驱动装置的制作方法

文档序号:18225137发布日期:2019-07-19 23:21阅读:125来源:国知局
驱动装置的制作方法

本发明涉及一种驱动装置,其具有带有马达壳体的被液体冷却的电动马达。该驱动装置优选是力矩驱动装置,并且因此,电动马达是力矩马达,即由成组的慢速动子构成的高极数的电的直接驱动装置。



背景技术:

工业设备通常具有执行器,执行器借助具有电动马达的驱动装置来驱动。因此,例如在塑料加工和塑料生产中,通常借助电动马达来驱动可能的螺旋输送机或挤压印模。在此,例如借助电动马达来使注塑机的印模或螺杆运动。驱动装置的电动马达通常被设计成无刷的,以用于避免磨损,并且该电动马达借助变流器通电。变流器本身具有桥式电路,其中,给每个桥式支路配属有电动马达的一相。因此,需要借助线缆来实现变流器与电动马达之间的电连接,其中,必须存在有至少与电动马达的相数同样多的相互间电绝缘的导体。

尤其是如果工业设备具有多个这种驱动装置时,变流器通常被布置在配电柜内,这简化了维护。因此,在该情况下通常在唯一的配电柜中布置有多个变流器。然而,在此却在各个变流器与所配属的电动马达之间需要相对较大的布线花费,因此对这种驱动装置的装配是相对耗时的。此外,由于相对较大数量的线缆而提出了相对较大的材料需求。对此的替选方案是,将变流器安装在电动马达上,例如安装在共同的壳体中。因此,在制造驱动装置时,变流器就已经与电动马达牢固地连接,并且驱动装置可以作为唯一的构件被装配在工业设备中。因此,简化了装配,并且实际上不存在布线花费。然而如果变流器受损或发生故障,则需要拆卸整个驱动装置,因此使维护变得困难。

在驱动装置运行中尤其是由于电动马达和/或变流器内部的电阻器而产生了损耗热。而且由于变流器的切换过程使可能的组成部分受热。因此,需要对驱动装置进行冷却。在此,例如给电动马达的电磁体加载以环境空气并以该方式将热带走。对此的替选方案是,对电动马达进行液体冷却。在该液体冷却中,将液体导引穿过电动马达,液体吸收热并将其从驱动装置带走。由于液体的更高的热容量而提供了更有效的冷却。此外能够实现的是,借助液体可以将热带到距驱动装置间隔相对较远的部位。因此,即使在相对较长的时间段内也能够实现驱动装置运行而不会使驱动装置的周围环境过度受热。



技术实现要素:

本发明的任务是说明一种特别适合的驱动装置,其中,有利地简化了维护和/或故障排除,其中,适宜地改进了可更换性,并且其中,适宜地提高了功率和/或可靠性。

根据本发明,该任务通过权利要求1的特征来解决。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。

驱动装置例如是工业设备的组成部分,如伺服挤压机的组成部分。换句话说,借助驱动装置尤其来驱动挤压机。对此替选地,驱动装置优选被用于塑料加工和/或塑料制造。例如,借助驱动装置来驱动挤出机或注塑成型机的其他组成部分,例如印模。优选地,在运行中借助驱动装置至少部分地对所要制成的或所要加工的工件进行加工。对此替选地,驱动装置是船舶驱动装置的组成部分,其例如被设置和设立成能被装配在船体上的机舱内部。在另外的替选方案中,驱动装置是自行车的组成部分,例如电动助力车的组成部分,并且被用于推进自行车。

驱动装置包括电动马达。电动马达例如具有1kw与150kw之间的,2kw与112kw之间的,或5kw与50kw之间的并且尤其是等于40kw的功率,其中,例如分别存在有10kw、5kw、2kw或0kw的偏差。适宜地,电动马达具有10u/min与1000u/min之间的、50u/min与500u/min之间的、100u/min与200u/min之间的并且尤其等于175u/min的转速,例如额定速度或最大速度,其中,尤其存在有20u/min、10u/min、5u/min或0u/min的偏差。特别优选地,电机例如具有的10nm与1000nm之间的、50nm与800nm之间的、200nm与600nm之间的、250nm与500nm之间的转矩,例如最大和/或额定转矩,其中,尤其分别存在有50nm、20nm、10nm或0nm的偏差。

