Motorsteuergerät

Die Erfindung betrifft ein Motorsteuergerät insbesondere ein Motorsteuergerät nach Anspruch 1.

Bei den, aus dem Stand der Technik bekannten Halbleitermo¬ torsteuergeräten (Sanftstartern) ist bekannt, eine By-pass- Funktion, das heißt eine Überbrückung eines Schalters über ein zusätzliches Schütz zu verwirklichen. Der Sanftstarter übernimmt dabei die Ansteuerung des Schützes. Nachteilig bei diesen Geräten ist es, dass zusätzliche Bauelemente zur Rea¬ lisierung dieser By-pass-Funktion erforderlich sind. Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Geräte bekannt, bei denen die By-pass-Funktion in dem Motorsteuergerät integriert ist. Nachteilig bei diesen Geräten ist jedoch, dass diese entweder nur für eine zweiphasig gesteuerte Ausführung oder aber nur für eine dreiphasig gesteuerte Ausführung ausgebildet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Motorsteuerge¬ rät mit integrierter By-pass-Funktion bereitzustellen, wel¬ ches sowohl einen einfachen Aufbau als auch eine universelle Einsetzbarkeit gestattet. Diese Aufgabe wird durch ein Mo- torsteuergerät nach Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, dass in der Gehäuseeinheit Verbindungselemente vor¬ gesehen sind, die das elektronische Schaltglied einer Leis¬ tungsteileinheit mit entsprechenden Kontaktschienenteilen der Kontaktschiene und dem elektromechanischen Schaltglied dieser Leistungsteileinheit elektrisch und mechanisch so verbinden, dass die Kontaktschienenteile dieser Leistungsteileinheit so¬ wohl vom elektronischen Schaltglied als auch vom elektrome¬ chanischen Schaltglied zusammenschaltbar sind, kann ohne gro- ßen Aufwand, das heißt ohne eine hohe Anzahl zusätzlicher Teile die By-Pass-Funktion erreicht werden. Insbesondere da¬ durch, dass diese erfindungsgemäß vorgesehenen Verbindungs- elemente sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Funktionen übernehmen, ist der Aufwand an zusätzlichen Teilen besonders gering, was letztendlich zu einer Verringerung von möglichen Fehlerquellen und zu geringeren Herstellkosten des Motorsteuergerätes führt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbil¬ dungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsbeispiele dersel¬ ben werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.l eine perspektivische Darstellung eines Motorsteuer- gerätes in dreipoliger Ausführung,

Fig.2 eine perspektivische Darstellung von drei Leis¬ tungsteileinheiten zur Ausbildung eines dreipoli¬ gen, dreiphasig gesteuerten Motorsteuergerätes,

Fig.3 eine seitliche Ansicht des dreiphasig gesteuerten Motorsteuergerätes,

Fig. 4 perspektivisch einen Teilausschnitt des dreiphasig gesteuerten Motorsteuergerätes.

Figur 1 zeigt ein dreipoliges Motorsteuergerät 1, welches im Wesentlichen aus einer Gehäuseeinheit 2 und einer unterhalb der Gehäuseeinheit 2 angeordneten Kühleinheit 3 besteht. Die Gehäuseeinheit 2 ist vollständig aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Im Fußbereich der Kühleinheit 3 sind Befestigungs¬ elemente 4 zur Befestigung des Motorsteuergerätes 1 an einer Montagewand oder dergleichen vorgesehen.

Die Gehäuseeinheit 2 umfasst ein Gehäusegrundmodul 5, sowie ein darauf aufgebauter Gehäusedeckel 6, der zur Aufnahme ei¬ ner zentralen Steuereinheit (nicht abgebildet) ausgebildet ist. Die zentrale Steuereinheit dient zur Ansteuerung der einzelnen Leistungsteileinheiten des Motorsteuergerätes 1.

Die Kühleinheit 3 dient zur Aufnahme von Kühlkörpern der Leistungsteileinheiten des Motorsteuergerätes 1. Darüber hin¬ aus sind Lüfter 7 zur aktiven Kühlung des Motorsteuergerätes 1 vorgesehen. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Ausfüh¬ rungsform ohne zusätzliche Lüfter möglich.

