DE202016104500U1

DE202016104500U1 - Komponente einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine

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Publication number: DE202016104500U1
Application number: DE202016104500.2U
Authority: DE
Original assignee: Sensortechnik Wiedemann GmbH
Current assignee: Sensortechnik Wiedemann GmbH
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2026-08-17

Abstract

Komponente (1, 20) einer elektrischen Maschine, umfassend einen Stator (4, 24) und einen Rotor (9), der um eine Rotationsachse (R) gegenüber dem Stator (4, 24) drehbar gelagert ist, sowie ein Gehäuse (2, 22), an welchem der Stator drehfest gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) zwischen dem Stator (4, 24) und dem Gehäuse (2, 22) angeordnet ist, wobei die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) durch Plasmaspritzen aufgebracht ist und wobei die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) thermisch leitend ausgebildet ist und insbesondere eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 Wm–1K–1 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Komponente einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
Aus dem Stand der Technik ist bspw. aus der DE 20 2009 015 119 U1 ein elektrisches Gerät bekannt, bei dem zwischen einer Innenwandung des Gehäuses und dem Stator eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist, die vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt wird. Darüber hinaus sind elektrische Maschinen bekannt, bei denen der Stator zu diesem Zweck vergossen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Komponente einer elektrischen Maschine bzw. eine elektrische Maschine bereitzustellen, welche eine verbesserte Wärmeableitung ermöglicht.
Die Aufgabe wird, ausgehend von einer Komponente einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art bzw. einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 22 gelöst.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend umfasst eine erfindungsgemäße Komponente einer elektrischen Maschine zunächst einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor um eine Rotationsachse gegenüber dem Stator drehbar gelagert ist. Grundsätzlich kann es sich bei einer derartigen elektrischen Maschine um einen Elektromotor handeln, bei dem elektrische Energie in kinetische Energie umgewandelt, also hier eine Drehbewegung erzeugt wird. Umgekehrt kann es sich aber auch um einen Generator handeln, bei dem kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Stator enthält in der Regel ein Wicklungspaket, welches im Falle eines Elektromotors das den Rotor antreibende Feld liefert, oder umgekehrt, d. h. im Falle eines Generators, ein elektrisches Feld in elektrische Energie umwandelt.
Die Komponente für eine elektrische Maschine kann bei Ausführungsformen auch als Scheibenläufer (mit einem Rotor in Form einer Scheibe) oder z. B. als Linearantrieb, bei dem eine Translationsbewegung erzeugt wird, ausgebildet sein. Auch für derartige Anwendungen eignet sich grundsätzlich die erfindungsgemäße Komponente.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Gehäuse vorgesehen. Das Gehäuse selbst kann auch als Kühlkörper bzw. Kühlvorrichtung dienen. Etwaige zu einer Kühlvorrichtung gehörende Kühlkanäle oder dergleichen können auch in das Gehäuse integriert sein.
Vor allem zeichnet sich die erfindungsgemäße Komponente dadurch aus, dass eine elektrische Isolierschicht vorgesehen ist, welche zwischen Stator und Gehäuse angebracht ist, um den Stator gegenüber dem Gehäuse elektrisch, aber nicht thermisch zu isolieren. Zu diesem Zweck ist die elektrische Isolierschicht gemäß der Erfindung durch Plasmaspritzen aufgebracht. Durch diese Maßnahme kann insbesondere die Wärmeleitung verbessert werden. Bei herkömmlichen elektrischen Maschinen aus dem Stand der Technik ist es meist üblich, den Stator zu vergießen. Diese Methode ist zum einen relativ aufwendig, weil die Vergussmasse bis in die kleinsten Fugen gelangen muss, und wirkt sich zum anderen insofern nachteilig aus, dass die Vergussmasse in der Regel die Wärme sehr schlecht leitet. Es ist daher schwierig, eine Wärmeleitung zum Gehäuse hin zu bewerkstelligen.
Das Gehäuse kann die Anordnung aus Rotor und Stator umgeben. Bei einem Innenläufer, bei dem sich der Rotor innerhalb des Stators dreht, kann das Gehäuse außen direkt am Stator anliegen. Bei einem Außenläufer kann die Lagerung des Stators über dessen Mittenachse erfolgen, sodass dieser Teil, an dem der Stator gelagert ist, auch einen Teil des Gehäuses bildet. Die elektrische Isolierung des Stators erfolgt also auch in diesem Fall gegenüber diesem Teil des Gehäuses. Das Gehäuse kann sich weiter fortsetzen und zum Beispiel die Stator-Rotor-Anordnung umgeben.
