[发明专利]同步磁阻马达和水下泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步磁阻马达，用于驱动水下泵，具有定子-转子装置，其中转子包括用于使一个或多个磁性极偶成形的磁通屏障切口（Flusssperrenschnitt）。另外，本发明涉及具有这样的驱动马达的水下泵。

背景技术

水下马达泵用于输送钻孔中的液体介质。马达的壳体外侧被输送介质、通常是地下水完全或部分润湿（benetzen）。所使用的泵驱动马达实施成封装的（gekapselt），以便防止输送介质渗入到马达内部腔室中。

马达腔室填充有合适的液体介质，优选地填充有水-乙二醇混合物或油，该介质既润湿未被保护的转子又在定子未被保护的情况下将定子连同塑料绝缘的绕组线一起润湿或在定子被保护的情况下润湿密封外壳（Spaltrohr）。填入的介质保证（sorgen für）了马达的充分冷却效率（Kühlleistung）。

同时该介质保证了流体动力学的滑动轴承的持续润滑，并且可能提供有效部件（Aktivteil）的期望的防腐蚀作用。

但是相对于空气填充的马达腔室，这样的机器的可获得的效率和功率因数明显降低，因为尤其是由于马达腔室中的液体介质，在转子和介质之间的摩擦功率（Reibleistung）大大增加。

水下马达泵机组安装在输送介质的区域中的适当钻孔中。钻孔成本取决于钻孔深度和必要的钻孔直径而变化。几百米的直的钻孔深度产生极大的成本，例如通过限制允许的钻孔直径来限制成本。

但是对最大直径的限制对马达机组的开发提出了高要求，因为机组的物理尺寸通常决定性地一并确定了其效率和功率因数。尤其是马达横截面必须与所期望的钻孔直径相配合。

为了仍然能够提供充分的轴端功率（Wellenleistung），马达的有效部件长度必须相应增大。与此相关联的非常狭长的机组结构方式可使转子长度与转子直径的比例增长。在此转子的有效部件长度至少是转子直径的两倍大。因此，出于制造技术的原因，必须实现相对较大的气隙，结果是该气隙明显比在常规马达的情况下更大。通常水下马达的气隙尺寸为常规马达的气隙尺寸的两倍以上。

然而，恰好在按照磁阻原理工作的机组的情况下，特别期望的是气隙能够保持得尽可能小。但是在水下马达的情况下由于应用造成的马达结构导致目前在水下泵领域中使用同步磁阻马达仅能在效率和功率因数方面产生显著损失的情况下实现。

发明内容

因此，本发明的任务是对公知的同步磁阻马达以如下方式进行改型，使其还可在水下泵中使用，但不必承受在效率和功率因数方面的值得一提的损失。

该任务通过根据权利要求1的特征的同步磁阻马达来解决。所示出的同步磁阻马达的有利的扩展方案为跟随独立权利要求的从属权利要求的主题。

根据权利要求1的特征组合，提出了一种同步磁阻马达，其具有定子和与该定子处于作用关联的转子。转子包括用于使一个或多个磁性极偶成形的磁通屏障切口。

同步磁阻机器的转子还可优选地配备有柱形的软磁元件，该软磁元件同轴地布置在转子轴线上。为了形成至少一个极偶或间隙偶（Lückenpaar），软磁元件优选地包括磁通引导片段（Flussleitabschntte）及磁通屏障片段，它们在表达为强度不同的导磁性方面彼此区分。具有较大磁导率的片段表征为转子的d-轴线，而具有相对较低磁导率的片段表征为转子的q-轴线。当d-轴线具有尽可能大的磁导率并且q-轴线具有尽可能低的磁导率时出现优化的扭矩产出（Drehmomentausbeute）。

通过沿着q-轴线在软磁元件中构造多个以空气填充的凹部（Aussparung）可实现该前提条件。

在根据本发明的转子的优选的实施方式中，软磁元件是板叠（Blechpaket），其由多个沿转子的轴向方向彼此堆叠的板构成。这种构造方式避免了软磁元件中出现涡流。尤其适用的是根据US5,818,140的技术教导的板叠构造，在此上下文中明确对其引用。

由于开始阐述的在水下马达泵情况下的技术实际情况，在转子元件和定子元件之间存在相对大的气隙。出于上述原因消除了对与此相关联的功率损失和作用损失进行对抗的气隙的几何减小。