Kühlsysteme für Komponenten elektrischer Antriebe sind be- kannt. Ein elektrischer Antrieb weist zumindest eine elek- trische Maschine und/oder zumindest einen Stromrichter auf.

Der Stromrichter weist beispielsweise einen Wechselrichter und/oder einen Umrichter auf. Zur Kühlung bzw. zur Entwärmung elektrischer Antriebe werden beispielsweise Lüfter verwendet.

Der Lüfter eines elektrischen Antriebs ist beispielsweise ein Fremdlüfter oder ein Eigenlüfter. Die Entwärmung von Verlust- leistung elektrischer Geräte wie z. B. eines elektrischen An- triebs kann verschiedene Ziele verfolgen. Beispiele für der- artige Ziele sind : Eine hohe Verfügbarkeit, eine hohe Schutz- art, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, keine bzw. eine reduzierte Wartung, ein kleines Bauvolumen, keine Flüs- sigkeitskühlung. Der Stromrichter eines elektrischen Antriebs weist eine Leistungselektronik auf. Diese Leistungselektronik weist Bauelemente auf, die zumeist einer besonderen Kühlung bedürfte.

Wird zur Entwärmung das Prinzip der freien Konvektion verwen- det, so bietet diese beispielsweise die folgenden Vorteile : Keine externen Lüfter (geringe Kosten, hohe Verfügbarkeit, keine bzw. eine reduzierte Wartung), Verschmutzungstoleranz und eine einfache Verwirklichung einer hohen Schutzart. Ein Nachteil einer Entwärmung über freie Konvektion ist bei- spielsweise ein großes Bauvolumen. Bei der Verwendung eines

Lüfters zur Entwärmung ergibt sich der Vorteil eines geringen Bauvolumens. Nachteilig dabei ist jedoch z. B. eine erhöhte Empfindlichkeit gegen Verschmutzung, erhöhte Wartungserfor- dernisse, eine geringere Verfügbarkeit wegen der Gefahr eines Lüfterausfalls und die Schwierigkeit der Realisierung eines elektrischen Antriebs mit hoher Schutzart. Zur Vermeidung von Hot-Spots ist es beispielsweise bekannt, im Gehäuse eines elektrischen Antriebs, in dem die Leistungs-und Antriebs- elektronik angeordnet ist, einen Lüfter zu platzieren.

Bei einer dezentralen Antriebstechnik ist der Aufbau häufig der Gestalt, dass zumindest die Leistungselektronik, in der Regel jedoch auch die Antriebselektronik, an der elektrischen Maschine oder in der Nähe der elektrischen Maschine angeord- net ist. D. h., die Anordnung ist nicht zentral in einem Schaltschrank. Wärme, die durch Verlustleistung erzeugt wird, wird dabei beispielsweise mittels Kühlkörper über freie Kon- vektion oder über Kühlkörper und Lüfter an die Umgebung abge- führt. Topologiebedingt hat dabei jedes Antriebssystem sepa- rate eigene Entwärmungssysteme.

Nachteilig dabei ist, dass für jeden elektrischen Antrieb ein separates eigenes Kühlsystem vorzusehen ist. Das Kühlsystem betrifft entweder die elektrische Maschine, d. h. insbesondere einen elektrischen Motor und/oder die Leistungselektronik bzw. die Antriebselektronik zum Betreiben der elektrischen Maschine. Ein weiterer Nachteil eines dezentralen Kühlsystems ist neben der vielfachen Vorhaltung von Kühleinrichtungen auch das hierfür benötigte große Bauvolumen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden.

Die Lösung der Aufgabe gelingt durch einen der Ansprüche 1 bis 8 bzw. bei einer Fertigungsmaschine nach Anspruch 9 bzw. durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11.

Mittels eines Kühlsystems für zumindest eine Komponente eines elektrischen Antriebs, wobei das Kühlsystem : a) für zumindest einen elektrischen Antrieb von einer Kühl- einheit eines Maschinenteils und/oder b) für zumindest zwei elektrische Antriebe, welche getrennt voneinander aufstellbar sind und welche mit- tels eines gasförmigen und/oder eines flüssigen Kühlmittels kühlbar sind vorsehbar ist, wobei das Kühlmittel mittels ei- nes Führungsmittels zumindest teilweise seriell von einer Komponente eines elektrischen Antriebs zu einer anderen Kom- ponente eines weiteren elektrischen Antriebs und/oder zur ei- ner Kühleinheit eines Maschinenteils führbar ist, ist folg- lich die Aufgabe lösbar.

Vorteilhaft bei einem derartigen Kühlsystem ist es, dass durch das Führungsmittel Kühlmittel wie z. B. Luft oder eine Kühlflüssigkeit von einer Komponente zu einer anderen Kompo- nente mittels eines Führungsmittels seriell führbar ist.

Durch die serielle Führung wird Material eingespart sowie ein einfacher und kompakter Aufbau möglich. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei kompaktbauenden Maschinen, wie z. B. bei Werk- zeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder auch Handhabungsau- tomaten. Derartige Maschinen sind Fertigungsmaschinen. Bei diesen Maschinen können auch Maschinenteile durch eine Kühl- einheit dieser Maschine bzw. eines Maschinenteils mit in das Kühlsystem integriert sein. Elektrische Antriebe welche viel Verlustleistung produzieren, sind vorteilhafter Weise am An- fang der seriellen Kopplung der zu kühlenden Einrichtungen angeordnet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kühlsystems ist die Komponente des elektrischen Antriebs eine Antriebselektronik und/oder eine Leistungselektronik und/oder eine Kühleinheit.

Ist die Komponente des elektrischen Antriebs eine Antriebs-

elektronik so erfolgt deren Kühlung dadurch, dass die An- triebselektronik der Kühlluft aussetzbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Leistungselektronik des elektrischen Antriebs durch das Kühlmittel kühlbar. Für den elektrischen Antrieb ist auch eine Kühleinheit vorsehbar, welche als Wärmetauscher zur Abgabe der Wärme des elektri- schen Antriebs dient. Die Wärme des elektrischen Antriebs stammt beispielsweise aus der Antriebselektronik, der Leis- tungselektronik oder der elektrischen Maschine selbst. Insbe- sondere im Fall hoher Schutzarten für den elektrischen An- trieb ist ein interner Lüfter vorsehbar, welcher zur Entwär- mung der Komponenten des elektrischen Antriebs Wärme zur Kühleinheit leitet, wobei die Kühleinheit als Wärmetauscher diese Wärme an das Kühlmittel, welches seriell von beispiels- weise einem elektrischen Antrieb zum nächsten elektrischen Antrieb geführt ist, abgibt. Gerade bei hohen Schutzarten ist das erfindungsgemäße Kühlsystem mit der seriellen Kopplung zu kühlender Komponenten von Vorteil, da beispielsweise nur ein zentraler Lüfter für den Durchsatz von Kühlluft notwendig ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kühlsystems ist das Führungsmittel ein Rohr oder ein Schlauch. Die Ver- wendung eines Rohres zur seriellen Kopplung ist deswegen vor- teilhaft, weil Rohrelemente bereits genormt sind und zum Auf- bau einer seriellen Verbindung mit beispielsweise auch Krüm- mungsstücken einfach realisierbar ist. Bei der Verwendung ei- nes metallenen Rohres ist es auch vorteilhaft, dass dadurch zwischen den Komponenten Wärme abgebbar ist. In einer weite- ren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich zwischen den Komponenten eines elektrischen Antriebs bzw. eines elektri- schen Antriebs und einer Kühleinheit eines Maschinenteils ein Wärmetauscher der das Kühlmittel dazwischen abkühlt. Bei der Verwendung eines Schlauches als Führungsmittel zur seriellen Kopplung ist vorteilhafter Weise ein flexibler Schlauch ver- wendbar. Der flexible Schlauch ermöglicht auch bei kompakter

Bauweise den einfachen Aufbau bzw. Einbau bzw. Umbau des Kühlsystems. Sowohl das Rohr als auch beispielsweise der Schlauch ist mit oberflächenvergrößernden Mitteln wie z. B.

