本發(fā)明涉及一種具有逆變器模塊的電動機器和一種用于冷卻具有逆變器模塊的電動機器的方法。

背景技術：

1、電動機器的定子的繞組系統(tǒng)由布置在定子導磁體的槽中的繞組線或導體棒組成。

2、如果繞組系統(tǒng)不由借助線纜或線的分布式三相繞組構成，而是由大量導體棒構成，則由于相對低的電感而需要高電流強度。由于導體棒的歐姆電阻低，這種高電流強度只需要相對低的電壓(<100v)。這種低電壓實現：用以驅控導體棒的逆變器模塊以彼此間相對小的間距布置在電動機器處。

3、導體棒在定子的導磁體的一端側上經由短路環(huán)彼此連接，并且在定子的導磁體的另一端側上通過分別相關聯的逆變器模塊饋電，如這例如在de?10?2005?032?965a1中已知。

4、從繞組設計中得出的低電壓實現整個驅動器(即電動機器和功率電子裝置)的緊湊構造。

5、由于緊湊構成和相對高的電流，在功率電子裝置和導體棒中及其過渡部處形成相對高的損耗。

6、到目前為止，在較高功率范圍(>0.5mw)的驅動器中，原則上根據對電動機器的相應的要求設計氣體(特別是空氣)冷卻裝置或液體(特別是水)冷卻裝置，并且與其分開地也針對分開架設的轉換器進行設計。

技術實現思路

1、基于此，本發(fā)明所基于的目的是：為這樣的電動機器、特別是對于較高功率等級(額定功率>0.5mw)創(chuàng)建有效且簡單的冷卻裝置。此外，還提供一種用于冷卻這種電動機器的有效的方法。

2、所提出的目的通過電動旋轉機器來實現，電動旋轉機器具有：

3、-定子，定子具有空心柱形導磁體、特別是軸向分層的疊片組，疊片組在疊片組的內套表面的區(qū)域中具有槽，槽設有電導體，

4、-其中，電導體通過至少一個短路環(huán)電接觸至定子的導磁體的端側上，

5、-其中，電導體通過用于驅控相應的電導體的多個逆變器模塊電接觸至導磁體的另一端側上；

6、-轉子，構成為鼠籠式轉子，該轉子通過氣隙與定子間隔開，并且在轉子的端側處具有短路環(huán)，

7、-其中，導體和/或逆變器模塊和/或轉子和/或定子的短路環(huán)能夠分別至少局部地借助于氣態(tài)介質、特別是空氣被冷卻。

8、布置在槽中的電導體能夠實心地構成、構成為空心導體棒、或者構成為由子導體組成的導體棒。

9、每個槽的導體棒通過平行伸展的子導體組成。借此能夠避免在較大的、主要實心的導體橫截面中形成的一定的電流位移效應。此外，通過這種導體結構得到經由單獨的逆變器模塊來驅控導體棒的可預設數量的子導體的可能性。換言之，由可預設數量的子導體組成的導體棒能夠劃分成子組，其中，每個子組能夠與一個或多個逆變器模塊電相關聯或接觸。

10、在另一實施方案中，導體棒的子導體以包覆的方式布置在槽中，以便進一步減小電流位移效應。

11、定子和/或轉子中的空心或實心導體棒的棒冷卻通過空氣進行，空氣至少局部地對導體棒繞流或穿流。槽中的導體棒也能夠分別劃分成平行的子導體，子導體(在定子的槽的軸向長度之上觀察)直線地(位置準確地)或扭轉地(位置交替地)在槽之內伸展。

12、電動旋轉機器具有定子的短路環(huán)和/或轉子的短路環(huán)，短路環(huán)由軸向彼此間隔開的單個環(huán)和/或由周向拼接在一起的環(huán)區(qū)段構成。這簡化了制造并改進了短路環(huán)和/或導體的位于那里的部段的冷卻。

13、為了改進冷卻作用，轉子的短路環(huán)具有風扇元件，風扇元件用于產生特別是基本上徑向的冷卻空氣流。冷卻氣流包括但不限于冷卻定子的短路環(huán)和/或冷卻電動旋轉機器的逆變器模塊。

14、風扇元件布置在轉子的短路環(huán)的端側和/或布置在轉子的短路環(huán)的軸向分開的單個環(huán)之間。在此，與定子和/或逆變器模塊的短路環(huán)的單個盤的軸向間隔改進了部件的冷卻作用。

15、短路環(huán)當然也能夠一件式地構成。

16、短路環(huán)能夠通過間隔開的單個疊片或軸向組裝的單個疊片或實心環(huán)形成，實心環(huán)優(yōu)選地通過高壓過程與導體棒接觸，空心導體也借助高壓過程緊固在定子疊片組中。

17、在另一實施方案中，補充地或獨立地，通過如下方式通過轉子的一個或多個短路環(huán)能夠承擔集成風扇的功能：即在短路環(huán)處構成類似葉片或類似風扇的元件。在定子的由軸線間隔開的盤組成的短路環(huán)中，將類似葉片或類似風扇的元件軸向地布置在各個盤之間。

18、電動旋轉機器在定子和轉子中具有導磁體，特別是軸向分層的疊片組，其中，導體位于定子和轉子中的槽中。疊片組具有定子和/或轉子的基本上可選的軸向伸展的冷卻通道和/或彼此軸向分開的且軸向間隔開的部分疊片組。定子和/或轉子的導磁體、特別是其疊片組因此能夠通過軸向和徑向空氣流來冷卻。

19、在由軸向間隔開的部分疊片組構成的轉子疊片組中，布置在部分疊片組之間的間隔件優(yōu)選地也構成為類似葉片或類似風扇的元件，以便在轉子轉動時，空氣也直接輸送到徑向位于其上方的狹口(只要存在的話)進入定子的部分疊片組之間。

20、因此，一旦轉子轉動，就能夠通過自身以抗扭轉方式定位在轉軸上的風扇和風扇葉片，和/或通過轉子的短路環(huán)處和/或其中的類似葉片或類似風扇的元件和/或類似葉片或類似風扇的元件在轉子的部分疊片之間生成集成風扇功能。

21、獨立的集成風扇與承載轉子的轉子抗扭轉地連接并且徑向地布置在定子和/或轉子的短路環(huán)內。

22、驅動器或具有逆變器模塊的電動機器的冷卻能夠整體上是開放的(與環(huán)境空氣進行熱交換，例如經由機器殼體中的空氣狹口)，或者構成為具有用于冷卻主回路的空氣流的次級冷卻裝置的機器殼體內的閉合的內部冷卻回路(主回路)。

23、能夠通過自由風扇和/或外部風扇來實現相應所需的空氣流(在回路開放和閉合的情況下)或進行冷卻介質的輸送。

24、與電動機器內的單側或雙側通風裝置(z或/x式通風裝置)無關，將如下空氣流或空氣流分布稱作為主回路，空氣流對機器的部件、包括但不限于如逆變器模塊、定子和/或轉子的短路環(huán)、定子和/或轉子的導磁體(例如疊片組或部分疊片組)、導體、至少殼體部段、軸承蓋和軸承迎流和/或繞流和/或穿流，并且構成為向外不具有流動方面接觸的閉合回路(內部冷卻回路)。

25、主回路的空氣流通過一個或多個集成風扇和/或外部風扇以正壓或負壓在電動機器的殼體內生成。

26、將頂裝冷卻器中的冷卻流、液體冷卻流(例如基于水)或氣態(tài)冷卻流(例如基于空氣)稱作為次回路，頂裝冷卻器與主回路的冷卻流熱耦聯，因此其能夠回冷，其中，通過集成和/或外部風扇或對應的泵以正壓或負壓生成冷卻流或冷卻流分布，特別是次回路的空氣。

27、次回路優(yōu)選地開放地構成，即，次回路借助環(huán)境空氣來運行，環(huán)境空氣從環(huán)境中吸入，通過主回路的介質加熱，并且然后再次輸出給環(huán)境。借此，電動機器能夠配備有這種頂裝冷卻器，設計在幾乎任意的地點處。必要時，在次回路之前能夠設有針對重度污染空氣設有過濾墊或空氣過濾器。

28、在此，主回路和次回路的每個空氣流能夠在其流動走向之內至少局部地劃分成平行的流動路徑，特別是在主回路和次回路之間的熱交換期間。這有利地通過電動機器中和/或構成為頂裝冷卻器的次回路中的引導設備來進行，以便優(yōu)化主回路和/或次回路的流動的冷卻作用。

29、電動旋轉機器的內部冷卻回路或初級電路可設計為z或x式通風裝置。

30、電動旋轉機器的通風裝置稱為內部冷卻回路的單側通風裝置(z式通風裝置)，其中，空氣流(主回路)在電動機器一側上饋入繞組頭空間中，并且然后經由各種并聯和/或串聯的流動通道(繞組頭、定子的疊片組的背部、徑向冷卻通道、氣隙等)到達另一繞組頭空間。從那里，主回路的加熱的空氣經由一個或多個風扇(集成風扇或外部風扇)到達頂裝冷卻器，以進行回冷。

31、因此，主回路的空氣經由繞組頭空間引導到電動機器的殼體中，并且在那里經由繞組頭和疊片組和/或氣隙被引導到另一繞組頭空間中。從那里，現在加熱的冷卻空氣流經由頂裝冷卻器借助于次回路回卻。電動旋轉機器的如下通風裝置稱為內部冷卻回路的雙側通風裝置(x式通風裝置)，在通風裝置中在電動機器的兩側上將空氣流(主回路)饋入繞組頭空間中，并且然后經由各種并聯和/或串聯的流動通道(包括但不限于繞組頭、定子的疊片組的背部、徑向冷卻通道、氣隙等)基本上居中地在定子疊片組的背部處導電頂裝冷卻器中。主回路的加熱的空氣通過一個或多個風扇(集成風扇或外部風扇)輸送到頂裝冷卻器中以回冷。對應的、尤其可調節(jié)的孔徑元件改進主回路的流動走向。

32、次回路、特別是電動旋轉機器的頂裝冷卻器構成為管式冷卻器或板式冷卻器，管式冷卻器或板式冷卻器的冷卻介質為空氣或水。這種閉合的冷卻回路最好借助以下頂裝冷卻器來實現：(經由管式或板式冷卻器的空氣對空氣冷卻單元；或經由殼式冷卻器或頂裝冷卻器的空氣對液體冷卻單元)?？烧{節(jié)的引導設備、例如噴嘴元件或孔徑元件引導和/或分支主回路和/或次回路的空氣流。

33、逆變器模塊通過徑向和/或軸向空氣流進行冷卻，并且在熱負載特別高的情況下有針對性地進行迎流。

34、補充地，各個逆變器模塊也能夠是單獨液體回路的一部分。

35、定子和/或轉子的短路環(huán)借助于徑向和/或軸向空氣流有針對性地迎流、繞流或穿流。

36、應減少電接觸部位、特別是逆變器模塊及其導體棒之間的電接觸部位的數量并且低歐姆地設計，以便也省略過渡電阻，過渡電阻同樣對發(fā)熱做出貢獻。尤其如下方法、即例如冷噴涂、高壓接合、熔焊和強悍適合與此。

37、此外，不僅轉子和定子的短路環(huán)的軸向分層，而且定子和轉子的導磁體的軸向分層有利于避免渦流。

38、因此，冷卻導體棒(與空心、實心、子導體、絞合的實施方案無關)、定子和轉子的短路環(huán)(一件式或軸向分開式)還有逆變器模塊(軸向分開式)和/或定子和轉子的疊片組實現驅動器的散熱，進而還能夠(至少部分地)防止熱量從機器流入逆變器模塊中。