EP3281283A1 - Gekapselte elektrische rotierende maschine - Google Patents

Gekapselte elektrische rotierende maschine

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Publication number
EP3281283A1
EP3281283A1 EP16726089.2A EP16726089A EP3281283A1 EP 3281283 A1 EP3281283 A1 EP 3281283A1 EP 16726089 A EP16726089 A EP 16726089A EP 3281283 A1 EP3281283 A1 EP 3281283A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
rotor
electric rotating
rotating machine
windings
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16726089.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Krompasky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3281283A1 publication Critical patent/EP3281283A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
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    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132—Submersible electric motors

Definitions

  • the invention relates to an electric rotating machine comprising a rotor, a stator surrounding the rotor and an air gap located between the rotor and the stator. Furthermore, the invention relates to a compressor drive, a ship or a submarine, comprising at least one such encapsulated electric rotating machine.
  • the invention further relates to a method for producing an encapsulated stator.
  • Such an encapsulated electric rotating machine is used for example in a, preferably integrated, compressor drive, wherein the drive itself is in a gas atmosphere.
  • the pumped gaseous ⁇ Me dium for example, natural gas may have aggressive substances which may the stator, particularly the stator windings, or the rotor, particularly the rotor windings attack.
  • Stator for example, for cooling, is washed with seawater. Due to the salt contained in the seawater, the stator and / or the rotor can also be attacked.
  • German patent document DE 10 2008 043386 Al a Ver is ⁇ drive for manufacturing a stator is known, wherein a Jochblechb and a stator star-laminated core-positively, for example by thermal shrinking, or positively opens through recess in Jochblechb for the ends of the stator teeth, each get connected.
  • the invention has for its object to provide an electric rotating machine with encapsulated stator windings, which, in comparison to the prior art, has a high efficiency and a compact design.
  • an electric rotating Maschi ⁇ ne comprising a rotor, a surrounding the rotor
  • the air gap is adapted air, other gases to be so ⁇ as flows through liquids. Since the stator on the rotor zugwandten inner lateral surface in the region of Air gap is free of encapsulation and has no encapsulation on ⁇ .
  • stator windings By encapsulating the stator windings are protected against all types of gases and liquids, which flow around the Ma ⁇ machine and are used for example for cooling and / or for processing. Since the stator is directly adjacent to the air gap, the air gap is optimally small. An ideal small air gap leads to optimal performance parameters, such as ideal power efficiency, the encapsulated electric rotating machine. Furthermore, it is possible due to the high efficiency to use a smaller ge ⁇ encapsulated electric rotating machine for a required performance, which saves space.
  • the object is further achieved by a ship or submarine, which has at least one such electrical rotie ⁇ - generating machine.
  • a ship or submarine which has at least one such electrical rotie ⁇ - generating machine.
  • the object is achieved by a method for producing such an electric rotating machine.
  • stator windings pass through the stator and have at the axial ends of the stator Statorwickelköpfe, wherein the Statorwickel ⁇ heads are encapsulated by a Statorwickelkopfkapselung. Due to the encapsulation the stator winding head is protected against any kind of gases and liquids, which flows around the machine and is used for example for cooling and / or for processing.
  • the Statorwickelkopfkapselung is connected to the stator laterally at the axial ends of the stator. This is advantageous because of a deratige connection of the
  • Statorwickelkopfkapselung with the stator in particular the size of the air gap is not affected and optimal performance parameters are achieved during operation of the electric rotating machine.
  • stator windings in the region of the stator are protected from gases and liquids, for example, by the stator itself.
  • the stator has a stator yoke and a stator laminated core surrounding the stator yoke, the stator windings passing through the stator yoke and the stator yoke being directly adjacent to the air gap. Since the stator yoke is directly adjacent to the air- ⁇ gap, the air gap is ideal small, which, for example, an ideal power efficiency of the submersible electric rotary machine leads to opti ⁇ paint performance parameters. It is also possible due to the high ef ⁇ ficiency to use a smaller sealed electrical Rotie ⁇ -saving machine for a required power, which saves space.
  • Statorj och firmly connected to the stator lamination, wherein the stator windings in the region of the stator through the
  • Stator laminated core are sealed.
  • the firm connection of the stator yoke with the laminated stator core, the stator windings are ⁇ fluid-tight, i.e. sealed against penetration of gases and liquids, sealed. By such a ge sealing is needed in the area of the stator no additional capsule material.
  • the stator lamination stack is preferably fixedly connected to the stator yoke with the aid of a frictional connection, in particular a shrinkage connection.
  • a frictional connection in particular a shrinkage connection.
  • a process shrink the laminated stator core beispielswei ⁇ se is heated to several hundred degrees centigrade preferred, whereby the inner diameter of the stator lamination expansion due to heat, which is also called thermal expansion is increased.
  • the enlarged by the thermal expansion laminated stator core is placed in the heated state on the stator yoke ⁇ .
  • a heat shrinkage which is also called thermal contraction
  • instead of making the laminated stator core gets herein are subject ⁇ membered size again and both mechanically strong as is also electrically conductively connected to the stator yoke. This is particularly advantageous, since such a mechanically strong and electrically conductive connection is produced without additional process steps.
  • this connec ⁇ tion is compact, very stable and almost independent of external influences.
  • the Statorwickelkopf- encapsulation on an abrasion resistant material since the gas or liquid may also include particles that may cause abrasion of the stator wrap head encapsulation, it is advantageous if the stator wrap head encapsulation comprises an abrasion resistant material.
  • the stator winding head encapsulation comprises a corrosion resistant material. This is particularly advantageous because the Statorwickelkopfkapselung and thus the Statorwickelkopf are protected from decomposition by, for example, aggressive gases or liquids by the korrosionsbe ⁇ permanent material. In a particularly advantageous manner, the encapsulated
  • Statorwickelkopf kapselung with the Statorj och and / or connected to the stator lamination stack via a Statorsch spanaht.
  • This welded connection is particularly advantageous because it is both electrically conductive and mechanically stable. Furthermore, it seals the space around the Statorwickelkopf very well.
  • the rotor has rotor windings which run through the rotor and are encapsulated, wherein the rotor directly adjoins the air gap.
  • very often excited-state synchronous machines are used, which preferably have a rotor with rotor windings. Due to the encapsulation, the rotor windings, just like the stator windings, are protected against any kind of gases and liquids which circulate around the machine and are used, for example, for cooling and / or for processing. Since the rotor is directly adjacent to the air gap, the air gap is optimally small, which leads to optimum performance parameters, for example, an ideal power efficiency. Furthermore, due to the favored by the small air gap high efficiency space can be saved.
