本发明涉及一种旋转电机，具有可围绕旋转轴线旋转的转子，该转子具有转子管和轴端，其中，轴端布置在旋转电机的非驱动侧，并且其中，转子管在转子管的轴向端部与轴端机械地连接。
本发明还涉及一种具有至少一个这种旋转电机的吊舱驱动器。
此外，本发明涉及一种具有至少一个这种吊舱驱动器的船舶。
另外，本发明还涉及一种用于冷却这种旋转电机的方法。
背景技术：
这种旋转电机、例如马达或发电机，优选地出现在螺旋桨吊舱驱动器中，在下面也称为pod驱动器或吊舱驱动器。在pod驱动器中的这种旋转电机优选地具有至少5兆瓦的功率并且实施为例如永磁同步电机。转数优选地在50转/分至250转/分的范围内。
螺旋桨吊舱驱动器的旋转电机优选地覆有吊舱的适于流动的外壳并且例如安装在船上，优选地可围绕垂直轴线旋转360度。此外，吊舱驱动器能够有利地用于潜艇或螺旋桨驱动的飞行器中。
在电驱动器例如定位在船体外部的海水中的这种情况下，在旋转电机中产生的热损失必须以适当的形式排散。目前为止，至少大部分损失经由壳体的表面通过对流排放到海水中。其余的所产生的热损失(特别是在壳体不与围绕驱动器的水直接连接的位置处的热损失)目前经由复杂的空气引导(例如单侧地经由定子叠片组的绕组头)部分地穿过气隙或轴、经由空气通道穿过机器直到锥形载体件和在那里放置的热交换器排散。
欧洲专利ep2420443b1公开了一种用于悬浮装置的吊舱驱动器，其包括：由水围绕流动的水下壳体，具有能旋转地支承在其中的螺旋桨轴，该螺旋桨轴带有至少一个布置在其上的螺旋桨；和，用于驱动螺旋桨轴的布置在水下壳体中的电动马达，该电动马达具有定子和转子，其中，在定子与水下壳体之间形成有空间，该空间至少部分地由定子和水下壳体的一部分界定并且在该空间中为了冷却马达而流动有冷却液，其中，该空间对环绕水下壳体流动的水是封闭的，并且实现热量从定子经由在该空间中流动的冷却液到界定该空间的水下壳体部段的传递以及从那里到围绕水下壳体流动的水处的传递。所有电机热量都通过在该空间内的冷却液排散到界定该空间的水下壳体部段上，并从那里排散到围绕水下壳体流动的水处。
欧洲专利ep0907556b1公开了一种船舶驱动器，该船舶驱动器由以吊舱式布置在船体下侧的壳体构成，该壳体具有处于该壳体中的同步电机。为了在大约10mw驱动功率时改善推进有效系数，同步电动机的转子设计为永久励磁转子，并且同步电机的定子为了通过壳体壁进行冷却而形状配合地装配到壳体中。在此，可以给每个绕组头分配风扇或喷撒设备形式的附加冷却设备。
在公开文献de10000578a1中公开了一种用于自给自足地对具有一个或两个电动马达的吊舱螺旋桨的转子进行冷却的设备。该设备使用具有中央冷却水入口和外设的同轴出口的螺旋桨帽，其中，热的冷却水被离心力排出。它通过转子壳体和经过主动转子铁芯的管道实现了冷却。
在公开文献ep0590867a1中公开了一种大功率发动机船舶或其他大型海轮的主驱动设施。主驱动设施具有壳体，该壳体包括管轴和球形部分，其中，下部连接到管轴上并可与之一起转动。壳体在球形部分中具有内腔，该内腔包含电驱动马达和螺旋桨轴，该螺旋桨轴与在壳体外部的至少一个螺旋桨连接。冷却管路轴向地布置在螺旋桨轴中，其中，环境中的水可以流过该管路。
在公开文献ep2757666a1中公开了一种具有布置在壳体中的定子和转子的旋转电机。转子具有至少一个转子冷却剂导向板，该导向板在转子的轴向中心区域中具有至少一个径向向外的开口，转子中的冷却剂通过该开口可以被径向向外地引导到转子周面的内表面。
公开文献us2015/0048699a1公开了一种用于高速发电机的转子，其具有带有内表面和外表面的转子体、冷却剂入口和冷却剂出口以及转子冷却路径，以便对转子体进行冷却。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种旋转电机，其与现有技术相比节省了空间并节约了成本。
根据本发明，该目的通过一种旋转电机来实现，该旋转电机具有可绕旋转轴线旋转的转子，该转子具有转子管和轴端，其中，轴端布置在旋转电机的非驱动侧上，其中，转子管在该转子管的轴向端部处与轴端机械地连接，并且其中，轴端具有中心孔和/或平行孔，中心孔和/或平行孔设置用于将冷却介质供应到转子管中，其中，转子管具有至少一个冷却开口，并且其中，中心孔和/或平行孔与至少一个冷却开口以流体技术方式连接。
冷却介质此外可以是气体冷却介质、例如空气或惰性气体，或者是液态冷却介质、例如水或油。平行孔平行于旋转轴线延伸。本发明的优点尤其在于简化了冷却剂的供应。这节省了空间并节约了成本。
此外，该目的通过一种吊舱驱动器实现，该吊舱驱动器具有：至少一个这种旋转电机；在旋转电机的非驱动侧上的第一轴承装置；在旋转电机的驱动侧上的第二轴承装置；以及螺旋桨，其中，螺旋桨与旋转电机的驱动轴连接。
这是特别有利的，因为以这种方式实现了非常紧凑和节省空间的吊舱驱动器。
此外，该目的通过一种具有至少一个这种吊舱驱动器和布置在吊舱驱动器外部的第一热交换器的船舶来实现，其中，第一热交换器设置用于向吊舱驱动器供应冷却介质并且再次冷却从吊舱驱动器流出的冷却介质。
这引起了在吊舱驱动器中的高效冷却和空间节省。
此外，该目的通过一种用于冷却这种旋转电机的方法来实现，其中，首先，冷却介质通过轴端的中心孔和/或平行孔在轴向方向上被引导到转子管中，之后，其在径向方向上被引导穿过布置在转子管的和转子叠片组的轴向中心中的冷却开口，之后，被引导的冷却介质穿过气隙和/或在转子管与转子叠片组之间被引导至转子的轴向端部，并且之后，被引导的冷却介质在径向方向上被引导经过定子绕组头。
这种用于冷却的方法是特别有利的，因为实现了冷却介质在转子中的均匀分布。此外，简化了冷却剂的供应，这引起了空间和成本的节省。
以特别有利的方式，中心孔布置成在轴向方向上延伸穿过旋转轴线。由此，轴端优选是旋转对称的，这使得冷却介质的稳定性良好并且供应均匀。
有利地，平行孔布置成围绕旋转轴线周围在轴向方向上延伸。例如，平行孔围绕旋转轴线同心地布置。这使得冷却介质均匀分布在转子中。
在一个优选实施方式中，轴端经由第一热压配合部或经由第一法兰连接部与转子管连接。在法兰连接部的情况中，轴端例如如下地设计，即，其借助于螺栓和/或焊接与转子管连接。在热压配合部的情况中，转子管优选加热例如几百摄氏度，由此转子管的内径由于热扩张(这也称为热膨胀)而增大。然后将轴端部分地插入到加热的转子管中。在冷却转子管时发生热缩，也称为热收缩，由此转子管再次达到之前的尺寸并且与轴端抗扭地连接。这种机械连接是节省空间的，稳固的而且成本低廉的。
在另一有利设计方案中，旋转电机具有围绕转子的定子和位于转子与定子之间的气隙，其中，转子具有围绕转子管的转子叠片组，其中，转子管和转子叠片组在它们的轴向中心具有至少一个在径向方向上延伸的冷却开口，并且其中，冷却开口设置用于将穿过轴端供应到转子管中的冷却介质引导至气隙和/或在转子管与转子叠片组之间引导至转子的轴向端部。例如，冷却介质从冷却开口均匀地引导到转子的轴向端部。这是特别有利的，因为如此转子则具有更均匀的温度分布。此外，实现了平行的通风通道，例如在气隙中、在磁穴中、以及转子管与叠片组之间实现，该平行的通风通道改善了冷却。
在一个优选实施方式中，转子叠片组具有至少一个永磁体，永磁体设置为由引导穿过气隙的冷却介质来冷却。这是有利的，因为在冷却介质例如经过绕组头而被部分加热之前，冷却介质就对永磁体进行冷却。