电动马达例如是异步马达。然而特别优选地,电动马达是同步马达。例如,电动马达是有刷的。然而特别优选地,电动马达被设计成无刷的。电动马达具有马达壳体。在马达壳体之内尤其布置有电动马达的定子和转子。优选地,转子至少区段式地被定子包围。换句话说,电动马达是内动子式的。适宜地,转子优选借助接驳在壳体上的轴承以能围绕旋转轴线转动的方式来支承。替选地,轴承被紧固在可能存在的轴承盖上。壳体尤其基本上被设计成罐形或空心柱体形,其中,尤其垂直于可能的旋转轴线的横截面是圆形的和/或例如是呈矩形的。马达壳体适宜地由金属制成,例如由钢或铝制成,即尤其是由纯铝或铝合金制成。

转子例如具有一定数量的永磁体,它们尤其由铁氧体或ndfeb制成。尤其地,永磁体被接驳在叠片组上,例如被嵌入其中或者在周向侧被安置在该叠片组上。转子适宜地被紧固在轴上,该轴尤其由钢制成。在此,转子借助轴适宜地以能围绕可能的旋转轴线转动的方式受支承。轴优选至少部分地布置在马达壳体之内并且例如从该马达壳体突出。

电动马达的定子优选具有一定数量的电磁体,它们例如分别借助电线圈形成,电线圈优选由漆包线,例如漆包铜线或漆包铝线卷绕而成。电线圈适宜地被放置在定子的叠片组上或围绕该叠片组卷绕。电磁体彼此电互连成一定数量的相,例如三个相或六个相,其中,这些相优选以三角形电路或星形电路来彼此接触。

电动马达是被液体冷却的。换句话说,考虑用液体来在运行时对电动马达进行冷却。在此,电动马达优选具有冷却(液体)回路。因此,在运行时借助液体冷却来避免电动马达过度升温。例如,冷却液体被导引穿过整个电动马达,从而使液体基本上可以到达电动马达的每个区域。因此,冷却是相对高效的。对此替选地,电动马达具有至少一个冷却通道,冷却通道例如至少部分地借助定子来形成。在此,定子适宜地具有液密的留空部,留空部是冷却通道的组成部分。在运行中,液体被导引通过冷却通道。因此,排除了电短路,并且避免了冷却液体与电动马达的另外的组成部分发生化学反应。此外,能够实现转子在壳体内部的基本上自由的运动。

驱动装置还包括变流器,变流器包括变流器壳体。变流器壳体例如由板材制成。对此替选地,变流器壳体例如是深冲件。适宜地,变流器壳体由金属构成,例如铝,即纯铝或铝合金构成。变流器适宜地具有布置在变流器壳体内部的电子器件。变流器被用于对电动马达通电,并且电子器件适宜地适用于此,尤其是被设置并设立用于此。电子器件适宜地具有至少一个功率半导体开关,尤其是一定数量的这种功率半导体开关,它们优选以桥式电路,例如以b6或b4电路彼此电接触。尤其地,因此形成不同的桥式支路,其中,每个桥式支路分别配属于电动马达的其中一个相。功率半导体开关尤其是场效应晶体管,例如mosfet或特别优选是igbt。

变流器例如是变频器和/或被设计为能回馈的。特别优选地,变流器具有整流器,尤其是二极管整流器或受控制/受调节的整流器,并且具有被接在后面的逆变器,其中,逆变器适宜地具有桥式电路,该桥式电路与电动马达电接触。例如,在整流器与逆变器之间形成有直流电压中间回路,其优选具有中间回路电容器,其尤其被用于稳定直流电压。优选地,变流器被设置且设立成与交流电压,尤其是例如具有400伏或480伏的交流电压的电网电压接触。适宜地,电网电压,即整流器的供应电压被设计为三相的。

此外,变流器也是被液体冷却的。换句话说,冷却液体被用于对变流器冷却,其中,变流器例如具有冷却剂回路(冷却液体回路)。适宜地,可能存在的功率半导体开关,优选是所有的功率半导体开关,与冷却剂回路热接触。例如,整个变流器壳体被填充以冷却液体。然而特别优选地,冷却液体被布置在(冷却)通道或类似结构中,从而在制造变流器的可能的电子器件时不必注意冷却液体方面的短路安全性。然而,驱动装置至少具有如下冷却剂回路,经由该冷却剂回路使变流器是被液体冷却的。

变流器壳体以能脱开的方式接驳在马达壳体上。例如,变流器壳体被插接到马达壳体上。对此替选地或与之组合地,在两个壳体之间实现形状锁合和/或力锁合。特别优选地,两个壳体被彼此拧接,这就能够实现相对简单的装配和安全的接驳。变流器壳体例如被接驳在马达壳体的可能的b侧的轴承盖上。对此替选地,变流器壳体相对于马达壳体在周向侧布置,并且例如在那里例如直接地或借助适配器接驳在该马达壳体上。例如,马达壳体和变流器壳体具有两个相互间对应的插塞器,借助该插塞器实现了变流器与电动马达的电接触,尤其是可能的电子器件与可能存在的相的电接触。因此,简化了装配。换句话说,将电子器件,即变流器,尤其是集成到电动马达中。

由于马达壳体与变流器壳体的接驳,简化了对驱动装置的制造。也使驱动装置的装配,尤其是工业设备的装配是相对不复杂的。由于连接是能脱开的,简化了对变流器的更换。因此能够实现的是,在变流器出现故障时将该变流器与电动马达脱开,而无需将电动马达本身拆卸下来。因此,改善了故障排除和可更换性。此外,由于液体冷却,还能够实现提供具有相对较高的功率的驱动装置。此外,由于液体冷却而提高了可靠性,并且即使在具有相对较高的环境温度的周围环境中也能够实现运行。

电动马达优选为伺服马达。驱动装置特别优选地是力矩驱动装置。因此,电动马达是力矩马达,即由成组的慢速动子构成的高极数的电的直接驱动装置。力矩马达适宜地具有超过20、40或60个极。

例如,变流器壳体和马达壳体具有相互间对应的插塞器,借助插塞器实现电动马达的相与变流器的电子器件的电接触。对此替选地,变流器例如具有与相的数量相对应的数量的端子,其中,为了电接触而将电动马达的相联接部与变流器的端子电接触,并且将相联接部机械固定到这些端子上。

例如考虑用水作为冷却液体,这降低了制造成本并简化了装配。还提高了与周围环境相容性。对此替选地,冷却液体是油,其中,在此尤其是在可能存在泄漏时避免短路或类似情况。适宜地,电动马达的冷却剂回路与用于冷却变流器的冷却剂回路是相同的冷却剂回路。然而,至少这些冷却剂回路优选地在流体技术上彼此耦联,例如彼此并联或彼此串联。在此,优选首先冷却变流器并随后冷却电动马达。因此能够实现使用具有相对较低的运行温度的电子器件,这降低了制造成本。

优选地,驱动装置具有冷却板,该冷却板布置在马达壳体之外。在此,冷却板被用于冷却变流器,尤其是变流器的可能的电子器件的至少一部分。适宜地,电子器件例如直接或借助具有相对较高的导热率的另外的构件与冷却板热接触。优选地,构件的导热率优选为λ>10、λ>50或λ>100。冷却板例如由金属制成,优选由铝或钢制成。冷却板具有冷却通道。该冷却通道例如被蜿蜒曲折地设计,并且/或者具有多个子区段,这些子区段在流体技术上彼此并联。对此替选地,冷却板具有多个这种冷却通道。冷却通道具有入口和出口,其中,在运行时通过入口导入冷却液体并且通过出口排出冷却液体。

