EP4762648A1

EP4762648A1 - Elektrische maschine, insbesondere axialflussmaschine, mit abschirmstruktur

Info

Publication number: EP4762648A1
Application number: EP24762573.4A
Authority: EP
Inventors: Holger Witt; Dominik Stretz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-08-15
Filing date: 2024-08-15
Publication date: 2026-06-24
Also published as: WO2025036530A1; DE102024123318A1; CN121285930A

Abstract

Eine elektrische Maschine weist einen Stator, einen Rotor, einen sich zwischen dem Stator und dem Rotor befindenden Luftspalt, mittels dem der Stator und der Rotor voneinander beabstandet angeordnet sind, und eine Abschirmstruktur zum Verringern einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Stator und dem Rotor auf. Die Abschirmstruktur ist an ein Bezugspotential gekoppelt. Die Abschirmstruktur ist in dem Luftspalt angeordnet und weist mehrere Leiter auf. Die mehreren Leiter weisen jeweils einen ersten Abschnitt auf, wobei sich Längsausdehnungen der ersten Abschnitte der mehreren Leiter quer zu einer Magnetflussrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen. Die mehreren Leiter weisen jeweils einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte der mehreren Leiter kämm- oder mäanderförmig ineinander verschachtelt quer zu der Magnetflussrichtung und in einer sich von einer Richtung der Längsausdehnungen der ersten Abschnitte unterschiedlichen Richtung ausdehnen.

Description

Beschreibung

Bezeichnung der Erfindung

Elektrische Maschine, insbesondere Axialflussmaschine, mit Abschirmstruktur

Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine Axialflussmaschine, mit einer Abschirmstruktur.

Stand der Technik

Aufgrund einer PWM-Ansteuerung von elektrischen Maschinen durch eine Leistungselektronik entstehen hochfrequente Störsignale, welche von Wicklungen und weiteren Bauteilen (z.B. einem Stator) der elektrischen Maschine abgestrahlt werden.

Speziell bei Axialflussmaschinen in H-Ausführung (zwei seitliche Rotoren und ein mittlerer Stator) ist dieses EMV-Störpotential sehr groß. Aufgrund von oft nicht geerdeten Statorkernen entsteht eine zusätzliche (indirekte) kapazitive Kopplung zwischen Wicklungen und Rotorscheiben (über die Statorkerne) und somit eine insgesamt große kapazitive Kopplung zwischen den Wicklungen und den Rotorscheiben.

Dies muss minimiert werden, um EMV-Anforderungen einzuhalten.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2023 109 815.2 ist eine Abschirmstruktur für eine Axialflussmaschine bekannt, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist.

In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Abschirmstruktur, bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen Leiter, bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen lediglich teilweise dargestellten Stator und bezeichnet das Bezugszeichen 30 einen Luftspalt. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, die Abschirmstruktur 1 an einer zu dem Luftspalt 30 hin gerichteten Seites des Stators 10 an dem Stator 10 angeordnet. Um Wirbelströme in den Leitern 2 der Abschirmstruktur 1 gering zu halten, sind diese als dünne Leiter 2 ausgeführt. Diese einzelnen Leiter 2 sind radial verlaufend, bilden längliche Spalte und dienen als Abschirmelemente. Es ist eine gemeinsame Erdung der Leiter 2 radial innen vorgesehen.

Dünne Spalten zwischen den als Abschirmelementen dienenden einzelnen Leitern 2 werden jedoch für hochfrequente EMV-Abstrahlungen mit steigender Frequenz durchlässig.

Zusammenfassung der Erfindung

Technische Aufgabe

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine mit einer verbesserten Abschirmstruktur zu schaffen, die insbesondere eine kapazitive Kopplung zwischen einem Stator und einem Rotor durch eine optimierte Abschirmung zwischen diesen beiden verringert.

Technische Lösung

Die Aufgabe wir mit den in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Maßnahmen gelöst.

