(57)【要約】  本発明は、モータ状態検出装置（４）とモータ給電装置（図示せず）とを備えた電動モータに関する。このような電動モータ（３）においては電子機器（４，２）とモータとをまとめる場合に、装置全体（１，３）の外輪郭の寸法を可能な限り小さく保つことが望まれており、そのために本発明の構成では、モータ状態検出装置（４）用の収容装置（１）が、モータ給電装置の少なくとも１つのコンポーネント（２）を取り囲んでいる。
2008500796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ状態検出装置（４）とモータ給電装置とを備えた電動モータであって、モータ状態検出装置（４）用の収容装置（１）が、モータ給電装置の少なくとも１つのコンポーネント（２）を取り囲んでいることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
収容装置（１）がモータハウジング（３）自体である、請求項１記載の電動モータ。
【請求項３】
収容装置（１）が、モータハウジング（３）とまとめることのできる別体のハウジングである、請求項１記載の電動モータ。
【請求項４】
コンポーネント（２）が、リング状及び／又は円筒形及び／又は方形の少なくとも１つの部材から形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電動モータ。
【請求項５】
コンポーネント（２）と少なくとも１つの接続部とが、共通の保持体として形成されたフレーム（７）によって取り囲まれていて、該フレーム（７）が同軸的な切欠き（１０）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の電動モータ。
【請求項６】
コンポーネント（２）がＶ字形にフレーム（７）に配置されている、請求項５記載の電動モータ。
【請求項７】
モータ給電装置が整流器もしくはインバータを有していて、コンポーネント（２）が中間回路の中間回路キャパシタである、請求項１から６までのいずれか１項記載の電動モータ。
【請求項８】
中間回路キャパシタ（２）が少なくとも１つのシートコンデンサを用いて実現されている、請求項７記載の電動モータ。
【請求項９】
モータ状態検出装置（４）が、回転数及び／又はポジション及び／又は回転方向を運動制御装置及び／又は運動調整装置に通知するためのフィードバック装置である、請求項１から８までのいずれか１項記載の電動モータ。
【請求項１０】
コンポーネント（２）がラインチョークもしくはラインフィルタである、請求項１から６及び９のいずれか１項記載の電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の電動モータに関する。
【０００２】
モータ又はジェネレータのハウジングに電気的なコンポーネントを収容することに、業界は既に以前から係わっている。例えばＤＥ１０１２３６２６Ａ１には電気機器用の整流器が記載されており、この場合、電気機器を取り囲むコンデンサが設けられており、このコンデンサの電極にはブリッジ回路が電気機器の周囲にわたって分配されて接続されている。この発明の目的は、製造技術的な簡単化とスペースを節減する配置形式を得ることである。この解決策は特に、伝動装置と内燃機関との間に設けられたスタータジェネレータにおいて使用され、モータ横断面はモータ長さの数倍も大きい。この公知の配置形式における欠点は、コンデンサが電気機器を取り囲んでいて、横断面寸法にかなりの影響を及ぼしていることである。
【０００３】
しかしながらまた、しばしば小さな横断面が必要になる。従って電気的な駆動技術においても小型化及び分散化が益々行われ、例えば変換装置、モータインバータ又はモータ整流器もしくはモータ調整器のような本来別体のコンポーネントを、モータ自体の中に組み込むことが必要である。ゆえに小さな所要スペースに対する高い要求を考慮に入れた新たな解決策が必要である。
【０００４】
そこで本発明の課題は、駆動電子機器とモータとの統合を実現するために、可能な限り僅かな費用をもって実現可能でかつ安価でしかもスペースを節減する解決策を見出し、装置全体の外輪郭の寸法を可能な限り変わらないままにすることである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、モータ状態検出装置とモータ給電装置とを備えた形式の電動モータにおいて、モータ状態検出装置用の収容装置が、モータ給電装置の少なくとも１つのコンポーネントを取り囲んでいるようにした。この場合コンポーネントは、例えば電気的又は電気機械的なコンポーネント又は装置である。
【０００６】
モータ給電装置が、適宜な電圧及び周波数の電流を有するモータ巻線の制御を引き受けており、これに対してモータ状態検出装置は、適宜なセンサ装置を用いて運転中における特徴的なモータデータに関する情報を検出する。電気的なコンポーネントというのは、モータハウジングによって取り囲まれているか又はモータハウジングのそばに配置されている機器もしくは装置の任意の電気的な構成部材であってよい。