冷却板的冷却通道的出口在流体技术上与电动马达的冷却通道的入口连接。电动马达的冷却通道优选至少部分地在马达壳体的内部中延伸,并且尤其延伸穿过电动马达的可能的定子。电动马达的冷却通道例如被蜿蜒曲折地设计,并且/或者具有多个子区段,这些子区段例如相互间并联。因此,相同的冷却回路既被用于冷却变流器也被用于冷却电动马达,其中,首先冷却变流器并随后冷却电动马达,因此,实现了对变流器的相对高效的冷却。因此,变流器可以用具有相对较低的工作温度的构件制成。由于两个冷却通道在流体技术上的耦联,在装配驱动装置时仅需要利用外部的组成部分将冷却板的出口和电动马达的冷却通道的入口耦联。此外,以该方式也防止了构成可能的泄漏或构成不密封位置。

在替选方案中,冷却板至少部分地形成变流器壳体的壁。尤其地,冷却板形成变流器壳体的整个壁,该变流器壳体例如基本上呈长方体地设计。因此,在将变流器壳体装配在马达壳体上时,在两个冷却通道之间建立了连接,并且在流体技术上的连接因此被设计为能脱开的。适宜地,变流器壳体之内的电子器件至少部分地直接机械地贴靠在冷却板上,从而使该电子器件相对高效地与冷却板热耦联。尤其地,在电子器件的该部分与冷却板之间布置有导热膏。然而适宜地,至少可能的功率半导体直接机械地贴靠在冷却板上,并且/或者与该冷却板热接触。以该方式改善了对变流器的冷却。

因此,为了将变流器装配在电动马达上需要将可能的电线路,例如马达线路或传感器线路,如探测器的温度传感器的传感器线路联接到电动马达上。此外,变流器与例如是可能的工业设备的组成部分的可能的网络联接端或总线联接端电连接和/或在信号技术上连接。冷却板的冷却通道的出口在流体技术上与电动马达的冷却通道的入口连接,并且冷却板的冷却通道的入口在流体技术上与可能的工业设备的联接端耦联或与周围环境的其他的构件在流体技术上耦联。因为冷却板至少部分地形成变流器壳体的壁,所以将变流器的电子器件与壁热接驳是相对高效的,从而改善了冷却。此外能够实现的是,这种接驳与电动马达无关地实现,例如在变流器的生产线中进行这种接驳。

适宜地,马达壳体具有保持板。为了装配,变流器壳体适宜地被安置到保持板上并紧固在该保持板上,例如拧接。特别优选地,保持板与冷却板拧接。基于保持板而尤其至少部分地实现了冷却板与马达壳体的热分离,从而减少了从电动马达到变流器中的温度输入。例如,保持板基本上水平布置,这简化了装配。尤其地,保持板至少具有壁的尺寸或冷却板的尺寸,从而使变流器壳体相对稳定地被布置。因为冷却板本身与马达壳体的保持板拧接,所以简化了两个冷却通道的流体技术上的耦联。

例如,保持板至少部分地围嵌变流器壳体。适宜地,保持板具有基本上呈u形的横截面,其中,u形形状的相互平行的侧边至少区段式地稳定变流器壳体。换句话说,保持板相互平行的棱边贴靠在变流器壳体上。优选地,保持板仅围嵌冷却板或其一部分。因此,变流器壳体借助保持板来稳定,并且预设了变流器壳体相对于马达壳体的定位,这简化了装配。此外,改善了两个冷却通道之间的流体技术上的连接,并且减少了在运行时和在发生可能的振动时对连接位置的负载。

在对此的替选方案中,尤其被用于冷却变流器的冷却板以不能脱开的方式接驳在马达壳体上,并且例如成形在该马达壳体上。在此,变流器壳体与冷却板热接触。尤其地,变流器壳体至少区段式地,例如是变流器壳体的壁,优选机械地直接或经由可能的导热膏贴靠在冷却板上。例如,冷却板至少部分地围嵌变流器壳体,或者变流器壳体和马达壳体至少部分地彼此嵌接。例如在冷却板与变流器壳体之间实现形状锁合。特别优选地,变流器壳体与冷却板拧接。优选地,变流器壳体没有另外的冷却通道,从而对变流器的液体冷却仅经由冷却板进行。