Gemäß einem Aspekt weist eine elektrische Maschine weist einen Stator, einen Rotor, einen sich zwischen dem Stator und dem Rotor befindenden Luftspalt, mittels dem der Stator und der Rotor voneinander beabstandet angeordnet sind, und eine Abschirmstruktur zum Verringern einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Stator und dem Rotor auf. Die Abschirmstruktur ist an ein Bezugspotential gekoppelt. Die Abschirmstruktur ist in dem Luftspalt angeordnet und weist mehrere Leiter auf. Die mehreren Leiter weisen jeweils einen ersten Abschnitt auf, wobei sich Längsausdehnungen der ersten Abschnitte der mehreren Leiter quer zu einer Magnetflussrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen. Die mehreren Leiter weisen jeweils einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte der mehreren Leiter kämm- oder mäanderförmig ineinander verschachtelt quer zu der Magnetflussrichtung und in einer sich von einer Richtung der Längsausdehnungen der ersten Abschnitte unterschiedlichen Richtung ausdehnen.

Gemäß dem Aspekt ergeben sich für elektromagnetische Wellen somit nur effektiv kurze Schlitze. Diese kurzen Schlitze werden erst bei deutlich höheren Frequenzen durchlässig als zum Beispiel gerade Schlitze, welche über eine komplette Länge der Abschirmungsstruktur quer zu der Magnetflussrichtung verlaufen würden.

Die Längsausdehnungen der jeweiligen Abschnitte sind Ausdehnungen der Abschnitte der jeweiligen Leiter entlang einer größten Abmessung der jeweiligen Leiter. Anders ausgedrückt weisen die jeweiligen Leiter bzw. die Abschnitte der jeweiligen Leiter jeweils eine Längsabmessung, eine Höhenabmessung und eine Breitenabmessung auf, ist die Längsabmessung größer als die Höhenabmessung und größer als die Breitenabmessung und verlaufen die Längsausdehnungen der jeweiligen Leiter bzw. der Abschnitte der jeweiligen Leiter entlang dieser Längsabmessung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einer Ausgestaltung ist eine Kopplung von in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Leitern der mehreren Leiter mit dem Bezugspotential entlang der Umfangsrichtung radial innenliegend oder radial außenliegend oder abwechselnd radial innenliegend und radial außenliegend ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die mehreren Leiter mehrere in einer ersten Lage angeordnete erste Leiter und mehrere in einer zweiten Lage ange- ordnete zweite Leiter auf und sind die erste Lage und die zweite Lage in der Magnetflussrichtung übereinanderliegend angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die mehreren Leiter der ersten Lage und die mehreren Leiter der zweiten Lage in einer Draufsicht auf den Stator in Richtung der Drehachse mindestens teilweise nebeneinanderliegend angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Bezugspotential ein Potential eines Gehäuses der elektrischen Maschine oder ein Massepotential.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Abschirmstruktur aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Abschirmstruktur an dem Stator angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umgibt die Abschirmstruktur Wicklungen und Wickelköpfe des Stators.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, dehnen sich die Längsausdehnungen der ersten Abschnitte in einer Radialrichtung der elektrischen Maschine aus und dehnen sich die Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der elektrischen Maschine aus.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Axialflussmaschine zwei Statoren und einen in einer Axialrichtung zwischen den zwei Statoren angeordneten Rotor auf, und weist jeder der zwei Statoren jeweils die Abschirmstruktur auf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Axialflussmaschine zwei Rotoren und einen in einer Axialrichtung zwischen den zwei Rotoren angeordneten Stator auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die elektrische Maschine als eine Radialflussmaschine ausgebildet ist, dehnen sich die Längsausdehnungen der ersten Abschnitte in einer Axialrichtung der elektrischen Maschine aus und dehnen sich die Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der elektrischen Maschine aus.

Anders ausgedrückt werden gemäß dem vorhergehenden Aspekt oder der vorhergehenden Ausgestaltungen die folgenden Maßnahmen durchgeführt:

Es werden gerade verlaufende längliche Spalte zwischen aneinander angrenzenden Leitern der Abschirmstruktur vermieden.

Eine Abdeckung wird erhöht, indem die Abschirmstruktur mehrlagig ausgeführt ist. Vorzugsweise sind die einzelnen Leiter von unterschiedlichen Lagen derart zueinander versetzt, dass die einzelnen Leiter zusammen betrachtet eine möglichst geschlossene Fläche in einer Draufsicht bzw. Projektion auf die Abschirmstruktur ergeben.

Abwechselnde radial innenliegende und radial außenliegende Kopplungen von aneinander angrenzenden Leitern der Abschirmstruktur führen zu zueinander entgegengesetzten Stromrichtungen in den aneinander angrenzenden Leitern der Abschirm Struktur, wodurch eine Induktivität der einzelnen Leiter der Abschirmstruktur verringert und folglich ein Hochfrequenzverhalten der elektrischen Maschine optimiert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine in einer sogenannten I-Anordnung;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine in einer sogenannten H -Anordnung;

Fig. 4a und 4b schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5a und 5b schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6a und 6b schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7a und 7b schematische Ansichten der Abschirmstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8a und 8b schematische Ansichten der Abschirmstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9 einen Ausschnitt einer Axialflussmaschine mit einer Abschirmstruktur im Stand der Technik.

Beschreibung der Ausführungsformen

Bevor verschiedene Ausführungsformen nachstehend im Detail beschrieben werden, ist anzumerken, dass alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen an einer elektrischen Maschine bzw. mit einer elektrischen Maschine, und insbesondere einer elektrischen Axialflussmaschine angewendet werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Stator, bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Rotor, bezeichnet das Bezugszeichen 30 einen Luftspalt, bezeichnet das Bezugszeichen 40 eine Drehachse und bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine Magnetflussrichtung.

Eine Axialrichtung ist als eine Richtung entlang der Richtung der Drehachse definiert. Eine Radialrichtung ist als eine Richtung definiert, die von einem Mittelpunkt des vorzugsweise scheibenförmigen Stators 10 bzw. Rotors 20, durch den die Drehachse 40 verläuft, von radial innen nach radial außen oder umgekehrt verläuft. Eine Umfangsrichtung ist als eine Richtung definiert, die entlang eines Umfangs des vorzugsweise scheibenförmigen Stators 10 bzw. Rotors 20 verläuft.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Ebene geschnitten ist, in der die Drehachse der Axialflussmaschine verläuft.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, verläuft bei der Axialflussmaschine die Magnetflussrichtung 50 zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 20 parallel zu der Drehachse 40 des Rotors 20 der Axialflussmaschine, also in Axialrichtung der Axialflussmaschine. Häufig sind sowohl der Stator 10 als auch der Rotor 20 weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte.

Eine elektrische Axialflussmaschine kann in I-Anordnung oder H-Anordnung ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine in einer sogenannten I-Anordnung.

In Fig. 2 sind die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleich oder entsprechenden Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, so dass bezüglich dieser gleichen oder entsprechenden Teile auf Fig. 1 und deren Beschreibung verwiesen und an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.

Bei der I-Anordnung ist der Rotor 20 axial neben dem Stator 10 oder, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen zwei Statoren 10 angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines grundlegenden Aufbaus einer Axialflussmaschine in einer sogenannten H-Anordnung.

In Fig. 3 sind die gleichen oder entsprechende Teile wie in Fig. 1 und Fig. 2 mit den gleich oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, so dass bezüglich dieser gleichen oder entsprechenden Teile auf Fig. 1 und Fig. 2 und deren Beschreibung verwiesen und an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.

Bei der H-Anordnung sind zwei Rotoren 20 auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators 10 angeordnet.

Die nachstehenden Ausführungsformen können bei beiden der zuvor genannten Anordnungen angewendet werden, sind jedoch insbesondere bei einer H-Anordnung besonders vorteilhaft anwendbar.

Die nachstehenden Ausführungsformen zeigen und beschreiben die einzelnen Merkmale zudem am Beispiel einer Axialflussmaschine mit einem ringscheibenförmigen Luftspalt. Jedoch können diese auch für eine Radialflussmaschine mit einem zylinderwandförmigem Luftspalt oder auch für andere Ausführungen von elektrischen Maschinen, zum Beispiel einem Linearmotor, umgesetzt werden. Die nachstehend im Detail beschriebenen Abschirmstrukturen sind dabei zum Verringern einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 20 in dem Luftspalt 30 angeordnet und vorzugsweise an dem Stator 10 angeordnet und an ein Bezugspotential gekoppelt. Das Bezugspotential ist vorzugsweise ein Potential eines Gehäuses der elektrischen Maschine und/oder ein Massepotential.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer ersten Ausführungsform.

Fig. 4a und 4b zeigen schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 4a und Fig. 4b bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Abschirmstruktur, bezeichnet das Bezugszeichen 2 jeweilige Leiter der Abschirmstruktur 1 , bezeichnet das Bezugszeichen 2a jeweilige erste Abschnitte der Leiter 2, bezeichnet das Bezugszeichen 2b jeweilige zweite Abschnitte der Leiter 2 und bezeichnet das Bezugszeichen A einen ersten Bereich, der Fig. 4b im Vergleich zu Fig. 4a vergrößert dargestellt ist.

Gemäß dieser Ausführungsform werden ausschließlich in einer Richtung gerade verlaufende lange Schlitze zwischen den jeweiligen Leitern 2 vermieden.

Durch die mänderförmig bzw. wellig verlaufenden jeweiligen Leiter 2 mit den sich mit ihren Längsausdehnungen quer zu der Magnetflussrichtung ausdehnenden ersten Abschnitten 2a und den sich mit ihren Längsausdehnungen mäanderförmig ineinander verschachtelten quer zu der Magnetflussrichtung und in einer sich von einer Richtung der Längsausdehnungen der ersten Abschnitte 2a unterschiedlichen Richtung ausdehnenden zweiten Abschnitten 2b verlaufen Spalte zwischen den jeweiligen Leitern 2 in einer Wellenform.

Für elektromagnetische Wellen ergeben sich somit nur effektiv kurze Schlitze. Diese kurzen Schlitze werden erst bei deutlich höheren Frequenzen durchlässig als zum Beispiel gerade Schlitze, welche über eine komplette Länge quer zu der Magnetflussrichtung, d.h. bei der Axialflussmaschine über eine komplette radiale Länge bzw. ausschließlich in der Radialrichtung der Abschirmungsstruktur 1 verlaufen würden.

Eine Kopplung von in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Leitern 2 mit einem Bezugspotential, wie zum Beispiel einem Gehäuse der elektrischen Maschine und/oder einem Massepotential ist dabei an den ersten Abschnitten 2a radial außenliegend vorgesehen. Die Kopplung von in der Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Leitern 2 kann jedoch auch radial außenliegend oder abwechselnd radial innenliegend und radial außenliegend an den ersten Abschnitten 2a ausgebildet ist.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 5a und 5b zeigen schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 5A und Fig. 5B bezeichnen die gleichen oder entsprechende Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Teile wie in Fig. 4A und Fig. 4B, so dass im weiteren Verlauf auf eine erneute Beschreibung dieser und gleichen oder entsprechenden Teile verzichtet und hierfür auf Fig. 4A und Fig. 4B verwiesen wird und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu der in Fig. 4A und Fig. 4B gezeigten ersten Ausführungsform eingegangen wird.

Gemäß dieser Ausführungsform werden ebenso ausschließlich in einer Richtung gerade verlaufende lange Schlitze zwischen den jeweiligen Leitern 2 vermieden.

Durch die kammförmig verlaufenden jeweiligen Leiter 2 mit den sich mit ihren Längsausdehnungen quer zu der Magnetflussrichtung ausdehnenden ersten Abschnitten 2a und den sich mit ihren Längsausdehnungen kammförmig ineinander verschachtelten quer zu der Magnetflussrichtung und in einer sich von einer Richtung der Längsausdehnungen der ersten Abschnitte 2a unterschiedlichen Richtung ausdehnenden zweiten Abschnitten 2b verlaufen Spalte zwischen den jeweiligen Leitern 2 entlang der Kammform.

Für elektromagnetische Wellen ergeben sich somit nur effektiv kurze Schlitze.

Diese kurzen Schlitze werden erst bei deutlich höheren Frequenzen durchlässig als zum Beispiel gerade Schlitze, welche über eine komplette Länge quer zu der Magnetflussrichtung, d.h. bei der Axialflussmaschine über eine komplette radiale Länge bzw. ausschließlich in der Radialrichtung der Abschirmungsstruktur 1 verlaufen würden.

Anders ausgedrückt, bilden aneinander angrenzende Leiter jeweils zu Seiten der ersten Abschnitte 2a durch die zweiten Abschnitte 2b eine Kammstruktur mit jeweiligen Zinken aus.

