Beschreibungdescription
Elektrische Maschine mit isoliertem MaschinengehäuseElectrical machine with insulated machine housing
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und einem Anker, die in einem Gehäuse angeordnet bzw. als Gehäuse ausgebildet sind, wobei entweder der Anker oder der Feldmagnet in dem Gehäuse umläuft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Innenpolmaschine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten Anker und umlaufendem ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten, insbesondere eine stromrichtergespeiste Synchronmaschi- ne, sowie eine Außenpolmaschine mit feststehendem, in einem Gehäuse befestigten oder als Gehäuse ausgebildeten, ausgeprägte Pole aufweisendem oder zylindrisch ausgebildetem Feldmagneten und umlaufendem Anker, insbesondere eine stromrichtergespeiste Gleichstrommaschine.The present invention relates to an electrical machine with a distinctive pole or cylindrical field magnet and an armature, which are arranged in a housing or are designed as a housing, wherein either the armature or the field magnet rotates in the housing. Furthermore, the present invention relates to an inner pole machine with a fixed armature, which is fixed in a housing or designed as a housing, and has circumferential pronounced poles or cylindrical magnets, in particular a converter-fed synchronous machine, and an outer pole machine with a fixed pole, which is fixed in a housing or as a housing trained, pronounced poles or cylindrical field magnet and rotating armature, in particular a converter-fed DC machine.
Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei stromrichtergespeisten elektrischen Maschinen, werden durch Koppelkapazitäten der Ständerwicklungen gegen das Maschinengehäuse Umlade- und/oder Ausgleichströme hervorgerufen, welche wiederum die elektrische und/oder magnetische Feldabstrahlung in die Umgebung verstärken und den Störstrom auf Leitern und Abschirmungen erhöhen. Als Ständerwicklung wird dabei die Wicklung auf dem Ständer einer elektrischen Maschine bezeichnet. Dabei handelt es sich entweder um eine in Nuten eingebettete Anker- Wicklung, die vom magnetischen Feld im Luftspalt induziert wird, beispielsweise bei Synchron- und bei Induktionsmaschinen, bzw. um eine Feld- oder Erregerwicklung, die das magnetische Feld im Luftspalt erregt, wie dies bei Außenpol- maschinen, beispielsweise Gleichstrommaschinen, der Fall ist.In electrical machines, especially in converter-fed electrical machines, the capacitance of the stator windings against the machine housing causes charge and / or compensation currents, which in turn amplify the electrical and / or magnetic field radiation into the environment and increase the interference current on conductors and shields. The stator winding is the winding on the stator of an electrical machine. It is either an armature winding embedded in slots that is induced by the magnetic field in the air gap, for example in synchronous and induction machines, or a field or excitation winding that excites the magnetic field in the air gap, as is the case with this in the case of external pole machines, for example direct current machines.
Die durch die Koppelkapazitäten hervorgerufenen Störfelder und/oder Störströme erhöhen die Betriebsgeräusche der elek-
trischen Maschinen, welche, wie die Störfelder und/oder Störströme selbst, mitunter gesundheitsschädliche Auswirkungen auf den menschlichen Körper haben können, Störfelder beispielsweise aus Gründen der elektromagnetischen Verträglich- keit (EMV) . Zur Reduzierung von Störströmen auf Leitern ist es bekannt, bereits bei relativ kleinen Betriebsströmen EMV- Filter einzusetzen, welche jedoch bereits bei kleinen Betriebsströmen räumlich große Abmessungen aufweisen.The interference fields and / or interference currents caused by the coupling capacitances increase the operating noise of the electrical trical machines which, like the interference fields and / or interference currents themselves, can sometimes have harmful effects on the human body, interference fields for example for reasons of electromagnetic compatibility (EMC). To reduce interference currents on conductors, it is known to use EMC filters even with relatively small operating currents, but these have large dimensions even with small operating currents.
In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Innenpol- bzw. Außenpol- maschinen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die elektromagnetische Feldabstrahlung in die Umgebung, Störströme auf Leitern und Abschirmungen sowie die Betriebsgeräusche der Maschinen auf verträgliche Maße reduzierbar sind, wobei auf räumlich große EMV-Filter verzichtet werden kann.In view of this prior art, the object of the present invention is to improve inner pole and outer pole machines of the type mentioned at the outset in such a way that the electromagnetic field radiation into the environment, interference currents on conductors and shields, and the operating noise of the machines are at an acceptable level are reducible, whereby there is no need for large EMC filters.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe werden mit der vorlie- genden Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine Innenpolmaschine und eine Außenpolmaschine, der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei das die Pole des Feldmagneten mechanisch und magnetisch miteinander verbindende Joch gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Indukti- vität an die Gehäusemasse angekoppelt ist.To achieve this object technically, the present invention provides an electrical machine, in particular an inner pole machine and an outer pole machine, of the type mentioned at the outset, the yoke mechanically and magnetically connecting the poles of the field magnet to the housing and being electrically insulated and by means of an inductor - vity is coupled to the housing mass.
