DE10320613A1

DE10320613A1 - Elektrische Maschine mit einem Gebersystem

Info

Publication number: DE10320613A1
Application number: DE10320613A
Authority: DE
Inventors: Axel Knauff
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20040251756A1; US7317270B2

Abstract

Bei elektrischen Maschinen (1), insbesondere bei Asynchronmaschinen, führen durch in dem Rotor (3) induzierte Ströme zu einer Potentialdifferenz zwischen Stator (12) und Rotor (3). Um auch bei elektrischen Maschinen (1) mit elektrisch isolierten Lagern und insbesondere mit einem Standardgebersystem einen Potentialausgleich zu verhindern, werden verschiedene Maßnahmen vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, einem Rotor und einem Gebersystem, das mit dem Rotor und dem Stator über eine Drehmomentstütze verbunden ist, wobei der Rotor elektrisch isolierte Lager aufweist.

In Elektromotoren kann es durch in dem Rotor induzierten Ströme zu einem unterschiedlichen elektrischen Potential von Rotor und Stator kommen. Dabei wird ein Potentialausgleich über die Kugellager hergestellt. Die führt zur Schädigung der Laufbahn des Kugellagers, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Lagerung führt. Zur Vermeidung dieser durch den Potentialausgleich hervorgerufenen Lagerströme werden in elektrischen Maschine elektrisch isolierte Lager eingesetzt. Dies führt jedoch dazu, dass nunmehr der Potentialausgleich über die Lagerung des Gebers stattfindet, was wiederum dessen Lagerung zerstören kann.

Um diese Nachteile zu vermeiden, werden auch bei Gebern elektrisch isolierte Lager eingesetzt. Dies ist jedoch eine vergleichsweise teuere Lösung, die insbesondere die Verwendung von Standardgebern verhindert.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, in wirtschaftlicher Art und Weise insbesondere bei Standardgeber in gattungsgemäßen elektrischen Maschinen Mittel vorzusehen, die einen Potentialausgleich zwischen Rotor und Stator über die Lagerung des Gebers vermeiden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass das Gebersystem vom Rotor und/oder Stator elektrisch entkoppelt ist.

Das Gebersystem kann durch geeignete Anbaumaterialien elektrisch vom Rotor oder Stator entkoppelt werden. Dies ist notwendig, wenn der Rotor elektrisch isolierte Lager aufweist und/oder wenn z.B. zwischen Rotor und Lager eine isolierende Schicht in Form eines Schmierfilms vorhanden ist. Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Potentialausgleich über die Lagerung des Gebersystems zwischen Rotor und Stator vermieden und damit auch ein vorzeitiger Verschleiß dieser Lagerung aufgrund von Lagerströmen.

Vorteilhafterweise ist dabei eine Drehmomentstütze, die eine starre Verbindung zwischen Gehäuse der elektrischen Maschine und dem Gebergehäuse darstellt aus einem elektrisch nicht leitendem Material z.B. Kunststoff PA66 oder Verbundmaterial z.B. GFK.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Entkopplung zwischen Rotor und Stator an der Antriebswelle der elektrischen Maschine im Bereich des Gebersystems durch eine Buchse aus elektrisch nicht leitenden Material z.B. Keramik oder Kunststoff hergestellt.

Auch eine Beschichtung der Antriebswelle im Bereich des Gebersystems aus elektrisch nicht leitendem Material führt zur Entkopplung von Rotor und Stator.

In den Fällen der Entkopplung durch die Buchse aus elektrisch nicht leitendem Material ausgeführt ist, als auch durch die Beschichtung im Bereich des Gebersystems muss die Befestigung des Gebersystems an der Antriebswelle auf jeden Fall elektrisch isoliert ausgeführt sein. Eine Isolierung beispielsweise einer Schraube kann dadurch geschehen, dass diese aus elektrisch nicht leitendem Material gefertigt, oder in eine Buchse aus elektrisch nicht leitendem Material eingesetzt wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Geberwelle aus elektrisch nicht leitendem Material. Ebenso kann die Geberwelle zumindest eine im Umfang aufweisende Beschichtung aus elektrisch nicht leitendem Material aufweisen.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
1 Teillängsschnitt einer elektrischen Maschine im Bereich des Gebersystems.
1 zeigt einen Teillängsschnitt einer elektrischen Maschine 1 mit einem stirnseitig angebrachten Gebersystem. Die elektrische Maschine 1 kann dabei einen der bekannten Maschinentypen darstellen, wie Asynchronmaschine oder Synchronmaschine oder einen anderen Typ bei dem derartige Geber eingesetzt werden und/oder bei denen eine Potentialausgleich zwischen Rotor 3 und Stator 12 vermieden werden muss. Der Stator 12 mit seiner Wicklung 2 und der Rotor 3 mit seiner Antriebswelle 4 bilden im wesentlichen die elektrische Maschine 1. An der Stirnseite des Rotors 3 befindet sich ein Gebersystem 13. Das Gebersystem 13 ist aufgrund der elektrischen Entkopplung von Antriebswelle 4 und Gebersystem 13 im Bereich der Lagerung 5 des Gebersystems 13 durch einen vorzeitigen Verschleiß geschützt. Dabei ist die Drehmomentstütze 11 aus elektrisch nicht leitendem Material vorzugsweise Kunststoff PA66 oder einem Verbundmaterial z.B. GFK gefertigt.
In 1 ist ebenso eine weitere Möglichkeit der Entkopplung von Antriebswelle 4 und Lagerung 5 gezeigt, in dem z.B. die Buchse 8 aus einem elektrisch nicht leitendem Material z.B. Keramik oder Kunststoff gefertigt ist. Ebenso kann statt einer Buchse 8 die Antriebswelle 4 im Kupplungsbereich 6 aus eine Schicht von elektrisch nicht leitendem Material aufweisen. Dabei ist aber jeweils die Befestigungsschraube 9 elekt risch isoliert auszuführen. Die Schraube 9 besteht in diesem Fall aus elektrisch nicht leitendem Material. Sie kann aber auch auf einer Buchse 7 aus elektrisch nicht leitendem Material aufsitzen.
Eine weitere Möglichkeit der elektrischen Isolierung und damit der Entkopplung von Rotor 3 und Stator 12 ist die Ausführung der Geberwelle 10 aus elektrisch nicht leitendem Material. Ebenso ist es möglich, die Geberwelle 10 mit einer Beschichtung von elektrisch nicht leitendem Material zu versehen.
Wenn das Gehäuse des Stators 12 und das Gehäuse des Gebersystems 13 das gleiche Potential aufweisen, kann der Kabelschirm der Geberleitung 15 beidseitig aufgelegt werden.

Claims

Elektrische Maschine (1) mit einem Stator (12), einem Rotor (3) und einem Gebersystem (13), das mit dem Rotor (3) und dem Stator (12) zumindest über eine Drehmomentstütze (11) verbunden ist, wobei der Rotor (3) Lager aufweist und diese Lagerung elektrisch isolierend ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebersystem (13) vom Rotor (3) und/oder Stator (12) elektrisch entkoppelt ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze (11) aus elektrisch nicht leitendem Material besteht
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentstütze (11) aus Kunststoff oder Verbundmaterial besteht.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) der Geberlagerung aus elektrisch nicht leitende Materialien hergestellt ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (8) aus Keramik oder Kunststoff ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) der elektrischen Maschine (1) im Bereich des Gebersystems (13) eine elektrisch nicht leitfähige Beschichtung aufweist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Gebersystems (13) an der Antriebswelle (4) elektrisch isoliert ausgeführt ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel als Schraube (9) ausgeführt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (9) in eine Buchse (7) aus nichtleitendem Material eingesetzt ist.
Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geberwelle (4) zumindest zum Teil aus elektrisch nicht leitendem Material besteht.