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Title:
PARTIAL DISCHARGE-REDUCING WINDING HEAD IMPREGNATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/160355
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric rotating machine (2), in particular a converter-operated low-voltage machine with a stator (8). According to the invention, the stator (8) has a stator laminated core (16) and a stator winding (18) arranged in grooves of the stator laminated core (16) so that partial discharges occur less frequently during operation in comparison to the prior art, wherein the stator winding (18) comprises electrically insulated coils (22) which form winding heads (24) at the axial ends of the stator laminated core (16), and the electrically insulated coils (22) are impregnated with a reactive resin (36), which is filled in an electrically functional manner, at least in the region of the winding heads (24) in order to increase the PD inception voltage.

Inventors:
KATZENBERGER TOBIAS (DE)
PLOCHMANN BASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/050435
Publication Date:
August 19, 2021
Filing Date:
January 12, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02K3/30; H02K3/38; H02K3/40; H02K15/10; H02K15/12
Domestic Patent References:
WO2019119781A12019-06-27
WO2018157877A12018-09-07
Foreign References:
US20140300236A12014-10-09
DE19839285C12000-04-27
US20160374237A12016-12-22
US20130244022A12013-09-19
DE102011085051A12013-04-25
DE102016213790A12018-02-01
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrische rotierende Maschine (2), insbesondere umrichterbetriebene Niederspannungsmaschine, aufweisend einen Stator (8), wobei der Stator (8) ein Statorblechpaket (16) und eine in Nuten des Statorblechpakets (16) angeordnete Statorwick lung (18) aufweist, wobei die Statorwicklung (18) elektrisch isolierte Spu len (22) umfasst, die an den axialen Enden des Statorblechpa kets (16) Wickelköpfe (24) ausbilden, wobei die elektrisch isolierten Spulen (22) zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zumindest im Bereich der Wickel köpfe (24), mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reak tivharz (36) imprägniert sind.

2. Elektrische rotierende Maschine (2) nach Anspruch 1, wobei das elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz (36) einen feldstärkeabhängigen Leitwert aufweist.

3. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der Ansprü che 1 oder 2, wobei das Reaktivharz (36) Siliziumcarbid enthält.

4. Elektrische rotierende Maschine (2) nach Anspruch 3, wobei ein Füllstoffgehalt von Siliziumcarbid überperkolär ausgestaltet ist.

5. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der Ansprü che 3 oder 4, wobei der Siliziumcarbid-Füllstoff als Mikropartikel mit einer Partikelgröße von 5-30 pm ausgeführt ist.

6. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei das Reaktivharz (36) ein halbleitendes Metalloxid, ins besondere Zinkoxid, Zinndioxid oder Titansuboxid enthält.

7. Elektrische rotierende Maschine (2) nach Anspruch 6, wobei das halbleitende Metalloxid mit Antimon, Fluor oder Iod dotiert ist und/oder wobei ein Füllstoffgehalt des halbleitenden Metalloxids über- perkolär ausgestaltet ist.

8. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der Ansprü che 6 oder 7, wobei das halbleitende Metalloxid auf, insbesondere plätt chenförmigen, Trägerpartikeln, insbesondere Glimmerpartikeln, gefällt ist.

9. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei das Reaktivharz (36) Ruß und/oder Graphit enthält, wobei ein Füllstoffgehalt von Ruß und/oder Graphit unterper- kolär ausgestaltet ist.

10. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei das Reaktivharz (36) Metalloxid-Metallkapseln enthält.

11. Elektrische rotierende Maschine (2) nach Anspruch 10, wobei ein Füllstoffgehalt der Metalloxid-Metallkapseln über- perkolär ausgestaltet ist.

12. Elektrische rotierende Maschine (2) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei eine Art und ein Formfaktor des Füllstoffs hinsichtlich einer zu erwartenden Feldstärke in der elektrischen rotieren den Maschine (2) optimiert sind. 13. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen rotierenden

Maschine (2), insbesondere einer umrichterbetriebenen Nieder spannungsmaschine, aufweisend einen Stator (8), wobei der Stator (8) ein Statorblechpaket (16) und eine in Nuten des Statorblechpakets (16) angeordnete Statorwick- lung (18) aufweist, wobei die Statorwicklung (18) elektrisch isolierte Spu len (22) umfasst, die an den axialen Enden des Statorblechpa kets (16) Wickelköpfe (24) ausbilden, wobei die elektrisch isolierten Spulen (22) zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zumindest im Bereich der Wickelköp fe (24), mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reaktiv harz (36) imprägniert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz (36) mittels Träufelimprägnierung aufgebracht wird.

