具有间隙管的电动旋转机器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有间隙管(11)的电动旋转机器(1)，该间隙管设计成布置在电动旋转机器(1)的转子(17)和定子(2)之间的气隙(12)中，以便将定子(2)和转子(17)彼此密封，其中间隙管(11)的至少一些段在轴向和/或切向方向上具有范围为1S/m至10000S/m的平均电导率。为了降低破坏性的轴承电压，间隙管(11)以导电的方式集成到电动旋转机器(1)的接地系统中。集成到电动旋转机器(1)的接地系统中。集成到电动旋转机器(1)的接地系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有间隙管的电动旋转机器


[0001]本专利技术涉及一种具有根据权利要求1的前序部分的屏蔽套的电动机器、一种具有电动机器的齿轮发电机装置以及一种具有齿轮发电机单元的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]在电动机器(电机或发电机)中，压电转换器产生所谓的共模电压，定子的绕组通过该共模电压被连续地再次充电和放电。根据遵循机器的几何形状的分容比，所述电压被传输到转子，并作为电容电压施加在轴承上。在滚动接触轴承或连接到轴的机器或部件中，这些轴承电压可能由于放电加工(EDM)效应而导致大量损坏。特别是，在直接连接的工作机中，例如齿轮箱(在被称为齿轮电机或齿轮发电机的情况下)，不仅轴承，而且齿也可能由于放电加工(EDM)电流而引起严重损坏。
[0003]此外，由于电流快速增加，这些转换器在定子轭中产生环形流，从而在转子中导致两个轴向轴端之间的电压。
[0004]到目前为止，电容性轴承电压已经通过或多或少复杂的轴承绝缘来阻挡，或者已经通过定子和转子之间的接地电刷来耗散。在困难的情况下，例如双馈机器，必须采取成本高和维护密集的措施，即实施轴承绝缘加上安装接地电刷并对其进行连续监测。
[0005]US5821649描述了一种具有电机器的风力涡轮机，该电机器通过电缆连接到电网，该电缆具有电屏蔽板。
[0006]US2019/0356191A1描述了一种电机器的静电屏蔽系统，用于通过使用导电端部屏蔽件来避免干扰轴承电流。
[0007]DE102018306787 A1描述了一种具有屏蔽套的电动旋转机器，该屏蔽套被设计成布置在电动旋转机器的转子和定子之间的气隙中，以便相对于彼此密封定子和转子，其中屏蔽套至少分段地在轴向和/或切向方向上具有范围为1S/m至10000S/m的平均电导率。该装置构成权利要求1的前序部分。

技术实现思路

[0008]从这一点出发，本专利技术的目的是创建一种大功率电动机器，该电动机器避免了上述缺点，具有可靠和简单的接地方案，同时具有高功率密度。特别是，其目的是避免破坏性的轴承电压。
[0009]所述目的通过具有权利要求1的特征的电动旋转机器来实现。本专利技术的实施例是从属权利要求的主题。
[0010]所述目的还通过具有权利要求8的特征的电动旋转机器来实现。
[0011]所述目的还通过具有权利要求12的特征的齿轮发电机单元来实现。
[0012]所述目的还通过具有权利要求13的特征的风力涡轮机来实现。
[0013]电动机器需要充分冷却其部件，例如定子或转子，以便正确运行。这种冷却是通过空气和/或液体进行的。在组合式冷却的情况下，定子和转子可以通过屏蔽套彼此分开。
[0014]这种类型的屏蔽套(也称为定子屏蔽套)例如用于液冷电机器中，在此它们布置在定子和转子之间的气隙中。屏蔽套在那里发挥气密密封功能，并防止所使用的例如用于冷却定子的冷却液进入气隙间或进入转子的内部空间。屏蔽套将定子区域中的冷却液与旋转的转子分离，因为如果所述液体从定子区域进入转子区域，则由于冷却液的粘度和所产生的摩擦损失，转子的旋转将被极大地阻碍。
[0015]根据本专利技术，所述屏蔽套(＝定子屏蔽套)现在不仅用于封装定子的内部空间，而且也是电动机器的接地系统的一部分。所述屏蔽套具有通过导电材料(特别是CFRP或GFRP)实现的可预定的电导率。这里的材料已经隐含地具有期望的电导率和/或弱导电的基材(如果有的话)设置有一个或多个导电层。
[0016]所述屏蔽套导电地结合在电动机器和/或齿轮发电机单元和/或风力涡轮机的接地系统中。因此，经由到壳体的接地，屏蔽套可以防止或至少大大减少定子和转子之间的“电容器”的“破坏”，并因此防止或至少大大减少电容性轴承电压的产生。
[0017]如果所述屏蔽套现在与仅安装在一侧上(以浮动方式安装)的转子一起使用，则避免了由于寄生环形流而在两个轴向轴端处产生的电压。通过在一侧安装，转子的电位在那里保持接近壳体电位，并且在另一自由轴端处产生的电压不会导致轴承损坏。
[0018]如果具有接地触点或在接地方向上具有一定电容的其他部件(例如制动器、旋转编码器等)布置在所述安装件的一侧，而不是安装在自由轴端的一侧(没有轴承)，则也是有利的。
[0019]根据本专利技术的概念也可以在两侧安装轴的情况下实现，然而，它在那里仅对电容性轴承电压有效，而对由于转换器馈电由环形流激励的轴承电流无效，或者对由于电磁不对称而导致的传统轴电压无效。
[0020]根据本专利技术，所使用的屏蔽套(＝定子屏蔽套)具有以下优点。
[0021]“通常”需要将屏蔽套设计成电绝缘的，使得在电动机器运行期间，因此在那里电磁感应出尽可能少的导致屏蔽套加热的涡流，因此电动机器的效率也会降低。
[0022]然而，根据本专利技术，现在屏蔽套和/或屏蔽套的涂层所使用的材料，对于电容性接地来说是足够导电的，但同时是充分绝缘的，以便所述材料不会过多受到由于电磁学引起的涡流损耗的影响，所述涡流损耗将导致不允许的加热。
[0023]这里，屏蔽套在轴向和/或切向方向上具有处于1S/m至10000S/m范围内的平均电导率。由于屏蔽套(CFRP或GFRP管)和/或所用涂层(漆或箔)可选地设计为不均匀的，因此参考平均电导率。
[0024]屏蔽套在轴向和/或切向上的处于1S/m至10000S/m范围内的平均电导率特别是指1mm的(径向)厚度。在相应较薄或较厚的层厚度的情况下，相应地测得的电导率更高或更低。
[0025]例如，在涂层厚度为1mm且电导率高于100S/m的情况下，已经获得了特别好的屏蔽效果。
[0026]此外，通过在屏蔽套的面向定子的那一侧上实现涂层，屏蔽套或涂层的不可避免的涡流损耗现在通过分配给定子的液体冷却立即被消除，即温度被保持限制在相对较低的水平。
[0027]这导致电容性轴承电压的最小成本和无磨损抑制，并因此防止可启动齿轮箱或工
作机的连接轴承和/或齿中的EDM效应。
[0028]在一侧安装电动机器(例如发电机)还有另一个积极的方面：轴承(或直接法兰安装的齿轮箱的情况下的齿)的电容和/或欧姆效应将轴承区域中的轴的电位保持在壳体电位上。轴承绝缘或接地刷是不必要的。
[0029]屏蔽套也可替代地由可具有不同电导率的一层或多层构成。
[0030]具有一层或多层不同塑料的屏蔽套在这里尤其是可能的，所述层布置成上下布置或彼此紧邻。这些塑料可以是纤维增强的，特别是用玻璃纤维(GFRP)或碳纤维(CFRP)增强的。这些层的厚度可以在0.1mm和10mm之间。在先前的应用中，层厚度在1至3mm的范围内，已经实现了足够高的机械稳定性。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，几乎电绝缘的屏蔽套设有仅弱导电的涂层(如果导电的话)，例如铜导电漆。所述漆具有每单位面积可预定的颗粒密度，以便获得所需的电导率。
[0032]该涂层可以涂覆在屏蔽套的外部和/或内部。两侧涂层效果更好，但是生产成本更高。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有屏蔽套(11)的电动旋转机器(1)，所述屏蔽套(11)被设计成布置在所述电动旋转机器(1)的转子(17)和定子(2)之间的气隙(12)中，以便将定子(2)和转子(17)相对于彼此密封，其中，所述屏蔽套(11)至少分段地在轴向和/或切向方向上具有范围为1S/m至10000S/m的平均电导率，其特征在于，所述屏蔽套(11)导电地合并在所述电动旋转机器(1)的接地系统中。2.根据权利要求1所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述屏蔽套(11)被设计为防漏支撑结构，特别是包括CFRP或塑料，并且相对于轴线(16)基本上旋转对称。3.根据权利要求2所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述屏蔽套(11)是中空圆柱形。4.根据前述权利要求中任一项所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述屏蔽套(11)至少在所述屏蔽套、特别是在所述中空圆柱体的一个壳体侧上具有分段的导电层。5.根据权利要求4所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述层被喷涂在上面或为箔的形式。6.根据权利要求4或5所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述层在从1S/m到10000S/m的电导率范围内不均匀地形成。7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动旋转机器(1)，其特征在于，所述导电层由在1S/m至10000S/m范围内的导电条带(29)形成。8.根据权利要求1所述的电动旋转机器(1)，具有：
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定子(2)，其具有绕组系统(5)，所述绕组系统(5)布置在槽(6)中并且在所述定子(2)的端侧上形成绕组头(4)，
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【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：弗兰德有限公司，
类型：发明
国别省市：