用于船舶的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于船舶的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器，具有:電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具有定子和相對(duì)于定子同軸地布置的軸；帶有至少一個(gè)殼體部分的殼體，該殼體部分在軸向方向上至少部分地沿著定子延伸并且其在周向方向上至少部分地包圍定子；以及至少一個(gè)繞組頭，該繞組頭相應(yīng)地在軸向端側(cè)從定子伸出。
【背景技術(shù)】
[0002]這種類型的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器例如作為驅(qū)動(dòng)單元應(yīng)用在船舶中，其中，吊艙驅(qū)動(dòng)器處于船體的外部和水面之下，尤其是處于海水中，并且驅(qū)動(dòng)螺旋槳。這種類型的吊艙驅(qū)動(dòng)器也稱為P0D驅(qū)動(dòng)器。在此，在這種類型的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器中，電動(dòng)機(jī)的損耗熱量必須以合適的方式排導(dǎo)，從而使得機(jī)器在運(yùn)行中保持在恒定的和可接受的溫度水平上。
[0003]迄今為止，定子的熱排散在殼體表面上通過對(duì)流來實(shí)現(xiàn)。定子疊片組收縮到殼體中，由此確保良好的熱傳遞。但是，由此不能充分地冷卻繞組頭，因?yàn)槠洳⒉唤佑|殼體并且因此熱量不能直接地傳遞到殼體處并進(jìn)而傳遞到水處。
[0004]DE 877 254 C公開了一種吊艙驅(qū)動(dòng)器，其具有在電動(dòng)機(jī)殼體中的電動(dòng)機(jī)，其中該電動(dòng)機(jī)殼體由吊艙殼體包圍并且在電動(dòng)機(jī)殼體和吊艙殼體之間設(shè)置有環(huán)形通道。在此，該環(huán)形通道由進(jìn)入到吊艙中的水穿流。
[0005]DE 198 26 229 A1公開了另外的吊艙驅(qū)動(dòng)器，其固定在船體的伸出部處。在此，在伸出部下部件處設(shè)置有冷卻件。此外，吊艙驅(qū)動(dòng)器的軸設(shè)計(jì)成空心軸，該空心軸能夠由海水穿流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有改進(jìn)的冷卻的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器。
[0007]該目的通過開頭所述類型的電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器這樣地實(shí)現(xiàn)，即該電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器具有至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器，該流體動(dòng)力機(jī)器布置在軸和殼體之間并且其與軸抗扭地連接，其中，至少一個(gè)繞組頭能夠通過借助至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器能循環(huán)的第一冷卻介質(zhì)冷卻。
[0008]在電機(jī)中，特別是對(duì)繞組頭的冷卻常常是有問題的，因?yàn)槔@組頭在運(yùn)行時(shí)被強(qiáng)烈地加熱并且繞組頭因此在排熱不良時(shí)形成具有熱積累的位置、即所謂的“熱點(diǎn)”。因此根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器，其與軸抗扭地連接并且在徑向方向中布置在軸和殼體、尤其是至少一個(gè)殼體部分之間。在此也可以考慮的是，至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器與轉(zhuǎn)子抗扭地連接，該轉(zhuǎn)子又與軸抗扭地連接。優(yōu)選的是，相應(yīng)的流體動(dòng)力機(jī)器布置在相應(yīng)的繞組頭的軸向區(qū)域中。
