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Title:
FREQUENCY CONVERTER KIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/227705
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a frequency converter kit (100) comprising: - base units (1) comprising: - a first plug-in connector by means of which the base units (1) are connectable to an AC voltage grid; - a power electronics system; - a heat sink (4) for cooling the power electronics system, the cooling body (4) comprising coupling elements; and - extension units (6) that are pluggable onto the base units (1) and comprise: - a port (7) by means of which the extension units (6) are connectable to the AC voltage grid; - a first plug-in connector for forming a plug-in connection with the first plug-in connector of the base units (1); and - a housing element, the housing element comprising coupling elements, - wherein the coupling elements of the base units and the coupling elements of the extension units (6) are formed such that they interlock when the extension units (6) are plugged onto the base units (1).

Inventors:
HÜBNER KARSTEN (DE)
SIDLER ERICH (CH)
BOROWSKI DANIEL (CH)
Application Number:
PCT/EP2023/064013
Publication Date:
November 30, 2023
Filing Date:
May 25, 2023
Export Citation:
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Assignee:
LENZE SWISS AG (CH)
International Classes:
H05K7/14
Foreign References:
EP2355268A12011-08-10
US20210168960A12021-06-03
US20120019987A12012-01-26
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Frequenzumrichterbausatz (100), aufweisend:

Basiseinheiten (1 ), aulweisend: einen ersten Steckverbinder (2), mittels dem die Basiseinheiten (1) an ein Wechselspannungsnetz anschließbar sind, eine Leistungselektronik (3), und einen Kühlkörper (4) zum Kühlen der Leistungselektronik (3), wobei der Kühlkörper

(4) Kopplungselemente (5) aufweist, auf die Basiseinheiten (1) aufsteckbare Erweiterungseinheiten (6), aufweisend: einen Anschluss (7), mittels dem die Erweiterungseinheiten (6) an das Wechselspannungsnetz anschließbar sind, einen ersten Steckverbinder (8) zum Bilden einer Steckverbindung mit dem ersten Steckverbinder (2) der Basiseinheiten (1), und ein Gehäuseelement (9), wobei das Gehäuseelement (9) Kopplungselemente (10) aufweist, wobei die Kopplungselemente (5) der Basiseinheiten (1) und die Kopplungselemente (10) der Erweiterungseinheiten (6) derart geformt sind, dass diese bei einem Aufstecken der Erweiterungseinheiten (6) auf die Basiseinheiten (1) ineinandergreifen. Frequenzumrichterbausatz (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungselemente (5) der Basiseinheiten (1) und die Kopplungselemente (10) der Erweiterungseinheiten (6) derart geformt sind, dass sie eine Schwalbenschwanz- Verbindung bilden. Frequenzumrichterbausatz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungselemente (5) der Basiseinheiten (1) Zapfen bilden und die Kopplungselemente (10) der Erweiterungseinheiten (6) korrespondierend geformte, insbesondere trapezförmige, Nuten bilden. Frequenzumrichterbausatz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheiten (1) einen zweiten Steckverbinder (11) aufweisen, wobei Kontakte (11a) des zweiten Steckverbinders (11) innerhalb der Basiseinheiten (1) mit korrespondierenden Kontakten (2a) des ersten Steckverbinders (2) der Basiseinheiten (1) elektrisch verbunden sind. Frequenzumrichterbausatz (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steckverbinder (2) der Basiseinheiten (1) weiblich ist und der zweite Steckverbinder (11) der Basiseinheiten (1) männlich ist. Frequenzumrichterbausatz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungseinheiten (6) einen Bedienschalter (12) aufweisen, wobei bei einer ersten Schaltstellung des Bedienschalters (12) der Anschluss (7) der Erweiterungseinheiten (6) mit dem ersten Steckverbinder (8) der Erweiterungseinheiten (6) elektrisch verbunden ist, und wobei bei einer zweiten Schaltstellung des Bedienschalters (12) der Anschluss (7) der Erweiterungseinheiten (6) von dem ersten Steckverbinder (8) der Erweiterungseinheiten (6) elektrisch getrennt ist. Frequenzumrichterbausatz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungseinheiten (6) einen zweiten Steckverbinder (13) aufweisen, wobei Kontakte (13a) des zweiten Steckverbinders (13) innerhalb der Erweiterungseinheiten (6) mit korrespondierenden Kontakten (7a) des Anschlusses (7) der Erweiterungseinheiten (6) elektrisch verbunden sind. Frequenzumrichterbausatz (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (7) der Erweiterungseinheiten (6) als weiblicher Steckverbinder ausgebildet ist und der zweite Steckverbinder (13) der Erweiterungseinheiten (6) männlich ist. Frequenzumrichterbausatz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichterbausatz (100) unterschiedliche Typen von Erweiterungseinheiten (6) aufweist, die sich in der Art ihres Anschlusses (7) unterscheiden. Frequenzumrichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter aus einer Basiseinheit (1) oder einen Basiseinheit (1) und einer Erweiterungseinheit (6) eines Frequenzumrichterbausatzes (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.

