CN103619704A - 船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船（102），其具有用于驱动船（102）的至少一个电动机（8，108，109）和用于借助于至少一种冷却剂冷却至少一个电动机（8，108，109）的冷却装置（1）。此外，根据本发明，冷却装置（1）具有热交换器（2，3），所述热交换器构建用于借助于海水（16，17）冷却至少一种冷却剂。

Description

船

技术领域

本发明涉及一种船，其具有用于驱动船的至少一个电动机和用于借助于至少一种冷却剂冷却至少一个马达的冷却装置。此外，本发明涉及一种用于具有至少一个电动机的船的冷却装置。

背景技术

至今为止，船的驱动主要借助于内燃机来进行。在例如在游乐区中的较小的船中，也经常使用电驱动器。最近，也尝试借助于电驱动器来驱动较大的船，例如货船或和集装箱船。海上的气候对通常具有复杂且耗费的电子装置的驱动器而言是个问题。特别地，用于货船的这种电驱动器的冷却是至今为止未充分解决的问题。

发明内容

本发明的目的有助于解决该问题，尤其是提供一种具有改进的冷却装置的电动机驱动的船。

该目的在开始所述类型的船中通过冷却装置具有下述热交换器来实现，所述热交换器构建用于借助于海水冷却至少一种冷却剂。

因此，根据本发明的船具有至少两个彼此耦联的冷却环路。在第一冷却环路中，冷却剂在至少一个电动机和热交换器之间循环。在第二环路中，海水在热交换器和船的外部区域之间循环。通过热交换器将两个环路彼此分开，使得海水和冷却剂不相互混合。由此，至少一个电动机不与海水接触。因此，根据本发明，显著地降低至少一个电动机的腐蚀进而显著地延长使用寿命。此外，也显著地降低维护耗费。这种电动机的构造和制造是简单的，因为所述电动机不必须设计借助海水用于直接的冷却工作。此外，另一优点是：具有以该方式构造的驱动器的船在能量消耗和可靠性方面被改进。海水为自然的且几乎不受限的冷却资源。在此，海水的温度在船的行驶时基本上是恒定的，使得这种冷却装置不需要永久调整。此外不需要在根据本发明的船的船舷上安装用于产生冷却的复杂的装置，由此一方面改进工作可靠性，另一方面改进这种船的能量消耗。优选地，热交换器构成为逆流热交换器。替选地，热交换器构成为顺流热交换器。根据本发明，也能够使用多个热交换器，使得能够以多级的热交换过程冷却冷却剂。

根据优选的第一实施形式，冷却剂是空气和/或新鲜水。在此根据本发明，新鲜水不能够理解为是海水，而是例如为冷却水、冷却液体以及还有水油乳剂等诸如此类的。空气在此涉及室内空气，并且不涉及含盐的海上空气。这两种冷却剂是尤其优选的，因为其能够被良好地提供并且已经反复地用于电动机。在此，从海水到新鲜水的热交换由于良好的导热而能够简单地形成。优选使用特殊匹配的热交换器以用于从海水到空气的热交换。

根据另一优选的实施形式，冷却剂是空气，并且能够借助空气冷却电动机的定子和/或转子。空气尤其对于冷却电动机的转子而言是优选的。被冷却的空气例如能够被引导穿过转子和定子之间的间隙，在定子上能够设置散热片或者冷却通道被引导穿过定子，冷却的空气能够通过所述冷却通道引导。此外，空气能够被引导到转子的内空腔中并且因此冷却所述转子。

在另一优选的实施形式中，至少一个电动机设置在船的基本上气密封闭的马达室中，并且用于冷却电动机的空气是室内空气。因此，至少一个电动机不暴露于含盐的空气，由此尽可能地避免马达上的腐蚀。由此，一方面显著地降低具有这种马达和这种冷却装置的根据本发明的船或者这种马达的维护并且改进船的工作可靠性。根据该优选的实施形式，为每个马达设有自身的室，或者将全部马达共同地设置在基本上气密封闭的室中。此外，在所述室中也能够设置有马达的供能装置。同样，将热交换器设置在所述气密封闭的室中，或者以其他的方式与该室成流体相通。

