stützen sich im zusammengebauten Zustand gegen das Lagerschild 4 ab und definieren so einen Spalt 18, durch den der Umrichter 2 vom
Lagerschild 4 beabstandet ist. Bevorzugt bestehen die Füße 16 aus einem thermisch isolierenden Material und unterstützen so eine thermische Entkopplung des Umrichters 2 von der elektrischen Maschine.
Zusätzlich zu den Füßen 16 weist das Umrichtergehäuse 13
Kühlrippen 17 auf. Diese sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel so ausgeführt, wie auch Kühlrippen an
Motorgehäusen üblicherweise ausgeführt sind. Alternativ können die Kühlrippen 17 aber beispielsweise auch schräg oder zueinander versetzt angeordnet sein, um so den vom Lüfter 8 erzeugten
Luftstrom anders zu leiten oder beispielsweise Verwirbelungen zu verursachen, und den Umrichter 2 und das Gehäuse 3 besser mit Luft zu umspülen. Analog kann auch das Lüftergehäuse 9 an seiner Innenseite Rippen und/oder Leitbleche aufweisen, um den Luftstrom zu lenken oder zu verwirbeln bzw. in den Spalt 18 (Fig. 3) zwischen Umrichtergehäuse 13 und Lagerschild 4 zu leiten.
Die Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt durch das lüfterseitige Ende des Motors 1. Man erkennt deutlich den Spalt 18 zwischen dem Lagerschild 4 und dem Umrichtergehäuse 13. Das Umrichtergehäuse 13 ist mittels Schrauben 19, welche durch die Füße 16 verlaufen, am Gehäuse 3 des' Motors 1 befestigt. Die Antriebswelle 7 verläuft im Wesentlichen koaxial durch die Ausnehmung 15 im
Umrichtergehäuse 13. Ausführungsformen, bei denen der Umrichter, beispielsweise für eine bessere Belüftung der elektronischen Komponenten des Umrichters, nur teilweise durch ein
Umrichtergehäuse 13 bedeckt ist oder der Umrichter 2 bzw. das Umrichtergehäuse 13 exzentrisch zwischen Lüfter 8 und Lagerschild 4 angeordnet ist, sind ebenso denkbar.

Claims

Ansprüche :
1. Elektrische. Maschine, insbesondere Motor (1), die ein
Gehäuse (3) mit einem Lagerschild (4), eine Antriebswelle (7), einen Lüfter (8), der mit der Antriebswelle (7) gekoppelt ist, und einen Umrichter (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Umrichter (2) zwischen dem Lüfter (8) und dem Lagerschild (4) befindet.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Umrichter (2) ein Umrichtergehäuse (13) aufweist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Umrichtergehäuse (13) im
Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Umrichtergehäuse (13) vom
Lagerschild (4) durch einen Spalt (18) beabstandet ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Umrichtergehäuse (13) eine Ausnehmung (15) aufweist, durch welche die Antriebswelle- (7) verläuft .
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Umrichtergehäuse (13) Füße (16) aufweist, die sich gegen das Lagerschild (4) abstützen und das Umrichtergehäuse (13) zum Lagerschild (4)
beabstanden .
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (2) und das
Gehäuse (3) thermisch voneinander · entkoppelt sind.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (8) ein Lüftergehäuse (9) aufweist, das wenigstens umfangsseitig den Lüfter (8) und das Umrichtergehäuse (13) umhüllt.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Lüftergehäuse (9) an seiner
Innenseite Leiteinrichtungen aufweist.
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