WO2013150061A2 - Synchron-reluktanzmotor und unterwasserpumpe - Google Patents

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WO2013150061A2
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Definitions

  • the invention relates to a synchronous reluctance motor for driving an underwater pump with a stator-rotor arrangement, wherein the rotor comprises a flow barrier cut for the expression of one or more magnetic pole pairs.
  • the invention relates to an underwater pump with such a drive motor.
  • Submersible motor pumps are used to convey liquid media in boreholes.
  • the outside of the housing of the motors is completely or partially wetted by the pumped medium, usually groundwater.
  • the pump drive motors used are encapsulated to prevent the penetration of the fluid into the engine compartment.
  • the engine compartment is filled with a suitable liquid medium, preferably with a water-glycol mixture or oil, which wets both the unprotected rotor and in the case of an unprotected stator, the stator together with plastic-insulated winding wires or in the case of a protected stator, a can.
  • a suitable liquid medium preferably with a water-glycol mixture or oil, which wets both the unprotected rotor and in the case of an unprotected stator, the stator together with plastic-insulated winding wires or in the case of a protected stator, a can.
  • the injected medium ensures sufficient cooling capacity of the engine.
  • the medium ensures a constant lubrication of the hydrodynamic plain bearings and may provide a desirable anti-corrosive effect of the active parts.
  • Submersible motor pump units are installed in suitable boreholes in the area of the pumped medium.
  • the drilling costs vary depending on the drilling depth and the required Bohrioch bemessers.
  • Straight borehole depths of a few hundred meters cause enormous costs, which are halted for example by limiting the permissible Bohrioch bemessers.
  • the active part length of the motor must be correspondingly increased.
  • the associated very slim design of the unit can increase the ratio of rotor length to the rotor diameter.
  • the active part length of the rotor is at least twice as large as the rotor diameter. For manufacturing reasons, therefore, a relatively large air gap must be realized, which is significantly larger than conventional motors fails.
  • the air gap dimensions of submersible motors are more than twice the air gap dimensions of conventional motors.
  • the object of the invention is therefore to modify a known synchronous refuktance motor in such a way that it can also be used in an underwater pump is, however, without having to accept appreciable losses in efficiency and power factor.
  • a synchronous Reiuktanzmotor which has a stator and a stator operatively connected to the rotor.
  • the rotor comprises a flux barrier cut for the expression of one or more pairs of magnetic poles.
  • the rotor of the synchronous reluctance machine may preferably be provided with a cylindrical soft magnetic element coaxially arranged on the rotor axis.
  • the soft magnetic element preferably comprises flux-conducting and flux-barrier sections which differ from each other in a different degree of magnetic permeability.
  • the large magnetic conductivity portion is designated as the d axis of the rotor and the portion of comparatively lower conductivity as the q axis of the rotor.
  • An optimal torque yield occurs when the d-axis has the largest possible magnetic conductivity and the q-axis has the lowest possible magnetic conductivity.
  • This requirement can be achieved by forming a plurality of air-filled recesses in the soft magnetic element along the q-axis.
  • the soft magnetic element is a laminated core, which is constructed from a plurality of stacked in the axial direction of the rotor sheets.
  • This design prevents the occurrence of eddy currents in the soft magnetic element, in particular, offers a Construction of the laminated core according to the technical teaching of US 5,818,140, to which reference is expressly made in this context.
  • ferrofluid According to the filling medium previously used in the engine compartment is replaced by a ferrofluid.
  • a suitable choice of the ferrofluid used leads to a relative permeability of p R > 1.
  • the increase in the permeability in the air gap corresponds in its effect to a geometric reduction of the magnetic air gap.
  • the magnetically active air gap is correspondingly reduced.
  • the greater the value of the permeability in the air gap the more advantageous is the efficiency and power factor of the synchronous reluctance motor used.
  • the interaction between rotor and stator is enhanced.
  • certain engine principles can also be used where, due to the technical conditions, a comparatively large air gap condition.