根据另一优选的实施形式，在电动机的热空气出口和/或冷却空气入口处设置有用于输送空气的机构。因此，能够有针对性的将冷却空气引导至电动机，或者相反于所述电动机引导。也能够将冷却通道中的所述空气经由散热片引导到在电动机上的凹处或者空腔中或者类似的部位。此外，热空气针对性从电动机引走。因此能调节马达的针对性的冷却。此外，能够调节经过马达的针对性的体积流或者针对性的空气速度，使得能够改进地有针对性地冷却所述马达。由此，能够实现马达的有效的运行并且延长马达的使用寿命。也进一步降低维护耗费。

根据另一优选的实施形式，在电动机的冷却空气入口和热交换器的冷却空气出口之间和/或在电动机的热空气出口和热交换器的热空气入口之间设置有用于引导空气的机构。这种机构例如能够包括软管、通道、管、井状结构等。因此，根据本发明，进一步改进针对性的空气输送和输出并且改进马达的有效的冷却。替选地或附加地，用于引导空气的机构能够具有用于输送空气的机构。根据一个实施形式，用引导空气的机构设置在电动机的冷却空气入口和热交换器的冷却空气出口之间。根据该实施形式，借助于用于引导空气的机构将冷却空气针对性地引导至马达，借助于要引导给其的空气来冷却马达，接下来加热空气输出到优选气密封闭的室中。然后，加热的室内空气接下来借助于热交换器来被再次冷却。在一个替选方案中，用于引导空气的机构设置在电动机的热空气出口和热交换器的热空气入口之间。根据所述实施形式，将热空气从电动机中引走，引导至热交换器，借助于所述热交换器将所述热空气冷却。接下来，被冷却的空气输出到优选气密封闭的室中。根据第三实施形式，在热交换器的冷却空气出口和电动机的冷却空气入口之间和在电动机的热空气出口和热交换器的热空气入口之间设置有用于引导空气的机构。因此，冷却空气在基本上封闭的系统中循环。根据所述实施形式，室不必是气密封闭的，而足够用于保护马达免受含盐空气的影响。

根据另一优选的实施形式，至少一个电动机在壳体上和/或在定子上具有冷却通道。冷却通道能够伸展穿过壳体和/或沿着定子绕组伸展。借助于这种冷却通道可以针对性地冷却马达。冷却通道能够以不同的几何形状构成，例如直线形的、曲线形的、之字形的或者以其他的方式或方法构成。此外，能够在通道中设置有肋片，以便实现更有效的冷却。

根据另一实施形式，用于冷却的空气能够穿过冷却通道和/或在定子和转子之间的间隙。因此，有利地进一步改进地电动机的有效的冷却。例如将用于引导空气的机构和/或用于输送空气的机构连接到冷却通道上。

根据另一优选的实施形式，冷却剂是新鲜水，所述新鲜水能够穿过冷却通道以用于冷却电动机。根据所述实施形式，新鲜水借助于热交换器来冷却，通过管、软管或诸如此类的引导至通道，被引导穿过通道，并且接下来以被加热的方式再次引回至热交换器。

根据另一优选的实施形式，冷却装置具有第二热交换器，所述第二热交换器能够与第一热交换器连接并且构建用于，借助于新鲜水冷却空气，其中能够借助于第一热交换器借助于海水冷却新鲜水。因此，能够借助热交换器冷却新鲜水和空气。例如可行的是，借助于海水用大的主热交换器冷却新鲜水，将新鲜水引导至不同的马达或者船中的其他的装置，例如柴油机组。因此，电动机能够分别具有自身的小的第二热交换器，借助于所述第二热交换器通过冷的新鲜水冷却空气。然后，能够附加地使用新鲜水，以便例如冷却马达的定子，而使用被冷却的空气，引导穿过在定子和转子之间的间隙进而冷却转子。根据另一优选的实施形式，第一热交换器能够与电动机的定子连接，并且构建用于，借助于新鲜水冷却定子。

