电机器的冷却的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电机器，包括：第一冷却部段(1)，在该第一冷却部段中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质；以及第二冷却部段(2)，在该第二冷却部段中设置有第二冷却介质。为了替换用于电机器的已知的冷却系统而提出，电机器具有至少一个有源部件(3)和至少一个包括磁致热的材料的热传输元件(4)，其中，至少一个热传输元件(4)能够借助于至少一个有源部件(3)至少部分地和/或至少临时地加载磁场(5)，其中，至少一个有源部件(3)和至少一个热传输元件(4)设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输到第二冷却介质。
【专利说明】
电机裔的冷却
技术领域
[0001]本发明涉及一种电机器，其包括:第一冷却部段，在其中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质；以及第二冷却部段，在其中设置有第二冷却介质。
【背景技术】
[0002]在电机器运行时产生大量的损耗，其转换成热量并且导致电机器变热。
[0003]为了避免在电机器中的材料的不允许的变热，必须确保足够的冷却。这可以在最简单的情况中通过在表面上的自然对流实现。在从确定的功率等级和尺寸等级开始的机器中，该冷却应该通过冷却循环和热交换器实现。
[0004]在机器内部的初级循环中的冷却介质和在机器外部的次级循环中的冷却介质之间的温度差是用于机器的冷却的特征。在此，在初级循环中的输出温度通常超过次级介质的冷却温度。相应于次级介质的输出温度和该温度差地确定电机器的直至最大允许绕组温度的允许的发热。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提出一种对于用于电机器的已知的冷却系统的替代方案。
[0006]该目的通过开头所述类型的电机器如下地实现，即该电机器具有至少一个有源部件和至少一个包括磁致热的材料的热传输元件，其中至少一个热传输元件能够借助于至少一个有源部件至少部分地和/或至少临时地加载磁场，其中至少一个有源部件和至少一个热传输元件设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输到第二冷却介质。
[0007]作为磁致热材料，例如考虑顺磁盐、如亚硝酸镁，或者钆(Gd)和钆合金、例如像GdDy，GdTb。此外，可以使用这样的材料，其作为GMCE (巨磁致热效应，英文:“giantmagneto caloric effect” )材料被已知，例如像合金 Gds (SixGei—x)4，La(FexSii—x)i3Hx 和MnFeP1-xAsxo
[0008]尤其是第一冷却部段可以设计成封闭的冷却循环或者初级循环，从而至少尽量阻止第一冷却介质与第二冷却介质的交换或者混合。原理上，第二冷却部段可以不取决于第一冷却部段地同样设计成封闭的冷却循环或者次级循环。可替换的考虑是，第一冷却部段和/或第二冷却部段开放地设计，在该意义上，第一冷却介质或者第二冷却介质能够与另外的冷却介质混合，并且不必以必要的方式相应地存在封闭的循环。优选地，气态的或者液态的流体被作为相应的冷却介质使用，例如空气、水或者油，其中相同的或者不同的流体可以作为第一冷却介质以及第二冷却介质使用。
[0009]本发明的一个方面是通过使用磁致热效应降低在电机器的第一冷却部段中的第一冷却介质的输出温度或者冷却温度。同时，在第二冷却部段中的第二冷却介质的温度被提高，从而能够实现在第一冷却介质和第二冷却介质之间的更大的温度差。
[0010]在磁致热效应的情况中，合适的材料通过提高或者通过降低磁场的加载来加热或者冷却。这由此获得如下的状态，即材料在没有磁场的影响的情况下具有磁力矩，其不具有优先方向。在绝热的过程(adiabatischerProzess)中，材料处于磁场中，由此磁力矩对齐并且与磁力矩的的排列关联的熵下降。因为过程是绝热的，所以总熵保持稳定，从而使得与材料温度关联的熵上升，这导致材料温度的上升。相反，磁力矩的优先方向通过在绝热的过程期间磁场加载的结束而消失，从而与磁力矩的的排列关联的熵上升。总熵再次保持稳定，从而使得与材料温度相关联的熵下降，因此能观察到材料的温度下降。
[0011 ]对至少一个热传输元件的至少部分的和/或至少暂时的加载能够通过至少一个有源部件实现。例如，相应的有源部件能够电驱动并且设计成电绕组、线圈或者线圈对。相应的有源部件但是也可以借助于永磁铁或者类似物实现。尤其是设置有这样的布置，其中具有至少一个磁对，例如线圈对或者永磁铁对，在磁对之间具有中间空间，其中，热传输元件至少部分地和/或至少暂时地处于中间空间中。
[0012]例如，能够由至少一个有源部件产生的磁场可以在时间上变化或者接通或者断开，从而实现对相应的热传输元件的至少部分的和/或至少暂时的加载。附加地或者可替换地，可以为此使用相应的有源部件相对于相应的热传输元件的相对运动，从而实现反应的加载。例如，相应的有源部件为此可以在相应静止的热传输元件的情况下进行平移或者旋转运动，和/或反之亦然。例如，在加载磁场或者加载磁场结束时，通过电机器产生的平移和/或旋转运动也可以用于相应的热传输元件的所述的加热或者冷却。因此，电机器的平移或者旋转运动以如下的方式被一同使用，即相应的热传输元件基于磁致热效应地运行以冷却电机器，其中，相应的热传输元件例如通过机械传动装置固定地与电机器的可移动部分连接或者构造固定地连接在其上。磁场的时间上的变化与相对运动的结合可以为此被使用，以便确保至少部分地和/或至少暂时地对相应的热传输元件进行加载。
[0013]至少部分地和/或至少暂时地对相应的热传输元件的加载最后实现的是，来自第一冷却介质的废热能够在使用磁致热效应的情况下传输给第二冷却介质。尤其是，第一冷却部段和第二冷却部段能够为此合适地设计。优选地提出，第一冷却介质的废热能够传递给相应的热传输元件，当相应的热传输元件至少部分地和/或至少暂时地通过磁致热效应冷却时。相应的热传输元件的废热能够以有利地方式传递给第二冷却介质，当相应的热传递部件至少部分地和/或至少暂时地通过磁致热效应加热时。
[0014]因此，总体上提出了相对用于电机器的已知的冷却系统的替代方案，其中尤其实现了第一冷却介质的废热的改善的输出以及进而实现了电机器的改善的冷却。通过降低初级介质的冷却温度例如增大了电机器的允许的变热和使用能力。
[0015]在本发明的一个有利的设计方案中，相应的热传输元件能够围绕旋转轴线旋转地和/或能够平移运动地布置在电机器中，其中，相应的热传输元件的第一元件区域布置在电机器的第一机器区域中，该第一机器区域能够借助于至少一个有源部件加载磁场，其中，相应的热传输元件的第二元件区域布置在第一机器区域之外的第二机器区域中。
[0016]尤其当电机器实施为电动机或者发电器时，旋转轴线可以是电机器的轴的或者转子的转动轴线。在此可以提出，相应的热传输元件例如抗扭地或者通过传动装置与轴或者转子连接。
[0017]相应的热传输元件具有第一元件区域和第二元件区域，二者例如能够通过相应的热传输元件的两个半部形成。第一元件区域在此布置在第一机器区域中，其能够借助于至少一个有源部件加载磁场，从而使得第一元件区域也能加载磁场。第二元件区域处于布置在第一机器区域之外的第二机器区域中。第一机器区域尤其可以是电机器的如下的区域，即该区域能够尤其加载强烈的磁场;相反，第二机器区域是可以是电机器的这样的区域，即该区域仅仅加载或者能够加载相对弱的磁场或者完全不加载磁场。
[0018]如果相应的热传输元件进行旋转，那么第一元件区域或者第二元件区域就是这样的区域，即该区域当前布置在第一机器区域中或者布置在第二机器区域中。如果考虑到相应围绕旋转轴线旋转的传输元件的确定的点，那么该点因此在旋转期间有时候处于第一元件区域中以及有时候处于第二元件区域中，这要视该点当前是否处于第一机器区域中或者处于第二机器区域中。