  • the rotor windings have a rotor winding head, wherein only the rotor winding heads are surrounded by a Rotorwickelkopfkapselung.
  • a Rotorwickelkopfkapselung By encapsulation of the rotor winding head is protected against any kind of gases and liquids, which flows around the Ma ⁇ machine, in particular the rotor winding head.
  • the Rotorwickelkopfkapselung is connected to the rotor only laterally at its axial ends.
  • the rotor windings in the area of the rotor are protected against gases and liquids, for example, by the rotor itself.
  • the Rotorwickelkopf- encapsulation on an abrasion-resistant and / or corrosion resistant material ⁇ is particularly advantageous because of the corrosion-resistant material, the Rotorwickelkopf- encapsulation and thus the rotor winding from degradation are protected by, for example, aggressive gases and viassigkei ⁇ th. Since the gas or the liquid can also comprise particles which can lead to abrasion of the Statorwickelkopfkapselung, it is advantageous if the Statorwickelkopfkapselung abrasion resistant mate rial comprises a ⁇ .
  • the Rotorwickelkopfkapselung is connected to the rotor via a rotor weld.
  • This ver ⁇ welded joint is particularly advantageous because it is so well ⁇ electrically conductive and mechanically stable. Furthermore, it seals the space around the rotor winding head very well.
  • the encapsulated rotor windings are surrounded by a cooling fluid, in particular oil. This allows a very good cooling of the rotor windings, since the heat can be dissipated quickly and effectively.
  • a first inner lateral surface of the laminated stator core is firmly connected to a second outer lateral surface of the stator yoke by means of a shrinking process.
  • stator yoke is intended to be connected directly to an air gap with a second inner lateral surface. Since the Statorj och immediately adjacent to the air gap, the air gap is optimally small. An ideal small air gap leads to optimal performance parameters.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an encapsulated electrical
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a first embodiment of an encapsulated electric rotating machine
  • FIG. 5 shows the schematic sequence of a production method of an encapsulated stator
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a ship with four encapsulated electric rotating machines
  • FIG. 7 shows a side view of a submarine with a
  • the electric rotating machine 10 has, in addition to the stator 1, a rotor 7 on which a shaft 8 is non-rotatably connected.
  • the shaft rotates about a rotation axis 12 defining an axial direction, a radial direction, and a circumferential direction.
  • stator 1 and rotor 7 are interconnected between stator 1 and rotor 7 .
  • Stator 3 has a stator yoke 4, in which the stator windings 13 extend.
  • the Stator yoke 4 is a construction of individual shaped sheets, which are layered, pressed and then welded together. Next ⁇ towards the stator yoke 4, which is made of a ferromagnetic material, for example iron or steel, may ⁇ genetically conductive.
  • the stator windings 13 are preferably inserted into upwardly open slots of the stator yoke 4.
  • the stator windings 13, which are preferably made of copper, have stator winding heads 2 at the axial ends of the stator yoke 4.
  • a stator encapsulation 5 surrounds the entire stator 1 and hermetically seals the stator.
  • the stator encapsulation 5 also passes through the air gap 6 between the stator 1 and the ro tor 7.
  • the air gap 6 For a high power efficiency of the encapsulated electric rotating machine 10, the air gap 6 to keep mög ⁇ lichst small. An additional material between the stator and the rotor thus deteriorates the efficiency of the sealed electric rotating machine 10.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a first embodiment of an encapsulated electric rotating machine 1, wherein the structure of the electric rotating machine 1 corresponds to that of FIG.
  • a stator encapsulation 5 which hermetically seals the entire stator 1 is dispensed with.
  • the Statorwickelköpfe 2 of stator 11 are surrounded ⁇ wickelkopfkapselungen which comparable with Statorsch spanähten 9 at Statorj och 4 and the stator laminated core 3 are welded.
  • stator windings 13 encapsulates hermetically with their overall Statorwickelköpfen 2, whereby they are protected against any kind of gases and flues ⁇ fluids, which flow around the encapsulated electric rotating machine 1.
  • aself- to the natural gas aggressive substances may comprise, for example, may the stator 1, in particular the stator windings 13 attack.
  • the stator 1 for example for better cooling
  • the salt contained in the seawater can attack the stator windings 13.
  • the air gap 6 is optimally small, since the stator 1 directly adjoins the air gap 6.
  • An ideally small air gap 6 leads to optimum performance parameters of the encapsulated electric rotating machine 1. It is also possible due to the high efficiency, a smaller sealed electric rotating machine 1 Ma to be used for a requested power, which saves installation space.
  • the encapsulated stator windings 13 with their stator winding heads 2 are surrounded by a cooling liquid, in particular oil.
  • the stator winding head enclosure 11 comprises a corrosion resistant material that is chemically resistant to the gases and liquids that flow around the sealed electric rotating machine 1 and forms a chemical barrier between the flowing substances and the stator windings 13 with their stator winding heads 2. Furthermore, the Statorwickelkopfkapselung 11 an abrasionsbe dependss, preferably on the surface, which ver ⁇ prevents that in the liquids and gases, which flow around the encapsulated electric rotating machine 1, before ⁇ coming particles damage the Statorwickelkopfkapselung 11 by abrasion or abrasion.
  • Abrasion-resistant materials include nickel or dense plastic Substances, for example polyetheretherketone, PEEK short, in question.
  • the Statorwickelkopfkapselung 11 should continue to have good thermal conductivity, so that the heat loss from the Statorwickelköpfen 2 can be submitge ⁇ ben efficiently to a sealed electric rotating machine 1 flowing cooling medium.
  • 3 shows a longitudinal section of a second embodiment of an encapsulated electric rotating machine 1, wherein the structure of the electric rotating machine 1 corresponds to that of FIG. 1 and FIG. Hermetically sealed to a stator encapsulation 5, wel ⁇ che the entire stator 1, but is also omitted.
  • the Statorwickelköpfe 2 are surrounded by a Statorwickelkopfkapselung 11, which is welded by means of Statorsch spanähten 9 with the Statorj och 4 at the axial ends of the Statorjochs 4. Furthermore, the Statorwickelkopfkapselung 11, in contrast to the first embodiment of FIG 2, the stator lamination stack 3 of the stator 1 on the outer side of the stator 1 completely and thus sealed the stator lamination stack 3 also herme ⁇ table. 4 shows a longitudinal section of a third embodiment of an encapsulated electric rotating machine 1. The structure of the electric rotating machine 1 corresponds to that of FIG 1 to FIG 3. The stator-side encapsulation is analogous to FIG 2. Since it is the encapsulated electric rotating machine.