15. Verwendung eines elektrisch funktionell gefüllten Reak tivharzes (36) zur Imprägnierung einer Statorwicklung (18) einer elektrischen rotierenden Maschine (2), insbesondere einer umrichterbetriebenen Niederspannungsmaschine, zur Erhö hung einer TE-Einsetzspannung.

Description:
Beschreibung

Teilentladungsverhindernde WickelköpfImprägnierung

Die Erfindung betrifft eine elektrische rotierende Maschine, insbesondere umrichterbetriebene Niederspannungsmaschine.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen rotierenden Maschine, insbesondere einer umrichterbetriebenen Niederspannungsmaschine.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung eines elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharzes zur Imprägnie rung einer Statorwicklung einer elektrischen rotierenden Ma schine, insbesondere einer umrichterbetriebenen Niederspan nungsmaschine, zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung.

Insbesondere Niederspannungsmaschinen, welche mit einer Leis tung im Bereich von 0,35 kW bis 1600 kW betreibbar sind, wer den zunehmend mit einem Umrichter oder zumindest im gleichen Netz wie ein umrichterbetriebenes System betrieben, was, bei spielsweise in Kombination mit langen Zuleitungen, zu impuls artigen Spannungsspitzen führt. Diese Spannungsspitzen liegen unter Umständen oberhalb einer Normspannung des Isolations systems, wodurch, insbesondere im Zusammenspiel der verschie denen Dielektrizitätszahlen der Isolationsbestandteile in Verbindung mit Fehlstellen, beispielsweise Poren, Luftein schlüsse, und vieles mehr, ein Paschenminimum in der jeweili gen Umgebung überschritten wird und Teilentladungen zünden.

Weitere Fehlerquellen sind insbesondere Qualitätsprobleme in der Wicklung. Insbesondere durch Handarbeit, kommt es bei spielsweise vor, dass Phasentrenner nicht richtig platziert sind oder im weiteren Fertigungsprozess verrutschen, sodass Drähte zufällig jeweils andere Drähte kreuzen, sodass eine unzulässig hohe Potentialdifferenz entsteht. Ferner können aus Mangel an Imprägnierharz Fehlstellen zwi schen den Drahtzwickein entstehen. Aktuelle Tauchimprägnier prozesse, welche eine wirtschaftliche Fertigung zulassen, sind genauso anfällig für derartige Mängel, wie die aktuell vorherrschende Wickelkopf-Bearbeitung in Handarbeit. Insbe sondere treten häufig mehrere dieser Mängel gleichzeitig auf, wodurch bei Überspannungen im Netz Teilentladungen auftreten, das Isolationsmaterial degradiert und ein Ausfall der Maschi ne folgt.

Die Offenlegungsschrift DE 102011 085 051 Al beschreibt ein Verfahren zum thermischen Anbinden eines Stator-Wickelkopfes an ein Stator-Gehäuse einer elektrischen Maschine. Das Ver fahren weist die folgenden Schritte auf: Einbringen eines wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Füllstoffs zwi schen dem Stator-Wickelkopf und dem Stator-Gehäuse und Im prägnierung des wärmeleitenden Füllstoffs und des Stator- Wickelkopfes mittels eines Imprägnierstoffs nach dem Einbrin gen des wärmeleitenden Füllstoffs.

