WO2024256092A1 - Elektromotor - Google Patents

Elektromotor Download PDF

Info

Publication number
WO2024256092A1
WO2024256092A1 PCT/EP2024/062802 EP2024062802W WO2024256092A1 WO 2024256092 A1 WO2024256092 A1 WO 2024256092A1 EP 2024062802 W EP2024062802 W EP 2024062802W WO 2024256092 A1 WO2024256092 A1 WO 2024256092A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
busbar
electric motor
holding element
axis
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2024/062802
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen BÖCKLE
Josef Schmidt
Matthias Hauck
Christian Enderle
Jan Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority to EP24725472.5A priority Critical patent/EP4725103A1/de
Publication of WO2024256092A1 publication Critical patent/WO2024256092A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to an electric motor comprising a stator having at least three stator windings, a rotor which is rotatable about an axis of rotation relative to the stator, and a power unit for controlling the stator windings.
  • a generic electric motor which has a rotor and a stator.
  • the stator comprises stator windings and is arranged in a motor housing.
  • the rotor is rotatable relative to the stator.
  • a generic electric motor also includes a converter for supplying the stator with electrical energy.
  • the converter is supplied with a direct voltage, for example, and provides a three-phase output voltage for the stator.
  • the converter includes a power section and a control module.
  • the power section includes several switches that are controlled by the control module.
  • a power section for a converter which has a heat sink.
  • Heat-generating components such as semiconductor switches, are arranged at regular intervals on the outside of the heat sink.
  • a motor device with an integrated electronic circuit is known from DE 102010 017 519 B4.
  • the motor device has a motor, a heat sink and an electronic circuit which is attached to the motor housing.
  • a three-phase inverter system for a motor is known from DE 102017213 395 A1.
  • the three-phase inverter system has first, second and third output units and first, second and third capacitors which are arranged radially to form a hexagonal shape.
  • an electronic module which contains a cooling tower having first and second axial ends.
  • the cooling tower extends around a central module axis.
  • An electronic drive device is known from WO 2019/223882 A1.
  • the drive device comprises a stator and a rotor. Drive windings are interconnected on an interconnection element.
  • the converter is usually designed as a separate component and located near the electric motor.
  • the converter therefore requires space. It is also known to locate the converter away from the stator, for example in a control cabinet. In this case, ohmic losses occur in the supply lines from the converter to the stator.
  • the invention is based on the object of further developing an electric motor.
  • An electric motor comprises a stator which has at least three stator windings, a rotor which can be rotated about an axis of rotation relative to the stator, and a power unit for controlling the stator windings.
  • the power unit has an upper busbar to which a positive voltage is applied, a lower busbar to which a negative voltage is applied, at least three busbars which are each electrically connected to one of the stator windings, at least three upper switches which are electrically connected between the upper busbar and one of the busbars, and at least three lower switches which are electrically connected between the lower busbar and one of the busbars.
  • the electric motor comprises a hollow cylindrical holding element which coaxially surrounds the axis of rotation.
  • the switches are arranged offset from one another in the circumferential direction on an inner surface of the holding element facing the axis of rotation.
  • the power section of the converter is thus arranged in the immediate vicinity of the stator or integrated into the stator.
  • the arrangement of the switches according to the invention significantly reduces the space required for the power section.
  • a control module for controlling the switches of the power section can be arranged away from the stator, since no significant ohmic losses occur in the control lines that connect the control module to the switches.
  • the stator has a hollow cylindrical stator housing in which the stator windings are arranged, and the holding element is connected to the stator housing in the axial direction.
  • the upper busbar, the lower busbar and the busbars are therefore also connected to the stator housing in the axial direction. This further reduces the space required for the power section.
  • the holding element consists of an electrically insulating material or has an electrically insulating coating at least on the inner surface facing the axis of rotation.
  • the electrically insulating coating allows the holding element to be made of a metallic material.
  • the holding element is formed in one piece with the stator housing.
  • the busbars, the upper busbar and the lower busbar are arranged on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation and each have an insulating coating facing the holding element.
  • This embodiment also allows the holding element to be made from a metallic material.
  • the holding element is formed in one piece with the stator housing.
  • the upper busbar is arranged offset in the circumferential direction from the lower busbar on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation.
  • the upper busbar and the lower busbar extend together, preferably approximately over the entire circumference of the inner surface of the holding element. This reduces the expansion of the busbars and the holding element in the axial direction. Furthermore, the waste heat generated in the switches is dissipated relatively quickly.
  • the upper busbar is arranged offset in the axial direction from the lower busbar on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation. This makes the internal connection between the busbars, the switches and the busbars easy to implement.
  • the busbars are arranged offset from one another in the circumferential direction on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation.
  • the busbars preferably extend together approximately over the entire circumference of the inner surface of the holding element. This reduces the extent of the busbars and the holding element in the axial direction.
  • the busbars are arranged offset in the axial direction to the upper busbar and to the lower busbar on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation. This makes the internal connection between the busbars, the switches and the busbars easy to implement.
  • the busbars are arranged in the axial direction between the upper busbar and the lower busbar on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation. This makes the internal connection between the busbars, the switches and the busbars particularly easy to implement.
  • the switches are each designed as field-effect transistors and each have a gate connection, a source connection and a drain connection.
  • Field-effect transistors can be controlled at relatively high frequencies and cause relatively low switching losses with relatively low ohmic losses when switched on.
  • the drain connection of a field-effect transistor can be connected in a material-locking manner to a busbar or a busbar. Material-locking connections include in particular laser welding and soldering.
  • the drain connections of the upper switches are integrally connected to the upper busbar.
  • the upper busbar is arranged in the radial direction between the holding element and the upper switches. Heat that is generated in the upper switches is dissipated outwards in the radial direction through the upper busbar and the holding element.
  • the drain connections of the lower switches are integrally connected to the lower busbar.
  • the lower busbar is arranged in the radial direction between the holding element and the lower switches. Heat that is generated in the lower switches is dissipated outwards in the radial direction through the lower busbar and the holding element.
  • the drain connections of the upper switches are each connected in a materially bonded manner to one of the busbars.
  • the busbars are arranged in the radial direction between the holding element and one of the upper switches. Heat that is generated in the upper switches is dissipated radially outwards through the respective busbar and the holding element and partially into the windings.
  • the drain connections of the lower switches are each connected in a materially bonded manner to one of the busbars.
  • the busbars are arranged in the radial direction between the holding element and one of the lower switches. Heat that is generated in the lower switches is dissipated radially outwards through the respective busbar and the holding element and partially into the windings.
  • the power unit has at least one intermediate circuit capacitor which is connected between the upper busbar and the lower busbar and is arranged on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation, and/or the power unit has at least one interference suppression capacitor which is arranged on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation.
  • the power unit has at least three current sensors, which are arranged on the inner surface of the holding element facing the axis of rotation.
  • Figure 1 a schematic circuit diagram of a power unit with a stator of an electric motor
  • Figure 2 a perspective view of a part of an electric motor according to a first embodiment
  • Figure 3 another perspective view of the part of the electric motor according to the first embodiment
  • Figure 4 a schematic representation of a development of a power part of the electric motor according to the first embodiment
  • Figure 5 a schematic representation of a development of a power part of an electric motor according to a second embodiment
  • Figure 6 a schematic representation of a development of a power part of an electric motor according to a third embodiment
  • Figure 7 a schematic representation of a development of a power part of an electric motor according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a power section with a stator of an electric motor.
  • the electric motor is an electrical machine and comprises the stator and a rotor (not shown here).
  • the stator has a first stator winding 31, a second stator winding 32 and a third stator winding 33.
  • the stator windings 31, 32, 33 are connected in a star connection and electrically connected to a common star point 35.
  • the stator has a first phase conductor U, a second phase conductor V and a third phase conductor W.
  • the first phase conductor U is electrically connected to the first stator winding 31.
  • the second phase conductor V is electrically connected to the second stator winding 32.
  • the third phase conductor W is electrically connected to the third stator winding 33.
  • the electric motor also includes the power section for controlling the stator windings 31, 32, 33.
  • the power section has an upper busbar Uz+, to which a positive voltage is applied, and a lower busbar Uz-, to which a negative voltage is applied. A direct voltage is therefore present between the upper busbar Uz+ and the lower busbar Uz-.
  • the power unit further comprises a first busbar 51, a second busbar 52 and a third busbar 53.
  • the first busbar 51 is electrically connected to the first phase conductor U via a first current sensor 41.
  • the second busbar 52 is electrically connected to the second phase conductor V via a second current sensor 42.
  • the third busbar 53 is electrically connected to the third phase conductor W via a third current sensor 43.
  • the busbars 51, 52, 53 are thus electrically connected to one of the stator windings 31, 32, 33 via the current sensors 41, 42, 43 and the phase conductors U, V, W.
  • the current sensors 41, 42, 43 are designed, for example, as measuring resistors.
  • the power unit has a first upper switch 11, a second upper switch 12 and a third upper switch 13.
  • the first upper switch 11 is electrically connected between the upper busbar Uz+ and the first busbar 51.
  • the second upper switch 12 is electrically connected between the upper busbar Uz+ and the second busbar 52.
  • the third upper switch 13 is electrically connected between the upper busbar Uz+ and the third busbar 53.
  • the power unit has a first lower switch 21, a second lower switch 22 and a third lower switch 23.
  • the first lower switch 21 is electrically connected between the lower busbar Uz- and the first busbar 51.
  • the second lower switch 22 is electrically connected between the lower busbar Uz- and the second busbar 52.
  • the third lower switch 23 is electrically connected between the lower busbar Uz- and the third busbar 53.
  • the power unit is part of a converter.
  • the converter also has a control module, which is not shown here.
  • the upper switches n , 12, 13 and the lower switches 21 , 22, 23 are controlled by the control module in such a way that a three-phase alternating voltage is applied to the stator windings 31, 32, 33.
  • the converter thus supplies a three-phase output voltage for the stator.
  • the upper switches 11, 12, 13 and the lower switches 21, 22, 23 are each designed as field effect transistors.
  • the switches 11, 12, 13, 21, 22, 23 each have a gate connection, a source connection and a drain connection.
  • the gate connections of the switches 11, 12, 13, 21, 22, 23 are connected to the control module, not shown here.
  • the power unit has an intermediate circuit capacitor 05.
  • the intermediate circuit capacitor 05 is connected between the upper busbar Uz+ and the lower busbar Uz.
  • a single intermediate circuit capacitor 05 is shown here.
  • phase conductors U, V, W lead to unwanted parasitic currents that close along indeterminate paths and can thus lead to line-borne interference.
  • Uncontrolled line-borne interference that closes via loops also leads to radiated interference fields.
  • a low-inductive path is provided for the return of these parasitic currents in the direction of a protective earth PE.
  • the power unit has an upper interference suppression capacitor 01 and a lower interference suppression capacitor 02.
  • the upper interference suppression capacitor 01 is electrically connected between the upper busbar Uz+ and a node 55.
  • the lower interference suppression capacitor 02 is electrically connected between the lower busbar Uz- and the node 55.
  • the node 55 is electrically connected to the protective earth PE. Alternatively, the node 55 is electrically connected to the protective earth PE via another capacitor.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a part of an electric motor according to a first embodiment.
  • the stator has a hollow cylindrical stator housing 4, which is made of an electrically conductive material.
  • the stator housing 4 surrounds a Rotation axis D coaxial.
  • the rotor not shown here, is rotatable about the rotation axis D relative to the stator.
  • the stator windings 31, 32, 33 are arranged in the hollow cylindrical stator housing 4.
  • the electric motor comprises a hollow cylindrical holding element 7.
