同步电机器和关联的推进导向驱动装置，船，以及用于冷却这样的机器的方法与流程

本发明涉及电旋转机器，并且，更特定地，涉及一种同步电机器。本发明还涉及一种推进导向驱动装置pod，推进导向驱动装置pod包括这样的同步电机器的和包括这样的pod的船。

背景技术：

1、在本描述中，"船"应指任何类型的机动化浮动船只或设计用于航行的运载工具。

2、船包括电推进系统，该电推进系统一般包括若干pod，所述pod产生扭矩来推进和操纵船。

3、每个pod包括：位于船的船体中的操纵模块；浸没在水(例如大海)中的推进模块；以及将操纵模块连接到推进模块的支杆。

4、操纵模块定向支杆以定向推进模块，以便操纵船。

5、一般来说，推进模块包括安置电机器的壳体和由电机器驱动的推进器。

6、随着电机器产生损失，例如焦耳(joule)损失，需要对机器进行冷却，以便安全并满足认证标准，诸如热力和绝缘等级。

7、从现有技术中知道，形成将马达装配到pod的壳体中，以确保通过壳体的壁进行冷却，并且实现永磁转子，该马达是同步永磁马达。

8、与缠绕式转子相比，由永磁转子产生的热减少了，使得由机器产生的损失主要由机器的定子引起。

9、在机器的定子收缩到壳体中时，由定子产生的损失量由pod的壳体中的导通来传导，并且随后通过壳体释放到水中。

10、热交换表面限于机器的周边表面的一部分。

11、在这种情况下，机器设计成通过增加机器的直径来限制热损失来确保机器的最佳冷却。

12、增加机器的直径增加了功率模块的体积和质量，使pod的水动力效率退化。

13、用于冷却pod的机器的另一已知解决方案是在推进模块中实现感应马达来驱动推进器。

14、感应马达由强制空气冷却系统进行冷却，该空气冷却系统包括：管道，所述管道在马达的每个端部处注入冷却空气在定子和转子之间的气隙中以冷却机器；以及开口，该开口一般在定子中间中，使得由定子和转子热损失升温的所注入的冷却空气通过开口排出机器。定子没有收缩到壳体中，以便允许从定子中的空气提取，防止通过导通与海水发生任何交换。

15、然而，因为功率因数较低并且冷却单元较大，感应马达具有低的效率，并且因此需要高功率功率转换器。

16、驱动感应马达的高功率功率转换器比驱动同步马达的功率转换器大。

17、由于预留给功率转换器的空间有限，因此需要缩小功率转换器。

18、从现有技术中还知道，在推进模块中实现包括缠绕式转子的同步机器。

19、后者能以与如前面所解释的感应马达相同的方式来实现。

20、备选地，同步机器可以收缩到壳体中，以确保通过如上文所描述的壁进行冷却。

21、推进模块进一步包括强制空气轴向冷却系统，该系统包括：第一管道，该第一管道在定子的一个端部处注入冷却空气在定子和转子之间的气隙中；以及第二管道，该第二管道在定子的另一端部处收集由定子和转子热损失升温的冷却空气。附加的冷却通道通常用来改善定子槽周围的冷却。

22、在所注入的冷却空气流经机器的整体时，机器中出现热点，一般是在定子的另一端部处，使冷却本身的效率退化。

23、因此，提出弥补与根据现有技术的电机器的冷却有关的缺点。

技术实现思路

1、鉴于以上所述，本发明提出了一种同步电机器，该同步电机器包括机器壳体，所述机器壳体包括定子和安置在所述定子中的转子，所述转子与所述定子被气隙隔开，所述机器壳体构造成消散由所述定子产生的热损失。

2、所述定子包括层压结构堆叠和沿所述定子的纵向方向延伸并在所述层压结构中形成的至少一个通道，两个相邻层压结构堆叠由间隔件或销隔开以形成连接到所述通道的提取管道，所述机器壳体进一步包括提取开口，使得在所述定子的端部处所述气隙中注入的流体在所述提取管道中和在所述通道中流动，并且通过所述开口从所述机器中提取以冷却所述定子和所述转子。

3、有利地，所述定子包括多个拉杆，所述拉杆经过所述层压结构堆叠并沿所述定子的直径均匀分布以保持所述层压结构堆叠压紧，所述通道设置在所述直径上。

4、优选地，所述定子包括多个通道，所述通道沿所述直径均匀分布，至少一个通道置于两个拉杆之间。

5、有利地，所述拉杆由非磁性材料制成。

6、优选地，所述转子包括永磁体。

7、有利地，所述永磁体以u或v形状来布置。

8、这些布置针对给定的扭矩最小化永磁体的体积。

9、磁体可分组以形成磁体极，并且可借助于键槽、燕尾槽或螺纹件来单独组装/拆卸。

10、备选地，所述转子包括多个磁性转子极芯，所述磁性转子极芯围绕所述转子和转子线圈均匀分布，每个转子线圈围绕不同磁性转子极芯缠绕，所述机器包括供应器件，所述供应器件用于对所述转子线圈馈电。

11、转子极芯可安装在转子的转子磁轭(rotor rim)上，使得它们可借助于键槽、燕尾槽或螺纹件来单独组装/拆卸。

12、本发明的另一目的涉及一种用于船的推进导向驱动装置，所述推进导向驱动装置包括：旨在浸没于另一流体中的推进模块和如上文所限定的同步电机器，所述机器壳体插入在所述推进模块的外壳中，使得由所述机器产生的所述热损失转移到所述外壳并在其它流体中排空，所述推进导向驱动装置进一步包括冷却器件，所述冷却器件用于以所述流体冷却所述机器，所述冷却器件包括：注入器件，所述注入器件用于在所述定子的每个端部处注入所述流体在所述气隙中；以及排空器件，所述排空器件连接到所述提取开口，使得由所述机器加热的所述流体排出所述机器。

13、有利地，供应器件包括至少一个供应管，所述供应管连接所述机器的所述端部并构造成供应所述流体，并且所述排空器件包括排空管，所述排空管连接到所述排空开口。

14、本发明的另一目的涉及一种船，所述船包括：船体和如上文所限定的推进导向驱动装置，以及冷却流体单元，所述冷却流体单元构造成冷却流经所述排空器件的所述流体，并且构造成给所述注入器件供给冷却的流体。

15、优选地，所述冷却流体单元位于所述外壳中。

16、本发明的另一目的涉及一种用于冷却同步电机器的方法，所述同步电机器包括机器壳体，所述机器壳体包括定子和安置在所述定子中的转子，所述转子与所述定子被气隙隔开，所述定子包括层压结构堆叠和沿所述定子的纵向方向延伸并在所述层压结构中形成的至少一个通道，两个相邻层压结构堆叠由销或间隔件隔开以形成连接到所述通道的提取管道，所述机器壳体进一步包括提取开口，所述方法包括：

17、-在所述定子的端部处注入流体在所述气隙中，使得所述流体在所述提取管道中和在所述通道中流动，并且通过所述开口从所述机器中提取，以冷却所述定子；以及

18、-将由所述机器壳体传导的所述热损失转移到另一流体。

19、技术方案1.一种同步电机器，所述同步电机器包括机器壳体，所述机器壳体包括：定子和安置在所述定子中的转子，所述转子与所述定子被气隙隔开，所述机器壳体构造成消散由所述定子产生的热损失，其特征在于，所述定子包括：层压结构的堆叠和沿所述定子的纵向方向延伸并在所述层压结构中形成的至少一个通道，两个相邻层压结构的堆叠由销或间隔件隔开以形成连接到所述通道的提取管道，所述机器壳体进一步包括提取开口，使得在所述定子的端部处注入在所述气隙中的流体在所述提取管道中和在所述通道中流动，并且通过所述开口从所述机器中提取以冷却所述定子和所述转子。

20、技术方案2.根据技术方案1所述的同步电机器，其中，所述定子包括多个拉杆，所述多个拉杆经过所述层压结构的堆叠并且沿所述定子的直径均匀分布以保持所述层压结构的堆叠压紧，所述通道设置在所述直径上。

21、技术方案3.根据技术方案2所述的同步电机器，其中，所述定子包括多个通道，所述通道沿所述直径均匀分布，至少一个通道置于两个拉杆之间。

22、技术方案4.根据技术方案2或3所述的同步电机器，其中，所述拉杆由非磁性材料制成。

23、技术方案5.根据前述技术方案中的一项所述的同步电机器，其中，所述转子包括永磁体。

24、技术方案6.根据技术方案4或5所述的同步电机器，其中，所述转子包括永磁体。

25、技术方案7.根据技术方案6所述的同步电机器，其中，所述永磁体以u或v形状来布置。

26、技术方案8.根据技术方案1至4中任一项所述的同步电机器，其中，所述转子包括：多个磁性转子极芯，所述磁性转子极芯围绕所述转子均匀分布；以及转子线圈，每个转子线圈围绕不同磁性转子极芯缠绕，所述机器包括供应器件，以用于对所述转子线圈馈电。

27、技术方案9.一种用于船的推进导向驱动装置，所述推进导向驱动装置包括：旨在浸没于另一流体中的推进模块和根据技术方案1至7中任一项所述的同步电机器，所述机器壳体插入在所述推进模块的外壳中，使得由所述机器产生的热损失的一部分转移到所述外壳中并且在其它流体中排空，所述推进导向驱动装置进一步包括冷却器件，所述冷却器件用于以流体冷却所述机器，所述冷却器件包括：注入器件，所述注入器件用于在所述定子的每个端部处注入所述流体在所述气隙中；以及排空器件，所述排空器件连接到所述提取开口，使得由所述机器加热的所述流体排出所述机器。

28、技术方案10.根据技术方案8所述的用于船的推进导向驱动装置，其中，所述供电器件包括至少一个供应管，所述供应管连接所述机器的所述端部并构造成供应所述流体，并且所述排空器件包括排空管，所述排空管连接到所述排空开口。

29、技术方案11.一种船，所述船包括：船体和根据技术方案8或9所述的推进导向驱动装置，以及冷却流体单元，所述冷却流体单元构造成冷却流经所述排空器件的所述流体，并且构造成给所述注入器件供给冷却的流体。

30、技术方案12.根据技术方案10所述的船，其中，所述冷却流体单元位于所述外壳中。

31、技术方案13.一种用于冷却同步电机器的方法，所述同步电机器包括机器壳体，所述机器壳体包括定子和安置在所述定子中的转子，所述转子与所述定子被气隙隔开，所述定子包括层压结构的堆叠和沿所述定子的纵向方向延伸并在所述层压结构中形成的至少一个通道，两个相邻层压结构的堆叠由销或间隔件隔开以形成连接到所述通道的提取管道，所述机器壳体进一步包括提取开口，所述方法包括：

32、-在所述定子的端部处注入流体在所述气隙中，使得所述流体在所述提取管道中和在所述通道中流动，并且通过所述开口从所述机器中提取，以冷却所述定子；以及

33、-将由所述机器壳体传导的热损失转移到另一流体。