Die Offenlegungsschrift DE 102016 213 790 Al beschreibt einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, dessen Stator ein hohlzylindrisches Statorblech und eine aus mehre ren schichtweise übereinander angeordneten, umlaufenden Spu lenlagen bestehende verteilte Wicklung mit einem Wickelkopf aufweist. Im Wickelkopf ist zwischen zwei übereinander ange ordneten benachbarten Spulenlagen eine spaltförmige, in Um fangsrichtung gekrümmte und in den Endbereichen spitz zulau fende Ausnehmung vorgesehen. In diese ist ein korrespondie rend ausgebildetes Sensoraufnahmeelement derart eingebracht, dass die die spaltförmige Ausnehmung begrenzenden Mantelflä chen der beiden Spulenlagen großflächig und wärmeleitend an dem Sensoraufnahmeelement anliegen. Das Sensoraufnahmeelement weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden und eine Einführöffnung aufweisenden Aufnahmeraum für einen Tempera tursensor zur Erfassung der Innentemperatur des Wickelkopfes und besteht aus einem Werkstoff, welcher eine höhere Wärme- leitfähigkeit aufweist als ein Imprägniermaterial, mittels welchem der Wickelkopf der Wicklung imprägnierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eine elektri sche rotierende Maschine, insbesondere eine umrichterbetrie bene Niederspannungsmaschine, anzugeben, bei der Teilentla dungen während des Betriebes, im Vergleich zum Stand der Technik, weniger häufig auftreten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische ro tierende Maschine, insbesondere eine umrichterbetriebene Nie derspannungsmaschine, gelöst, wobei die elektrische rotieren de Maschine einen Stator umfasst, der ein Statorblechpaket und eine in Nuten des Statorblechpakets angeordnete Stator wicklung aufweist, wobei die Statorwicklung elektrisch iso lierte Spulen umfasst, die an den axialen Enden des Statorblechpakets Wickelköpfe ausbilden, wobei die elektrisch isolierten Spulen zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zu mindest im Bereich der Wickelköpfe, mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharz imprägniert sind.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen rotierenden Maschine, ins besondere einer umrichterbetriebenen Niederspannungsmaschine, gelöst, wobei die elektrische rotierende Maschine einen Sta tor umfasst, der ein Statorblechpaket und eine in Nuten des Statorblechpakets angeordnete Statorwicklung aufweist, wobei die Statorwicklung elektrisch isolierte Spulen umfasst, die an den axialen Enden des Statorblechpakets Wickelköpfe aus bilden, wobei die elektrisch isolierten Spulen zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zumindest im Bereich der Wickel köpfe, mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharz imprägniert werden.

Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung eines elektrisch funktionell gefüllten Reaktivhar zes zur Imprägnierung einer Statorwicklung einer elektrischen rotierenden Maschine, insbesondere einer umrichterbetriebenen Niederspannungsmaschine, zur Erhöhung einer TE-Einsetz- spannung gelöst.

Die in Bezug auf die Vorrichtung nachstehend angeführten Vor teile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das Verfahren und die Verwendung übertragen.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, elektrische ro tierende Maschine, insbesondere eine umrichterbetriebene Nie derspannungsmaschine, anzugeben, die eine Imprägnierung aus einem elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharz aufweist, durch die eine Teilentladungs-Einsetzspannung, kurz TE- Einsetzspannung, erhöht wird, wodurch die Häufigkeit von Tei lentladungen während des Betriebes der elektrischen rotieren den Maschine reduziert wird. Die Zündung einer Teilentladung erfolgt bei einem Spannungsanstieg und führt zum kurzfristi gen Spannungseinbruch bei Zündung. Dieser Punkt wird als TE-Einsetzspannung bezeichnet. Eine Niederspannungsmaschine ist beispielsweise mit einer Betriebsspannung von maximal 1 kV betreibbar. Das Harz der Imprägnierung dient insbesonde re der mechanischen Verfestigung der Spulen und der Passivie rung vor Umwelteinflüssen. Für die elektrische Isolation sind die Leiter der Spulen beispielsweise mit einem isolierenden Drahtlack beschichtet, der als Hauptisolation dient. Das für die Imprägnierung verwendete elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz (1K oder 2K) weist durch die Füllung eine, insbe sondere elektrisch, feldsteuernde Wirkung auf. Die feldsteu ernde Wirkung ist beispielsweise resistiv, kapazitiv und/oder nichtlinear. Beispielsweise wird eine, insbesondere resisti- ve, Feldsteuerung durch eine unterperkoläre Füllung mit elektrisch leitfähigen Mikropartikeln erreicht. Durch die feldsteuernde Wirkung der Imprägnierung entladen sich Span nungsimpulse, welche beispielsweise durch einen Umrichter generiert werden, nicht als Teilentladung, z.B. in Poren, sondern fallen zumindest teilweise am elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharz ab, wodurch verhindert wird, dass eine Teilentladung zündet. Besonders vorteilhaft weist das elektrisch funktionell ge füllte Reaktivharz einen feldstärkeabhängigen Leitwert auf. Ein feldstärkeabhängiger Leitwert wird beispielsweise durch eine, insbesondere überperkoläre, Füllung aus Mikropartikeln erreicht, die Halbleiter wie Germanium, Galliumarsenid, Sili- ciumcarbid, Diamant oder Bornitrid enthalten. Der Leitwert steigt beispielsweise bei einer Erhöhung der Feldstärke nichtlinear an, sodass das elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz im konventionellen Betrieb der elektrischen rotierenden Maschine, bei dem übliche Spannungen auftreten, eine hohe Isolationswirkung aufweist, während sich bei hohen Impulsspannungen, wie sie beispielsweise bei einer Teilentla dung auftreten, die Leitfähigkeit erhöht, sodass das Zünden einer Teilentladung verhindert wird.

