DE102014210538A1 - Electric machine with turntable condenser for the discharge of HF interference currents - Google Patents
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Abstract
Es wird eine elektrische Maschine beschrieben, bei der hochfrequente Störströme, wie sie beispielsweise bei Ansteuerung mithilfe eines Pulswechselrichters auftreten können, vorteilhaft abgeleitet werden. Die elektrische Maschine (1) weist einen Stator (3), einen Rotor (5), eine Rotorwelle (7) sowie ein Gehäuse (9) auf. An der Rotorwelle (7) ist in einem über den Rotor (5) abragenden Bereich (19) eine Scheibe (21) aus einem elektrisch leitfähigen Material angeordnet. Diese Scheibe ist derart dimensioniert und derart nahe zu einer gegenüber liegenden Fläche (23) des Gehäuses (9) angeordnet, dass über einen Spalt (25) zwischen der Scheibe (21) und dem Gehäuse (9) hochfrequente elektrische Störströme ähnlich wie bei einem Drehscheibenkondensator übertragen werden können. Störströme in einem Frequenzbereich von 10 kHz bis 30 MHz können auf diese Weise reibungs- und somit verschleißfrei abgeleitet werden.An electric machine is described in which high-frequency interference currents, which can occur, for example, when controlled by means of a pulse-controlled inverter, are advantageously dissipated. The electric machine (1) has a stator (3), a rotor (5), a rotor shaft (7) and a housing (9). On the rotor shaft (7), a disc (21) made of an electrically conductive material is arranged in a region (19) projecting beyond the rotor (5). This disc is dimensioned and arranged so close to an opposite surface (23) of the housing (9) that a high frequency interference electric currents through a gap (25) between the disc (21) and the housing (9) similar to a rotary disc condenser can be transmitted. Interference currents in a frequency range of 10 kHz to 30 MHz can be derived frictionless and thus wear-free in this way.
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine beispielsweise pulswechselrichterbetriebene elektrische Maschine, bei der in einem Rotor hochfrequente (HF) Störströme auftreten. The present invention relates to an electrical machine, in particular an example, pulse inverter-driven electric machine in which high-frequency (RF) interference currents occur in a rotor.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Maschinen werden als Motoren oder Generatoren für vielfältige Zwecke eingesetzt. Beispielsweise werden elektrische Maschinen bei Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen als Motor zum Antrieb oder als Generator zum Rekuperieren von kinetischer Energie eingesetzt. Elektrische Maschinen werden aber auch für andere, insbesondere industrielle Zwecke eingesetzt. Electric machines are used as motors or generators for a variety of purposes. For example, electric machines are used in electric or hybrid vehicles as a motor for driving or as a generator for Rekuperieren kinetic energy. Electric machines are also used for other, especially industrial purposes.
Elektrische Maschinen werden meist mithilfe eines Wechselrichters betrieben. Insbesondere beim Einsatz von Pulswechselrichtern können steile Spannungsflanken (Nanosekunden-Bereich) auftreten und innerhalb eines Rotors der elektrischen Maschine hochfrequente Störströme induzieren. Die Störströme können dabei typischerweise in einem Frequenzbereich von 10 kHz bis 20 MHz auftreten. Solche Störströme werden außerhalb der elektrische Maschine fließen und können eventuell benachbarte elektrische oder elektronische Systeme stören. Diese Störströme (Gleichtakt) sollten daher von dem Rotor beispielsweise an das als elektrische Masse dienende Gehäuse der elektrischen Maschine abgeleitet werden. Electrical machines are usually powered by an inverter. In particular, when using pulse-controlled inverters steep voltage edges (nanosecond range) can occur and induce high-frequency interference currents within a rotor of the electrical machine. The interference currents can typically occur in a frequency range of 10 kHz to 20 MHz. Such interference currents will flow outside the electrical machine and may interfere with adjacent electrical or electronic systems. These interference currents (common mode) should therefore be derived from the rotor, for example, to the electric machine housing serving as the electrical ground.
Um Störströme innerhalb einer elektrischen Maschine von dem Rotor an das Gehäuse abzuleiten, werden herkömmlich beispielsweise hoch leitfähige Kugellager oder mehrfache Kohlebürsten oder Kohlefasern eingesetzt. To dissipate interference currents within an electrical machine from the rotor to the housing, conventionally, for example, highly conductive ball bearings or multiple carbon brushes or carbon fibers are used.