[0019]通过这样的方式和方法能够获得有效的循环过程，其中相应的热传输元件的各个点经历绝热的加热的和绝热的冷却的上述过程，并因此能特别良好地吸收第一冷却介质的废热并且能够特别良好地输出给第二冷却介质。在此，绝热的过程通常已经在相对较低的转速时存在。
[0020]替代所述的旋转运动地也可以提出，相应的热传输元件能够在电机器中平移地运动，这尤其在直线电机中出现。对于相应的热传输元件的平移运动来说，电机器可以这样地设计，即存在上述的第一和第二机器区域，以及相应的热传输元件具有上述的第一和第二元件区域。在此，也能实现相应的热传输元件的旋转和平移运动的混合形式。
[0021]因此，总体上通过电机器产生的平移和/或旋转运动能够被用于相应的热传输元件的所述的加热或者冷却，尤其当相应的热传输元件通过电机器的转子被驱动时。
[0022]在本发明的另一个有利的设计方案中，相应的有源部件在此设计用于，使得磁场基本上沿着旋转轴线地指向。
[0023]第一元件区域和第二元件区域在此在垂直于旋转轴线的横截面上看可以是相应的热传输元件的相对置的两个半部。相应的有源部件可以设计用于，使得第一元件区域、尤其是两个半部中的一个能够在旋转轴线的方向上被加载强烈的磁场，相反，第二元件区域、尤其是另一半部被加载或者能够被加载相对弱的磁场或者完全不加载磁场。
[0024]在本发明的另一个优选的设计方案中，相应的有源部件在此设计用于，使得磁场基本上垂直于旋转轴线地指向。
[0025]第一元件区域和第二元件区域再次在垂直于旋转轴线的横截面上看例如是相应的热传输元件的彼此相对置的两个半部。相应的有源部件设计用于，使得第一元件区域、尤其是两个半部中的一个能够在垂直于旋转轴线的方向上加载强烈的磁场，相反，第二元件区域、尤其是另一半部加载或者能够加载相对弱的磁场或者完全不加载磁场。
[0026]对于旋转轴线在笛卡尔坐标系的z轴方向上指向的实例，磁场的方向可以例如一致地在X轴方向上指向。也可以考虑的是，磁场在空间不是均匀的并且磁场线例如表示具有在X轴方向和y轴方向上的分量的弧。
[0027]在本发明的另一个优选的设计方案中，第一冷却部段在此设计用于，使得废热能够从第一冷却介质传递到第二元件区域，其中，第二冷却部段设计用于，使得废热能够从第一元件区域传递到第二冷却介质。
[0028]第一冷却部段或者初级循环为此尤其设计用于，使得第一冷却介质能够输送到相应的第二元件区域，在第一冷却介质将其废热传递给相应的第二元件区域之后，第一冷却介质还能够从相应的第二元件区域输送到电机器的待冷却的部分。相应地，第二冷却部段或者次级循环设计用于，使得第二冷却介质能够输送到第一元件区域，在第二冷却介质接收了第一元件区域的废热之后，第二冷却介质还能够从相应的第一元件区域例如输送到散热片。
[0029]有利的是在第一冷却部段和/或第二冷却部段中设置有流体机器，通过该流体机器能够驱动相应的冷却介质的流动。
[0030]在本发明的另一个有利的设计方案中，相应的热传输元件具有至少四个子区域，其中，在相应的热传输元件的给定的旋转方向的情况中，
[0031]-第一子区域布置在第一元件区域内部的、热传输元件的局部温度能够借助于热传输元件的磁等级的局部的升高而提高的位置，
[0032]-第一元件区域内部的第二子区域在旋转方向上接着第一子区域地布置，
[0033]其中，相应的热传输元件的废热能够经由第二子区域传输到第二冷却介质，
[0034]-第三子区域布置在第二元件区域内部的、热传输元件的局部温度能够借助于热传输元件的磁等级的局部的降低而下降的位置，
[0035]-第二元件区域内部的第四子区域在旋转方向上接着第三子区域地布置，
[0036]其中，第一冷却介质的废热能够经由第四子区域传递到相应的热传输元件。
[0037]因此，第一子区域是相应的热传输元件的如下的区域，即该区域承受磁场的提高，从而使得磁力矩在该区域中向着优先方向指向并继而排序。因为磁场的提高通常已经在相对较小的转速时在较短的时间内发生，因此通常存在绝热的过程，从而同时在该区域中附加地提高局部温度。
[0038]第二子区域的材料已经经过绝热加热的步骤并且因此具有附加提高的温度。第二冷却介质与第二子区域热接触，从而使得第二子区域的废热能够传递给第二冷却介质，由此冷却第二子区域。
[0039]相应的热传输元件处于磁场降低的第三子区域中，由此磁力矩在该区域中随着趋势发展失去其优先方向并且因此变得无序。因为磁场的降低通常在较短的时间内发生，因此再次出现绝热过程，从而同时附加地降低该区域中的局部温度。
[0040]第四子区域的材料已经承受了绝热冷却并且因此具有附加的降低的温度。与第四子区域热接触的第一冷却介质因此可以将特别多的废热传递给第四子区域，由此加热第四子区域。
[0041]通过旋转相应的热传输元件，相应的热传输元件的各个点经过上述的步骤，从而形成循环过程。
[0042]在本发明的另一个有利的设计方案中，第一冷却部段在此设计用于，使得第一冷却介质能够首先被引导至相应的热传输元件的第四子区域并且接下来被引导至第三子区域。
[0043]如上所述，相应的热传输元件的第四子区域具有比第三子区域更高的温度，从而使得第一冷却介质首先输送至更热的第四子区域。第一冷却介质接下来输送至更冷的第三子区域，从而整体上实现了在第一冷却介质和相应的热传输元件之间的特别高效的热交换。整体上由此实现了对流原理。
[0044]在本发明的另一个有利的设计方案中，第二冷却部段在此设计用于，使得第二冷却介质能够首先被引导至相应的热传输元件的第二子区域并且接下来被引导至第一子区域。
[0045]第二冷却介质因此输送给相应的热传输元件的如上所述的更冷的第二子区域。接下来，第二冷却介质输送给更热的第一子区域，由此实现了在相应的热传输元件和第二冷却介质之间的特别高效的热交换。通过这种设计方案再次实现了对流原理。
[0046]在本发明的另一个有利的设计方案中，相应的热传输元件在其表面上具有至少一个用于增大表面的凸出件。
[0047]至少一个凸出件用于增大表面，由此能够设计出与第一冷却介质或者与第二冷却介质的特别高效的交换。尤其是由此能够提高能传输到相应的热传输元件上的废热的量或者来自相应的热传输元件的废热的量。优选的是，相应的热传输元件包括磁致热材料。
[0048]在本发明的另一个有利的设计方案中，相应的凸出件在此设计为肋片、接片或者螺旋桨叶片。
[0049]肋片在此尤其能够在周向方向上环绕地或者沿着轴向方向延伸地设计，其中可以设置有尤其是螺槽形式的设计方案的混合形式。例如，接片可以设计为凸出的销头或者类似物。
[0050]通过相应的凸出件作为螺旋桨叶片的设计方案，一方面用于热交换的表面增大，从而使得热交换的热量提高，并且另一方面相应的螺旋桨叶片能够用于推动相应的冷却介质的流动。尤其是可以设置有多个螺旋桨叶片，从而总体上例如模仿径向通风机或者轴向通风机，尤其是当相对于两个冷却介质分别实现了并流冷却时。然而良好的冷却结果也可以通过如下方式实现，即相对于两个冷却介质分别设置对流冷却。
[0051]在本发明的另一个优选的设计方案中，设置有至少一个转向元件，借助于转向元件，能够将第一冷却介质和/或第二冷却介质分别朝向相应的热传输元件地引导或者离开相应的热传输元件地引导，并且借助于转向元件，能够在流体技术上相应地将第一冷却部段与第二冷却部段基本分开。
[0052]为了减小流动损失，在第一冷却部段和/或第二冷却部段中分别设置有至少一个转向元件。尤其是也可以使用相应的流动件，借助流动件，在流动方向上在相应的元件区域之前或者之后通过如下方式使相应的冷却介质的流动加速或者减速，即通过相应的流动件的扩散器类型的或者喷嘴类型的设计方案来增大或者缩小提供的流动横截面。在此，相应的流动件尤其设计为转向元件。
[0053]至少一个转向元件尤其可以用于来自或者向着上述四个子区域的冷却介质。例如，第一冷却介质可以通过如下方式首先引导至更热的第四子区域，即设置至少一个适当地设计的转向元件并且尤其形成适当地设计的通道。接下来，第一冷却介质通过至少一个转向元件引导至更冷的第三子区域，并且接下来尤其引导至电机器的待冷却的部分。相应地，第二冷却介质可以通过至少一个转向元件或者适当设计的通道引导至相应的热传输元件的更冷的第二子区域。之后，第二冷却介质借助于至少一个转向元件引导至更热的第一子区域，并且最后尤其是引导至散热片。
[0054]在本发明的另一个优选的设计方案中，电机器具有转子和定子，其中，转子的和/或定子的至少一部分设计为有源部件。
[0055]对于旋转的电机器的实例来说，转子也称为电机转子并且定子称为电机定子。
[0056]电机器例如设计用于产生转矩或者用于产生电能，其中，转子和定子相应地设计。附加地，转子和/或定子或者转子的和/或定子的一部分作为上述的有源部件起作用，其能够对至少一个热传输元件加载磁场。
[0057]因此，尤其为了产生必要的磁场也可以使用电机器的主激励场。例如，定子设计为提供主激励场，转子能够移动地布置在该场中。相应地，定子或者定子的一部分表示所述的有源部件。有利的是，相应的电机器设计成同步电机。
[0058]也可以考虑的是，转子设计成外部激励的或者永磁激励的转子，其相对于定子同轴地布置。在此，转子具有比定子或者定子叠片组更大的轴向延伸，从而使得转子的一部分在轴向方向上超过定子。至少一个热传输元件优选地在定子的或者定子叠片组的轴向延伸上如下地布置，即其能够与转子的凸出部分产生交互作用。在转子运动时，至少一个热传输元件因此利用其磁致热的材料承受由外部激励的或者永磁激励的转子产生的磁场的波动，从而进行上述的绝热的冷却过程或者加热过程。
[0059]相反，定子也可以具有比转子或者转子叠片组更大的轴向延伸，其中，至少一个热传输元件例如在转子的轴向延伸上这样地布置，即其能够与定子的凸出部分进行交互作用。
[0060]在直线电机中实现定子的、转子的和热交换部件的相应的设计方案。
[0061]此外，可以提出这样的情况，即电机器设计成外转子，尤其是设计成风力发电机。径向外部布置的转子在此提供至少一个有源部件，其相应地例如设计成用于外部激励的转子的永磁铁或者电绕组。尤其是径向内部布置的定子和/或径向进一步外部布置的壳体部分具有至少一个热传输元件。在此设置有与转子一同旋转的转向元件，通过该转向元件能够形成上述的第一冷却部段、第二冷却部段或者这种类型的冷却通道，即第一和第二冷却介质能够分开地传输，并且在热传输元件进行绝热的冷却之后，第一冷却介质的废热能够传输至相应的热传输元件，其中在相应的热传输元件执行绝热的加热之后，附加的废热能够从相应的热传输元件传输至第二冷却介质。
[0062]在本发明的另一个有利的设计方案中，电机器实施为发电机或者电动机。
[0063]在本发明的另一个优选的设计方案中，电机器能够以超过1MW、尤其是超过1Mff的功率运行。
[0064]优选地，电机器设计成外转子，尤其是设计成风力发电机。
【附图说明】
[0065]接下来根据图中示出的实施例对本发明进一步说明和阐述。图中示出:
[0066]图1示出根据本发明的电机器的第一实施例，
[0067]图2示出根据本发明的电机器的第二实施例，
[0068]图3以替换的视角示出第二实施例，
[0069 ]图4示出根据本发明的电机器的第三实施例，
[0070]图5示出根据本发明的电机器的第四实施例，
[0071]图6以替换的视角示出第四实施例，
[0072]图7示出根据本发明的电机器的第五实施例。
【具体实施方式】
[0073]图1示出了示出根据本发明的电机器的第一实施例。
[0074]电机器具有第一冷却部段I和第二冷却部段2，其中在第一冷却部段I中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质。在第一冷却部段I和第二冷却部段2之间设置有热传输元件4，其包括磁致热的材料。电机器提供有源部件3，热传输元件4借助于该有源部件能够至少部分地和/或至少暂时地加载磁场5。配有标号5的箭头在图1中在此应该示出磁场5的磁场线。有源部件3和热传输元件4在此设计用于，使得在使用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输至设置在第二冷却部段2中的第二冷却介质。
[0075]图2示出了根据本发明的电机器的第二实施例，其中示出了穿过电机器的横截面。如在图1中的相同的参考标号在此表示相同的物体。
[0076]根据该第二实施例，热传输元件4围绕轴16地布置，该轴能够围绕电机器的旋转轴线6旋转。热传输元件4的第一元件区域11处于电机器的第一机器区域中，其能够通过有源部件3加载磁场5。在此，有源部件3相对于热传输元件4这样定位，即热传输元件4在图2的下部示出的半部能够加载磁场5。热传输元件4的能够加载磁场5的半部表示第一元件区域11。热传输元件4的第二元件区域12布置在第一机器区域之外的第二机器区域中，其中第二元件区域不加载磁场5。
[0077]如果轴16和热传输元件4执行围绕旋转轴线6的旋转，那么热传输元件4的部分就有时处于第一机器区域中，其能够加载磁场5，并且热传输元件4的另外的部分在相同的时间点处于第二机器区域中。相应地，热传输元件4的部分有时处于第一元件区域11中，并且热传输元件4的另外的部分在相同的时间点处于第二元件区域12中。在稍晚的时间点，热传输元件4的相应的部分基于旋转运动地分别处于另外的元件区域中。
[0078]在该设计方案的范畴中，第一或者第二冷却介质这样地沿热传输元件4引导，即形成冷却介质流，如通过配有标号9或10的箭头所示出的那样。为了引导相应的冷却介质而设置有转向元件8。因此，尤其相对于冷却介质中的一个示出了并流冷却并且相对于冷却介质中的另一个示出了对流冷却。
[0079]有源部件3能够如图2所示的那样如下地布置，即能够产生磁场5，其基本上垂直于电机器的旋转轴线6。可替换的是，有源部件3这样地设计，即磁场5基本上平行于旋转轴线6或者存在混合形式。
[0080]图3以替换的视角示出了第二设计方案，其中示出了穿过电机器的纵向截面。在此，在图2中示出的装置在图3的右半部中示出。出于清晰的原因而放弃了一些细节。
[0081]电机器提供设计成电机转子的转子13，其与轴16抗扭地连接并且其布置在设计成电机定子的定子14的内部。具有第一冷却介质的第一冷却部段I例如可以用于冷却定子14和/或转子13，其中借助于该热传输元件4能够高效地输出由第一冷却介质接收的废热。
[0082 ]图4示出了根据本发明的第三实施例。
[0083]热传输元件4具有四个子区域I，II，III，IV，其在给定的旋转方向15上如下地设计。第一子区域I布置在第一元件区域11内部的、热传输元件4的局部温度能够通过提高热传输元件4的磁等级而提高的位置。第一子区域I因此是相应的热传输元件4的这样的区域，该区域在热传输元件4转动时承受了磁场5的提高。第二子区域II在旋转方向15上接着第一子区域I布置，其中通过第二子区域II能够将热传输元件4的废热传输给第二冷却介质。第三子区域III布置在第二元件区域12的内部的、热传输元件4的局部温度能够借助于热传输元件4的磁等级的局部的降低而下降的位置。因此，第三子区域3处于热传输元件4在旋转时承受磁场5的降低的位置。第四子区域IV在旋转方向15上接着第三子区域III地布置，其中通过第四子区域IV能够将第一冷却介质的废热传输给热传输元件4。
[0084]第一冷却部段I在此设计用于，使得第一冷却介质首先被引导至第四子区域IV并且接下来被引导至第三子区域III，其中，第二冷却介质在第二冷却部段2中这样地引导，SP其首先在第二子区域II并且接下来在第一子区域I中与热传输元件4热接触。因此，对于两个冷却介质来说实现了对流冷却。为了引导相应的冷却介质，可以设置有转向元件，其尤其设计成喷嘴或者扩散器。
[0085]有源部件3可以如图4所示地布置，即能够产生磁场5，其基本上垂直于电机器的旋转轴线6。可替换的是，有源部件3设计用于，使得磁场5基本上平行旋转轴线6地布置或者存在混合形式。
[0086]图5示出了根据本发明的电机器的第四实施例。因为存在与第二实施例的一些相似性，因此对第四实施例和第二实施例的区别进行说明。
[0087]根据第四实施例，有源部件3通过定子绕组17中的两个绕组实现，通过该绕组能够对热传输元件4部分地或者暂时地加载磁场5。
[0088]图6以替换的视角示出了第四实施例，其中示出了穿过电机器的纵向截面。出于清晰的原因放弃了一些细节。
[0089]电机器提供设计成电机转子的转子13，其与轴16抗扭地连接并且其布置在设计成电机定子的定子14的内部。例如，转子13具有叠片组，在叠片组上在轴向方向上连接有热传输元件4。在此，转子13利用其叠片组以及热传输元件4的一部分根据定子绕组17加载磁场5，其中，定子绕组17中的两个绕组在热传输元件4的轴向区域中作为有源部件3起作用，如在图5中所示的那样。
[0090]图7示出了根据本发明的电机器的第五实施例。
[0091]电机器设计成外转子，其中在径向内部布置有具有热传输元件4的定子14，并且在径向外部，转子13同轴地相对于定子14地布置，其中转子13能够围绕旋转轴线6在旋转方向15上旋转。转子13提供多个有源部件3，其例如能够设计成永磁铁，以及提供转向元件8，其与其余的转子13抗扭地连接。转向元件8成对地这样布置，即能够相应地形成第一冷却部段I和第二冷却部段2，在其中能够相应地引导第一冷却介质或者第二冷却介质，如通过从图面出发向外指向的或者向内指向的带有标号9或者10的箭头所示的那样。
[0092]在此，热传输元件4的相应的第一元件区域11能够通过相应的有源部件3加载磁场5，其中，热传输元件4的相应的第二元件区域12在旋转方向15上连接相应的第一元件区域11并且不加载或者较少地加载磁场5。
[0093]通过转子13的旋转，热传输元件4的一部分交替地承受磁场5的增高或者下降，从而使得热传输元件4的相应部分绝热地加热或者冷却。通过一同旋转的转向元件8能够这样地引导第二冷却介质，即第二冷却介质持续地与热传输元件4的相应附加地加热的区域热接触，其中第一冷却介质根据一同旋转的转向元件8这样地引导，即第一冷却介质持续地与热传输元件4的相应附加地冷却的区域热接触。因此，总体上实现了第一冷却介质的废热至第二冷却介质的高效的传输。
[0094]总之，本发明涉及一种电机器，包括:第一冷却部段，在该第一冷却部段中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质；以及第二冷却部段，在该第二冷却部段中设置有第二冷却介质。为了替换用于电机器的已知的冷却系统而提出，电机器包括至少一个有源部件和至少一个包括磁致热的材料的热传输元件，其中至少一个热传输元件能够借助于至少一个有源部件至少部分地和/或至少临时地加载磁场，其中至少一个有源部件和至少一个热传输元件设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输至第二冷却介质。
【主权项】
1.一种电机器，包括: -第一冷却部段(I)，在所述第一冷却部段中设置有用于冷却所述电机器的第一冷却介质；以及 -第二冷却部段(2)，在所述二冷却部段中设置有第二冷却介质， 其特征在于， -至少一个有源部件(3)，和 -至少一个包括磁致热的材料的热传输元件(4)， 其中，至少一个所述热传输元件(4)能够借助于至少一个所述有源部件(3)至少部分地和/或至少临时地加载磁场(5)， 其中，至少一个所述有源部件(3)和至少一个所述热传输元件(4)设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从所述第一冷却介质传输到所述第二冷却介质。2.