Figur 2 zeigt drei Leistungsteileinheiten 17 des Motorsteuer¬ gerätes 1, wie sie in eine in Figur 1 dargestellte Gehäuse¬ einheit 2 eingebaut werden kann, um ein dreipoliges, dreipha¬ sig gesteuertes Motorsteuergerät 1 auszubilden. Jeder der drei abgebildeten Leistungsteileinheiten 17 ist dabei eine Phase zugeordnet. Jede Leistungsteileinheit 17 umfasst ein elektronisches Schaltglied 18, beispielsweise einen Thy¬ ristor, und eine elektromechanische Überbrückung in Form ei¬ nes elektromechanisehen Schaltglieds 19 nach Art eines ein¬ phasigen Schützes sowie entsprechende Kühlkörper 20. Mit an- deren Worten - eine Leistungsteileinheit 17 wird gebildet von einem elektronischen Schaltglied 18 und einem diesem elektro¬ nischen Schaltglied 18 zugeordneten elektromechanisehen Schaltglied 19.

Jeder Phase sind zwei Kontaktschienenteile einer Kontakt¬ schiene 21 zugeordnet. Diese Kontaktschienen 21 treten im Montageendzustand jeweils an der Stirnseite 13 sowie an der Rückseite 12 des Gehäusegrundmoduls 5 zur Ausbildung von An¬ schlusskontakten aus dem Gehäusegrundmodul 5 aus. Jeder Kon- taktschiene 21 ist ein Ringkernwandler 22 zugeordnet, der in einer Gehäusevertiefung 11 einliegt, die Steuereinheit mit einer Strominformation versorgt und damit den Motorschutz ge¬ währleistet.

Der phasenwinkelgesteuerten Zündung der Thyristoren während des Hochlaufens und des Ausschaltens des an das Motorsteuer¬ gerät angeschlossenen Motors (nicht abgebildet) dient die im Gehäusedeckel 6 der Gehäuseeinheit 3 angeordnete zentrale Steuereinheit, die in Form eines auf einer Leiterplatte ange¬ ordneten Mikrocontrollers ausgebildet ist.

Nachdem der von dem Motorsteuergerät 1 angesteuerte Motor un¬ ter Verwendung des elektronischen Schaltglieds 18 hochgelau¬ fen ist und seinen Betriebspunkt, also Nenndrehzahl und Nenn¬ strom, erreicht hat, wird die Überbrückungs- oder By-pass- Funktion durch die Steuereinheit aktiviert. Mit anderen Wor- ten erfolgt dann eine Überbrückung des elektronischen Schalt¬ glieds 18 durch das elektromechanische Schaltglied 19. Soll der Motor wieder ausgeschaltet werden, wird mit Hilfe der Steuereinheit das elektromechanische Schaltglied 19 deakti¬ viert und das elektronische Schaltglied 18 aktiviert. Das Ein- und Ausschalten des Motors erfolgt also über das elekt¬ ronische Schaltglied 18, während das Stromführen über das elektromechanische Schaltglied 19 erfolgt. Die Steuereinheit dient dabei zur Steuerung des Zusammenspiels von Thyristor und Überbrückung.

Gleichzeitig wertet die Steuereinheit die Stromhöheninforma¬ tionen der den einzelnen Phasen zugeordneten Ringkernwandler 22 aus und ermittelt die Belastung der Thyristoren für einen ausreichenden Thyristoreigenschutz. Darüber hinaus ist die Steuereinheit für den Motorschutz zuständig.

Da das elektromechanische Schaltglied 19 einen etwa um den Faktor zehn geringeren Wärmeverlust als das elektronische Schaltglied 18 aufweist, die produzierten Wärmeverluste mit anderen Worten während des Betriebs über das elektromechani¬ sche Schaltglied 19 also um ein Vielfaches geringer sind, kann der für die Kühlung des elektronischen Schaltglieds 18 vorgesehene Kühlkörper 20 wesentlich kleiner ausgelegt wer¬ den. Darüber hinaus kann auch das elektronische Schaltglied 18 selbst geringer dimensioniert sein, da es keiner Dauerbe¬ lastung ausgesetzt ist. Das elektromechanische Schaltglied 19 umfasst ein feststehen¬ des Joch 23, unterhalb dessen eine Magnetspule 24 angeordnet ist. Unter der Spule 24 ist ein beweglicher Anker 25 angeord¬ net. Ein mit dem Anker 25 verbundener Kontaktträger 26 aus Kunststoff, zwei Festkontakte 27, 28 und ein bewegliches Schaltstück 29, das sich über eine Feder 30 an dem Kontakt¬ träger 26 abstützt, bilden das Verbindungsteil.