In einer weiteren Ausführungsform enthält das Reaktivharz Si- liziumcarbid. Beispielsweise enthält das Reaktivharz splitt- rig globulare Mikropartikel aus Siliziumcarbid. Durch Silizi- umcarbid als Füllstoff werden feldabhängige, nichtlineare Im pedanzeigenschaften erreicht. Durch die Nutzung von Silizi umcarbid als Füllstoff-Material kann sowohl die notwendige Leitfähigkeit im Bereich hoher Impulsspannungen, wie sie bei spielsweise bei einer Teilentladung auftreten, sichergestellt werden, als auch eine hohe Isolationswirkung bei während des Betriebes der elektrischen rotierenden Maschine üblichen Spannungen erreicht werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist ein Füllstoffgehalt von Siliziumcarbid überperkolär ausgestaltet. Ein Füllstoffgehalt ist oberhalb einer Partikelmassenkonzentration, bei der sich das elektrisch leitfähige Netzwerk der Partikel vollständig ausgebildet hat, überperkolär. Dieser liegt bei kommerziellen SiC Füllstoffen (Mikropartikel, sphärisch, Größe 5-30 pm) im Bereich von 60-90 gew.-% (Dichte 3,2g/cm 3 ). Durch den über- perkolären Füllstoffgehalt wird die Leitfähigkeit, insbeson dere bei hohen Impulsspannungen, erhöht, sodass das Zünden einer Teilentladung verhindert wird. In einer weiteren Ausführungsform ist der Siliziumcarbid- Füllstoff als Mikropartikel mit einer Partikelgröße von 5-30 pm ausgeführt. Erfahrungsgemäß hat sich eine derartige Partikelgröße als besonders vorteilhaft erwiesen.

In einer weiteren Ausführungsform enthält das Reaktivharz ein halbleitendes Metalloxid, insbesondere Zinkoxid, Zinndioxid oder Titansuboxid. Als Titansuboxid werden Titanoxide be zeichnet, die weniger Sauerstoff als das thermodynamisch stabilste Oxid im chemischen System Ti-O, Titandioxid (Ti02), enthalten. Zinkoxid weist beispielsweise ein Varistor- Verhalten auf, wobei ein Nichtlinearitätskoeffizient , ver glichen mit Siliziumcarbid, deutlich höher ist. Durch derar tige Metalloxide als Füllstoff werden feldabhängige, nichtli neare Impedanzeigenschaften erreicht, durch deren Nutzung sowohl die notwendige Leitfähigkeit im Bereich hoher Impuls spannungen, wie sie beispielsweise bei einer Teilentladung auftreten, sichergestellt wird, als auch eine hohe Isolati onswirkung bei während des Betriebes der elektrischen rotie renden Maschine üblichen Spannungen erreicht wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist das halbleitende Me talloxid mit Antimon, Fluor oder Iod dotiert und/oder ein Füllstoffgehalt des halbleitenden Metalloxids überperkolär ausgestaltet. Durch den überperkolären Füllstoffgehalt wird die Leitfähigkeit, insbesondere bei hohen Impulsspannungen, erhöht, sodass das Zünden einer Teilentladung verhindert wird. Mit Hilfe gezielter Dotierung bildet sich an den Korn grenzen des halbleitenden Metalloxids Doppel-Schottky- Barrieren aus, die einen sehr hohem Widerstand aufweisen und bei ausreichend hohen Spannungen zusammenbrechen. Durch die Dotierung des halbleitenden Metalloxids ergeben sich somit ein sehr hohes Energieabsorptionsvermögen, eine hohe Nichtli nearität und ein schnelles Schaltverhalten, sodass das Zünden einer Teilentladung effektiv verhindert wird. Darüber hinaus ist ein Widerstand bei niedrigen Spannungen über die Dotie rung, beispielsweise bis auf 100 Qcm, einstellbar. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das halbleitende Metalloxid auf, insbesondere plättchenförmigen, Trägerparti keln, insbesondere Glimmerpartikeln, gefällt. Durch das Bin den an derartige Trägerpartikel werden eine niedrige Perkola- tionsschwelle, insbesondere aufgrund einer Plättchen- Geometrie bei einem ähnlichen Alpha erreicht. Ferner ist durch das Binden an Trägerpartikel ein gewünschter Formfaktor erreichbar .

