用于减小电机中的有害轴承电压的装置和电机制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于减小电机(M)中的有害轴承电压的装置(1)和电机，所述电机具有转子(2)和定子(3)，其中在所述转子(2)与所述定子(3)之间设有转子侧轴承外圈(4r)和定子侧轴承外圈(4s)以及各一轴承内圈(4i)，所述装置包括用于连接所述电机(M)的电子连接设备，其中设有补偿配置(20)，以便将所述轴承外圈(4r,4s)和各自所对应的所述轴承内圈(4i)上的轴承电压的电位(ULA‑定子)调整至同样的值。本实用新型专利技术能够有效减小或彻底抑制非期望的轴承电压以及由此而产生的轴承电流。

Device and motor for reducing harmful bearing voltage in motor

The utility model relates to a device (1) and a motor for reducing harmful bearing voltage in a motor (M), wherein the motor has a rotor (2) and a stator (3), wherein a rotor side bearing outer ring (4r) and a stator side bearing outer ring (4s) and a bearing inner ring (4i) are arranged between the rotor (2) and the stator (3), and the device comprises a bearing inner ring (4i) for use. An electronic connection device connected to the motor (M) is provided with a compensation configuration (20) to adjust the potential (ULA_stator) of the bearing voltage on the bearing outer ring (4r, 4s) and the corresponding bearing inner ring (4i) to the same value. The utility model can effectively reduce or completely suppress the unexpected bearing voltage and the bearing current generated therefrom.

【技术实现步骤摘要】
用于减小电机中的有害轴承电压的装置和电机
本技术涉及一种用于减小电机如EC电机中非期望的轴承电压的装置和电机。
技术介绍
目前，变速电机主要由电压中间电路变换器供电。然而，通过电压中间电路变换器进行供电会产生轴承电压，而这又会致使电机的轴承中产生轴承电流。对于具有滚动轴承和滑动轴承的电机来说，轴承中的这种电流会导致电机损坏直至完全失效。作为补救，以往使用电流绝缘或者说电绝缘的轴承，例如外圈上具有陶瓷绝缘的轴承或具有陶瓷滚动体的混合轴承。但由于这些轴承很贵，这样一种解决方案并非是适用于批量制造的理想解决方案。由现有技术已知其他的补救措施。公开案EP1445850A1和DE102004016738B3提出使用用于保护电机轴承的装置，该装置设有可产生补偿电流以补偿轴承中的干扰电流的补偿配置或补偿装置。用脉冲控制逆变器为电机供电时，会产生电容耦合轴承电压。通过逆变器的被接通的脉冲波形，逆变器输出端上产生以逆变器的开关频率跃变的对地共模电压(CMV)。DE202015103902U研究的是由此而产生的问题，即，在轴承内圈和轴承外圈与在绝缘油膜上运动的轴承滚珠之间形成电压。如果由于油膜的绝缘强度不够或者说由于轴承电压过高而导致绝缘被击穿，油膜电容和整体结构中其他的并联寄生电容就会放电，并且轴承内圈与轴承外圈之间会发生电荷载流子的平衡(electricdischargemachining，放电加工)，这可能会损伤轴承。为此，DE202015103902U建议设置一电容，该电容经选择而明显大于网络其余部分中以寄生方式形成的电容器。基于这项措施，定子在相关的频率范围内几乎与地电位(GND)连接。地电位与保护线之间的连接主要通过安装在EMV滤波器中的Y-电容器而建立。对于那些PWM频率(PWMTaktung)会引发轴承电压的频率范围而言，上述连接由于EMV滤波器的电容较大而几乎可被视作短路。尽管如此，所存在的其他电容仍会使轴承外圈和转子或与转子导电连接的轴承内圈上形成电压，因此，DE202015103902U提出的解决方案只是部分解决了本技术所面对的技术难题。进一步地，假设定子在相关频率范围内的连接存在于地电位上。在此情况下，对于定子侧轴承的轴承外圈上的电压来说，绕组与轴承外圈之间的寄生电容与轴承外圈与定子之间的寄生电容之比是至关重要的。在此，绕组与轴承外圈之间的寄生电容与轴承外圈与定子之间的电容之比典型地为1:1至1:5。如果假设转子上不存在其他电容，就会产生大小约为轴承外圈上的中间电路电压的16％-50％的电位。对于转子侧轴承外圈的电位来说，绕组与转子侧轴承外圈之间的电容以及定子与转子侧轴承外圈之间的电容是重要的。其基本比例与定子侧轴承上的基本比例相似。转子上的电位主要取决于绕组与转子之间的电容比，以及取决于转子的对地电容或转子相对于保护线电位的电容，并且取决于转子相对于定子的电容。定子侧轴承和转子侧轴承的电容以及其他更小的寄生电容使得上述电位进一步失谐。如果轴承外圈与轴承内圈或与轴承内圈导电连接的转子之间存在的电压超过工作面与滚珠之间的润滑膜的绝缘强度，就会造成击穿并导致工作面变得粗糙。
技术实现思路
因此，本技术的目的是克服上述难题并提供一种能有效减小或彻底抑制非期望的轴承电压以及由此而产生的轴承电流的解决方案。本技术用以达成这一目的的解决方案是一种具有以下特征的装置。本技术的基本构思是，通过调整电机或电机的电容网络，将轴承外圈和轴承内圈的电位调整至同样的值，例如借助绕组-轴承外圈-地电位和绕组-轴承内圈-地电位这两个分压器。为此，对电机或电机的电容网络的出现于定子绕组与轴承之间的电容进行专门调整。据此，本技术提出一种用于减小电机中的有害轴承电压的装置，所述电机具有转子和定子，其中在所述转子与所述定子之间设有转子侧轴承外圈和定子侧轴承外圈以及各一轴承内圈，所述装置进一步包括用于连接所述电机的电子连接设备，其中设有补偿配置，以便将所述转子侧轴承外圈和定子侧轴承外圈和各自所对应的所述轴承内圈上的轴承电压的电位调整至同样的值。因此，为了实现良好的轴承电压补偿，转子和轴承外圈的电位具有同样的值。这一点例如通过如下方式而达成：将具有较高或较低电位的共模电压以电容方式耦合到轴承外圈上。下面将要详细说明的解决方案适于用来实现本技术的构思。在本技术的优选实施方式中，在定子接地的情况下，通过阻抗实现轴承电压的补偿。在此进一步提出，所述补偿配置包括将所述定子通过明确的电容耦合至所述电子连接设备的地基准电位。与现有技术不同的是，本技术并不调整阻抗，而是针对性地调整对地电位或轴承上的电压。结合将定子耦合至电子换向设备的地基准电位这一措施，不但能减小轴承电压，还能通过恒定的、不接地的定子电位来改善电磁兼容性，因为共模所引起的漏电流并不流过地线，而是直接回流到电子设备中。借助电容将定子组合件(Statorpaket)拉到低于转子电位的对地电位上。如此一来，由于绕组与轴承外圈之间以及轴承外圈与定子之间的电容所组成的分压器，存在于轴承外圈上的电位高于定子和转子上的电位。这是以下内容的前提：通过设置附加阻抗，绕组、轴承外圈与定子之间的电容的分压器的分压程度(Spannungsteilungsmaβ)减小，并且轴承外圈上的电位下降，直至轴承上的剩余电压达到非临界值。再者，例如通过干预几何尺寸，例如通过增大绕组到轴承的距离，可以改变绕组与轴承外圈之间的电容和轴承外圈与定子之间的电容所组成的分压器。同样地，例如通过减小轴承外圈到定子的距离，可以提高定子与轴承外圈之间的电容。本技术相对于已知解决方案所具有的优点在于，在改变转子附加装置(Rotoranbauten)，从而改变转子与保护用地线之间的电位时，通过改变相对于地基准电位的电容，可以实现补偿，这样就不必改变电机中的几何尺寸。此外，通过设置从轴承外圈到定子的阻抗，可以实现电位均衡，而不必实施显著的几何变化。另外，尤其在外转子电机中极易实现所述连接，因为轴承外圈和定子是固定的且相互紧邻布置。