Die Erfindung versucht, die Wärme nach Möglichkeit über das Gehäuse abführen zu können, sei es über das Gehäuse als solches, das als Hitzeverteiler wirkt, oder über eine zusätzliche Kühlvorrichtung, die im Gehäuse integriert werden kann. Denn Kühlvorrichtungen im Stator und vor allem im Rotor sind aufwendig dort zu implementieren. Auch gerade beim Verwenden einer Vergussmasse sind daher in der Regel aufwendige Kühlvorrichtungen notwendig, um eine ausreichende Kühlung innerhalb der elektrischen Maschine zu gewährleisten. Entsprechend kann bei der erfindungsgemäßen Komponente einer elektrischen Maschine ggf. auf Öl in den Wicklungen verzichtet werden. Auch eine Wasserkühlung im Stator kann vermieden werden. Die thermische Leitfähigkeit kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie mindestens 10 Wm^–1K^–1 (Watt pro Meter und Kelvin) beträgt, sodass eine ausreichende Wärmeleitung möglich ist. Die elektrische Isolierschicht befindet sich zwischen Stator und Gehäuse, um den Stator so vollständig wie möglich gegenüber dem Gehäuse zu isolieren.
Bei einem Innenläufer, bei dem der Rotor im Wesentlichen vom Stator umgeben wird, kann die elektrische Isolierschicht also den Stator umgeben und ihn somit gegenüber dem den Stator umgebenden Gehäuse isolieren. Die elektrische Isolierschicht kann zum Beispiel um die Rotationsachse herum wenigstens teilweise, insbesondere vollständig angeordnet sein. Vorteilhafterweise befindet sich bei einer solchen Ausführungsform die elektrische Isolierschicht im gesamten Winkelbereich um die Rotationsachse herum, um eine möglichst vollständige Isolierung des Stators gegenüber dem umgebenden Gehäuse zu erreichen. Sie kann sich ferner in Längsrichtung der Rotationsachse über die gesamte Länge des Stators bzw. auch des Rotors erstrecken, gerade zum Beispiel bei einem Linearmotor. Auf diese Art und Weise kann ein möglichst vollständiger isolierter Aufbau der elektrischen Maschine gewährleistet werden.
In der elektrischen Maschine und insbesondere im Statorbereich entstehende Wärme kann somit nach außen in Richtung Gehäuse bzw. Kühlvorrichtung abgeleitet und dort abgeführt werden, während der Statorbereich bzw. die elektrische Maschine nach außen hin dennoch elektrisch isoliert ist. Eine ausreichende Wärmeleitung und Kühlung können somit ohne besonderen baulichen Aufwand, trotz der elektrischen Isolierschicht, realisiert werden, und zwar obwohl schlechte elektrische Leiter in der Regel auch schlechte Wärmeleiter darstellen.
Im Allgemeinen ist das Gehäuse dazu ausgebildet, die elektrische Maschine zu montieren bzw. um Lagerschilde für die Rotorwelle aufzunehmen. Die Erfindung ermöglicht es grundsätzlich, Wärme aus der Rotor-Stator-Anordnung heraus zu führen, nämlich bis ins Gehäuse hinein, sodass eine Kühlung an dieser Stelle erfolgen kann. Dies ermöglicht unter anderem die thermisch leitende elektrische Isolierschicht. Bei einem Außenläufer ist der Stator innen bzw. im Bereich seiner Mittenachse gelagert. Diese Achse, auf welcher der Stator gelagert ist, bildet einen Teil des gesamten Gehäuses. Die elektrische Isolierung ist hier also im Inneren des Stators angeordnet, sodass sie zwischen Stator und Gehäuse liegt. Zumindest ist es für die Maschine wichtig, dass die magnetischen Wechselfelder zwischen Stator und Rotor gut übertragen werden können. Beim Außenläufer erfolgt also die Isolierung vor allem gegenüber der Lagerung am Gehäuse.