  • ferrofluid allows the use of a synchronous reluctance motor for driving an underwater pump with a satisfactory efficiency and power factor.
  • the fluid used improves the heat dissipation in the engine compartment.
  • hydrodynamic sliding bearings are constantly lubricated and the ferrofluid can have a corrosion-protective effect on the active parts of the synchronous reluctance motor used.
  • the ferrofluid has one or more magneto-responsive components which are magnetizable and typically superparamagnetic.
  • the magnetic components can be present in different forms in a carrier liquid.
  • the combination of particles and carrier liquid forms the ferrofluid.
  • the components are present as particles suspended in the carrier liquid.
  • the individual particles are colloidally suspended in the carrier liquid.
  • the particle size is in the nano range, preferably between 1 nm and 10 nm, with particular particle sizes in the range between 5 nm and 10 nm prove to be favorable.
  • One or more particles suitably consist of at least one of iron, magnetite, cobalt or a special alloy.
  • the particles may be provided with a surface coating, in particular a polymeric coating. It is possible to add a surface-active substance which adheres to the surface of the particles as a monomolecular layer.
  • the radicals of polar molecules of the surfactant repel each other and thus prevent clumping of the particles.
  • the viscosity of the ferrofluid used is in the range of that of water, i. H. in the range of about 1 mPa-s at 20 ° C.
  • the use of the ferrofluid entails a negative side effect, since the increased permeability in the engine compartment also increases scattering losses that occur. Unlike air-filled engines, the spread of the scattering field lines is no longer inhibited but encouraged, which is why the losses occur significantly.
  • means may be provided in the region of at least one winding head of the stator for reducing the forehead control occurring.
  • one or more elements are placed in this area to displace the ferrofluid in this area.
  • Suitable elements are one or more plastic bodies, which are preferably attachable to one or more winding heads or can be attached to these.
  • Alternative means for reducing the occurrence of frontal scattering arise by casting the winding heads or foaming the space around the winding heads. Basically, materials with non-magnetic properties are suitable.
  • the rotor of the synchronous reluctance machine preferably consists of a laminated rotor core.
  • the rotor core has individual flow barriers for the expression of one or more pairs of poles. Flush barriers are formed in a conventional manner by recesses in the rotor core, which are usually filled with air. In this case, there is a risk that the ferrofluid gets into the cavity of the river barriers.
  • the rotor or at least a part of the rotor is designed encapsulated in order to seal off the rotor body from the ferrofluid.
  • one or more flow barriers can be sealed separately and protected against undesired liquid entry. It is also possible to fill the flow barriers with a suitable material, such as plastic, to prevent the ingress of liquid.
  • the invention further relates to an underwater pump with a synchronous reluctance motor driving the pump according to the features of the motor according to the invention or an advantageous embodiment of the synchronous reluctance motor.
  • the underwater pump obviously has the same advantages and properties as the synchronous reluctance motor according to the invention or an advantageous embodiment of the motor, for which reason a renewed description is dispensed with at this point.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of the synchronous reluctance motor according to the invention
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the rotor of the synchronous reluctance motor according to the invention.
  • Figure 3 a detail of the stator of the synchronous reluctance motor according to the invention.
  • the synchronous reluctance motor 10 shown in FIG. 1 has a conventional stator 11 and a rotor 12 which is rotatably mounted to the stator 11 and which is itself arranged coaxially on the shaft 13.
  • the rotor body consists of a laminated package, for example a laminated core, wherein the individual layers or sheets are stacked in the axial direction of the shaft 13.
  • a schematic representation of a single layer is shown in FIG.
  • the distance between the rotor and stator walls is called the air gap.
  • the motor interior is filled with a ferrofluid 20 in FIG. 1, which increases the permeability in the region between stator 11 and rotor 12 and compensates for the comparatively large geometric distance.
  • the interaction between rotor 12 and stator 11, ie the reluctance force, is increased by the increased permeability.
  • the ferrofluid 20 used consists of a few nanometer sized magnetic particles which are colloidally suspended in a suitable carrier liquid.
  • the viscous properties of the ferrofluid 20 used are selected so that the friction between the rotor and ferrofluid 20 is as small as possible.
  • the ferrofluid 20 has a viscosity in the order of the viscosity of water.
  • Occurring scattering losses in the region of the winding heads 15 of the stator 1 1 should be reduced by one or more plastic body 16 as much as possible.
  • the plastic body is mounted on the corresponding winding head 15 and surrounds this to complete displacement of the ferrofluid.
  • FIG. 3 shows a detailed view of a cross section through the stator pack 1 with winding space 17.
  • a slot wedge 30 is provided, which displaces the ferrofluid in the slot slot to form a magnetic slot
  • FIG. 2 shows a cross section through the rotor core 12.
  • the drawing schematically illustrates a single flow barrier of a rotor layer 41.
  • the otherwise air-filled recess 40 of the rotor layer 41 is completely filled or foamed with a plastic-like material in order to prevent possible entry of the fluid.
  • the complete rotor body 12, as indicated in Figure 1 be executed encapsulated.
  • the rotor surface is completely coated with a suitable material 50 to protect the rotor body from liquid ingress.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchron-Reluktanzmotor für eine Unterwasserpumpe mit einem Stator und einem Rotor, der einen Flusssperrenschnitt zur Ausprägung ein oder mehrerer magnetischer Polpaare umfasst, wobei der Luftspalt zwischen Rotor (12) und Stator (11) zumindest teilweise mit einem Ferrofluid (20) gefüllt ist. Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft eine Unterwasserpumpe mit einem derartigen Synchron-Reluktanzmotor zum Antrieb der Pumpe.

Description

KSB Aktiengesellschaft
67227 Frankenthal
Beschreibung
Synchron-Reiuktanzmotor und Unterwasserpumpe
Die Erfindung betrifft einen Synchron-Reluktanzmotor zum Antrieb einer Unterwasserpumpe mit einer Stator-Rotor-Anordnung, wobei der Rotor einen Flusssperrenschnitt zur Ausprägung ein oder mehrerer magnetischer Polpaare umfasst. Zudem betrifft die Erfindung eine Unterwasserpumpe mit einem derartigen Antriebsmotor.
Unterwassermotorpumpen dienen zur Förderung von flüssigen Medien in Bohrlöchern. Die Gehäuseaußenseite der Motoren wird vom Fördermedium, in der Regel Grundwasser, vollständig oder teilweise benetzt. Die verwendeten Pumpenantriebsmotoren sind gekapselt ausgeführt, um das Eindringen des Fördermediums in den Motorinnenraum zu verhindern.
Der Motorraum ist mit einem geeigneten flüssigen Medium befüllt, vorzugsweise mit einem Wasser-Glykol-Gemisch oder Öl, das sowohl den ungeschützten Rotor als auch im Falle eines ungeschützten Stators den Stator samt kunststoffisolierter Wickeldrähte oder im Falle eines geschützten Stators ein Spaltrohr benetzt. Das eingefülite Medium sorgt für eine ausreichende Kühlleistung des Motors.
Gleichzeitig sorgt das Medium für eine konstante Schmierung der hydrodynamischen Gleitlager und bietet unter Umständen eine wünschenswerte korrosionsschützende Wirkung der Aktivteile.
Gegenüber luftgefüllten Motorräumen verringert sich der erzielbare Wirkungsgrad und Leistungsfaktor derartiger Maschinen jedoch deutlich, da unter anderem aufgrund des flüssigen Mediums im Motorraum die Reibleistung zwischen Rotor und Medium massiv zunimmt,
Unterwassermotorpumpenaggregate werden in passende Bohrlöcher im Bereich des Fördermediums installiert. Die Bohrkosten variieren in Abhängigkeit der Bohrtiefe und des notwendigen Bohriochdurchmessers. Gerade Bohrlochtiefen von einigen hundert Metern verursachen enorme Kosten, denen beispielsweise durch eine Beschränkung des zulässigen Bohriochdurchmessers Einhalt geboten wird.
Die Begrenzung des maximalen Durchmessers stellt jedoch hohe Anforderungen an die Entwicklung der Motoraggregate, da die physikalische Dimensionierung des Aggregats in der Regel dessen Wirkungsgrad und Leistungsfaktor maßgeblich mitbestimmt. Insbesondere muss der Motorquerschnitt an den gewünschten Bohrlochdurchmesser ange- passt werden.
Um dennoch eine ausreichende Wellenleistung bereitstellen zu können, muss die Aktiv- teillänge des Motors entsprechend vergrößert werden. Die damit verbundene sehr schlanke Bauweise des Aggregats lässt das Verhältnis von Rotorlänge zum Rotordurchmesser anwachsen. Die Aktivteillänge des Rotors ist dabei mindestens doppelt so groß wie der Rotordurchmesser. Aus fertigungstechnischen Gründen muss daher ein relativ großer Luftspalt realisiert werden, der deutlich größer als bei herkömmlichen Motoren ausfällt. Üblicherweise betragen die Luftspaltabmessungen von Unterwassermotoren mehr als das Doppelte der Luftspaltabmessungen von herkömmlichen Motoren.
Allerdings ist es gerade bei Aggregaten, die nach dem Reluktanzprinzip arbeiten, besonders wünschenswert, den Luftspalt so klein wie möglich zu halten. Die einsatzbedingte Motorkonstruktion bei Unterwassermotoren führt jedoch dazu, dass der Einsatz von Synchron-Reluktanzmotoren im Unterwasserpumpenbereich derzeit nur mit erheblichen Einbußen bei Wirkungsgrad und Leistungsfaktor realisierbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen bekannten Synchron-Refuktanzmotor in der Art und Weise zu modifizieren, dass dieser auch in einer Unterwasserpumpe einsetzbar ist, ohne jedoch nennenswerte Einbußen beim Wirkungsgrad und Leistungsfaktor in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch einen Synchron-Reluktanzmotor gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des dargestellten Synchron- Reluktanzmotors sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 wird ein Synchron-Reiuktanzmotor vorgeschlagen, der einen Stator sowie einen mit dem Stator in Wirkverbindung stehenden Rotor aufweist. Der Rotor umfasst einen Flusssperrenschnitt zur Ausprägung ein oder mehrerer magnetischer Polpaare.
Ferner kann der Rotor der Synchron-Reluktanzmaschine vorzugsweise mit einem zylinderförmigen weichmagnetischen Element ausgestattet sein, das koaxial auf der Rotorachse angeordnet ist. Zur Ausbildung mindestens eines Polpaares bzw. Lückenpaares umfasst das weichmagnetische Element bevorzugt Flussleit- sowie Flusssperrabschntt- te, die sich gegenseitig in einer unterschiedlich stark ausgeprägten magnetischen Permeabilität unterscheiden. Der Abschnitt mit großer magnetischer Leitfähigkeit wird als d- Achse des Rotors und der Abschnitt mit vergleichsweise geringerer Leitfähigkeit als q- Achse des Rotors gekennzeichnet. Eine optimale Drehmomentausbeute stellt sich dann ein, wenn die d-Achse eine möglichst große magnetische Leitfähigkeit und die q-Achse eine möglichst niedrige magnetische Leitfähigkeit aufweist.
Diese Voraussetzung kann durch die Ausbildung von mehreren mit Luft gefüllten Aussparungen im weichmagnetischen Element entlang der q-Achse erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist das weichmagnetische Element ein Blechpaket, das aus mehreren in axialer Richtung des Rotors aufeinandergestapelter Bleche aufgebaut ist. Diese Bauweise verhindert das Auftreten von Wirbelströmen im weichmagnetischen Element, insbesondere bietet sich ein Auf- bau des Blechpaketes gemäß der technischen Lehre der US 5,818,140 an, auf die in diesem Zusammenhang ausdrücklich Bezug genommen wird.
Aufgrund der eingangs erläuterten technischen Gegebenheiten bei Unterwassermotorpumpen existiert ein vergleichsweise großer Luftspalt zwischen Rotor- und Statorelement. Eine den damit verbundenen Leistungs- und Wirkungseinbußen entgegenwirkende geometrische Verkleinerung des Luftspaltes scheidet aus den oben genannten Gründen aus.
Erfindungsgemäß ist das bisher verwendete Füllmedium im Motorinnenraum durch ein Ferrofluid ersetzt. Eine geeignete Wahl des verwendeten Ferrofluids führt zu einer relativen Permeabilität von pR > 1. Die Vergrößerung der Permeabilität im Luftspalt entspricht in ihrer Wirkung einer geometrischen Verringerung des magnetischen Luftspalts. Der magnetisch wirksame Luftspalt ist entsprechend verkleinert. Je größer der Wert der Permeabilität im Luftspalt ist, desto vorteilhafter gestaltet sich der Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des verwendeten Synchron-Reluktanzmotors. Die Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator wird verstärkt. Somit lassen sich gewisse Motorprinzipien auch dort einsetzen, wo aufgrund der technischen Gegebenheiten ein vergleichsweise großer Luftspalt Bedingung ist.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Ferrofluids erlaubt den Einsatz eines Syn- chron-Reluktanzmotoren zum Antrieb einer Unterwasserpumpe mit einem zufriedenstellenden Wirkungsgrad und Leistungsfaktor.
Gleichzeitig verbessert das verwendete Fluid die Wärmeabfuhr im Motorinnenraum. Zudem werden hydrodynamische Gleitlager ständig geschmiert und das Ferrofluid kann eine korrosionsschützende Wirkung auf die verwendeten Aktivteile des Synchron- Reluktanzmotors haben.
Das Ferrofluid weist ein oder mehrere auf Magnetismus ansprechende Komponenten auf, welche magnetisierbar und in der Regel superparamagnetisch sind. Die magnetischen Komponenten können in unterschiedlicher Form in einer Trägerflüssigkeit vorliegen. Die Kombination aus Partikeln und Trägerflüssigkeit bildet das Fer- rofluid.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Komponenten als Partikel vorliegen, die in der Trägerflüssigkeit suspendiert sind. Idealerweise sind die einzelnen Partikel in der Trägerflüssigkeit kolloidal suspendiert.
Die Partikelgröße liegt im Nanobereich, vorzugsweise zwischen 1 nm und 10 nm, wobei sich insbesondere Partikelgrößen im Bereich zwischen 5 nm und 10 nm als günstig erweisen.
Ein oder mehrere Partikel bestehen in geeigneter Weise aus wenigstens einem der Stoffe Eisen, Magnetid, Kobalt oder einer speziellen Legierungen.
Die Partikel können mit einer Oberflächenbeschichtung, insbesondere einer polymeren Beschichtung versehen sein. Möglich ist die Beimengung einer oberflächenaktiven Substanz, die als monomolekulare Schicht an der Oberfläche der Partikel haftet. Die Radikale polarer Moleküle der oberflächenaktiven Substanz stoßen sich gegenseitig ab und verhindern damit ein Verklumpen der Partikel.
Um die Reibleistung am Rotor in Grenzen zu halten, ist es zweckmäßig, ein niederviskoses Ferrofluid zu verwenden. Beispielsweise liegt die Viskosität des verwendeten Ferrofluids im Bereich der von Wasser, d. h. im Bereich von ca. 1 mPa-s bei 20°C.
