DE102013217823B4

DE102013217823B4 - Device for operating a three-phase machine, drive device

Info

Publication number: DE102013217823B4
Application number: DE102013217823.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Kienzle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2033-09-07
Also published as: DE102013217823A1

Abstract

Vorrichtung (8) zum Betreiben einer Drehstrommaschine (1), der insbesondere ein Inverter (2) zugeordnet ist, mit drei Phasenleitungen (3,4,5), die mit der Drehstrommaschine, und insbesondere mit dem Inverter (2), verbindbar/verbunden sind, wobei jeder der Phasenleitungen (3,4,5) jeweils eine elektromagnetische Abschirmung (10), insbesondere ein Schirmmantel zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Phasenleitungen (3,4,5) abschnittsweise über zumindest einen Umfangsabschnitt jeweils eines Ringkerns (14) mit einer vorgegebenen Anzahl (A) von Umwicklungen aufgewickelt ist, und dass die Abschirmung (10) der jeweiligen Phasenleitung (3,4,5) abschnittsweise über zumindest einen Umfangsabschnitt desselben Ringkerns (14) mit einer vorgebbaren Anzahl (B) von Umwicklungen gegensinnig zu der jeweiligen Phasenleitung (3,4,5) aufgewickelt ist, und dass die Abschirmungen (10) auf beiden Seiten des jeweiligen Ringkerns (14) über ein jeweiliges Gehäuse des Inversters (2) und der Drehstrommaschine (1) miteinander verbunden sind.

Device (8) for operating a three-phase machine (1), to which an inverter (2) is assigned in particular, with three phase lines (3, 4, 5) which can be connected / connected to the three-phase machine, and in particular to the inverter (2) each of the phase lines (3, 4, 5) is assigned an electromagnetic shield (10), in particular a shield jacket, characterized in that each of the phase lines (3, 4, 5) is sectionally over at least one circumferential section of a toroidal core ( 14) is wound with a predetermined number (A) of wraps, and that the shield (10) of the respective phase line (3, 4, 5) in sections over at least one circumferential section of the same toroidal core (14) with a predeterminable number (B) of wraps is wound in opposite directions to the respective phase line (3, 4, 5), and that the shields (10) on both sides of the respective ring core (14) via a respective housing of the inverter (2) and the three-phase current machine (1) are interconnected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Drehstrommaschine, der insbesondere ein Inverter zugeordnet ist, mit drei Phasenleitungen, die mit der Drehmomentmaschine, und insbesondere mit dem Inverter, verbunden/verbindbar sind, wobei jeder der Phasenleitungen jeweils eine elektromagnetische Abschirmung, insbesondere ein Schirmmantel zugeordnet ist.The invention relates to a device for operating a three-phase machine, to which in particular an inverter is assigned, with three phase lines which are connected / connectable to the torque machine, and in particular to the inverter, each of the phase lines being assigned an electromagnetic shield, in particular a shield jacket is.

Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.The invention also relates to a drive device having the features of the preamble of claim 9.

Stand der TechnikState of the art

Drehstrommaschinen werden mit Drehstrom betrieben, weswegen drei Phasenleitungen zum Verbinden des Inverters mit der Drehstrommaschine, insbesondere mit einem Stator der Drehstrommaschine, vorgesehen sind. Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit müssen die Phasenleitungen elektromagnetisch abgeschirmt werden. Hierzu ist es bekannt, einen sogenannten Summenschirm über alle drei Phasenleitungen vorzusehen oder jeder Phasenleitung eine eigene Abschirmung zuzuordnen. Weil häufig die Schnittstelle zwischen Inverter und Drehstrommaschine, die beispielsweise durch Stecker und Gegenstecker gebildet werden kann, auf drei einzelne Phasenleitungen mit individueller Abschirmung ausgelegt ist, kann heute das Vorsehen eines Summenschirms nicht oder nur mit hohem Aufwand umgesetzt werden.Three-phase machines are operated with three-phase current, which is why three phase lines are provided for connecting the inverter to the three-phase machine, in particular to a stator of the three-phase machine. For reasons of electromagnetic compatibility, the phase lines must be electromagnetically shielded. For this purpose it is known to provide a so-called summation screen over all three phase lines or to assign a separate screen to each phase line. Because the interface between the inverter and the three-phase machine, which can be formed, for example, by a connector and mating connector, is designed for three individual phase lines with individual shielding, the provision of a sum shield cannot be implemented today, or only with great effort.

Bei Phasenleitungen, die jeweils eine eigene Abschirmung aufweisen, ist diese in der Regel als Schirmmantel ausgebildet, durch welchen die Phasenleitung geführt ist. Auch ist es bekannt, einstückige Metallmäntel als Abschirmung vorzusehen, die die jeweilige Phasenleitung umgeben, wobei zweckmäßigerweise zwischen Metallmantel und der jeweiligen Phasenleitung eine Isolierung vorgesehen ist. Die Abschirmungen sind dabei üblicherweise einendig mit einem Gehäuse des Inverters und anderendig mit einem Gehäuse der Drehstrommaschine elektrisch leitend verbunden. Da die Phasenleitungen von einem Wechselstrom durchflossen werden, werden sie von einem sinusförmigen, elektromagnetischen Feld umgeben. Befindet sich in diesem Feld ein metallischer Leiter, wie die Abschirmung, so wird dieser zur Quelle einer induzierten Spannung, und wird von einem Strom durchflossen, wenn die Abschirmung beidseitig zusammengeführt, beispielsweise über das jeweilige Gehäuse, beziehungsweise auf Masse gelegt ist. Die Größe der Spannung und damit des Stroms wird von den Koeffizienten der Gegeninduktion zwischen Phasenleiter und den drei Abschirmungen bestimmt, welche ihrerseits von der Kabelkonstruktion und der geometrischen Anordnung abhängen. Je nach Belastung der jeweiligen Phasenleiter kann es in den Abschirmungen zu Strömen oder Spannungen kommen, die konstruktionsbedingte Grenzwerte der jeweiligen Abschirmung überschreiten. Dies kann zu einem Aufheizen der jeweiligen Abschirmung und Anschlusskontakte führen, und damit zu einer frühzeitigen Erhöhung des Widerstands der Schirmkontakte, einer schlechteren elektromagnetischen Verträglichkeit und zu zusätzlichem Energieverbrauch.In the case of phase lines, which each have their own shield, this is usually designed as a shield jacket through which the phase line is routed. It is also known to provide one-piece metal jackets as a shield, which surround the respective phase line, with insulation being expediently provided between the metal jacket and the respective phase line. The shields are usually connected at one end to a housing of the inverter and at the other end to a housing of the three-phase machine in an electrically conductive manner. Since an alternating current flows through the phase lines, they are surrounded by a sinusoidal, electromagnetic field. If a metallic conductor, such as the shield, is located in this field, it becomes the source of an induced voltage and a current flows through it when the shield is brought together on both sides, for example via the respective housing, or is connected to ground. The magnitude of the voltage and thus the current is determined by the coefficient of mutual induction between the phase conductor and the three shields, which in turn depend on the cable construction and the geometric arrangement. Depending on the load on the respective phase conductors, currents or voltages can occur in the shields that exceed the design-related limit values of the respective shield. This can lead to the respective shielding and connection contacts heating up, and thus to an early increase in the resistance of the shielding contacts, poorer electromagnetic compatibility and additional energy consumption.

Aus der Offenlegungsschrift US 2008 / 0 143 285 A1 ist außerdem bereits eine Vorrichtung zum Betreiben einer Drehstrommaschine mit einem Inverter und einer elektromagnetischen Abschirmung bekannt, wobei Phasenleitungen der elektrischen Maschine durch einen gemeinsamen Ringkern geführt werden. Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift US 5 661 390 A eine Vorrichtung zum Betreiben einer Drehstrommaschine bekannt, die einen Inverter sowie eine Gleichtaktdrossel aufweist, wobei drei Phasen der Gleichtaktdrossel Primärwindungen bilden und eine Sekundärwindung vorgesehen ist, die den Primärwindungen entgegengerichtet gewickelt ist.A device for operating a three-phase machine with an inverter and an electromagnetic shield is also known from the laid-open specification US 2008/0 143 285 A1, phase lines of the electrical machine being guided through a common toroidal core. Furthermore, from the laid-open specification US 5 661 390 A, a device for operating a three-phase machine is known, which has an inverter and a common mode choke, three phases of the common mode choke forming primary windings and a secondary winding being provided which is wound in the opposite direction to the primary windings.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass hohe Ströme in den Abschirmungen verringert und dadurch ein Aufheizen der jeweiligen Abschirmung vermieden wird, wodurch geringere Verluste entstehen und die Gefahr eines Überhitzens vermieden wird. Darüber hinaus wird eine Alterung der jeweiligen Abschirmung reduziert und eine gute elektromagnetische Verträglichkeit über einen längeren Zeitraum gewährleistet.The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that high currents in the shields are reduced and heating of the respective shield is avoided, which results in lower losses and avoids the risk of overheating. In addition, aging of the respective shielding is reduced and good electromagnetic compatibility is guaranteed over a longer period of time.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass jede der Phasenleitungen abschnittsweise über zumindest einen Umfangsabschnitt eines Ringkerns mit einer vorgebbaren Anzahl von Umwicklungen aufgewickelt ist, und dass die Abschirmung der jeweiligen Phasenleitung abschnittsweise über zumindest einen Umfangsabschnitt desselben Ringkerns mit einer vorgebbaren Anzahl von Umwicklungen gegensinnig zu der jeweiligen Phasenleitung aufgewickelt ist. Hierdurch wird eine Gegenspannung in der jeweiligen Abschirmung erzeugt. Hierdurch wird die jeweils in die Abschirmung induzierte Spannung zumindest im Wesentlichen neutralisiert, wobei bevorzugt die geometrische Anordnung der Phasenleitung derart gewählt ist, dass die per Ringkern induzierten Gegenspannungen um 180° gegenüber der zu neutralisierenden Spannung in der Phase versetzt ist.According to the invention, it is provided for this purpose that each of the phase lines is partially wound over at least one circumferential section of a toroidal core with a predeterminable number of windings, and that the shielding of the respective phase line is partially wound over at least one circumferential section of the same toroidal core with a predefinable number of windings in opposite directions to the respective phase line is wound up. This creates a counter-voltage in the respective shield. As a result, the voltage induced in the shield is at least essentially neutralized, the geometric arrangement of the phase line preferably being selected such that the counter voltages induced by the toroidal core are phase shifted by 180 ° compared to the voltage to be neutralized.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringkerne eine niedrige Permeabilitätszahl, insbesondere 10 oder 20, aufweisen. Dadurch sind die Ringkerne für hohe magnetische Flüsse geeignet und gehen auch bei hohen Phasenströmen durch die Phasenleitungen nicht in die Sättigung. Besonders bevorzugt sind die Ringkerne dazu als Eisenpulverkerne mit einer hohen Anzahl von Lufteinschlüssen ausgebildet.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the toroidal cores have a low permeability number, in particular 10 or 20. This makes the toroidal cores for high magnetic fluxes and do not go into saturation even with high phase currents through the phase lines. For this purpose, the toroidal cores are particularly preferably designed as iron powder cores with a large number of air inclusions.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Anzahl von Umwicklungen niedrig ist, und insbesondere zwischen 6 und 10 liegt, insbesondere 8 beträgt. Zweckmäßigerweise weisen die Ringkerne und die Umwicklungen jeweils die gleichen Dimensionen auf, um ein gutes Ergebnis zu erzielen.Furthermore, it is preferably provided that the number of wraps is low, in particular between 6 and 10, in particular 8. Appropriately, the toroidal cores and the wraps each have the same dimensions in order to achieve a good result.

