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Title:
ELECTRIC MACHINE AND ELECTRIC DRIVE WITH SAID ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/009554
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric machine (3) comprises a number of sensors (9) and a recorder unit (15) for the signals (SIG), recorded by the sensors (9). According to the invention, the recorder unit (15) comprises a web server unit (16) with at least one data interface. Corresponding sensor data (SD) may be read out with the sensor signals (SIG) from the recorder unit (15) via the data interface. The data interface is particularly a LAN, USB or Firewire data interface using a TCP/IP data transport protocol.

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Inventors:
KNAUFF AXEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/056714
Publication Date:
January 24, 2008
Filing Date:
July 04, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
KNAUFF AXEL (DE)
International Classes:
G07C3/00
Domestic Patent References:
WO2002023290A22002-03-21
WO2001029783A22001-04-26
Foreign References:
US6311101B12001-10-30
US4943760A1990-07-24
US5726911A1998-03-10
JP2003021654A2003-01-24
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Elektrische Maschine mit einer Anzahl von Sensoren (9) und mit einer Erfassungseinheit (15) für von den Sensoren (9) er- fasste Sensorsignale (SIG) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass die Erfassungseinheit (15) eine Webserver-Einheit (16) mit zumindest einer Datenschnittstelle aufweist und

- dass mit den Sensorsignalen (SIG) korrespondierende Sensor- daten (SD) über die Datenschnittstelle aus der Erfassungs ¬ einheit (15) auslesbar sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensordaten (SD) durch Aufruf zumindest einer Webseite der Webserver-Einheit (16) auslesbar sind.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassungseinheit (15) einen Datenspeicher zur Speicherung einer zeitlichen Folge von Sensordaten (SD) aufweist.

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumin- dest eine der Datenschnittstellen ein Datentransportprotokoll auf Basis eines TCP/IP-Standards unterstützt.

5. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An ¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - dass die elektrische Maschine zum Anschließen der elektri ¬ schen Maschine einen als Klemmenkasten (11) ausgebildeten Leistungsanschluss aufweist und

- dass die Erfassungseinheit (15) im Klemmenkasten (11) un ¬ tergebracht ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An ¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Datenschnittstellen als vorkonfektionier-

ter Anschluss zum Anschließen einer Ausleseeinrichtung ausge ¬ bildet ist.

7. Elektrische Maschine nach Anspruch 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der vorkonfektionierte

Anschluss im oder am Klemmenkasten (11) angebracht ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An ¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Datenschnittstellen der Webserver- Einheit (16) eine Funkdatenschnittstelle ist.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 5 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Funkdatenschnitt- stelle im oder am Klemmenkasten (11) angebracht ist.

10. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An ¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Erfassungseinheit (15) zur elektrischen Pufferung der Erfassungseinheit (15) ein elektrischer Energiespeicher zugeordnet ist.

11. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An ¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erfassungseinheit (15) über zumindest eine der Da ¬ tenschnittstellen mit einer Stromversorgung zur Energiever ¬ sorgung der Erfassungseinheit (15) verbindbar ist.

12. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An- Sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass einer der Sensoren (9) ein Temperatursensor, ein Schwin ¬ gungssensor oder ein Drehgeber ist.

13. Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen An- Sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine ein Elektromotor ist.

14. Elektrischer Antrieb, welcher eine elektrische Maschine (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Stromrichter (2) zur Speisung der elektrischen Maschine (3) aufweist, wobei der Stromrichter (2) eine Steuereinheit (6) aufweist, welche eine Webserver-Einheit (5) mit zumindest einer Daten ¬ schnittstelle umfasst, und wobei je eine der stromrichter- und maschinenseitigen Datenschnittstellen zum Auslesen der Sensordaten (SD) miteinander verbunden sind.

15. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

- dass die Steuereinheit (6) des Stromrichters (2) eine elektrische Stromversorgung aufweist und

- dass die Stromversorgung mit der Erfassungseinheit (15) der elektrischen Maschine (3) über je eine der stromrichter- und maschinenseitigen Datenschnittstellen verbunden ist.

Description:

Beschreibung

Elektrische Maschine und elektrischer Antrieb mit einer der ¬ artigen elektrischen Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Anzahl von Sensoren. Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrischen Antrieb, welcher eine erfindungsgemäße elektrische Maschine und einen Stromrichter zur Speisung der elektrischen Maschine aufweist.

Eine elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektromotor oder ein Generator. Sie kann eine Asynchron- oder Synchronmaschine sein.

Häufig weisen elektrische Maschinen Sensoren auf, die zur überwachung und/oder zur Steuerung der elektrischen Maschine benötigt werden. Bei den Sensoren kann es sich um Temperatursensoren, Schwingungssensoren, Wicklungsbruchsensoren, Dreh- geber oder dergleichen handeln. Die Sensoren sind vorzugsweise an überwachungsbedürftigen Stellen in der elektrischen Maschine angebracht, wie z.B. im Wickelkopf oder im Bereich der Motorlager .