Die in Form von Kontaktschienenteilen ausgebildeten Festkon- takte 27, 28, die zum Anschluss von Anschlusskabeln vorgese¬ hen sind, verfügen über Silberauflagen. Wird über die Steuer¬ einheit eine Spannung an das Schaltglied 19 angelegt, erfolgt ein Stromfluss durch die Magnetspule 24 und der Anker 25 be¬ wegt sich in Richtung des Jochs 23, bis Anker 25 und Joch 23 aufeinanderliegen. Bei dieser Bewegung wird der Kontaktträger 26 mitgenommen und drückt über die Feder 30 das Schaltstück 29 auf die beiden Festkontakte 27, 28. Damit ist eine leiten¬ de Verbindung hergestellt.

Figur 3 zeigt die zuvor beschriebene Leistungsteileinheiten 17 des Motorsteuergerätes 1 in seitlicher Ansicht, so dass hier aber nur eine Leistungsteileinheit 17 sichtbar ist. Er¬ findungsgemäß sind nun Verbindungselemente 40 und 50 vorgese¬ hen, die bei einer Leistungsteileinheit 17 das elektronische Schaltglied 18 mit den entsprechenden Kontaktschienenteilen 21λ und 21λ V der Kontaktschiene 21 so verbindet, dass letzt¬ endlich die beiden Schaltglieder 18 und 19 parallel zueinan¬ der angeordnet sind. Durch diese parallele Anordnung des e- lektronischen Schaltgliedes 18, das insbesondere als Halblei- terschaltglied ausgebildet ist, und dem elektromagnetischen Schaltglied 19 ist dann die Überbrückungsfunktion erzielbar.

Wie in Figur 3 dargestellt, ist in dem vorliegenden Ausfüh¬ rungsbeispiel das Verbindungselement 40 als Stanz-Biegeteil ausgeführt und das Verbindungselement 50 als Drehteil ausge¬ führt. Beide zusammen bilden eine optimale mechanische Befes¬ tigung des elektrischen Schaltgliedes 18 an der Kontaktschie- ne 21. Das Drehteil ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn bei der Konstruktion auf einen möglichst geringen Platzbedarf für die Befestigung geachtet werden soll und das Verbindungs¬ element sehr eng im Gehäuse geführt werden soll. Grundsätz- lieh ist aber auch jede andere Art der Verbindungselemente 40 und 50 denkbar, solange der erfindungsgemäße Gedanke, dass durch diese Verbindungselemente 40 und 50 sowohl eine elekt¬ rische Parallelschaltung der beiden Schaltglieder 18 und 19 als auch eine mechanisch belastbare Befestigung erreicht wird. So müssen die Verbindungseiemente letztendlich so ge¬ wählt werden, dass sie Beschleunigungen des Leistungsteils, dass heißt Beschleunigungen des elektrischen Schaltkreises 18, aber auch von außen an den Anschlussteilen 27 und 28 auf die Kontaktschiene einwirkende Kräfte aufnehmen können.

In Figur 4 dargestellt ist perspektivisch ein Teilausschnitt des dreiphasig gesteuerten Motorsteuergerätes, so dass eine bevorzugte Ausbildung des Verbindungselements 40 zu sehen ist. So ist das Stanz-Biegeteil 40 vorzugsweise an dem Ende, an dem das elektrische Schaltglied 18 befestigt werden soll mit einem Langloch ausgeführt. Dadurch kann eine zur Befesti¬ gung des Schaltglieds 18 durch das Langloch geführte Schraube in ihrer Lage relativ zu dem Stanz-Biegeteil variiert werden, so dass Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Das andere Ende des Stanz-Biegeteils wird mit entsprechenden Mit¬ teln, wie beispielsweise einer Schraube, am Kontaktschienen¬ teil 21x befestigt. Anstelle des hier dargestellten Stanz- Biegeteils 40 ist auch jede andere Art von Verbindungselement 40 denkbar, solange eine großflächige Verbindung gewährleis- tet ist. Zusätzlich können in dem Stanz-Biegeteil Öffnungen 43 so vorgesehen sein, dass ein Kühlluftstrom weiterhin weit¬ gehend ungehindert durch das Motorsteuergerät strömen kann.