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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend ein Gehäuse und einen zumindest teilweise in einem Innenbereich des Gehäuses angeordneten Stator sowie einen in dem Stator drehbar angeordneten, teilweise in dem Innenbereich des Gehäuses angeordneten Rotor mit einer Rotorwelle und einem fest auf der Rotorwelle angeordneten Rotorkern, wobei die Rotorwelle über Lager gehäuseseitig gelagert ist und über Öffnungen in dem Gehäuse aus dem Gehäuse geführt ist, wobei in dem Gehäuse, an dem Gehäuse und/oder im Bereich des Gehäuses zumindest ein lonisator angeordnet ist, über den die Luft in dem Innenbereich des Gehäuses und/oder außerhalb des Gehäuses zumindest teilweise ionisierbar ist.
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Stand der Technik
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In elektrischen Maschinen, wie beispielsweise einem Generator oder einem Elektromotor, können elektrische Ströme in Lagern und anderen Komponenten, wie beispielsweise antriebswirksam mit einer Rotorwelle verbundenen Zahnrädern, auftreten, die die Lebensdauer dieser Lager und Komponenten erheblich reduzieren.
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Diese elektrischen Ströme werden durch elektrische Spannungen hervorgerufen, die aufgrund von elektrischen oder magnetischen Streufeldern innerhalb der elektrischen Maschine oder durch Fremdströme, die von außen kommend über die elektrische Maschine fließen, entstehen.
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Lagerströme im Speziellen sind elektrische Ströme, die in Wälz- und Gleitlagern elektrischer Maschinen auftreten. Diese Lagerströme an elektrischen Maschinen, insbesondere bei einem Betrieb der elektrischen Maschine mit einer Leistungselektronik, können die Lebensdauer der Motorlager auf einen Bruchteil reduzieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine anzugeben in der parasitäre elektrische Ströme, insbesondere Lagerströme, an Komponenten der elektrischen Maschine, insbesondere Lagern der elektrischen Maschine, reduziert werden.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse und einen zumindest teilweise in einem Innenbereich des Gehäuses angeordneten Stator sowie einen in dem Stator drehbar angeordneten, teilweise in dem Innenbereich des Gehäuses angeordneten Rotor mit einer Rotorwelle und einem fest auf der Rotorwelle angeordneten Rotorkern.
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Die Rotorwelle ist erfindungsgemäß gehäuseseitig über Lager gelagert und über Öffnungen in dem Gehäuse aus dem Gehäuse geführt.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in dem Gehäuse, an dem Gehäuse und/oder im Bereich des Gehäuses zumindest ein lonisator angeordnet, über den die Luft in dem Innenbereich des Gehäuses und/oder außerhalb des Gehäuses zumindest teilweise ionisierbar ist.
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Die Lager können als Lager Gleit- oder Wälzlager ausgeführt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Stator und dem Rotor ein axial verlaufender Luftspalt ausgebildet, der einen ersten Luftraum im Innenbereich des Gehäuses mit einem zweiten Luftraum im Innenbereich des Gehäuses verbindet.
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Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Rotationsachse des Rotors.
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Durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine ermöglicht einen Schutz von Lagern und anderen Komponenten der elektrischen Maschine vor Entladung und Schädigung. Die Entladung kann über die ionisierte Luft stattfinden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine und den Verlauf von parasitären elektrischen Strömen ohne lonisator.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine und den Verlauf von parasitären elektrischen Strömen mit lonisator.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 und 2 ist eine beispielhafte elektrische Maschine 1 schematisch dargestellt. Die in 2 dargestellte elektrische Maschine 1 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1 lediglich durch das Vorhandensein dreier Ionisatoren 10a, 10b, 10c. Die beiden Figuren dienen insbesondere der Darstellung des durch die erfindungsgemäße Lösung erreichten Verlaufs von parasitären elektrischen Strömen, die durch Richtungspfeile 19 in der jeweiligen Figur schematisch dargestellt sind.
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Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen Stator 4, einen Rotor 5 sowie mehrere weitere Komponenten, wie Lager 8 und ein Zahnradpaar umfassend zwei Zahnräder 14.
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Der Stator 4 weist einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Statorkern 15 auf, der teilweise um den Rotor 5 herum angeordnet ist und dessen Zylinderachse mit der Längsachse des Rotors 5, also einer zentralen Rotationsachse 16 des Rotors 5, zusammenfällt.
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Der Rotor 5 ist drehbar in dem Stator 4 angeordnet und weist eine Rotorwelle 6 und einen fest, d.h. ortsfest sowie drehfest, auf der Rotorwelle 6 angeordneten Rotorkern 7 auf. Der Statorkern 15 des Stators 4 ist um den Rotorkern 7 des Rotors 5 herum angeordnet.
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Das Gehäuse 2 umschließt einen Innenbereich 3 und weist an sich gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Öffnung 9 auf, durch die jeweils ein Wellenende der Rotorwelle 6 geführt ist. In jeder Öffnung 9 sind Lager 8 zur Lagerung der Rotorwelle 6 aufgenommen.
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Der Stator 4, genauer der Statorkern 15, ist fest, d.h. ortsfest und drehfest, in dem Gehäuse 2, also im Innenbereich 3 des Gehäuses 2, angeordnet. Der Rotorkern 7 sowie ein Großteil der Rotorwelle 6 sind ebenso in dem Innenbereich 3 des Gehäuses 2 angeordnet.
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Zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 4, genauer, dem Rotorkern 7 und dem Statorkern 15 ist ein axial verlaufender Luftspalt 11 ausgebildet. Dieser Luftspalt 11 verbindet einen ersten Luftraum 12 des Innenbereichs 3 des Gehäuses 2 im Bereich einer ersten Stirnseite 17 des Rotors 5, genauer des Rotorkerns 7, mit einem zweiten Luftraum 13 des Innenbereichs 3 des Gehäuses 2 im Bereich einer zweiten Stirnseite 18 des Rotors 5, genauer des Rotorkerns 7. Bei der zweiten Stirnseite 18 handelt es sich um eine der ersten Stirnseite 17 axial gegenüberliegende Stirnseite des Rotors 5.
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Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der zentralen Rotationsachse 16 des Rotors 5.
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Im Bereich der ersten Stirnseite 17 des Rotors 5 ist an dem Gehäuse 2, dem ersten Luftraum 12 zugewandt, ein erster lonisator 10a angeordnet. Über den ersten lonisator 10a kann bedarfsweise die Luft in dem ersten Luftraum 12 und somit auch in dem Luftspalt 11 sowie in dem zweiten Luftraum 13 ionisiert werden. Derart kann die Entladung über die in den Lufträumen 12, 13 ionisierte Luft stattfinden und die Lager 8 sowie das Zahnrad 14 sind vor Entladung der parasitären Ströme und in weiterer Folge einer irreversiblen Schädigung geschützt.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter lonisator 10b im Bereich der ersten Stirnseite 17 des Rotors 5 an der Außenseite des Gehäuses 2, angeordnet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein dritter lonisator 10c im Bereich der zweiten Stirnseite 18 des Rotors 5 im Bereich des Gehäuses 2, außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet werden
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Im Bereich der zweiten Stirnseite 18 des Rotors 5 ist an dem dieser zweiten Stirnseite 18 zugeordneten Wellenende der Rotorwelle 6 das Zahnrad 14 angeordnet.
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Über den zweiten Ionisator 10b und den dritten lonisator 10c kann die Luft im Bereich außerhalb des Gehäuses 2 ionisiert werden - mittels des dritten Ionisators beispielsweise im Bereich der Zahnräder 14. Derart kann die Entladung über die ionisierte Luft stattfinden und die Lager 8 sowie das Zahnrad 14 sind vor Entladung der parasitären Ströme und in weiterer Folge einer irreversiblen Schädigung geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Maschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Innenbereich
- 4
- Stator
- 5
- Rotor
- 6
- Rotorwelle
- 7
- Rotorkern
- 8
- Lager
- 9
- Öffnung
- 10a
- Erster lonisator
- 10b
- Zweiter lonisator
- 10c
- Dritter lonisator
- 11
- Luftspalt
- 12
- Erster Luftraum
- 13
- Zweiter Luftraum
- 14
- Zahnrad
- 15
- Statorkern
- 16
- Zentrale Rotationsachse
- 17
- Erste Stirnseite
- 18
- Zweite Stirnseite
- 19
- Richtungspfeil (parasitäre elektrische Ströme)
