CN111742465A - 具有包括空气动力学附件的定子格栅的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机。定子包括沿着定子周向设置的多个径向通道(102)。径向通道(102)由径向齿(101)界定，并且磁通发生器被容纳在这些径向通道(102)中。此外，径向通道(102)包括面向磁通发生器的流体循环通路。电机包括至少一个空气动力学附件(85、90)，该空气动力学附件与电机同轴并且设置在电机的纵向端部处。空气动力学附件(85、90)包括第一流体引导部分和第二部分，第一流体引导部分经过循环通路，第二部分沿着至少一个径向齿(101)径向地延伸，并且具有用于引导流体的空气动力学轮廓。本发明还涉及一种配备有这种类型电机的压缩机和涡轮增压器。

Description

具有包括空气动力学附件的定子格栅的电机
技术领域
本发明涉及一种用于例如液态流体或气态流体的工作流体的电辅助压缩设备。
本发明尤其涉及一种在将气态流体传送至任一装置之前藉由压缩机压缩气态流体的装置，；气态流体在此为空气，压缩机为单独的或与涡轮机相关联从而形成涡轮增压器，并且更具体地是将气态流体传送至内燃机的进气口。
事实上，如广为所知的，内燃机所传递的功率取决于馈送入该发动机的燃烧室的空气量，该空气量本身与该空气的密度成比例。
因此，当需要高功率时，通常在允许外部空气进入该燃烧室之前，通过压缩外部空气来增加该空气量。这种已知为涡轮增压的运行可以使用任一装置来实现，诸如由电机驱动的单独的压缩机(电气化的压缩机)，或与涡轮机以及电机相关联从而形成电气化涡轮增压器的压缩机。
背景技术
在上述两种情况下，与压缩机相关联的电机可以是多种类型的。
一种是具有小气隙且绕组靠近转子的电机，该电机提供最佳的磁通引导和优化的效率。这种类型电机的优点是具有一定的紧凑性，这有时在对其冷却方面可能是个问题，并且需要用于散热的特定系统。
为了不侵入压缩机的空气进气口，这种类型的电机通常在电气化压缩机的情况下位于离心式压缩机的背面上，或在电气化涡轮增压器的情况下位于压缩机与涡轮之间，尽管在后一种情况下由于靠近涡轮机而存在不利的热环境。通常，压缩机、涡轮机和电机之间的联接是刚性的。这种类型的机器也可以位于压缩机侧上，但是相对远离空气进气口，以免干扰它。压缩机和机器之间的联接则是刚性的，或者由机械或磁耦合组成。
在专利US-2014/0,373,532、US-8,157,543、US-8,882,478、US-2010/0,247,342、US-6,449,950、US-7,360,361、EP-0,874,953或EP-0,912,821中更详细地描述了这种类型的系统。
另一类型的机器是具有大气隙的电机，该气隙有时可能几厘米长，以允许工作流体从中通过，从而使得能够尽可能靠近压缩系统地、在有利得多的热环境中集成。
然而，这种电机装置涉及的缺陷是干扰和限制了转子与定子之间的磁通通过该大气隙，这导致限制了电机的固有效率及其特定性能(特定功率，功率密度)。
在专利EP-1,995,429、US-2013/169,074或US-2013/043,745清楚地描述了这种类型的电机。
最后，现已出现一种新型的机器。这是一种设有定子格栅的机器，在专利申请FR-3,041,831(WO-2017/050,577)和FR-3,048,022中对其进行了详细描述。被称为“定子-格栅”的该电机包括转子和定子。定子包括沿着定子周向设置的多个径向通道、容纳在这些径向通道中的磁通发生器以及接纳转子的定子轴承。磁通发生器例如是线圈。径向通道包括面对磁通发生器的流体循环通路。此外，径向通道由也被称为“定子齿”的径向齿分开。
与其它两种类型的机器相比，该机器具有在冷却和电气性能方面提供更好折衷的优势。另一方面，位于机器端部处的定子齿的平面垂直于空气流，并且它们因此会干扰气流。对气流的影响导致压缩机性能下降。此外，改变径向齿的形状以改善空气流动将导致更高的机器成本。实际上，包括这些齿的定子由一叠金属条(薄板)制成，为了改变定子齿的形状，在每个条上需要特定的几何形状，或者需要特定的条组件，这使制造更复杂，尤其是为了独立地识别每个条而对最终系统和物流的成本产生负面影响。。
为了克服这些缺点，本发明涉及一种具有定子格栅的电机，电机包括转子和定子，定子包括沿着定子周向设置的多个径向通道。径向通道由径向齿界定，并且磁通发生器被容纳在径向通道中。此外，径向通道包括面对磁通发生器的流体循环通路。为了改善流体(例如空气)穿过机器的通过，电机包括至少一个空气动力学附件，该空气动力学附件与电机同轴并且设置在电机的纵向端部处。该空气动力学附件包括至少两个部分：第一部分，用于引导经过循环通路的流体；第二部分，沿着径向齿径向地延伸，并且沿电机的轴向方向具有用于引导流体的空气动力学轮廓。
