同步磁阻电机制造技术

本发明专利技术涉及一种同步磁阻电机(20)、特别是具有大于300kW功率的发动机或发电机，其具有定子(1)和通过气隙(19)间隔开的、能绕着轴线(18)旋转支承的转子(3)，其轴向连续布置的叠片各自具有各向异性的磁结构，其通过磁通截止部段和磁通传导部段形成，并且其中，磁通截止部段和磁通传导部段形成转子(3)的极，其中，该磁通截止部段形成轴向延伸的通道并且能够实现轴向空气流动，其中，转子(3)的叠片组轴向地划分为至少两个子叠片组(30、31、32、33)，其中，在周向方向上看分别在q轴线范围中的极之间并且在轴向上看在子叠片组(30、31、32、33)之间存在径向的冷却间隙(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同步磁阻电机
本专利技术涉及一种同步磁阻电机、特别是风力发电设备的发动机或发电机，其具有定子和通过气隙间隔开的能绕着轴线旋转支承的转子，其具有各向异性的磁结构，该磁结构通过基本上轴向连续布置的磁通截止部段形成。本专利技术同样涉及一种具有这样实施的发电机的风力发电设备。
技术介绍
作为电动发电机、即具有从几百KW起的功率的发动机或发电机来说，通常采用具有笼形电枢的异步电动机或同步电动机。然而，这些机器具有带有短路笼或者极绕组的高花费制造的转子。该功率等级中的机器通常需要冷却转子，因为在该处产生的损耗无法再单独通过对流导出。因此，转子的冷却一般通过冷却空气实现，该冷却空气通过自身通风或外部通风生成。此外，这种机器的定子也必须在整个轴向长度之上均匀地被供给冷却空气。在上述机器中常常要求较高的功率因数，以便使为了运行机器而必须提供的无功功率份额最小化。在该功率等级的电动发电机中基本上分为两种利用空气的初级冷却。一方面存在仅在轴向方向上被空气穿流过的机器，这例如DE102009051651B4所描述的那样。在此，这种循环与定子叠片组的水套冷却组合。此外，存在冷却空气也径向地穿流过机器、特别地穿流过定子的电动发电机。为了能够实现该情况，定子和转子叠片组被径向的冷却狭槽中断。由此能够基本上扩大气流的涌入的表面。因此，DE102012210120Al描述了具有在定子和转子中的径向冷却狭槽和用于绕组头的单独的冷却循环的电动发电机。在EP2403115Al中展示了具有用于永磁激励的同步电机的径向冷却狭槽的方案。同步磁阻电机相对于之前提及的机器而言具有的缺点为，功率因数是比较小的，并且为大约0.7至0.75。由于该原因，该机器类型在从几百KW起的功率等级中几乎根本不起作用。在EP2589132B1中例如描述了大小和功率更小的磁阻电机的冷却。冷却空气在该布置中轴向地流过转子的磁通栅。定子在轴向方向上完全分层。对于更大功率的机器来说这样的冷却等情况是不合适的，因为容量与表面的比过小并且因此没有提供足够的冷却表面。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于，提出一种同步磁阻电机、特别是对于从几百KW起的更高的功率等级来说，其在足够的冷却时提供相对较高的功率因数。此外，同步磁阻电机适合应用在风力发电设备中。所设立的目的的解决方案通过一种同步磁阻电机、特别是具有大于300kW的功率的发动机或发电机实现，其具有定子和通过气隙间隔开的能绕着轴线旋转支承的转子，其轴向连续布置的叠片各自具有各向异性的磁结构，该磁结构通过磁通截止部段和磁通传导部段形成，并且其中，磁通截止部段和磁通传导部段形成转子的极，其中，该磁通截止部段形成轴向延伸的通道并且能够实现轴向空气流动，其中，转子的叠片组轴向地划分为至少两个子叠片组，其中，在周向方向上看分别在q轴线的范围中的极之间并且在轴向上看在子叠片组之间存在径向的冷却间隙。从现在起，通过同步磁阻电机的根据本专利技术的结构，不仅改善了冷却，还扩大了同步磁阻电机的转子的d轴线与q轴线之间的电感的差别，这最终改善了同步磁阻电机的功率因数。在此，在从300kW起的功率等级中能够实现大约0.8或更大的功率因数。因此，能够减小为了运行机器而必须提供的无功功率份额，这特别地在风力发电设备的发电机的情况下是有利的。因此，转子在轴向方向上看具有至少两个子叠片组，在其之间存在径向的冷却间隙。因此，每个磁通截止部段都其在转子中的轴向延伸之中具有至少一个径向的冷却间隙。有利地，中间元件构造为导磁的部分，从而也在该部段中能够引导转子中附加的磁通。由此也提高了d轴向中的电感。有利地，该中间元件作为导磁的部分利用和转子的其它叠片相同的工具、例如冲压模具制造。它们在该情况下也实施成片的。通过在中间元件上的附加加工步骤、例如冲压或切削，能够在这些叠片中设置附加的选择、更大的留空部、间隔件、具有通风效应的元件。然而，中间元件的导磁的部分不仅能够叠片式地实施，还能够实施为实心部分。这在导磁的部分不再达到至同步磁阻电机的气隙时是有利的，因为首先必须在转子的表面上考虑涡流损耗。转子的叠片组至少在d轴线的范围中轴向连续地实施。d轴线的在两面的磁通截止体根据磁阻电枢的叠片组中的轴向位置而附加地存在。在此在另外的实施方案中，在冷却间隙的范围中能够径向减小地实施中间元件的、即d轴线的叠片的径向延伸，以便减小涡流损耗。在此，中间元件的径向减小遵循相应的磁通截止体的径向深度。