Kühlrippen derart ausbildbar, dass eine Abkühlung des Kühl- mittels erzielbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kühl- system einen Lüfter bzw. eine Pumpe auf. Der Lüfter ist für ein gasförmiges Kühlmittel vorgesehen wogegen die Pumpe für ein flüssiges Kühlmittel vorsehbar ist. Innerhalb des Kühl- systems sind sowohl jeweils ein Lüfter wie auch eine Pumpe aber auch zwei oder mehrere Lüfter bzw. Pumpen vorsehbar.

Dies ist insbesondere davon abhängig, welchen Widerstand das Führungsmittel bzw. die Komponenten zur Kühlung dem Kühlmit- tel entgegensetzen bzw. wie groß das Kühlsystem ist. Die An- zahl bzw. Größe von Lüfter bzw. Pumpe sind derart zu wählen, dass ein ausreichender Durchsatz von Kühlmittel gewährleistet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kühlsystems ist das Kühlmittel auch parallel zur Komponente bzw. zu einer Kühleinheit eines Maschinenteils führbar. Durch die Möglich- keit der parallelen Führung ergeben sich größere Einsatzmög- lichkeiten für das Kühlsystem. Es ist sowohl der Widerstand für das Kühlmittel wie auch die Kühlleistung für bestimmte Komponenten dadurch anpassbar. Wird beispielsweise bei ver- schiedenen Komponenten eine geringere Kühlleistung benötigt, als insgesamt zur Verfügung stünde, so kann das Kühlmittel aufgeteilt werden und jeweils parallel zur Kühlung von unter- schiedlichen Komponenten herangezogen werden. Ist eine Küh- lung einer Komponente mit erhöhtem Kühlbedarf notwendig, so wird die parallele Führung des Kühlmittels beendet und das Kühlmittel wiederum seriell weitergekühlt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kühl- mittel in einem Beipass führbar. Der Beipass ist dafür vorge- sehen, Kühlmittel an einer Komponente eines elektrischen An-

triebs bzw. an einer Kühleinheit eines Maschinenteils vorbei- zuführen, welche eine nicht so große Kühlleistung benötigt, wie zur Verfügung gestellt werden könnte, so dass mit Hilfe des Beipasses beispielsweise auch der Widerstand für das Kühlmittel im Kühlsystem reduzierbar ist. Durch die Reduzie- rung des Widerstandes ist es beispielsweise möglich, einen Lüfter bzw. eine Pumpe geringerer Leistung einzusetzen. Mit- tels eines oder auch mittels mehrerer Beipässe ist es möglich für eine Komponente zur Verfügung gestellte Kühlleistung im Kühlsystem den Erfordernissen individuell anzupassen.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Kühlsystems ist dieses entweder geschlossen oder auch offen ausgeführt. Die offene bzw. geschlossene Ausführung des Kühlsystems ist bei- spielsweise abhängig von Umgebungsbedingungen bzw. auch von der zu erfüllenden Schutzart.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kühlsystem ei- nen Wärmetauscher auf. Der Wärmetauscher ist beispielsweise zentral innerhalb des Kühlsystems angeordnet oder dezentral an verschiedenen Orten innerhalb, des Kühlsystems, so dass verschiedene Wärmetauscher innerhalb eines geschlossenen bzw. offenen Kühlsystems vor bzw. nach bestimmten Komponenten bzw. vor bzw. nach bestimmten Kühleinheiten eines Maschinenteils zur Kühlung des Kühlmittels dienen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist durch das Kühlsystem auch die Kühlung einer Einspeiseeinheit bzw. eines Gleichrichters bzw. Umrichters von elektrischen Antrieben vorgesehen. Eine derartige Einspeiseeinheit weist beispielsweise einen Kühl- körper auf, durch den das Kühlmittel führbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Ferti- gungsmaschine, welche insbesondere eine Produktionsmaschine oder eine Werkzeugmaschine oder ein Handhabungsautomat ist gelöst, wenn die Fertigungsmaschine ein Kühlsystem der obig beschriebenen Art aufweist.

Bei einem Verfahren zur Kühlung von zumindest einer Komponen- te eines elektrischen Antriebs wird vorteilhafter Weise das Kühlmittel durch ein Führungsmittel zumindest teilweise se- riell von einer Komponente eines elektrischen Antriebs zu ei- ner anderen Komponente eines weiteren elektrischen Antriebs und/oder zu einer Kühleinheit eines Maschinenteils geführt.

Vorteilhafter Weise wird dieses Verfahren zur Kühlung mittels eines Kühlsystems der obig beschriebenen Art durchgeführt.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in folgen- den figürlich dargestellt. Dabei zeigen : FIG 1 einen ersten elektrischen Antrieb nach dem Stand der Technik, FIG 2 einen zweiten elektrischen Antrieb nach dem Stand der Technik, FIG 3 ein serielles offenes Kühlsystem, FIG 4 ein serielles geschlossenes Kühlsystem, FIG 5 ein serielles offenes Kühlsystem mit Einspeiseein- heit, FIG 6 ein serielles geschlossenes Kühlsystem mit Einspeise- einheit und FIG 7 den Aufbau eines elektrischen Antriebs für ein erfin- dungsgemäßes Kühlsystem.

Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt einen elektrischen Antrieb 10 und ein Kühlsystem lnach dem Stand der Technik. Der elekt- rische Antrieb 10 weist eine elektrische Maschine 12, eine Elektronik 14 und eine Kühleinheit 20 auf. Die Kühleinheit 20 weist ihrerseits einen Lüfter 22 auf. Die Elektronik 14 weist sowohl eine Leistungselektronik 16 wie auch eine Antriebs- elektronik 15 auf. Die Antriebselektronik 15 ist mittels ei- nes internen Lüfters 18 kühlbar. Die elektrische Maschine 12 weist zur Ankopplung eine Welle 26 auf. Der elektrische An- trieb 10 ist gemäß FIG 1 derart aufgebaut, dass die elektri- sche Maschine 12 mit der Elektronik 14 örtlich gekoppelt ist.

Der elektrische Anschluss des elektrischen Antriebs 10 er-

folgt mittels elektrischer Verbindungstechnik 24. Durch den Aufbau des elektrischen Antriebs 10 ergibt sich für das Kühl- system 1 ein dezentraler Aufbau.

Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt ein weiteres Kühlsystem 2 und einen elektrischen Antrieb, welcher eine elektrische Ma- schine 12 und einen von dieser getrennte Elektronik 14 auf- weist. Die Elektronik 14 ist mittels elektrischer Verbin- dungstechnik 24 mit der elektrischen Maschine 12 gekoppelt.

Der Aufstellungsort der elektrischen Maschine 12 des elektri- schen Antriebs unterscheidet sich somit vom Aufstellungsort der Elektronik 14. Die Elektronik 14 ist mit einer Kühlein- heit 20 gekoppelt. Auch dieses Kühlsystem 2 ist wie das Kühl- system 1 aus FIG 1 autark für jeweils einen elektrischen An- trieb ausgeführt.

Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt ein Kühlsystem 3, welches verschiedene elektrischen Antriebe 11 aufweist. Die elektri- schen Antriebe 11 weisen neben elektrischen Maschinen 12 und Elektronik 14 eine Kühleinheit 21 auf. Die Kühleinheiten 21 sind mittels von Rohren 40 bzw. mittels von Schläuchen 42 miteinander verbunden. Neben der Verbindung zwischen den elektrischen Antrieben 11 erfolgt auch eine serielle Verbin- dung zu einer Kühleinheit 28 eines Maschinenteils. Das Ma- schinenteil ist beispielsweise das Werkzeug einer Kunststoff- spritzmaschine. Das Kühlmittel ist beispielsweise Luft, wel- che mittels eines Lüfters 23 über einen Lufteinlass 32 in das Kühlsystem 3 hinein blasbar ist. Über einen Luftauslass 30 ist die Kühlluft aus dem Kühlsystem 3 ausführbar. Eingesaugte Kühlluft ist mittels eines Filters 33 filterbar. Die Anord- nung des Lüfters 23 ist zentral bezüglich der zu kühlenden Komponenten. Die zentrale Anordnung 25 ist symbolisch mittels eines strichlinierten Rechtecks angedeutet.

Die Darstellung gemäß FIG 4 zeigt ein Kühlsystem 4, welches geschlossen ausgeführt ist. Das Kühlsystem weist folglich we- der einen Lufteinlass noch einen Luftauslass auf. Die Kühlung

des Kühlmittels wie z. B. Kühlluft bzw. eine Flüssigkeit er- folgt mittels eines Wärmetauschers 34. Der Wärmetauscher 34 weist beispielsweise einen Kühlkörper 36 auf. Das Kühlsystem 4 weist neben elektrischen Antrieben 11 auch einen elektri- schen Antrieb 9 auf, welcher sich von den bislang gezeigten elektrischen Antrieben 11 dadurch unterscheidet, dass die Kühlung des elektrischen Antriebs 9 derart ausgeführt ist, dass an einer Seite des elektrischen Antriebs 9 das Kühlmit- tel zugeführt wird um es auf einer davon axial entfernten Seite des elektrischen Antriebs 9 abzuführen.

Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt ein Kühlsystem 5, welches eine Parallelführung eines Kühlmittels bezüglich eines elek- trischen Antriebs 11 und einer Kühleinheit 28 eines Maschi- nenteils zeigt. Des Weiteren weist das System gemäß FIG 5 ei- ne zentrale Einspeiseeinheit 35 für die elektrischen Antriebe 11 auf. Die Einspeiseeinheit 35 ist beispielsweise ein Gleichrichter oder ein Umrichter. Über die zentrale Einspei- seeinheit 35 sind die elektrischen Antriebe 11 speisbar. Eine Kühlung der Einspeiseeinheit 35 ist mittels des Kühlkörpers 36 realisiert.

In FIG 5 ist innerhalb der seriellen Kopplung zwischen zwei elektrischen Antrieben 11 ein Wärmetauscher 34 eingefügt, wo- bei mittels dieses Wärmetauschers 34 das Kühlmittel für wei- tere Kühlaufgaben wieder abkühlbar ist.

Die Darstellung gemäß FIG 6 zeigt ein Kühlsystem 6, welches zusätzlich zur seriellen Führung eines Kühlmittels einen Bei- pass 50 aufweist. Der Beipass 50 ist zur Vorbeileitung des Kühlmittels an den elektrischen Antrieb 11 vorgesehen. Da es sich bei dem Kühlsystem 6 um ein geschlossenes Kühlsystem handelt, weist dieses Kühlsystem wiederum einen Wärmetauscher auf. Wie auch bereits beim Kühlsystem 5 gemäß FIG 5 ist auch beim Kühlsystem 6 gemäß FIG 6 eine zentrale Einspeiseeinheit 38 mit einem Kühlkörper 36 vorgesehen.

Die Darstellung gemäß FIG 7 zeigt ein Beispiel für eine me- chanische Ausführung eines elektrischen Antriebes 11 für ein erfindungsgemäßes Kühlsystem. Der elektrische Antrieb 11 weist eine elektrische Maschine 12 mit einer Welle 26 auf.

Innerhalb eines Gehäuses 44 ist eine Leistungselektronik 16 sowie eine Antriebselektronik 15 platziert. An die Leistungs- elektronik 16 schließt eine Kühleinheit 20 an. Die Kühlein- heit 20 ist mittels einer Abdeckhaube 46 abdeckbar. Die Ab- deckhaube 46 weist Anschlüsse für einen Luftschlauch 48 auf.

Die Kühleinheit 20 ist beispielsweise derart aufbaubar, dass diese Kühlrippen 52 sowie einen internen Beipass 50 aufweist.