  • the holding element 7 adjoins the stator housing 4 in the axial direction and coaxially surrounds the axis of rotation D.
  • the holding element 7 consists of an electrically insulating material.
  • the holding element 7 has an electrically insulating coating on at least one inner surface facing the axis of rotation D.
  • the power section has a parallel connection of two intermediate circuit capacitors C5. In this case, the power section does not have an interference suppression capacitor.
  • the upper switches 11, 12, 13 are arranged offset from one another in the circumferential direction on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • Figure 3 shows a further perspective view of the part of the electric motor according to the first embodiment from a different viewing direction than in Figure 2.
  • the lower switches 21, 22, 23 are arranged offset from one another in the circumferential direction on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • all switches 11, 12, 13, 21, 22, 23 are arranged offset from one another in the circumferential direction on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the upper busbar Uz+, the lower busbar Uz- and the busbars 51, 52, 53 are connected to the stator housing 4 in the axial direction.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a development of a power section of the electric motor according to the first embodiment.
  • the power section has a parallel connection of two intermediate circuit capacitors C5 but no interference suppression capacitor.
  • the upper busbar Uz+ is arranged offset in the circumferential direction to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the axial direction to the upper busbar Uz+ and to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a material-locking manner.
  • the upper switches 11, 12, 13 are each designed as an N-channel MOSFET. Alternatively, the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, optionally with the addition of a silver paste.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected to the lower busbar Uz- in a material-locking manner.
  • the lower switches 21, 22, 23 are each designed as a P-channel MOSFET.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected to the lower busbar Uz- in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, optionally with the addition of a silver paste.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a development of a power section of an electric motor according to a second embodiment.
  • the power section has a parallel connection of two intermediate circuit capacitors C5.
  • the power unit has an upper interference suppression capacitor C1, which is electrically connected between the upper busbar Uz+ and a node 55, and a lower interference suppression capacitor C2, which is electrically connected between the lower busbar Uz- and the node 55.
  • the node 55 is electrically connected to the protective earth PE.
  • the protective earth PE is electrically connected to the stator housing 4, which is made of an electrically conductive material.
  • the upper busbar Uz+ is arranged offset in the circumferential direction to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the axial direction to the upper busbar Uz+ and to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a material-locking manner.
  • the upper switches 11, 12, 13 are each designed as an N-channel MOSFET.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, optionally with the addition of a silver paste.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected to the lower busbar Uz- in a material-locking manner.
  • the lower switches 21, 22, 23 are each designed as a P-channel MOSFET.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected to the lower busbar Uz- in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, optionally with the addition of a silver paste.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a development of a power section of an electric motor according to a third embodiment.
  • the power section has a parallel connection of two intermediate circuit capacitors C5 but no interference suppression capacitor.
  • the upper busbar Uz+ is arranged offset in the axial direction to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the circumferential direction to one another on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the axial direction to the upper busbar Uz+ and to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected in a material-locking manner to one of the busbars 51, 52, 53.
  • the upper switches n, 12, 13 are each designed as a P-channel MOSFET.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, to one of the busbars 51, 52, 53, optionally with the addition of a silver paste.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected in a material-locking manner to one of the busbars 51, 52, 53.
  • the lower switches 21, 22, 23 are each designed as an N-channel MOSFET.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, to one of the busbars 51, 52, 53, optionally with the addition of a silver paste.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a development of a power section of an electric motor according to a fourth embodiment.
  • the power section has a However, a parallel connection of two intermediate circuit capacitors C5 does not have an interference suppression capacitor.
  • the upper busbar Uz+ is arranged offset in the axial direction to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the circumferential direction to one another on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged offset in the axial direction to the upper busbar Uz+ and to the lower busbar Uz- on the inner surface of the holding element 7 facing the axis of rotation D.
  • the busbars 51, 52, 53 are arranged in the axial direction between the upper busbar Uz+ and the lower busbar Uz-.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a material-locking manner.
  • the upper switches 11, 12, 13 are each designed as an N-channel MOSFET.
  • the drain connections of the upper switches 11, 12, 13 are connected to the upper busbar Uz+ in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, optionally with the addition of a silver paste.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected in a material-locking manner to one of the busbars 51, 52, 53.
  • the lower switches 21, 22, 23 are each designed as an N-channel MOSFET.
  • the drain connections of the lower switches 21, 22, 23 are connected in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by means of a spring element, to one of the busbars 51, 52, 53, optionally with the addition of a silver paste.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, umfassend einen Stator, welcher mindestens drei Statorwicklungen (31, 32, 33) aufweist, einen Rotor, welcher um eine Drehachse (D) relativ zu dem Stator drehbar ist, und ein Leistungsteil zum Ansteuern der Statorwicklungen (31, 32, 33), welches eine obere Stromschiene (Uz+), an welche eine positive Spannung angelegt ist, eine untere Stromschiene (Uz-), an welche eine negative Spannung angelegt ist, mindestens drei Sammelschienen (51, 52, 53), welche elektrisch mit jeweils einer der Statorwicklungen (31, 32, 33) verbunden sind, mindestens drei obere Schalter (11, 12, 13), welche elektrisch zwischen der oberen Stromschiene (Uz+) und jeweils einer der Sammelschienen (51, 52, 53) geschaltet sind, und mindestens drei untere Schalter (21, 22, 23), welche elektrisch zwischen der unteren Stromschiene (Uz-) und jeweils einer der Sammelschienen (51, 52, 53) geschaltet sind, aufweist. Der Elektromotor umfasst ein hohlzylindrisches Halteelement (7), welches die Drehachse (D) koaxial umgibt, und die Schalter (11, 12, 13, 21, 22, 23) sind an einer der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet.

Description

Elektromotor
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, der einen Stator, welcher mindestens drei Statorwicklungen aufweist, einen Rotor, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist, und ein Leistungsteil zum Ansteuern der Statorwicklungen umfasst.
Aus dem Dokument DE 102009 051 979 A1 ist ein gattungsgemäßer Elektromotor bekannt, welcher einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Stator umfasst Statorwicklungen und ist in einem Motorgehäuse angeordnet. Der Rotor ist relativ zu dem Stator drehbar.
Ein gattungsgemäßer Elektromotor umfasst ferner einen Umrichter zur Versorgung des Stators mit elektrischer Energie. Der Umrichter wird beispielsweise mit einer Gleichspannung versorgt und liefert eine dreiphasige Ausgangsspannung für den Stator. Der Umrichter umfasst ein Leistungsteil und ein Steuermodul. Das Leistungsteil umfasst mehrere Schalter, die von dem Steuermodul angesteuert werden.
Aus dem Dokument DE 103 06 227 B4 ist ein Leistungsteil für einen Umrichter bekannt, welches einen Kühlkörper aufweist. Wärmeerzeugende Bauelemente, beispielsweise Halbleiterschalter, sind auf einer Außenseite des Kühlkörpers in regelmäßigen Abständen angeordnet.
Aus der DE 102010 017 519 B4 ist eine Motorvorrichtung mit integrierter elektronischer Schaltung bekannt. Die Motorvorrichtung weist einen Motor eine Wärmesenke und eine elektronische Schaltung auf, die an dem Motorgehäuse angebracht ist.
Aus der DE 102017213 395 A1 ist ein Dreiphasen-Wechselrichtersystem für einen Motor bekannt. Das Dreiphasen-Wechselrichtersystem weist erste, zweite und dritte Ausgabeeinheiten und erste, zweite und dritte Kondensatoren auf, die radial so angeordnet sind, dass sie eine Sechseckform bilden.
Aus der DE 11 2015 004 112 T5 ist ein Elektronikmodul bekannt, welches einen Kühlturm, der erste und zweite axiale Enden hat, enthält. Der Kühlturm erstreckt sich um eine zentrale Modulachse herum.
ISI \ EIDOPAT 08.05.2024 Aus der WO 2019/223882 A1 ist eine elektronische Antriebsvorrichtung bekannt. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Stator und einen Rotor. Antriebswicklungen sind an einem Verschaltungselement miteinander verschaltet.
Aus dem Dokument Robert Abebe et al "Integrated motor drives: state of the art and future trends" in: IET Electr. Power Appl., Vol. 10, 2016, Iss. 8, S. 757-_771. - ISSN 1751-8660 ist sind Antriebseinrichtungen mit elektrischen Motoren bekannt.
Der Umrichter ist in der Regel als separates Bauteil ausgeführt und in der Nähe des Elektromotors angeordnet. Der Umrichter hat somit einen Bedarf an Bauraum. Ebenso ist es bekannt, den Umrichter entfernt von dem Stator anzuordnen, beispielsweise in einem Schaltschrank. In diesem Fall entstehen ohmsche Verluste in den Zuleitungen von dem Umrichter zu dem Stator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Elektromotor mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Elektromotor umfasst einen Stator, welcher mindestens drei Statorwicklungen aufweist, einen Rotor, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist, und ein Leistungsteil zum Ansteuern der Statorwicklungen. Das Leistungsteil weist eine obere Stromschiene, an welche eine positive Spannung angelegt ist, eine untere Stromschiene, an welche eine negative Spannung angelegt ist, mindestens drei Sammelschienen, welche elektrisch mit jeweils einer der Statorwicklungen verbunden sind, mindestens drei obere Schalter, welche elektrisch zwischen der oberen Stromschiene und jeweils einer der Sammelschienen geschaltet sind und mindestens drei untere Schalter, welche elektrisch zwischen der unteren Stromschiene und jeweils einer der Sammelschienen geschaltet sind, auf. Der Elektromotor umfasst ein hohlzylindrisches Halteelement, welches die Drehachse koaxial umgibt. Dabei sind die Schalter an einer der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Das Leistungsteil des Umrichters ist somit in unmittelbarer Nähe des Stators angeordnet oder in den Stator integriert. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schalter ist der Bedarf an Bauraum für das Leistungsteil signifikant verringert. Ein Steuermodul zum Ansteuern der Schalter des Leistungsteils ist entfernt von dem Stator anordenbar, da in den Steuerleitungen, die das Steuermodul mit den Schaltern verbinden, keine nennenswerten ohmschen Verluste auftreten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Stator ein hohlzylindrisches Statorgehäuse, in welchem die Statorwicklungen angeordnet sind, auf, und das Halteelement schließt in axialer Richtung an das Statorgehäuse an. Somit schließen auch die obere Stromschiene, die untere Stromschiene und die Sammelschienen in axialer Richtung an das Statorgehäuse an. Dadurch ist der Bedarf an Bauraum für das Leistungsteil weiter verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Halteelement aus einem elektrisch isolierenden Material oder weist zumindest an der der Drehachse zugewandten Innenfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung auf. Dadurch ist es möglich, Stromschienen sowie Sammelschienen des Leistungsteils unmittelbar auf der Innenfläche des Halteelements anzuordnen. Die elektrisch isolierende Beschichtung gestattet dabei, das Halteelement aus einen metallischen Material zu fertigen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Halteelement einstückig mit dem Statorgehäuse ausgebildet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelschienen, die obere Stromschiene und die untere Stromschiene an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet und weisen jeweils eine dem Halteelement zugewandte isolierende Beschichtung auf. Diese Ausführungsform gestattet ebenfalls, das Halteelement aus einen metallischen Material zu fertigen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Halteelement einstückig mit dem Statorgehäuse ausgebildet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die obere Stromschiene in Umfangsrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet. Die obere Stromschiene und die untere Stromschiene erstrecken sich dabei gemeinsam vorzugsweise annähernd über den kompletten Umfang der Innenfläche des Halteelements. Dadurch sind die Ausdehnungen der Stromschienen sowie des Halteelements in Axialrichtung verringert. Ferner erfolgt eine verhältnismäßig schnelle Wärmespreizung der in den Schaltern entstehenden Abwärme. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die obere Stromschiene in Axialrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet. Dadurch ist die interne Verschaltung zwischen den Stromschienen, den Schaltern und den Sammelschienen einfach ausführbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelschienen in Umfangsrichtung versetzt zueinander an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet. Die Sammelschienen erstrecken sich dabei gemeinsam vorzugsweise annähernd über den kompletten Umfang der Innenfläche des Halteelements. Dadurch sind die Ausdehnungen der Sammelschienen sowie des Halteelements in Axialrichtung verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelschienen in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene und zu der unteren Stromschiene an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet. Dadurch ist die interne Verschaltung zwischen den Stromschienen, den Schaltern und den Sammelschienen einfach ausführbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelschienen in Axialrichtung zwischen der oberen Stromschiene und der unteren Stromschiene an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet. Dadurch ist die interne Verschaltung zwischen den Stromschienen, den Schaltern und den Sammelschienen besonders einfach ausführbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalter jeweils als Feldeffekttransistoren ausgeführt und weisen jeweils einen Gate-Anschluss, einen Source- Anschluss und einen Drain-Anschluss auf. Feldeffekttransistoren sind mit verhältnismäßig hohen Frequenzen ansteuerbar und verursachen dabei verhältnismäßig geringe Schaltverluste bei verhältnismäßig geringen ohmschen Verlusten im eingeschalteten Zustand. Insbesondere ist der Drain-Anschluss eines Feldeffekttransistors stoffschlüssig mit einer Stromschiene oder einer Sammelschiene verbindbar. Stoffschlüssig Verbindungen umfassen insbesondere Laserschweißen und Löten. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter stoffschlüssig mit der oberen Stromschiene verbunden. Die obere Stromschiene ist dabei in Radialrichtung zwischen dem Halteelement und den oberen Schaltern angeordnet. Wärme, die in den oberen Schaltern entsteht, wird durch die obere Stromschiene und das Halteelement in Radialrichtung nach außen abgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter stoffschlüssig mit der unteren Stromschiene verbunden. Die untere Stromschiene ist dabei in Radialrichtung zwischen dem Halteelement und den unteren Schaltern angeordnet. Wärme, die in den unteren Schaltern entsteht, wird durch die untere Stromschiene und das Halteelement in Radialrichtung nach außen abgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen verbunden. Die Sammelschienen sind dabei in Radialrichtung jeweils zwischen dem Halteelement und einem der oberen Schalter angeordnet. Wärme, die in den oberen Schaltern entsteht, wird durch die jeweilige Sammelschiene und das Halteelement in Radialrichtung nach außen sowie teilweise in die Wicklungen abgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen verbunden. Die Sammelschienen sind dabei in Radialrichtung jeweils zwischen dem Halteelement und einem der unteren Schalter angeordnet. Wärme, die in den unteren Schaltern entsteht, wird durch die jeweilige Sammelschiene und das Halteelement in Radialrichtung nach außen sowie teilweise in die Wicklungen abgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Leistungsteil mindestens einen Zwischenkreiskondensator auf, welcher zwischen der oberen Stromschiene und der unteren Stromschiene angeschlossen und an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet ist, und/oder das Leistungsteil weist mindestens einen Entstörkondensator auf, welcher an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Leistungsteil mindestens drei Stromsensoren auf, welche an der der Drehachse zugewandten Innenfläche des Halteelements angeordnet sind. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
Figur 1 : ein schematischer Schaltplan eines Leistungsteils mit einem Stator eines Elektromotors,
Figur 2: eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 3: eine weitere perspektivische Darstellung des Teils des Elektromotors gemäß der ersten Ausführungsform,
Figur 4: eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils des Elektromotors gemäß der ersten Ausführungsform,
Figur 5: eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Figur 6: eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer dritten Ausführungsform und
Figur 7: eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer vierten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt einen schematischen Schaltplan eines Leistungsteils mit einem Stator eines Elektromotors. Der Elektromotor ist eine elektrische Maschine und umfasst den Stator sowie einen hier nicht dargestellten Rotor. Der Stator weist eine erste Statorwicklung 31, eine zweite Statorwicklung 32 und eine dritte Statorwicklung 33 auf. Die Statorwicklungen 31 , 32, 33 sind vorliegend in einer Sternschaltung verschaltet und mit einem gemeinsamen Sternpunkt 35 elektrisch verbunden.
Der Stator weist einen ersten Phasenleiter U, einen zweiten Phasenleiter V und einen dritten Phasenleiter W auf. Der erste Phasenleiter U ist mit der ersten Statorwicklung 31 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenleiter V ist mit der zweiten Statorwicklung 32 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenleiter W ist mit der dritten Statorwicklung 33 elektrisch verbunden.
Der Elektromotor umfasst auch das Leistungsteil zum Ansteuern der Statorwicklungen 31 , 32, 33. Das Leistungsteil weist eine obere Stromschiene Uz+, an welche eine positive Spannung angelegt ist, und eine untere Stromschiene Uz-, an welche eine negative Spannung angelegt ist, auf. Zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der unteren Stromschiene Uz- liegt somit eine Gleichspannung an.
Das Leistungsteil weist ferner eine erste Sammelschiene 51 , eine zweite Sammelschiene 52 und eine dritte Sammelschiene 53 auf. Die erste Sammelschiene 51 ist elektrisch über einen ersten Stromsensor 41 mit dem ersten Phasenleiter U verbunden. Die zweite Sammelschiene 52 ist elektrisch über einen zweiten Stromsensor 42 mit dem zweiten Phasenleiter V verbunden. Die dritte Sammelschiene 53 ist elektrisch über einen dritten Stromsensor 43 mit dem dritten Phasenleiter W verbunden. Die Sammelschienen 51 , 52, 53 sind somit über die Stromsensoren 41 , 42, 43 und die Phasenleiter U, V, W elektrisch mit jeweils einer der Statorwicklungen 31 , 32, 33 verbunden. Die Stromsensoren 41 , 42, 43 sind beispielsweise als Messwiderstände ausgeführt.
Das Leistungsteil weist einen ersten oberen Schalter 11 , einen zweiten oberen Schalter 12 und einen dritten oberen Schalter 13 auf. Der erste obere Schalter 11 ist elektrisch zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der ersten Sammelschiene 51 geschaltet. Der zweite obere Schalter 12 ist elektrisch zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der zweiten Sammelschiene 52 geschaltet. Der dritte obere Schalter 13 ist elektrisch zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der dritten Sammelschiene 53 geschaltet.
Das Leistungsteil weist einen ersten unteren Schalter 21 , einen zweiten unteren Schalter 22 und einen dritten unteren Schalter 23 auf. Der erste untere Schalter 21 ist elektrisch zwischen der unteren Stromschiene Uz- und der ersten Sammelschiene 51 geschaltet. Der zweite untere Schalter 22 ist elektrisch zwischen der unteren Stromschiene Uz- und der zweiten Sammelschiene 52 geschaltet. Der dritte untere Schalter 23 ist elektrisch zwischen der unteren Stromschiene Uz- und der dritten Sammelschiene 53 geschaltet.
Das Leistungsteil ist Teil eines Umrichters. Der Umrichter weist zusätzlich ein Steuermodul auf, welches hier nicht dargestellt ist. Die oberen Schalter n , 12, 13 und die unteren Schalter 21 , 22, 23 werden von dem Steuermodul derart angesteuert, dass an den Statorwicklungen 31 , 32, 33 eine dreiphasige Wechselspannung anliegt. Der Umrichter liefert somit eine dreiphasige Ausgangsspannung für den Stator.
Die oberen Schalter 11, 12, 13 und die unteren Schalter 21, 22, 23 sind jeweils als Feldeffekttransistoren ausgeführt. Die Schalter 11, 12, 13, 21, 22, 23 weisen dabei jeweils einen Gate-Anschluss, einen Source-Anschluss und einen Drain-Anschluss auf. Die Gate-Anschlüsse der Schalter 11, 12, 13, 21, 22, 23 sind mit dem hier nicht dargestellten Steuermodul verbunden.
Das Leistungsteil weist einen Zwischenkreiskondensator 05 auf. Der Zwischenkreiskondensator 05 ist zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der unteren Stromschiene Uzangeschlossen. Vorliegend ist ein einzelner Zwischenkreiskondensator 05 dargestellt.
Alternativ ist auch eine Parallelschaltung aus mehreren Zwischenkreiskondensatoren 05 denkbar.
Wechselnde Potentiale an den Phasenleitern U, V, W führen zu ungewollten parasitären Strömen, die sich auf unbestimmten Wegen schließen und so zu leitungsgebundenen Störungen führen können. Ebenfalls führen unkontrollierte leitungsgebundene Störungen, die sich über Schleifen schließen, zu abgestrahlten Störfeldern. Um die Wirkung dieser ungewollten aber nicht verhinderbaren parasitären Ströme zu minimieren und die EMV des Leistungsteils zu verbessern, ist ein niederinduktiver Pfad für den Rückschluss dieser parasitären Ströme in Richtung auf eine Schutzerdung PE vorgesehen.