Der Einsatz des Ferrofluids bringt jedoch negative Begleiterscheinung mit sich, da die gesteigerte Permeabilität im Motorraum auch auftretende Streuverluste verstärkt. Anders als bei luftgefüllten Motoren wird die Ausbreitung der streuenden Feldlinien nicht mehr gehemmt sondern gefördert, weshalb die auftretenden Verluste erheblich zunehmen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, können Mittel im Bereich wenigstens eines Wickelkopfes des Stators zur Verringerung der auftretenden Stirnsteuerung vorgesehen sein. Zweckmäßig werden ein oder mehrere Elemente in diesem Bereich angeordnet, um das Ferrofluid in diesem Bereich zu verdrängen. Geeignete Elemente sind ein oder mehrere Kunststoffkörper, die vorzugsweise passgenau um ein oder mehrere Wickelköpfe anbringbar bzw. auf diesen aufsteckbar sind. Alternative Mittel zur Verringerung der auftretenden Stirnstreuung ergeben sich durch ein Vergießen der Wickelköpfe oder ein Ausschäumen des Raumes um die Wickelköpfe. Grundsätzlich sind Materialien mit amagnetischen Eigenschaften geeignet.
Eine ähnliche Problematik besteht im Bereich der Nutschlitze des Statorkörpers, Auch hier können sich die Feldlinien auf Grund des Ferrofluids besser ausbreiten und höhere Verluste verursachen. Zweckmäßig werden Mittel im Bereich der Nutschlitze vorgeschlagen, die das Ferrofluid aus diesem Bereich verdrängen und die auftretende Streuverluste begrenzen. Besonders vorteilhaft sind Nutkeile, die in ein oder mehrere Nutzschlitze eingesetzt werden.
Der Rotor der Synchron-Reluktanzmaschine besteht vorzugsweise aus einem laminierten Rotorpaket. Das Rotorpaket weist einzelne Flusssperren zur Ausprägung ein oder mehrerer Polpaare auf. Flusssperren werden in an sich bekannter Weise durch Aussparungen im Rotorpaket gebildet, die üblicherweise mit Luft befüllt sind. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass das Ferrofluid in den Hohlraum der Flusssperren gelangt. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Rotor oder zumindest ein Teil des Rotors gekapselt ausgeführt, um den Rotorkörper gegenüber dem Ferrofluid abzudichten.
Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Flusssperren separat abgedichtet und gegenüber einem unerwünschten Flüssigkeitseintritt geschützt sein. Möglich ist auch das Befüllen der Flusssperren mit einem geeigneten Material, beispielsweise Kunststoff, um den Flüssigkeitseintritt zu unterbinden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Unterwasserpumpe mit einem die Pumpe antreibenden Synchron-Reluktanzmotor gemäß den Merkmalen des erfindungsgemäßen Motors bzw. einer vorteilhaften Ausführungsform des Synchron-Reluktanzmotors. Die Unterwasserpumpe weist offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie der erfindungsgemäße Synchron-Reluktanzmotor bzw. eine vorteilhafte Ausgestaltung des Motors auf, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeäspiel. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Synchron-Reluktanzmotors,
Figur 2: eine schematische Querschnittsdarstellung des Rotors des erfindungsgemäßen Synchron-Reluktanzmotors und
Figur 3: einen Detailausschnitt des Stators des erfindungsgemäßen Synchron- Reluktanzmotors.
Der in Figur 1 dargestelite Synchron-Reluktanzmotor 10 weist einen üblichen Stator 11 und einem zum Stator 11 drehbar gelagerten Rotor 12 auf, der selbst koaxial auf der Welle 13 angeordnet ist. Der Rotorköper besteht aus einem laminierten Paket, beispielsweise einem Blechpaket, wobei die einzelnen Schichten bzw. Bleche in axialer Richtung der Welle 13 gestapelt sind. Eine schematische Darstellung einer einzelnen Schicht ist der Figur 2 zu entnehmen.
Der Abstand zwischen der Rotor- und Statorwandung wird als Luftspalt bezeichnet. Erfindungsgemäß ist in der Figur 1 der Motorinnenraum mit einem Ferrofluid 20 gefüllt, wodurch die Permeabilität im Bereich zwischen Stator 1 1 und Rotor 12 erhöht und der vergleichsweise große geometrische Abstand kompensiert wird. Die Wechselwirkung zwischen Rotor 12 und Stator 1 1 , d.h. die Reluktanzkraft, wird durch die erhöhte Permeabilität vergrößert. Das verwendete Ferrofluid 20 besteht aus wenigen Nanometer großen magnetischen Partikeln, die in einer geeigneten Trägerflüssigkeit kolloidal suspendiert sind. Die viskosen Eigenschaften des verwendeten Ferrofluids 20 werden dabei so gewählt, dass die Reibleistung zwischen Rotor und Ferrofluid 20 möglichst gering ausfällt. Idealerweise weist das Ferrofluid 20 eine Viskosität in der Größenordnung der Viskosität von Wasser auf.
Auftretende Streuverluste im Bereich der Wickelköpfe 15 des Stators 1 1 sollen durch ein oder mehrere Kunststoffkörper 16 möglichst weitgehend reduziert werden. Der Kunststoffkörper wird auf dem entsprechenden Wickelkopf 15 angebracht und umgibt diesen zur vollständigen Verdrängung des Ferrofluids.
Zudem werden durch Nutkeile 30 die auftretenden Streuverluste im Nutschlitzbereich des Stators 1 1 verringert. Figur 3 zeigt eine Detailaufnahme eines Querschnitts durch das Statorpaket 1 mit Wickelraum 17. Im Bereich des Nutschlitzes ist ein Nutkeil 30 vorgesehen, der das Ferrofluid im Nutschlitz verdrängt, um einen magnetischen
Kurzschluß zwischen den Statorzähnen zu unterbinden.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Rotorpaket 12. Die Zeichnung stellt schematisch eine einzelne Flusssperre einer Rotorschicht 41 dar. Die ansonsten luftgefüllte Ausnehmung 40 der Rotorschicht 41 ist vollständig mit einem kunststoffartigen Material ausgefüllt bzw. ausgeschäumt, um einem möglichen Fiuideintritt vorzubeugen.
Zusätzlich oder alternativ kann der vollständige Rotorkörper 12, wie in Figur 1 angedeutet, gekapselt ausgeführt sein. Beispielsweise ist die Rotoroberfläche vollständig mit einem geeigneten Material 50 beschichtet, um den Rotorkörper vor Flüssigkeitseintritt zu schützen.

Claims

Patentansprüche Synchron-Reluktanzmotor und Unterwasserpumpe
1. Synchron-Reluktanzmotor zum Antrieb einer Unterwasserpumpe mit einem Stator und einem Rotor, der einen Flusssperrenschnitt zur Ausprägung ein oder mehrerer magnetischer Polpaare umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt zwischen Rotor (12) und Stator (1 1) zumindest teilweise mit einem Ferrofluid (20) gefüllt ist.
2. Synchron-Reluktanzmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ferrofluid (20) eine Trägerflüssigkeit umfasst, die ein oder mehrere auf Magnetismus ansprechende Komponenten aufweist.
3. Synchron-Reluktanzmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der magnetischen Komponenten Partikel sind, die in der Trägerflüssigkeit kolloidal suspendiert sind.
4. Synchron-Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße im Nanobereich, vorzugsweise zwischen 1 und 0nm, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 10nm liegt.
5. Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Ferrofluids (20) im Bereich von ca.
1 mPa s bei 20°C liegt. Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verringerung der Stirnstreuungen im Bereich des Statorwickelkopfes (15) vorgesehen sind.
Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel, insbesondere wenigstens ein Nutkeil (30), zur Verringerung der Nutstreuung des Stators (12) vorgesehen sind.
Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapselung des Rotors (11) vorgesehen ist.
Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Rotorflusssperren (40) abgedichtet und/oder gefüllt sind.
10. Unterwasserpumpe mit einem die Pumpe antreibenden Synchron-Reluktanzmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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