[0009]至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器實(shí)現(xiàn)了第一冷卻介質(zhì)的循環(huán)，由此能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)繞組頭進(jìn)行冷卻。在此，冷卻循環(huán)這樣地形成，即至少一個(gè)繞組頭的廢熱由第一冷卻介質(zhì)接收并且輸出到較冷的位置處，從而在完全執(zhí)行冷卻循環(huán)之后獲取至少一個(gè)繞組頭的另外的廢熱。優(yōu)選的是，該冷卻循環(huán)布置在相應(yīng)的繞組頭區(qū)域中，其中，較冷的位置尤其是殼體的或者至少一個(gè)殼體部分的內(nèi)側(cè)。因此，繞組頭的廢熱可以借助第一冷卻介質(zhì)輸出到殼體，該殼體最后將廢熱輸出到圍繞電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的水。因?yàn)橄鄳?yīng)的繞組頭在運(yùn)行中明顯比水熱，因此實(shí)現(xiàn)了起作用的冷卻循環(huán)。
[0010]通過至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器與軸的抗扭連接確保了，當(dāng)該軸以相對(duì)較高的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行并且因此電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換相對(duì)大的電功率時(shí)，冷卻是特別強(qiáng)力的。同時(shí)，通過抗扭的連接可靠地阻止了，電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器被運(yùn)行并且產(chǎn)生廢熱但是不提供冷卻。該不希望的局面例如能夠出現(xiàn)在具有單獨(dú)供給的外通風(fēng)機(jī)的吊艙驅(qū)動(dòng)器中，當(dāng)該吊艙驅(qū)動(dòng)器利用驅(qū)動(dòng)功率供給但是外通風(fēng)機(jī)由于技術(shù)故障而不能被供給電功率時(shí)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的裝置此外實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于承載吊艙驅(qū)動(dòng)器的伸出部封裝地設(shè)計(jì)。這對(duì)電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的壽命有積極的影響，因?yàn)樯鲜龅睦鋮s循環(huán)可以在電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部封閉地實(shí)施并且因此可以阻止，即由強(qiáng)烈的腐蝕作用的海水與電動(dòng)機(jī)的定子和另外的組件進(jìn)行直接接觸。
[0012]在本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案中，第一冷卻介質(zhì)是空氣。相應(yīng)的至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器設(shè)計(jì)成軸通風(fēng)機(jī)，由此可以在繞組頭區(qū)域中展現(xiàn)出成本低廉并進(jìn)而可靠的冷卻循環(huán)。
[0013]在本發(fā)明的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有至少一個(gè)第一冷卻件，其與至少一個(gè)殼體部分熱接觸并且借助其能夠?qū)鋮s介質(zhì)進(jìn)行冷卻。
[0014]至少一個(gè)第一冷卻件例如可以實(shí)施成冷卻肋或者多個(gè)冷卻肋，其與至少一個(gè)殼體部分熱接觸。通過殼體或者至少一個(gè)殼體部分具有增大了用于冷卻的表面的這類冷卻肋的方式，至少一個(gè)第一冷卻件尤其能夠與殼體或者至少一個(gè)殼體部分材料配合地實(shí)施。
[0015]此外可以考慮的是，在第一冷卻介質(zhì)的冷卻循環(huán)中設(shè)置導(dǎo)向件，其以流體技術(shù)上高效的方式將冷卻介質(zhì)流從至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器向相應(yīng)的繞組頭、從相應(yīng)的繞組頭向至少一個(gè)第一冷卻件和/或從至少一個(gè)第一冷卻件向至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器導(dǎo)向。有利的是，至少一個(gè)第一冷卻件這樣地成型，即例如通過至少一個(gè)第一冷卻件的特別大的表面實(shí)現(xiàn)從第一冷卻介質(zhì)高效地吸收廢熱并且同時(shí)滿足對(duì)第一冷卻介質(zhì)的流動(dòng)的偏轉(zhuǎn)功能。冷卻功率在此例如能夠由此實(shí)現(xiàn)，即至少一個(gè)第一冷卻件沿著相應(yīng)的繞組頭區(qū)域的整個(gè)軸向長(zhǎng)度和/或在至少一個(gè)殼體部分和軸的整個(gè)區(qū)域中在徑向方向中延伸。
[0016]如果第一冷卻介質(zhì)設(shè)計(jì)為空氣并且至少一個(gè)流體動(dòng)力機(jī)器實(shí)施成軸通風(fēng)機(jī)，那么被加熱的空氣就可以經(jīng)由構(gòu)造成空氣導(dǎo)向片的第一冷卻件并且通過其冷卻肋偏轉(zhuǎn)。該冷卻肋處于機(jī)器殼體的徑向內(nèi)側(cè)處，例如以收縮環(huán)的形式。該冷卻肋也可以徑向地在機(jī)器軸的方向上延長(zhǎng)，從而擴(kuò)大有效的回冷卻表面?；乩鋮s的空氣又由軸通風(fēng)機(jī)抽吸。
[0017]在本發(fā)明的另外的有利的設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有至少一個(gè)第一進(jìn)入口和至少一個(gè)第一排出口，其中，在相應(yīng)的第一進(jìn)入口和相應(yīng)的第一排出口之間設(shè)置有至少一個(gè)基本上垂直于軸向方向延伸的第一冷卻通道，其中，在吊艙驅(qū)動(dòng)器相對(duì)于至少部分地圍繞吊艙驅(qū)動(dòng)器的水相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，水能夠穿過相應(yīng)的第一進(jìn)入口、至少一個(gè)第一冷卻通道和相應(yīng)的第一排出口流動(dòng)，其中，穿過至少一個(gè)第一冷卻通道流動(dòng)的水通過至少一個(gè)第一分隔件與第一冷卻介質(zhì)分隔。
[0018]由于至少一個(gè)第一冷卻通道可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的廢熱的特別高效的排放，因?yàn)閺U熱直接地輸出到水，水至少部分地繞著電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器流動(dòng)。在此，尤其是水的高熱容以及通常與轉(zhuǎn)子溫度相比的較低的水溫是有利的。特別良好的冷卻能夠由此實(shí)現(xiàn)，即設(shè)置有多個(gè)這種類型的冷卻通道。
[0019]因?yàn)殡妱?dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器通常在含鹽的海水中運(yùn)行，因此至少一個(gè)這樣地成型的冷卻通道優(yōu)選至少部分地由特別抗腐蝕的并且同時(shí)良好導(dǎo)熱的材料、尤其是銅鋁合金或者銅制成。
[0020]在此，該材料至少在含海水的氛圍中是抗腐蝕的，其中，這種材料特性尤其應(yīng)該在電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的合乎規(guī)定的使用期間、尤其是當(dāng)?shù)跖擈?qū)動(dòng)器浸入到水中或者海水中時(shí)實(shí)現(xiàn)。由此達(dá)到了一種疲勞強(qiáng)度，其實(shí)現(xiàn)吊艙驅(qū)動(dòng)器持續(xù)多年地在海水中運(yùn)行。
[0021]尤其是可以選擇這樣的材料，即確保例如根據(jù)用于大氣環(huán)境條件的腐蝕性分類C4或者C5-1或者根據(jù)DIN EN ISO 12944-2的用于水的Im2或者Im3的充分的抗腐蝕性。因此例如可以考慮，即該材料與海水直接接觸。可替換的是，該材料能夠與冷卻空氣或者其他的冷卻介質(zhì)接觸，其通過電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器在海水中的運(yùn)行而含鹽并因此呈現(xiàn)出上述的含海水的氣體環(huán)境。因此，至少一個(gè)冷卻介質(zhì)例如能夠設(shè)計(jì)成液體的或者氣態(tài)的，尤其是為此可以考慮具有循環(huán)的冷卻水的或者循環(huán)的冷卻空氣的封閉式冷卻循環(huán)。
[0022]例如，充分的抗腐蝕性可以解釋為在5和15年之間的保護(hù)時(shí)間或者解釋為超過15年的保護(hù)時(shí)間，如在DIN EN ISO 12944-5中所闡述的那樣。
[0023]替換的或者附加的是，材料的抗腐蝕性這樣地選擇，即材料在電動(dòng)吊艙驅(qū)動(dòng)器的符合規(guī)定的運(yùn)行期間的剝蝕率少于100 μπι，尤其是少于50 μπι每年。在此層的厚度可以這樣的確定大小，即根據(jù)預(yù)期的最小壽命或者保護(hù)時(shí)間并且在給定的剝蝕率時(shí)保持最小的材料厚度。尤其是可以提出，即層限界出在徑向方向上的冷卻通道。
[0024]在此，那些具有至少lW/(m*K)的、尤其是至少60W/(m*K)的熱傳導(dǎo)能力的材料被視為良好導(dǎo)熱的材料。根據(jù)增大的導(dǎo)熱能力進(jìn)行分類，具有至少60W/(m*K)的導(dǎo)熱能力的材料例如是合金銅，尤其是銅合金CC333G或者CuA110Fe5Ni5-C，以