本发明还涉及一种配备有这样电机的压缩设备以及用该类型的电机电气化的涡轮增压器。
发明内容
根据本发明的装置涉及一种电机，该电机包括转子和定子，该定子包括沿着所述定子周向地设置的多个径向通道，所述径向通道由径向齿界定；容纳在所述径向通道中的磁通发生器；所述径向通道包括面对所述磁通发生器的流体循环通路，其特征在于，所述电机包括至少一个空气动力学附件，所述空气动力学附件与所述电机同轴，并且设置在所述电机的纵向端部处，所述空气动力学附件包括至少一个第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分用于引导经过所述循环通路的流体，所述第二部分沿着至少一个所述径向齿径向延伸，并且沿所述电机的轴向方向具有用于引导流体的空气动力学轮廓。
有利地，所述空气动力学附件由具有低热阻抗的材料制成，优选地为聚合物材料，并且更优选地为允许形成复杂形状的聚合物材料。
较佳地，流体是空气。
有利地，所述空气动力学附件沿着所述空气动力学附件的中间面具有不对称的轮廓。
根据本发明的一变型，所述空气动力学附件通过增量制造或通过模制来获得。
根据本发明的一实施例，所述空气动力学附件由至少两个元件组成，其中，至少一个是可移除的元件。
有利地，电机包括设置在所述电机的两个纵向端部处的两个空气动力学附件。
优选地，当所述空气动力学附件位于所述径向齿的纵向端部处部、所述径向齿位于所述循环通路中的所述流体的入口处时，所述空气动力学附件的所述第二部分在正交于所述径向齿的径向方向的截面中基本上具有半圆形轮廓。
优选地，定位在位于所述循环通路中的所述流体的入口处的所述径向齿的纵向端部处的所述空气动力学附件包括中心拱顶部，优选地，所述拱顶部具有为至少三级的椭圆形。
有利地，所述拱顶部包括允许所述流体通过的开口。
根据本发明的一实施例，所述拱顶部的所述开口有利地引导气隙中的空气流，从而最小化扰动和穿过所述气隙的空气量。
优选地，所述拱顶部的所述开口用作防止碎屑的保护部，各开口的尺寸小于气隙的厚度。
根据本发明的一变型，当所述空气动力学附件位于所述径向齿的纵向端部，所述径向齿在所述循环通路的所述流体的出口处时，所述空气动力学附件的所述第二部分位具有这样的轮廓，该轮廓的厚度在垂直于所述径向齿的径向方向的截面中沿纵向减小，最大厚度位于所述径向齿的纵向端部处。
优选地，所述径向齿在所述流体从所述循环通路的出口处，位于所述径向齿的纵向端部处的所述空气动力学附件具有这样的纵向尺寸：该纵向尺寸根据其径向位置变化，优选地，当径向位置增加时，纵向尺寸减小。
根据本发明的一变型，所述径向齿在所述流体从所述循环通路的出口处，位于所述径向齿的纵向端部处的所述空气动力学附件配备有可动的空气动力学襟翼和相关联的控制系统，所述可动的空气动力学襟翼旨在向所述电机的出口处的所述流体提供有利的方向或调节流体的流率。
本发明还涉及一种用于气态或液态流体的压缩设备，该压缩设备包括压缩装置，压缩装置具有用于待压缩的所述流体的进口、用于所述经压缩的流体的出口，所述用于压缩所述流体的装置由压缩机轴承载并被容纳在所述进口和所述出口之间，并且包括根据上述特征中的一项的电机，所述电机相对于流体的流动方向位于所述压缩装置上游。
此外，本发明涉及一种电气化的涡轮增压器设备，其包括根据上述特征中的一项的压缩设备和包括膨胀装置，所述膨胀装置和所述压缩设备紧固于同一旋转轴上，从而允许所述膨胀装置和所述压缩设备共同旋转。
附图说明
根据本发明的装置的其它特征和优点将从参照附图、阅读以非限制性示例的方式给出的对各实施例的以下描述中变得明了，附图中：
-图1示意地示出本发明一实施例的电气化压缩设备的结构，
-图2示意性地示出本发明一实施例的电气化涡轮增压器的结构，
-图3是定子格栅的立体图，
-图4示出本发明组件实施例立体图在定子齿处的周向剖切图，定子格栅的该组件的配备有两个空气动力学附件，
-图5示出本发明实施例立体图，是在定子格栅的流体入口处的上游空气动力学附件的和定子格栅的组件，
-图6示出本发明实施例立体图，是在定子格栅的流体入口处的下游空气动力学附件的和定子格栅的组件，
-图7是本发明组件实施例的分解图，该组件包括在定子格栅的流体入口处的上游空气动力学附件、定子格栅本身和在定子格栅的流体出口处的下游空气动力学附件，
-图8是本发明实施例的空气动力学附件的变型例立体图，该空气动力学附件设置在定子格栅的流体出口处、在定子格栅下游，
-图9是本发明实施例的空气动力学附件的变型例立体图，该空气动力学附件设置在定子格栅的流体入口处、在定子格栅上游，
-图10a示出在定子齿处以纵向截面观察的本发明一实施例的变型例，具有在定子格栅出口处的空气动力学附件，该空气动力学附件具有根据径向位置的恒定长度，以及
-图10b示出在定子齿处以纵向截面观察的本发明一实施例的变型例，具有在定子格栅出口处的空气动力学附件，该空气动力学附件具有取决于径向位置的可变长度。
具体实施方式
本发明涉及一种包括转子和定子的电机。定子包括沿着定子周向设置的多个径向通道。径向通道由径向齿界定，并且磁通发生器被容纳在径向通道中。磁通发生器例如是线圈。此外，径向通道包括面向磁通发生器的流体循环通路。
此外，电机包括至少一个空气动力学附件，该空气动力学附件与所述电机同轴并且设置在所述电机的纵向端部处。该空气动力学附件包括至少第一部分和至少第二部分，第一部分用于引导流体通过循环通路，第二部分沿着所述径向齿中的至少一个径向齿径向延伸，并在所述电机的轴向方向上具有用于引导流体的空气动力学轮廓。使用这种空气动力学附件，一方面允许借助空气动力学附件的第一引导部分对流体流更好地进行导引，另一方面借助空气动力学附件的第二成型部分防止通过定子齿通道的流的扰动。
仅作为示例，在说明书的其余部分中，该电机是一极对同步电机。
这决不排除任何其它电机，例如具有多于一个极对的同步电机、绕线转子或鼠笼转子异步电机以及磁阻电机。
根据一实施例，空气动力学附件可以由具有低热阻抗的材料制成，优选地由聚合物材料制成。因此，定子格栅的冷却得到改善，低热阻抗涉及具有良好导热性的材料。优选地，聚合物材料可以与增量制造机器兼容或与允许形成复杂形状的模制工艺兼容。
根据本发明的另一变型，空气动力学附件可具有沿着其中间平面的非对称轮廓。这种特定特征具有例如改变流动方向的优点，并且它可以是真正有利的，例如用于将出口处的流体流引导到下一个配件，例如压缩机，从而改善其性能。
优选地，空气动力学附件可以通过增量制造或通过模制而制成。空气动力学附件的成本可因此降低。模制对于批量生产的部件是特别有利的，因为这种制造技术使得能够快速且便宜地生产。增量制造允许生产复杂的部件，特别是不能通过模制制造的部件。
根据本发明的一变型实施例，空气动力学附件可由至少两个元件组成，其中至少一个元件是可移除的。实际上，流体流会满载侵蚀性流体或固体元件，它们可能损坏空气动力学附件。使与潜在满载流体接触的至少部分的附件是可移除的，这允许容易地替换附件并且维持电机的电气性能和热学性能同时增加其寿命。因为空气动力学附件的部分不与流体接触，因此该部分可以在电机的整个寿命期间保留。
优选地，电机可以包括设置在电机的两个纵向端部处的两个空气动力学附件。因此，当流体流入和流出定子格栅时对流体流进行导引，这允许改善电机的性能和冷却，以限制压降并且优化可能设置在出口处的部件的性能，该部件诸如举例来说是压缩机。
根据本发明的一变型，当空气动力学附件的第二部分定位在位于循环通路的流体入口处的径向齿的纵向端部处时，该第二部分在与所述径向齿的径向方向正交的截面中可基本上具有半圆形轮廓。半圆形截面的这种空气动力学轮廓实现了限制在定子格栅的流体入口处的流动扰动的风险。
根据本发明的一变型，位于循环通路的流体入口处的径向齿的纵向端部处的空气动力学附件可包括中心拱顶部。拱顶部具有回转体的形状，其直径在纵向方向和流体的循环方向上增加，从而渐进地引导流动。优选地，拱顶部具有至少三级的椭圆形。拱顶部允许流动在循环通路中定向，而尽可能多地限制该区域中的流动扰动。拱顶部具有沿纵向方向为至少三级的椭圆形时，这个特征特别地得到验证。拱顶部还提供了保护转子和气隙免受流体流和可能的固体元件影响的优点，所述固体元件可能使转子或气隙劣化，并因此使电机的性能劣化。拱顶部与电机的转子、旋转轴和/或定子同轴。优选地，拱顶部在其最靠近定子格栅的端部处具有基本上(圆)柱形的外部形状，优选地具有大于转子直径的直径。
根据该实施例的一个变型，当空气动力学附件包括拱顶部时，拱顶部可以包括允许流体通过气隙的开口。优选地，当传热流体不包括可能使转子和/或气隙劣化的侵蚀性化学或机械元素(例如固体颗粒)时，可以使用该实施例。允许流体借助拱顶部中的开口穿过气隙提供了对转子更好的冷却，并且因此允许维持电机的性能，而同时使整个流的压降最小化。优选地，这些开口的尺寸小于气隙的厚度，从而防止碎屑穿过气隙并阻塞气隙。
替代地，定位在位于循环通路的流体入口处的径向齿的纵向端部处的空气动力学附件可以包括呈内环或实心盘形式的内冠部，而不是上述拱顶部。该内冠部允许将各空气动力学轮廓壁彼此连接，并因此机械地加强空气动力学附件。
