CN107005120A - 电机和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(1)，包括：至少部分导电的、处于基准电位上的壳体(2)；定子(3)，在该定子上设计有槽状的用于定子绕组(11)的接纳部(10)，其中，在接纳部(10)中分别设有在转子侧(8)封闭所述接纳部(10)的封闭元件(4)；和在定子(3)内部以能转动的方式支承的转子(8)，其中，封闭元件(4)具有平坦的、能导电的导体区域(23)，用于相对于转子(8)屏蔽定子绕组(11)，其中，导体区域(23)与壳体(2)导电连接。

Description

电机和机动车

技术领域

本发明涉及一种电机，包括：至少部分导电的、处于基准电位上的壳体；定子，在该定子上设计有槽状的用于定子绕组的接纳部，其中，在接纳部中分别设有在转子侧封闭所述接纳部的封闭元件；和在定子内部以能转动的方式支承的转子。本发明还涉及一种包括所述电机的机动车。

背景技术

上述电机特别被设计为异步电机，但也被设计为永磁式或他激式同步电机并且一段时间以来被用于驱动机动车。为了构造定子，叠片组具有槽状的接纳部，用于多个彼此绝缘的定子绕组。接纳部可以通过经常被称为槽楔的封闭元件封闭。定子绕组典型地通过逆变器馈电，该逆变器由直流电压转换了在千赫范围内的多相交流电压。作为逆变器的开关元件通常使用功率半导体元件、如IGBT或GTO。

当然，通过定子绕组一方面相对于转子和另一方面相对于定子叠片组的电绝缘布置，产生了这些部件的电容耦合。被接通的逆变器还具有电压中性点部件，其相对于基准电位、即特别是地电位具有共模电压。通过所谓的寄生电容，共模电压传输到电机的轴上并因此相对于基准电位产生轴电压。在此，特别在一个或多个电机轴承上出现所谓的du/dt电流。此外，轴电压可以随机击穿轴承的润滑剂，这种击穿导致金属轴承部件的火花侵蚀(电火花加工electrical discharge machining，EDM)。这种EDM电流会在相对较短的运行时间内导致轴承受损。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种电机，其中，通过在引导共模电压的绕组与转子之间的电容耦合减弱出现的效果。

为了实现该目的，在开头所述类型的电机中根据本发明提出，封闭元件具有平坦的、能导电的导体区域，用于相对于转子屏蔽定子绕组，其中，导体区域与壳体导电连接。

本发明基于以下考虑：通过以下方式实现定子绕组相对于转子的静电屏蔽，即仅在直接位于定子绕组与转子之间的空间中布置与基准电位连接的导体区域。由此实现了在这些区域之间的寄生电容的显著降低。与导体区域在定子与转子之间的直通的设计相比，导体区域在接纳部中的布置有利地抑制了涡流。因此可以有利地在不使用封闭元件的情况下简单地改装已知的电机或通过根据本发明的实施方式替换现有的封闭元件。在过去曾在电机的区域中为了牵引力目的而通常放弃封闭元件。由于封闭元件、特别是槽楔在电机中的应用长时间已知，因此本发明有利地建立在牢固的技术基础上。

在此适宜地，封闭元件被这样构造，即导体区域被设计在接纳部的整个长度上。因此可以实现，在定子的整个长度上对具有寄生电容的区域进行屏蔽。因此与沿封闭元件仅部分形成导体区域相比，有利地更好减低了电容耦合。在此适宜的是，导体区域也被设计在封闭元件的整个宽度上，使得接纳部被完全屏蔽。

在根据本发明的电机中特别有利的是，导体区域超出于定子的至少一个端侧以导体区域扩展部的形式继续延伸并被布置在转子与至少一个包括多个定子绕组的绕组头部之间。这种设计在端侧的绕组头部在很大程度上促使定子与转子之间的电容耦合，这可以通过以下方式被降低，即导体区域在接纳部之外通过导体区域扩展部确保了屏蔽。这种导体区域扩展部可以被设计为封闭元件的延长部，然而优选地，导体区域扩展部由与导体区域导电连接的额外的元件构成。由此可以实现寄生电容耦合的进一步降低。

在一个有利的改进方案中设计为，导体区域扩展部从封闭元件出发梯形地扩大并且/或者与壳体部段导电连接。由于端侧的绕组头部典型地具有比接纳部宽的尺寸，提出以下建议，梯形地扩大导体区域扩展部。在此，该梯形在接纳部侧的底侧比与之相对的对侧窄。适宜地，该对侧可以直接与壳体部段导电连接。优选地，导体区域扩展部为了尽可能大幅度降低电容而以靠近绕组头部延伸的方式引导至壳体部段。

有利地，根据本发明的电机的所有所述的实施方式可以这样构造，即导体区域被设计为封闭元件的第一表面层。在此特别考虑借助导电材料给基体涂层。在此可以考虑具有足够导电性的所有能导电的金属和由这些金属组成的合金，例如铜或铝。表面层可以特别具有在100nm到10μm之间、优选在1μm到5μm之间的厚度。为了实现所述表面层考虑所有能够实现以所给出厚度进行表面涂层的涂层方法、例如喷射涂层方法或浸渍涂层方法或气相沉积方法。明确地也可以设计为，第一表面层被设计在封闭元件的整个表面上。由此可以额外地实现在定子绕组与定子叠片组之间的电容耦合的有利的降低。整体上，将导体区域实现为第一表面层有助于，基于导体区域的薄的可通流的横剖面尽可能地抑制涡流。

根据本发明的电机的一个适宜的改进方案还提出，导体区域至少部分地由导电的薄膜或被导电材料涂层的薄膜构成。这特别涉及导体区域通过与其导电连接的作为导体区域扩展部的薄膜被延伸。这提供了导体区域扩展部的一个可简单实现的实施方式。在导电薄膜或薄膜的导电涂层的材料和厚度方面可以转用上面段落的实施方式。类似地也适用于上面所述的优点。此外除了导体区域扩展部之外，也可以通过给封闭元件加入这种薄膜来实现第一表面层。

在根据本发明的电机中还优选的是，导体区域至少在与定子的接触区域中具有电绝缘的第二表面层。高效地避免导体区域上的涡流的前提条件是在各个封闭元件的导体区域与定子的叠片组之间的充分电绝缘。为此，优选地将绝缘的第二表面层施加到特别被设计为第一表面层的导体区域上。这特别涉及与叠片组的接触区域，然而也可以包括导体区域的另外的部段。为了实现第二表面层特别考虑喷射涂漆或浸渍涂漆。

原则上适宜的是，封闭元件包括由塑料、特别是热固性塑料制成的基体。这种塑料通常是不导电的并因此限制了在导体区域上出现涡流，使得尽可能地抑制该涡流。为此特别适合以热固性塑料制成封闭元件，其中，在要应用的材料的选择方面由于典型地在电机中出现的温度，需要重视的是充分的耐温性。

适宜地，根据本发明的电机被这样设计，即选择地电位作为基准电位。这尤其适合于进行馈电的逆变器的地电位，使得通过屏蔽产生电容耦合的有效降低。

除了电机之外本发明还涉及一种机动车，该机动车包括根据本发明的电机。所有关于电机的实施方式都可以类似地转用于机动车，使得也能够利用该机动车实现上述优点。

附图说明

本发明的其它优点和特征由下面所述的实施例以及根据附图得出。其中：

图1示出根据本发明的电机的剖面的原理图，

图2示出根据本发明的封闭元件的剖面的原理图，

图3示出根据本发明的封闭元件的俯视原理图，和

图4示出根据本发明的机动车。

具体实施方式

图1示出根据本发明的电机1，包括壳体2、定子3和借助轴16以及两个轴承5、6以能围绕转动轴线7转动的方式支承的转子8。在此，定子3包括带有多个转子侧的接纳部10的叠片组9，定子绕组11穿过该叠片组延伸。接纳部10分别通过封闭元件4封闭。在定子3的端侧12、13上分别设计有绕组头部14、15。在封闭元件4上在其整个长度上设计有导体区域23，该导体区域在端侧12、13上分别具有由导电薄膜构成的导体区域扩展部17、18。其与处于地电位上的壳体2导电连接。

在这种电机1中，在具有绕组头部15的定子绕组11与转子8之间形成寄生电容，这是因为在这些导电元件之间存在共模电压并且它们被起电介质作用的以空气填充的空间19分隔开。但该电容被通过以下方式降低，即封闭元件4的导体区域23对转子8屏蔽在叠片组内部延伸的定子绕组11与并且导体区域扩展部17、18还起到屏蔽绕组头部14、15的作用。导体区域扩展部17、18在此被靠近绕组头部14、15地引导，以便在它们之间产生尽可能高的电容，但其通过壳体2处于地电位上并且因此引起总电容的降低。这通过以下方式实现，即通过插入封闭元件4，总电容被理解为两个子电容的串联连接，其始终小于最小的单个电容。

图2和图3分别示出封闭元件4的原理图，其中，图2是楔形的封闭元件的剖面图，图3是设计为楔形的封闭元件4的宽的主平面的俯视图。在基体22上在其整个长度和宽度上涂覆形成导体区域23的、由铜制成的第一表面层20。其还具有由电绝缘的漆制成的第二表面层21。该第一表面层20被设计为1μm的厚度并且因此对于涡流提供了高电阻。第二表面层21被设计为明显更厚，其中，尺寸比例不是按照正确比例的。此外，两个导体区域扩展部17、18与第一表面层20导电连接。它们由塑料薄膜构成，该塑料薄膜被借助薄的银层以下述方式蒸镀，即导体区域23能与壳体导电连接。第二表面层21在此被设计用于使得导体区域23相对于定子3的叠片组9绝缘。

最后，图4示出根据本发明的机动车24，在该机动车中装入用于进行驱动的电机1。通过在电机1中所使用的、前述的借助封闭元件4对转子8屏蔽定子绕组11的方法，可以阻止EDM电流通过轴承5、6并可以实现在机动车24中电机1的更长的使用寿命。

Claims (10)

1.一种电机(1)，包括：至少部分导电的、处于基准电位上的壳体(2)；定子(3)，在该定子上设计有槽状的用于定子绕组(11)的接纳部(10)，其中，在接纳部(10)中分别设有在转子侧(8)封闭所述接纳部(10)的封闭元件(4)；和在定子(3)内部以能转动的方式支承的转子(8)，

其特征在于，

封闭元件(4)具有平坦的、能导电的导体区域(23)，用以相对于转子(8)屏蔽定子绕组(11)，其中，导体区域(23)与壳体(2)导电连接。

2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，导体区域(23)被设计在接纳部(10)的整个长度上。

3.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其特征在于，导体区域(23)超出于定子(3)的至少一个端侧(12、13)以导体区域扩展部(17、18)的形式延伸并被布置在转子(8)与至少一个包括多个定子绕组(11)的绕组头部(14、15)之间。

4.根据权利要求3所述的电机(1)，其特征在于，导体区域扩展部(17、18)从封闭元件(4)出发梯形地扩大并且/或者与壳体部段导电连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，导体区域(23)被设计为封闭元件(4)的第一表面层(20)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，导体区域(23)至少部分地由导电的薄膜或被导电材料涂层的薄膜构成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，导体区域(23)至少在与定子(3)的接触区域中具有电绝缘的第二表面层(21)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，封闭元件(4)包括由塑料、特别是热固性塑料制成的基体(22)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，选择地电位作为基准电位。

10.一种机动车(24)，包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的电机(1)。