永磁体优选具有稀土元素份额，特别是镝份额，其中，永磁体如下地设置，即，在运行中被冷却至70℃至100℃之间的温度，特别是80℃至90℃之间的温度。优选的是，永磁体由于例如由有利的冷却实现的低运行温度而具有相对小的稀土份额。这是有利的，因为由于稀土的小份额节省了成本。
在另一个有利的设计方案中，定子在轴向端部具有定子绕组头，其中，引导至转子的轴向端部的冷却介质设置用于冷却定子绕组头。这是特别有利的，因为不需要用于冷却绕组头的附加冷却器。这节省了空间和成本。
在一个优选实施方式中，转子管具有围绕冷却开口的增厚部，其设置用于提高转子管的刚性。这是特别有利的，由此增厚部补偿了由于转子管中的冷却开口引起的横截面结构弱化。
在另一个有利的设计方案中，转子管具有冷却剂不可渗透的分隔壁，分隔壁设置用于将通过轴端供应的冷却介质引导至冷却开口。这是特别有利的，因为例如改进了冷却剂供应。
在一个优选实施方式中，旋转电机具有第一导向板，其设置用于在通过轴端供应的更冷的冷却介质与引导至转子的轴向端部的冷却介质之间实现分隔。这是有利的，因为如此实现了更高效的冷却。
在另一有利的设计方案中，旋转电机具有布置在旋转电机的驱动侧的驱动轴，其中，驱动轴具有另外的平行孔，另外的平行孔设置用于将额外的冷却介质供应到转子管中。另外的平行孔优选地布置成围绕旋转轴线同心地在轴向方向上延伸。将额外的冷却介质供应到转子管中是特别有利的，因为如此能够例如借助于布置在两侧的热交换器供应更大量的冷却剂，这使得整体冷却功率更高。
在一个优选实施方式中，旋转电机具有第二导向板，第二导向板设置用于在通过驱动轴供应的额外的冷却介质与引导至转子的轴向端部的冷却介质之间实现分隔。这是有利的，因为如此实现了更有效的冷却。
优选地，驱动轴经由第二热压配合部或经由第二法兰连接部与转子管连接。这种机械连接节省了空间、并以稳固且成本低廉的方式实现。
在一个优选实施方式中，第一轴承装置和/或第二轴承装置各自具有至少一个径向轴承和轴向轴承。优选地，轴向轴承设计为轴向球面滚子轴承或者carb轴承。相应地，驱动轴和轴端各自具有支撑轴承和导向轴承，这改善了吊舱驱动器的效率、特别是在主要的海上条件下。
以有利的方式，被引导的冷却介质对称地并且几乎均匀分布地引导至转子的轴向端部和定子绕组头。这使得温度分布是均匀的。
优选地，从定子绕组头流出的冷却介质两侧地引导穿过定子叠片组并且在定子叠片组的轴向中心处聚合。这是有利的，因为如此通过流出的冷却介质额外地冷却了定子叠片组。此外，流出的冷却介质能够在定子叠片组的轴向中心中节省空间地排出。
在另一有利的设计方案中，额外的冷却介质穿过驱动轴的另外的平行孔在轴向方向上引导到转子管中，并且冷却介质与额外的冷却介质一同在转子管中聚合成从两侧供应的冷却介质。这是特别有利的，因为如此供应了更大量的冷却剂，这改善了冷却。
附图说明
以下参照附图所示的实施例详细地描述和阐述本发明。
图中示出：
图1示出了旋转电机的第一实施方式的纵向截面，
图2示出了旋转电机的第二实施方式的纵向截面，
图3示出了旋转电机的第三实施方式的纵向截面，
图4示出了吊舱驱动器的三维图示，
图5示出与转子管连接的轴端的第一实施方式的三维图示，
图6示出与转子管连接的轴端的第二实施方式的三维图示，以及
图7显示了具有吊舱驱动器的船舶。
具体实施方式
图1示出了旋转电机1的第一实施方式的纵向截面。旋转电机1具有可围绕旋转轴线4旋转的转子3、围绕转子3的定子2和位于转子3与定子2之间的气隙6。旋转轴线4限定了轴向方向、径向方向和周向方向。
转子具有转子叠片组3a和转子管3b。在转子叠片组3a上，在周向方向和轴向方向上布置有多个永磁铁21，其中，永磁铁21至少部分地集成到转子叠片组3a中。