Prinzipiell können die Anzahl von Umwicklungen der Abschirmungen und der Phasenleitungen gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Anzahl von Umwicklungen der Abschirmung niedriger ist als die Anzahl von Umwicklungen der jeweiligen Phasenleitung. Hierdurch wird eine besonders hohe elektromagnetische Verträglichkeit erreicht, wobei die Schirmwirkung besser erhalten bleibt. In principle, the number of wraps around the shields and the phase lines can be selected to be the same or different. However, it is particularly preferred that the number of wraps of the shield is lower than the number of wraps of the respective phase line. This achieves a particularly high level of electromagnetic compatibility, with the shielding effect being better preserved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl B von Umwicklungen der jeweiligen Abschirmung gleich 1 ist, so dass die jeweilige Abschirmung nur einmal durch den jeweiligen Ringkern hindurchgeführt ist. Unter einer Anzahl von Umwicklungen 1 wird in Zusammenhang mit der Erfindung also das einfache Durchführen durch den Ringkern hindurch verstanden, ohne dass dabei die jeweilige Phasenleitung oder die jeweilige Abschirmung den Ringkern umschlingt.According to an advantageous development of the invention it is provided that the number B of wraps of the respective shield is equal to 1, so that the respective shield is passed through the respective toroidal core only once. In connection with the invention, a number of wraps 1 is understood to mean the simple passage through the toroidal core without the respective phase line or the respective shielding wrapping around the toroidal core.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abschirmungen auf beiden Seiten des jeweiligen Ringkerns, über das jeweilige Gehäuse des Inverters beziehungsweise der Drehstrommaschine, miteinander verbunden sind. Bevorzugt werden dazu die Abschirmungen jeweils nach Durchführung durch den jeweiligen Ringkern niederohmig mit einem Gehäuse der Drehstrommaschine einendig und des Inverters anderendig verbunden.According to the invention, it is provided that the shields are connected to one another on both sides of the respective toroidal core via the respective housing of the inverter or the three-phase machine. For this purpose, the shields are preferably connected at one end to a housing of the three-phase machine at one end and the inverter at the other end in each case after being passed through the respective toroidal core.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Phasenleiter jeweils die gleiche Anzahl von Umwicklungen um den jeweiligen Ringkern, sowie die gleiche Wicklungsrichtung aufweisen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Ströme in den Abschirmungen sicher neutralisiert werden. Es ist aber auch denkbar, unterschiedliche Anzahlen von Umwicklungen oder unterschiedliche Wicklungsrichtungen vorzusehen.It is preferably provided that the phase conductors each have the same number of windings around the respective toroidal core and the same winding direction. This ensures that the currents in the shields are safely neutralized. However, it is also conceivable to provide different numbers of wraps or different winding directions.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die drei Phasenleitungen - im Querschnitt gesehen - zumindest abschnittsweise dreieckförmig zueinander angeordnet sind. Hierdurch sind die Phasenleitungen besonders eng und symmetrisch aneinander anordenbar, wodurch die induzierten Spannungen und Ströme in den Abschirmungen besonders vorteilhaft neutralisiert werden, wenn die Spannungen eine um 180° versetzte Phasenlage haben wie die per Ringkern induzierten Gegenspannungen.According to an advantageous development of the invention it is provided that the three phase lines - seen in cross section - are arranged at least in sections in a triangular manner to one another. As a result, the phase lines can be arranged particularly close and symmetrically to one another, whereby the induced voltages and currents in the shields are particularly advantageously neutralized when the voltages have a phase position offset by 180 ° like the counter voltages induced by the toroidal core.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Phasenleitungen zumindest abschnittsweise miteinander verdrillt sind. Hierdurch ergibt sich im Wesentlichen der gleiche Effekt wie bei einer dreiecksförmigen Anordnung.According to an alternative embodiment of the invention it is provided that the phase lines are twisted with one another at least in sections. This results in essentially the same effect as with a triangular arrangement.

Zweckmäßigerweise weisen die drei Phasenleitungen jeweils eine die jeweilige Abschirmung miteinhausende Isolierung auf. Eine Phasenleitung mit ihrer zugehörigen Abschirmung und Isolierung bildet ein Phasenkabel, das von dem Inverter zu der Synchronmaschine führt. Die Phasenkabel liegen besonders bevorzugt mit ihren Isolierungen aneinander an, um eine möglichst hohe elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten und die induzierten Spannungen in die Abschirmungen möglichst klein zu halten. Dabei sind die Phasenkabel zumindest abschnittsweise wie zuvor beschrieben bevorzugt dreiecksförmig oder verdrillt miteinander angeordnet.The three phase lines expediently each have an insulation that encloses the respective shielding. A phase line with its associated shielding and insulation forms a phase cable which leads from the inverter to the synchronous machine. The phase cables are particularly preferably in contact with one another with their insulation in order to ensure the highest possible electromagnetic compatibility and to keep the induced voltages in the shields as low as possible. The phase cables are preferably arranged in a triangular or twisted manner with one another, at least in sections, as described above.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf. Es ergeben sich hierdurch die zuvor genannten Vorteile, insbesondere in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit der Drehstrommaschine.The drive device according to the invention with the features of claim 10 is characterized by the device according to the invention. This results in the advantages mentioned above, in particular with regard to the electromagnetic compatibility of the three-phase machine.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine vereinfachte Darstellung einer Drehstrommaschine,
2 ein Phasenkabel der Drehstrommaschine in einer Längsschnittdarstellung,
3 eine Schnittstelle zwischen einem Inverter und der Drehstrommaschine und
4 eine Querschnittsansicht der Phasenleitungen der Drehstrommaschine.