有利地，当转子的叠片组实施为轴向上比定子叠片组长大约10％的时候，能够附加地扩大转子的d轴线与q轴线的电感的差别。由此引功率因数的进一步改善。进入到转子中的、从现在起轴向引导的冷却气流根据磁通截止部段在径向的冷却通道中完全或至少部分地径向转向。该分隔元件例如能够由一个或多个单独的叠片实施而成，它们优选为非导磁的。因此减少漏磁损耗。对此可替换地，该分隔元件也能够设置作为具有留空部的叠片，其具有磁通截止部段的关闭件，该关闭件又优选地由非导磁的材料、例如塑料制成。经过相应的磁通截止部段轴向地进入到转子中的冷却气流随后-根据磁通截止部段的位置径向地在同步磁阻电机的气隙的方向上转向。随后，该冷却气流引入到定子的径向冷却狭槽中并且在定子叠片组的背侧上再次流出。在一个实施方式中，定子的径向冷却狭槽至少部分地布置在转子的径向冷却狭槽之上。在另一个实施方式中，定子的径向冷却狭槽在任何情况下都不布置在转子的冷却狭槽之上。因此，这些冷却狭槽位于不同的轴向位置上。因此从现在起，不仅有效地冷却转子、还冷却定子的叠片组。在定子叠片组的背面、即定子的外侧-假如同步磁阻电机实施为内电枢-上能够收集冷却空气并且输送给一个或两个排气侧的绕组头，其中，在该路径上在其中和/或之后借助于热交换器实现对加热的冷却气流的回冷。附图说明本专利技术以及本专利技术的另外的优选的设计方案根据原理上示出的实施例详细阐述。在此示出：图1是同步磁阻电机的部分纵剖面，图2是另一个同步磁阻电机的部分纵剖面，图3Aa是转子的子叠片组的叠片剖面，图3Bb至3Bd是转子的中间元件的叠片剖面，图3Ce至3Cg是转子的分隔元件的叠片剖面，图3Dh至3Dj是具有关闭件的转子的分隔元件的叠片剖面，图4a至4c是转子的具有扇叶的中间元件的叠片剖面，图5a至5b是转子的具有逐渐变细的开口的分隔元件的叠片剖面，图6a至6c是转子的具有子开口的分隔元件的叠片剖面。具体实施方式图1示出了具有定子1的同步磁阻电机20的部分纵剖面，该定子在其轴向端侧各自具有绕组头2，其各自属于未详细示出的绕组系统，该系统嵌入在定子1的基本上轴向延伸的凹槽中。通过气隙19使得定子1与转子3间隔开，其中，转子3与轴4抗扭地连接并且能绕着轴线18旋转地支承。转子3实施为四极的磁阻电枢，其中，在周向方向上观察，磁通截止部段14、15、16和在它们之间存在的磁通传导部段8形成四个极。在该实施例中，在径向方向上观察，存在有三个磁通截止部段14、15、16。根据本专利技术的构思并不局限在四极的同步磁阻电机20上，而是也能应用于双极、六极、八极等的同步磁阻电机。在构造为叠片组的定子1中存在有轴向和/或特别是径向的冷却通道5，其根据该实施例与转子3的径向的冷却通道6或者冷却间隙径向对齐。通过转子的径向冷却通道6实现子叠片组30、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步磁阻电机(20)、特别是具有大于300kW的功率的发动机或发电机，具有定子(1)和通过气隙(19)间隔开的、能绕着轴线(18)旋转支承的转子(3)，所述定子和所述转子的轴向连续布置的叠片各自具有各向异性的磁结构，所述磁结构通过磁通截止部段和磁通传导部段形成，并且其中，所述磁通截止部段和所述磁通传导部段形成所述转子(3)的极，其中，所述磁通截止部段形成轴向延伸的通道并且能够实现轴向空气流动，其中，所述转子(3)的叠片组轴向地划分为至少两个子叠片组(30、31、32、33)，其中，在周向方向上看分别在q轴线的范围中的所述极之间并且在轴向上看在所述子叠片组(30、31、32、33)之间存在径向的冷却间隙(6)，所述冷却间隙允许所述轴向空气流动的至少一部分径向地排出到所述气隙(19)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.24 EP 15182109.71.一种同步磁阻电机(20)、特别是具有大于300kW的功率的发动机或发电机，具有定子(1)和通过气隙(19)间隔开的、能绕着轴线(18)旋转支承的转子(3)，所述定子和所述转子的轴向连续布置的叠片各自具有各向异性的磁结构，所述磁结构通过磁通截止部段和磁通传导部段形成，并且其中，所述磁通截止部段和所述磁通传导部段形成所述转子(3)的极，其中，所述磁通截止部段形成轴向延伸的通道并且能够实现轴向空气流动，其中，所述转子(3)的叠片组轴向地划分为至少两个子叠片组(30、31、32、33)，其中，在周向方向上看分别在q轴线的范围中的所述极之间并且在轴向上看在所述子叠片组(30、31、32、33)之间存在径向的冷却间隙(6)，所述冷却间隙允许所述轴向空气流动的至少一部分径向地排出到所述气隙(19)中。2.根据权利要求1所述的同步磁阻电机(20)，其特征在于，从所述气隙(19)来看，所述冷却间隙(6)的径向延伸最大对应于相应的所述磁通截止部段到所述气隙(19)的径向间距。3.根据权利要求1或2所述的同步磁阻电机(20...

【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：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE