具有独立转子冷却设备的电机、发电机装备和风力发电设施制造技术

本发明专利技术涉及一种电机(1)，具有：定子(2)；和可相对于定子(2)旋转的转子(3)，其中，转子(3)包括多个永磁体(5)；以及转子冷却设备(8)，用于冷却转子(3)，其中，转子冷却设备(8)包括至少一个冷却装置(23)，其用于提供冷却空气流，其中转子冷却设备(8)具有控制装置(22)，该控制装置设计用于驱控至少一个冷却装置(23)，以调节由冷却空气流提供的冷却功率。

Motor, generator and wind power generation facilities with independent rotor cooling equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有独立转子冷却设备的电机、发电机装备和风力发电设施
本专利技术涉及一种电机，其具有定子和可相对于定子旋转的转子，其中，转子包括多个永磁体。此外，电机具有用于冷却转子的转子冷却设备，其中，转子冷却设备具有至少一个用于提供冷却空气流的冷却装置。此外，本专利技术涉及一种具有这种电机的发电机装备。最后，本专利技术涉及一种具有这种发电机装备的风力发电设施。
技术介绍
在此所关注的是用作发电机的永磁电机。例如，这种电机可能在风力发电设施中用作发电机。在电机运行期间可能有这样的情况，即电机高于额定转速运行。例如，当电机安装在风力发电设施中并且由于阵风引起高转速时，会导致这种情况。特别是，当电机设计为永磁同步电机时，磁极转子电压在高速时显著提高。在电机于输出侧与转换器或转换器装置连接时，这可能导致转换器中的损坏。当永磁体的温度低时尤其如此，因为在这种情况下磁极转子电压特别高。在连接至转换器的电机的情况中，端电压可以至少部分地由弱磁(Feldschwaechung)来限制，这可以防止转换器上的损坏。此外，电机可以设计为，对于相同的功率产生较低的磁极转子电压。为此目的，电机或电机的定子可具有较低的匝数。通常，低的磁极转子电压会导致设计上的缺点。尤其是，会产生较低的功率因数。永磁电机或发电机也可以在纯整流器上运行，而不是在完全受控的转换器上运行。这样成本通常更低。然而，这里存在的缺点是弱磁在运行点上是固定的，进而在运行期间不能改变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决方案，显示永磁电机如何可以作为发电机可靠地运行。该目的通过根据相应独立权利要求的特征的电机、发电机装备和风力发电设施来实现。本专利技术的有利改进方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术的电机包括定子。此外，电机包括转子，该转子可相对于定子旋转并且包括多个永磁体。此外，电机包括用于冷却转子的转子冷却设备，其中，转子冷却设备具有至少一个用于提供冷却空气流的冷却装置。此外，转子冷却设备包括控制装置，该控制装置设计用于驱控至少一个冷却装置，以调节由冷却空气流提供的冷却功率。电机设计为永磁电机。这意味着，电机的转子包括多个永磁体。此外，电机具有这样的定子，其可以包括例如相应的绕组。例如，电机可以设计为永磁同步电机。电机优选地可以用作发电机，例如用于风力发电设施中的发电机。电机还包括转子冷却设备，其用于在电机运行期间冷却转子。转子冷却设备包括至少一个冷却装置，通过该冷却装置提供冷却空气流以冷却转子。换句话说，通过至少一个冷却设备就冷却空气供应到转子。特别地，利用至少一个冷却装置产生内部循环空气流。因此，冷却空气流优选在电机的壳体内引导。通过冷却空气流提供冷却功率，该冷却功率作用在转子上或冷却转子。根据本专利技术的一个基本方面，转子冷却设备具有控制装置，通过该控制装置可以控制至少一个冷却装置。以这种方式，可以调节作用在转子上的、利用至少一个冷却装置提供的冷却功率。特别地，可以独立于转子的转速来调节冷却功率。与已知的、例如包括在轴上布置有风扇的转子冷却设备相比，这允许与转子的转速无关地来设定冷却功率。例如可以如下地实现，即在转子的永磁体具有相对低的温度时，则不冷却或者以较小的程度内冷却他们。由此可以实现，加热了永磁体并且因此降低了磁极转子电压。以这种方式，即使在高于电机额定转速的转速下也实现了可靠运行，而不会产生威胁到电机或下游转换器的损坏。在一个实施方式中，转子冷却设备包括具有作为至少一个冷却装置的风扇，该风扇具有用于输送冷却空气流的风扇轮和用于驱动风扇轮的风扇马达，其中，控制装置设计用于驱控风扇马达以调节冷却功率。因此，转子冷却设备可包括风扇作为至少一个冷却装置。利用该风扇可以输送冷却空气流。该风扇又包括风扇轮，其可由风扇马达驱动。风扇轮未连接到电机的轴。为了能够调节作用在转子上的冷却功率，控制装置能够驱控风扇马达。风扇马达优选地实施为电机。还可以提出，控制装置驱控单独的转换器，该转换器连接到风扇马达。例如，控制装置可以启用和/或停用风扇马达。还可以提出，控制装置可以设定风扇马达的转速。因此，可以控制冷却空气的体积流量并进而控制所提供的冷却功率。在另一实施方式中，转子冷却设备具有作为至少一个冷却装置的、用于冷却冷却空气流的回冷器，其中，控制装置设计用于驱控回冷器以调节冷却功率。转子冷却设备可以具有作为至少一个冷却装置的回冷器。特别提出，冷却设备不仅包括风扇还包括回冷器作为冷却装置。借助于回冷器，例如可以再次冷却例如由转子加热的空气。回冷器可以设计为热交换器。热交换器可以由冷却介质穿流，通过该冷却介质可以冷却热交换器供应的冷却空气流。