Durch die Isolierung des Jochs gegen das Gehäuse und die induktive Ankoppelung an die Gehäusemasse werden im Maschinengehäuse bislang in Kauf zu nehmende Strukturströme erheblich reduziert und gleichzeitig Potentialunterschiede verhindert. Darüber hinaus wirkt das Gehäuse zusätzlich als Abschirmung von elektromagnetischen Störfeldern. Die Betriebsgeräusche der elektrischen Maschinen werden darüber hinaus durch Reduzierung der Strukturströme auf ein Minimum beschränkt.The insulation of the yoke from the housing and the inductive coupling to the housing mass have considerably reduced the structural currents that had previously been accepted in the machine housing and at the same time prevented potential differences. In addition, the housing also acts as a shield against electromagnetic interference fields. The operating noise of the electrical machines is also reduced to a minimum by reducing the structure currents.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Jochlagerung und/oder die Jocharretierung elektrisch isolie-
rend ausgebildet. Dazu werden vorzugsweise Kegeleinsätze mit elektrisch isolierter Oberfläche verwendet. Die Materialien der Kegeleinsätze und/oder der Oberflächenisolierung werden dabei in Abhängigkeit des jeweiligen Kühlkonzeptes der elek- trischen Maschinen derart ausgewählt, dass ein entsprechend geeigneter Wärmeübergang bereitgestellt ist.In an advantageous embodiment of the invention, the yoke mounting and / or the yoke locking are electrically insulated. rend trained. Cone inserts with an electrically insulated surface are preferably used for this. The materials of the cone inserts and / or the surface insulation are selected depending on the respective cooling concept of the electrical machines in such a way that a suitable heat transfer is provided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind weitere elektrisch leitfähige und nicht aktive Bauteile innerhalb des Gehäuses der elektrischen Maschinen gegen dasIn a further advantageous embodiment of the invention, further electrically conductive and inactive components within the housing of the electrical machines are against this
Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt, vorzugsweise die Halterung eines Stromrichters' einer stromrichtergespeisten Maschine, welche ein elektrisch leitfähiges und nicht aktives Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt.Housing electrically insulated and connected via an inductor to the chassis ground, the support is preferably a power converter 'a converter-fed machine, which is an electrically conductive and non-active component in the sense of the present invention.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:Further details, features and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures. Show:
FIG 1 eine Schnittansicht einer JochverStiftung;1 shows a sectional view of a yoke foundation;
FIG 2 eine Ansicht von oben gemäß FIG 1;2 shows a view from above according to FIG 1;
FIG 3 eine Schnittansicht einer Jochdrehvorrichtung und3 shows a sectional view of a yoke rotating device and
FIG 4 eine schematische Seitenansicht eines elektrisch iso- liert aufgebauten Pumpenmotors mit elektrisch isolierender Pumpenkupplung.4 shows a schematic side view of an electrically insulated pump motor with an electrically insulating pump coupling.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine elektrisch isoliert ausgebildete Jochverstiftung, wobei die Kegeleinsätze 1 mit einer 0- berflächenisolierung versehen und die Befestigungsschrauben 2 und 3 isoliert eingesetzt sind. In FIG 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit der Kegeleinsatz 1 sowie die Befestigungsschrauben 2 und 3 nicht dargestellt.Figures 1 and 2 show an electrically isolated yoke pinning, the cone inserts 1 are provided with a surface insulation and the fastening screws 2 and 3 are used insulated. For reasons of clarity, the cone insert 1 and the fastening screws 2 and 3 are not shown in FIG.
Die geschnittene Ansicht gemäß FIG 3 zeigt eine Jochdrehvorrichtung, Gleitsteine und Gleitringe, welche gegen das Ma-
schinengehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt sind.The sectional view according to FIG. 3 shows a yoke turning device, sliding blocks and sliding rings which are against the dimension. Rail housings are electrically insulated and coupled to the housing ground via an inductance.
FIG 4 zeigt in einer Seitenansicht einen elektrisch isoliert aufgebauten Pumpenmotor mit elektrisch isolierender Pumpenkupplung zur Adaption des Motors an eine Pumpe.4 shows a side view of an electrically isolated pump motor with an electrically insulating pump coupling for adapting the motor to a pump.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
The exemplary embodiments shown in the figures serve only to explain the invention and are not restrictive for it.