使用实心圆盘作为内冠部防止流体进入气隙。如果该流体充满侵蚀性的化学试剂或机械试剂(例如固体颗粒)，则实心盘使得转子和气隙被保护免受这些试剂的影响。
另一方面，使用内环用于内冠部允许流体进入气隙，该内环特征在于非零的外径和内径。该特定特征允许改进转子的冷却并改进电机的性能。当流体没有侵蚀性化学试剂或机械试剂(例如固体颗粒)时，这是特别有利的。
根据本发明的另一变型，当空气动力学附件的第二部分定位在位于循环通路的流体出口处的径向齿的纵向端部处时，该第二部分可以具有这样的轮廓，该轮廓的厚度在垂直于径向齿的径向方向的截面中可以纵向减小，最大厚度在径向齿的纵向端部处。渐缩的截面和逐渐减小的厚度的这种空气动力学轮廓允许限制在定子格栅的流体出口处的流动扰动的风险。该轮廓尤其可以终止于一点，从而通过尽可能多地限制扰动和压降而重新附连来自两个相邻的循环通路的流。
优选地，位于循环通路流体出口处的径向齿纵向端部处的空气动力学附件可具有取决于其径向位置的可变纵向尺寸。优选地，当径向位置增加时，纵向尺寸可以减小。因此，径向齿出口处的空气动力学得到改善，因为气流可以重新附连，而同时限制空气动力学扰动。
根据本发明的一变型，位于循环通路流体出口处的径向齿纵向端部处的空气动力学附件可以配备有可动襟翼和相关联的控制系统，活动襟翼允许在电机的出口处待修改的空气动力学轮廓。该功能允许根据电机、压缩机和期望的整体系统性能来优化流体的流动方向。
本发明还涉及一种用于气态或液态流体的压缩设备，包括压缩装置(例如压缩机)，该压缩装置具有用于待压缩的流体的进口和用于经压缩的流体的出口。流体压缩装置由压缩机轴承载并被容纳在进口与出口之间。该装置还包括根据上述实施例中的一个的电机，该电机相对于流体的流动方向定位在压缩装置上游。将上述电机用于电气化的压缩机允许改善电机的冷却性能，从而增加其性能和寿命，而同时向压缩机提供流体循环流，该流体循环流使电机内的压降最小化，并且限制压缩机出口处的空气动力学干扰，因此允许改善压缩性能。
本发明还涉及一种电气化涡轮增压器设备，其包括膨胀装置(例如涡轮机)和如上所述的电气化压缩设备。膨胀装置和压缩设备紧固到同一旋转轴，因此允许膨胀装置和压缩设备的共同旋转。使用上述电气化压缩设备允许压缩性能得到改善，并且涡轮增压器性能因此也更高，涡轮机入口处的流体流率由于压缩机性能的提高而提高。
此外，压缩机可配备有带端口的护罩，该护罩允许由压缩机压缩的气体的一部分在压缩机上游再循环。部分压缩气体的这种再循环防止了在某些运行条件(低流率、压缩机入口与出口之间的高压差)下可能发生的喘振现象，喘振现象可能导致压缩机中的流动方向的不稳定反向。当喘振发生时，它可对压缩机造成非常明显的损坏。
当压缩机装备有带端口的护罩时，这样的后缘是特别有利的：当其径向位置增加时，下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92的长度减小。实际上，外侧直径处减小的长度允许减小外侧半径上的尾流，并因此防止了在不必要时带端口的护罩的不合时宜的运行，因此改善了压缩机效率。另一方面，保持内侧直径上的较大长度允许防止压缩机入口处的尾流干扰。
作为非限制性示例，图1示意地示出用于诸如液态流体或气态流体的工作流体的电气辅助的压缩设备10。
该装置特别地用作由电机控制的流体压缩机，并且在下文中被称为电气化的压缩机。
压缩机11，这里例如是离心叶轮型压缩机，包括壳体12，其具有用于诸如空气或空气混合物(其可包含排气气体)的气态流体的进气口14和经压缩流体的出口16。
该壳体12容纳设置在进气口与出口之间的、呈压缩机轮18形式的压缩装置，该压缩装置在轴20上进行旋转运动。
该轴20旋转地连接到电机24的转子22，该转子相对于图1中从左向右循环的气态流体流Fa与进气口14相对地布置并且位于该其上游。
如下文所述，用作动力机器的电机具有特定特征，即被构造成使得气态流体流经该机器的定子并被馈送到压缩机的进气口14。
在图1的示例中，电机设置在进气口14上，电机通过任何已知的手段、例如螺钉紧固到该进气口。
作为非限制性示例，图2示意性地示出与膨胀装置44相关联的、用于气态流体或液态流体的压缩设备10。
这样形成的组件被称为涡轮增压器46。
如图1所示，压缩设备10包括压缩机11和电机24，电机的转子22连接到压缩机的轮18的轴20。
膨胀装置44包括具有壳体50的涡轮机，该壳体具有用于流体(例如经压缩热空气，或来自内燃机的排气气体)的入口52和经膨胀流体出口54。涡轮机轮56在此是叶轮，设置在壳体50中入口与出口之间，并且由涡轮机轮轴58承载。该轴58旋转地连接到由电机的转子22和压缩机轮的轴20组成的组件。