由于冷却板与马达壳体的不能脱开的连接,使得在更换变流器时不需要将冷却板的冷却通路与马达壳体的冷却通道脱开,从而不需要将液体从冷却通道中放出。因此,为了移除变流器,仅需要脱开插塞器,其中,插塞器适宜地布置在变流器壳体和马达壳体或冷却板上。在装配时,插塞器适宜地彼此插接。

在变流器壳体之内适宜地布置有风扇,该风扇例如是变流器的组成部分。风扇优选地是电动马达式的风扇,并且因此具有风扇叶轮,该风扇叶轮借助(另外的)电动马达驱动。对另外的电动马达的控制适宜地借助变流器的可能的电子器件来实现。在运行时,借助风扇叶轮优选给变流器的组成部分加载以气流。适宜地,电子器件的可能的电构件和/或电子构件,优选是可能存在的优选地被设计为igbt的功率半导体开关,被加载气流。因此,除了液体冷却之外,还可以进行对变流器的空气冷却,从而避免热积聚。因此,即使在运行时长相对较长的情况下,也可以实现驱动装置的相对安全的运行。

尤其地,风扇的运行依赖于变流器壳体之内的温度和/或变流器的特定的组成部分(如例如功率半导体)的温度地进行。例如,风扇的运行依赖于对驱动装置的功率要求地进行。尤其对风扇的转速进行调整和/或调节。换句话说,转速是可变的。对此替选地,仅接通和/或关闭风扇,即进行二元调整。

例如,变流器壳体具有一个缝隙或一定数量的缝隙或类似结构,通过它们借助风扇在运行时抽吸空气并且/或者使空气运动到变流器壳体的外侧上。然而特别优选地,变流器壳体被气密或基本上气密地设计。由于变流器壳体被气密地设计,减少了位于变流器壳体之内的变流器的组成部分受到环境影响,这提高了驱动装置的耐用性。当风扇运行时实现了在变流器壳体之内存在的空气的环流,从而使该空气扫过变流器壳体的被液体冷却的区域。尤其地,在此,空气沿着冷却板或变流器的与冷却板热接触的组成部分,如变流器壳体的壁,运动。这些组成部分适宜地具有冷却凸起,这改善了热交换。由于循环,使得变流器壳体之内的温度分布是均匀的。此外,由于循环也能够实现经由变流器的另外的壁将热从变流器壳体带走。

优选地,变流器的特定的组成部分,如尤其是可能存在的功率半导体与可能存在的冷却板热接触。因此,实现了将热直接带给冷却液体。向其他方向辐射出的热基于借助风扇实现的气流被带走并且被导出到变流器壳体的例如同样是被液体冷却的另外的区域中。

例如,其上例如抗相对转动地紧固有可能的转子的可能的轴是实心轴。然而特别优选地,该轴被设计成空心轴。换句话说,电动马达具有空心轴。因此,该轴被设计成基本上是空心柱体形的。因此,降低了轴的重量,这就提高了驱动装置的动力学。优选地,空心轴具有大于马达壳体的直径的一半的内直径。因此,借助驱动装置在运行时提供了相对较大的转矩。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明的实施例。其中:

图1示意性地以剖图示出具有电动马达和变流器的驱动装置;

图2立体地示出驱动装置的另外的设计方式;

图3从另一角度示出根据图2的驱动装置;

图4示意性地以剖图示出图2中所示的驱动装置的变流器;

图5根据图2示出具有与电动马达脱开的变流器的驱动装置。

彼此相应的部件在所有附图设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中沿旋转轴线2的剖图示出了工业设备的驱动装置4。该驱动装置具有5kw的功率,并且在装配状态下与未示出的具有480伏的交流电的供电网络联接。驱动装置4具有电动马达6,其是力矩马达,并且因此是由成组的慢速动子构成的高极数的电的直接驱动装置。电动马达6是被设计成无刷的直流马达。电动马达6具有空心柱体形的马达壳体8,其呈罐形地设计,并且因此具有空心柱体形的区段10,其与旋转轴线2同心地沿着该旋转轴线布置。空心柱体形的区段10的一端,即b侧的端部,借助罐底12封闭。在与罐底12相对置的侧上,马达壳体8借助a侧的轴承盖14封闭,在该a侧的轴承盖上接驳有形式为滚动轴承,如球轴承的轴承16。借助轴承16和未示出的另外的轴承,以能围绕旋转轴线2转动的方式支承有空心轴18,其中,空心轴18与旋转轴线2同心地布置。空心轴18的直径,例如内直径或外直径大于马达壳体8的直径的一半。

在空心轴18上抗相对转动地接驳有具有叠片组和嵌入到该叠片组中的未示出的永磁体的转子20。转子20同样也被设计成空心柱体形并且与旋转轴线2同心布置。转子20在周向侧被定子22包围,定子22被紧固在马达壳体8的内壁上。定子22同样具有叠片组,该叠片组具有与旋转轴线2平行地彼此堆叠的板材和嵌入到其中的电磁体,这些电磁体彼此电接触成总共三个相。这三个相彼此互连成三角形电路或星形电路。

电动马达6还具有冷却通道24,冷却通道具有入口26和出口28,其中,在它们之间存在有流体技术上的连接。电动马达6的冷却通道24的入口26和出口28借助马达壳体8形成,并且电动马达6的冷却通路24蜿蜒曲折地引导穿过定子22。此外,冷却通道24延伸到电动马达6的另外的组成部分中,但是却与轴18和转子20间隔开。冷却通道24至少部分地借助定子22以及由钢或铝制成的管件形成。定子22的未详细示出的电磁体与电动马达6的冷却通道24热连接,从而在运行时在电磁体与位于电动马达6的冷却通道24之内的冷却液体之间发生热交换。

在马达壳体8的空心柱体形的区段10上,在外侧成形有与空心柱体形的区段10相切地延伸的冷却板30。换句话说,在马达壳体8之外布置有冷却板30并且冷却板30不能脱开地接驳在马达壳体8上。冷却板30具有冷却通道32,该冷却通道具有入口34和出口36。冷却板30的冷却通道32的出口36通到电动马达6的冷却通道24的入口26中,因此,冷却板30的冷却通道32的出口36在流体技术上与电动马达6的冷却通道24的入口26连接,并且使两个冷却通道24、32合并。冷却板30的冷却通道32的入口34在电动马达6的冷却通路24的出口28的区域内通到冷却板30的外侧上。此外,冷却板30还具有第一插塞器38,第一插塞器具有一定数量的未详细示出的联接端,其中任一个接口分别借助未详细示出的线路与定子22的相电连接。

驱动装置4还具有变流器40,其具有气密且基本上呈长方体设计的变流器壳体42,变流器壳体由铝制成。在装配状态下,变流器壳体42被放置到冷却板30上。变流器壳体42具有对接搭板44,对接搭板44在装配状态下至少部分地围嵌冷却板30。在此,变流器壳体借助穿过对接搭板44的螺钉46与冷却板30拧接,从而使变流器壳体42经由冷却板30以能脱开的方式接驳在马达壳体8上。变流器壳体42的壁48在此全面地贴靠在冷却板30上,从而使变流器壳体42与冷却板30热接触。在未详细示出的实施方式中,在壁48与冷却板30之间布置有导热膏或导热垫,用以改善导热性。

壁48还具有第二插塞器50,其具有与第一插塞器38相对应的联接端,它们在装配状态下嵌套。布置在变流器壳体42之内的功率半导体开关52与第二插塞器50电接触。形式为igbt的功率半导体开关52是变流器的电子器件54的组成部分并且彼此互连成桥式电路,即b6电路。在此,功率半导体开关52在内侧贴靠在壁48上并与该壁热接触。因此,功率半导体开关52的在运行时所形成的损耗热经由壁48向冷却板30导出。电子器件54还具有控制电路56,借助控制电路,依赖于特定的请求来操作功率半导体开关52。在此,这些请求由未详细示出的过程控制部的预设量得到以及结合借助电动马达6的传感器所获知的传感器信号得到。这些传感器信号也经由两个插塞器38、50来传输。在变流器壳体42之内布置有风扇58,其具有借助另外的电动马达60驱动的风扇叶轮62。风扇58的另外的电动马达60同样借助电子器件54来控制。变流器40例如与另外的温度传感器、探测器线路、网络联接端和/或总线联接端电连接和/或在信号技术上连接。