The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment. To show

1 a simplified representation of a three-phase machine,
2 a phase cable of the three-phase machine in a longitudinal section,
3 an interface between an inverter and the three-phase machine and
4th a cross-sectional view of the phase lines of the three-phase machine.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Antriebseinrichtung mit einer elektronisch kommutierten Drehstrommaschine 1, die einen hier nicht dargestellten Stator mit drei insbesondere in Stern geschalteten Wicklungssträngen sowie einen ebenfalls nicht dargestellten, drehbar gelagerten Rotor aufweist. Bei der Drehstrommaschine 1 handelt es sich um eine dreisträngige beziehungsweise dreiphasige Drehstrommaschine. 1 shows a simplified representation of a drive device with an electronically commutated three-phase machine 1 which has a stator, not shown here, with three winding phases, in particular connected in a star, and a rotatably mounted rotor, also not shown. With the three-phase machine 1 it is a three-strand or three-phase three-phase machine.

Der Drehstrommaschine 1 ist ein Wechselrichter beziehungsweise Inverter 2 der Antriebseinrichtung zugeordnet, der insbesondere eine hier nicht näher dargestellte Brückenschaltung aufweist, die zum Ansteuern von drei Phasenleitungen 3, 4, 5 ausgebildet ist, wobei die drei Phasenleitungen 3, 4, 5 zu dem Stator der Drehstrommaschine 1 führen und mit jeweils einem der Wicklungsstränge verbunden/verbindbar sind. Die Brückenschaltung weist als Schaltelement bevorzugt Halbleiterschalter auf. Zum Ansteuern der Brückenschaltung beziehungsweise des Inverters 2 ist weiterhin ein Steuergerät 6 vorgesehen, und zur Energieversorgung eine Energiequelle 7, die beispielsweise als wiederaufladbare Batterie ausgebildet ist. Der Inverter 2, das Steuergerät 6, die Energiequelle 7 sowie die Phasenleitungen 3, 4, 5 stellen insofern eine Vorrichtung 8 zum Betreiben der Drehstrommaschine 1 dar, wobei die Vorrichtung 8 die Drehstrommaschine 1 motorisch oder generatorisch betreiben kann.The three-phase machine 1 is an inverter 2 assigned to the drive device, which in particular has a bridge circuit not shown here, which for controlling three phase lines 3 , 4th , 5 is formed, the three phase lines 3 , 4th , 5 to the stator of the three-phase machine 1 lead and are connected / connectable to one of the winding phases. The bridge circuit preferably has semiconductor switches as the switching element. To control the bridge circuit or the inverter 2 is still a control unit 6th provided, and an energy source for energy supply 7th , which is designed for example as a rechargeable battery. The inverter 2 , the control unit 6th , the energy source 7th as well as the phase lines 3 , 4th , 5 provide a device 8th to operate the three-phase machine 1 represent, the device 8th the three-phase machine 1 can operate as a motor or generator.