转子22、压缩机轮轴20和涡轮机轮轴58因此构成由轴承40a支承的整体组件。
对于图2的这个示例，压缩机因此可以仅由涡轮机驱动，并且如果由涡轮机供应的电力大于运行压缩机所需的电力，则电机可以在转子22的旋转作用下充当电流产生器。
压缩机也可以由涡轮机和用作电动机的电机驱动，这允许增加涡轮增压器的动态和静态性能，尤其是增加对于给定膨胀比的压缩比，以及促进压缩机的激活和加速(涡轮增压器响应时间减少)。
注意到，定子和转子的表面处理使得该机器与腐蚀性流体的供应相容，腐蚀性流体例如是来自发动机的、可能与空气混合的排气气体。
此外，这种类型的机器尤其可以相当简单地集成在现有涡轮增压器系统上而不需要对原始系统进行极大的改变。
在这种类型的结构中，电机的转子尤其可以用作压缩机侧上的夹紧螺母。
作为非限制性示例，图3示意性示出了定子格栅电机的定子格栅100的示例，其在专利申请FR-3,041,831(WO-2017/050,577)和FR-3,048,022中更详细地进行了描述。定子格栅100包括径向齿101(也称为定子齿)和径向流体通道102(例如，图3的非限制性示例中的十二个径向通道和十二个径向齿)。这些径向通道102既用作工作流体的循环通路，又用于安装线圈。定子齿101从具有例如槽的、连续或不连续的中心环103延伸到外环104。内环103和外环104的纵向端部处的表面以及径向齿101的纵向端部处的表面是平面且共面的，因此形成表面26。径向通道由内环103和外环104以及径向齿101界定。
作为非限制性示例，图4示意性示出了组件的周向剖切图，该组件包括定子格栅100、根据本发明的一实施例的、位于定子格栅100中的流体入口(例如空气)上游的空气动力学附件85以及根据本发明的一实施例的、位于定子格栅100中的流体出口下游的空气动力学附件90。图4中未示出用于引导循环流体流的空气动力学附件85和90的第一部分。轴线XX表示电机的纵向轴线，其与定子的轴线、转子的轴线以及空气动力学附件85和90的轴线是共同的。该周向剖切图尤其提供了组件在定子齿处的总体轮廓的视图。该总体轮廓包括在上游空气动力学附件85上的、例如半圆形的圆形轮廓87，定子格栅100的定子齿101的、例如矩形的或具有恒定厚度的截面，以及在下游空气动力学附件90上的、厚度逐渐减小(3级或更高的椭圆)的渐缩的轮廓92。渐缩轮廓92的端部可以是倒圆的或尖的，从而改善来自不同的相邻循环通路的流的再附着。在图4中，位于下游的空气动力学附件90上的渐缩轮廓92具有取决于径向位置的可变纵向尺寸(长度)。
上游空气动力学附件85还包括与定子和定子格栅100同轴的中心拱顶部80。该拱顶部(尖顶部)80从定子格栅100沿纵向方向延伸，与流体的流动方向相反，在定子格栅100处，其基本上是圆柱形的并且具有比转子半径大的半径。其端部可以是尖的，或者如图4所示是倒圆的。因此，入流首先在其尖的端部处或倒圆端部处遇到拱顶部80。然后，循环流被拱顶部80的外壁引导向由径向齿101界定的流体循环路。
在图4的示例中，拱顶部80设有开口81，其允许流体进入拱顶部80从而冷却转子和气隙。当传热流体不含可能损坏转子和/或气隙的侵蚀性化学试剂和固体颗粒时，这种构造是尤其相关的。
当传热流体载有可能损坏转子或气隙的侵蚀性化学试剂或固体颗粒时，拱顶部80优选地没有开口81。因此，流体不能进入气隙区域，并且因此保护了气隙和转子。
作为非限制性示例，图5示意性示出了安装在定子格栅100上的上游空气动力学附件85的实施例(而图4是齿处的周向剖切图)。除了在齿上游的空气动力学轮廓87之外，空气动力学附件设有圆柱形壁86，用于在该壁内侧引导循环流体流。因此，循环流体流完全通过由圆柱形壁86的内侧直径限定的导管。该圆柱形壁86还允许隔离绕组以免与流体直接接触。
空气动力学附件85还可包括与定子同轴的中心拱顶部。拱顶部80可以包括或不包括用于使循环流体流(例如空气)朝向气隙和转子(图5中未示出)通过，并因此用于冷却转子的开口81。该拱顶部固定有覆盖径向齿101的空气动力学轮廓87。因此，拱顶部对组件的刚性有利。
当不使用拱顶部时，可使用内冠部代替。该内冠部的目的是连接在内侧直径上覆盖径向齿101的空气动力学轮廓87，从而确保整个空气动力学附件85的刚性。
在该圆柱形壁86外部没有流循环。另一方面，空气动力学附件85设有覆盖径向齿的径向壁89，这些径向壁89位于由圆柱形壁86界定的空间外侧，并且在空气动力学轮廓壁87的延伸范围中。此外，空气动力学附件85设有与覆盖径向齿的径向壁89互补的径向壁88。这些径向壁88用于界定围绕径向齿的线圈空间(未示出)。径向壁88和89在其外侧直径上由外冠部79保持在一起。外冠部抵靠在定子格栅100的表面26上的这些纵向端部中的一个纵向端部上因此，这个端部是提供最佳接触的平坦表面。该外冠部79的另一端部也是平面，与径向壁89的纵向端部共面。
空气动力学附件85的、由圆柱形壁86界定的部分经受可能损坏它的循环流。可能有利的是确保空气动力学附件85的这个部分如果需要的话可以被移除从而被替换，此部分包括圆柱形壁86、覆盖径向齿101的空气动力学轮廓87的壁和内冠部(未示出)或拱顶部80(如果有的话)。
圆柱形壁86的外部部分可以可选地是不可移除的。因此，空气动力学附件85可以由以下两部分组成：可移除的第一部分，其包括圆柱形壁86、内冠部或拱顶部80(如果有的话)，以及覆盖径向齿101的空气动力学轮廓壁87；不可移除的第二部分，其包括外冠部79和径向壁88和89。
几何形状的连接区域具有连接圆角或倒角，从而避免流体循环扰动的风险。
作为非限制性示例，图6示意性示出了安装在定子格栅100上的下游空气动力学附件90的一实施例(而图4是齿处的周向剖切图)。除了径向齿101下游的空气动力学轮廓92之外，空气动力学附件90包括圆柱形壁93，用于在该圆柱形壁93内侧引导离开由径向齿101界定的流体循环通路的流体流。离开流体循环通路的循环流因此完全流过由圆柱形壁93的内侧直径限定的导管。
空气动力学附件90还包括内圆柱形壁96，其提供机械强度和空气动力学轮廓壁92相互之间的连接。
在该圆柱形壁93外部没有流循环。另一方面，空气动力学附件90设有覆盖径向齿的径向壁95，这些径向壁95位于由圆柱形壁93界定的空间的外部，并且在空气动力学轮廓壁92的延伸范围中。此外，空气动力学附件90设有与覆盖径向齿的径向壁95互补的径向壁94。这些径向壁94用于界定围绕齿的线圈空间(未示出)。
此外，空气动力学附件90包括外冠部97，例如圆柱形，其直径基本上等于定子格栅100的直径。该外冠部97的纵向端部是平面的。在一侧上，外冠部与定子格栅100的表面接触。该外冠部97的另一平面端部与径向壁95的纵向端部共面。该冠部允许所有壁92和在壁92延伸范围中的径向壁95与径向壁94保持在一起。因此，确保了空气动力学附件90作为整体的机械强度。
空气动力学附件90的、由圆柱形壁93界定的部分经受可能损坏它的循环流动。可能有利的是确保空气动力学附件的这个部分如果需要的话可以被移除从而被替换，这个部分包括圆柱形壁93、覆盖径向齿96的空气动力学轮廓92和内圆柱形壁96。
圆柱形壁93的外部部分可以可选地是不可移除的。因此，空气动力学附件90可以由以下两部分组成：可移除的第一部分，其包括圆柱形壁93、内冠部96和覆盖径向齿101的空气动力学轮廓壁92；不可移除的第二部分，其包括外冠部97和/或径向壁94和95。
还注意到，几何形状的连接区域具有连接圆角或倒角，从而避免流体循环扰动的风险。
作为非限制性示例，图7示意性示出了根据本发明的一实施例的定子格栅100和两个空气动力学附件85和90的组件的分解图，这两个空气动力学附件相对于流体的流动方向分别设置在定子格栅100上游和下游。这两个附件对应于结合图5和6所描述的附件。
这两个空气动力学附件85和90配备有直接集成在空气动力学附件85和90中的安装构件110和120。安装构件110允许空气动力学附件90安装在定子格栅100中，这些安装构件110接合在由外环104和定子齿101界定的外部部分中的径向腹板102中。安装构件110包括径向壁94的延伸部，该延伸部在纵向方向上从外端部朝向内侧延伸，沿与流动方向相反的方向，使得这些径向壁94接合到径向腹板102中。
安装构件110还包括圆柱形壁111的一部分，径向壁94和圆柱形壁111形成基本上T形的截面，圆柱形壁部分111沿纵向方向、沿与流动相反的方向延伸圆柱形壁93，从而进入定子格栅100的径向腹板102。径向壁94和圆柱形壁111之间形成T的结合部在径向壁94的内径向端部处和圆柱形壁部分111的大约周向中间长度处实现。安装构件110的数量等于定子格栅100的径向腹板102的数量(图7中是十二个安装构件110)。
安装构件110允许空气动力学附件90定位在定子格栅100上，并且防止这两个部分的任何相对旋转，因为部分的相对旋转可能干扰循环流体流。
安装构件110是空气动力学附件90的整体部分。
空气动力学附件85的安装构件120关于定子格栅100的中间平面与空气动力学附件90的安装构件110基本对称，该平面与纵向轴线正交。
作为非限制性示例，图8示意性单独示出了图6和图7所示的空气动力学附件90，与图6不同，图6中空气动力学附件90示出为安装在定子格栅100上。图8允许一方面看到空气动力学附件的空气动力学轮廓92和外部部分93，另一方面看到进入定子格栅100并且在图6中未示出的安装构件110。
作为非限制性示例，图9示意性单独示出了图5和图7所示的空气动力学附件85，与图5不同，图5中空气动力学附件85示出为安装在定子格栅100上。空气动力学定子85包括空气动力学轮廓87、外部部分86、设有开口81的拱顶部80。此外，图9允许看到安装构件120包括径向壁121，其在流动方向上延伸径向壁88从而进入定子格栅100，径向壁121类似于安装构件110的壁94，以及看到圆柱形壁部分122，其在流动方向上纵向延伸圆柱形壁87从而进入定子格栅，圆柱形壁部分122类似于安装构件110的圆柱形壁部分111。安装构件120与安装构件110类似，径向壁121和圆柱形壁部分122形成大致T形的截面，径向壁121和圆柱形壁122之间的结合部在径向壁121的内径向端部处且在圆柱形壁部分122的大约周向中间长度处实现。安装构件120的数量等于定子格栅100的径向腹板102的数量(例如，十二个安装构件120)。
安装构件120允许空气动力学附件85定位在定子格栅100上，并且防止这两个部分的任何相对旋转，因为部分的相对旋转可能干扰循环流体流。
安装构件120是空气动力学附件85的整体部分。
作为非限制性示例，图10a示意性地示出了根据本发明实施例的、在由电机的纵向轴线XX(水平轴线)和由径向齿101的径向轴线限定的平面中的截面。
该图示出了上游空气动力学附件85的空气动力学轮廓壁87、定子齿101和下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁91。在该构造中，这三个零件中的每一个都具有沿着纵向轴线XX的恒定长度，该长度是取决于所考虑的零件的径向位置的。此外，上游空气动力学附件85的空气动力学轮廓壁87的、定子齿101的和下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁91的纵向端部表面都垂直于轴线XX。值得注意的是，空气动力学轮廓壁91终止于与轴线XX和流动方向正交的平直部分。
作为非限制性示例，图10a示意性示出了根据本发明一实施例的、在由电机的纵向轴线XX(水平轴线)和由径向齿101的径向轴线限定的平面中的截面。
该图示出了上游空气动力学附件85的空气动力学轮廓壁87、定子齿101和下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92。在该构造中，上游空气动力学附件85的空气动力学轮廓壁87和定子齿101根据齿的径向位置具有恒定的长度，并且它们的纵向端部表面都垂直于轴线XX。另一方面，下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92的长度取决于其径向位置：长度不是恒定的，并且它根据径向位置变化。空气动力学轮廓壁92的、沿流体流动方向的上游纵向端部表面垂直于轴线XX。另一方面，空气动力学轮廓壁92的、沿流体流动方向的下游纵向端部表面垂直于轴线XX。优选地，下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92的长度在其径向位置增加时减小。下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92的长度在其内半径处最大；下游空气动力学附件90的空气动力学轮廓壁92的最小长度处于其最大半径处。该特征允许改善电机出口处的循环流体流动，而同时限制扰动和压降。当压缩机正好设置在电机出口处时，这是特别有利的，流体流进入压缩机从而提供最佳的压缩机效率。

Claims (17)

1.一种电机(24)，所述电机包括转子(22)和定子(24)，所述定子包括沿着所述定子(24)周向地设置的多个径向通道(102)，所述径向通道(102)由径向齿(101)界定；磁通发生器被容纳在所述径向通道(102)中；所述径向通道(102)包括面对所述磁通发生器的流体循环通路，其特征在于，所述电机(24)包括至少一个空气动力学附件(85、90)，所述空气动力学附件(85、90)与所述电机(24)同轴，并且设置在所述电机(24)的纵向端部处，所述空气动力学附件(85、90)包括至少第一部分和至少第二部分，所述第一部分用于引导经过所述循环通路的流体，所述第二部分沿着至少一个所述径向齿(101)径向延伸，并且沿所述电机(24)的轴向方向具有用于引导流体的空气动力学轮廓(87、91、92)。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述空气动力学附件(85、90)由具有低热阻抗的材料、优选地为聚合物材料制成。
3.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述流体是空气。
4.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述空气动力学附件(85、90)具有沿着所述空气动力学附件(85、90)的中间平面的非对称轮廓。
5.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述空气动力学附件(85、90)通过增量制造或通过模制制成。
6.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述空气动力学附件(85、90)由至少两个元件组成，其中，至少一个元件是能移除的。
7.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，包括设置在所述电机(24)的两个纵向端部处的两个所述空气动力学附件(85、90)。
8.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，当所述空气动力学附件(85、90)定位在所述径向齿(101)的纵向端部处，所述径向齿位于所述循环通路中的所述流体的入口处时，所述空气动力学附件(85、90)的所述第二部分在正交于所述径向齿(101)的径向方向的截面中基本上具有半圆形轮廓。
9.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，定位在位于所述循环通路中的所述流体的入口处的所述径向齿(101)的纵向端部处的所述空气动力学附件(85、90)包括中心拱顶部，优选地，所述拱顶部(80)具有为至少三级的椭圆形。
10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述拱顶部(80)包括允许所述流体通过的开口(81)。
11.如权利要求10所述的电机，其特征在于，所述拱顶部(80)的所述开口(81)有利地引导气隙中的空气流。
12.如权利要求10或11中任一项所述的电机，其特征在于，所述开口(81)的尺寸小于气隙的厚度。
13.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，当所述空气动力学附件(85、90)定位在位于所述循环通路中的所述流体的所述出口处的所述径向齿(101)的纵向端部处时，所述空气动力学附件(85、90)的所述第二部分是这样的轮廓：其厚度在正交于所述径向齿(101)的径向方向的截面中纵向地减小，最大的厚度在所述径向齿(101)的纵向端部处。
14.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，定位在位于所述循环通路中的所述流体的所述入口处的所述径向齿(101)的纵向端部处的所述空气动力学附件(85、90)具有这样的纵向尺寸：该纵向尺寸根据其径向位置变化，优选地，当径向位置增加时，纵向尺寸减小。
15.如前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，定位在位于所述流体在所述循环通路中的所述入口处的所述径向齿(101)的纵向端部处的所述空气动力学附件(85、90)配备有可动的空气动力学襟翼和相关联的控制系统，所述可动的空气动力学襟翼旨在向所述电机的出口处的所述流体提供有利的方向。
16.一种用于气态或液态流体的压缩设备(10)，所述压缩设备包括压缩装置(11)，所述压缩装置具有用于待压缩的所述流体的进口(14)，用于经压缩的所述流体的出口(16)，所述用于压缩所述流体的压缩装置(11)由压缩机轴承载并被容纳在所述进口(14)和所述出口(16)之间，并且包括如上述权利要求中任一项所述的电机(24)，所述电机(24)相对于流体的流动方向位于所述压缩装置(11)上游。
17.一种电气化的的涡轮增压器设备(46)，其包括如权利要求16所述的压缩设备(10)和包括膨胀装置(44)，所述膨胀装置(44)和所述压缩设备(10)紧固于同一旋转轴(20)，因此允许所述膨胀装置(44)和所述压缩设备(10)共同旋转。
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