DE102004039682A1

DE102004039682A1 - Anschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102004039682A1
Application number: DE102004039682A
Authority: DE
Inventors: Michael Handwerker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-03-30
Also published as: US20080067884A1; US7517257B2; WO2006018396A1; EP1779496B1; EP1779496A1

Abstract

Der logistische Aufwand und der Montageaufwand beim Anschließen von elektrischen Maschinen soll vermindert werden. Hierzu ist vorgesehen, eine Anschlussvorrichtung mit einem Grundkörper (7) auszustatten, der in einen Anschlusskastensockel (1) der elektrischen Maschine montierbar ist. In diesen Grundkörper (7) sind mehrere Kontakte der elektrischen Maschine einsteckbar oder einschnappbar. Ferner sind an den Grundkörper (7) äußere Kontakte über Anschlusselemente (4) anschließbar. Vorzugsweise sind die Anschlusselemente (4) durch einen Steckergehäusegrundkörper (8) zusammengefasst, so dass sich mit dem Sockelgrundkörper (7) ein Stecksystem ergibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine und insbesondere für Elektromotoren.
Für die unterschiedlichen Einsatzarten von Elektromotoren ergeben sich auch unterschiedliche Anforderungen an die Ausführung des elektrischen Anschlusssystems. Jedes der verschiedenen Anschlusssysteme benötigt jeweils völlig andere Anschlusskomponenten. Um die Anschlussart zu wechseln ist üblicherweise ein hoher Aufwand an Varianz oder Adapterteilen erforderlich. Dies führt oft zu stark erhöhten Kosten und erfordert in vielen Fällen zusätzlich mehr Einbauraum. Somit ist in vielen Einsatzfällen die ideale Anschlussart aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht verwendbar.
Typischerweise werden Motoren heutzutage beispielsweise über Klemmbretter angeschlossen, bei denen die motorseitigen und die äußeren Anschlusskontakte jeweils angeschraubt werden. Entsprechend einer anderen Anschlussvariante werden die Energie- und Steuerleitungen des Motors in einen externen Schaltschrank geführt, wenn dies beispielsweise durch Platzmangel geboten ist.
Da die unterschiedlichen Motortypen in aller Regel jeweils verschiedene Energie- und Steuerleitungen besitzen, ergibt sich für die Elektromotoren eine hohe, sogenannte innere Varianz. Des Weiteren resultiert aus der Vielzahl an Möglichkeiten äußerer Anschlüsse eine hohe äußere Varianz. Aus der Kombination der inneren Varianzen und der äußeren Varianzen ergibt sich eine sehr hohe Anzahl an möglichen Anschlusssystemen. Dadurch erhöht sich nicht nur der logistische Aufwand, sondern auch der Montageaufwand für die Anschlusssysteme.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Anschlussvorrichtung vorzuschlagen, die den Logistikaufwand und den Montageaufwand gegenüber bekannten Systemen reduziert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine mit einem Grundkörper, der in einen Anschlusskastensockel der elektrischen Maschine montierbar ist, in den mehrere Kontakte der elektrischen Maschine einsteckbar oder einschnappbar sind und an den äußere Kontakte anschließbar sind.

Erfindungsgemäß ist somit ein universelles Anschlusskonzept für Elektromotoren, das es ermöglicht, die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten (Klemmbrett, Stecker, herausgeführte Leitung, usw.) durch ein Baukastensystem mit möglichst wenigen Bauteilen zu realisieren, bereitgestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung sind in den Grundkörper Anschlusselemente für die äußeren Kontakte einschnappbar. Dies ermöglicht ein sehr einfaches Anschließen der äußeren Kontakte.

Die Anschlusselemente können jeweils einen Gewindebolzen zum Befestigen eines äußeren Kontakts aufweisen. Die Gewindebolzen oder Schraubklemmen stellen weit verbreitete Anschlussmöglichkeiten dar.

Die Kontakte der elektrischen Maschine sind vorteilhafterweise Flachstecker oder ähnliche Kontakte, die in den Grundkörper bzw. darin befindlichen Anschlusselementen einschnappbar sind. Dadurch können die maschinenseitigen Kontakte komfortabel mit dem Grundkörper verbunden werden, bevor dieser in den Anschlusskastensockel der elektrischen Maschine montiert wird.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung kann der Grundkörper ein erstes Steckelement eines Stecksystems sein, auf das ein zweites Steckelement, an welches die äußeren Kontakte anschließbar sind, steckbar oder schnappbar ist. Auf diese Weise kann ein universelles Stecksystem bereitgestellt werden, das nicht nur der inneren, sondern auch der äußeren Varianz an Anschlusssystemen Rechnung trägt.