Die ineinandergreifenden Zinken der aneinander angrenzender Leiter 2 bilden lediglich kurze in ausschließlich einer einzigen Richtung gerade verlaufende Schlitze aus.

Um Wirbelströme zu vermeiden, können die einzelnen Leiter 2 Abmessungen nahe von Grenzen einer ausführbaren Breite von Leiterbahnen und Abständen zwischen Leiterbahnen bei Leiterplatinen aufweisen. Zum Beispiel können Leiterbreiten von 0,4 mm der Leiter 2 und Abstände zwischen aneinander angrenzenden Leitern 2 von 0,4 mm vorgesehen sein. Technisch können die Leiterbreiten der Leiter 2 kleiner ausgeführt sein als die Abstände zwischen aneinander angrenzenden Leitern 2. Deutlich dünnere Leiter 2 im Vergleich zu dem Abstand zwischen den aneinander angrenzenden Leitern 2 weisen als Folge ein ungünstigeres Flächenverhältnis zwischen mit Flächen mit Abschirmung und Zwischenbereichen auf. Somit sind vorzugsweise die Leiterbreiten nicht deutlich kleiner als die Abstände zwischen den aneinander angrenzenden Leitern 2.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer dritten Ausführungsform.

Fig. 6a bis 8b zeigen schematische Ansichten einer Abschirmstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 6A bis Fig. 8B bezeichnen die gleichen oder entsprechende Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Teile wie in Fig. 4A bis Fig. 5B, so dass im weiteren Verlauf auf eine erneute Beschreibung dieser und gleichen oder entsprechenden Teile verzichtet und hierfür auf Fig. 4A bis Fig. 5B verwiesen wird und im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu der in Fig. 4A und Fig. 4B gezeigten ersten Ausführungsform und der in Fig. 5A und Fig. 5B gezeigten zweiten Ausführungsform eingegangen wird.

In Fig. 6a bis Fig. 8b bezeichnet das Bezugszeichen 3 jeweilige erste Leiter der Abschirmstruktur 1 , bezeichnet das Bezugszeichen 3a jeweilige erste Abschnitte der ersten Leiter 3, bezeichnet das Bezugszeichen 3b jeweilige zweite Abschnitte der ersten Leiter 3, bezeichnet das Bezugszeichen 4 jeweilige zweite Leiter der Abschirmstruktur 1 , bezeichnet das Bezugszeichen 4a jeweilige erste Abschnitte der zweiten Leiter 4, bezeichnet das Bezugszeichen 4b jeweilige zweite Abschnitte der zweiten Leiter 4, bezeichnet das Bezugszeichen B einen zweiten Bereich, der Fig. 7b im Vergleich zu Fig. 7a vergrößert dargestellt ist und bezeichnet das Bezugszeichen C einen dritten Bereich, der in Fig. 8b im Vergleich zu Fig. 8a vergrößert dargestellt ist. Es ist anzumerken, dass Fig. 6A und Fig. 6B jeweils eine Draufsicht in Richtung der Drehachse 40 zeigen, Fig. 7A und Fig. 7B eine erste perspektivische Ansicht und Fig. 8A und Fig. 8B eine von der ersten perspektivischen Ansicht unterschiedliche zweite perspektivische Ansicht zeigen, um die Merkmale dieser Ausführungsform insbesondere im Hinblick auf etwaige räumliche Beziehungen der ersten Leiter 3 und der zweiten Leiter 4 zueinander zu verdeutlichen.

Gemäß dieser Ausführungsform werden ebenso ausschließlich in einer Richtung gerade verlaufende lange Schlitze zwischen den jeweiligen Leitern 3, 4 vermieden.

Dies wird gemäß der dritten Ausführungsform mittels der ersten Abschnitte 3a der ersten Leiter 3, der zweiten Abschnitte 3b der ersten Leiter 3, der ersten Abschnitte 4a der zweiten Leiter 4 und der zweiten Abschnitte 4b der zweiten Leiter 4 erzielt, wobei die ersten Leiter 3 auf einer anderen Lager als die zweiten Lage 4 angeordnet sind. Es ist anzumerken, dass die weiteren Merkmale der ersten Abschnitte 3a, 4a und der zweiten Abschnitte 3b, 4b analog zu den Merkmalen der ersten Abschnitte 2a und der zweiten Abschnitte 2b der zweiten Ausführungsform sind und daher bezüglich dieser weiteren Merkmale der ersten Abschnitte 3a, 4a und der zweiten Abschnitte 3b, 4b auf die vorhergehenden Ausführungen zu den ersten Abschnitten 2a und den zweiten Abschnitten 2b der zweiten Ausführungsform verwiesen wird, um eine wiederholte Beschreibung zu vermeiden.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Abschirmstruktur 1 mehrlagig ausgeführt, wobei beispielhaft eine zweilagige Ausführung gezeigt ist.

Die mehrlagige Abschirmstruktur weist jeweilige erste Leiter 3 in einer ersten Lage und jeweilige zweiten Leiter 4 in einer zweiten Lage auf, um ein Flächenverhältnis zwischen Flächen mit Abschirmung und Zwischenbereichen zu optimieren. Die Leiter 3, 4 der einzelnen Lagen sind so zueinander versetzt (parallel oder auch windschief), dass sich in einer Projektion bzw. Draufsicht in der Richtung der Drehachse die einzelnen Lagen 3, 4 ergänzen und somit eine möglichst geschlossene Abschirmfläche ergeben. Im Vergleich zu der vorhergehend beschriebenen zweiten Ausführungsform sind die Abstände zwischen den Leitern 3, 4 und die Breite der einzelnen Leiter 3, 4 gleich zu denjenigen der Leiter 2.

Im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform ist die Flächenabdeckung bei zwei Lagen in der dritten Ausführungsform jedoch deutlich größer.

Gemäß der dritten Ausführungsform sind die erste Lage und die zweite Lage in der Magnetflussrichtung übereinanderliegend angeordnet und sind die mehreren Leiter 3 der ersten Lage und die mehreren Leiter 4 der zweiten Lage in einer Draufsicht auf den Stator 10 in Richtung der Drehachse mindestens teilweise nebeneinanderlie- gend angeordnet.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausgestaltungen der ersten bis dritten Ausführungsformen.

Anschlüsse für ein Bezugspotential, wie zum Beispiel eine Massepotential, Erdpotential und/oder ein Potential eines Gehäuses der elektrischen Maschine von jeweils aneinander angrenzenden Leitern 2, 3, 4 können auf alternierenden radialen Seiten (radial innen und radial außen) ausgebildet sein.

Indem aneinander angrenzende Leiter 2, 3, 4 der Abschirmstruktur 1 an entgegengesetzten radialen Enden, d.h. radial innen und radial außen, auf bezugspotential festgelegt sind bzw. mit dem Bezugspotential gekoppelt sind, sind Stromrichtungen dieser aneinander angrenzenden Leiter 2, 3, 4 zumindest teilweise entgegengesetzt.

Durch die entgegengesetzten Stromrichtungen wird eine effektive Induktivität der einzelnen Leiter 2, 3, 4 verringert.

Die ggf. lediglich teilweise entgegengesetzten Stromrichtungen ruhen zum Teil darauf, dass eine Stromstärke mit zunehmender Nähe zu einem mit dem Bezugspo- tential gekoppelten Leiter zunimmt. Aufgrund der unterschiedlichen Seiten der Kopplung zu dem Bezugspotential sind die Stromstärken auf einer radialen Höhe verschieden. Weiterhin sehen aneinander angrenzende mit dem Bezugspotential gekoppelte Leiter unterschiedliche Erregungen, welche ebenfalls zu unterschiedlichen Stromstärken führen und auch verschiedene zeitliche Verläufe der Ströme zur Folge haben.

Dieser Effekt der Reduzierung der Induktivität tritt auch in den Leitern 2, 3, 4 benachbarter Kamm-Zinken auf.

Weiterhin kann die Abschirmstruktur 1 in den ersten bis dritten Ausführungsformen derart ausgebildet sein, dass die Abschirmstruktur 1 Wicklungen und/oder Wickelköpfe des Stators 10 umgibt.

Die vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können auf jede sinnvolle Weise miteinander kombiniert werden, wobei insbesondere die mehrlagige Ausgestaltung der dritten Ausführungsform auch bei der mäanderförmigen Ausgestaltung der ersten Ausführungsform angewendet werden kann.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand von Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verwiesen.

Liste der Bezugszeichen

A Erster Vergrößerungsbereich

B Zweiter Vergrößerungsbereich

C Dritter Vergrößerungsbereich

1 Abschirmstruktur

2 Leiter

2a Erster Abschnitt des Leiters

2b Zweiter Abschnitt des Leiters

3 Erster Leiter

3a Erster Abschnitt des ersten Leiters

3b Zweiter Abschnitt des ersten Leiters

4 Zweiter Leiter

4a Erster Abschnitt des zweiten Leiters

4b Zweiter Abschnitt des zweiten Leiters

10 Stator

20 Rotor

30 Luftspalt

40 Drehachse

50 Magnetflussrichtung

Claims

Ansprüche

1 . Elektrische Maschine, die aufweist: einen Stator (10); einen Rotor (20); einen sich zwischen dem Stator (10) und dem Rotor (20) befindenden Luftspalt (30), mittels dem der Stator (10) und der Rotor (20) voneinander beabstandet angeordnet sind; und eine Abschirmstruktur (1 ) zum Verringern einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Stator (10) und dem Rotor (20), wobei die Abschirmstruktur (1 ) an ein Bezugspotential gekoppelt ist, wobei die Abschirmstruktur (1 ) in dem Luftspalt (30) angeordnet ist und mehrere Leiter (2, 3, 4) aufweist, die mehreren Leiter (2, 3, 4) jeweils einen ersten Abschnitt (2a, 3a, 4a) aufweisen, wobei sich Längsausdehnungen der ersten Abschnitte (2a, 3a, 4a) der mehreren Leiter (2) quer zu einer Magnetflussrichtung (50) der elektrischen Maschine ausdehnen, und die mehreren Leiter (2, 3, 4) jeweils einen zweiten Abschnitt (2b, 3b, 4b) aufweisen, wobei sich Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte (2b, 3b, 4b) der mehreren Leiter (2; 3, 4) kämm- oder mäanderförmig ineinander verschachtelt quer zu der Magnetflussrichtung (50) und in einer sich von einer Richtung der Längsausdehnungen der ersten Abschnitte (2a, 3a, 4a) unterschiedlichen Richtung ausdehnen.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , wobei eine Kopplung von in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Leitern (2, 3, 4) der mehreren Leiter (2, 3, 4) mit dem Bezugspotential entlang der Umfangsrichtung radial innenliegend oder radial außenliegend oder abwechselnd radial innenliegend und radial außenliegend ausgebildet ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Leiter (3, 4) mehrere in einer ersten Lage angeordnete erste Leiter (3) und mehrere in einer zweiten Lage angeordnete zweite Leiter (4) aufweisen, und die erste Lage und die zweite Lage in der Magnetflussrichtung übereinanderlie- gend angeordnet sind.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, wobei die mehreren Leiter (3) der ersten Lage und die mehreren Leiter (4) der zweiten Lage in einer Draufsicht auf den Stator (10) in Richtung der Drehachse (40) mindestens teilweise nebeneinanderliegend angeordnet sind.

5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bezugspotential ein Potential eines Gehäuses der elektrischen Maschine oder ein Massepotential ist.

6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abschirmstruktur (1 ) aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist.

7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abschirmstruktur (1 ) an dem Stator (10) angeordnet ist.

8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abschirmstruktur (1 ) Wicklungen und Wickelköpfe des Stators (10) umgibt.

9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, sich die Längsausdehnungen der ersten Abschnitte (2a, 3a, 4a) in einer Radialrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen, und sich die Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte (2b, 3b, 4b) mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei die Axialflussmaschine zwei Statoren (10) und einen in einer Axialrichtung zwischen den zwei Statoren (10) angeordneten Rotor (20) aufweist, und jeder der zwei Statoren (10) jeweils die Abschirmstruktur (1 ) aufweist.

11 . Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei die Axialflussmaschine zwei Rotoren (20) und einen in einer Axialrichtung zwischen den zwei Rotoren (20) angeordneten Stator (10) aufweist.

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , wobei die elektrische Maschine als eine Radialflussmaschine ausgebildet ist, sich die Längsausdehnungen der ersten Abschnitte (2a, 3a, 4a) in einer Axialrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen, und sich die Längsausdehnungen der zweiten Abschnitte (2b, 3b, 4b) mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der elektrischen Maschine ausdehnen.