2 zeigt die Phasenleitung 3 stellvertretend für die Phasenleitungen 3, 4, 5 in einer Längsschnittdarstellung. Die Phasenleitung 3 ist von einer ersten Isolation 9 mantelförmig umgeben. Koaxial zur Phasenleitung 3 ist eine elektromagnetische Abschirmung 10 vorgesehen, die die Phasenleitung 3 mantelförmig beziehungsweise schlauchförmig umgibt. Die Abschirmung 10 ist an ihrer Außenseite ebenfalls durch eine Isolierung 11 geschützt. Zusammen bilden die Phasenleitung 3, die Abschirmung 10 sowie die Isolierungen 9 und 11 ein Phasenkabel. Entsprechend der Phasenleitung 3 sind auch die Phasenleitungen 4 und 5 in entsprechende Phasenkabel integriert. 2 shows the phase line 3 representing the phase lines 3 , 4th , 5 in a longitudinal sectional view. The phase line 3 is of a first isolation 9 surrounded by a jacket. Coaxial to the phase line 3 is an electromagnetic shield 10 provided that the phase line 3 surrounds in the form of a jacket or hose. The shield 10 is also insulated on the outside 11 protected. Together form the phase line 3 who have favourited shielding 10 as well as the insulation 9 and 11 a phase cable. According to the phase line 3 are also the phase lines 4th and 5 integrated in corresponding phase cables.

Werden die Phasenleitungen 3, 4, 5 mit einem Wechselstrom beziehungsweise Drehstrom durchflossen, so wird längs der aufgespannten Fläche zwischen den Abschirmungen 10 eine Wechselspannung induziert, die wiederum einen Stromfluss zwischen den Abschirmungen über einen Stecker beziehungsweise ein Gehäuse der Drehstrommaschine beziehungsweise des Inverters zur Folge hat. Da die Drehstrommaschine 1 mit einem Drehstrom betrieben wird, weisen die Ströme der drei Phasenleitungen 3, 4, 5 eine Phasenverschiebung von 120° zueinander auf, wobei die Ströme in Summe immer gleich Null sind.Will the phase lines 3 , 4th , 5 with an alternating current or three-phase current flowing through it, then along the spanned area between the shields 10 induces an alternating voltage, which in turn results in a current flow between the shields via a plug or a housing of the three-phase machine or the inverter. Because the three-phase machine 1 is operated with a three-phase current, have the currents of the three phase lines 3 , 4th , 5 a phase shift of 120 ° to each other, the currents in total always being zero.

3 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung 8, durch welche der Strom in den Abschirmungen 10 und deren Anbindung zum Gehäuse verringert wird. 3 zeigt hierzu die Schnittstelle von den drei Phasenleitungen 3, 4, 5 zu der Drehstrommaschine 1 in einer vereinfachten Darstellung. 3 shows an advantageous embodiment of the device 8th through which the current in the shields 10 and their connection to the housing is reduced. 3 shows the interface of the three phase lines 3 , 4th , 5 to the three-phase machine 1 in a simplified representation.

Die Drehstrommaschine 1 weist ein hier gestrichelt dargestelltes Gehäuse 12 auf, in welchem Stator und Rotor angeordnet sind. Die Phasenkabel werden insbesondere mittels der Isolation 11 isoliert in das Gehäuse 12 und insbesondere isoliert voneinander eingeführt. Auch können entsprechende Steckkontakte an der Schnittstelle zum Gehäuse 12 vorgesehen sein, die beispielsweise durch Einführen isolierender Ringe eine elektrische Isolation zum Gehäuse 12 hin gewährleisten.The three-phase machine 1 has a housing shown here in dashed lines 12 on in which stator and rotor are arranged. The phase cables are in particular by means of the insulation 11 isolated in the housing 12 and in particular introduced isolated from one another. Corresponding plug contacts can also be used at the interface to the housing 12 be provided, for example by inserting insulating rings, electrical insulation from the housing 12 to guarantee.

In oder an dem Gehäuse 12 ist eine Einrichtung 13 zum Erzeugen einer Gegenspannung für die Abschirmungen 10 vorgesehen. Für jede der Phasenleitungen 3, 4, 5 weist die Einrichtung 13 einen Ringkern mit einer niedrigen Permeabilitätszahl von beispielsweise µr = 10 oder 20 auf. Die Ringkerne 14 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Eisenpulverkerne mit einer hohen Anzahl von Lufteinschlüssen ausgebildet.In or on the housing 12 is a facility 13 to generate a counter voltage for the shields 10 intended. For each of the phase lines 3 , 4th , 5 instructs the facility 13 a toroidal core with a low permeability of for example µr = 10 or 20. The toroidal cores 14th are designed according to this embodiment as iron powder cores with a high number of air inclusions.