Die Wärme kann in vorteilhafter Weise durch das Gehäuse selbst entweder passiv, (ggf. auch durch Kühlkörper, Kühlrippen oder der Gleichen) oder aktiv, etwa durch Kühlkanäle abgeführt werden. Kühlvorrichtungen, die innerhalb des Stators oder sogar des Rotors liegen, sind, wie bereits dargestellt, in der Regel sehr aufwendig, weil der Bauraum beschränkt ist, auch hier isolierende Maßnahmen notwendig sind, und gerade dann, wenn die Kühlkanäle durch rotierende Teile geführt werden müssen, kostenaufwendige Drehvorrichtungen notwendig sind. Erfindungsgemäß können diese Nachteile daher beseitigt werden.
Die elektrische Isolierschicht kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unmittelbar die äußere oder innere Oberfläche des Stators bilden, je nachdem, ob es sich um einen Innenläufer oder einen Außenläufer handelt. Eine derartige Anbringung auf der Oberfläche des Stators ist somit unabhängig von der Form des den Stator bzw. Rotor umgebenden Gehäuses oder der entsprechenden Kühlvorrichtung. Auch kann die Maschinenkomponente mit bereits vollständigem isolierendem Aufbau an Kunden ausgeliefert werden, auch ohne Gehäuse.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die elektrische Isolierschicht Aluminiumoxid auf oder besteht vollständig aus Aluminiumoxid. Optional können grundsätzlich auch andere Materialien eingesetzt werden, insbesondere solche, die ähnliche thermische Eigenschaften wie Aluminiumoxid besitzen, etwa Leitfähigkeitswerte im Bereich von 10 Wm^–1K^–1 bis 30 Wm^–1K^–1 oder mehr. Aluminiumoxid eignet sich in vorteilhafter Weise auch sehr gut zum Auftragen durch Plasmaspritzen.
Die Qualität der Abschirmung kann unter anderem auch durch die Dicke der elektrischen Isolierschicht bestimmt werden. Je nach Ausführung des Motors muss eine Schutzisolierung Potentiale von mehreren Kilovolt abschirmen. In der Regel sind Dicken der Schicht von 0,2 mm–3 mm bei Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 1 mm.
Im Allgemeinen sollen elektrische Maschinen nach außen hin möglichst neutral wirken, also z. B. wie bereits oben dargestellt, keine allzu starken Wärmequelle darstellen, welche den Raum und die Umgebung aufheizen. Zu diesem Zweck werden entsprechende Kühlvorrichtungen vorgesehen, die in erfindungsgemäßer Weise durch die elektrische Isolierschicht mit thermischer Leitfähigkeit unterstützt werden. Die elektrische Isolierschicht selbst wiederum dient dazu, die Umgebung der elektrischen Maschine möglichst potentialfrei zu halten.
Bei diesem Ansatz sind jedoch elektromagnetische Felder, die beim Betrieb der elektrischen Maschine auftreten, noch nicht berücksichtigt. Zu diesem Zweck kann bei einer Ausführungsvariante der Erfindung in vorteilhafter Weise eine Abschirmungsschicht vorgesehen sein, welche eine geringe elektrische und/oder thermische Impedanz aufweist, um so vor allem störende elektromagnetische Felder abzuschirmen. Diese Abschirmungsschicht kann in vorteilhafter Weise zwischen dem Stator und der elektrischen Isolierschicht angeordnet sein. Zum einen kann die Abschirmungsschicht bei dieser Anordnung Wärme gut weiterleiten, die auf die elektrische Isolierschicht stößt und auch dort wiederum verhältnismäßig gut weitergeleitet wird, sodass eine Kühlung, bspw. außen am Gehäuse oder mittels einer sonstigen, außen angebrachten Kühlvorrichtung, möglich ist. Durch die geringe elektrische Impedanz können wiederum die elektromagnetischen Felder gut abgeschirmt und Störungen zurückgeführt werden. Eine Anordnung zwischen Stator und elektrischer Isolierschicht ermöglicht somit, dass vor allem die im Wicklungspaket auftretenden Wechselfelder abgeschirmt werden. Bei einem Innenläufer ist somit auch der Rotor von der Abschirmungsschicht umgeben, sodass auch dieser Bereich und die dort entstehenden Wechselfelder mit abgeschirmt werden. Handelt es sich um einen Außenläufer, so kann die Abschirmungsschicht entsprechend im Innenbereich des Stators zwischen Stator und Gehäuse, insbesondere zwischen Stator und elektrischer Isolierschicht angeordnet sein, weil der Stator in Bezug auf den Rotor in diesem Fall innenliegend ist.