在转子管3b的非驱动侧nde上，轴端7经由第一热压配合部7e与转子管3b连接。此外，在转子管3b的驱动侧de上，驱动轴11经由第二热压配合部11d与转子管3b连接。
轴端7具有中心孔7b和平行孔7c。平行孔7c平行于旋转轴线4延伸。中心孔7b和平行孔7c设置用于将冷却介质19供应到转子管3b中。冷却介质19可以是气态冷却介质、例如空气或惰性气体，或者液态冷却介质、例如水或油。中心孔7b在轴向方向上延伸穿过旋转轴线4进而围绕旋转轴线4旋转对称地布置。平行孔7c在周向方向上围绕旋转轴线4并在轴向方向上延伸，优选布置为同心的，即以距离旋转轴线4相等的间距来布置。
转子叠片组3a和转子管3b在它们的轴向中心具有在径向方向上延伸的多个冷却开口3c，它们布置在周向方向上和/或轴向方向上。例如，冷却开口3c在周向方向上以相等的间距布置。冷却开口3c设置用于将通过轴端7供应到转子管3b中的冷却介质19引导到气隙6和/或在转子管3b与转子叠片组3a之间引导到转子3的轴向端部。转子管3b具有围绕冷却开口3c的增厚部3d，其设置用于提高转子管3b的刚性。通过增厚部补偿了由于转子管3b中的冷却开口3c引起的横截面结构弱化。
定子2具有定子叠片组2a和定子绕组2c，其中，定子绕组2c在定子2的轴向端部处具有定子绕组头2b。定子叠片组2a具有通道，以便将从定子绕组头2b流出的被加热的冷却介质19c在定子叠片组2a的轴向中心中聚合并且优选地将其导出到热交换器5。
第一导向板8和第二导向板9分别部分地固定在转子3上并且部分地固定到定子2上并且经由冷却剂不可渗透的、可彼此相对移动/相对滑动的连接部(例如间隙)彼此连接。通过导向板8、9，在通过轴端7供应的更冷的冷却介质19与引导到转子3的轴向端部的冷却介质19b之间实现分隔。此外，旋转电机具有壳体20。
位于旋转电机外部的第一热交换器5产生的冷却介质19供应给旋转电机1并且穿过轴端7的中心孔7b和平行孔7c在轴向方向上引导到转子管3b中。之后，冷却介质19在径向方向上引导穿过位于转子管3b的和转子叠片组3a的轴向中心中的冷却开口3c。随后，被引导的冷却介质19b穿过气隙6并在转子管3b与转子叠层组3a之间引导至转子3的轴向端部，在这里，被引导的冷却介质19b由布置在两侧的导向板8、9在径向方向上引导经过定子绕组头2b。在此，被引导的冷却介质19b近似对称并几乎均匀分布地引导到转子3的轴向端部和定子绕组头2b。流出的冷却介质19c从定子绕组头2b的两侧引导穿过在定子叠片组2a中的通道，并在定子叠片组2a的轴向中心中聚合，并优选地再次供应给热交换器5。
图2示出了旋转电机1的第二实施方式的纵向截面。旋转电机1的第二实施方式基本上对应于图1中的第一实施方式，并且不同之处在于轴端7在转子管3b的非驱动侧nde上经由第一法兰连接部7a与转子管3b连接，并且驱动轴11在转子管3b的驱动侧de上经由第二法兰部11a与转子管3b连接。第一法兰连接部7a借助于第一螺栓7d来产生，第二法兰连接部11a借助于第二螺栓11b来产生。此外，可以优选额外地利用焊接来产生法兰连接。
额外地，在转子管3b中安装有可选的、冷却剂不能渗透的分隔壁10，分隔壁设置用于将通过轴端7供应的冷却介质19引导到冷却开口3c。
图3示出了旋转电机1的第三实施方式的纵向截面。旋转电机1的第三实施方式基本上对应于图2中的第二实施方式，并且不同之处在于将第二热交换器12产生的额外的冷却介质19a供应到驱动侧de上。额外的冷却介质19a穿过在驱动轴11中的另外的平行孔11c在轴向方向上引导到转子管3b中，并且与转子管3b中的冷却介质19聚合成两侧供应的冷却介质19d。由此，能够向旋转电机1供应更多的冷却剂，这引起了更大的总冷却功率。