为了装配,将变流器40与供电网络电耦联,从而将借助供电网络提供的交流电压施加在变流器上,尤其是功率半导体开关52上或未详细示出的整流器上。此外,冷却板30的冷却通道32的入口34和电动马达6的冷却通道24的出口28在流体技术上与工业设备的流体线路耦联,并且将冷却液体导引通过两个冷却通道24、32,其中,经由冷却板30的冷却通道32的进口34实现冷却液体的进入,并且经由电动马达6的冷却通道24的出口28实现离开。因此,借助冷却液体将热从冷却板30和定子22导出,其中,水被用作冷却液体。在此,相对较冷的冷却液体首先被导引穿过冷却板30并且随后才被导引穿过电动马达6,从而冷却板30具有比定子22更低的温度。

借助电子器件54,使借助供电网络所提供的电压首先被转换成直流电压,并且随后借助电子器件54,尤其是借助功率半导体开关52由此建立交流电。该交流电经由插塞器38、50被导引向定子22的电磁体,电磁体由于内部的电阻而受热。在此,该热被导出给冷却液体。借助变流器40将365伏的电压施加给电动马达6的各个相,其中,通过电流在10安培与15安培之间。由于所施加的电流而得到了旋转的磁场,其与转子20相互作用并且使空心轴18围绕旋转轴线2作旋转运动。在此,该空心轴具有265nm的转矩。

在功率半导体开关52中形成的损耗热经由壁48被导出至冷却板30,从而使该功率半导体开关被冷却。借助风扇58,在变流器壳体40之内产生气流,借助气流对功率半导体开关52和电子器件54的另外的区域进行加载。因此,空气在变流器壳体40之内循环,并且使热从电子器件54被带走。以该方式所建立的气流同样与壁48接触,从而使气流的热经由壁48被导出至冷却板30。因此,总之,电动马达6和变流器40是被液体冷却的。

在图2中,从a侧的轴承盖14观察地立体地示出了驱动装置4的另外的实施例,其在图3中以另一角度在另外的立体图中示出了电动马达6的马达壳体8的罐底12。在罐底12上接驳有旋转编码器64,借助该旋转编码器在运行时获知空心轴18的转速。旋转编码器64借助未详细示出的线缆与变流器40的旋转编码器联接端66在信号技术上连接且电连接,其中,旋转编码器接口66位于被设计成长方体的变流器壳体42之外。此外,变流器40具有电流联接端68,其在变流器壳体42之外地被接驳在该变流器壳体42上。借助电流联接端68,将电子器件54与供电网络联接。同样经由电流联接端68在运行时将控制指令从过程控制部传输给变流器40。

在上述实施方式的修改方案中,冷却板30是变流器40的变流器壳体42的组成部分,其在图4中被示意性地示出。在图5中示出了具有与电动马达6脱开的变流器40的驱动装置4。冷却板30形成变流器壳体42的壁48,功率半导体开关52被直接机械地贴靠在该壁上并与该壁热接触。功率半导体开关52又借助电子器件54的控制电路56被控制,并且该变流器壳体42也被气密地设计,其中,风扇58布置在变流器壳体42之内。此外,风扇58借助控制电路56来控制。变流器壳体42在与冷却板30相对置的侧上借助盖70封闭,其中,盖70借助螺钉以能脱开的方式紧固在变流器壳体42的另外的组成部分上。借助取下盖70,可以实现对电子器件54或风扇58的更换。

冷却板30也具有带有入口34和出口36的冷却通道32,并且通过冷却板30引导有与壁48的插塞器50和功率半导体开关52接触的电线路。在装配状态下,冷却板30的冷却通道32与电动马达6的冷却通道24连接。在此,冷却板30的冷却通道32的出口36通到电动马达6的冷却通道24的入口26中。

马达壳体8具有成形在空心柱体形的区段10上且与该空心柱体形的区段相切地布置的保持板72,该保持板垂直于旋转轴线2地具有成u形的横截面并且在装配状态下围嵌冷却板30。因此,保持板72部分地围嵌变流器壳体42,并且变流器壳体42借助保持板72来稳定,从而使两个冷却通道24、32之间的流体技术上的连接所受负载相对较低。保持板72还具有第一插塞器38,其与定子22的相电接触。因此,又借助两个插塞器38、50,使功率半导体开关52与定子22电接触。此外,在装配状态下,保持板72借助总共四个螺钉46与冷却板30拧接。为了更换变流器40,因此需要松开借助旋转编码器联接端66和电流联接端68所建立的连接。此外,需要放出冷却液体并脱开两个冷却通道24、32。例如在变流器40发生故障时,在移除螺钉46之后,可以从电动马达6移除变流器40并且更换一个新的变流器。

总之,驱动装置4是分散式的,并且因此具有带有形式为变流器4的集成式的运行电子器件的电动马达6。因此,降低了布线花费和空间需求。在此,变流器40被设计成能与电动马达6脱开。因此,能够实现在发生故障时对变流器40进行更换,而不需要拆除被机械牢固地与工业设备的期望的应用设备连接的电动马达6。

在第一实施方案中,被用于冷却变流器40的冷却板30和电动马达6形成牢固的单元。在装配时,将变流器40装配在冷却板30上,其中,例如借助导热膏实现相对高效的热连接。即使在相对低效的接驳的情况下也仍能实现驱动装置4的安全运行,这是因为功率电子器件,尤其是功率半导体开关52具有比电动马达6更好的效率。因此,要从变流器40排出的损耗热小于由电动马达6所产生的热。当更换变流器40时,仅需要分开可能的电线路。而并不需要断开冷却通道24、32。而且也不需要放出冷却液体。因此,变流器40的拆除和装配新的变流器是相对容易且安全的。此外,不出现由于冷却系统可能的泄漏所导致的问题。此外,变流器相对较小、轻便且便宜。

在另外的实施方案中,冷却板30是变流器40的组成部分,并且变流器40本身尤其是闭合的单元,该单元包括功率半导体开关52和控制电路56。在更换变流器40时,需要断开两个冷却通道24、32的连接。此外,需要分开例如借助两个插塞器38、50以及电流联接端68和旋转编码器联接端66实现的电线路。

保持板72尤其是冷板(coldplate)。此外,借助驱动装置4还实现了对功率半导体开关52,尤其是igbt的水冷却和布置在变流器壳体42内部的风扇58的组合。在此,尤其地,给电子器件54的另外的构件,例如控制电路56加载以借助风扇58建立的气流。因此,实现了对电子器件54的冷却,其中,实现了相对高的对短路或损伤的保护。

此外,被液体冷却的驱动装置4被设计成能相对容易更换变流器40。因为电动马达6是力矩马达,所以变流器40相对较小,并且因此具有相对小的尺寸。此外,实现了相对低的消耗功率,其可以借助冷却板30相对高效地被导出。

本发明并不限于上述实施例。相反,本领域技术人员可以在不脱离本发明主题的情况下从中得出本发明的其他的变型方案。此外,尤其地,在不脱离本发明的主题的情况下,结合各个实施例所述的所有的单个特征也能以其他方式彼此组合。

附图标记列表

2旋转轴线

4驱动装置

6电动马达

8马达壳体

10空心柱体形的区段

12罐底

14a侧的轴承盖

16轴承

18空心轴

20转子

22定子

24电动马达的冷却通道

26电动马达的冷却通道的入口

28电动马达的冷却通道的出口

30冷却板

32冷却板的冷却通道

34冷却板的冷却通道的入口

36冷却板的冷却通道的出口

38第一插塞器

40变流器

42变流器壳体

44对接搭板

46螺钉

48壁

50第二插塞器

52功率半导体开关

54电子器件

56控制电路

58风扇

60另外的电动马达

62风扇叶轮

64旋转编码器

66旋转编码器联接端

68电流联接端

70盖

72保持板

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