Insbesondere kann das Steckergehäuse, ein Anschluss- bzw. Klemmkasten oder eine Abdeckplatte in vier jeweils um 90° gedrehten Positionen auf den Anschlusskastensockel einer elektrischen Maschine montiert werden, wobei der Grundkörper gegenüber dem Anschlusskastensockel seine Position beibehält. Somit wird eine einschlägige VIK-Forderung erfüllt.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung ist auf den Anschlusskastensockel einer elektrischen Maschine ein Stecker- bzw. Anschlusskastengehäuse mit einer ersten Öffnung für Energieleitungen und einer separaten zweiten Öffnung für Steuerleitungen abnehmbar montiert. Auf diese Weise können Störsignale in den Steuerleitungen, die durch die Energieleitungen hervorgerufen werden können, größtenteils vermieden werden.

Das Stecker- bzw. Anschlusskastengehäuse kann ferner auf den Anschlusskastensockel entsprechend den EMV-Richtlinien montiert sein. Somit kann die Anschlussvorrichtung auch für Umrichterbetrieb eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Stecksystem gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Anschlusselement für die erste Ausführungsform; und
3 eine Explosionsdarstellung einer Anschlussvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Das in 1 dargestellte Anschlusssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einen Anschlusskastensockel 1 eines Motorgehäuses 2 eingebaut. Es besteht aus einem Klemmenbrettgrundkörper 3, in den Anschlusselemente 4 eingesteckt bzw. einsteckbar sind. Hierzu verfügt der Klemmenbrettgrundkörper 3 über entsprechende Buchsen 5.
In 2 ist das Anschlusselemente 4 im ausgesteckten Zustand dargestellt. Es weist einen im vorliegenden Fall würfelförmigen Mittelabschnitt 41 auf, an dem sich ein Gewindebolzen 42 befindet. In die dem Gewindebolzen 42 gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnitts 41 ist eine Flachsteckhülse 43 befestigt.
In dem vorliegenden, typischen Fall sind für den dargestellten Motor sechs Anschlüsse vorgesehen. Der Klemmenbrettgrundkörper 3 kann aber auch jede andere beliebige Anzahl an Anschlussmöglichkeiten aufweisen.
Zur Anbringung eines äußeren Kontakts (z. B. eines Kontaktschuhs) bzw. einer äußeren Leitung an das Anschlusselement 4 wird ein in 2 nicht dargestellter Kontaktwinkel mit Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Mutter auf den Gewindebolzen 42 geschraubt und die Leitung bzw. der Kontakt dadurch verklemmt (vgl. 3).
Motorseitig erfolgt der Anschluss dadurch, dass Messerkontakte (in 1 nicht dargestellt), die an den Wickeldrähten bzw. Steuerleitungen etc. des Motors befestigt sind, in die Flachsteckhülse 43 des Anschlusselements 4 eingesteckt werden. Anschließend wird der Klemmenbrettgrundkörper 3 beispielsweise mit Hilfe von zwei Schrauben in dem Anschlusskastensockel 1 befestigt.
Die beim Stand der Technik erforderliche Montage der Kabelschuhe, Kontaktwinkel und Muttern auf den Gewindebolzen der Anschlüsse entfällt somit für den Hersteller. Die Kontaktwinkel, Brücken für Motorschaltungen und Muttern für den Anschluss der Zuleitungen können in einem Beutel beim Verkauf des Motors beigelegt werden. Der Kunde braucht dann diese Elemente nicht von dem Anschlusskasten abzumontieren, um den Motor anzuschließen.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlusssystems ist in 3 dargestellt. Die motorseitigen Anschlüsse sind identisch mit denen von 1. So sind auch hier die Wickeldrähte (nicht dargestellt) jeweils mit einem Messerkontakt 6 in den Anschlusskastensockel 1 des Motors 2 geführt. In den Anschlusskastensockel 1 ist ein Sockelgrundkörper 7 montierbar. In diesen Sockelgrundkörper 7 werden die Messerkontakte 6 des Motors von unten eingeschnappt, so dass sie nach oben aus dem Sockelgrundkörper 7 herausragen und als Steckerkontakte dienen. Auch hier wird der Sockelgrundkörper 7 nach dem Einschnappen der Messerkontakte 6 der Wickeldrähte und Steuerleitungen des Motors in den Anschlusskastensockel 1 montiert. Selbstverständlich können neben den Wickeldrähten und Signalleitungen auch Erdungskabel und Heizbänder und dergleichen an dem Sockelgrundkörper, der ein motorseitiges Steckerteil darstellt, angeschlossen werden. Als Alternative zu den Messerkontakten können auch beispielsweise Stiftkontakte verwendet werden.