  • FIG 4 is in a separately excited Syn ⁇ chronmaschine, also includes the rotor 7 Rotorwicklun ⁇ gen 14, which extend through the rotor. 7 The rotor windings 14 have at the axial ends of the rotor 7 Rotorwickelkmü.
  • the rotor windings 14 are hermetically encapsulated by the rotor 7 surrounding the rotor windings 14 and by rotor winding head capsules 16.
  • the rotor winding head capsules 16 are in this case welded to the rotor 7 at its axial ends via rotor welds 17 and thereby hermetically ver ⁇ seals. Due to the hermetic sealing, they are protected from jegli ⁇ che type of gases and liquids, which flow around the encapsulated electric rotating machine. 1
  • integrated compressor drives in which the drive itself is in a gas atmosphere, can play have a corrosive nature to be conveyed gas substances in ⁇ that can rotor 7, in particular the rotor windings 14 attack.
  • the salt contained in the Meerwas ⁇ ser can attack the rotor windings fourteenth Furthermore, the air gap 6 is optimally small, since the rotor 7 is directly adjacent to the air gap 6. An ideal small air gap 6 leads to optimum performance parameters of the encapsulated electric rotating machine 1.
  • FIG. 5 shows the schematic sequence of a production method of an encapsulated stator 1.
  • the stator lamination stack 3 is laminated from a plurality of individual laminations comprising a ferromagnetic material, for example iron or steel, pressed together and then welded together.
  • the laminated stator core 3 has a first inner lateral surface 3a.
  • the stator yoke 4 is in a further manufacturing step is also the form of several individual plates which are stacked, pressed and then welded together, made of a ferromagnetic material such as iron or steel, ge ⁇ manufactures and is magnetically conductive.
  • the stator yoke 4 has a second inner lateral surface 4a and a second outer lateral surface 4b.
  • stator windings 13 which are preferably made of copper, are inserted into the upwardly open slots of the stator yoke 4.
  • the stator windings 13 used have stator winding heads 2 at the axial ends of the stator yoke 4.
  • the finished stator lamination stack ⁇ 3 by means of a shrink process is firmly connected to the Statorj och. 4
  • this shrinking process is the laminated stator core 3 by several hundred degrees Celsius he ⁇ hitzt, whereby the inner diameter of the stator lamination 3 due to thermal expansion, which is also known as thermal expansion increases.
  • the enlarged by ther- mal expansion laminated stator core 3 is placed in it ⁇ overheated state such on the stator yoke 4, that the first inner circumferential surface 3a of the connecting stator lamination ⁇ package 3 with the second outer circumferential surface 4b of the stator yoke ⁇ . 4
  • Upon cooling of the stator lamination 3 is a heat shrinkage, which is also called thermal Kon ⁇ traction instead whereby the laminated stator core 3 gets its previous size and again both mechanically strong as is also electrically conductively connected to the stator yoke. 4
  • This is particularly advantageous because it produces a mechanically strong and electrically conductive connection without additional process steps.
  • a Statorwickelkopfkapselung 11 is arranged on a Statorwickelkopf 2 and with the stator ⁇ yoke 4 and with the stator lamination 3 via Statorsch usually- seams 9 welded.
  • the encapsulation may Statorwickelkopf- 11 are soldered or otherwise connected to achieve a hermetic seal of the stator windings 13 on the stator laminations 3, the stator yoke 4 and the stator ⁇ wickelkopfkapselung. 11 This is advantageous since the stator windings inserted into the stator yoke 13 of the stator 1 4 completely surrounded and thus protected from degradation by, for example, corrosive gases and liquid ⁇ speeds.
  • the stator winding head capsule 11 comprises a corrosion resistant material which is chemically resistant to the gases and liquids that flow around the sealed electric rotating machine 1 and forms a chemical barrier between the flowing substances and the stator windings 13 with their stator winding heads 2. Furthermore, the 11 Statorwickelkopfkapselung an abrasion resistant material, preferably on the top ⁇ surface on which prevents the particles in the remplissigkei ⁇ th and gases which flow around the encapsulated electric rotating machine 1, the stator occurring damage winding head 11 by abrasion or abrasion. When abrasion-resistant materials are used, among other ⁇ rem nickel or dense plastics, for example Polyethe- retherketon short PEEK in question.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a ship 18 with an encapsulated electric rotating machine 10.
  • the encapsulated electric rotating machine 10 as shown in one of Figures 1 to 4, carried out submersible and loading takes place completely under water 19. It will example ⁇ Salty seawater flows around, which is preferably used for cooling.
  • the encapsulated electric rotating machine 10 used as a motor can be used directly or via a transmission as a ship propulsion.
  • FIG. 7 shows a side view of a submarine 20 with exemplary four encapsulated electric rotating machines 10.
  • the encapsulated electric rotating machines 10 are also submersible, as shown in one of FIGS. 1 to 4, and are at the rear of the submarine 20 by 90 ° ° offset in the circumferential direction angeord ⁇ net. Further arrangements with at least one electric rotating machine 10 on a submarine 20 are possible.
  • the four encapsulated electric rotating machines 10 are completely under water 19 and are circulated for example by salty seawater, which is preferably used for cooling. In this case, the encapsulated electric rotating machines 10 used as motors can be used directly or via a gearbox as a ship propulsion system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische rotierende Maschine (10), aufweisend einen Rotor (7), einen den Rotor (7) umgebenden Stator (1) und einen zwischen dem Rotor (7) und dem Stator (1) befindlichen Luftspalt (6). Um eine hohe Effizienz und eine kompakte Bauweise zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Stator (1) Statorwicklungen (13) aufweist, welche gekapselt sind und dass der Stator (1) unmittelbar an den Luftspalt (6) angrenzt.

Description

Beschreibung
Gekapselte elektrische rotierende Maschine Die Erfindung betrifft eine elektrische rotierende Maschine aufweisend einen Rotor, einen den Rotor umgebenden Stator und einen zwischen dem Rotor und dem Stator befindlichen Luftspalt . Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kompressorantrieb, ein Schiff oder ein Unterseeboot, aufweisend mindestens eine derartige gekapselte elektrische rotierende Maschine.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines gekapselten Stators.
Eine derartige gekapselte elektrische rotierende Maschine wird beispielsweise in einem, vorzugsweise integrierten, Kompressorantrieb verwendet, wobei sich der Antrieb selbst in einer Gasatmosphäre befindet. Das zu fördernde gasförmige Me¬ dium, beispielsweise Naturgas, kann aggressive Substanzen aufweisen, die den Stator, insbesondere die Statorwicklungen, oder den Rotor, insbesondere die Rotorwicklungen, angreifen können .
Weiterhin wird eine derartige gekapselte elektrische rotie¬ rende Maschine in Schiffsantrieben verwendet, wobei der
Stator, beispielsweise zur Kühlung, mit Meerwasser umspült wird. Durch das im Meerwasser enthaltene Salz kann der Stator und/oder der Rotor ebenfalls angegriffen werden.
Aus der Offenlegungsschrift WO 2004/107532 AI ist eine elek¬ trische Maschine mit druckfest gekapseltem Stator für einen integrierten Kompressorantrieb bekannt, wobei die Wickelköpfe des Stators in einen festen Verband eingebettet sind, auf den sich die Kapselung abstützt. Aus der Offenlegungsschrift WO 2008/046817 AI ist eine gekap¬ selte elektrische Maschine bekannt, wobei der Stator zur ef¬ fizienten Kühlung eine Flüssigkeitskühleinrichtung mit einem entsprechenden Statorkühlkreislauf aufweist, wobei die die Kapselung einen Teil der Außenwand des Kühlkreislaufs bildet.
Aus dem Patentschrift US 4,831,297 A ist ein tauchfähiger elektrischer Antriebsmotor bekannt, welcher ein abgedichtetes zylindrisches Statorgehäuse aufweist.
Aus der Patentschrift US 4 831 297 A ist eine elektrische Ma¬ schine mit einem vollständig gekapselten Stator bekannt, wo¬ bei sich eine Verbundschicht zwischen dem Stator und einem Luftspalt befindet .
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 043386 AI ist ein Ver¬ fahren zur Herstellung eines Stators bekannt, wobei ein Jochblechpaket und ein Statorstern-Blechpaket kraftschlüssig, beispielsweise durch thermisches Schrumpfen, oder formschlüs- sig, durch Ausnehmung im Jochblechpaket für die Enden der Statorzähne, miteinander verbunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische rotierende Maschine mit gekapselten Statorwicklungen bereit- zustellen, welche, im Vergleich zum Stand der Technik, eine hohe Effizienz und eine kompakte Bauweise aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische rotierende Maschi¬ ne, aufweisend einen Rotor, einen den Rotor umgebenden
Stator und einen zwischen dem Rotor und dem Stator befindlichen Luftspalt, gelöst, wobei der Stator Statorwicklungen aufweist, welche gekapselt sind und wobei der Stator unmit¬ telbar an den Luftspalt angrenzt. Der Luftspalt ist dafür geeignet von Luft, anderen Gasen so¬ wie Flüssigkeiten durchströmt zu werden. Da der Stator an der dem Rotor zugwandten inneren Mantelfläche im Bereich des Luftspalts frei von Kapselung ist und keine Kapselung auf¬ weist.
Durch die Kapselung sind die Statorwicklungen gegen jegliche Arten von Gasen und Flüssigkeiten geschützt, welche die Ma¬ schine umströmen und beispielsweise zur Kühlung und/oder zur Prozessierung verwendet werden. Da der Stator unmittelbar an den Luftspalt angrenzt, ist der Luftspalt optimal klein. Ein ideal kleiner Luftspalt führt zu optimalen Leistungsparame- tern, beispielsweise einer idealen Leistungseffizienz, der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine. Weiterhin ist es aufgrund der hohen Effizienz möglich, eine kleinere ge¬ kapselte elektrische rotierende Maschine für eine geforderte Leistung zu verwenden, was Bauraum einspart.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Schiff oder Unterseeboot gelöst, welches mindestens eine derartige elektrische rotie¬ rende Maschine aufweist. Durch eine leistungseffiziente und kompakte gekapselte elek¬ trische rotierende Maschine erhöht sich die Reichweite eines derartigen Schiffes oder Unterseeboots und es ist weniger Platz für den Antrieb des Schiffes oder Unterseeboots erfor¬ derlich.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine.
Die in Bezug auf den Rotor nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf das Herstellungsverfahren zum übertragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Statorwicklungen durch den Stator und weisen an den axialen Enden des Stators Statorwickelköpfe auf, wobei die Statorwickel¬ köpfe durch eine Statorwickelkopfkapselung gekapselt sind. Durch die Kapselung ist der Statorwickelkopf gegen jegliche Art von Gasen und Flüssigkeiten geschützt, welche die Ma- schine umströmt und beispielsweise zur Kühlung und/oder zur Prozessierung verwendet wird.
Bevorzugt ist die Statorwickelkopfkapselung mit dem Stator seitlich an den axialen Enden des Stators verbunden. Dies ist vorteilhaft, da durch eine deratige Verbindung der
Statorwickelkopfkapselung mit dem Stator insbesondere die Größe des Luftspalts nicht beeinflusst wird und optimale Leistungsparametern beim Betrieb der elektrischen rotieren- den Maschine erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind lediglich die Statorwickelköpfe von der Statorwickelkopfkapselung umgeben. Die Statorwicklungen im Bereich des Stators sind beispiels- weise durch den Stator selbst vor Gasen und Flüssigkeiten geschützt .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stator ein Statorjoch und ein das Statorjoch umgebendes Statorblechpaket auf, wobei die Statorwicklungen durch das Statorj och verlaufen und das Statorj och unmittelbar an den Luftspalt angrenzt. Da das Statorjoch direkt an den Luft¬ spalt angrenzt, ist der Luftspalt ideal klein, was zu opti¬ malen Leistungsparametern, beispielsweise einer idealen Leistungseffizienz, der tauchfähigen elektrischen rotierenden Maschine führt. Weiterhin ist es aufgrund der hohen Ef¬ fizienz möglich, eine kleinere gekapselte elektrische rotie¬ rende Maschine für eine geforderte Leistung zu verwenden, was Bauraum einspart.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das
Statorj och fest mit dem Statorblechpaket verbunden, wobei die Statorwicklungen im Bereich des Stators durch das
Statorj och und das fest mit dem Statorj och verbundene
Statorblechpaket versiegelt sind. Durch die feste Verbindung des Statorjochs mit dem Statorblechpaket sind die Stator¬ wicklungen fluiddicht, das heißt dicht gegenüber Eindringen von Gasen und Flüssigkeiten, versiegelt. Durch eine derarti- ge Versiegelung wird im Bereich des Stators kein zusätzliches Kapselmaterial benötigt.
Bevorzugt ist das Statorblechpaket mit Hilfe einer kraft- schlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schrumpfverbindung, fest mit dem Statorj och verbunden. Bei einem Schrumpf- verfahren wird bevorzugt das Statorblechpaket, beispielswei¬ se um einige hundert Grad Celsius, erhitzt, wodurch sich der Innendurchmesser des Statorblechpakets aufgrund von Wärme- ausdehnung, welche auch thermische Expansion genannt wird, vergrößert. Das durch die thermische Expansion vergrößerte Statorblechpaket wird im erhitzten Zustand über das Stator¬ joch gestülpt. Beim Abkühlen des Statorblechpakets findet eine Wärmeschrumpfung, welche auch thermische Kontraktion genannt wird, statt wodurch das Statorblechpaket die vorhe¬ rige Größe wieder bekommt und sowohl mechanisch fest als auch elektrisch leitend mit dem Statorjoch verbunden ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da so eine mechanisch feste und elektrisch leitfähige Verbindung ohne zusätzliche Pro- zessschritte hergestellt wird. Weiterhin ist diese Verbin¬ dung kompakt, sehr stabil und von äußeren Einflüssen nahezu unabhängig .
In besonders vorteilhafter Weise weist die Statorwickelkopf- kapselung ein abrasionsbeständiges Material auf. Da das Gas oder die Flüssigkeit auch Partikel aufweisen kann, die zu einer Abrasion der Statorwickelkopfkapselung führen können, ist es vorteilhaft, wenn die Statorwickelkopfkapselung ein abrasionsbeständiges Material aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Statorwickelkopfkapselung ein korrosionsbeständiges Material auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch das korrosionsbe¬ ständige Material die Statorwickelkopfkapselung und somit auch der Statorwickelkopf vor einer Zersetzung durch beispielsweise aggressive Gase oder Flüssigkeiten geschützt sind . In besonders vorteilhafter Weise sind die gekapselten
Statorwicklungen von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, umgeben. Dies ermöglicht eine sehr gute Kühlung der Statorwicklungen, da so die Wärme schnell und effektiv, beispiels- weise durch die Maschine umströmendes Kühlwasser, abtrans¬ portiert werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die
Statorwickelkopfkapselung mit dem Statorj och und/oder mit dem Statorblechpaket über eine Statorschweißnaht verbunden. Diese verschweißte Verbindung ist besonders vorteilhaft, da sie sowohl elektrisch leitfähig als auch mechanisch stabil ist. Weiterhin dichtet sie den Raum um den Statorwickelkopf sehr gut ab.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotor Rotorwicklungen auf, welche durch den Rotor verlaufen und gekapselt sind, wobei der Rotor unmittelbar an den Luftspalt angrenzt. Insbesondere bei sehr großen Leistungen von mehr als einem Megawatt kommen sehr oft fremderregte Synchronmaschinen zu Einsatz, welche bevorzugt einen Rotor mit Rotorwicklungen aufweisen. Durch die Kapselung sind die Rotorwicklungen, genau wie die Statorwicklungen, gegen jegliche Art von Gasen und Flüssigkeiten geschützt, welche die Maschine um- strömen und beispielsweise zur Kühlung und/oder zur Prozessierung verwendet werden. Da der Rotor unmittelbar an den Luftspalt angrenzt, ist der Luftspalt optimal klein, was zu optimalen Leistungsparametern, beispielsweise einer idealen Leistungseffizienz, führt. Weiterhin kann aufgrund der durch den kleinen Luftspalt begünstigten hohen Effizienz Bauraum einspart werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Rotorwicklungen einen Rotorwickelkopf auf, wobei lediglich die Rotor- wickelköpfe von einer Rotorwickelkopfkapselung umgeben sind. Durch die Kapselung ist der Rotorwickelkopf gegen jegliche Art von Gasen und Flüssigkeiten geschützt, welche die Ma¬ schine, insbesondere den Rotorwickelkopf, umströmt. Bevorzugt ist die Rotorwickelkopfkapselung mit dem Rotor lediglich seitlich an dessen axialen Enden verbunden. Die Rotorwicklungen im Bereich des Rotors sind beispielsweise durch den Rotor selbst vor Gasen und Flüssigkeiten ge- schützt.
In besonders vorteilhafter Weise weist die Rotorwickelkopf- kapselung ein abrasionsbeständiges und/oder ein korrosions¬ beständiges Material auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch das korrosionsbeständige Material die Rotorwickelkopf- kapselung und somit auch der Rotorwickelkopf vor einer Zersetzung durch beispielsweise aggressive Gase und Flüssigkei¬ ten geschützt sind. Da das Gas oder die Flüssigkeit auch Partikel aufweisen kann, die zu einer Abrasion der Stator- wickelkopfkapselung führen können, ist es vorteilhaft, wenn die Statorwickelkopfkapselung ein abrasionsbeständiges Mate¬ rial aufweist.
Besonders vorteilhaft ist die Rotorwickelkopfkapselung mit dem Rotor über eine Rotorschweißnaht verbunden. Diese ver¬ schweißte Verbindung ist besonders vorteilhaft, da sie so¬ wohl elektrisch leitfähig als auch mechanisch stabil ist. Weiterhin dichtet sie den Raum um den Rotorwickelkopf sehr gut ab .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die gekapselten Rotorwicklungen von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, umgeben. Dies ermöglicht eine sehr gute Kühlung der Rotorwicklungen, da so die Wärme schnell und effektiv abtranspor- tiert werden kann.
Auf besonders vorteilhafter Weise wird eine erste innere Mantelfläche des Statorblechpakets mit einer zweiten äußeren Mantelfläche des Statorj ochs mit Hilfe eines Schrumpfverfah- rens fest verbunden. Dies ist besonders vorteilhaft, da so die in das Statorjoch eingesetzten Wicklungen innerhalb des Rotors komplett umschlossen und somit vor einer Zersetzung durch beispielsweise aggressive Gase und Flüssigkeiten ge¬ schützt sind.
Vorteilhaft ist das Statorjoch dafür vorgesehen, mit einer zweiten inneren Mantelfläche unmittelbar an einen Luftspalt anzugrenzen. Da das Statorj och unmittelbar an den Luftspalt angrenzt, ist der Luftspalt optimal klein. Ein ideal kleiner Luftspalt führt zu optimalen Leistungsparametern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .
Es zeigen:
FIG 1 einen Längsschnitt einer gekapselten elektrischen
rotierenden Maschine nach dem Stand der Technik,
FIG 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine,
FIG 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform
einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine,
FIG 4 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform
einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine,
FIG 5 den schematischen Ablauf eines Fertigungsverfahrens eines gekapselten Stators,
FIG 6 einen Längsschnitt eines Schiffs mit vier gekapselten elektrischen rotierenden Maschinen, und
FIG 7 eine Seitenansicht eines Unterseeboots mit einer
gekapselten elektrischen rotierenden Maschine.
FIG 1 zeigt einen Längsschnitt einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 10 nach dem Stand der Technik, wobei der Stator 1 gekapselt ist. Die elektrischen rotierenden Maschine 10 weist neben dem Stator 1 einen Rotor 7 auf welcher drehfest mit einer Welle 8 verbunden ist. Die Welle dreht sich um eine Rotationsache 12, welche eine axiale Richtung, eine ra- diale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert. Zwischen Stator 1 und Rotor 7 befindet sich ein Luftspalt 7. Der
Stator 3 weist ein Statorjoch 4 auf, in dem die Statorwicklungen 13 verlaufen. Beim Statorjoch 4 handelt es sich um eine Kostruktion aus einzelnen Formblechen, welche geschichtet, gepresst und anschließend zusammengeschweißt werden. Weiter¬ hin ist das Statorjoch 4, welches aus einem ferromagnetischen Stoff, beispielsweise Eisen oder Stahl, gefertigt wird, mag¬ netisch leitfähig. Die Statorwicklungen 13 werden vorzugsweise in nach oben offene Schlitze des Statorjochs 4 eingesetzt. Ein Statorblechpaket 3, welches ebenfalls aus einem ferromag- netischen Stoff, beispielsweise Eisen oder Stahl, gefertigt wird, umgibt das Statorjoch 4 und ist eletrisch leitend und mechanisch fest mit diesem verbunden. Die Statorwicklungen 13, welche bevorzugt aus Kupfer gefertigt werden, weisen an den axialen Enden des Statorjochs 4 Statorwickelköpfe 2 auf.
Eine Statorkapselung 5 umgibt den gesamten Stator 1 und versiegelt den Stator hermetisch. Die Statorkapselung 5 verläuft auch durch den Luftspalt 6 zwischen dem Stator 1 und dem Ro- tor 7. Für eine hohe Leistungseffizienz der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 10 ist der Luftspalt 6 mög¬ lichst klein zu halten. Ein zusätzliches Material zwischen dem Stator und dem Rotor verschlechtert demnach die Effizienz der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 10.
FIG 2 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1, wobei der Aufbau der elektrischen rotierenden Maschine 1 dem aus FIG 1 entspricht. Auf eine Statorkapselung 5, welche den ge- samten Stator 1 hermetisch versiegelt, wird jedoch verzichtet. Stattdessen sind die Statorwickelköpfe 2 von Stator¬ wickelkopfkapselungen 11 umgeben, welche mit Statorschweißnähten 9 am Statorj och 4 und am Statorblechpaket 3 ver- schweißt sind. Durch das Statorjoch 4, das Statorblechpaket 3 und die mit dem Statorj och 4 und Statorblechpaket 3 ver¬ schweißten Statorwickelkopfkapselungen 11 sind die Statorwicklungen 13 mit ihren Statorwickelköpfen 2 hermetisch ge- kapselt, wodurch sie gegen jegliche Art von Gasen und Flüs¬ sigkeiten geschützt sind, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen. Bei integrierten Kompres¬ sorantrieben, bei denen sich der Antrieb selbst in einer Gasatmosphäre befindet, kann beispielsweise ein zu fördern- des Naturgas aggressive Substanzen aufweisen, die den Stator 1, insbesondere die Statorwicklungen 13, angreifen können. Auch bei Schiffsantrieben, bei denen der Stator 1, beispielsweise zur besseren Kühlung, mit Meerwasser umspült wird, kann das im Meerwasser enthaltene Salz die Stator- Wicklungen 13 angreifen. Weiterhin ist der Luftspalt 6 optimal klein, da der Stator 1 unmittelbar an den Luftspalt 6 angrenzt. Ein ideal kleiner Luftspalt 6 führt zu optimalen Leistungsparametern der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1. Weiterhin ist es aufgrund der hohen Effizienz möglich, eine kleinere gekapselte elektrische rotierende Ma¬ schine 1 für eine geforderte Leistung zu verwenden, was Bauraum einspart. Zur besseren Wärmeabfuhr sind die gekapselten Statorwicklungen 13 mit ihren Statorwickelköpfen 2 von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, umgeben.
Die Statorwickelkopfkapselung 11 weist ein korrosionsbeständiges Material auf, welches chemisch beständig gegenüber den Gasen und Flüssigkeiten, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen, ist und eine chemische Bar- riere zwischen den strömenden Substanzen und den Statorwicklungen 13 mit ihren Statorwickelköpfen 2 bildet. Weiterhin weist die Statorwickelkopfkapselung 11 ein abrasionsbeständiges, bevorzugt auf der Oberfläche, auf, welches ver¬ hindert, dass die in den Flüssigkeiten und Gasen, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen, vor¬ kommenden Partikel die Statorwickelkopfkapselung 11 durch Abrieb oder Abschliff beschädigen. Als abrasionsbeständige Materialien kommen unter anderem Nickel oder dichte Kunst- Stoffe, beispielsweise Polyetheretherketon, kurz PEEK, in Frage .
Die Statorwickelkopfkapselung 11 sollte weiterhin eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, damit die Verlustwärme von den Statorwickelköpfen 2 effizient an ein die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmende Kühlmedium abgege¬ ben werden kann. FIG 3 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1, wobei der Aufbau der elektrischen rotierenden Maschine 1 dem aus FIG 1 und FIG 2 entspricht. Auf eine Statorkapselung 5, wel¬ che den gesamten Stator 1 hermetisch versiegelt, wird jedoch ebenfalls verzichtet. Stattdessen sind die Statorwickelköpfe 2 von einer Statorwickelkopfkapselung 11 umgeben, welche mit Hilfe von Statorschweißnähten 9 mit dem Statorj och 4 an den axialen Enden des Statorjochs 4 verschweißt ist. Weiterhin umschließt die Statorwickelkopfkapselung 11, im Gegensatz zur ersten Ausführungsform aus FIG 2, das Statorblechpaket 3 des Stators 1 an der äußeren Seite des Stators 1 komplett und versiegelt somit das Statorblechpaket 3 ebenfalls herme¬ tisch. FIG 4 zeigt einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1. Der Aufbau der elektrischen rotierenden Maschine 1 entspricht dem aus FIG 1 bis FIG 3. Die statorseitige Kapselung erfolgt analog zu FIG 2. Da es sich bei der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1 in FIG 4 um eine fremderregte Syn¬ chronmaschine handelt, weist auch der Rotor 7 Rotorwicklun¬ gen 14 auf, welche durch den Rotor 7 verlaufen. Die Rotorwicklungen 14 weisen an den axialen Enden des Rotors 7 Rotorwickelköpfe auf.
Die Rotorwicklungen 14 sind durch den Rotor 7, der die Rotorwicklungen 14 umgibt und durch Rotorwickelkopfkapselungen 16 hermetisch gekapselt. Die Rotorwickelkopfkapselungen 16 sind hierbei mit dem Rotor 7 an dessen axialen Enden über Rotorschweißnähte 17 verschweißt und dadurch hermetisch ver¬ siegelt. Durch die hermetische Versiegelung sie gegen jegli¬ che Art von Gasen und Flüssigkeiten geschützt sind, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen. Bei integrierten Kompressorantrieben, bei denen sich der Antrieb selbst in einer Gasatmosphäre befindet, kann bei¬ spielsweise ein zu förderndes Naturgas aggressive Substanzen aufweisen, die den Rotor 7, insbesondere die Rotorwicklungen 14, angreifen können. Auch bei Schiffsantrieben, bei denen der Rotor mit Meerwasser umspült wird, kann das im Meerwas¬ ser enthaltene Salz die Rotorwicklungen 14 angreifen. Weiterhin ist der Luftspalt 6 optimal klein, da der Rotor 7 unmittelbar an den Luftspalt 6 angrenzt. Ein ideal kleiner Luftspalt 6 führt zu optimalen Leistungsparametern der gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 1.
FIG 5 zeigt den schematischen Ablauf eines Fertigungsverfahrens eines gekapselten Stators 1. Das Statorblechpaket 3 wird in einem ersten Fertigungsschritt aus mehreren Einzel¬ blechen, welche einen ferromagnetischen Stoff, beispielsweise Eisen oder Stahl, aufweisen, geschichtet, gepresst und anschließend zusammengeschweißt. Das Statorblechpaket 3 weist eine erste innere Mantelfläche 3a auf. Das Statorjoch 4 wird in einem weiteren Fertigungsschritt ebenfalls aus mehreren einzelnen Formblechen, welche geschichtet, gepresst und anschließend zusammengeschweißt werden, aus einem ferro- magnetischen Werkstoff, beispielsweise Eisen oder Stahl, ge¬ fertigt und ist magnetisch leitfähig. Das Statorjoch 4 weist eine zweite innere Mantelfläche 4a und eine zweite äußere Mantelfläche 4b auf. In einem weiteren Schritt werden die Statorwicklungen 13, welche bevorzugt aus Kupfer gefertigt werden, in die nach oben offenen Schlitze des Statorjochs 4 eingesetzt. Die eingesetzten Statorwicklungen 13 weisen Statorwickelköpfe 2 an den axialen Enden des Statorjochs 4 auf. Im nächsten Fertigungsschritt wird das fertige Stator¬ blechpaket 3 mit Hilfe eines SchrumpfVerfahrens fest mit dem Statorj och 4 verbunden. Bei diesem Schrumpfverfahren wird das Statorblechpaket 3 um einige hundert Grad Celsius er¬ hitzt, wodurch sich der Innendurchmesser des Statorblechpakets 3 aufgrund von Wärmeausdehnung, welche auch thermische Expansion genannt wird, vergrößert. Das durch die ther- mische Expansion vergrößerte Statorblechpaket 3 wird im er¬ hitzten Zustand derartig über das Statorjoch 4 gestülpt, dass sich die erste innere Mantelfläche 3a des Statorblech¬ pakets 3 mit der zweiten äußeren Mantelfläche 4b des Stator¬ jochs 4 verbindet. Beim Abkühlen des Statorblechpakets 3 findet eine Wärmeschrumpfung, welche auch thermische Kon¬ traktion genannt wird, statt wodurch das Statorblechpaket 3 die vorherige Größe wieder bekommt und sowohl mechanisch fest als auch elektrisch leitend mit dem Statorjoch 4 verbunden ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da so eine me- chanisch feste und elektrisch leitfähige Verbindung ohne zusätzliche Prozessschritte hergestellt wird. In einem weite¬ ren Fertigungsschritt wird eine Statorwickelkopfkapselung 11 über einen Statorwickelkopf 2 angeordnet und mit dem Stator¬ joch 4 und mit dem Statorblechpaket 3 über Statorschweiß- nähte 9 verschweißt. Alternativ kann die Statorwickelkopf- kapselung 11 verlötet oder anderweitig verbunden werden, um eine hermetische Versiegelung der Statorwicklungen 13 über das Statorblechpaket 3, das Statorjoch 4 und die Stator¬ wickelkopfkapselung 11 zu erreichen. Dies ist vorteilhaft, da so die in das Statorjoch 4 eingesetzten Statorwicklungen 13 des Stators 1 komplett umschlossen und somit vor einer Zersetzung durch beispielsweise aggressive Gase und Flüssig¬ keiten geschützt sind. Die Statorwickelkopfkapselung 11 weisen ein korrosionsbeständiges Material auf, welches chemisch beständig gegenüber den Gasen und Flüssigkeiten, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen, ist und eine chemische Barriere zwischen den strömenden Substanzen und den Statorwicklungen 13 mit ihren Statorwickelköpfen 2 bildet. Weiterhin weist die Statorwickelkopfkapselung 11 ein abrasionsbeständiges Material, bevorzugt auf der Ober¬ fläche, auf, welches verhindert, dass die in den Flüssigkei¬ ten und Gasen, welche die gekapselte elektrische rotierende Maschine 1 umströmen, vorkommenden Partikel die Stator- wickelkopf apselung 11 durch Abrieb oder Abschliff beschädigen. Als abrasionsbeständige Materialien kommen unter ande¬ rem Nickel oder dichte Kunststoffe, beispielsweise Polyethe- retherketon, kurz PEEK, in Frage.
FIG 6 zeigt einen Längsschnitt eines Schiffs 18 mit einer gekapselten elektrischen rotierenden Maschine 10. Die gekapselte elektrische rotierende Maschine 10 ist, wie in einer der Figuren 1 bis 4 gezeigt, tauchfähig ausgeführt und be- findet sich vollständig unter Wasser 19. Sie wird beispiels¬ weise von salzhaltigem Meerwasser umströmt, welches bevorzugt zur Kühlung verwendet wird. Dabei kann die als Motor eingesetzte gekapselte elektrische rotierende Maschine 10 direkt oder über ein Getriebe als Schiffsantrieb eingesetzt werden.
FIG 7 zeigt eine Seitenansicht eines Unterseeboots 20 mit exemplarisch vier gekapselten elektrischen rotierenden Maschinen 10. Die gekapselten elektrischen rotierenden Maschi- nen 10 sind, wie in einer der Figuren 1 bis 4 gezeigt, ebenfalls tauchfähig ausgeführt und sind am hinteren Teil des Unterseeboots 20 um 90° versetzt in Umfangsrichtung angeord¬ net. Weitere Anordnungen mit mindestens einer elektrischen rotierenden Maschine 10 an einem Unterseeboot 20 sind mög- lieh. Die vier gekapselten elektrischen rotierenden Maschinen 10 befinden sich vollständig unter Wasser 19 und werden beispielsweise von salzhaltigem Meerwasser umströmt, welches bevorzugt zur Kühlung verwendet wird. Dabei können die als Motor eingesetzten gekapselten elektrischen rotierenden Ma- schinen 10 direkt oder über ein Getriebe als Schiffsantrieb eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische rotierende Maschine (10), insbesondere gekap¬ selte elektrische rotierende Maschine (10), aufweisend einen Rotor (7), einen den Rotor (7) umgebenden Stator (1) und einen zwischen dem Rotor (7) und dem Stator (1) befindlichen Luftspalt ( 6) ,
wobei der Stator (1) Statorwicklungen (13) aufweist, welche gekapselt sind und
wobei der Stator (1) unmittelbar an den Luftspalt (6) angrenzt .
2. Elektrische rotierende Maschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Statorwicklungen (13) durch den Stator (1) verlau- fen und an den axialen Enden des Stators (1) Statorwickel¬ köpfe (2) aufweisen,
wobei die Statorwickelköpfe (2) durch eine Statorwickelkopf- kapselung (11) gekapselt sind.
3. Elektrische rotierende Maschine (10) Anspruch 2,
wobei die Statorwickelkopfkapselung (11) mit dem Stator (1) seitlich an den axialen Enden des Stators (1) verbunden ist.
4. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der
Ansprüche 2 oder 3,
wobei lediglich die Statorwickelköpfe (2) von der Stator¬ wickelkopfkapselung (11) umgeben sind.
5. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der Stator (1) ein Statorjoch (4) und ein das Statorjoch (4) umgebendes Statorblechpaket (3) aufweist,
wobei die Statorwicklungen (13) durch das Statorjoch (4) verlaufen und das Statorjoch (4) unmittelbar an den Luft- spalt (6) angrenzt.
6. Elektrische rotierende Maschine (10) Anspruch 5,
wobei das Statorjoch (4) fest mit dem Statorblechpaket (3) verbunden ist,
wobei die Statorwicklungen (13) im Bereich des Stators (1) durch das Statorjoch (4) und das fest mit dem Statorjoch (4) verbundene Statorblechpaket (3) versiegelt sind.
7. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der
Ansprüche 5 oder 6,
wobei das Statorblechpaket (3) mit Hilfe einer kraftschlüs¬ sigen Verbindung, insbesondere einer Schrumpfverbindung, fest mit dem Statorjoch (4) verbunden ist.
8. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der
Ansprüche 5 bis 7,
wobei die Statorwickelkopfkapselung (11) zumindest mit dem Statorjoch (4) fest verbunden ist.
9. Elektrische rotierende Maschine (10) nach Anspruch 8, wobei die Statorwickelkopfkapselung (11) zumindest mit dem
Statorjoch (4) über eine Statorschweißnaht (9) verbunden ist .
10. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
wobei die Statorwickelkopfkapselung (11) ein abrasions¬ beständiges Material aufweist.
11. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
wobei die Statorwickelkopfkapselung (11) ein korrosionsbe¬ ständiges Material aufweist.
12. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die gekapselten Statorwicklungen (13) von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, umgeben sind.
13. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der Rotor (7) Rotorwicklungen (14) aufweist, welche durch den Rotor (7) verlaufen und gekapselt sind,
wobei der Rotor (7) unmittelbar an den Luftspalt (6) angrenzt .
14. Elektrische rotierende Maschine (10) nach Anspruch 13, wobei die Rotorwicklungen (14) einen Rotorwickelkopf (15) aufweisen,
wobei lediglich die Rotorwickelköpfe (15) von einer Rotorwi¬ ckelkopfkapselung (16) umgeben sind.
15. Elektrische rotierende Maschine (10) nach Anspruch 14, wobei die Rotorwickelkopfkapselung (16) mit dem Rotor (7) lediglich seitlich an dessen axialen Enden verbunden ist.
16. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
wobei die Rotorwickelkopfkapselung (16) mit dem Rotor (7) über eine Rotorschweißnaht (17) verbunden ist.
17. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
wobei die Rotorwickelkopfkapselung (16) ein abrasionsbeständiges Material aufweist.
18. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
wobei die Rotorwickelkopfkapselung (16) ein korrosionsbe¬ ständiges Material aufweist.
19. Elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
wobei die gekapselten Rotorwicklungen (14) von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, umgeben sind.
20. Kompressorantrieb, Schiff (18) oder Unterseeboot (20), aufweisend mindestens eine elektrische rotierende Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
21. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen rotierenden Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
22. Verfahren nach Anspruch 21,
wobei eine Statorwickelkopfkapselung (11) über einen
Statorwickelkopf (2) der Statorwicklungen (13) angeordnet und zumindest mit dem Statorjoch (4) verbunden wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22,
wobei Statorwicklungen (13) in ein Statorjoch (4) eingesetzt werden und daraufhin ein Statorblechpaket (3) mit Hilfe ei¬ nes SchrumpfVerfahrens fest mit dem Statorjoch (4) verbunden wird .
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23,
wobei eine erste innere Mantelfläche (3a) des Statorblech¬ pakets (3) mit einer zweiten äußeren Mantelfläche (4b) des Statorjochs (4) mit Hilfe eines SchrumpfVerfahrens fest ver¬ bunden wird.
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