Description:
Frequenzumrichterbausatz

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichterbausatz und einen aus dem Frequenzumrichterbausatz gebildeten Frequenzumrichter, die insbesondere im Hinblick auf ihre Anschlüsse möglichst flexibel einsetzbar sind.

Der Frequenzumrichterbausatz weist Basiseinheiten auf, die eine Basisfunktionalität aufweisen. Eine Basiseinheit kann ohne eine Erweiterung als Frequenzumrichter mit einem Basisfunktionsumfang dienen.

Die Basiseinheiten weisen einen ersten, beispielsweise 3-, 4 oder 5-poligen, Steckverbinder auf, mittels dem die Basiseinheiten an ein beispielsweise dreiphasiges Wechselspannungsnetz anschließbar sind.

Die Basiseinheiten weisen weiter eine Leistungselektronik auf, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, herkömmlich Ansteuerspannungen für einen Drehstrommotor zu erzeugen. Die Leistungselektronik kann hierzu beispielsweise eine B6-Brücke usw. aufweisen.

Die Basiseinheiten weisen weiter einen Kühlkörper zum Kühlen der Leistungselektronik auf. Der Kühlkörper kann beispielsweise nach außen weisende Kühlrippen aufweisen, die in einem Winkel von beispielsweise 45 Grad bezogen auf eine Längsachse der Basiseinheiten verlaufen. Der Kühlkörper weist mehrere, beispielsweise drei, Kopplungselemente auf.

Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter auf die Basiseinheit aufsteckbare Erweiterungseinheiten auf.

Die Erweiterungseinheiten weisen einen, beispielsweise 3-, 4 oder 5-poligen, Anschluss auf, mittels dem die Erweiterungseinheiten an das Wechselspannungsnetz anschließbar sind.

Die Erweiterungseinheiten weisen einen ersten Steckverbinder zum Bilden einer Steckverbindung mit dem ersten Steckverbinder den Basiseinheiten auf.

Die Erweiterungseinheiten weisen weiter ein Gehäuseelement auf, wobei das Gehäuseelement mehrere, beispielsweise drei, Kopplungselemente aufweist.

Die Kopplungselemente der Basiseinheiten und die Kopplungselemente der Erweiterungseinheiten sind derart geformt, dass diese bei einem Aufstecken der Erweiterungseinheiten auf die Basiseinheiten ineinandergreifen. Die Kopplungselemente der Basiseinheiten und die Kopplungselement der Erweiterungseinheiten wechselwirken derart, dass diese ein Aufstecken der Erweiterungseinheiten auf die Basiseinheiten nur in einer dafür vorgesehenen Ausrichtung zueinander ermöglichen. Weiter fixieren die Kopplungselemente der Basiseinheiten und die Kopplungselement der Erweiterungseinheiten die Einheiten zueinander mechanisch nach dem Aufstecken.

In einer Ausführungsform sind die Kopplungselemente der Basiseinheiten und die Kopplungselemente der Erweiterungseinheiten derart geformt, dass sie eine Schwalbenschwanz- Verbindung bilden.

