[发明专利]用于高温应用的电动机

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分所述的用于高温应用的电动机。这种电动机包括转子和定子，所述定子具有中空筒状的烤制釉线制成的无铁心定子绕组并且具有包围定子绕组的软磁回路。

背景技术

这种必须耐受高温的电动机的可能的应用可见于例如航空航天、车辆和飞行器构造、原材料的提取和处理领域，尤其可见于石油工业对石油和天然气的测试和试钻以及电厂技术中。

在现有技术已知的用于高温应用的电动机中，其定子绕组未缠绕到开槽叠片式磁心上，而是设计为中空筒状的无铁心定子绕组。定子绕组通常由沿周向重叠的几个单独的菱形绕组构成。此处，定子绕组由烤制釉线绕制而成，烤制釉线在固化之后，要注意让定子绕组在尺寸上保持稳定。然而，在高温下，烤制釉变软，这会导致绕组变形。由于开篇提及的电动机的转子通常被设计为内部转子并且被定子绕组直接包围，所以这种变形使得难以保持在内部转子和定子绕组之间的必要的气隙。

开篇提到的类型的电动机可从例如美国6,489,697B1获知。其中，被设计为中空筒状的定子绕组被也是中空筒状的软磁回路包围。定子绕组和准回路形成这样一种单元：在定子绕组和软磁回路之间存在绝缘层。为了防止定子绕组变形，定子绕组和软磁回路均由油路冷却。冷却介质沿轴向流动，经过定子绕组的内周和回路的外周。为了使冷却介质不与电动机的内部转子相接触，在定子绕组和内部转子之间布置陶瓷套筒，该陶瓷套筒既不接触转子，又不接触定子绕组。中空筒状的陶瓷套筒限定了至内部转子的气隙以及在陶瓷套筒和定子绕组之间的中空筒状的冷却流体流道。

从美国6,489,697B1获知的电动机具有相对复杂的设计并且其制造和运转昂贵。由于存在运转中的冷却系统，所以必须定期对电动机进行维护。

从美国2010/0045121A1获知一种用于高温应用的电动机，其定子包括开槽叠片式磁心，定子绕组缠绕到所述开槽叠片式磁心上。通过具有陶瓷结合剂的电绝缘粘合剂将定子绕组的各个绕组彼此胶粘到一起。未示出中空筒状的无铁心定子绕组。缠绕有定子绕组的开槽叠片式磁心对于定子绕组的稳定性起到至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是特别针对定子绕组的稳定性来改进开篇提到的类型的电动机，以使得能够在高达550°C的温度下使用电动机，该电动机应当仍然具有简单的构造并且造价低廉。

该目的是通过独立权利要求1的特征实现的。因此，如果定子绕组由在内部径向抵靠定子绕组放置的中空筒状的支撑套筒支撑，则得到根据本发明的技术方案。

根据本发明的方案防止定子绕组在高温下变形而使得电动机的功能和安全性受损。因此，即使用于将定子绕组的各个绕组烘制到一起并且用来确保已处于低温的定子绕组的尺寸稳定性的烤制釉已经变软并且已经不能再以稳定的方式保持定子绕组的形状，根据本发明提供的支撑套筒也可以甚至在最大工作温度下用来使得保持定子绕组的中空筒状的形状。因此，本发明提供一种甚至能够在高达550°C或者甚至更高的极高的温度下使用的电动机。此处，本发明同时提供如下优点：能够快速、廉价且容易地制造电动机，而且不再需要耗时的维护工作。

包围定子绕组的软磁回路优选确定地抵靠定子绕组而放置，确保向外界良好地散热。优选地，电动机还包括壳体，所述壳体也直接包围软磁回路，使得壳体确定地抵靠回路放置。这也确保了在定子绕组中产生的废热的最佳散热。然而，应当指出的是，额外的壳体不是绝对必需的，例如如果软磁回路已经形成电动机的外壳时。

本发明的有益的实施例是从属权利要求的主题。

在本发明的优选实施例中，支撑套筒在定子绕组的全部长度上延伸。这容许定子绕组的最佳支撑，以使定子绕组甚至在极高的工作温度下也将保持其形状。

在本发明的另一尤其优选的实施例中，支撑套筒由陶瓷材料构成。一方面，陶瓷材料提供因其极稳定从而能够将支撑套筒设计成具有极薄的壁的优点。因此，根据本发明提供的支撑套筒需要极小的安装空间。此外，陶瓷还提供了支撑套筒略微具有绝热效果的优点。通过这点，有利于经由软磁回路和壳体向外界的热传递。同时，防止定子绕组内的部件（例如，设计为内部转子的转子）由于在定子绕组中生成的废热而变热。而且，陶瓷材料为非磁性的和非可磁化的，防止支撑套筒中铁损的形成。而且，能够极迅速且廉价地制造由陶瓷材料制成的支撑套筒。针对上述目的，表明氧化锆作为陶瓷材料尤其有益。