Allerdings können insbesondere bei elektrischen Maschinen, die im Automotivebereich eingesetzt werden sollen und die daher innerhalb eines weiten Temperaturbereichs von beispielsweise –40 °C bis +120 °C betrieben werden sollen, Probleme dahingehend auftreten, dass ein Schmiereffekt des in dem hoch leitfähigen Kugellager verwendeten Fettes nachlassen kann und es beispielsweise zu Lagerschäden kommen kann. Bei einer Verwendung mehrfacher Kohlebürsten können bei einem unvermeidbaren Verschleiß und einem dadurch notwendigen Austausch der Kohlebürsten erhebliche Kosten entstehen. Bei einer Verwendung von Kohlefasern zur Ableitung der HF-Störströme wurde beobachtet, dass ein Entstöreffekt bei hohen Frequenzen oberhalb von 500 kHz nachlassen kann. However, especially in electric machines which are to be used in the automotive field and which are therefore to be operated within a wide temperature range of, for example, -40 ° C to +120 ° C, problems may arise in that a lubricating effect of the grease used in the highly conductive ball bearing can subside and, for example, it can lead to bearing damage. When using multiple carbon brushes can result in an unavoidable wear and thus necessary replacement of the carbon brushes considerable costs. When using carbon fibers to dissipate the RF interference currents, it has been observed that a parasitic effect can decrease at high frequencies above 500 kHz.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, bei der in vorteilhafter Weise hochfrequente Störströme, die innerhalb des Rotors auftreten können, an das umgebende Gehäuse abgeleitet werden können. Die Störströme können dabei vorteilhafterweise derart abgeleitet werden, dass die elektrische Maschine innerhalb eines weiten Temperaturbereichs betrieben werden kann, eine Lagerung des Rotors im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird, eine Ableitung der Störströme im Wesentlichen berührungsfrei und somit verschleißfrei erfolgen kann und / oder Störströme innerhalb eines großen Frequenzbereichs bis hin zu beispielsweise 30 MHz abgeleitet werden können. With embodiments of the present invention, an electric machine is proposed, in which advantageously high-frequency interference currents, which may occur within the rotor, can be dissipated to the surrounding housing. The interference currents can be advantageously derived in such a way that the electric machine can be operated within a wide temperature range, a bearing of the rotor is not substantially impaired, a diversion of the interference currents can be substantially free of contact and thus wear-free and / or interference currents within a large Frequency range can be derived up to, for example, 30 MHz.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, welche einen Stator, einen Rotor, eine Rotorwelle und ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse umgibt den Stator und den Rotor. Der Rotor ist relativ zu dem Stator drehbar. Im Zentrum des Rotors befindet sich die Rotorwelle, um die herum sich der Rotor gelagert drehen kann. Die elektrische Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass an der Rotorwelle in einem über den Rotor abragenden Bereich eine Scheibe aus einem elektrisch leitfähigen Material angeordnet ist. Die Scheibe ist dabei derart dimensioniert und derart nahe zu einer gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses angeordnet, dass über einen Spalt zwischen der Scheibe und dem Gehäuse hochfrequente elektrische Störströme, die innerhalb des Rotors auftreten, kapazitiv übertragen werden können. According to one aspect of the invention, an electric machine is proposed, which has a stator, a rotor, a rotor shaft and a housing. The housing surrounds the stator and the rotor. The rotor is rotatable relative to the stator. In the center of the rotor is the rotor shaft, around which the rotor can rotate. The electrical machine is characterized in that a disc made of an electrically conductive material is arranged on the rotor shaft in a region projecting beyond the rotor. The disk is dimensioned in this case and arranged so close to an opposite surface of the housing that can be transmitted capacitively via a gap between the disk and the housing high-frequency electrical interference currents that occur within the rotor.
Ideen zu Ausführungsformen der vorgeschlagenen elektrischen Maschine können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden:
Es wurde erkannt, dass die einleitend beschriebenen herkömmlichen Maßnahmen zum Ableiten von hochfrequenten Störströmen in einer elektrischen Maschine mit unterschiedlichen Nachteilen verbunden sein können. Diesen herkömmlichen Ansätzen ist gemein, dass eine elektrische Ableitung der Störströme über einen mechanischen Kontakt zwischen Teilen des Rotors und Teilen des umgebenden Gehäuses erreicht wird. Ein solcher mechanischer Kontakt kann jedoch beispielsweise aufgrund unvermeidbar auftretender Reibung zu Verschleiß und/oder zu Nachteilen bei der Lagerung des Rotors führen. Ideas for embodiments of the proposed electric machine may be considered, inter alia, as being based on the thoughts and findings described below:
It has been recognized that the initially described conventional measures for deriving high-frequency interference currents in an electrical machine can be associated with different disadvantages. These conventional approaches have in common that an electrical discharge of the interference currents is achieved via a mechanical contact between parts of the rotor and parts of the surrounding housing. However, such a mechanical contact can lead to wear and / or disadvantages in the storage of the rotor, for example due to unavoidable friction occurring.