Das motorseitige Steckerteil bzw. der Sockelgrundkörper 7 eröffnet die Möglichkeit zu einem universellen Anschlusskonzept. Der Kunde kann nämlich einen seinen individuellen Gegebenheiten entsprechenden Steckergehäusegrundkörper 8 auf den Sockelgrundkörper 7 aufstecken. Das Steckergehäuse 11 ist entsprechend einer VIK-Forderung 4×90°-drehbar. In die Oberseite des Steckergehäusegrundkörpers 8 sind entsprechend viele Anschlusselemente 4 eingesteckt, wie sie in 2 dargestellt sind. Im vorliegenden Fall sind in den Steckergehäusegrundkörper 8 neun Anschlusselemente 4 einsteckbar. Auf ein derartiges Anschlusselement 4 ist mit Hilfe einer Mutter 9 ein Kontaktwinkel 10 für einen Kontaktschuh (nicht dargestellt) aufschraubbar.
Beim Einsteckvorgang des Steckergehäusegrundkörpers 8 in den Sockelgrundkörper 7 werden die Messerkontakte 6 in die Anschlusselemente 4 eingeschnappt. Auf dem Steckergehäusegrundkörper 8 kann der Benutzer wie bei der in 1 dargestellten Klemmbrettlösung die gewünschte Motorschaltung (Stern, Dreieck, etc.) selbst festlegen.
Auf dem Steckergehäusegrundkörper 8 können für die äußeren Anschlüsse auch andere Anschlusselemente mit anderen gängigen Anschlussprinzipien, wie Schraub- oder Schraubklemmenanschluss, Zugfederanschluss, Direktanschluss, Crimpanschluss, Schnellanschluss über Schneidkontakte, Löt- oder Schweißanschluss, Kabelschuhanschluss, usw., vorgesehen sein.
Der Anschlusskastensockel 1 wird, wie oben bereits erwähnt, mit einem Steckergehäuse 11 verschlossen, der die 4×90°-Drehbarkeit aufweist. Die Energieanschlussleitungen werden über eine erste Verschraubung 12 und die Signalleitungen über eine zweite Verschraubung 13 in das Steckergehäuse 11 geführt. Dadurch werden Störungen der Signalleitungen durch die Energieleitungen vermieden.
Um ein möglichst breites Einsatzspektrum abzudecken, wird das Steckergehäuse 11 Idealerweise aus Aluminiumdruckguss oder einem Material mit vergleichbarer Festigkeit und elektrischen Eigenschaften ausgeführt. Da das Steckergehäuse 11 ferner umlaufend auf dem Anschlusskastensockel 1 metallisch kontak tiert, ist eine niederohmige Verbindung gewährleistet. Damit entspricht das Anschlusssystem bei Einsatz von SMV-Verschraubungen für die Anschlussleitungen den EMV-Richtlinien und kann somit auch für Umrichterbetrieb eingesetzt werden.
Das Wesen der beiden oben dargestellten Ausführungsformen erfindungsgemäßer, universeller Anschlusssysteme besteht in dem Anschlusskastensockel am Motorgehäuse 2 und den Idealerweise direkt an die Wickeldrähte oder Heizbänder, Kaltleiter, Thermoelemente usw. kontaktierten Anschlusselementen (z. B. Messer- oder Stiftkontakte durch Heiß-Crimpen). Ein Anschlusskastenunterteil (nicht dargestellt) mit zusätzlichem Deckel, ein Steckergehäuse 11, eine Abdeckplatte (in 3 ebenfalls nicht dargestellt), beispielsweise für Verschaltungen in einem externen Schaltschrank, und dergleichen können auf dem Anschlusskastensockel 1 alle mit identischen Dicht- und Befestigungselementen montiert werden. Dabei kann bei allen Varianten die 4×90°-Drehbarkeit vorgesehen sein.
Anstelle des in 3 dargestellten Sockelgrundkörpers 7 oder des in 1 dargestellten Klemmenbrettgrundkörpers 3 kann auch beispielsweise eine genormte Hutschiene in dem Anschlusskastensockel 1 als Befestigungselement dienen, auf dem Anschlusselemente aufgeschraubt oder aufgeschnappt werden. Dabei sind – wie bereits angedeutet – an den Anschlusselementen die unterschiedlichsten Paarungen (motor- und kundenseitig) der Anschlussprinzipien möglich (Stecker, Schneidklemmen, Crimpen, Schweißen, Löten, Kabelschuhe, Schrauben, Klemmen usw.).
Um die universelle Einsetzbarkeit bei gleichzeitig geringer Bauteilevarianz zu ermöglichen, sind folgende Punkte von Bedeutung:

a) Die Anschlusselemente 4 am Klemmenbrettgrundkörper 3 und am Steckergehäusegrundkörper 8 sind identisch zu wählen. Auch die Kontaktbrücken für Stern- oder Dreieck-Motor- schaltung sollten gleich gewählt sein. Dazu muss auch die Buchsengeometrie im Klemmbrettgrundkörper 3 und im Steckergehäusegrundkörper 8 identisch sein, wenn die Anschlusselemente 4 einsteckbar ausgeführt sind.
b) Die Flachstecker 6 bzw. anderen Kontaktelemente der elektrischen Maschine, die Idealerweise direkt an die motorseitigen Wickeldrähte, Signalleitungen usw. angeschlossen sind, sollten ebenfalls identisch ausgeführt sein. Sie passen dann bei Klemmbrettausführung in das korrespondierende Anschlusselement 4 im Klemmenbrettgrundkörper 3 und bilden bei Steckerausführung die motorseitigen Steckerkontakte 6, die in den Sockelgrundkörper 7 einsteckbar sind.
c) Die Schnittstelle und die Dichtelemente zwischen dem Anschlusskastensockel 1 und dem Steckergehäuse 11 bzw. einer Abdeckplatte oder dergleichen sollte einheitlich sein.
d) Es sollte eine einheitliche Gewindeabmessung für die Anschlussverschraubungen bei Anschlusskasten-, Stecker- und Abdeckplattenausführung gegeben sein.
e) Der Grundkörper im Anschlusskastensockel 1 am Motor ist entweder als Klemmbrettgrundkörper 3 oder als Sockelgrundkörper ausgeführt.
f) Anschlusskasten, Steckergehäuse 11 bzw. Abdeckplatte sind in der Standardausführung nach den EMV-Richtlinien ausgeführt.
g) Das Stecksystem besteht lediglich aus den beiden Steckgrundkörpern 7 und 8 sowie dem Steckergehäuse 11, wobei auf eine zweite Steckergehäusehälfte verzichtet werden kann, da diese durch den Anschlusskastensockel gebildet ist.
h) Die 4×90°-Drehbarkeit der Anschlussrichtung sollte gewährleistet sein.

In vorteilhafter Weise können somit kostengünstige Standardstecker mit Verschlussstopfen z. B. an Großhändler ausgeliefert werden und der Kunde kann dann selbst mit der Art der Verschraubung zwischen Standard- oder EMV-Ausführung wählen.

Claims

Anschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine, gekennzeichnet durch – einen Grundkörper (3, 7), der in einen Anschlusskastensockel (1) der elektrischen Maschine montierbar ist, in den mehrere Kontakte (6) der elektrischen Maschine einsteckbar oder einschnappbar sind und an den äußere Kontakte anschließbar sind.
Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in den Grundkörper (3, 7) Anschlusselemente (4) für die äußeren Kontakte einschnappbar sind.
Anschlussvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anschlusselemente (4) jeweils einen Gewindebolzen (42) zum Befestigen eines äußeren Kontakts aufweisen.
Anschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontakte (6) der elektrischen Maschine Flachsteckkontakte sind, die in den Grundkörper (3, 7) oder in darin befindliche Anschlusselemente einschnappbar sind.
Anschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (7) ein erstes Steckelement eines Stecksystems ist, auf das ein zweites Steckelement (8), an welches die äußeren Kontakte anschließbar sind, steckbar oder schnappbar ist.
Anschlussvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in das zweite Steckelement (8) Anschlusselemente (4) für die äußeren Kontakte einschnappbar sind.
Anschlussvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anschlusselemente (4) jeweils einen Gewindebolzen (42) oder eine Schraubklemme zum Befestigen eines äußeren Kontakts aufweisen.
Elektrische Maschine mit einer Anschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei auf den Anschlusskastensockel (1) ein Stecker- oder Anschlusskastengehäuse (11) oder eine Abdeckplatte mit einer ersten Öffnung (12) für Energieleitungen und eine separate zweite Öffnung (13) für Steuerleitungen abnehmbar montiert ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei das Stecker- oder Anschlusskastengehäuse (11) oder eine Abdeckplatte auf den Anschlusskastensockel (1) entsprechend den EMV-Richtlinien montiert ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei das Stecker- oder Anschlusskastengehäuse (11) oder eine Abdeckplatte in vier jeweils um 90° gedrehten Positionen auf den Anschlusskastensockel montierbar ist, wobei der Grundkörper (3, 7) gegenüber dem Anschlusskastensockel (1) seine Position beibehält.