图4示出了吊舱驱动器15的三维图示。吊舱驱动器15具有旋转电机1，旋转电机在其实施方案上例如与图1中的相对应。冷却开口3c示例地实施为细长孔并且在周向方向上等距地布置。
此外，吊舱驱动器15具有在旋转电机1的非驱动侧nde上的第一轴承装置17，利用第一轴承装置支承轴端7。此外，驱动轴11在旋转电机1的驱动侧de处利用第二轴承装置18支承。两个轴承装置17、18各自具有至少一个径向轴承和轴向轴承。轴向轴承设计为轴向球面滚子轴承或carb轴承。因此，驱动轴11和轴端7各自具有支承轴承和导向轴承，这尤其在主要的海上条件下提高了吊舱驱动器15的效率。
螺旋桨13在驱动侧de与旋转电机1的驱动轴11连接。在运行中，定子叠片组2a还被围绕吊舱驱动器15的水16冷却。围绕吊舱驱动器15的壳体20保护旋转电机1、轴承17、18和其他部件以防止水16侵入。为了能够通过在运行时围绕的水16进行更有效的冷却，壳体可以在定子叠片组2a处凹陷。以使得定子叠片组2a与冷却水16直接接触。
图5示出与转子管3b连接的轴端7的第一实施方式的三维图示。轴端7经由热压配合部与转子管3b相固定。
在这种热压配合部中，转子管3b例如被加热几百摄氏度，由此由于也称为热膨胀的热扩张引起转子管3b的内径变大。然后，轴端7优选齐平地插入到加热的转子管3b中。在冷却转子管3b时，发生热缩，其也称为热收缩，由此转子管3b再次呈现先前的尺寸并且与轴端7抗扭地相连
轴端7设计为大部分明显比转子管3b的内径更薄的。仅在轴端7的、经由上述热压配合部与转子管3连接的端部处，轴端7设计为比冷却状态下的转子管3b的内径更厚，以实现稳定的抗扭的热压配合。在该区域中布置有平行孔7c，因此平行孔7c不在轴端7的整个轴向长度上延伸。相反，中心孔7b在轴向方向上在轴端7穿过旋转轴线4的整个轴向长度上延伸。中心孔7b关于旋转轴线4旋转对称地布置。平行孔7c布置为在轴向方向上围绕旋转轴线4同心的。同心布置的平行孔7c在周向方向上的彼此距离优选是相同的。
图6示出与转子管3b连接的轴端7的第二实施方式的三维图示。轴端7的第二实施方式基本上对应于图5的第一实施方式，并且不同之处在于，轴端设计成柱形的，也就是说轴端7在其轴向长度上具有几乎恒定的厚度，并且优选比冷却状态下的转子管3b的内径略厚，以允许稳定的抗扭的热压配合。中心孔7b和平行孔7c在轴向方向上都在轴端7的整个轴向长度上延伸。因此，例如，与图5的第一实施方式相比，非驱动侧nde上的第一轴承17的较大内径是必需的。
图7示出了具有吊舱驱动器15的船舶14。船舶14处于水16中，从而吊舱驱动器15位于水面下方。吊舱驱动器15具有带有驱动轴11和螺旋桨13的旋转电机1。螺旋桨13作为推进螺旋桨安装在吊舱驱动器15的后部，但也可以作为牵引螺旋桨安装在吊舱驱动器15的前部。第一热交换器5在船舶14的船体中位于吊舱驱动器15外部并且将冷却介质19供应给吊舱驱动器。与供应的冷却介质19相比被加热的、流出的冷却介质19c在与第一热交换器5相反的方向上被引导，第一热交换器再次冷却流出的冷却介质19c。由于第一热交换器5不在吊舱驱动器15中，所以节省了空间并且可以使吊舱驱动器15更加紧凑。
综上，本发明涉及一种具有旋转电机1，具有可绕旋转轴线4旋转的转子3，其具有转子管3b和轴端7，其中轴端7布置在旋转电机1的非驱动侧nde上，并且其中，转子管3b在转子管3b的轴向端部处与轴端7机械地连接。为了节省空间和成本而提出，轴端7具有中心孔7b和/或平行孔7c，中心孔和/或平行孔设置用于将冷却介质19供应到转子管3b中。