Eine Anordnung der Abschirmungsschicht zwischen Stator und Rotor schwächt allenfalls das magnetische Feld und somit die Funktion der Maschine; zum Beispiel ist mit der Erzeugung von Wirbelströme eher zu rechnen.
Um einen möglichst kompakten Aufbau realisieren zu können, kann die elektrische Isolierschicht unmittelbar auf der Oberfläche der Abschirmungsschicht angebracht sein. Auf diese Weise kann insbesondere auch die thermische Leitung durch die Abschirmungsschicht und die sich danach anschließende elektrische Isolierschicht erfolgen. Vor allem ist dies der Fall, wenn die elektrische Isolierschicht näher am Gehäuse, gegenüber dem die elektrische Isolierung erfolgen soll, angeordnet ist als die Abschirmungsschicht. Die Anordnung in dieser Reihenfolge ist deshalb auch vorteilhaft, weil die Abschirmungsschicht in der Regel eine höhere Leitfähigkeit, sowohl elektrisch als auch thermisch, als die elektrische Isolierschicht aufweist. Die Wärme kann insofern nahe am Stator bzw. nahe an der elektrische Maschine gut abgeleitet werden, um möglichst weit nach außen transportiert zu werden. Um eine zuverlässige elektrische Isolierung zu erreichen, ist es vorteilhaft, die elektrische Isolierschicht entsprechend auf der Abschirmungsschicht vorzusehen, weil diese selbst elektrisch gut leitet. Die Abschirmungsschicht kann somit ihrer wesentlichen Funktion, nämlich die Abschirmung vor elektromagnetischen Feldern nachkommen.
Bspw. kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Abschirmungsschicht eine Aluminiumschicht aufweisen oder aus einer Aluminiumröhre bestehen, die z. B. aus dem Stator aufgezogen wird. Eine derartige Aluminiumschicht oder eine Aluminiumröhre sind regelmäßig auch durch Plasmaspritzen beschichtbar, sodass in vorteilhafter Weise die elektrische Isolierschicht unmittelbar darauf angebracht werden kann, weil die Abschirmungsschicht eine relativ definierte Oberfläche aufweisen. Die Abschirmungsschicht kann bei Ausführungsbeispielen der Erfindung etwa Wärmeleitfähigkeiten von wenigstens 100 Wm^–1K^–1 vorzugsweise von wenigstens 200 Wm^–1K^–1 aufweisen.
Wie bereits dargestellt, eignet sich die Erfindung grundsätzlich sowohl für Ausführungen als Innenläufer als auch für Ausführungen als Außenläufer, wobei die elektrische Isolierschicht und ggf. auch die Abschirmungsschicht in Bezug auf die Rotationsachse außerhalb der Anordnung von Stator und Rotor liegen können, das heißt bei einem Innenläufer z. B. auf der Außenseite des Stators und bei einem Außenläufer auf dessen Innenseite.
Elektromagnetische Felder werden im Allgemeinen durch die elektrische Isolierschicht nicht oder nur unwesentlich beeinflusst, da sonst die Funktion der elektrischen Maschine wesentlich beeinträchtigt würde. Auf diese Weise können Stator und Rotor in Bezug zueinander im Wesentlichen potentialfrei gehalten werden. Denkbar ist auch, dass zur Erhöhung der elektrischen Isolierung eine elektrische Isolierschicht gemäß der Erfindung mehrfach aufgetragen wird als z. B. zwischen Stator und Rotor und noch einmal um die Stator-Rotoranordnung herum, sodass die Wärme zwar gut nach außen gelangen kann, die elektrische Maschine nach außen hin aber spannungsfrei bleibt.
Die elektrische Isolierschicht kann aber bspw. auch auf der Innenseite des Gehäuses und/oder der Kühlvorrichtung angeordnet werden. Insbesondere kann die elektrische Isolierschicht mit dem Gehäuse oder der Kühlvorrichtung verklebt werden, was eine einfache und kostengünstige Anbringung ermöglicht, insbesondere dann, wenn es sich um einen Innenläufer handelt, bei dem also der Stator außen angeordnet ist. Darüber hinaus muss die elektrische Isolierschicht nicht durch Bohrungen oder dergleichen zerstört werden. Bei einem Außenläufer kann die elektrische Isolierschicht unmittelbar auf dem Gehäuse bzw. auf der Achse, welche den Stator lagernd hält, angeordnet sein. Denkbar ist, dass in diesem Fall die elektrische Isolierschicht unmittelbar durch Plasmaspritzen aufgebracht wird.
Denkbar ist aber auch, dass als Abschirmungsschicht z. B. eine Aluminiumröhre dient, welche auf der Oberfläche plasmabesprüht wird, um die elektrische Isolierschicht auszubilden. Diese gesamte Anordnung kann anschließend in/auf das Gehäuse bzw. die Kühlvorrichtung ein- bzw. aufgeklebt wird. Falls notwendig, kann das Gehäuse bzw. die Kühlvorrichtung selbst eine (zusätzliche) Isolierung aufweisen.
Die Aluminiumröhre bzw. die Aluminiumschicht als Abschirmungsschicht können auf verschieden Weise befestigt werden, bspw. durch eine Längsverstiftung, sodass auch ihre Abschirmungswirkung möglichst wenig beeinflusst wird, die Abschirmung möglichst homogen um die Rotationsachse erfolgt.
Zur Verstärkung der Isolierung ist es denkbar, Luft- und Kriechstrecken vorzusehen. Diese bieten in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einen definierten Abstand etwa zwischen der elektrischen Isolierschicht und der Kühlvorrichtung oder einen definierten Abstand zum Stator bzw. der Abschirmungsschicht einzuhalten. Eine Luftstrecke bezeichnet den Minimalabstand zwischen zwei leitenden Teilen, während die Kriechstrecke den Minimalabstand zwischen den Oberflächen eines Isolators bezeichnet, welcher zwei Leiter voneinander trennt. Damit es nicht zu einem Über- bzw. Durchschlag kommt, ist es vorteilhaft, wenn die Luft- bzw. die Kriechstrecke diesen Abstand genau festlegt. Durch einen Auftrag mittels Plasmaspritzen kann die elektrische Isolierschicht sehr definiert ausgebildet werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Fertigung verbessert werden, weil ein sehr hoher Qualitätsstandard erreicht werden kann.
Damit bspw. auch in den Randbereichen definierte Abstände vorliegen, insbesondere keine überstehenden Bereiche vorhanden sind, die zu mechanischen Problemen bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten, Unwuchten und dergleichen führen könnten, kann die Isolierschicht so ausgebildet sein, dass sie sich durch eine Rundung von außen nach innen zurückzieht. Die Isolierschicht kann eine solche Rundung gegenüber dem Stator bzw. der Abschirmungsschicht, aber auch z. B. gegenüber dem Gehäuse aufweisen.
Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung kann die Isolierschicht gegenüber dem Gehäuse bzw. der Kühlvorrichtung oder gegenüber dem Stator oder der Abschirmungsschicht oder ggf. dem Rotor eine Überlappung aufweisen. Hier ist es vorteilhaft, dass in diesem Übergang das Gehäuse, der Kühlkörper bzw. Stator, Rotor oder Abschirmungsschicht eine elektrisch isolierende Beschichtung oder elektrisch isolierende Einlage aufweist, sodass in diesem Randbereich in jedem Fall eine Isolierung erreicht werden kann. So kann die Sicherheit der Maschinenkomponente noch einmal erhöht werden.
Um eine vollständige (Schutz-)Isolierung zu gewährleisten, kann bspw. ein Deckel vorgesehen sein, der an die Stator-Rotor-Anordnung stirnseitig zu einer oder zu beiden Seiten montiert wird, wobei insbesondere der Deckel eine Fortsetzung der elektrischen Isolierschicht und/oder der Abschirmungsschicht nach außen darstellt. Es ist denkbar, dass ein oder mehrere Deckel jeweils auf dem Stator und/oder dem Rotor montiert werden. Denkbar ist auch, dass der Deckel unmittelbar am Gehäuse montiert wird. Der Deckel kann drehende Teile überdecken bzw. überspannen oder an drehenden Teilen befestigt sein. Im Übrigen ist auch eine elektrische Isolierung über isolierende Lager vorteilhaft, weil hier in der Regel zwischen vorgegebenen Luftstrecken an nur einzelnen, definierten Lagerstellen eine Isolierung vorgenommen werden kann.