Das Leistungsteil weist hierzu einen oberen Entstörkondensator 01 und einen unteren Entstörkondensator 02 auf. Der obere Entstörkondensator 01 ist elektrisch zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und einem Knotenpunkt 55 geschaltet. Der untere Entstörkondensator 02 ist elektrisch zwischen der unteren Stromschiene Uz- und dem Knotenpunkt 55 geschaltet. Der Knotenpunkt 55 ist elektrisch mit der Schutzerdung PE verbunden. Alternativ ist der Knotenpunkt 55 über einen weiteren Kondensator elektrisch mit der Schutzerdung PE verbunden.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Stator weist ein hohlzylindrisches Statorgehäuse 4 auf, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist. Das Statorgehäuse 4 umgibt eine Drehachse D koaxial. Der hier nicht dargestellte Rotor ist um die Drehachse D relativ zu dem Stator drehbar. Die Statorwicklungen 31 , 32, 33 sind in dem hohlzylindrischen Statorgehäuse 4 angeordnet.
Der Elektromotor umfasst ein hohlzylindrisches Halteelement 7. Das Halteelement 7 schließt in axialer Richtung an das Statorgehäuse 4 an und umgibt die Drehachse D koaxial. Das Halteelement 7 besteht vorliegend aus einem elektrisch isolierenden Material. Alternativ weist das Halteelement 7 zumindest an einer der Drehachse D zugewandten Innenfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung auf.
Das Leistungsteil weist eine Parallelschaltung aus zwei Zwischenkreiskondensatoren C5 auf. Das Leistungsteil weist vorliegend keinen Entstörkondensator auf. Die oberen Schalter 11 , 12, 13 sind an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet.
Figur 3 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des Teils des Elektromotors gemäß der ersten Ausführungsform aus einer anderen Blickrichtung als in Figur 2. Die unteren Schalter 21 , 22, 23 sind an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Somit sind alle Schalter 11 , 12, 13, 21 , 22, 23 an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet.
Die obere Stromschiene Uz+, die untere Stromschiene Uz- und die Sammelschienen 51 , 52, 53 schließen in axialer Richtung an das Statorgehäuse 4 an.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils des Elektromotors gemäß der ersten Ausführungsform. Das Leistungsteil weist, wie bereits erwähnt, eine Parallelschaltung aus zwei Zwischenkreiskondensatoren C5 jedoch keinen Entstörkondensator auf.
Die obere Stromschiene Uz+ ist in Umfangsrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51 , 52, 53 sind in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene Uz+ und zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 sind stoffschlüssig mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden. Die oberen Schalter 11, 12, 13 sind dabei jeweils als N-Kanal- MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 sind stoffschlüssig mit der unteren Stromschiene Uz- verbunden. Die unteren Schalter 21, 22, 23 sind dabei jeweils als P-Kanal- MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit der unteren Stromschiene Uz- verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Leistungsteil weist eine Parallelschaltung aus zwei Zwischenkreiskondensatoren C5 auf.
Das Leistungsteil weist einen oberen Entstörkondensator C1 , der elektrisch zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und einem Knotenpunkt 55 geschaltet ist, und einen unteren Entstörkondensator C2, elektrisch zwischen der unteren Stromschiene Uz- und dem Knotenpunkt 55 geschaltet ist, auf. Der Knotenpunkt 55 ist elektrisch mit der Schutzerdung PE verbunden. Die Schutzerdung PE ist elektrisch mit dem Statorgehäuse 4 verbunden, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist.
Die obere Stromschiene Uz+ ist in Umfangsrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51, 52, 53 sind in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene Uz+ und zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet.
Die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 sind stoffschlüssig mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden. Die oberen Schalter 11, 12, 13 sind dabei jeweils als N-Kanal- MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste. Die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 sind stoffschlüssig mit der unteren Stromschiene Uz- verbunden. Die unteren Schalter 21, 22, 23 sind dabei jeweils als P-Kanal- MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit der unteren Stromschiene Uz- verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Leistungsteil weist eine Parallelschaltung aus zwei Zwischenkreiskondensatoren C5 jedoch keinen Entstörkondensator auf.
Die obere Stromschiene Uz+ ist in Axialrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51, 52, 53 sind in Umfangsrichtung versetzt zueinander an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51 , 52, 53 sind in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene Uz+ und zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet.
Die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 sind stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen 51, 52, 53 verbunden. Die oberen Schalter n, 12, 13 sind dabei jeweils als P- Kanal-MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11 , 12, 13 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit jeweils einer der Sammelschienen 51 , 52, 53 verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 sind stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen 51 , 52, 53 verbunden. Die unteren Schalter 21 , 22, 23 sind dabei jeweils als N-Kanal-MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit jeweils einer der Sammelschienen 51 , 52, 53 verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Leistungsteils eines Elektromotors gemäß einer vierten Ausführungsform. Das Leistungsteil weist eine Parallelschaltung aus zwei Zwischenkreiskondensatoren C5 jedoch keinen Entstörkondensator auf.
Die obere Stromschiene Uz+ ist in Axialrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51, 52, 53 sind in Umfangsrichtung versetzt zueinander an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51 , 52, 53 sind in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene Uz+ und zu der unteren Stromschiene Uz- an der der Drehachse D zugewandten Innenfläche des Halteelements 7 angeordnet. Die Sammelschienen 51, 52, 53 sind dabei in Axialrichtung zwischen der oberen Stromschiene Uz+ und der unteren Stromschiene Uz- angeordnet.
Die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 sind stoffschlüssig mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden. Die oberen Schalter 11, 12, 13 sind dabei jeweils als N-Kanal- MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter 11, 12, 13 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit der oberen Stromschiene Uz+ verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 sind stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen 51 , 52, 53 verbunden. Die unteren Schalter 21 , 22, 23 sind dabei jeweils als N-Kanal-MOSFET ausgeführt. Alternativ sind die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter 21, 22, 23 formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels eines Federelements, mit jeweils einer der Sammelschienen 51, 52, 53 verbunden, optional mit Zugabe einer Silberpaste.
Bezugszeichenliste
4 Statorgehäuse
7 Halteelement
11 erster oberer Schalter
12 zweiter oberer Schalter
13 dritter oberer Schalter
21 erster unterer Schalter
22 zweiter unterer Schalter
23 dritter unterer Schalter
31 erste Statorwicklung
32 zweite Statorwicklung
33 dritte Statorwicklung
35 Sternpunkt
41 erster Stromsensor
42 zweiter Stromsensor
43 dritter Stromsensor
51 erste Sammelschiene
52 zweite Sammelschiene
53 dritte Sammelschiene
55 Knotenpunkt
D Drehachse
Uz+ obere Stromschiene
Uz- untere Stromschiene
C1 oberer Entstörkondensator
C2 unterer Entstörkondensator
C5 Zwischenkreiskondensator
U erster Phasenleiter
V zweiter Phasenleiter
W dritter Phasenleiter
PE Schutzerdung