Jede der Phasenleitungen 3, 4, 5 ist um einen Umfangsbereich eines der Ringkerne 14 umwickelt, wobei die Anzahl A der Umwicklungen der Phasenleitungen 3, 4, 5 identisch und die Wicklungsrichtung in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls gleich ist. Vorteilhafterweise beträgt die Anzahl A der Umwicklungen der jeweiligen Phasenleitungen 3, 4, 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel A = 8.Each of the phase lines 3 , 4th , 5 is one of the toroidal cores around a circumferential area 14th wrapped, the number A of wraps of the phase lines 3 , 4th , 5 identical and the winding direction in this embodiment is also the same. The number A of wraps of the respective phase lines is advantageously 3 , 4th , 5 according to an embodiment A = 8.

Die Abschirmungen 10 werden in der Einrichtung 13 durch die Ringkerne 14 axial hindurch geführt, so dass die Anzahl B von Umwicklungen der Abschirmungen 10 gleich 1 ist (B = 1). Dabei ist vorgesehen, dass jeweils die Abschirmung 10 durch den jeweiligen Ringkern 14 durchgeführt wird, die der um den entsprechenden Ringkern 14 zugeordneten Phasenleitung 3 zugeordnet ist, wobei die Wicklungsrichtung der Abschirmungen 10 und der Phasenleitungen 3, 4, 5 an dem jeweiligen Ringkern 14 gegensinnig ist. Die mantelförmigen Abschirmungen 10 der Kabelphasen werden dabei bevorzugt durch jeweils eine elektrische Leitung kontaktiert, die dann durch jeweils einen Ringkern 14 hindurchgeführt ist. Alternativ können die Abschirmungen 10 selbst durch Entfernen der jeweiligen Isolation und das getrennte Herausführen der jeweiligen Phasenleitung 3, 4, 5 direkt durch den jeweiligen Ringkern 14 hindurchgeführt werden.The shields 10 will be in the facility 13 through the toroidal cores 14th axially passed through, so that the number B of wraps of the shields 10 equals 1 (B = 1). It is provided that each shield 10 through the respective toroidal core 14th is carried out that of the around the corresponding toroidal core 14th assigned phase line 3 is assigned, the winding direction of the shields 10 and the phase lines 3 , 4th , 5 on the respective toroidal core 14th is opposite of sense. The jacket-shaped shields 10 the cable phases are preferably contacted by an electrical line each, which is then each by a toroidal core 14th is passed through. Alternatively, the shields 10 even by removing the respective insulation and leading out the respective phase line separately 3 , 4th , 5 directly through the respective toroidal core 14th be passed through.

Die Abschirmungen 10 werden dabei nur einmal durch den jeweiligen Ringkern 14 hindurchgeführt. Nach der Durchführung werden die Abschirmungen 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf den gleichen Punkt miteinander und mit dem Gehäuse 12 niederohmig verbunden. Die Ringkerne 14 haben die Aufgabe der Magnetfeldlinien der Phasenleitungen 3 zu führen und zu bündeln.The shields 10 are only once through the respective toroidal core 14th passed through. After performing the shields 10 according to this embodiment on the same point with each other and with the housing 12 connected with low resistance. The toroidal cores 14th have the task of the magnetic field lines of the phase lines 3 to lead and bundle.

Durch diesen Aufbau wird in der jeweiligen Abschirmung 10 eine Gegenspannung induziert, die dazu führt, dass die in die jeweilige Abschirmung 10 induzierten Spannungen neutralisiert werden. Vorzugsweise sind die Ringkerne 14 auch für hohe magnetische Flüsse geeignet beziehungsweise ausgebildet und weisen bevorzugt eine niedrige Permeabilitätszahl µr auf, so dass sie auch bei hohen Phasenströmen nicht in Sättigung gehen. Die Ringkerne 14 helfen auch, die Phasenleitungen 3, 4, 5 mechanisch zu fixieren, gegebenenfalls kann dabei auch noch eine zusätzliche mechanische Stabilisierung vorgesehen werden. Die Permeabilitätszahl der Ringkerne 14 wird bevorzugt derart klein gewählt, dass die Induktivität der jeweiligen Abschirmung 10 nicht unnötig ansteigt, aber groß genug, damit nur eine geringe Anzahl N von Wicklungen der Phasenleitungen 3, 4, 5 um den jeweiligen Ringern 14 notwendig sind und die jeweilige Abschirmung nur einmal durch den jeweilige Ringkern 14 hindurchgeführt werden muss, was einer Windung entspricht.This structure ensures that the respective shield 10 a counter voltage is induced, which leads to the in the respective shield 10 induced voltages are neutralized. Preferably the cores are toroid 14th also suitable or designed for high magnetic fluxes and preferably have a low permeability number μr, so that they do not go into saturation even with high phase currents. The toroidal cores 14th also help the phase lines 3 , 4th , 5 to be fixed mechanically; if necessary, additional mechanical stabilization can also be provided. The permeability number of the toroidal cores 14th is preferably chosen to be so small that the inductance of the respective shield 10 does not rise unnecessarily, but large enough that only a small number N of windings of the phase lines 3 , 4th , 5 to the respective wrestlers 14th are necessary and the respective shielding only once through the respective toroidal core 14th must be passed through, which corresponds to a turn.

Um die in die Abschirmungen 10 induzierten Spannungen weiter zu neutralisieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Phasenkabel abschnittsweise in einer Dreiecksform - im Querschnitt gesehen - angeordnet werden, wie in 4 beispielhaft dargestellt. Hierdurch erhalten die Spannungen die gleiche beziehungsweise um 180° versetzte Phasenlage wie die per Ringkern 14 induzierten Gegenspannungen. Ein ähnlicher Effekt kann auch durch eine abschnittsweise Verdrillung der Phasenkabel erreicht werden. Dabei werden die Phasenkabel möglichst eng aneinander angeordnet.To those in the shields 10 To further neutralize induced voltages, it is preferably provided that the phase cables are arranged in sections in a triangular shape - viewed in cross section - as in FIG 4th shown as an example. This gives the voltages the same or 180 ° offset phase position as that of the toroidal core 14th induced counter-voltages. A similar effect can also be achieved by twisting the phase cables in sections. The phase cables are arranged as close to one another as possible.

Claims

Device (8) for operating a three-phase machine (1), to which an inverter (2) is assigned in particular, with three phase lines (3, 4, 5) which can be connected / connected to the three-phase machine, and in particular to the inverter (2) each of the phase lines (3, 4, 5) is assigned an electromagnetic shield (10), in particular a shield jacket, characterized in that each of the phase lines (3, 4, 5) is sectionally over at least one circumferential section of a toroidal core ( 14) is wound with a predetermined number (A) of wraps, and that the shield (10) of the respective phase line (3, 4, 5) in sections over at least one circumferential section of the same toroidal core (14) with a predeterminable number (B) of wraps is wound in opposite directions to the respective phase line (3, 4, 5), and that the shields (10) on both sides of the respective ring core (14) via a respective housing of the inverter (2) and the rotary current mmmachine (1) are connected to one another.

Device according to Claim 1 , characterized in that the toroidal cores (14) have a low permeability number, in particular 10 or 20.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the number (B) of wraps of the shield (10) is lower than the number (A) of wraps of the respective phase line.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the number (B) of wraps of the respective shield (10) is B = 1, so that the shield (10) is passed through the respective toroidal core (14) only once.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that all phase lines (3, 4, 5) have the same number (A) of wraps and the same winding direction.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three phase lines (3, 4, 5), viewed in cross section, are arranged at least in sections in a triangular manner.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three phase lines (3, 4, 5) are twisted together at least in sections.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three phase lines (3, 4, 5) each have an insulation (11) enclosing the respective shielding (10).

Drive device with a three-phase machine (1), to which in particular an inverter (2) is assigned, and with a device (8) which has three phase lines (3, 4, 5) which are connected to the three-phase machine (1), and in particular to the Inverters (2), connected / connectable, each of the phase lines (3, 4, 5) being assigned an electromagnetic shield (10), in particular a shield jacket, characterized by a device (8) according to one or more of the preceding claims.