Die elektrische Maschine kann zur messtechnischen Aufberei ¬ tung der erfassten Sensorsignale eine Sensorelektronik aufweisen. Sie kann in einem Maschinengehäuse oder vorzugsweise in einem Klemmenkasten der elektrischen Maschine untergebracht sein. Sie kann auch eine Schnittstelle, wie z.B. eine RS232-Schnittstelle, zum Auslesen der von der Sensorelektro ¬ nik erfassten Messwerte aufweisen.

Nachteilig daran ist, dass ein spezielles Ausleseprogramm, wie z.B. ein Monitorprogramm, auf einem Personal Computer (PC) oder auf einem Computer zum Auslesen der Messwerte aus der Sensorelektronik benötigt wird.

Elektrische Antriebe können aus einem Stromrichter und aus einer elektrischen Maschine bestehen. An einem Stromrichter können auch mehrere elektrische Maschinen angeschlossen sein. Auch ist es möglich, dass mehrere Stromrichter eine elektri- sehe Maschine speisen. Der Stromrichter kann z.B. ein Umrichter, ein Wechselrichter oder ein Gleichrichter sein.

Der Stromrichter weist üblicherweise eine Steuereinheit zur Ansteuerung eines Leistungsteils mit einem oder mehreren Stromrichtermodulen auf. Ein Stromrichtermodul umfasst typi ¬ scherweise elektronische Schaltmittel, wie z.B. Leistungs ¬ transistoren, zur Erzeugung eines Drehfeldes für die elektrische Maschine.

Die Steuereinheit kann auch ein eigenständiges Gerät sein, welches mit einem oder mehreren Stromrichtermodulen verbunden ist. Zudem ist die Steuereinheit zur überwachung und/oder Steuerung der elektrischen Maschine mit den eingangs beschriebenen Sensoren der elektrischen Maschine verbunden.

Der Stromrichter kann mit der elektrischen Maschine über ein Leistungsanschlusskabel sowie über ein Sensorkabel zum An- schluss der Sensoren verbunden sein. Zum Anschluss weist die elektrische Maschine üblicherweise einen Klemmenkasten auf. Dort können die jeweiligen Leitungsenden des Motoranschlusskabels bzw. des Sensorkabels auf entsprechenden Klemmen auf ¬ gelegt werden. Das Leistungsanschlusskabel sowie das Sensor ¬ kabel können auch in einem gemeinsamen Anschlusskabel zusam- mengefasst sein.

Die Steuereinheit kann mehrere Signalanschlüsse zum Anschlie ¬ ßen der Sensoren sowie eine nachgeschaltete Messerfassungs ¬ einheit aufweisen. Die Steuereinheit des Stromrichters kann eine oder mehrere Datenschnittstellen zur Kommunikation mit einer übergeordneten Leitstelle eines Fertigungs- oder Auto ¬ matisierungssystems oder einer Anlage aufweisen. Die Daten ¬ schnittstelle kann z.B. eine Profibus- oder CAN-Bus-Daten- schnittstelle sein.

Die Datenschnittstelle kann auch eine TCP/IP-Datenschnitt- stelle zur übertragung von Daten über das Internet bzw. über ein firmenseitiges Intranet sein. In diesem Falle basieren die zu übertragenden Daten vorzugsweise auf einem standardi- sierten HyperText Transfer Protocol (HTTP) . Das HyperText

Transfer Protocol ist ein Protokoll insbesondere zur übertra ¬ gung von Daten über ein Netzwerk. Es wird hauptsächlich dazu verwendet, um Webseiten und andere Daten mittels eines Web ¬ browsers aus dem Datennetz des „World Wide Web" (WWW) zu Ia- den.

Weist eine Steuereinheit eine oder mehrere TCP/IP-Daten- schnittstellen auf, so können über diese Diagnosedaten oder Messdaten der Sensoren der elektrischen Maschine ausgelesen werden. An die Datenschnittstelle kann z.B. ein PC oder ein

Notebook als Ausleseeinrichtung angeschlossen werden. Zum An- schluss weist eine TCP/IP-Datenschnittstelle typischerweise eine LAN-Buchse (Local Area Network), wie z.B. ein RJ45-Buch- se, auf.

Die zuvor beschriebenen TCP/IP-Schnittstellen können Bestandteil einer Webserver-Einheit sein, welche auf Anfrage Websei ¬ ten zur Verfügung stellen kann. Ein Webserver ist im engeren Sinne eine Softwareapplikation zur Ausführung eines Server- Dienstes, der Informationen über das HTTP-Protokoll zur Ver ¬ fügung stellt.

Die Webseiten können im Fall eines elektrischen Antriebs bzw. einer elektrischen Maschine maschinenspezifische Messwerte oder Statusinformationen enthalten. Die Webserver-Einheit ist dazu datentechnisch mit einer Messeinheit der Steuereinheit verbunden. Ein Servicefachmann kann dann im Rahmen einer Diagnose auf entsprechende Webseiten der Steuereinheit mittels eines Standard-Webbrowsers zugreifen. Ein Standard-Webbrowser ist z.B. der Internet Explorer von der Fa. Microsoft. Der

Aufruf einer Webseite kann z.B. durch Eingabe einer sogenannten URL-Adresse (Uniform Resource Locator) oder eines Links

erfolgen, welche bzw. welcher auf die gewünschte Webseite verweist .