Ausführungsbeispiel:
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Einzelheiten und Vorteile näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Komponente einer elektrischen Maschine (Innenläufer) gemäß der Erfindung, sowie
2 eine schematische Darstellung eines Außenläufers gem. der Erfindung.
In 1 ist als schematische Schnittdarstellung eine Komponente 1 einer elektrischen Maschine dargestellt, und zwar für einen Innenläufer. Diese umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Kühlkörper 3, welches die Stator-Rotor-Anordnung umgibt. Die Komponente 1 ist als Innenläufer ausgebildet. Der Stator 4, welcher die Wicklungen zur Erzeugung eines Wechselfeldes umfasst, ist nach außen gegenüber dem Kühlkörper durch eine Isolierschicht 5 und eine Abschirmungsschicht 6 isoliert. Im Randbereich überlappen sowohl Isolierschicht 5 als auch Abschirmungsschicht 6 den Stator leicht. Hier weisen sowohl die Isolierschicht als auch die Abschirmungsschicht eine Rundung 7 auf, mit der sich Isolierschicht und Abschirmungsschicht vom Kühlkörper 3 zurückziehen. In Bezug auf die Rotationsachse R liegt im Innenbereich des Stators 4 eine feste Isolierschicht 8 (aus einem elektrisch isolierenden Material) vor. Der Rotor 9 ist lediglich schematisch angedeutet. Den Randbereich, in dem die Isolierschicht 5 und die Abschirmungsschicht 6 die Rundung 7 aufweisen, ist der Kühlkörper 3 durch elektrisch isolierende Beschichtungen zusätzlich abgeschirmt. Zwischen Stator 4 und Rotor 9 existiert durch die vorhandene feste Isolierschicht 8 eine wohldefinierte Luft- und Kriechstrecke.
2 wiederum zeigt einen Außenläufer 20 mit einer zum Gehäuse gehörenden Lagerung 22 zur Lagerung des Stators 24. Die Lagerung bzw. das Gehäuseteil 22 erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Kühlkörpers. Auf der Innenseite des Stators 24 ist die Abschirmungsschicht 26 und darauf, also weiter innen zum Gehäuse 22 hin, die elektrische Isolierschicht 25 angeordnet. Aufgrund der thermischen Leitfähigkeit von Abschirmungsschicht 26 und Isolierschicht 25 kann die entstehende Wärme in Richtung Lagerung 22 bzw. in Richtung Gehäuse geleitet und zur Kühlung abgeführt werden. Rotorseitig ist eine feste Isolierung 28 zwischen Stator 24 und Rotor angebracht.
Bezugszeichenliste

1: Maschinenkomponente/Innenläufer
2: Gehäuse
3: Kühlkörper
4: Stator
5: Elektrische Isolierschicht
6: Abschirmungsschicht
7: Rundung
8: Feste Isolierschicht
9: Rotor
20: Außenläufer
22: Gehäuse
24: Stator
25: Elektrische Isolierschicht
26: Abschirmungsschicht
28: Feste Isolierung (Stator geg. Rotor)
R: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202009015119 U1 [0002]

Claims

Komponente (1, 20) einer elektrischen Maschine, umfassend einen Stator (4, 24) und einen Rotor (9), der um eine Rotationsachse (R) gegenüber dem Stator (4, 24) drehbar gelagert ist, sowie ein Gehäuse (2, 22), an welchem der Stator drehfest gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) zwischen dem Stator (4, 24) und dem Gehäuse (2, 22) angeordnet ist, wobei die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) durch Plasmaspritzen aufgebracht ist und wobei die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) thermisch leitend ausgebildet ist und insbesondere eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 Wm^–1K^–1 aufweist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 22) eine Kühlvorrichtung (3) aufweist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 8) die äußere Oberfläche des Stators (4) und/oder des Rotors (9) bildet.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) Aluminiumoxid und/oder eine thermische Leitfähigkeit von 10 Wm^–1K^–1 bis 30 Wm^–1K^–1 aufweist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 8, 25) eine Dicke von 0,2 mm bis 3 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 1 mm, aufweist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmungsschicht (6, 26) vorgesehen ist, welche eine geringe elektrische und/oder thermische Impedanz aufweist, um dadurch vor störenden elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen und/oder eine gute Wärmeleitung zu erreichen, wobei die Abschirmungsschicht (6, 26) vorzugsweise zwischen dem Stator (4, 24) und der elektrischen Isolierschicht (5, 25) angeordnet ist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 25) unmittelbar auf der Abschirmungsschicht angebracht ist, insbesondere in Bezug auf die Rotationsachse (R) auf der Außenseite der Abschirmungsschicht (6) oder der Innenseite der Abschirmungsschicht (26).
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschirmungsschicht (6, 26) thermisch gut leitend ausgebildet ist, insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 100 Wm^–1K^–1, vorzugsweise wenigstens 200 Wm^–1K^–1 aufweist.
Komponente (1, 21) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (6, 26) eine Aluminiumröhre und/oder eine Aluminiumschicht aufweist.
Komponente (1, 21) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Innenläufer ausgebildet ist, bei dem der Stator (4) den Rotor (9) wenigstens teilweise umgibt, wobei die elektrische Isolierschicht (5) in Bezug auf die Rotationsachse auf der äußeren Seite des Stators angebracht ist.
Komponente nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Außenläufer (20) ausgebildet ist, bei dem der Rotor den Stator wenigstens teilweise umgibt, wobei insbesondere die elektrische Isolierschicht in dem Bereich am Stator (24) angebracht ist, in dem der Stator (24) am Gehäuse (2, 22) gelagert ist.
Komponente (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere elektrische Isolierschicht (8) zwischen Stator (4) und Rotor (9) angebracht ist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 22) mit der Isolierschicht verklebt ist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 8) dazu ausgebildet ist, einen definierten Abstand und somit eine definierte Luft- und Kriechstrecke zur Isolierung auszubilden, insbesondere einen definierten Abstand zum wenigstens einem der folgenden Bauteile: – zum Gehäuse (2) und/oder – zur Kühlvorrichtung (3) und/oder – zum Stator (4) und/oder – zum Rotor (9) und/oder – zur Abschirmungsschicht (6).
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumröhre (6, 26) und/oder die Aluminiumschicht durch Längsverstiftung angebracht ist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 22) dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine zu montieren und/oder wenigstens ein Lagerschild für die Rotorwelle aufzunehmen, wobei das Gehäuse (2, 22) wenigstens eine Kühlvorrichtung aufweist, insbesondere wenigstens einen Kühlkanal zur Kühlung der elektrischen Maschine.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht (6, 26) an den beiden Stirnseiten elektrisch isoliert ist, insbesondere gegenüber dem Gehäuse (2, 22), wobei vorzugsweise zur elektrischen Isolierung der Abschirmungsschicht (6, 26) wenigstens ein stirnseitiges, elektrisch isolierendes Lager, insbesondere ein Keramiklager vorgesehen ist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel vorgesehen ist, der stirnseitig den Stator und/oder den Rotor begrenzt, wobei der Deckel stator- und/oder rotorseitig eine Fortsetzung der Abschirmungsschicht und außen und/oder auf der dem Gehäuse (2, 22) zugewandten Seite eine Fortsetzung der elektrischen Isolierschicht aufweist.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5) und/oder die Abschirmungsschicht (6) eine Rundung (7) aufweist, durch die sie sich vom Gehäuse (2) und/oder von der Anordnung aus Stator (4) und Rotor (9) zurückzieht.
Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (5, 25) an dem Bauteil der Komponente, an dem sie anliegt, im Randbereich überlappt, insbesondere am Gehäuse (2, 22) und/oder am Kühlvorrichtung (3) und/oder am Stator (4, 24) und/oder am Rotor (9) und/oder an der Abschirmungsschicht (6, 26), wobei insbesondere in diesem Bereich eine zusätzliche elektrische Beschichtung (10) und/oder eine elektrisch isolierende Einlage zur Isolierung vorgesehen ist.
Komponente (nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente als einer der folgenden Antriebe ausgebildet ist: – als Scheibenläufer oder – als Linearantrieb.
Elektrische Maschine mit einer Komponente (1, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche.