Vorstellung eines Messverfahrens zur Erfassung von wechselrichter-induzierten Lagerströmen in automobilen Anwendungen

Abstract

Das Schaltverhalten von Wechselrichtern kann in Motorlagern Ströme erzeugen. Hierbei sind unter anderem vier Arten bekannt [1]: • Rotorerdströme • kapazitive Umladeströme • EDM Ströme (Funkenentladung) • Zirkularströme Insbesondere die letzten beiden Arten bergen aufgrund der geringen, mechanischen Abstände in den Kugellagern das Potenzial bei der Entladung über eine Funkenstrecke im Lager schnelle Strom- und Spannungsänderungen im Bereich 100 ps bis 1 ns zu erzeugen. Hieraus ergibt sich ein Risiko für EMV-Störungen aus dem elektrischen Antrieb heraus, welche deutlich höhere Frequenzanteile aufweisen können als die dazugehörige Anregung aus dem Wechselrichter. Die mechanische Auswirkung von Lagerströmen ist bekannt und wurde in verschiedenen Arbeiten untersucht [6]. Hierbei wurde im Frequenzbereich der Augenmerk der resultierenden Ströme messtechnisch bis etwa 20 MHz quantifiziert und veröffentlicht [3]. Dies liegt unter anderem an einem Fehlen eines geeigneten Messmittels zur Aufzeichnung der auftretenden Ströme bei rotierenden Kugellagern. Daher soll in diesem Beitrag ein Messaufbau gezeigt werden, in welchem wechselrichterinduzierte Ströme in rotierenden Motorlagern bis etwa 300 MHz erfasst werden können. Hierzu wird das Messverfahren und dessen exemplarischer Aufbau beschrieben. Ziel ist es die Messergebnisse in Zukunft zur Qualifizierung von Funkenstrecken zu verwenden, um daraus Simulationsmodelle erstellen zu können.