Nachteilig bei den zuvor beschriebenen Antrieben ist es, dass bei Ausfall der Steuereinheit kein datentechnischer Zugriff auf die Sensoren in der elektrischen Maschine möglich ist.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine anzugeben, welche auf einfache Weise ein Auslesen der maschi- nenseitigen Sensordaten erlaubt.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen geeigneten Antrieb anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrischen Maschine, wel ¬ che eine Anzahl von Sensoren und eine Erfassungseinheit für die von den Sensoren erfassten Sensorsignale aufweist.

Die Erfassungseinheit weist in kennzeichnender Weise eine Webserver-Einheit mit zumindest einer Datenschnittstelle auf. Es sind mit den Sensorsignalen korrespondierende Sensordaten über die Datenschnittstelle aus der Erfassungseinheit ausles ¬ bar .

Damit ist der Vorteil verbunden, dass mittels eines Standard- Webbrowsers maschinenseitige Sensormessdaten direkt aus der elektrischen Maschine ausgelesen werden können. Der Webbrowsers ist üblicherweise Bestandteil einer Standardsoftware auf einem PC oder einem Computer.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bereits Webbrowser für eine Vielzahl von Computer-Betriebssystemen, wie z.B. von Windows, Linux, Unix oder Mac OS, verfügbar sind.

Die Webserver-Einheit umfasst typischerweise einen Webdienst bzw. einen Webserver als Softwareapplikation, welche auf einem Mikroprozessor oder auf einem MikroController ausgeführt wird. Zum Anschluss eines PCs oder Computers weist die Web-

server-Einheit z.B. eine LAN-Buchse auf Basis eines IEEE 802.3-Standards auf. Alternativ kann die Webserver-Einheit eine USB-Buchse (Universal Serial Bus) oder eine Firewire- Buchse auf Basis eines IEEE 1394-Standards aufweisen. Es sind auch andere Anschlüsse in Form von Buchsen oder Steckern möglich .

Eine derartige Webserver-Einheit ist beispielsweise von der Fa. LANTRONIX (www.lantronix.com) unter der Typbezeichnung XPort als Baueinheit erhältlich. Es handelt sich dabei um ei ¬ ne hochintegrierte Baueinheit, welche in etwa den Abmessungen zweier LAN-Buchsen entspricht. In diese Baueinheit sind eine LAN-Buchse sowie ein MikroController zur Ausführung des Webservers integriert. Zudem weist die Webserver-Einheit einen elektronischen Speicher zur Speicherung der Webseiten auf.

Die Webseiten können über die LAN-Buchse von einem Webbrowser hochgeladen werden.

Darüber hinaus weist die Webserver-Einheit eine programmier- bare SPI-Schnittstelle (Serial Port Interface) zum Anschluss an eine prozessorgestützte Einheit auf, wie z.B. an einen MikroController oder an einen Mikroprozessor. über die SPI- Schnittstelle kann die Webserver-Einheit die von der Erfas ¬ sungseinheit erfassten Sensordaten einlesen und weiterverar- beiten. Vorzugsweise wird die SPI-Schnittstelle mit drei Ein- /Ausgabepins oder sogenannten SPI-Ports eines Mikrocontrol- lers oder Mikroprozessors verbunden. Der Hard- und Software ¬ aufwand für die serielle Schnittstelle ist minimal.

Auf Basis einer derartigen Webserver-Einheit ist eine äußerst kompakte Erfassungseinheit zur Erfassung der von den Sensoren in der elektrischen Maschine stammenden Sensorsignale möglich. Die Erfassungseinheit kann an nahezu beliebiger Stelle in der elektrischen Maschine angebracht werden, wie z.B. in Freiräumen im Bereich des Wickelkopfes oder des Lagerschildes .

Die Erfassungseinheit weist vorzugsweise eine Buchsen- oder Klemmleiste zum Anschluss der Leitungsenden der Sensoren auf. Die Leitungsenden der Sensoren können alternativ einen vorkonfektionierten Stecker oder eine vorkonfektionierte Buchse aufweisen, welcher bzw. welche in ein jeweiliges Gegenstück auf der Erfassungseinheit eingesteckt werden kann.

Die Erfassungseinheit ist vorzugsweise eine bestückte Leiter ¬ platte, auf welcher insbesondere die Webserver-Einheit, ein MikroController, Bauelemente zur Sensorsignalerfassung sowie eine Stromversorgung angeordnet sind. Es können auch mehrere Bauelemente oder alle Bauelemente der Erfassungseinheit in einem einzigen elektronischen Bauelement integriert sein. Des Weiteren können Buchsen oder Klemmen zum Anschluss der Senso- ren vorhanden sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensordaten durch Aufruf zumindest einer Webseite der Webserver-Einheit auslesbar. Der Aufruf erfolgt in vorteil- hafter Weise durch einen Standard-Webbrowser, welcher auf einem PC oder auf einem Computer installiert ist. Der Aufruf einer Webseite kann z.B. durch Eingabe einer URL-Adresse oder durch Anklicken eines entsprechenden Links innerhalb der dargestellten Webseite erfolgen.

Die Webserver-Einheit kann auch eine oder mehrere dynamische Webseiten bereitstellen, welche erst bei Anfrage durch den Webbrowser generiert werden. Der Webbrowser startet im Anschluss eine Applikation, welche es ermöglicht, aktuelle Messdaten der Sensoren über die SPI-Datenschnittstelle aus der Erfassungseinheit auszulesen. Eine nachfolgend generierte dynamische Webseite weist in vorteilhafter Weise die aktuel ¬ len Messwerte der Sensoren auf.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Erfassungseinheit einen Datenspeicher zur Speicherung einer zeitlichen Folge von Sensordaten auf. Dadurch können in vorteilhafter Weise auch Sensordaten, die früher erfasst worden sind, aus-

gelesen werden. Auf Basis der Sensordaten ist eine vereinfachte Fehleranalyse z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Maschine möglich.

Die Sensordaten können z.B. in einer zeitlichen Ordnung im Sinne einer Historie gespeichert werden. Der Datenspeicher kann auch als UmlaufSpeicher betrieben werden, welcher nach einer vorgebbaren Speicherumlaufzeit wieder überschrieben wird. Die Speicherumlaufzeit kann auch für jeden Sensortyp individuell gewählt werden.

Im Besonderen weist die zumindest eine Datenschnittstelle der Webserver-Einheit ein Datentransportprotokoll auf Basis eines TCP/IP-Standards auf. Das TCP/IP-Datentransportprotokoll kann sowohl von der LAN-Schnittstelle als auch von der USB- oder Firewire-Datenschnittstelle unterstützt werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Maschine einen Leistungsanschluss auf, der als Klemmenkasten ausgebildet ist. Der Klemmenkasten dient insbesondere zum An ¬ schließen von elektrischen Leitungen, die hohe Ströme führen. Erfindungsgemäß ist die Erfassungseinheit im Klemmenkasten untergebracht .

Der Vorteil ist, dass die Erfassungseinheit bei einem techni ¬ schen Defekt auf einfache Weise ausgetauscht werden kann.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Erfassungseinheit im Klem ¬ menkasten vor Umwelteinflüssen wie Staub und Feuchtigkeit ge- schützt ist. Bei der Unterbringung der Erfassungseinheit ist ein vorgeschriebener Mindestspannungsabstand zu spannungsführenden Klemmen im Klemmenkasten einzuhalten.

Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist zumindest eine der Datenschnittstellen als vorkonfektionierter Anschluss zum Anschließen einer Ausleseeinrichtung ausgebildet. Die Ausleseeinrichtung ist z.B. ein PC oder Computer. Sie kann auch ein Steuerrechner oder eine Steuereinheit, z.B. für einen Strom-

richter, sein. Der Anschluss kann eine LAN-Buchse, wie z.B. eine RJ-45-Buchse, sein. In die LAN-Buchse kann zum Auslesen der Erfassungseinheit ein entsprechendes LAN-Kabel mit einem entsprechenden LAN-Stecker eingesteckt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine der Datenschnittstellen als USB- oder Firewire-Buchse ausgebildet sein .

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist zumindest ein vorkonfektionierter Anschluss im oder am Klemmenkasten angebracht .

Dadurch ist der Anschluss leicht zugänglich. Vorzugsweise schließt der Anschluss, wie z.B. die LAN-, USB- oder Fire ¬ wire-Buchse, bündig mit einer Außenseite des Klemmenkastens ab. Für die Anschlussbuchse kann auch eine Abdeckung gegen Schmutz und Feuchtigkeit vorgesehen sein.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine der Datenschnittstellen der Webserver-Einheit eine Funkdatenschnitt ¬ stelle sein.

Damit ist der Vorteil verbunden, dass zum Auslesen der Web- server-Einheit kein Datenübertragungskabel benötigt wird. Ein Auslesen der Daten ist möglich, wenn sich eine Ausleseeinrichtung mit einer geeigneten Funkdatenschnittstelle in der Nähe der elektrischen Maschine befindet.

Vorzugsweise ist die Funkdatenschnittstelle eine WLAN-Funkda- tenschnittstelle (Wireless Local Area Network) auf Basis ei ¬ nes IEEE 802.11-Standards . Das Datentransportprotokoll der Funkdatenschnittstelle basiert auf dem TCP/IP-Standard.

Die Funkdatenschnittstelle kann alternativ auch eine Blue ¬ tooth-Funkdatenschnittstelle auf Basis eines IEEE 802.15.1- Standards sein. Andere Funkdatenschnittstellen können z.B. auf einem GSM-, UMTS- oder DECT-Standard basieren.

Im Besonderen ist die Funkdatenschnittstelle gemäß einer wei ¬ teren Ausführungsform im oder am Klemmenkasten angebracht.

Der Klemmenkasten ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, ins- besondere aus einem für Funkwellen durchlässigen Kunststoff, gefertigt. Die Funkdatenschnittstelle ist weiterhin derart im Klemmenkasten bzw. auf der Erfassungseinheit angeordnet, dass eine bevorzugte Funkabstrahlung weg von der elektrischen Maschine möglich ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Erfassungseinheit ein elektrischer Energiespeicher zur elektrischen Pufferung der Erfassungseinheit zugeordnet. Der Energiespeicher kann z.B. eine Batterie oder ein Akkumulator sein.

Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Erfassungseinheit inklusive der Webserver-Einheit bei Ausfall einer externen Stromversorgung der Erfassungseinheit weiterbetrieben werden kann. Die Erfassungseinheit kann im ordnungsgemäßen Betrieb z.B. über ein externes Netzteil mit Strom versorgt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erfassungseinheit über zumindest eine der Datenschnittstellen mit einer Stromversorgung zur Energieversorgung der Erfassungseinheit verbindbar.

Damit kann auf eine separate Stromversorgung, wie z.B. auf das Netzteil, verzichtet werden.

Im Falle einer LAN-Buchse ist es vorteilhaft, wenn zwei der acht Buchsenkontakte, die nicht für die Datenübertragung ver ¬ wendet werden, zur Stromversorgung herangezogen werden. Die Einspeisung des Versorgungsstromes erfolgt dann vorzugsweise über die Ausleseeinrichtung.

Im Falle einer USB- oder Firewire-Buchse ist bereits die übertragung eines Versorgungsstromes vorgesehen. Die Einspei ¬ sung des Versorgungsstromes erfolgt seitens der Ausleseein-

richtung über die korrespondierende USB- oder Firewire-Anschlussbuchse .

Bei den Sensoren handelt es sich insbesondere um einen Tempe- ratursensor, einen Schwingungssensor und/oder einen Drehgeber. Der Sensor kann auch ein Wicklungsbruchsensor oder ein Bremsüberwachungssensor sein.

Im Besonderen ist die elektrische Maschine ein Elektromotor. Die elektrische Maschine kann alternativ oder entsprechend ihrer Betriebsart auch ein Generator sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem elektrischen Antrieb gelöst, welcher eine erfindungsgemäße elektri- sehe Maschine und einen Stromrichter zur Speisung der elektrischen Maschine aufweist. Der Stromrichter weist eine Steu ¬ ereinheit auf, welche eine Webserver-Einheit mit zumindest einer Datenschnittstelle umfasst. Je eine der stromrichter- und maschinenseitigen Datenschnittstellen sind zum Auslesen der Sensordaten miteinander verbunden.

Der besondere Vorteil ist, dass die gesamte Sensorik der elektrischen Maschine datentechnisch auf einfache Weise in die Steuereinheit des Stromrichters bzw. des Antriebs einge- bunden werden kann. Hierzu greift der Webserver der Steuereinheit auf eine oder mehrere referenzierbare Webseiten der Webserver-Einheit in der elektrischen Maschine zu.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Ausfall der Steuereinheit des Antriebs weiterhin ein datentechnischer Zugriff auf die Sensoren in der elektrischen Maschine möglich ist. In diesem Fall kann eine Ausleseeinrichtung, wie z.B. der PC oder der Notebook, mit der Erfassungseinheit in der elektrischen Maschine datentechnisch verbunden werden.

Vorzugsweise weist die Erfassungseinheit zwei Datenschnitt ¬ stellen auf. über die erste der beiden Datenschnittstellen ist die Erfassungseinheit mit dem Stromrichter bzw. mit der

Steuereinheit verbunden. Bei Ausfall des Antriebs kann die Ausleseeinrichtung zur Diagnose der elektrischen Maschine über die zweite Datenschnittstelle mit der Erfassungseinheit verbunden werden.

In einer besonderen Ausführungsform weist die Steuereinheit des Stromrichters eine elektrische Stromversorgung auf. Die Stromversorgung ist mit der Erfassungseinheit der elektrischen Maschine über je eine der Stromrichter- und maschinen- seitigen Datenschnittstellen verbunden.

Der Vorteil ist, dass keine separate Stromversorgung für die Erfassungseinheit sowie für die Webserver-Einheit benötigt wird.

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

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben wer- den im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen

FIG 1 einen elektrischen Antrieb mit einem Stromrichter, einer elektrischen Maschine und einer Ausleseein- richtung zum Auslesen von Sensordaten nach dem

Stand der Technik, FIG 2 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer schematischen Darstellung,

FIG 3 beispielhaft den Aufbau eines erfindungsgemäßen An- triebs in einer schematischen Darstellung und

FIG 4 den Antrieb gemäß FIG 3 mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine im Detail.

FIG 1 zeigt einen elektrischen Antrieb 1 mit einem Stromrich- ter 2, mindestens einer elektrischen Maschine 3 und einer

Ausleseeinrichtung 4 zum Auslesen von Sensordaten SD nach dem Stand der Technik.

Bei den Sensordaten SD handelt es sich um aufbreitete Sensorsignale SIG, die von Sensoren 9 stammen und die zu überwa- chungs- und/oder Steuerungszwecken in der elektrischen Maschine 3 untergebracht sind. Bei den Sensoren 9 kann es sich um Temperatursensoren z.B. zur überwachung der Lagertemperatur oder Wicklungstemperatur handeln. Die Sensoren 9 können auch Schwingungssensoren, Drehgeber, Wicklungsbruchsensoren und dergleichen sein.

Der Stromrichter 2 kann z.B. ein Umrichter, Gleichrichter oder Wechselrichter sein. Er weist beispielhaft eine Steuereinheit 6 insbesondere zur überwachung und Steuerung eines Leistungsteils 7 sowie der daran angeschlossenen elektrischen Maschine 3 auf. Das Leistungsteil 7 kann z.B. ein Pulswech- selrichter sein.

Die Steuereinheit 6 weist beispielhaft eine stromrichtersei- tige Webserver-Einheit 5 auf, welche über eine interne Daten ¬ verbindung mit der Steuereinheit 6 des Stromrichters 2 ver- bunden ist. Die Steuereinheit 6 ist typischerweise eine pro ¬ zessorgestützte Datenverarbeitungseinheit. Im Beispiel der FIG 1 weist die Webserver-Einheit 5 eine Datenschnittstelle mit einer Anschlussbuchse 51 auf. über die Datenschnittstelle können die Sensordaten SD z.B. zur Diagnose der elektrischen Maschine 3 ausgelesen werden.

Die stromrichterseitige Webserver-Einheit 5 weist üblicher ¬ weise eine prozessorgestützte Einheit zur Ausführung eines Serverdienstes eines Webservers auf. Der Webserver stellt ausgewählte Webseiten bei Anfrage durch einen Webbrowser bereit. In diesem Fall kann die Steuereinheit 6 die erfassten Sensorsignale SIG in Form von HTTP-Dateien aufbereiten und diese dem Webserver zur Verfügung stellen.

Die Ausleseeinrichtung 4 ist z.B. ein mobiles Notebook. Sie kann über ein Schnittstellenkabel 8 mit der stromrichtersei ¬ tige Webserver-Einheit 5 zur übertragung der Sensordaten SD verbunden werden. Die Datenübertragung zwischen der Auslese-

einrichtung 4 und der Webserver-Einheit 5 bzw. der Steuereinheit 6 kann z.B. auf einem TCP/IP-Datentransportprotokoll ba ¬ sieren. Der Webbrowser ist üblicherweise Bestandteil der Standardsoftware der Ausleseeinrichtung 4.

Des Weiteren ist die Steuereinheit 6 zur Messwerterfassung über ein Sensorkabel 10 mit den jeweiligen Sensoren 9 in der elektrischen Maschine 3 verbunden. Das Sensorkabel 10 weist üblicherweise eine Vielzahl von Signalleitungen auf. Die je- weiligen Enden der Signalleitungen sind im Beispiel der FIG 1 auf einer Klemmleiste 62 der Steuereinheit 6 und auf nicht weiter dargestellte Klemmen eines maschinenseitigen Klemmenkastens 11 aufgelegt. Der Klemmenkasten 11 ist üblicherweise an einer Außenseite eines Maschinengehäuses 12 der elektri- sehen Maschine 3 angebracht. Von dort sind die Signalleitun ¬ gen zu den jeweiligen Sensoren 9 weiter verschaltet.

Im Klemmenkasten 11 ist typischerweise ein Motorkabel 13 auf ¬ gelegt, welches einige Motorleitungen zur Speisung der elek- trischen Maschine 3 aufweist. Die Motorleitungen sind mit entsprechenden Leistungsausgängen des Leistungsteils 7 des Stromrichters 2 verbunden.

Wie FIG 1 weiterhin zeigt, ist die Steuereinheit 6 über eine weitere Datenschnittstelle 61 der Steuereinheit 6 mit einem nicht weiter gezeigten Steuerrechner SR verbunden. Der Steuerrechner SR kann z.B. eine Anlagensteuerung oder ein Prozessrechner sein, welcher den Antrieb im Verbund mit weiteren Anlagenkomponenten steuert.

FIG 2 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 3 in einer schematischen Darstellung. In der elektrischen Maschine 3 ist eine Anzahl von Sensoren 9 sowie eine Erfassungseinheit 15 für von den Sensoren 9 erfasste Sensorsignale SIG unterge- bracht.

Die elektrische Maschine 3 ist im Beispiel der vorliegenden FIG 2 ein Elektromotor. Sie kann alternativ ein Generator

sein. Sie kann weiterhin eine Synchron- oder Asynchronmaschine sein. Im Falle eines Elektromotors kann es sich um einen rotierenden Elektromotor oder um einen Linearmotor handeln.

Die Sensoren 9 sind im Wesentlichen die gleichen wie bei dem Beispiel des Stands der Technik gemäß FIG 1. Die Erfassungs ¬ einheit 15 weist vorzugsweise eine Klemmleiste 17 auf, in welcher die jeweiligen Sensorleitungen der Sensoren 9 aufgelegt oder eingesteckt werden können.

Erfindungsgemäß erfasst die Erfassungseinheit 15 die Sensor ¬ signale SIG und setzt diese in Sensordaten SD um, die mit den Sensorsignalen SIG korrespondieren. Die Erfassungseinheit 15 kann z.B. die Sensorsignale SIG digitalisieren, verstärken oder filtern. Darüber hinaus kann die Erfassungseinheit 15 einen Datenspeicher zur Speicherung einer zeitlichen Folge der Sensordaten SD aufweisen. Dadurch ist ein datentechnischer Zugriff auf frühere Sensordaten SD möglich.

Die Erfassungseinheit 15 weist zudem eine Webserver-Einheit

16 mit beispielhaft zwei Datenschnittstellen 17 auf. Sie kann auch nur eine Datenschnittstelle oder mehr als zwei Daten ¬ schnittstellen aufweisen.

Der Webserver ist im Wesentlichen eine Softwareapplikation, welche auf einer Prozessoreinheit der Webserver-Einheit 16, wie z.B. einem MikroController, ausgeführt wird. Der Webserver bzw. die Webdienste können alternativ auch auf einem Prozessor oder auf einem MikroController der Erfassungseinrich- tung 15 ausgeführt werden. Alternativ kann die Webserver- Einheit 16 ein integriertes elektronisches Bauelement sein, wie z.B. der integrierte Baustein XPort der Fa. LANTRONIX, welches Mittel zur Durchführung des Server-Dienstes aufweist.

Die Datenschnittstelle unterstützt vorzugsweise ein Daten- transportprotokoll auf Basis eines TCP/IP-Standards . Die Sen ¬ sordaten SD können über die Datenschnittstelle durch Aufruf zumindest einer Webseite der Webserver-Einheit 16 ausgelesen

werden. Die Webseiten basieren vorzugsweise auf einem HTTP- Standard. Dadurch können die Sensordaten SD, wie z.B. im Rahmen einer Diagnose, unabhängig von einer Steuereinheit 6 ei ¬ nes Stromrichters 2 oder von einem anderen übergeordneten Steuerrechner SR ausgelesen werden.

Zum Auslesen der Sensordaten SD wird z.B. die Ausleseeinrichtung 4 oder die Steuereinheit 6 des Stromrichters 2 mit der elektrischen Maschine 3 bzw. mit der Erfassungseinheit 15 verbunden. Der Aufruf einer oder mehrerer Webseiten mit den gewünschten Sensordaten SD kann z.B. mittels eines Webbrowsers erfolgen, welcher die empfangenen Webseiten auf einer Anzeige darstellt. Die Webseiten können auch von einer über- wachungs- und Steuerungsapplikation der Steuereinheit 6 gela- den und hinsichtlich relevanter Sensordaten SD für die überwachung und Regelung der elektrischen Maschine 3 ausgewertet werden .

FIG 3 zeigt beispielhaft den Aufbau eines erfindungsgemäßen Antriebs 1 in einer schematischen Darstellung.

Der Antrieb 1 weist einen Stromrichter 2 sowie eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 3 auf. Der Stromrichter 2 weist eine Steuereinheit 6 zum überwachen und/oder zum Steu- ern der angeschlossenen elektrischen Maschine 3 auf. Die Steuereinheit 6 kann auch dazu ausgebildet sein, mehrere elektrische Maschinen 3 zu überwachen und/oder zu steuern.

Die Steuereinheit 6 umfasst eine steuereinheitseitige bzw. stromrichterseitige Webserver-Einheit 5 mit beispielhaft ei ¬ ner Datenschnittstelle. Die Datenschnittstelle ist über ein Datenkabel 18 mit der Datenschnittstelle der elektrischen Ma ¬ schine 3 verbunden. über diese können die von der elektrischen Maschine 3 stammenden Sensordaten SD von der Webserver- Einheit 5 eingelesen werden.

Im rechten Teil der FIG 3 ist eine Ausleseeinrichtung 4 in Form eines Notebooks dargestellt. Zum Auslesen der Sensorda-

ten SD, wie z.B. zur Diagnose der elektrischen Maschine, sind die Ausleseeinrichtung 4 und die elektrische Maschine 3 bzw. die Erfassungseinheit 15 über ein Schnittstellenkabel 8 ver ¬ bunden .

Im Beispiel der FIG 3 weist die Steuereinheit 6 eine weitere Datenschnittstelle 61 auf. Sie dient zur Datenübertragung zwischen der Steuereinheit 6 und einem übergeordnetem Steuerrechner SR. Alternativ oder zusätzlich kann die weitere Da- tenschnittstelle eine Datenschnittstelle der Webserver-Ein ¬ heit 5 sein.

FIG 4 zeigt den Antrieb 1 gemäß FIG 3 mit der erfindungsgemä ¬ ßen elektrischen Maschine 3 im Detail.

Die gezeigte elektrische Maschine 3 weist zum Anschließen der elektrischen Maschine 3 einen als Klemmenkasten 11 ausgebildeten Leistungsanschluss auf. Das Motoranschlusskabel 18 ver ¬ bindet ein Leistungsteil 7 des Stromrichters 2 mit dem Klemm- kästen 11 der elektrischen Maschine 3. Das Motoranschlusska ¬ bel 18 weist typischerweise einige Motorleitungen auf, die auf entsprechende Leistungsklemmen in Klemmenkasten 11 aufgelegt werden.

Im Klemmenkasten 11 ist weiterhin die Erfassungseinheit 15 untergebracht. Die Erfassungseinheit 15 kann eine bestückte Leiterplatte sein. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit 15 zum Schutz vor Berührungen und vor Schmutz gekapselt ausgeführt. Zum erleichterten Anschließen der Sensorleitungen ist es vorteilhaft, wenn die Erfassungseinheit 15 entsprechende Klemm- oder Buchsenleisten aufweist.

Im Beispiel der FIG 4 weist die Erfassungseinheit 15 zwei Da ¬ tenschnittstellen auf, die als vorkonfektionierter Anschluss zum Anschließen einer Ausleseeinrichtung 4, 6 ausgebildet sind. Vorzugsweise ist der vorkonfektionierte Anschluss eine LAN-, USB- oder Firewire-Buchse 21, 23. Mit dem Bezugszeichen 20, 22 ist der jeweilige Stecker des Datenkabels 18 bzw. des

Schnittstellenkabels 8 zur Verbindung der elektrischen Maschine 3 mit dem Stromrichter 2 bzw. mit der Ausleseeinrichtung 4 bezeichnet.

Die Datenschnittstelle der Webserver-Einheit 16 der Erfas ¬ sungseinheit 15 kann alternativ oder zusätzlich eine Funkdatenschnittstelle sein. In diesem Fall kann auf eine kabelge ¬ bundene Anschlussmöglichkeit verzichtet werden. Eine übertra ¬ gung der Sensordaten SD ist dann möglich, wenn sich eine Aus- leseeinrichtung 4, wie z.B. ein Notebook, mit einer geeigneten Funkdatenschnittstelle in Reichweite der elektrischen Ma ¬ schine 3 befindet. Vorzugsweise basiert die Funkdatenschnitt ¬ stelle auf einem WLAN-Standard.

Die Funkdatenschnittstelle kann auch im oder am Klemmenkasten 11 angebracht sein. Vorzugsweise ist eine Sende-/Empfangs- antenne der Funkdatenschnittstelle derart ausgerichtet, dass eine Funkabstrahlrichtung weg von der elektrischen Maschine 3 möglich ist. Dadurch werden störende Einflüsse durch die überwiegend metallischen Komponenten der elektrischen Maschine 3 stark reduziert.

Die Erfassungseinheit 15 kann zur elektrischen Pufferung der Erfassungseinheit 15 sowie der Webserver-Einheit 16 einen elektrischen Energiespeicher, wie z.B. ein Akkumulator oder eine Batterie aufweisen. Dadurch ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Fall gewährleistet, dass eine externe Stromversorgung der Erfassungseinheit 15 ausfallen sollte.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erfassungseinheit 15 über zumindest eine ihrer Datenschnittstellen mit einer Stromversorgung zur Energieversorgung der Erfassungseinheit 15 verbunden wird.

Ist die Datenschnittstelle ein LAN-Schnittstelle mit einer entsprechend ausgeführten 8-poligen LAN-Buchse, so können z.B. zwei der acht Buchsenkontakte, die nicht für die Daten ¬ übertragung verwendet werden, zur Stromversorgung herangezo-

gen werden. Die Einspeisung des Versorgungsstromes erfolgt dann über die Ausleseeinrichtung 4, 6. Beispielsweise kann die stromrichterseitige Datenschnittstelle der Steuereinheit 6 ein internes Netzteil zur Bereitstellung des Versorgungs- Stromes aufweisen. Die Stromversorgungsleitungen des Netzteils sind mit korrespondierenden freien Buchsenkontakten der Anschlussbuchse 26 der Webserver-Einheit 17 der Steuereinheit 6 zu verbinden.

Im Falle einer USB- oder Firewire-Buchse als Anschlussbuchse der Datenschnittstellen ist bereits die übertragung eines Versorgungsstromes vorgesehen. Die Einspeisung des Versorgungsstromes erfolgt seitens der Ausleseeinrichtung über die korrespondierende USB- bzw. Firewire-Anschlussbuchse.