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor, umfassend einen Stator, welcher mindestens drei Statorwicklungen (31, 32, 33) aufweist, einen Rotor, welcher um eine Drehachse (D) relativ zu dem Stator drehbar ist, und ein Leistungsteil zum Ansteuern der Statorwicklungen (31, 32, 33), welches eine obere Stromschiene (Uz+), an welche eine positive Spannung angelegt ist, eine untere Stromschiene (Uz-), an welche eine negative Spannung angelegt ist, mindestens drei Sammelschienen (51, 52, 53), welche elektrisch mit jeweils einer der Statorwicklungen (31 , 32, 33) verbunden sind, mindestens drei obere Schalter (11 , 12, 13), welche elektrisch zwischen der oberen Stromschiene (Uz+) und jeweils einer der Sammelschienen (51, 52, 53) geschaltet sind, und mindestens drei untere Schalter (21, 22, 23), welche elektrisch zwischen der unteren Stromschiene (Uz-) und jeweils einer der Sammelschienen (51, 52, 53) geschaltet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein hohlzylindrisches Halteelement (7) umfasst, welches die Drehachse (D) koaxial umgibt, und dass die Schalter (11, 12, 13, 21 , 22, 23) an einer der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator ein hohlzylindrisches Statorgehäuse (4), in welchem die Statorwicklungen (31, 32, 33) angeordnet sind, aufweist, und dass das Halteelement (7) in axialer Richtung an das Statorgehäuse (4) anschließt.
3. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (7) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht oder zumindest an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist.
4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschienen (51 , 52, 53), die obere Stromschiene (Uz+) und die untere Stromschiene (Uz-) an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet sind und jeweils eine dem Halteelement (7) zugewandte isolierende Beschichtung aufweisen.
5. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stromschiene (Uz+) in Umfangsrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene (Uz-) an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet ist.
6. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stromschiene (Uz+) in Axialrichtung versetzt zu der unteren Stromschiene (Uz-) an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet ist.
7. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschienen (51 , 52, 53) in Umfangsrichtung versetzt zueinander an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet sind.
8. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschienen (51 , 52, 53) in Axialrichtung versetzt zu der oberen Stromschiene (Uz+) und zu der unteren Stromschiene (Uz-) an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet sind.
9. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschienen (51, 52, 53) in Axialrichtung zwischen der oberen Stromschiene (Uz+) und der unteren Stromschiene (Uz-) an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet sind.
10. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (11 , 12, 13, 21 , 22, 23) jeweils als Feldeffekttransistoren ausgeführt sind und jeweils einen Gate-Anschluss, einen Source-Anschluss und einen Drain-Anschluss aufweisen.
11. Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter (11 , 12, 13) stoffschlüssig mit der oberen Stromschiene (Uz+) verbunden sind.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter (21 , 22, 23) stoffschlüssig mit der unteren Stromschiene (Uz-) verbunden sind.
13. Elektromotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drain-Anschlüsse der oberen Schalter (11 , 12, 13) stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen (51 , 52, 53) verbunden sind.
14. Elektromotor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drain-Anschlüsse der unteren Schalter (21 , 22, 23) stoffschlüssig mit jeweils einer der Sammelschienen (51 , 52, 53) verbunden sind.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsteil mindestens einen Zwischenkreiskondensator (C5) aufweist, welcher zwischen der oberen Stromschiene (Uz+) und der unteren Stromschiene (Uz-) angeschlossen und an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet ist, und/oder dass das Leistungsteil mindestens einen Entstörkondensator (C1 , O2) aufweist, welcher an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet ist.
16. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsteil mindestens drei Stromsensoren (41, 42, 43) aufweist, welche an der der Drehachse (D) zugewandten Innenfläche des Halteelements (7) angeordnet sind.
PCT/EP2024/062802 2023-06-12 2024-05-08 Elektromotor Ceased WO2024256092A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP24725472.5A EP4725103A1 (de) 2023-06-12 2024-05-08 Elektromotor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023002387.6A DE102023002387B3 (de) 2023-06-12 2023-06-12 Elektromotor
DE102023002387.6 2023-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024256092A1 true WO2024256092A1 (de) 2024-12-19