Bei einer weiteren Ausgestaltung enthält das Reaktivharz Ruß und/oder Graphit, wobei ein Füllstoffgehalt von Ruß und/oder Graphit unterperkolär ausgestaltet ist. Insbesondere werden elektrisch leitfähige Mikropartikel aus Ruß und/oder Graphit als Füllmaterial herangezogen. Durch die Verwendung einer unterperkolären Füllung aus Ruß und/oder Graphit wird eine zumindest vorwiegend resistive Feldsteuerung ermöglicht.

In einer weiteren Ausführungsform enthält das Reaktivharz Metalloxid-Metallkapseln. Derartige Metalloxid-Metallkapseln sind elektrisch leitfähige Partikel, welche vollständig mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff gekapselt sind. Bei spielsweise werden Aluminiumpartikel, welche insbesondere als Mikropartikel ausgeführt sind, vollständig mit isolierendem Siliziumdioxid (SiCh) gekapselt. Die Verwendung derartiger Mikropartikel führt zu einer zumindest vorwiegend kapazitiven Feldsteuerung, da die Mikropartikel jeweils das Verhalten ei nes m-Kondensators aufweisen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist ein Füllstoffgehalt der Metalloxid-Metallkapseln überperkolär ausgestaltet. Durch den überperkolären Füllstoffgehalt wird die Leitfähigkeit, insbe sondere bei hohen Impulsspannungen, erhöht, sodass das Zünden einer Teilentladung verhindert wird.

In einer weiteren Ausführungsform sind eine Art und/oder ein Formfaktor des Füllstoffs hinsichtlich einer zu erwartenden Feldstärke in der elektrischen rotierenden Maschine opti- miert. Beispielsweise durch eine Abmischung von mindestens zwei Arten von Füllstoffen (Siliziumcarbid, halbleitendem Metalloxid, Metalloxid-Metallkapseln, Ruß/Graphit) ist eine bestimmte, insbesondere maschinenspezifische, U-I Kennlinie erhältlich. Durch eine Variation des Formfaktors ist das elektrische Verhalten ebenfalls optimierbar.

Bei einer weiteren Ausgestaltung wird das elektrisch funktio nell gefüllte Reaktivharz mittels Träufelimprägnierung aufge bracht. Beispielsweise wird das elektrisch funktionell ge füllte Reaktivharz mittels Träufelimprägnierung auf die Wi ckelköpfe der, insbesondere langsam, um die Rotationsachse rotierenden elektrischen rotierenden Maschine aufgetragen, wobei ein kontinuierlicher pulsationsfreier Dosierfluss er reicht wird. Insbesondere eine moderne Träufelimprägnieranla gen ermöglicht es, mit funktionellem Füllstoff gefüllte Harz systeme sauber, einfach und, im Vergleich zu einem teuren Wi ckelkopfverguss, kostengünstig auf eine Wicklung, insbesonde re auf einen Wickelkopf, aufzubringen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert.

Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen rotierenden Maschine,

FIG 2 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung zweier be nachbarter Leiter einer Statorwicklung und

FIG 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Imprägnierung von Leitern einer elektrischen rotie renden Maschine.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen han delt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Kom ponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, wel che die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiter bilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

FIG 1 zeigt schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen rotierenden Maschine 2, die beispielhaft als Niederspannungsmaschine ausgeführt und mit einer Spannung von maximal 1 kV betreibbar ist. Die elektrische rotierende Ma schine 2, welche als Motor und/oder als Generator betreibbar ist, weist einen um eine Rotationsachse 4 rotierbaren Rotor 6 und einen Stator 8 auf, wobei der Stator 8 beispielhaft radi al außerhalb des Rotors 6 angeordnet ist. Die Rotationsach se 4 definiert eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung. Zwischen dem Rotor 6 und dem Stator 8 ist ein Fluidspalt 10, der insbesondere als Luftspalt ausge führt ist, ausgebildet. Der Rotor 6 weist eine Welle 12 auf, die mittels Lagern 14 drehbeweglich angeordnet ist. Der Sta tor 8 umfasst ein Statorblechpaket 16 mit einer Statorwick lung 18, wobei das Statorblechpaket 16 aus einer Vielzahl von geschichteten Elektroblechen 20 aufgebaut ist. Die Stator wicklung 18 ist beispielsweise als Drahtwicklung ausgeführt und umfasst in Axialrichtung durch das Statorblechpaket 16 verlaufenden Spulen 22, die an den axialen Enden des Stator blechpakets 16 Wickelköpfe 24 ausbilden. Die elektrische ro tierende Maschine 2 wird von einem Umrichter 26 gespeist.

FIG 2 zeigt eine vergrößerte Längsschnittdarstellung zweier benachbarter Leiter 28 einer Statorwicklung 18. Die Leiter 28 sind jeweils einer Spule 22 zugeordnet und sind mit einer elektrischen Isolierung 30, die beispielsweise als Drahtlack ausgeführt ist, beschichtet. Darüber hinaus sind die Leiter zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zumindest im Bereich der Wickelköpfe 24, mit einer elektrisch funktionell gefüll ten Imprägnierung 32 überzogen. Das beispielsweise für die Imprägnierung 32 verwendete elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz (1K oder 2K) hat eine, insbesondere elektrisch, feldsteuernde Wirkung. Die feldsteuernde Wirkung wird bei spielsweise durch eine Füllung erreicht, die einen feldstär keabhängigen Leitwert aufweist.

Beispielsweise enthält die Imprägnierung 32 Siliziumcar- bid (SiC), das einen feldabhängigen nichtlinearen Leitwert aufweist. Insbesondere liegt das Siliziumcarbid in Form von splittrigen globularen Mikropartikeln vor, wobei der Füll stoffgehalt von Siliziumcarbid überperkolär ist. Ein überper- kolärer Füllstoffgehalt ist oberhalb einer Partikelmassenkon zentration, bei der sich das elektrisch leitfähige Netzwerk der Partikel vollständig ausgebildet hat. Dieses liegt bei spielsweise bei, insbesondere kommerziellen, Siliziumcarbid- Füllstoffen, die als sphärische Mikropartikel mit einer Größe von Größe 5-30 pm vorliegen, im Bereich von 60-90 Gewichts prozent (Dichte 3,2g/cm 3 ). Durch die Nutzung von Siliziumcar bid als Füllstoff-Material kann sowohl die notwendige Leit fähigkeit im Bereich hoher Impulsspannungen, wie sie bei spielsweise bei einer Teilentladung auftreten, sichergestellt werden, als auch eine hohe Isolationswirkung bei während des Betriebes der elektrischen rotierenden Maschine üblichen Spannungen erreicht werden.

Verschiedene Maschinen mit unterschiedlichen Nennspannungen und Schaltungen erfordern möglicherweise unterschiedliche Füllstoffe mit unterschiedlichem elektrischem Verhalten. Zusätzlich oder alternativ enthält die Imprägnierung 32 ein halbleitendes Metalloxid, insbesondere Zinkoxid (ZnO), Zinn dioxid (SnCh) oder Titansuboxid (beispielsweise TiO), als Füllstoff. Als Titansuboxid werden Titanoxide bezeichnet, die weniger Sauerstoff als das thermodynamisch stabilste Oxid im chemischen System Ti-O, Titandioxid (T1O2), enthalten. Zin koxid weist beispielsweise ein Varistor-Verhalten auf, wobei ein Nichtlinearitätskoeffizient a, verglichen mit Silizi- umcarbid, deutlich höher ist. Insbesondere ist ein Füllstoff gehalt des halbleitenden Metalloxids überperkolär, wobei das halbleitende Metalloxid optional, insbesondere mit Anti mon (Sb), Fluor (F) oder Iod (I), dotiert ist. Beispielsweise enthält die Imprägnierung 32 Zinndioxid (Sn0 2) dotiert mit Antimon (Sb). Optional ist das halbleitende Metalloxid auf, insbesondere plättchenförmigen, Trägerpartikeln, beispiels weise Glimmerpartikeln, gefällt, um einen gewünschten Form faktor zu erreichen.

Zusätzlich oder alternativ enthält die Imprägnierung 32 Metalloxid-Metallkapseln als Füllstoff. Derartige Metalloxid- Metallkapseln sind elektrisch leitfähige Partikel, welche vollständig mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff ge kapselt sind. Verwendet werden beispielsweise Aluminiumparti kel, welche insbesondere als Mikropartikel ausgeführt und vollständig mit isolierendem Siliziumdioxid (S1O2) gekapselt sind. Insbesondere ist ein Füllstoffgehalt der Metalloxid- Metallkapseln überperkolär. Die Verwendung derartiger Mikro partikel führt zu einer kapazitiven Feldsteuerung, da die Mikropartikel jeweils das Verhalten eines m-Kondensators auf weisen.

Zusätzlich oder alternativ enthält die Imprägnierung 32 Ruß und/oder Graphit als Füllstoff, wobei ein Füllstoffgehalt von Ruß und/oder Graphit unterperkolär ausgestaltet ist. Die Ver wendung von Ruß- und/oder Graphit-Mikropartikel als Füllstoff führt, aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der Partikel, zu einer resistiven Feldsteuerung.

Insbesondere sind eine Art und ein Formfaktor des Füllstoffs hinsichtlich einer zu erwartenden Feldstärke in der elektri schen rotierenden Maschine 2 optimiert. Durch eine Abmischung von mindestens zwei Arten der beschriebenen Füllstoffe (Sili- ziumcarbid, halbleitendem Metalloxid, Metalloxid-Metall kapseln, Ruß/Graphit) ist eine bestimmte, insbesondere maschinenspezifische, U-I Kennlinie erhältlich. Die weitere Ausgestaltung der Statorwicklung 18 in FIG 2 entspricht der Ausführung in FIG 1.

FIG 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Imprägnierung von Leitern 28 einer elektrischen rotieren den Maschine 2. Eine Imprägnierung findet im in FIG 3 darge stellten Verfahren im Bereich der Wickelköpfe 24 nach dem Einsetzen der Statorwicklung 18 in das Statorblechpaket 16 statt, wobei das elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz mittels Träufelimprägnierung aufgebracht wird. Mittels einer Träufelvorrichtung 34 wird bei diesem Imprägnierverfahren das elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz 36 auf die Wickelköpfe 24 des, insbesondere langsam, um die Rotations achse 4 rotierenden Stators 8 der elektrischen rotierenden Maschine 2 aufgetragen, wobei ein kontinuierlicher pulsati onsfreier Dosierfluss erreicht wird. Die Rheologie kann dabei als niederviskose Paste, bzw. hochviskoser Lack (10 3 —10 4 mPas) bezeichnet werden, der sich auf dem rotierenden Wickel kopf verteilt und die Hohlräume (Zwickel) zwischen den Lei tern 28 und/oder Leiterbündeln füllt. Die rheologischen Ei genschaften sind durch Additive optimierbar. Je nach verwen detem Harz (1K oder 2K) härtet das auf die Wickelköpfe 24 aufgetragene elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz 36 bei Raumtemperatur aus oder wird in einem Ofen gebacken. Al ternativ wird beispielsweise eine andere Dispenser-Anlage zum Aufträgen der Imprägnierung verwendet. Die weitere Ausgestal tung des elektrisch funktionell gefüllte Reaktivharz 36 in FIG 3 entspricht der Ausführung in FIG 2.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine elektrische ro tierende Maschine 2, insbesondere eine umrichterbetriebene Niederspannungsmaschine mit einem Stator 8. Damit Teilentla dungen während des Betriebes, im Vergleich zum Stand der Technik, weniger häufig auftreten, wird vorgeschlagen, dass der Stator 8 ein Statorblechpaket 16 und eine in Nuten des Statorblechpakets 16 angeordnete Statorwicklung 18 aufweist, wobei die Statorwicklung 18 elektrisch isolierte Spulen 22 umfasst, die an den axialen Enden des Statorblechpakets 16 Wickelköpfe 24 ausbilden, wobei die elektrisch isolierten Spulen 22 zur Erhöhung einer TE-Einsetzspannung, zumindest im Bereich der Wickelköpfe 24, mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reaktivharz 36 imprägniert sind.