In einer Ausführungsform bilden die Kopplungselemente der Basiseinheiten Zapfen und die Kopplungselemente der Erweiterungseinheiten bilden korrespondierend geformte, insbesondere trapezförmige, Nuten.

In einer Ausführungsform weisen die Basiseinheiten einen zweiten Steckverbinder auf, wobei Kontakte des zweiten Steckverbinders innerhalb der Basiseinheiten mit korrespondierenden Kontakten des ersten Steckverbinders der Basiseinheiten elektrisch verbunden sind, um mehrere Frequenzumrichter in einer Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Wechselspannungsnetz zu verbinden.

In einer Ausführungsform ist der erste Steckverbinder der Basiseinheiten weiblich und der zweite Steckverbinder der Basiseinheiten ist männlich.

In einer Ausführungsform weisen die Erweiterungseinheiten einen, beispielsweise drehbaren, Bedienschalter auf, wobei bei einer ersten Schaltstellung des Bedienschalters der Anschluss der Erweiterungseinheiten mit dem ersten Steckverbinder der Erweiterungseinheiten elektrisch verbunden ist, um eine aufgesteckte Basiseinheit mit dem Wechselspannungsnetz zu verbinden, und wobei bei einer zweiten Schaltstellung des Bedienschalters der Anschluss der Erweiterungseinheiten von dem ersten Steckverbinder der Erweiterungseinheiten elektrisch getrennt ist, um die aufgesteckte Basiseinheit von dem Wechselspannungsnetz zu trennen.

In einer Ausführungsform weisen die Erweiterungseinheiten einen zweiten Steckverbinder auf, wobei Kontakte des zweiten Steckverbinders innerhalb der Erweiterungseinheiten mit korrespondierenden Kontakten des Anschlusses der Erweiterungseinheiten elektrisch verbunden sind, um mehrere Frequenzumrichter in einer Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Wechselspannungsnetz zu verbinden. In einer Ausführungsform ist der Anschluss der Erweiterungseinheiten als weiblicher Steckverbinder ausgebildet und der zweite Steckverbinder der Erweiterungseinheiten ist männlich.

In einer Ausführungsform weist der Frequenzumrichterbausatz unterschiedliche Typen von Erweiterungseinheiten auf, die sich in der Art ihres Anschlusses unterscheiden. Ein erster Typ von Erweiterungseinheiten kann beispielsweise einen Anschluss in Form eines Steckverbinders aufweisen und ein zweiter Typ von Erweiterungseinheiten kann beispielsweise einen Anschluss in Form einer herkömmlichen Federzugklemme oder Schraubklemme aufweisen.

Ein erfindungsgemäßer Frequenzumrichter ist entweder nur aus einer Basiseinheit oder aus einer Basiseinheit und einer Erweiterungseinheit gebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Frequenzumrichterbausatzes exemplarisch aufweisend eine Basiseinheit und eine Erweiterungseinheit,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Basiseinheit,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer geöffneten Basiseinheit, und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Erweiterungseinheit.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Frequenzumrichterbausatzes 100 exemplarisch aufweisend eine Basiseinheit 1 und eine Erweiterungseinheit 6, die auf die Basiseinheit 1 aufgesteckt ist. Aus Gründen der Darstellbarkeit ist lediglich eine einzelne Basiseinheit 1 und eine einzelne Erweiterungseinheit 6 dargestellt. Es versteht sich, dass der Frequenzumrichterbausatz 100 mehr als die dargestellten Einheiten 1 bzw. 6 enthalten kann.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Basiseinheit 1 und Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer geöffneten Basiseinheit 1.

Bezug nehmend auf die Figuren 2 und 3 weist die Basiseinheit 1 einen ersten Steckverbinder 2 auf, mittels dem die Basiseinheit 1 an ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz anschließbar ist. Weiter weist die Basiseinheit 1 einen zweiten Steckverbinder 11 auf, wobei Kontakte 11 a des zweiten Steckverbinders 11 innerhalb der Basiseinheit 1 mit korrespondierenden Kontakten 2a des ersten Steckverbinders 2 der Basiseinheit 1 elektrisch verbunden sind. Der erste Steckverbinder 2 der Basiseinheit 1 ist weiblich und der zweite Steckverbinder 11 der Basiseinheit 1 ist männlich. Mittels der Steckverbinder 2 und 11 können mehrere Basiseinheiten 1 in einer Da- isy-Chain-Konfiguration mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden.

