【DE202019102041U1】电机【专利】

(19)*DE202019102041U120190523*

(10) DE 20 2019 102 041 U1 2019.05.23 (12)Gebrauchsmusterschrift

(21)Aktenzeichen: 20 2019 102 041.5

(22)Anmeldetag: 09.04.2019

(47)Eintragungstag: 15.04.2019

(45)Bekanntmachungstag im Patentblatt: 23.05.2019(51) Int Cl.:H02K 5/128 (2006.01)

H02K 11/028 (2016.01)

(73)Name und Wohnsitz des Inhabers:

Sensor-Technik Wiedemann GmbH, 87600

Kaufbeuren, DE (74)Name und Wohnsitz des Vertreters:

Glück · Kritzenberger Patentanwälte PartGmbB, 93049 Regensburg, DE

Rechercheantrag gemäß § 7 GbmG ist gestellt.

Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen.

(54)Bezeichnung: Elektrische Maschine

(57) Hauptanspruch: Elektrische Maschine (30) umfassend wenigstens zwei zueinander bewegliche elektrisch leitende Teile (12, 14) und eine zwischen diesen angeordnete elek-trische Isolierschicht (18), welche in Reihe mit wenigstens einem Luftspalt (16) zwischen den beiden Teilen (12, 14) angeordnet ist, wobei das erste elektrisch leitende Teil (12) der Isolierschicht

(18) und das zweites elektrisch leitende Teil (14) dem Luftspalt (16) zugewandt ist, dadurch gekenn-zeichnet, dass die elektrische Isolierschicht (18) an ihrer dem Luftspalt (16) zugewandten ersten Seite mit einer leitfähigen Oberflächenschicht (22) versehen ist, welche über wenigs-tens eine elektrische Verbindung (24) mit dem zweiten elek-trisch leitenden Teil (14) elektrisch verbunden ist.

DE 20 2019 102 041 U1 2019.05.23

2/7

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschi-ne umfassend wenigstens zwei zueinander bewegli-che elektrisch leitende Teile und eine zwischen die-sen angeordnete elektrische Isolierschicht, welche in Reihe mit wenigstens einem Luftspalt zwischen den beiden Teilen angeordnet ist, wobei ein erstes elek-trisch leitendes Teil der Isolierschicht und ein zweites elektrisch leitendes Teil dem Luftspalt zugewandt ist.Derartige elektrische Maschinen, insbesondere Elek-tromotoren, bei denen der die Wicklungen tragende Stator gegenüber Erde isoliert ist, haben im Falle von Rotationsmaschinen als elektrisch leitende Teile ei-nen Stator und einen Rotor, zwischen denen z.B. ein isolierendes Spaltrohr als Isolierschicht angeordnet sein muss, welches den Stator zum Luftspalt hin be-grenzt. Bei Linearmaschinen ist die Isolierschicht na-türlich plan.

[0002] Die elektrisch leitenden Teile können auf Grund technischer Anforderungen die Isolierschicht nicht oder nicht vollflächig direkt berühren. Diese Iso-lierschicht ist in einer Rotationsmaschine durch z.B.ein Spaltrohr gebildet, welches in der elektrischen Maschine unter anderem zur Trennung verschiede-ner Potentiale zwischen Rotor und Stator eingebracht wird. Durch das Einbringen der Isolierschicht teilt sich die Potentialdifferenz umgekehrt proportional zu den relativen Permeabilitäten der Isolierschicht und des Luftspaltes auf, d.h., die Feldstärke im Luftspalt steigt an. Bei entsprechend kleinen Luftspalten gibt es bei hohen Potentialdifferenzen auch sehr hohe Feldstär-ken, die kleine Überschläge - Teilentladungen - pro-duzieren. Diese Überschläge schädigen das Spalt-rohr und degradieren dessen Isolationsfähigkeit über die Betriebsdauer. Ein Problem bei diesen Maschi-nen besteht somit darin, dass die Teilentladungen die Isolierschicht beschädigen oder zumindest deren Be-ständigkeit beeinträchtigen können.