【０００７】
装置全体の外輪郭の寸法は、モータハウジング自体とモータ状態検出装置用の収容装置とモータ給電装置用の適宜なハウジングとによって決定される。モータ給電装置用のハウジングは、モータハウジングの周囲に配置されていても（熱排出のためにモータハウジングを一緒に利用）、又は軸方向（Ｂ側）に配置されていてもよい。モータ給電装置のハウジングによる全寸法の著しい増大を回避するために、モータ状態検出装置のハウジング内にいずれにせよ既に存在する積み込み空間（Stauraum）が利用され、この場合にはモータ状態検出装置のハウジングがモータ給電装置の少なくとも１つの電気的なコンポーネントを取り囲む。これによってコストの上昇は抑えられ、実現のための手間もしくはコストも所定の範囲内で収まる。それというのは、この場合単に、複数のコンポーネントの安定的な収容と接触接続とを保証するだけでよいからである。モータ状態検出装置のハウジング内に存在する利用可能な容積に応じて、モータ給電装置を収容するために付加的に必要な容積は小さくなる。従って出力電子機器を組み込まれたモータの縁部長さは、スタンダードモータの縁部長さとほとんど変わらない。また、コンポーネントの熱負荷に関して付加的な利点が得られる。モータとモータ給電装置とモータ状態検出装置とから成る全体構成と比較すれば、モータ状態検出装置は最も冷たい場所である。電気的なコンポーネントは通常、その公差及び耐用寿命に関して、温度に関連した特性を示すので、本発明による配置形式を用いてコンポーネントの耐用寿命を高めることができる。
【０００８】
モータハウジング自体がモータ状態検出装置の収容装置として働くと有利であり、この場合モータハウジングは、ステータ及びロータの他にモータ状態検出装置をも収容するように寸法設定される。このような構成によって得られる利点は、すべてのコンポーネントを均一に完全に、しかもコンパクトにかつ接続部なしに収容できることにある。
【０００９】
択一的に、収容装置が別体のハウジングであり、このハウジングがモータハウジングとまとめられているような構成も可能である。この場合別体のハウジングは、例えばモータハウジングのＢ側にフランジ結合可能であり、そしてモータの外輪郭に合わせられることが望ましく、従って長さは変化するが、横断面は変化しない。このようになっていると、故障した部材又はモータ状態検出装置全体を、迅速に交換することができる。
【００１０】
本発明の別の有利な構成では、コンポーネントが、リング状及び／又は円筒形及び／又は方形の少なくとも１つの部材から形成されている。リング状の構成ではコンポーネントはモータ状態検出装置をハウジングの内部において少なくとも部分的に取り囲むことができる。これによって最適なスペース利用と共に容易な収納が保証される。しかしながらまた、方形もしくは円筒形の形状によっても、最適なスペース利用を達成することができる。このような構成部材は通常、確かに材料を節減できるが著しく高価なリング形状に比べて、著しく安価に製造することができる。種々様々な構成形状の個別コンポーネントを適宜に配置することによって、存在するスペースをさらに良好に利用することができる。
【００１１】
コンポーネントが、コネクタ又はブシュを取り付けるための少なくとも１つの接続部と共に、共通の保持体として形成されたフレームによって取り囲まれていて、該フレームが同軸的な切欠きを有していると、このフレームは、多くの場合円筒形に形成されたモータ状態検出装置の周りに該モータ状態検出装置のハウジングの内部において、容易に配置されることができる。同軸的な切欠きはこの場合、フレーム深さの内部においてモータ状態検出装置を空間的に収容するための切欠きとして働く。これによって、モータ状態検出装置のハウジングの内部に存在する空間の有利な利用と共に、コンポーネントのための安定的で取扱いの容易な保持装置が得られる。接続部は一方では、整流器もしくはインバータのような変換装置から供給される多相の出力供給装置にモータ巻線を取り付けるために働くことができ、かつモータ状態検出装置の接続部及びコンポーネント用の着脱可能な接続部を有していることができる。付加的に、フレームは、通常アース接続されているハウジングに対する絶縁体として働くことができ、この場合フレームは、例えばプラスチックのような非導電材料から製造されている。また、コンポーネント及びコネクタの他に、複数のコンポーネントを接続するために必要な導線を、フレームに設けられたガイドを用いて容易に固定することも可能である。フレームがプレートを備えていて、このプレートの形状がモータ給電装置のハウジングの横断面と同一であると、有利である。このようなプレートは同時に、モータ給電装置のハウジングのためのカバーとしても役立つ。このカバーがさらにシール部材を備えていると、装置の保護形式に対する高い要求をも満たすことができる。従ってフレームは、絶縁、保持装置、ケーブルガイド及びシール作用のあるカバーといった幾つもの機能を果たす。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、コンポーネントがＶ字形にフレームに配置されている。このような配置形式は、モータ状態検出装置とハウジング内壁との間における中間室を最適に利用するので、小さな所要スペースを保証する。同様に、３つ又はそれよりも多くのコンデンサから成るＵ字形の配置形式も可能である。さらにまた、モータ状態検出装置を取り囲むフレーム状の方形の配置形式も有利である。この場合にはフレームはブロックコンデンサによって形成される。
【００１３】
本発明の特に有利な構成では、モータ給電装置が、モータハウジングに取り付けられていてひいてはモータと完全に統合されたモータ整流器もしくはモータインバータを有しており、コンポーネントが中間回路の中間回路キャパシタである。しかしながらまたモータの近くに設置されたその他の調整装置は、そのコンポーネント（例えばインダクタンスコイル、ラインフィルタ、Ｙ字形コンデンサ及びこれに類した、嵩張るもしくは重い構成エレメント）のために存在する空間を利用することも可能である。整流器には直流電圧中間回路を用いてエネルギが供給される。中間回路キャパシタはこの場合、三相交流ラインの相の整流によって生ぜしめられて高調波部分を有する、中間回路電圧の緩衝のため及び特に平滑化のために役立つ。ＳＰＳを備えたスイッチキャビネットとモータとの間における導線長さが長い場合、中間回路導線のインダクタンスは、電圧ピークが、組み込まれた整流器におけるＩＧＢＴｓの破壊を引き起こすほどの作用を及ぼす。従って相応に寸法設定されたキャパシタを、低インダクタンスなので、可能な限り整流器の近くに配置することが必要である。例えば単数又は複数の電解コンデンサを用いて実現することができるこのようなキャパシタは、ディメンションに応じてかなりの寸法を有し、相応に大きな積み込み空間を必要とする。
【００１４】
本発明はこの積み込み空間を、モータの外輪郭を増大させることなしに、提供する。中間回路コンデンサの耐用寿命はさらに、該コンデンサがさらされる周囲温度によって大きく左右される。モータ状態検出装置の近くにハウジングを取り付けることによって、運転中に極めて高温になるモータ巻線から遠ざけられ、耐用寿命が延びる。
【００１５】
電解コンデンサの代わりにシートコンデンサを使用すると、耐熱性が高まり、ひいては耐用寿命が上に述べた理由に基づいてさらに延びる。これによって水冷機構又は強制的な空冷機構又は両方を混ぜた混合機構を、省くことができる。通常、シートコンデンサの寸法はかなり大きい。本発明は、このような高価なコンデンサをも収容するために必要な空間を提供する。
【００１６】
本発明のさらに別の有利な構成では、モータ状態検出装置が、回転数及び／又はポジション及び／又は回転方向を駆動制御装置及び／又は上位の調整装置に通知するためのフィードバック装置である。このようなフィードバック装置は、例えば最適な方法によって処理する装置であって、例えば多重巻き原理（Multiturnprinzip）に基づいて作動することができる装置である。このような装置はしばしば、駆動調整装置を用いて中間回路及びインバータを介して三相で制御される非同期機器／同期機器との関連において使用される。このような機器はサーボ軸及び主スピンドル駆動装置を駆動するために働く。この場合しばしば寸法に対しても極めて厳格な要求がなされる。それというのは、このようなジェネレータ／モータは、寸法に関して同様に極めて高い要求が課せられる機器（工作機械、オートメーション路、印刷機等）内に収容されるからである。
【００１７】
さらにまた、コンポーネントがラインチョーク（Netzdrossel）もしくはラインフィルタ（Netzfilter）であると、有利である。それというのは、これらのコンポーネントは多くの場合かなり嵩張り、付加的に提供されねばならない相応に多くの積み込み空間を必要とするからである。
【００１８】
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１９】
以下においてはキャパシタの原則的な配置可能性及び幾つかの構成が示されており、図面において同一部材に対しては同一符号が使用されている。
【００２０】
すべての図面、図１〜図３には、収容装置１、キャパシタ２、モータハウジング３及びモータ状態検出装置４もしくはそのために設けられた室４ａ及び被駆動部材５並びに継ぎ目箇所６が示されている。
【００２１】
開放されて示されている収容装置１はＢ側においてモータハウジング３にフランジ結合されている。このフランジ結合によって継ぎ目箇所６が発生し、この継ぎ目箇所６は、適宜な装置を用いて外的な影響に対してシールされることができる。また、モータハウジングを延長して構成することも可能であり、このように構成されていると、継ぎ目箇所６は省かれ、内部のコンポーネントの気密な隔離を簡単に実現することができる。
【００２２】
被駆動装置５として機能するモータ軸はＡ側に示されている。収容装置１のカバーがないことによって、内室を覗き込むことができる。所望の容量を実現するために必要な丸い又は角張った（図２／３）コンデンサ２もしくはただ１つのリングコンデンサ２（図１）が示されている。室４ａ（図２）はしばしば円形及び円筒形に形成されたモータ状態検出装置４（図１／３）を収容している。モータ状態検出装置４の光学式のセンサは、モータ軸５と作用結合しており、回転数、加速及び状態位置のような値を検出する。コンデンサ２が占める室もしくは空間は、本発明の考慮なしには有効利用できない。本発明は、装置全体１，３の外寸を変えることなしに、有利な空間利用を可能にする。
【００２３】
図１に示されたリングコンデンサ２は、モータ状態検出装置４を取り囲んで存在する自由空間の隙間のない利用を保証する。円筒形のシングルコンデンサ２から形成されている図２のリングもまた、同様に効果的な空間利用を保証し、著しく安価に実現可能である。図３に示されているようにモータ状態検出装置４を方形に取り囲む形態は、安価なブロックコンデンサ２を用いて実現されていて、ハウジング１の外壁とモータ状態検出装置４との間における空間を、ハウジングの角隅まで最適に利用する。
【００２４】
空間利用をさらに最適化するために、特に、高い容量値が望まれる場合には、複数の任意のコンデンサ形状を互いに組み合わせることも可能である。例えばブロックコンデンサ２とモータ状態検出装置４との間の空間（図３）は、さらにリングコンデンサを用いて、又はリング状に配置された個別の円筒形のコンデンサを用いて利用することができる。ハウジング角隅にもまた、小さな円筒形のシングルコンデンサを収容することができる。
【００２５】
図４には、固定孔１１を備えたフレーム形の保持体を具体的に実現した場合の図が示されている。この図４には保持体７自体と切欠き８，９，１０が示されている。
【００２６】
切欠き８は、中間回路キャパシタを直流電圧中間回路と着脱可能に接続できるようにするために、コネクタ又はカップリングを収容するために働く。Ｖ字形のコンデンサ用の切欠き９は効果的な空間利用を保証する。
【００２７】
フレームは、モータ状態検出装置４、ここでは同期モータのフィードバックシステムのハウジング１の開放されている時（図１及び図３）に、モータ状態検出装置４もしくはモータ軸５と同じにかつ同軸的に、上から導入され、フィードバックは切欠き１０内に進入し、保持体の終端位置において、切欠き９に挿入されたコンデンサによって取り囲まれる。例えばねじ及びねじ山付スリーブのような適宜な固定部材を用いて、有利にはプラスチックから形成された保持プレート７はハウジング１に固定される。フィードバック・ハウジングの内部構造は、保持体によって把持されるカバーを用いて外部の影響に対して保護される。シール部材（例えば保持体の周囲に設けられた環状溝におけるＯリング）を使用することによって、防水性の配置形式もしくは装置が得られる。これによってＩＰ・保護方式＞６５が容易に実現可能である。
【００２８】
図４に示されたフレームは次のように、すなわちフレームが、２４μＦ程度の全容量を備えた並列接続された２つのシートコンデンサを収容できるように、寸法設定されている。両方のコンデンサは次のように、すなわち装置が、持続的なインバータ出力と最大に可能な電圧急変（Spannungseinbruch）とに関連して、短時間の過負荷時にももしくはノーマル運転時にも、良好な平滑化された結果を供給するように、寸法設定されている。もちろんコンデンサの任意の接続形式（並列接続／直流接続）が可能である。このような配置形式は、３００ｒｐｍの最大回転数と約６Ｎｍのトルクと相毎に１５アンペア程度の許容ピーク有効電流とを備えた同期機器において使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の１実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明のさらに別の実施例を示す斜視図である。
【図４】実寸を記入されたフレームを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  収容装置、  ２  キャパシタ、  ３  モータハウジング、  ４  モータ状態検出装置、  ４ａ  モータ状態検出装置用の室、  ５  モータ軸、  ６  ハウジング継ぎ目箇所、  ７  カバーを備えた保持フレームプレート、  ８  電気的な接続部用の切欠き、  ９  コンデンサ用の切欠き、  １０  フィードバックスイッチ用の切欠き、  １１  孔
【図１】
2008500796.tif 000003
【図２】
2008500796.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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