根据另一优选的实施形式，供能装置具有至少一个变流器，并且能够借助于新鲜水冷却变流器。尤其优选的是，所述变流器借助于新鲜水来冷却，因为所述变流器优选设置在电动机的位置附近。同样优选的是，能够将变流器冷却装置或者供能装置冷却装置以及电动机冷却装置设置在新鲜水的相同的冷却环路上。然而同样可行的是，也能够设置不同的冷却环路。

根据本发明的另一方面，所述目的在开始所述类型的冷却装置中通过下述方式来实现：冷却装置根据上面列出的实施例中的一个来构成。这种冷却装置能够使用在多种船、水上交通工具或者游艇中，以便例如冷却电动机或者其他的要冷却的装置。这种冷却装置有助于，以低维护和可靠运行的方式构成船以及降低能量消耗。如果在船中使用这种冷却装置，那么实现全部上面列出的优点。

附图说明

下面，根据实施例在参考附上的附图的情况下描述本发明。其示出：

图1示出部分剖开的根据本发明的船的立体图；

图2示出冷却装置的第一实施例的示意图；

图3示出冷却装置的第二实施例的示意图；

图4示出冷却装置的第三实施例的示意图；以及

图5示出冷却装置的第四实施例的示意图。

具体实施方式

图1中示出的船102在甲板114上具有四个马格努斯转子110作为推进装置。除所述马格努斯转子110之外，船在甲板114上还可选地具有舰楼130以及起重机105和起重机103。船附加地在船102的船尾上具有螺旋桨150作为另外的推进装置。船螺旋桨150能够经由轴111与两个电动机108、109连接。电动机108、109经由两个变流器柜115、116来馈电。在电动机108、109以及变流器柜115、116之上设置有天花板172，所述天花板将马达室相对于货物室优选气密地封闭。优选使用具有低转数的大体积的电动机、例如同步机作为电动机108、109，使得在整个驱动系中不必设有传动装置。此外，优选能够选择性地运行马达。为了使光进入到船102的内部中，所述船在侧部具有窗户118。

图2至4示出用于根据本发明的船102的根据本发明的冷却设备的示例的实施形式，借助于所述冷却设备能够冷却电动机108、109。

根据图2，冷却装置1在第一实施例中具有热交换器2，所述热交换器能够在一侧4馈送海水流16。海水流在此仅示意地通过箭头表明。在如图1中示出的船102中，海水流16能够借助于管向热交换器2往复引导。在第二侧6上，热交换器2具有空气入口24和空气出口26。因此，空气能够借助于所述热交换器2来冷却。

此外，在图2中示出电动机8。电动机8具有能够具有定子壳体的定子10。此外，电动机8具有在运行时围绕转子轴线14旋转并且与船的驱动单元、例如轴111和船螺旋桨150（图1）耦联的转子12。电动机8连同其元件设置在室19中，所述室通过壁18基本上气密地封闭。热交换器2连同其元件设置在室19之外。电动机8的定子或定子壳体10还具有空气入口20以及空气出口22。在所述空气入口和空气出口上设置有鼓风机20a、22a作为用于输送空气的机构，以便将空气输送到马达8中或者从其中输出；替选地，为此能够使用如叶片泵等诸如此类的其他的泵。优选地，能够引导空气穿过定子或者定子壳体10中的冷却通道，和/或穿过转子12和定子10之间的间隙。在热交换器2的空气入口24和空气出口22之间设置有管30。经由所述管30将热空气从马达8中导出并且朝热交换器2引导。从热交换器2的空气出口26中导出的冷空气借助于第二管32引导至室19的壁18中的空气入口28。空气从所述空气入口28中进入到室19中，使得整体上用冷的空气填充所述室。然后，冷的室内空气由鼓风机20a在空气入口20处抽吸并且导入到冷却通道或者在转子12和定子10之间的间隙中。通过用冷的空气填充室19，入口20中的鼓风机20a总是能够抽吸与刚好所需一样多的空气，以便将马达8冷却到需要用于最佳功率的温度上。此外，经由下述空气冷却马达8，所述空气不直接吹入或者抽吸到马达8中，而是沿着其表面掠过。优选地，室19借助于壁18或者天花板、门、舱口等来气密地封闭，使得在船102中（图1），没有或者尽可能少的含盐的空气到达室19中。替选地，同样根据本发明，不气密地封闭室19，然而在室19之内存在超压，使得含盐的空气不能够从外部留到室19的内部中。同样还可行的是，在室19的入口28和马达8的入口20之间设置有管，和/或在马达8的出口22和热交换器2的入口24之间不设有管30。