Es wurde daher nach einer Möglichkeit gesucht, Störströme aus dem Rotor reibungsarm oder vorzugsweise berührungslos an das umgebende Gehäuse abzuleiten. It was therefore sought after a way to derive interference currents from the rotor friction or preferably without contact to the surrounding housing.
Da die Störströme bei elektrischen Maschinen typischerweise hohe Frequenzen oberhalb von 10 kHz aufweisen, können sie insbesondere auch kapazitiv übertragen werden. Um eine ausreichende kapazitive Ableitung der Störströme aus dem Rotor zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, an der Rotorwelle in einem über den Rotor überstehenden Bereich eine zusätzliche Scheibe vorzusehen. Die Rotorscheibe ist dabei an der Rotorwelle gehalten bzw. mit dieser gekoppelt, sodass sie sich im Betrieb der elektrischen Maschinemit deren Rotor mitdrehen kann. Diese Scheibe kann einen Teil eines Kondensators bilden, mithilfe dessen die an dem Rotor über die Rotorwelle an die Scheibe übertragenen elektrischen Ströme kapazitiv an das angrenzende Gehäuse übertragen werden können. Die Scheibe und die dieser gegenüber liegende Fläche des Gehäuses können dabei ähnlich wie ein Plattenkondensator wirken. Die in dem Rotor auftretenden Störströme können zu einer temporären Verlagerung von elektrischen Ladungen hin zu der Scheibe beziehungsweise aus der Scheibe heraus führen, wobei in der Scheibe akkumulierte Ladungen aufgrund des geringen Abstandes zwischen der Scheibe und der gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses in dem Gehäuse wiederum zu einer Ladungsverschiebung führen können, so dass es effektiv über den zwischen der Scheibe und dem Gehäuse liegenden Spalt hinweg zum Fließen eines hochfrequenten elektrischen Stromes kommen kann. Da die an der Rotorwelle angeordnete Scheibe zusammen mit dem Rotor während des Betriebes der elektrischen Maschine rotieren kann, wird in diesem Zusammenhang auch von einem Drehscheibenkondensator gesprochen. Since the parasitic currents in electrical machines typically high frequencies above 10 kHz, they can in particular also be transmitted capacitively. In order to enable a sufficient capacitive derivative of the interference currents from the rotor, it is proposed to provide an additional disk on the rotor shaft in a region projecting beyond the rotor. The rotor disk is held on the rotor shaft or coupled therewith, so that it can rotate with the rotor during operation of the electric machine. This disk can form part of a capacitor, by means of which the electrical currents transmitted to the rotor via the rotor shaft can be capacitively transmitted to the adjacent housing. The disc and the opposite surface of the housing can act much like a plate capacitor. The parasitic currents that occur in the rotor may result in a temporary shift of electrical charges to and from the disk, with charges accumulated in the disk again due to the small distance between the disk and the opposing surface of the housing in the housing can lead to a charge shift, so that it can effectively over the lying between the disc and the housing gap across a high-frequency electric current flow. Since the disc arranged on the rotor shaft can rotate together with the rotor during the operation of the electric machine, in this context it is also referred to as a rotary disc capacitor.
Um Störströme von dem Rotor ausreichend ableiten zu können, kann es insbesondere vorteilhalft sein, die Scheibe derart zu dimensionieren und derart nahe an einer gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses anzuordnen sowie ein Medium innerhalb des Spaltes zwischen der Scheibe und der gegenüberliegenden Gehäusefläche derart zu wählen, dass mit der Scheibe und der gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses ein Kondensator mit einer Kapazität von wenigstens 1 nF, vorzugsweise wenigstens 5 nF, gebildet wird. In order to be able to sufficiently dissipate interference currents from the rotor, it can be particularly advantageous to dimension the disk in such a way and to arrange it close to an opposite surface of the housing and to select a medium within the gap between the disk and the opposite housing surface such that with the disc and the opposite surface of the housing, a capacitor with a capacity of at least 1 nF, preferably at least 5 nF, is formed.