Die Basiseinheit 1 weist eine Leistungselektronik 3 und einen Kühlkörper 4 zum Kühlen der Leistungselektronik 3 auf, wobei der Kühlkörper 4 Kopplungselemente 5 aufweist, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird.

Die Basiseinheit weist einen Steckverbinder 14 zum Anschluss eines dreiphasigen Elektromotors auf.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der Erweiterungseinheit 6. Die Erweiterungseinheit 6 weist einen Anschluss 7 in Form eins weiblichen Steckverbinders auf, mittels dem die Erweiterungseinheit 6 an das Wechselspannungsnetz anschließbar ist.

Die Erweiterungseinheit 6 weist weiter einen ersten Steckverbinder 8 zum Bilden einer Steckverbindung mit dem ersten Steckverbinder 2 der Basiseinheit 1 auf.

Die Erweiterungseinheit 6 weist weiter einen zweiten Steckverbinder 13 auf, wobei Kontakte 13a des zweiten Steckverbinders 13 innerhalb der Erweiterungseinheit 6 mit korrespondierenden Kontakten 7a des Anschlusses 7 bzw. des Steckverbinders der Erweiterungseinheit 6 elektrisch verbunden sind.

Der Anschluss 7 der Erweiterungseinheit 6 ist als weiblicher Steckverbinder ausgebildet und der zweite Steckverbinder 13 der Erweiterungseinheiten 6 ist männlich.

Die Erweiterungseinheit 6 weist weiter ein Gehäuseelement 9 auf, wobei das Gehäuseelement 9 Kopplungselemente 10 aufweist. Die Kopplungselemente 5 der Basiseinheit 1 und die Kopplungselemente 10 der Erweiterungseinheit 6 sind derart geformt, dass diese bei einem Aufstecken der Erweiterungseinheit 6 auf die Basiseinheit 1 ineinandergreifen.

Die Kopplungselemente 5 der Basiseinheit 1 und die Kopplungselemente 10 der Erweiterungseinheit 6 sind derart geformt, dass sie während des Aufsteckens eine Schwalbenschwanz- Führung bilden und nach dem Aufstecken eine Schwalbenschwanz-Verbindung bilden. Die Kopplungselemente 5 der Basiseinheit bilden 1 Zapfen und die Kopplungselemente 10 der Erweiterungseinheit 6 bilden korrespondierend geformte, trapezförmige Nuten. Bezug nehmend auf Fig. 1 weist die Erweiterungseinheit 6 einen Bedienschalter 12 auf, wobei bei einer ersten Schaltstellung des Bedienschalters 12 die Steckverbinder 7 und 13 der Erweiterungseinheit 6 mit dem ersten Steckverbinder 8 der Erweiterungseinheit 6 elektrisch verbunden sind, so dass die Basiseinheit 1 mit dem Wechselspannungsnetz verbunden ist.

Bei einer zweiten Schaltstellung des Bedienschalters 12 sind die Steckverbinder 7 und 13 der Erweiterungseinheit 6 von dem ersten Steckverbinder 8 der Erweiterungseinheit 6 elektrisch getrennt.

Der Frequenzumrichterbausatz 100 kann unterschiedliche Typen von Erweiterungseinheiten 6 aufweisen, die sich beispielsweise in der Art ihres Anschlusses 7 und/oder 13 unterscheiden.

Die Frequenzumrichter sind nur aus einer Basiseinheit 1 gebildet, falls ein Basisfunktionsumfang ausreichend ist. Falls ein erweiterter Funktionsumfang notwendig ist, sind die Frequenzumrichter aus einer Basiseinheit 1 und einer Erweiterungseinheit 6 gebildet.