Family

ID=91076509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2024/062802 Ceased WO2024256092A1 (de) 2023-06-12 2024-05-08 Elektromotor

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4725103A1 (de)
DE (2) DE102023002387B3 (de)
WO (1) WO2024256092A1 (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037207A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Sumitomo Electric Ind Ltd モータおよびモータ配電部品
JP2007143218A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd パワーモジュール及び基板
DE10306227B4 (de) 2003-02-13 2009-01-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Leistungsmodul und Umrichter
US20110018374A1 (en) * 2009-06-24 2011-01-27 Denso Corporation Electronic circuit-integrated motor apparatus
DE102009051979A1 (de) 2009-11-04 2011-06-09 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektromotor
US20160013706A1 (en) * 2013-04-16 2016-01-14 Mitsubishi Electric Corporation Inverter device and inverter-integrated electric motor
DE112015004112T5 (de) 2014-10-08 2017-07-20 Remy Technologies Llc Elektronikkühlturm einer sich axial erstreckenden elektrischen Maschine
DE102017213395A1 (de) 2016-12-15 2018-06-21 Hyundai Motor Company Dreiphasen-Wechselrichter für einen Motor
WO2019223882A1 (de) 2018-05-25 2019-11-28 Harmonic Drive Ag Elektrische antriebsvorrichtung mit zustandsüberwachung
US20210384789A1 (en) * 2019-02-25 2021-12-09 Denso Corporation Armature

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306227B4 (de) 2003-02-13 2009-01-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Leistungsmodul und Umrichter
JP2007037207A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Sumitomo Electric Ind Ltd モータおよびモータ配電部品
JP2007143218A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd パワーモジュール及び基板
US20110018374A1 (en) * 2009-06-24 2011-01-27 Denso Corporation Electronic circuit-integrated motor apparatus
DE102010017519B4 (de) 2009-06-24 2022-03-24 Denso Corporation Motorvorrichtung mit integrierter elektronischer Schaltung
DE102009051979A1 (de) 2009-11-04 2011-06-09 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektromotor
US20160013706A1 (en) * 2013-04-16 2016-01-14 Mitsubishi Electric Corporation Inverter device and inverter-integrated electric motor
DE112015004112T5 (de) 2014-10-08 2017-07-20 Remy Technologies Llc Elektronikkühlturm einer sich axial erstreckenden elektrischen Maschine
DE102017213395A1 (de) 2016-12-15 2018-06-21 Hyundai Motor Company Dreiphasen-Wechselrichter für einen Motor
WO2019223882A1 (de) 2018-05-25 2019-11-28 Harmonic Drive Ag Elektrische antriebsvorrichtung mit zustandsüberwachung
US20210384789A1 (en) * 2019-02-25 2021-12-09 Denso Corporation Armature

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROBERT ABEBE ET AL.: "Integrated motor drives: state of the art and future trends", IET ELECTR. POWER APPL., vol. 10, 2016, pages 757 - 771, XP006058380, ISSN: 1751-8660, DOI: 10.1049/iet-epa.2015.0506

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024113045A1 (de) 2024-12-12
EP4725103A1 (de) 2026-04-15
DE102023002387B3 (de) 2024-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010000082B4 (de) Schaltungsanordnung von elektronischen Leistungsschaltern einer Stromerzeugungsvorrichtung
EP3363105B1 (de) Platine, b-lagerschild, motorbausatz und elektromotor
DE19957064B4 (de) Deckel
EP1675249B1 (de) Elektromotor
EP2997801B1 (de) Vorrichtung und elektrische baugruppe zum wandeln einer gleichspannung in eine wechselspannung
EP3906609B1 (de) Elektrische maschine
EP3180850B1 (de) Niederinduktive schaltungsanordnung eines umrichters
DE102015225095A1 (de) Spannungsumrichter, elektrisches Antriebssystem und Verfahren zum Reduzieren von Störspannungen
DE19838160A1 (de) Umschaltanordnung
DE102022206596B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
EP3631954B1 (de) Vorrichtung zur reduzierung von schädlichen lagerspannungen
WO2019233727A1 (de) Inverter und elektromotorvorrichtung
WO2011057902A2 (de) Leistungsschalteranordnung für einen wechselrichter
DE102014203899B4 (de) Vorrichtung und elektrische Baugruppe zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung
DE102023002387B3 (de) Elektromotor
DE102022206604A1 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE102024119477A1 (de) Elektromotor
DE102017119527B4 (de) Fahrzeugeigenes Gerät aufweisend eine elektrische Antriebsschaltung zur Unterdrückung einer Störungsausstrahlung
DE102022206601B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE102024119334A1 (de) Elektromotor
DE102019133954B4 (de) Anordnung zur Filterung von Störungen
DE102022206610A1 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE102022206599A1 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
EP3583692A1 (de) Elektronische anordnung mit leistungsmodul, leiterplatte und kühlkörper
DE112011103684T5 (de) Elektrische Maschine mit einem integrierten Wechselrichter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24725472

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

Effective date: 20260112

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

Effective date: 20260112

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

Effective date: 20260112

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

Effective date: 20260112

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP

Effective date: 20260112

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2024725472

Country of ref document: EP