Mit anderen Worten können Parameter, die die Kapazität des zwischen der Scheibe und dem Gehäuse gebildeten Drehkondensators beeinflussen, geeignet gewählt werden, so dass der Drehkondensator eine Kapazität von wenigstens 1 nF, vorzugsweise wenigstens 5 nF aufweist. In other words, parameters that affect the capacitance of the variable capacitor formed between the disc and the housing may be suitably selected so that the variable capacitor has a capacitance of at least 1 nF, preferably at least 5 nF.
Zu diesen Parametern gehört unter anderem die Größe der Oberfläche der Scheibe, welche einer entsprechenden Fläche des Gehäuses mit nur einem kleinen dazwischen liegenden Spalt gegenüber liegt. Wie bei einem Plattenkondensator nimmt die Kapazität des derart gebildeten Drehscheibenkondensators mit der Oberfläche der Scheibe zu. Es kann zum Beispiel vorteilhalft sein, die Scheibe derart zu wählen, dass ihre Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche der Rotorwelle. Wenn von einer kreisförmigen Scheibe und einer zylindrischen Rotorwelle ausgegangen wird, bedeutet dies, dass der Durchmesser der Scheibe größer sein kann als der Durchmesser der Rotorwelle. Insbesondere kann der Durchmesser der Scheibe größer sein als die Hälfte des Durchmessers des Rotors. These parameters include, but are not limited to, the size of the surface of the disk facing a corresponding surface of the housing with only a small gap therebetween. As with a plate capacitor, the capacity of the thus-formed rotary disc capacitor increases with the surface of the disc. It may, for example, be advantageous for the disk to be selected such that its cross-sectional area is greater than the cross-sectional area of the rotor shaft. When starting from a circular disk and a cylindrical rotor shaft, this means that the diameter of the disk can be larger than the diameter of the rotor shaft. In particular, the diameter of the disc may be greater than half the diameter of the rotor.
In einer speziellen Ausgestaltung kann die Scheibe mit zwei oder mehr Teilscheiben ausgestaltet sein, die zusammen eine Gesamtscheibe bilden, um höhere Kapazitätswerte zu erreichen. Anders ausgedrückt können anstatt einer einzelnen großen Scheibe zwei oder mehrere kleine Scheiben für die Ausbildung des Drehscheibenkondensators eingesetzt werden. In a specific embodiment, the disk can be designed with two or more partial disks, which together form a total disk in order to achieve higher capacitance values. In other words, instead of a single large disk, two or more small disks may be used to form the turntable condenser.
Als weiterer, die Kapazität des Drehkondensators beeinflussender Parameter kann die Breite des zwischen der Scheibe und der gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses ausgebildeten Spaltes geeignet gewählt werden. Im Allgemeinen gilt, dass mit kleiner werdender Breite des Spaltes die Kapazität des Drehkondensators zunimmt. Geeignet hohe Kapazitäten zur ausreichenden Ableitung von Störströmen können erhalten werden, wenn die Breite des Spaltes kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm und stärker bevorzugt kleiner als 1 mm ist. Um z.B. jedoch nicht sehr genaue Toleranzen einhalten zu müssen oder Risiko zu laufen, dass die Scheibe während der Betriebs der elektrischen Maschine beispielsweise bei Auftreten von Vibrationen oder Rütteln an der gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuse schleift, sollte der Spalt möglichst nicht kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise nicht kleiner als 0,3 mm, sein. As a further, the capacity of the variable capacitor influencing parameters, the width of the gap formed between the disc and the opposite surface of the housing can be suitably selected. In general, as the width of the gap becomes smaller, the capacity of the variable capacitor increases. Suitable high capacities for sufficient dissipation of interference currents can be obtained if the width of the gap is less than 4 mm, preferably less than 2 mm, and more preferably less than 1 mm. For example, but not to have to comply with very accurate tolerances or run the risk that the disc during operation of the electric machine, for example, when vibrations or shaking on the opposite surface of the housing grind, the gap should not be less than 0.1 mm, preferably not smaller than 0.3 mm.
Ferner wird die Kapazität des Drehkondensators auch beeinflusst durch das Medium, das heißt das Material, welches sich innerhalb des Spaltes zwischen der Scheibe und der gegenüber liegenden Gehäuseoberfläche befindet. Im Gegensatz zu den Materialien der Scheibe und des Gehäuses, welche elektrisch leitfähig sein und beispielsweise aus Metall bestehen sollen, muss innerhalb des Spaltes ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Furthermore, the capacity of the variable capacitor is also influenced by the medium, that is, the material which is located within the gap between the disc and the opposite housing surface. In contrast to the materials of the disc and the housing, which are to be electrically conductive and to be made of metal, for example, an electrically insulating material must be arranged within the gap.