根据权利要求1所述的电机器，其中，相应的所述热传输元件(4)能够围绕旋转轴线(6)旋转和/或能够平移运动地布置在所述电机器中，其中，相应的所述热传输元件(4)的第一元件区域(11)布置在所述电机器的第一机器区域中，所述第一机器区域能够借助于至少一个所述有源部件(3)加载所述磁场(5)，其中相应的所述热传输元件(4)的第二元件区域(12)布置在所述第一机器区域之外的第二机器区域中。3.根据权利要求2所述的电机器，其中，相应的所述有源部件(3)设计用于，使得所述磁场(5)基本上沿着所述旋转轴线(6)地指向。4.根据权利要求2所述的电机器，其中，相应的所述有源部件(3)设计用于，使得所述磁场(5)基本上垂直于所述旋转轴线(6)地指向。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电机器，其中，所述第一冷却部段(I)设计用于，使得废热能够从所述第一冷却介质传递到所述第二元件区域(12)，其中，所述第二冷却部段(2)设计用于，使得废热能够从所述第一元件区域(11)传递到所述第二冷却介质。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电机器，其中，相应的所述热传输元件(4)具有至少四个子区域(I，II，III，IV)，其中，在相应的所述热传输元件(4)的给定的旋转方向(I 5)的情况中， -第一子区域(I)布置在所述第一元件区域(11)内部的、所述热传输元件(4)的局部温度能够借助于所述热传输元件(4)的磁等级的局部的升高而提高的位置， -所述第一元件区域(4)内部的第二子区域(II)在所述旋转方向(15)上接着所述第一子区域(I)地布置， 其中，相应的所述热传输元件(4)的废热能够经由所述第二子区域(II)传输到所述第二冷却介质， -第三子区域(III)布置在所述第二元件区域(12)内部的、所述热传输元件(4)的局部温度能够借助于所述热传输元件(4)的磁等级的局部的降低而下降的位置， -所述第二元件区域(12)内部的第四子区域(IV)在所述旋转方向(15)上接着所述第三子区域(III)地布置， 其中，所述第一冷却介质的废热能够经由所述第四子区域(IV)传递到相应的所述热传输元件(4)。7.根据权利要求6所述的电机器，其中，所述第一冷却部段(I)设计用于，使得所述第一冷却介质能够首先被引导至相应的所述热传输元件(4)的所述第四子区域(IV)，并且接下来被引导至所述第三子区域(III)。8.根据权利要求6或7所述的电机器，其中，所述第二冷却部段(2)设计用于，使得所述第二冷却介质能够首先被引导至相应的所述热传输元件(4)的所述第二子区域(II)，并且接下来被引导至所述第一子区域(I)。9.根据前述权利要求中任一项所述的电机器，其中，相应的所述热传输元件(4)在所述热传输元件的表面上具有至少一个用于增大表面的凸出件。10.根据权利要求9所述的电机器，其中，相应的所述凸出件设计为肋片、接片或者螺旋桨叶片。11.根据前述权利要求中任一项所述的电机器，其中，设置有至少一个转向元件(8)，借助于所述转向元件，能够将所述第一冷却介质和/或所述第二冷却介质分别朝向相应的所述热传输元件(4)地引导或者离开相应的所述热传输元件(4)地引导，并且借助于所述转向元件，能够在流体技术上相应地将所述第一冷却部段(I)与所述第二冷却部段(2)基本分开。12.根据前述权利要求中任一项所述的电机器，其中，所述电机器具有转子(13)和定子(14)，其中，所述转子(13)的和/或所述定子(14)的至少一部分设计为所述有源部件(3)。13.根据前述权利要求中任一项所述的电机器，其中，所述电机器实施为发电机或者电动机。14.根据前述权利要求中任一项所述的电机器，其中，所述电机器能够以超过1丽、尤其是超过1Mff的功率运行。
【文档编号】H02K9/22GK106063092SQ201580009336
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】霍斯特·屈梅勒, 弗兰克·赛布伊克
【申请人】西门子公司