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine der oben genannten Art derart weiterzubil-den, dass die oben beschriebenen Nachteile vermie-den oder zumindest stark verringert werden.[0004] Die Aufgabe wird durch eine elektrische Ma-schine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Ge-genstand der abhängigen Ansprüche.

[0005] Erfindungsgemäß ist die elektrische Isolier-schicht an ihrer dem Luftspalt zugewandten ersten Seite mit einer leitfähigen Oberflächenschicht verse-hen, welche über wenigstens eine elektrische Verbin-dung mit dem zweiten elektrisch leitenden Teil elek-trisch verbunden ist.

[0006] Hierdurch liegt nun über dem Luftspalt kein Feld mehr an, da dieses durch die elektrische Ver-bindung zwischen der leitfähigen Oberflächenschicht der Isolierschicht und dem zweiten elektrischen Teil,in der Regel dem Rotor, kurzgeschlossen ist.[0007] Die Erfindung bezieht bietet somit eine teil-entladungssichere Isolierung in der Maschine, wobei die Motorteile, z.B.: Stator und Rotor, die auf unter-schiedlichen Potentialen liegen, elektrisch zuverläs-sig voneinander getrennt werden.

[0008] Vorzugsweise ist die Isolierschicht an ihren beiden abgewandten Oberflächen mit jeweils einer leitfähigen Oberflächenschicht versehen, und die ers-te leitfähige Oberflächenschicht ist mit dem ersten Teil und die zweite leitfähige Oberflächenschicht mit dem zweiten Teil verbunden.

[0009] So ist auf beiden Seiten der Isolierschicht,z.B. des Spaltrohres, eine leitfähige Schicht aufge-bracht, welche dann auf der Statorseite elektrisch leit-fähig mit dem ersten Teil, vorzugsweise dem Stator -auf Statorpotential - verbunden ist, und auf der Rotor-seite mit dem Rotor - auf Rotorpotential. So können auch kleine lokale Luftspalte überbrückt werden, die sich auf der dem Luftspalt abgewandten Seite zwi-schen dem ersten Teil (Stator) und der Isolierschicht erstrecken. Dadurch liegt das elektrische Feld allein über die feste Isolierung des Spaltrohres an, das ei-ne wesentlich höhere Teilentladungsfestigkeit als der Luftspalt aufweist.

[0010] Im Randbereich der Isolierschicht, bzw. des Spaltrohres ist vorzugsweise dabei ein Abstand zwi-schen den leitfähigen Bereichen einzuhalten, welcher eine Entladung zwischen diesen Bereichen verhin-dert. Der leitfähige Bereich sollte dabei mindestens so groß sein, dass sich keine Luftspalte bilden kön-nen, in welchen Teilentladungen entstehen. Das be-deutet, dass die kritischen Flächen weit genug über-deckt werden müssen

[0011] Vorzugsweise ist die elektrische Verbindung zwischen der leitfähigen Oberflächenschicht und dem zweiten Teil oder eventuell auch dem ersten elektrischen Teil durch einen leitfähigen O-Ring und/oder eine Kontaktfeder gebildet. Eine derartige Kon-taktierung erlaubt eine sehr einfache Montage des Spaltrohres und z.B. durch Temperaturänderungen hervorgerufene Relativbewegungen zwischen dem Spaltrohr und dem zweiten Teil und ist technisch ein-fach zu realisieren. Der Rotor ist in solchen Anord-nungen normalerweise nicht gegenüber der Umge-bung isoliert, sondern sowohl über die Lager mit dem Lagerdeckel als auch über die Welle mit weiteren elektrisch mit Erde verbundenen Teilen in Kontakt.[0012] Diese Komponenten können auch zur elek-trischen Verbindung der zweiten leitfähigen Oberflä-chenschicht mit dem ersten Teil vorgesehen sein,zwischen denen keine Relativbewegung stattfindet.