DE102009037140A1 - Method for operating electrical machine, involves conducting adjustment of potential difference between rotor and stator - Google Patents

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Abstract

The method involves conducting an adjustment of the potential difference between a rotor (12) and a stator (14). The rotor is connected with a crankshaft and the stator is connected with a crankshaft housing. An independent claim is also included for an electrical machine with housing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und eine solche elektrische Maschine.The The invention relates to a method for operating an electrical Machine and such an electric machine.

Zwischen dem Rotor einer elektrischen Maschine bzw. eines Generators und dem Stator bzw. dem Gehäuse entsteht durch elektromagnetische Wechselwirkungen ein Spannungspotential. Da der Rotor mit der Kurbelwelle und der Stator mit dem Kurbelwellengehäuse verbunden ist, breitet sich dieses Potential auch auf diese Bauteile aus.Between the rotor of an electric machine or a generator and the stator or the housing Electromagnetic interactions create a voltage potential. Because the rotor is connected to the crankshaft and the stator to the crankshaft housing is, this potential also extends to these components.

In Abhängigkeit des Schmierspalts bzw. des Schmiermittels führt dies zu Punktverschweißungen zwischen Kurbelwelle und Lagerschale bzw. zu elektrochemischen Reaktionen, die die Lagerstelle beinträchtigen. Daher wird angestrebt, am Schmierspalt der Kurbelwelle keinen Potentialunterschied entstehen zu lassen.In dependence of the lubrication gap or the lubricant this leads to spot welding between Crankshaft and bearing shell or to electrochemical reactions, which affect the depository. Therefore, it is desirable, at the lubrication gap of the crankshaft no potential difference let develop.

Das vorgestellte Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine sieht vor, dass ein Ausgleich des Potentialunterschieds zwischen Rotor und Stator durchgeführt wird.The presented method for operating an electrical machine provides that balancing the potential difference between Rotor and stator performed becomes.

Die beschriebene elektrische Maschine dient insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Diese weist ein Gehäuse, einen Rotor und einen Stator auf, wobei eine Einrichtung zum Ausgleich eines Potentialunterschieds zwischen dem Rotor und dem Stator vorgesehen ist.The described electrical machine is used in particular for carrying out the described method. This has a housing, a rotor and a Stator, wherein means for compensating for a potential difference is provided between the rotor and the stator.

Die elektrische Maschine dient insbesondere als Generator.The Electric machine is used in particular as a generator.

Der Ausgleich des Potentials kann über bspw. axial oder radial angebrachte Schleifkontakte zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, typischerweise dem Generatorgehäuse, erfolgen.Of the Compensation of the potential can over bspw. axially or radially mounted sliding contacts between the rotor and the housing, typically the generator housing, respectively.

In Ausgestaltung gleicht ein zweckmäßigerweise zentrisch angeordneter federbelasteter Schleifstift das Spannungspotential zwischen dem Rotor und dem Stator aus. Dieser Schleifstift und die Feder werden üblicherweise in einer eingeschraubten Hülse geführt und können zur Wartung und Kontrolle von außen demontiert werden.In Design equals one expediently centrally arranged spring-loaded grinding pin the voltage potential between the rotor and the stator. This grinding pin and the spring become common in a screwed sleeve guided and can be dismantled for maintenance and control from the outside.

In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem Rotor und dem mit dem Stator verbundenen Gehäuse bzw. Generatorgehäuse ein Wälzlager eingebracht, über dessen metallischen Kontakt der Wälzkörper das Spannungspotential ausgleichen kann.In Another embodiment is between the rotor and with the housing connected to the stator or generator housing a rolling bearing introduced, over the metallic contact of the rolling elements the voltage potential can compensate.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Potentialunterschied zwischen dem Rotor und dem Stator über einen elektrisch leitenden Wellendichtring ausgeglichen wird.Farther can be provided that the potential difference between the Rotor and the stator over an electrically conductive shaft seal is compensated.

In noch einer weiteren Ausführung erfolgt eine Potentialtrennung des Rotormantels und der Rotornabe durch eine isolierende Schicht, so dass sich das Spannungspotential nicht auf die Kurbelwelle ausbreitet.In yet another version there is a potential separation of the rotor shell and the rotor hub through an insulating layer, so that the voltage potential does not spread to the crankshaft.

Weiterhin kann eine Potentialtrennung des Rotors von der Kurbelwelle durch isolierende Elemente zwischen der Kurbelwelle und dem Rotor sowie zwischen dem Rotor und Schrauben erfolgen. Hierdurch kann sich das Spannungspotential nicht auf die Kurbelwelle ausbreiten.Farther can be a potential separation of the rotor from the crankshaft insulating elements between the crankshaft and the rotor as well between the rotor and screws. This can be the Do not spread the voltage potential on the crankshaft.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on embodiments schematically shown in the drawing and is below Referring to the drawings described in detail.

1 zeigt eine Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 1 shows an embodiment of the described electrical machine.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 2 shows a further embodiment of the described electrical machine.

3 zeigt noch eine Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 3 shows yet another embodiment of the described electrical machine.

4 zeigt eine alternative Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 4 shows an alternative embodiment of the described electrical machine.

5 zeigt noch eine Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 5 shows yet another embodiment of the described electrical machine.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der beschriebenen elektrischen Maschine. 6 shows a further embodiment of the described electrical machine.

In 1 ist eine Ausführungsform der vorgestellten elektrischen Maschine dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und als Generator ausgebildet ist.In 1 an embodiment of the presented electric machine is shown, in total with the reference numeral 10 is designated and designed as a generator.

Die Darstellung zeigt einen Rotor 12 und einen Stator 14 sowie ein Gehäuse bzw. Generatorgehäuse 16. Zwischen dem Rotor 12 und dem Gehäuse 16 ist axial ein erster Schleifkontakt 18 und radial ein zweiter Schleifkontakt 20 vorgesehen. Der Ausgleich des Potentials erfolgt über diese Schleifkontakte 18 und 20.The illustration shows a rotor 12 and a stator 14 and a housing or generator housing 16 , Between the rotor 12 and the housing 16 is a first sliding contact axially 18 and radially a second sliding contact 20 intended. The compensation of the potential takes place via these sliding contacts 18 and 20 ,

Weiterhin zeigt die Darstellung eine Kurbelwelle 22, die direkt auf den Rotor 12 gesetzt wird. Eine Kupplung zwischen Rotor 12 und Kurbelwelle 22 ist nicht vorgesehen. Hieraus ergibt sich das Problem, da aufgrund der leitenden Verbindung zwischen Rotor 12 und Kurbelwelle 22 eine leitende Verbindung in die Maschine 10 gegeben ist und sich eine Potentialdifferenz zwischen Rotor 12 und Stator 14 einstellt, was auch elektrochemische Vorgänge bewirkt.Furthermore, the illustration shows a crankshaft 22 directly on the rotor 12 is set. A coupling between rotor 12 and crankshaft 22 is not scheduled. This results in the problem because due to the conductive connection between the rotor 12 and crankshaft 22 a conductive connection in the machine 10 is given and there is a potential difference between the rotor 12 and stator 14 which also causes electrochemical processes.

In 2 ist wiederum der Rotor 12 und der Stator 14 dargestellt. Weiterhin ist ein Schleifstift 30 zu erkennen, der zentrisch angeordnet und federbelastet ist. Weiterhin zeigt die Darstellung eine Feder 32 und eine Hülse 34. Der Schleifstift 30 und die Feder 32 sind in der eingeschraubten Hülse 34 geführt.In 2 is again the rotor 12 and the stator 14 shown. Furthermore, a grinding pin 30 to recognize, which is arranged centrally and spring-loaded. Furthermore, the illustration shows a spring 32 and a sleeve 34 , The grinding pin 30 and the spring 32 are in the screwed sleeve 34 guided.

In 3 sind wiederum der Rotor 12 und der Stator 14 zu erkennen. Weiterhin zeigt die Figur ein Wälzlager 40, über dessen metallischen Kontakt sich das Spannungspotential ausgleichen kann.In 3 in turn are the rotor 12 and the stator 14 to recognize. Furthermore, the figure shows a rolling bearing 40 , via whose metallic contact the voltage potential can equalize.

In 4 ist neben dem Rotor 12 und dem Stator 14 ein Wellendichtring 50 wiedergegeben, der elektrisch leitfähig ist und den Potentialunterschied zwischen dem Rotor 12 und dem Stator 14 ausgleicht.In 4 is next to the rotor 12 and the stator 14 a shaft seal 50 reproduced, which is electrically conductive and the potential difference between the rotor 12 and the stator 14 balances.

5 zeigt die Potentialtrennung eines Rotormantels 60 und einer Rotornabe 62 durch eine isolierende Schicht 64, wodurch sich das Spannungspotential nicht auf eine Kurbelwelle 66 übertragen kann. 5 shows the potential separation of a rotor shell 60 and a rotor hub 62 through an insulating layer 64 , whereby the voltage potential does not affect a crankshaft 66 can transfer.

6 zeigt noch eine weitere Ausführung der elektrischen Maschine 70 mit einem Rotor 12 und einem Statur 14. Bei dieser Ausführung erfolgt eine Potentialtrennung des Rotors 12 von der Kurbelwelle 66 durch isolierende Elemente 80 zwischen den Kurbelwelle 66 und dem Rotor 12 und zwischen dem Rotor 12 und Schrauben 82. Hierdurch kann sich das Spannungspotential nicht auf die Kurbelwelle 66 ausbreiten. 6 shows yet another embodiment of the electric machine 70 with a rotor 12 and a stature 14 , In this embodiment, a potential separation of the rotor 12 from the crankshaft 66 through insulating elements 80 between the crankshaft 66 and the rotor 12 and between the rotor 12 and screws 82 , As a result, the voltage potential can not affect the crankshaft 66 spread.

Die vorgestellten Ausführungen der vorgestellten elektrischen Maschine, die insbesondere für einen Generatorbetrieb ausgelegt ist, erreichen einen Ausgleich des Potentialunterschieds zwischen dem Rotor 12 und dem Statur 14, so dass ein Entstehen eines Potentialunterschieds am Schmierspalt der Kurbelwelle 66 nicht entsteht.The presented embodiments of the presented electric machine, which is designed in particular for a generator operation, achieve a compensation of the potential difference between the rotor 12 and the stature 14 , so that a potential difference arises at the lubrication gap of the crankshaft 66 does not arise.

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (10, 70), bei dem ein Ausgleich des Potentialunterschieds zwischen Rotor (12) und Stator (14) durchgeführt wird.Method for operating an electric machine ( 10 . 70 ), in which a compensation of the potential difference between rotor ( 12 ) and stator ( 14 ) is carried out. Elektrische Maschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse (16), einem Rotor (12) und einem Stator (14), bei dem eine Einrichtung zum Ausgleich eines Potentialunterschieds zwischen dem Rotor (12) und dem Stator (14) vorgesehen ist.Electrical machine, in particular for carrying out a method according to claim 1 with a housing ( 16 ), a rotor ( 12 ) and a stator ( 14 ), in which a device for compensating for a potential difference between the rotor ( 12 ) and the stator ( 14 ) is provided. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, bei der Schleifkontakte (18, 20) zwischen dem Rotor (12) und dem Gehäuse (16) vorgesehen sind.Electric machine according to claim 2, wherein the sliding contacts ( 18 . 20 ) between the rotor ( 12 ) and the housing ( 16 ) are provided. Elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, bei der ein federbelasteter Schleifstift (30) vorgesehen ist.Electrical machine according to Claim 2 or 3, in which a spring-loaded grinding pin ( 30 ) is provided. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der ein Wälzlager (40) zwischen dem Rotor (12) und dem Gehäuse (16) eingebracht ist.Electric machine according to one of claims 2 to 4, in which a rolling bearing ( 40 ) between the rotor ( 12 ) and the housing ( 16 ) is introduced. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der ein elektrisch leitender Wellendichtring (50) vorgesehen ist.Electric machine according to one of claims 2 to 5, in which an electrically conductive shaft seal ( 50 ) is provided. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der eine isolierende Schicht (64) vorgesehen ist.Electrical machine according to one of Claims 2 to 6, in which an insulating layer ( 64 ) is provided. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der isolierende Elemente (80) zur Potentialtrennung des Rotors (12) von einer Kurbelwelle (22, 66) vorgesehen sind.Electrical machine according to one of Claims 2 to 7, in which insulating elements ( 80 ) for potential separation of the rotor ( 12 ) of a crankshaft ( 22 . 66 ) are provided.
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