[發明專利]電機、用于該電機的轉子及其制造方法

無效

• 申請號: 201080062861.2
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102742129A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: E·M·胡蘇姆;A·馬特維夫;T·S·普里德;A·羅克;S·O·施托內斯;S·厄夫雷伯
• 申請（專利權）人: 智能電機股份公司
• 主分類號: H02K3/24
• 分類號: H02K3/24;H02K1/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳愛國

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的電機、一種根據權利要求10所述的、用于電機的轉子、以及一種根據權利要求15所述的制造方法。

本發明特別涉及用于在有限徑向空間中，例如在狹窄井或隧洞中使用的電機。根據本發明的電機的應用是油氣勘探和抽取（井下）、總體鉆井用途以及具有帶軸向通道的緊湊定子是非常重要的的任意其它用途。

背景技術

在井下應用中，通常需要通過電機來輸送各種物質，例如巖石切屑、水、油等。有時還需要具有穿過電機的電纜。本領域的狀態是使用轉子和定子之間的間隙來輸送流體，例如油，但是該間隙非常狹窄，因此流量不能很大。而且，固體顆粒或粘性流體不能通過這種狹窄間隙來輸送。因此，希望有一些穿過電機的額外通道。

已經有多種這樣的電機，其中，軸向通道集成在電機的鐵芯中，但是在直接涉及能量轉換的區域外部。為了容納該通道，鐵芯只有制成為更厚，因此增加了電機的直徑。這種電機的實例在以下文獻中介紹：

DE102007006856（A1）西門子公司；

GB986682（A）阿爾斯通；

US2006066159池田；

DE4103154（A1）烏韋水下有限公司；

JP9010155（A）東京芝浦電氣公司；以及

US2007024129（A1）西門子公司。

已經公知在定子中提供通道用于冷卻。GB986682示出了用于冷卻定子的孔的典型構造。在該設計中，定子直徑的相對較大部分用于冷卻。這在期望較大質量的定子（用于機械穩定性）時很合適，但是通常在方法當用于具有較小直徑的相對較長電機時，將導致氣隙直徑減小，并相應降低扭矩密度。在高扭矩電機中，優選是具有較大轉子直徑，以便有較長的扭矩臂，力施加在該扭矩臂上。同時，當電機的外徑受到限制時，轉子直徑不能增加太大，原因是應當有用于定子疊片和繞組的足夠空間。因此，設計人員的任務是找到最佳氣隙直徑。

已建立方法的共有問題是沒有最佳直徑的氣隙，原因是通道將占據在電機周邊處的相當大空間，并減小可用于能量轉換的區域。這可以在例如US2006066159和DE4103154中看到。在US2006066159中，通道布置在起作用材料的外部，因此沒有獲得最佳氣隙直徑。在DE4103154中，在定子的外部部分中的凹槽用作通道，也沒有獲得最佳的氣隙直徑。

與US2006066159和DE4103154（它們沒有集成在定子齒中的通道）相反，在DE1090750（B1）中，冷卻通道集成在斜齒中。除了冷卻之外，齒中的通道還用于拉平（leveling）磁阻。值得注意的是，在DE1090750（B1）中，通道并不延長至護鐵內，原因是幾乎所有的損耗都認為在齒區域中，且通道的目的是除去由損耗產生的熱量。

在DE1090750（B1）中所述類型的電機的特征在于軛鐵（護鐵）太厚，從而不能獲得最佳氣隙直徑。在US6664692和NO324241中，護鐵厚度由于使用了同心線圈設計的特殊構造和永磁體技術而被最小化。該技術特別有利于軸向通道的集成，原因是只有各第二齒承載線圈，且沒有承載線圈的那些齒具有梯形形狀。

因此，提出的新概念利用專利US6664692和NO324241所述的技術作為基礎和起點。

目的

本發明的主要目的是在細長電機中容納相對較大的軸向通道，而并不犧牲它的扭矩密度和徑向尺寸。特別是，本發明的目的是提供一種適合海上使用的、具有較高扭矩的井下電機。

還一目的是提供能夠包括集成的保護器的定子通道。

發明內容

根據本發明的電機在權利要求1中介紹。電機的優選特征在權利要求2-9中介紹。

根據本發明的、用于電機的轉子在權利要求10中介紹。轉子的優選特征在權利要求11-14中介紹。

根據本發明的、用于電機的制造方法在權利要求15中介紹。制造方法的優選特征在權利要求16-21中介紹。

具體地說，電機的新穎特征是有凸出至不承載線圈的齒中的軸向通道，該軸向通道與護鐵相鄰，其中，通道的、在齒內部的面積與通道的、在護鐵中的面積相當或者甚至更大。

這種電機可以設計成根據可用外徑和給定軸向通道的要求而提供最佳的氣隙直徑。

除了最佳氣隙直徑，轉子結構還使得在電機中的磁場最大和有利于更高扭矩。最佳直徑產生比現有技術電機顯著更高的扭矩。特定轉子設計還能夠省略在轉子中使用的層疊護鐵。