Beispielsweise kann innerhalb des Spaltes eine Schicht aus einem dielektrischen Material angeordnet sein. Das dielektrische Material kann dabei ein festes Material sein. Insbesondere kann das dielektrische Material eine Permittivität haben, die wesentlich größer ist als die Permittivität von Gasen, insbesondere von Luft. For example, a layer of a dielectric material may be arranged within the gap. The dielectric material may be a solid material. In particular, the dielectric material may have a permittivity that is substantially greater than the permittivity of gases, especially air.
Alternativ kann innerhalb des Spaltes ein flüssiges dielektrisches Material angeordnet sein. Beispielsweise kann ein wasserbasiertes Dielektrikum eingesetzt werden. Durch eine Verwendung eines flüssigen dielektrischen Materials kann einerseits der Spalt vorzugsweise vollständig mit dielektrischem Material gefüllt werden und somit eine Kapazität des Drehkondensators maximiert werden, andererseits können Reibungsverluste zwischen der rotierenden Scheibe und der stationären Gehäusewand minimiert werden. Bei einem solchen flüssigen dielektrischen Material kann es sich beispielsweise um ein wasserbasiertes Kühlmedium der elektrischen Maschine oder alternativ auch z.B. um Scheibenwischwasser in einem Kraftfahrzeug handeln. Ein wasserbasiertes Dielektrikum kann typischerweise eine sehr hohe relative Dielektrizitätszahl von zwischen 50 und 100 haben. Alternatively, a liquid dielectric material may be disposed within the gap. For example, a water-based dielectric can be used. By using a liquid dielectric material on the one hand, the gap may be filled preferably completely with dielectric material and thus maximizes a capacity of the variable capacitor, on the other hand, friction losses between the rotating disc and the stationary housing wall can be minimized. Such a liquid dielectric material may be, for example, a water-based cooling medium of the electric machine or, alternatively, also, for example, windscreen wiper water in a motor vehicle. A water-based dielectric typically can have a very high relative dielectric constant of between 50 and 100.
Um flüssiges dielektrisches Material in der elektrischen Maschine und somit innerhalb des Spaltes zikulieren zu können, beispielsweise um eine ausreichende Kühlung desselben bewirken zu können, kann in dem Gehäuse der elektrischen Maschine ein Einlass und ein Auslass zum Zu- und Abführen des flüssigen dielektrischen Materials vorgesehen sein. Ferner können zwischen der Welle und dem Gehäuse geeignete Dichtungen vorgesehen sein. In order to be able to cube liquid dielectric material in the electrical machine and thus within the gap, for example in order to effect a sufficient cooling thereof, an inlet and an outlet for supplying and removing the liquid dielectric material can be provided in the housing of the electrical machine , Further, suitable seals may be provided between the shaft and the housing.
Ausreichend hohe Kapazitätswerte für den Drehscheibenkondensator lassen sich beispielsweise mit dielektrischen Materialien erreichen, die eine Permittivitätszahl, welche teilweise auch als relative Permittivität oder Dielektrizitätszahl bezeichnet wird, von mehr als 5, vorzugsweise mehr als 25, aufweisen. Sufficiently high capacitance values for the rotary disc capacitor can be achieved, for example, with dielectric materials having a permittivity number, which is sometimes referred to as relative permittivity or dielectric constant, of more than 5, preferably more than 25.
Beispielsweise kann das dielektrische Material ein Keramikmaterial oder ein Polymermaterial sein, welche typischerweise Permittivitätszahlen im Bereich 5 bis 10 aufweisen. Das dielektrische Material kann auch Diamant, Rubin, Germanium oder ähnliches sein, welche typischerweise Permittivitätszahlen im Bereich von 10 bis 20 aufweisen. Vorteilhalfterweise kann das dielektrische Material auch als mit Glyzerin (z.B., Strukturformel C3H8O3) getränktes Papier bereitgestellt werden, welches typischerweise eine Permittivitätszahl von etwa 30 aufweist und den Vorteil niedriger Kosten mit sich bringen kann. Alternativ kann das dielektrische Material auch als oxidiertes Metall bereitgestellt werden, welches typischerweise Permittivitätszahlen im Bereich von 30 bis 60 aufweisen kann. For example, the dielectric material may be a ceramic material or a polymeric material, which typically has permittivity numbers in the
Die Schicht aus dielektrischem Material kann den Spalt zwischen der Scheibe und der gegenüber liegenden Fläche des Gehäuses weitgehend, das heißt beispielsweise zu mehr als 50% oder mehr als 80%, vorzugsweise aber nicht vollständig, d.h. weniger als 99% oder weniger als 95%, ausfüllen. Mit anderen Worten kann ein überwiegender Anteil des Spaltes mit der dielektrischen Schicht ausgefüllt sein, es soll aber vorzugsweise weiterhin ein lediglich mit Gas, insbesondere Luft, gefüllter Restspalt zwischen der rotierfähigen Scheibe und der stationären Fläche des Gehäuses verbleiben, so dass die Scheibe sich beim Betrieb der elektrischen Maschine weitestgehend reibungsfrei drehen kann. The layer of dielectric material can substantially, for example, more than 50% or more than 80%, but preferably not completely, the gap between the disc and the opposite face of the housing. less than 99% or less than 95%. In other words, a predominant portion of the gap may be filled with the dielectric layer, but it should preferably continue to remain a filled only with gas, especially air, residual gap between the rotatable disc and the stationary surface of the housing, so that the disc during operation the electric machine can rotate largely frictionless.
Die beschriebenen Ausführungsformen einer elektrischen Maschine, zwischen deren Rotorwelle und deren Gehäuse ein Drehscheibenkondensator ausgebildet ist, können insbesondere für elektrische Maschinen vorteilhaft sein, die dazu ausgelegt sind, mittels eines Pulswechselrichters betrieben zu werden. Solche elektrischen Maschinen werden häufig z.B. als Synchronmaschinen für einen Einsatz in Elektro- oder Hybridfahrzeugen konzipiert. Dabei wird die elektrische Maschine über den modernen Pulswechselrichter mit einer Hochspannung von beispielsweise 200 bis 600 V bei einer Taktfrequenz von 10 bis 30 kHz und einer Flankensteilheit von 100 bis 200 ns betrieben. Die hoch getaktete Hochspannung kann auf die Rotorwelle koppeln und hochfrequente Störströme erzeugen, welche Frequenzen im Bereich von 10 kHz bis 30 MHz aufweisen können. Solche Störströme können, sofern sie nicht kurz (niederohmig) gegen das Maschinengehäuse (Masse) abgeleitet werden, eine Fahrzeugelektronik wie beispielsweise eine Elektronik in einem Steuergerät oder einem Radio erheblich stören. The described embodiments of an electrical machine, between whose rotor shaft and its housing a rotary disk condenser is formed, may be particularly advantageous for electrical machines which are designed to be operated by means of a pulse-controlled inverter. Such electrical machines are often used e.g. designed as synchronous machines for use in electric or hybrid vehicles. In this case, the electric machine is operated via the modern pulse-controlled inverter with a high voltage of, for example, 200 to 600 V at a clock frequency of 10 to 30 kHz and a slope of 100 to 200 ns. The high clocked high voltage can couple to the rotor shaft and generate high frequency noise currents, which can have frequencies in the range of 10 kHz to 30 MHz. Such interference currents can, if they are not short (low resistance) are derived against the engine housing (mass), a vehicle electronics such as electronics in a controller or a radio significantly disturb.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von erfindungsgemäßen elektrischen Maschinen hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert beziehungsweise ersetzt werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. It should be noted that possible features and advantages of electrical machines according to the invention are described herein with reference to different embodiments of the invention. A person skilled in the art will recognize that the features can be suitably combined or replaced in order to arrive at further embodiments of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings, wherein neither the description nor the drawings are to be construed as limiting the invention.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. The figures are only schematic and not to scale.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Der Rotor
An einem Ende der Rotorwelle
Die Scheibe
Um die Kapazität des Drehscheibenkondensators weiter zu steigern, kann innerhalb des Spaltes
Alternativ oder ergänzend kann in dem Gehäuse
Um die Kapazität des Drehscheibenkondensators weiter zu erhöhen, können an dem Gehäuse
Je nachdem, wie groß die Scheibe
Über den Drehscheibenkondensator derart ausreichender Kapazität kann die Rotorwelle
Dies ist in dem Graphen aus
Wie aus
Claims (15)
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2014
- 2014-06-04 DE DE102014210538.2A patent/DE102014210538A1/en not_active Withdrawn
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2015
- 2015-04-22 WO PCT/EP2015/058688 patent/WO2015185261A1/en active Application Filing
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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