[实用新型]用于减小电机中的有害轴承电压的装置和电机

说明书

本实用新型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(U_LA‑定子)调整至同样的值。本实用新型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。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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EP 1 445 850 A1和DE 10 2004 016738 B3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)。

DE 20 2015 103902 U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(electric discharge machining，放电加工)，这可能会损伤轴承。

为此，DE 20 2015 103902 U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(PWM Taktung)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，DE 20 2015 103902 U提出的解决方案只是部分解决了本实用新型所面对的技术难题。

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。

实用新型内容