还可以提出，控制装置控制热交换器或回冷器，使得它不对冷却空气流进行冷却。在这种情况下，不能向热交换器供应冷却介质。可以借助于控制装置来驱控并进而影响回冷器，即通过回冷器将冷却空气流冷却到什么程度。为此，例如借助于控制装置来调节穿流回冷器的冷却剂的体积流量。这实现了对冷却空气流的温度的简单且可靠的调整。冷却剂的体积流量可以例如通过阀门完全截止。优选地，冷却设备具有至少一个空气引导元件，该空气引导元件将由回冷器冷却的冷却空气流引导至转子。因此，由回冷器冷却的冷却空气可以直接被引导到转子。以这种方式，在转子的永磁体已经在电机运行期间升温的情况中，可以最佳地冷却转子的永磁体。还可以提出，由热交换器冷却的冷却空气流首先被引导到风扇然后再被引导到转子。为了减小电机的轴向长度，可能需要冷却空气在路过热交换器和如有可能的风扇后，在到达磁体之前被引导到至少一个定子绕组头上。电机可以具有壳体，至少一个空气引导元件布置在该壳体中。特别地，有多个空气引导元件设置在电机的壳体中。这些空气引导元件用于将冷却剂引导到转子。在此，特别地提出，至少一个空气引导元件设计用于将冷却空气流在电机的径向方向上引导至转子的中心区域。因此，可以借助于风扇将冷却剂流从回冷器引导到转子。在此可以提出，在电机壳体与空气引导元件之间引导冷却剂流。特别地，冷却空气流应该在径向方向上的中间流到在转子上。因此，可以有效地冷却转子的永磁体。在另一个实施方式中，电机具有至少一个冷却通道，该冷却通道将引导至转子的冷却空气流在电机的轴向方向上沿着转子引导。转子可以例如具有叠片组，永磁体保持在该叠片组上。在该叠片组中，可以设计有至少一个冷却通道。还可以提出，至少一个冷却通道由转子与定子之间的气隙形成。如已经说明的那样，来自热交换器的冷却空气流应该在中间被引导到转子。从那里，冷却空气流可以沿着电机的轴向方向从中心被向外引导到两侧。因此，转子中的永磁体可以从内部或中心向外冷却。随后，冷却空气然后可以返回到回冷器以相应地对冷却空气进行冷却。对此可替换地还可以提出，通过至少一个空气引导元件将冷却空气流在径向方向上引导至转子的第一侧面区域。在此也可以设置有至少一个冷却通道，冷却空气流沿着转子沿轴向方向引导通过该冷却通道。因此，可以将冷却空气流例如从第一侧面区域引导到转子的相对置的第二侧面区域。在该设计中，可以实现对永磁体的有效冷却。此外，有利的是，至少一个空气引导元件设计为，将冷却空气流从转子流引导到回冷器。如已经说明的那样，可以在轴向方向上沿着转子引导冷却空气流。此后，可以在回冷器的方向上引导冷却空气流。还可以提出，将冷却空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机(1)，具有定子(2)和能相对于所述定子(2)旋转的转子(3)，其中，所述转子(3)包括多个永磁体(5)，并且所述电机具有转子冷却设备(8)，所述转子冷却设备用于冷却所述转子(3)，其中，所述转子冷却设备(8)具有至少一个冷却装置(23)，所述至少一个冷却装置用于提供冷却空气流，其特征在于，所述转子冷却设备(8)具有控制装置(22)，所述控制装置设计用于驱控所述至少一个冷却装置(23)，以调节由所述冷却空气流提供的冷却功率，其中，所述转子冷却设备(8)包括作为所述至少一个冷却装置(23)的回冷器(21)，所述回冷器用于冷却所述冷却空气流，其中，所述控制装置(22)设计用于驱控所述回冷器(21)，以调节所述冷却功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.07 EP 17154962.91.一种电机(1)，具有定子(2)和能相对于所述定子(2)旋转的转子(3)，其中，所述转子(3)包括多个永磁体(5)，并且所述电机具有转子冷却设备(8)，所述转子冷却设备用于冷却所述转子(3)，其中，所述转子冷却设备(8)具有至少一个冷却装置(23)，所述至少一个冷却装置用于提供冷却空气流，其特征在于，所述转子冷却设备(8)具有控制装置(22)，所述控制装置设计用于驱控所述至少一个冷却装置(23)，以调节由所述冷却空气流提供的冷却功率，其中，所述转子冷却设备(8)包括作为所述至少一个冷却装置(23)的回冷器(21)，所述回冷器用于冷却所述冷却空气流，其中，所述控制装置(22)设计用于驱控所述回冷器(21)，以调节所述冷却功率。2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，所述转子冷却设备(8)具有作为所述至少一个冷却装置(23)的风扇(18)，所述风扇具有用于输送冷却空气流的风扇轮(19)和用于驱动所述风扇轮(19)的风扇马达(20)，其中，所述控制装置(22)设计用于驱控所述风扇马达(20)以调节所述冷却功率。3.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其中，所述转子冷却设备(8)具有至少一个空气引导元件(11)，所述至少一个空气引导元件将由所述回冷器(21)冷却的冷却空气流引导至所述转子(3)。4.根据权利要求3所述的电机(1)，其中，所述至少一个空气引导元件(11)设计用于将冷却空气流在所述电机(1)的径向方向(r)上引导至所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·泽伊赫菲斯尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE