DE10040851A1

DE10040851A1 - Elektrische Maschine mit isoliertem Maschinengehäuse

Info

Publication number: DE10040851A1
Application number: DE10040851A
Authority: DE
Inventors: Bernd Buehnemann; Peter Hein; Reinhard Vogel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-03-07
Also published as: EP1344299A1; WO2002017464A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und einem Anker, die in einem Gehäuse angeordnet bzw. als Gehäuse ausgebildet sind, wobei entweder der Anker oder der Feldmagnet in dem Gehäuse umläuft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Innenpolmaschine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten Anker und umlaufendem, ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten, insbesondere eine stromrichtergespeiste Synchronmaschine, sowie eine Außenpolmaschine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten, ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und umlaufendem Anker, insbesondere eine stromrichtergespeiste Gleichstrommaschine, wobei zur Reduzierung von elektromagnetischen Störfeldern, Stör- und Strukturströmen sowie zur Reduzierung der Betriebsgeräusche, das die Pole des Feldmagneten mechanisch und magnetisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch aus gebildetem Feldmagneten und einem Anker, die in einem Gehäuse angeordnet bzw. als Gehäuse ausgebildet sind, wobei entweder der Anker oder der Feldmagnet in dem Gehäuse umläuft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Innenpolma schine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten Anker und umlaufendem ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagne ten, insbesondere eine stromrichtergespeiste Synchronmaschi ne, sowie eine Außenpolmaschine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten, ausge prägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feld magneten und umlaufendem Anker, insbesondere eine stromrich tergespeiste Gleichstrommaschine.

Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei stromrichterge speisten elektrischen Maschinen, werden durch Koppelkapazitä ten der Ständerwicklungen gegen das Maschinengehäuse Umlade- und/oder Ausgleichströme hervorgerufen, welche wiederum die elektrische und/oder magnetische Feldabstrahlung in die Umge bung verstärken und den Störstrom auf Leitern und Abschirmun gen erhöhen. Als Ständerwicklung wird dabei die Wicklung auf dem Ständer einer elektrischen Maschine bezeichnet. Dabei handelt es sich entweder um eine in Nuten eingebettete Anker wicklung, die vom magnetischen Feld im Luftspalt induziert wird, beispielsweise bei Synchron- und bei Induktionsma schinen, bzw. um eine Feld- oder Erregerwicklung, die das magnetische Feld im Luftspalt erregt, wie dies bei Außenpol maschinen, beispielsweise Gleichstrommaschinen, der Fall ist.

Die durch die Koppelkapazitäten hervorgerufenen Störfelder und/oder Störströme erhöhen die Betriebsgeräusche der elektrischen Maschinen, welche, wie die Störfelder und/oder Stör ströme selbst, mitunter gesundheitsschädliche Auswirkungen auf den menschlichen Körper haben können, Störfelder bei spielsweise aus Gründen der elektromagnetischen Verträglich keit (EMV). Zur Reduzierung von Störströmen auf Leitern ist es bekannt, bereits bei relativ kleinen Betriebsströmen EMV- Filter einzusetzen, welche jedoch bereits bei kleinen Be triebsströmen räumlich große Abmessungen aufweisen.

In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der vorliegen den Erfindung die Aufgabe zugrunde, Innenpol- bzw. Außenpol maschinen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbes sern, dass die elektromagnetische Feldabstrahlung in die Um gebung, Störströme auf Leitern und Abschirmungen sowie die Betriebsgeräusche der Maschinen auf verträgliche Maße redu zierbar sind, wobei auf räumlich große EMV-Filter verzichtet werden kann.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe werden mit der vorlie genden Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine Innenpolmaschine und eine Außenpolmaschine, der eingangs ge nannten Art bereitgestellt, wobei das die Pole des Feldmagne ten mechanisch und magnetisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Indukti vität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.

Durch die Isolierung des Jochs gegen das Gehäuse und die in duktive Ankoppelung an die Gehäusemasse werden im Maschinen gehäuse bislang in Kauf zu nehmende Strukturströme erheblich reduziert und gleichzeitig Potentialunterschiede verhindert. Darüber hinaus wirkt das Gehäuse zusätzlich als Abschirmung von elektromagnetischen Störfeldern. Die Betriebsgeräusche der elektrischen Maschinen werden darüber hinaus durch Redu zierung der Strukturströme auf ein Minimum beschränkt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Jochlagerung und/oder die Jocharretierung elektrisch isolierend ausgebildet. Dazu werden vorzugsweise Kegeleinsätze mit elektrisch isolierter Oberfläche verwendet. Die Materialien der Kegeleinsätze und/oder der Oberflächenisolierung werden dabei in Abhängigkeit des jeweiligen Kühlkonzeptes der elek trischen Maschinen derart ausgewählt, dass ein entsprechend geeigneter Wärmeübergang bereitgestellt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind weitere elektrisch leitfähige und nicht aktive Bauteile innerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschinen gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt, vorzugsweise die Halterung eines Stromrichters einer stromrichtergespeisten Maschine, welche ein elektrisch leitfähiges und nicht aktives Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Jochverstiftung;

Fig. 2 eine Ansicht von oben gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Jochdrehvorrichtung und

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines elektrisch iso liert aufgebauten Pumpenmotors mit elektrisch isolie render Pumpenkupplung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine elektrisch isoliert ausgebil dete Jochverstiftung, wobei die Kegeleinsätze 1 mit einer O berflächenisolierung versehen und die Befestigungsschrauben 2 und 3 isoliert eingesetzt sind. In Fig. 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit der Kegeleinsatz 1 sowie die Befestigungs schrauben 2 und 3 nicht dargestellt.

Die geschnittene Ansicht gemäß Fig. 3 zeigt eine Jochdreh vorrichtung, Gleitsteine und Gleitringe, welche gegen das Maschinengehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt sind.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht einen elektrisch isoliert aufgebauten Pumpenmotor mit elektrisch isolierender Pumpen kupplung zur Adaption des Motors an eine Pumpe.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.

Claims

1. Elektrische Maschine mit einem ausgeprägte Pole aufwei sendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und einem Anker, die in einem Gehäuse angeordnet bzw. als Gehäuse aus gebildet sind, wobei entweder der Anker oder der Feldmagnet in dem Gehäuse umläuft, dadurch gekenn zeichnet, dass das die Pole des Feldmagneten mecha nisch und magnetisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass diese als Innenpolmaschine mit fest stehendem in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse aus gebildeten Anker und umlaufendem ausgeprägte Pole aufweisen dem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten, insbesondere als stromrichtergespeiste Synchronmaschine, ausgebildet ist, wobei das die Pole des Feldmagneten mechanisch und magnetisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elektrisch i soliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse ange koppelt ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass diese als Außenpolmaschine mit fest stehendem in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse aus gebildeten, ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und umlaufendem Anker, insbesonde re als stromrichtergespeiste Gleichstrommaschine, ausgebildet ist, wobei das die Pole des Feldmagneten mechanisch und mag netisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elekt risch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochlagerung elek trisch isolierend ausgebildet ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Jocharretierung e lektrisch isolierend ausgebildet ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zur Jochla gerung und/oder Jocharretierung eine Oberflächenisolierung aufweisende Kegeleinsätze verwendbar sind.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass Befesti gungsschrauben zur Jochlagerung und/oder Jocharretierung e lektrisch isoliert eingesetzt sind.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass diese durch einen Stromrichter gespeist ist.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Halte rung eines Stromrichters als elektrisch leitfähiges nicht ak tives Bauteil gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.