在根据图3的冷却装置1的第二实施例中，冷却装置1具有第一热交换器2和第二热交换器3。这两个热交换器2、3与马达8耦联并且为此用于借助于冷却剂来冷却所述马达。第一热交换器2设置在第一冷却环路中，所述第一冷却环路基本上相应于冷却装置1的根据图2的第一实施形式。设置有第二热交换器3的第二冷却环路使用新鲜水、例如冷却水或者其他的冷却液体作为冷却剂。第二热交换器3同样如第一热交换器2一样与海水流17耦联，其中所述海水流17又在根据图1的船102中例如能够经由管从船102的外部区域被引导至热交换器3。热交换器3在第二侧7与两个冷却水管道34、36连接，所述冷却水管道分别具有泵38、40。泵38、40构建用于输送相应的冷却水流。冷却水管道34、36从室的也设置有热交换器3的外部导向到室19的内部19中，并且在那与冷却体42连接。为此，冷却体42具有冷却水入口44和冷却水出口46。根据图3，冷却体42设置在电动机8的定子10的或者马达壳体的外部的部段上。这仅是一个示意图。同样可行的是，在壳体中或者在定子10中设置有冷却通道，能够通过所述冷却通道引导冷却水。根据所述实施例例如可行的是，基本上用能够穿过空气入口20引导到马达8的内部中的空气冷却转子12，并且基本上用水冷却马达8的定子10，所述水能够经由热交换器3借助于海水流17冷却的并且借助于冷却水管道34、36在热交换器3和冷却体42之间循环。

图4示出冷却装置1的另一替选方案。除图3中示出的冷却装置1之外，根据图4的冷却装置1具有第三冷却环路。第三冷却环路同样如第二冷却环路借助于热交换器3来馈送，所述热交换器构建用于借助于海水流17冷却冷却水。根据图4，从冷却水管道34、36中分枝出两个另外的冷却水管道35、37并且将冷却水朝变流器柜48引导或者引导远离变流器柜48。变流器柜48经由供能线缆50与电动机8连接。在变流器柜48中设置有多个变流器，所述变流器构建用于以一定的电压和频率提供电动机8所需的电流。为了确保变流器柜48的最佳的运行优选的是，冷却所述变流器柜。根据该实施例，变流器柜48或者包含在其中的变流器用冷却水来冷却，所述冷却水借助于热交换器3借助于海水流17来冷却。被冷却的冷却水在热交换器3的第二侧7上由泵40输送，经过冷却水输入管道37流动至变流器柜48。在所述变流器柜中设置有多个冷却体或者薄片或诸如此类的，其将热量运输远离变流器。然后，借助于冷却水管道35和泵38将加热的水从变流器柜48中运走并且再次到达至热交换器3。这两个另外的冷却环路相应于根据图3的冷却环路构成。

冷却装置1的另一替选方案作为根据图5的实施例示出。根据所述实施例（图5），冷却装置1具有和根据图3的实施例一样的主要特征。用于冷却根据图5中的该实施例的电动机8的冷却环路被级联。冷却装置具有第一热交换器2和第二热交换器3。热交换器3具有第一侧5和第二侧7，其中能够将海水流17导入到第一侧5中，并且冷却水管道34、36连接到第二侧上。第一热交换器2同样具有第一侧4和第二侧6，其中两个冷却水管道52、54连接到第一侧4上并且两个空气通道30、32连接到第二侧6上。冷却水管道52、54引导至第二热交换器3的第二侧7。空气通道30、32与电动机8的共同作用以及冷却通道34、36与冷却元件42的共同作用相应于根据图3的实施例构成。根据当前的实施例（图5）使用海水流17，以便对下述冷却水进行冷却，所述冷却水然后一方面用于经由冷却体42冷却电动机8并且另一方面在第一热交换器2中用于冷却空气，所述空气然后再次用于冷却电动机8和尤其转子12。因此，对于整个冷却系统仅需要一个海水进口，并且此外能够在第一热交换器2中尽可能地避免腐蚀。

如果在船102中（图1）设置有多于一个马达8、108、109，那么能够为每个马达设置有冷却装置，或者为多个马达设置有共同的冷却装置。如果根据图5中的实施例构成用于多个马达的冷却装置，那么例如能够为每个电动机8、108、109设置有第一热交换器2，其中所述多个第一热交换器2与唯一的第二热交换器3共同作用。

Claims (14)

1.一种船（102），具有

用于驱动特别是所述船（102）的螺旋桨（150）的至少一个电动机（8，108，109）和用于借助于至少一种冷却剂冷却至少一个所述电动机（8，108，109）的冷却装置（1），其特征在于，所述冷却装置（1）具有热交换器（2，3），所述热交换器构建用于借助于海水（16，17）冷却所述至少一种冷却剂。

2.根据权利要求1所述的船，其特征在于，

所述冷却剂是空气和/或新鲜水。

3.根据权利要求1所述的船，其特征在于，

所述冷却剂是空气，并且所述电动机（8，108，109）的定子（10）和/或转子（12）能够借助所述空气冷却。

4.根据权利要求3所述的船，其特征在于，

至少一个所述电动机（8，108，109）设置在所述船（102）的基本上气密封闭的马达室（19）中，并且用于冷却所述电动机（8，108，109）的空气是室内空气。

5.根据权利要求3或4所述的船，其特征在于，

在所述电动机（8，108，109）的热空气出口（22）和/或冷却空气入口（20）处设置有用于输送空气的机构（20a，22a）。

6.根据上述权利要求之一所述的船，其特征在于，

在所述电动机（8，108，109）的冷却空气入口（20）和所述热交换器（2，3）的冷却空气出口（26）之间和/或在所述电动机（8，108，109）的热空气出口（22）和所述热交换器（2，3）的热空气入口（24）之间设置有用于引导所述空气（30，32）的机构（20a，22a）。

7.根据上述权利要求之一所述的船，其特征在于，

至少一个所述电动机（8，108，109）在壳体上和/或在定子（10）上具有冷却通道。

8.根据权利要求7所述的船，其特征在于，

用于冷却的空气能够穿过所述冷却通道和/或在所述定子（10）和转子（12）之间的间隙。

9.根据权利要求7所述的船，其特征在于，

所述冷却剂是新鲜水，所述新鲜水能够穿过所述冷却通道以用于冷却所述电动机（8，108，109）。

10.根据上述权利要求之一所述的船，其特征在于，

所述冷却装置（1）具有第二热交换器（2），所述第二热交换器能够与所述第一热交换器（3）连接并且构建用于，借助于新鲜水冷却空气，其中所述新鲜水能够借助于所述第一热交换器（3）借助于海水来冷却。

11.根据权利要求10所述的船，其特征在于，

所述第一热交换器（2，3）能够与所述电动机（8，108，109）的定子（10）连接，并且构建用于，借助于所述新鲜水来冷却所述定子。

12.根据上述权利要求之一所述的船，其特征在于设有能够借助于所述冷却剂冷却的供能装置（48）。

13.根据权利要求12所述的船，其特征在于，

所述供能装置（48）具有至少一个变流器，并且所述变流器能够借助于新鲜水冷却。

14.用于具有至少一个电动机（8，108，109）的船（102）的冷却装置，所述冷却装置用于借助于至少一种冷却剂进行冷却，所述冷却装置具有热交换器（2，3），所述热交换器构建用于，借助于海水（16，17）冷却所述至少一种冷却剂。

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