尤其可对电机的具有空隙的轴承座加以利用，以便例如借助卡夹或具有期望阻抗的夹子在轴承外圈与定子叠片之间建立连接。因此，在本技术的优选技术方案中提出，所述补偿配置形成阻抗，所述阻抗由所述定子与所述转子侧轴承外圈之间的第一(匹配)阻抗和所述定子与所述定子侧轴承外圈之间的第二(匹配)阻抗组成。进一步优选地，所述两个阻抗中的至少一者设于轴承座中或者设于所述定子与所述轴承外圈之间的电连接配置中的空腔中。在根据本技术的构思的另一可能的解决方案中提出，所述补偿配置为改变所述轴承电压而在所述电机绕组、所述转子侧轴承外圈和/或所述定子侧轴承外圈与所述定子之间设置至少一个轴承屏蔽。在此有利的是，所述轴承屏蔽作为屏蔽环插入所述轴承外圈周围的轴承槽中。优点在于，生产时可将屏蔽环制作成嵌件，并且不要求将其直接电性连接至轴承外圈。如此一来，轴承外圈与屏蔽环之间不必存在电接触，而电接触随着时间的推移会被腐蚀或者通过机械接触压力对轴承造成影响。此外避免轴承应变，并且无需干预轴承座的机械系统。屏蔽环被置入绕组与轴承外圈之间的电场中且可选地通过电容连接至定子。特别有利的是，设有用于所述转子侧轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于减小电机(M)中的有害轴承电压的装置，其特征在于，所述电机具有转子(2)和定子(3)，其中在所述转子(2)与所述定子(3)之间设有转子侧轴承外圈(4r)和定子侧轴承外圈(4s)以及各一轴承内圈(4i)，所述装置包括用于连接所述电机(M)的电子连接设备，其中还设有补偿配置(20)，所述补偿配置被构成为用于将所述转子侧轴承外圈(4r)和所述定子侧轴承外圈(4s)以及各自所对应的所述轴承内圈(4i)上的电位调整至同样的值。

【技术特征摘要】
2017.05.30 DE 102017111826.81.一种用于减小电机(M)中的有害轴承电压的装置，其特征在于，所述电机具有转子(2)和定子(3)，其中在所述转子(2)与所述定子(3)之间设有转子侧轴承外圈(4r)和定子侧轴承外圈(4s)以及各一轴承内圈(4i)，所述装置包括用于连接所述电机(M)的电子连接设备，其中还设有补偿配置(20)，所述补偿配置被构成为用于将所述转子侧轴承外圈(4r)和所述定子侧轴承外圈(4s)以及各自所对应的所述轴承内圈(4i)上的电位调整至同样的值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿配置(20)包括将所述定子(3)通过明确的电容(Ca)耦合至所述电子连接设备(10)的地基准电位(GND)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述补偿配置(20)包括阻抗(ZKOMP)，所述阻抗包括所述定子(3)与所述转子侧轴承外圈(4r)之间的至少一个第一阻抗(ZKOMP,R)。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阻抗(ZKOMP)还包括所述定子(3)与所述定子侧轴承外圈(4s)之间的至少一个第二阻抗(ZKOMP,S)。5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，通过所述电容(Ca)和所述阻抗(ZKOMP)的组合对所述轴承电压进行调节。6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，通过借助所述电容(Ca)将定子电位预调整至低于或高于所述轴承内圈的电位的电位，所述定子侧轴承外圈(4s)上的电位的关于分压器的公差的灵敏度减小，其中所述分压器由所述电容(Ca)和所述阻抗(ZKOMP)组成。7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一阻抗(ZKOMP,R)和所述第二阻抗(ZKOMP,S)中的至少一者设于轴承座中或者设于所述定子(3)与所述转子侧轴承外圈(4r)之间的或所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·施罗特，M·维克尔特，M·沃尔特，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE