EP3574567A1

EP3574567A1 - Synchronous reluctance machine

Info

Publication number: EP3574567A1
Application number: EP18710380.9A
Authority: EP
Inventors: Roland Zeichfüßl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-12-04
Also published as: WO2018172033A1; CN110462982A; US10903707B2; EP3379696A1; US20200136451A1

Abstract

The invention relates to a synchronous reluctance machine (20), in particular a motor or a generator having a power of greater than 300kW, comprising a stator (1) and a rotor (3), which is spaced apart from said stator by an air gap (19) and which is rotatably mounted about an axis (18) and of which the laminations that are arranged axially one behind the other each have an anisotropic magnetic structure that is formed by flux blocking sections (14, 15, 16) and flux conducting sections (8), and wherein the flux blocking sections (14, 15, 16) and flux conducting sections (8) form poles of the rotor (3), wherein said flux blocking sections (14, 15, 16) form axially running channels, wherein in at least some flux blocking sections (14, 15, 16) permanent magnets are provided that do not completely occupy the respective flux blocking section (14, 15, 16) and thus allow an axial airflow in all flux blocking sections (14, 15, 16), wherein the laminated core of the rotor (3) is axially subdivided into at least two component laminated cores (30, 31, 32, 33), wherein there are radial cooling gaps (6) between the poles in the region of the q axis as viewed in the circumferential direction and between the component laminated cores (30, 31, 32, 33) as viewed axially.

Description

Beschreibung description

Synchrone Reluktanzmaschine Synchronous reluctance machine

Die Erfindung betrifft eine synchrone Reluktanzmaschine, ins^¬ besondere einen Motor oder einen Generator einer Windkraftanlage mit einem Stator und einem durch einen Luftspalt The invention relates to a synchronous reluctance machine, in particular ^¬ a motor or a generator of a wind turbine with a stator and through an air gap

beabstandet um eine Achse drehbar gelagerten Rotor, der eine anisotrope magnetische Struktur aufweist, die durch im we^¬ sentlichen axial hintereinander angeordnete Flusssperrab- schnitte gebildet ist. spaced apart about an axis rotatably mounted rotor, which has an anisotropic magnetic structure, which is formed by we ^¬ sentlichen axially successively arranged Flusssperrab- sections.

Die Erfindung betrifft ebenso eine Windkraftanlage mit einem derart ausgeführten Generator. The invention also relates to a wind turbine with a generator designed in this way.

Als dynamoelektrische Maschinen, also Motoren oder Generato^¬ ren mit Leistungen ab einigen 100kW werden in der Regel Asynchronmaschinen mit Käfigläufern oder Synchronmaschinen einge- setzt. Diese Maschinen weisen jedoch einen aufwändig herzu^¬ stellenden Rotor mit einem Kurzschlusskäfig bzw. einer Polwicklung auf. As a dynamo-electric machines, ie motors or generators ^¬ ren with performances from some 100kW usually asynchronous machines are set einge- with cage rotors or synchronous machines. However, these machines have a consuming herzu ^¬ stellenden rotor with a short-circuit cage or a pole winding.

Maschinen in dieser Leistungsklasse benötigen im Allgemeinen eine Kühlung des Rotors, da die dort entstehenden Verluste nicht mehr allein durch Konvektionen abführbar sind. Somit erfolgt die Kühlung des Rotors üblicherweise durch Kühlluft, die durch Eigenbelüftung oder Fremdbelüftung erzeugt wird. Außerdem muss auch der Stator einer derartigen Maschine über die gesamte axiale Länge gleichmäßig mit Kühlluft versorgt werden. Bei diesen oben beschriebenen Maschinen wird häufig ein hoher Leistungsfaktor gefordert, um den Anteil an Blindleistung, der zum Betrieb der Maschine zur Verfügung gestellt werden muss, zu minimieren. Machines in this performance class generally require cooling of the rotor, since the resulting losses are no longer dissipated solely by convection. Thus, the cooling of the rotor is usually carried out by cooling air, which is generated by self-ventilation or forced ventilation. In addition, the stator of such a machine must be supplied evenly over the entire axial length with cooling air. In these machines described above, a high power factor is often required to minimize the amount of reactive power that must be provided for operating the machine.

Bei dynamoelektrischen Maschinen dieser Leistungsklasse werden im Wesentlichen zwei Arten der primären Kühlung mit Luft unterschieden. Zum einen gibt es Maschinen, die nur in axialer Richtung von Luft durchströmt werden, wie dies beispiels- weise die DE 10 2009 051 651 B4 beschreibt. Dort ist ein der^¬ artiger Kreislauf mit einer Wassermantelkühlung des Blechpakets des Stators kombiniert. Des Weiteren gibt es dynamoelektrische Maschine, bei denen die Kühlluft auch radial durch die Maschine im speziellen durch den Stator strömt. Um dies zu ermöglichen, werden In dynamo-electric machines of this performance class, two types of primary cooling are distinguished by air. On the one hand, there are machines that only receive air in the axial direction, as shown example, DE 10 2009 051 651 B4 describes. There, a ^¬- like circuit is combined with a water jacket cooling of the laminated core of the stator. Furthermore, there is a dynamoelectric machine in which the cooling air also flows radially through the machine, in particular through the stator. To make this possible, will be

Stator- und Rotorblechpakete durch radiale Kühlschlitze un^¬ terbrochen. Dadurch kann die angeströmte Oberfläche des Luft- Stroms wesentlich vergrößert werden. Stator and rotor sheet metal packages un ^¬ interrupted by radial cooling slots. As a result, the inflicted surface of the air flow can be substantially increased.

So beschreibt die DE 10 2012 210 120 AI eine dynamoelektri^¬ sche Maschine mit radialen Kühlschlitzen in Stator und Rotor und einem separaten Kühlkreislauf für die Wickelköpfe. Thus, DE 10 2012 210 120 AI describes a dynamoelektri ^¬ cal machine with radial cooling slots in the stator and rotor and a separate cooling circuit for the winding heads.

In der EP 2 403 115 AI ist ein Konzept mit radialen Kühlschlitzen für eine permanenterregte Synchronmaschine darge^¬ stellt . Eine synchrone Reluktanzmaschine weist im Vergleich zu den zuvor genannten Maschinen den Nachteil auf, dass der Leistungsfaktor verhältnismäßig gering ist und bei ca. 0,7 bis 0,75 liegt. Aus diesem Grund findet dieser Maschinentyp vor allem in der Leistungsklasse ab einigen 100kW nahezu keine Anwendungen. In EP 2 403 115 AI a concept with radial cooling slots for a permanent magnet synchronous machine is Darge ^¬ provides. A synchronous reluctance machine has the drawback that the power factor is relatively low compared to the aforementioned machines and is about 0.7 to 0.75. For this reason, this type of machine finds, especially in the performance class from a few 100kW almost no applications.

In der EP 2 589 132 Bl wird beispielsweise die Kühlung einer Reluktanzmaschine kleinerer Größe und Leistung beschrieben. Die Kühlluft strömt bei dieser Anordnung axial durch Fluss- barrieren des Rotors. Der Stator ist in axialer Richtung vollständig geschichtet. For example, EP 2 589 132 B1 describes the cooling of a reluctance machine of smaller size and power. In this arrangement, the cooling air flows axially through flow barriers of the rotor. The stator is completely layered in the axial direction.

Für Maschinen größerer Leistung ist diese Kühlung u.a. nicht geeignet, da das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche zu ge- ring ist und somit keine ausreichende Kühloberfläche zur Ver^¬ fügung steht. Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei^¬ ne synchrone Reluktanzmaschine, insbesondere für eine höhere Leistungsklasse ab einigen 100kW zu schaffen, die bei ausrei^¬ chender Kühlung einen vergleichsweise hohen Leistungsfaktor bei unterschiedlichen Belastungen bereitstellt. Des Weiteren soll die synchrone Reluktanzmaschine für den Einsatz bei Windkraftanlagen geeignet sein. For machines greater power this cooling is not suitable, among other things, since the ratio of volume to surface area to overall ring and therefore do not have enough cooling surface to Ver ^¬ addition. Assuming the present invention is based on the object ei ^¬ ne synchronous reluctance machine, particularly for a higher power class from some 100 kW to provide that provides a comparatively high power factor at different loads in suffi ^¬ chender cooling. Furthermore, the synchronous reluctance machine should be suitable for use in wind turbines.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine synchro^¬ ne Reluktanzmaschine, insbesondere Motor oder Generator mit einer Leistung größer 300kW, mit einem Stator und einem durch einen Luftspalt beabstandeten, um eine Achse drehbar gelagerten Rotor, dessen axial hintereinander angeordneten Bleche jeweils eine anisotropische magnetische Struktur aufweisen, die durch Flusssperrabschnitte und Flussleitabschnitte gebil^¬ det ist und wobei die Flusssperrabschnitte und Flussleitab^¬ schnitte Pole des Rotors bilden, wobei diese Flusssperrab^¬ schnitte axial verlaufende Kanäle bilden, wobei in zumindest einigen Flusssperrabschnitten Permanentmagnete vorgesehen sind, die den jeweiligen Flusssperrabschnitt nicht komplett belegen und somit in allen Flusssperrabschnitten eine axiale Luftströmung ermöglichen, wobei das Blechpaket des Rotors axial in zumindest zwei Teilblechpakete unterteilt ist, wobei in Umfangsrichtung betrachtet jeweils zwischen den Polen im Bereich der q-Achse und axial betrachtet zwischen den Teil^¬ blechpaketen radiale Kühlspalte vorhanden sind. The solution of the object is achieved by a synchro ^¬ ne reluctance machine, in particular motor or generator with a power greater than 300kW, with a stator and a spaced air gap, rotatably mounted about an axis rotor whose axially successively arranged sheets each have an anisotropic magnetic structure have, which is by flow blocking portions and Flussleitabschnitte gebil ^¬ det and wherein forming the flow barrier sections and Flussleitab ^¬ sections poles of the rotor, wherein these form Flusssperrab ^¬ sections axially extending channels, wherein permanent magnets are provided in at least some flow shut-off sections, which do not completely occupy the respective flow blocking section and thus allow axial flow in all the flow restrictor sections, wherein the laminated core of the rotor is axially divided into at least two partial laminated cores, wherein viewed in the circumferential direction in each case between the poles in the region of the q-axis un d viewed axially between the part ^¬ sheet packets radial cooling gaps are present.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der synchronen Due to the inventive design of the synchronous

Reluktanzmaschine mit Permanentmagneten in Flusssperren wird nunmehr der Leistungsfaktor bei unterschiedlichen Betriebspunkten erhöht, als auch die Kühlung verbessert. Außerdem vergrößert sich der Unterschied der Induktivität zwischen der d- und q-Achse des Rotors der synchronen Reluktanzmaschine, was letztlich den Leistungsfaktor der synchronen Reluctance machine with permanent magnets in flow barriers now the power factor is increased at different operating points, as well as the cooling improved. In addition, the difference in inductance between the d and q axes of the rotor of the synchronous reluctance machine increases, ultimately increasing the power factor of the synchronous reluctance machine

Reluktanzmaschine verbessert. Durch den erhöhten Leistungs^¬ faktor wird auch das erreichbare Drehmoment vergrößert. Die Permanentmagnete erstrecken sich nur über einen Teil der Flusssperren, so dass in den verbleibenden Bereichen dieser mit Permanentmagneten versehenen Flusssperren eine axiale Strömung von Kühlluft ermöglicht ist. Reluctance machine improved. Due to the increased performance, the achievable torque ^¬ factor also is increased. The permanent magnets extend only over part of the flow barriers so that an axial flow of cooling air is made possible in the remaining regions of these flow barriers provided with permanent magnets.

In einer Leistungsklasse ab 300kW ist dabei ein Leistungsfaktor von ca. 0,8 oder größer möglich. Der Anteil an Blindleistung, der zum Betrieb der Maschine zur Verfügung gestellt werden muss, kann somit verringert werden, was besonders bei Umrichtern der Generatoren von Windkraftanlagen von Vorteil ist . In a power class from 300kW a power factor of approx. 0.8 or larger is possible. The proportion of reactive power that must be made available for operating the machine can thus be reduced, which is particularly advantageous in converters of the generators of wind turbines.

Der Rotor weist also in axialer Richtung betrachtet zumindest zwei Teilblechpakete auf, zwischen denen radiale Kühlspalte vorhanden sind. Jeder Flusssperrabschnitt weist also inner^¬ halb seines axialen Verlaufs im Rotor zumindest einen radia^¬ len Kühlspalt auf. The rotor thus has, viewed in the axial direction, at least two partial laminated cores, between which radial cooling gaps are present. Each flow barrier section thus has at least one radia ^¬ len cooling gap within ^¬ half its axial course in the rotor.

Vorteilhafterweise werden die Zwischenelemente als magnetisch leitfähige Teile ausgebildet, so dass auch in diesen Ab^¬ schnitten ein zusätzlicher magnetischer Fluss im Rotor geführt werden kann. Auch dadurch erhöht sich die Induktivität in der d-Achse. Diese Zwischenelemente als magnetisch leitfä^¬ hige Teile werden vorteilhafterweise mit denselben Werkzeu- gen, z.B. Stanzwerkzeugen, hergestellt, wie die weiteren Bleche des Rotors. Sie sind in diesem Fall auch geblecht ausge^¬ führt. Durch zusätzliche Bearbeitungsschritte an den Zwi^¬ schenelementen z.B. Stanzen oder Schneiden können zusätzliche Optionen, größere Aussparungen, Abstandshalter, Elemente mit Lüfterwirkung in diesen Blechen vorgesehen werden. Advantageously, the intermediate elements are designed as magnetically conductive parts so that even in these Ab ^¬ cut an additional magnetic flux in the rotor can be performed. This also increases the inductance in the d-axis. These intermediate elements as magnetically leitfä ^¬ hige parts are advantageously gen same Werkzeu- such as punching tools, prepared as the other sheets of the rotor. They are also laminated out ^¬ leads in this case. By additional processing steps to the interim ^¬ rule elements such as punching or cutting additional options, larger recesses spacer elements with fan effect in these sheets may be provided.

Die magnetisch leitfähigen Teile der Zwischenelemente können jedoch nicht nur geblecht, sondern auch als massive Teile ausgeführt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die magnetisch leitfähigen Teile nicht mehr bis zumHowever, the magnetically conductive parts of the intermediate elements can not only be laminated, but also executed as solid parts. This is particularly advantageous if the magnetically conductive parts are no longer up to

Luftspalt der synchronen Reluktanzmaschine reichen, da vor allem an der Oberfläche des Rotors mit Wirbelstromverlusten gerechnet werden muss. Das Blechpaket des Rotors ist zumindest im Bereich der d- Achse axial durchgehend ausgeführt. Flankierende Flusssperren der d-Achse sind je nach axialer Position im Blechpaket des Reluktanzläufer zusätzlich vorhanden. Air gap of the synchronous Reluktanzmaschine rich, since especially on the surface of the rotor with eddy current losses must be expected. The laminated core of the rotor is designed to be axially continuous at least in the region of the d-axis. Flanking flow barriers of the d-axis are additionally available depending on the axial position in the laminated core of the reluctance rotor.

In weiteren Ausführungen kann dabei im Bereich der Kühlspalte die radiale Erstreckung der Zwischenelemente, also der Bleche der d-Achse radial reduziert ausgeführt sein, um Wirbelstrom^¬ verluste zu reduzieren. Dabei orientiert sich die radiale Re- duzierung der Zwischenelemente an der radialen Tiefe der jeweiligen Flusssperre. In further embodiments, the radial extension of the intermediate elements, that is, the sheets of the d-axis can be carried out radially reduced in the range of the cooling column in order to reduce eddy current losses ^¬. In this case, the radial reduction of the intermediate elements is based on the radial depth of the respective flow barrier.

Vorteilhafterweise kann der Unterschied in den Induktivitäten von d- und q-Achse des Rotors zusätzlich vergrößert werden, wenn das Blechpaket des Rotors axial um ca. 10% länger als das des Stators ausgeführt ist. Dadurch tritt eine weitere Verbesserung des Leistungsfaktors ein. Advantageously, the difference in the inductances of the d- and q-axis of the rotor can be additionally increased if the laminated core of the rotor is designed to be axially longer by approximately 10% than that of the stator. As a result, a further improvement of the power factor occurs.

Ein nunmehr axial geführter Kühlluftstrom, der in den Rotor eintritt, wird je nach Flusssperrabschnitten ggf. auch an den Permanentmagneten vorbei geleitet und in radiale Kühlkanäle komplett oder zumindest zum Teil radial umgelenkt. Diese Schottelemente können beispielsweise aus einem oder mehreren einzelnen Blech ausgeführt sein, die vorzugsweise magnetisch nicht leitfähig sind, Sie sind deshalb auch nicht mit Perma^¬ nentmagneten versehen. Damit werden die Streuverluste reduziert . A now axially guided cooling air flow, which enters the rotor, is optionally passed depending on the flow barrier sections also past the permanent magnets and completely or at least partially deflected radially in radial cooling channels. These Schott elements can be made, for example, from one or more individual sheet metal, which are preferably magnetically non-conductive, They are therefore also not provided with Perma ^¬ mag- nets. This reduces the scattering losses.

Alternativ dazu können diese Schottelemente auch als Bleche mit Aussparungen mit einem Verschluss der Flusssperrabschnit- te versehen werden, der vorzugsweise wiederum aus magnetisch nicht leitfähigem Material, wie z.B. Kunststoff besteht. Alternatively, these bulkhead elements can also be provided as cut-out plates with a closure of the flow-blocking sections, which in turn preferably consists of magnetically non-conductive material, such as e.g. Plastic exists.

Ein über die jeweiligen Flusssperrabschnitte axial in den Ro- tor eingetretene Kühlluftstrom, wird anschließend - je nach Position des Flusssperrabschnitts radial in Richtung Luft^¬ spalt der synchronen Reluktanzmaschine umgelenkt. Danach tritt dieser Kühlluftstrom in radiale Kühlschlitze des Stators ein und an der Rückseite des Statorblechpakets wieder aus . An axially through the respective flow blocking sections tor entered into the cooling air flow is Ro, then - deflected radially towards the air gap of the synchronous reluctance machine ^¬ depending on the position of the flow blocking portion. Thereafter, this cooling air flow enters into radial cooling slots of the Stators on and off at the back of the stator lamination.

In einer Ausführungsform sind die radialen Kühlschlitze des Stators zumindest zum Teil über den radialen Kühlschlitzen des Rotors angeordnet. In one embodiment, the radial cooling slots of the stator are at least partially disposed over the radial cooling slots of the rotor.

In einer weiteren Ausführungsform sind die radialen Kühlschlitze des Stators auf jeden Fall nicht über den Kühl- schlitzen des Rotors angeordnet. Sie befinden sich somit an unterschiedlichen axialen Positionen. In a further embodiment, the radial cooling slots of the stator are in any case not arranged above the cooling slots of the rotor. They are thus at different axial positions.

Somit wird nunmehr sowohl der Rotor als auch das Blechpaket des Stators effizient gekühlt. Am Rücken des Statorblech- pakets, also auf der Außenseite des Stators - falls die syn^¬ chrone Reluktanzmaschine als Innenläufer ausgeführt ist - kann die Kühlluft gesammelt werden und einem oder beiden abluftseitigen Wickelköpfen zugeführt werden, wobei auf den Weg dorthin und/oder danach eine Rückkühlung des aufgewärmten Kühlluftstromes mittels eines Wärmetauschers erfolgt. Thus, now both the rotor and the laminated core of the stator is efficiently cooled. At the back of the Statorblech- package, ie on the outside of the stator - if the syn ^¬ chrone reluctance machine is designed as an internal rotor - the cooling air can be collected and fed to one or two exhaust air side windings, and on the way there and / or after re-cooling the warmed up cooling air flow by means of a heat exchanger.

Grundsätzlich ist es bei dieser erfindungsgemäßen Basically, it is in this invention

Reluktanzmaschine vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der vom Wärmetauscher rückgekühlten Kühlluft direkt zum Rotor und damit auch zu den Permanentmagneten geleitet wird. Damit wird vorzeitige Erwärmung dieser rückgekühlten Kühlluft durch die Verluste des Stators vermieden. Die Permanentmagnete werden dadurch optimal gekühlt, was die Effizienz dieser Reluctance machine advantageous if at least a portion of the recooled from the heat exchanger cooling air is passed directly to the rotor and thus also to the permanent magnet. Thus, premature heating of this recooled cooling air is avoided by the losses of the stator. The permanent magnets are thereby optimally cooled, what the efficiency of this

Reluktanzmaschine weiter erhöht. Reluctance machine further increased.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand prinzipiell dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 einen Teillängsschnitt einer synchronen The invention and further advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown. 1 shows a partial longitudinal section of a synchronous

Reluktanzmaschine, reluctance,

FIG 2 einen Teillängsschnitt einer weiteren synchronen Reluktanzmaschine, FIG 3 bis 12 Blechschnitte der Teilblechpakete des Ro^¬ tors mit Bestückung von Permanentmagneten,2 shows a partial longitudinal section of a further synchronous reluctance machine, FIG 3 to 12 sheet metal sections of the laminate stack of Ro ^¬ tors with placement of permanent magnets,

FIG 13 bis 15 Blechschnitte der Zwischenelemente des Ro^¬ tors, 13 to 15 are sheet metal sections of the intermediate ^{elements of the} rotor,

FIG 16 bis 18 Blechschnitte der Zwischenelemente des Ro^¬ tors mit Lüfterflügeln, 16 to 18 are sheet metal sections of the intermediate ^{elements of the} rotor with fan blades,

FIG 19 bis 21 Blechschnitte der Schottelemente des Ro^¬ tors, FIGS. 19 to 21 are sheet metal sections of the bulkhead ^{elements of the} rotor,

FIG 22 bis 24 Blechschnitte der Schottelemente des Ro^¬ tors mit Verschlüssen, FIGS. 22 to 24 sheet metal sections of the bulkhead ^{elements of the} rotor with closures,

FIG 25 bis 26 Blechschnitte der Schottelemente des Ro^¬ tors mit verjüngten Öffnungen, FIGS. 25 to 26 are sheet metal sections of the bulkhead ^{elements of the} rotor with tapered openings,

FIG 27 bis 29 Blechschnitte der Schottelemente des Ro^¬ tors mit Teilöffnungen, FIGS. 27 to 29 sheet metal sections of the bulkhead ^{elements of the} rotor with partial openings,

FIG 30 bis 31 Blechschnitte der Teilblechpakete mit Ver^¬ steifung . 30 to 31 are sheet metal sections of the partial laminated cores with Ver ^¬ stiffening.

FIG 1 zeigt in einem Teillängsschnitt eine synchrone 1 shows in a partial longitudinal section a synchronous

Reluktanzmaschine 20 mit einem Stator 1, der an seinen axia- len Stirnseiten jeweils einen Wickelkopf 2 aufweist, die je^¬ weils zu einem nicht näher dargestellten Wicklungssystem gehören, das in im Wesentlichen axial verlaufenden Nuten des Stators 1 eingebettet ist. Reluctance machine 20 with a stator 1, each of which has a winding head 2 at its axia- len end sides, each of which ^¬ belong to a winding system, not shown, which is embedded in substantially axially extending grooves of the stator 1.

Durch einen Luftspalt 19 ist der Stator 1 von einem Rotor beabstandet, wobei der Rotor 3 mit einer Welle 4 drehfest verbunden ist und um eine Achse 18 drehbar gelagert ist. By an air gap 19, the stator 1 is spaced from a rotor, wherein the rotor 3 is rotatably connected to a shaft 4 and is rotatably mounted about an axis 18.

Der Rotor 3 ist als vierpoliger Reluktanzläufer ausgeführt, wobei durch Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 und dazwischen vorhandene Flussleitabschnitte 8 in Umfangsrichtung betrach^¬ tet vier Pole gebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind in radialer Richtung betrachtet drei Flusssperrabschnit^¬ te 14, 15, 16 vorhanden. The rotor 3 is designed as a four-pole reluctance rotor, wherein betrach in the circumferential direction by flow blocking sections 14, 15, 16 and between existing Flussleitabschnitte 8 ^¬ four poles are formed tet. In this exemplary embodiment, viewed in the radial direction, there are three flow ^meter sections 14, 15, 16.

Der erfindungsgemäße Gedanke ist nicht auf vierpolige syn^¬ chronen Reluktanzmaschine 20 beschränkt sondern ist auch auf zweipolige, sechspolige, achtpolige etc. übertragbar. Im Stator 1, der als Blechpaket ausgebildet ist, befinden sich axiale und/oder insbesondere radiale Kühlkanäle 5, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit radialen Kühlkanälen 6 bzw. Kühlspalten des Rotors 3 radial fluchten. The concept of the invention is not limited to four-pole syn ^¬ nous reluctance machine 20 but also on two-pole, six-pole, eight-pole etc. transferable. In the stator 1, which is designed as a laminated core, there are axial and / or in particular radial cooling channels 5, which are radially aligned according to this embodiment with radial cooling channels 6 and cooling gaps of the rotor 3.

Das radiale Fluchten der Kühlkanäle 6 des Rotors 3 mit den Kühlkanälen 5 des Stators 1 ist vorteilhaft für die Elektro- magnetik, da mehr Fluss vom Rotors 3 zum Stator 1 übertragen wird . The radial alignment of the cooling channels 6 of the rotor 3 with the cooling channels 5 of the stator 1 is advantageous for the electromagnetics, since more flux is transferred from the rotor 3 to the stator 1.

Das axiale Versetzen der Kühlkanäle 6 des Rotors 3 bzgl. den Kühlkanälen 5 des Stators 1 führt zu einer verbesserten Kühlung der gesamten Reluktanzmaschine bei gleichzeitiger Reduzierung der Luftgeräusche. The axial displacement of the cooling channels 6 of the rotor 3 with respect to the cooling channels 5 of the stator 1 leads to improved cooling of the entire reluctance machine while reducing the noise of the air.

Durch die radialen Kühlkanäle 6 des Rotors werden Teilblechpakete 30, 31, 32, 33 des Rotors 3 geschaffen, die jeweils durch Zwischenelemente 7 zumindest im Bereich der q-Achse voneinander beabstandet sind. By the radial cooling channels 6 of the rotor partial laminated cores 30, 31, 32, 33 of the rotor 3 are provided, which are each spaced apart by intermediate elements 7 at least in the region of the q-axis.

Die radialen Kühlkanäle 5 des Stators 1 und die radialen Kühlkanäle 6 des Rotors 3 unterscheiden sich in Anzahl und axialer Positionierung im axialen Verlauf des jeweiligen Blechpaketes von Stator 1 und Rotor 3. Das radiale Fluchten der Kühlkanäle 5, 6 tritt entweder gar nicht, bei allen oder lediglich bei einigen vorgegebenen Kühlkanälen 5,6 ein. The radial cooling channels 5 of the stator 1 and the radial cooling channels 6 of the rotor 3 differ in number and axial positioning in the axial course of the respective laminated core of stator 1 and rotor 3. The radial alignment of the cooling channels 5, 6 occurs either not at all or only at some predetermined cooling channels 5,6 a.

Die Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 bilden im Wesentlichen axial verlaufende Kühlkanäle, durch die ein Kühlluftstrom ge- führt werden kann. In diesen Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 sind, wie später noch gezeigt, Permanentmagnete 22 angeord^¬ net, die aber dennoch eine axiale Kühlluftströmung gestatten, da sie diese Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 entweder gar nicht oder nur zum Teil einnehmen. The flow barrier sections 14, 15, 16 form essentially axially extending cooling channels, through which a cooling air flow can be guided. In these flow barrier sections 14, 15, 16 are, as later shown, permanent magnets 22 angeord ^¬ net, but still allow an axial flow of cooling air, as they occupy these flow barrier sections 14, 15, 16 either not at all or only partially.

Durch dementsprechend ausgestaltete Schottelemente 11 kann nunmehr je nach Ausbildung dieser Schottelemente 11 der oberste Flusssperrabschnitt 14 oder der mittlere Flusssperr- abschnitt 15 oder der unterste Flusssperrabschnitt 16 in sei^¬ nem Verlauf des Kühlmittelstroms und Kühlmitteldurchsatz be- einflusst werden. Dabei wird entweder der gesamte in einem der Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 befindliche axial verlau- fende Kühlluftstrom im Bereich des Zwischenelements 7 umge^¬ lenkt und radial über den Luftspalt 19 gegebenenfalls in ei^¬ nen dazu korrespondierenden Kühlkanal 5 des Stators 1 geführt oder es wird nur ein Teil des Kühlluftstroms im Bereich des Zwischenelements 7 radial umgelenkt. By appropriately designed partition elements 11, depending on the design of these bulkhead elements 11, the uppermost flow-blocking section 14 or the mean flow-blocking section can now be provided. Section 15 or the lowermost Flusssperrabschnitt 16 be ^¬ nem flow of the coolant flow and coolant flow rate be influenced. Either the whole in one of the flow blocking sections 14, 15, 16 located axially verlau- Fende cooling air flow in the region of the intermediate member 7 is changed ^¬ deflected and guided radially through the air gap 19, if appropriate in egg ^¬ NEN corresponding thereto cooling channel 5 of the stator 1 or is only part of the cooling air flow in the region of the intermediate element 7 is deflected radially.

Eine axial verlaufende Flusssperre muss ggf. auch zwei oder mehrere seiner radialen Kühlspalte 6 mit Kühlluft möglichst gleichmäßig „versorgen". Dazu werden die Durchtrittsöffnungen 25, 26 in den Schottelementen 11 gemäß FIG 25, 26 strömungs- mäßig dementsprechend dimensioniert, indem pro Flusssperre 11 mehrere Löcher 26 oder eine reduzierte radiale Höhe bzw. Ver^¬ jüngung 25 der Flusssperre 11 vorgesehen ist. If necessary, an axially extending flow barrier must also "supply" cooling air as evenly as possible to two or more of its radial cooling gaps 6. For this purpose, the passage openings 25, 26 in the bulkhead elements 11 according to FIGS. 25, 26 are correspondingly dimensioned accordingly, by providing more than one flow barrier 11 Holes 26 or a reduced radial height or Ver ^¬ rejuvenation 25 of the flow barrier 11 is provided.

Vorteilhafterweise sind die Schottelemente 11 auch als Bleche vorzugsweise amagnetisch ausgeführt. Die Zwischenelemente 7 sind als elektromagnetisch leitfähige Teile vorgesehen, um damit auch den magnetisch leitfähigen Teil des Rotors 1, insbesondere im Bereich der d-Achse zu vergrößern, was den Leis^¬ tungsfaktor der synchronen Reluktanzmaschine 20 zusätzlich verbessert. Advantageously, the bulkhead elements 11 are also designed as sheets preferably non-magnetic. The intermediate elements 7 are provided as an electromagnetically conductive parts in order also to increase the magnetically conductive part of the rotor 1, in particular in the range of the d-axis, which additionally improves the Leis ^¬ power factor of the synchronous reluctance machine 20th

Dabei können auch in den Zwischenelementen 7 Permanentmagnete 22 angeordnet sein, die der jeweiligen Anordnung in den In this case 7 permanent magnets 22 may be arranged in the intermediate elements, the respective arrangement in the

Flusssperrabschnitten 14, 15, 16 gemäß FIG 3 bis 12 entspre- chen. Flow block sections 14, 15, 16 according to FIG 3 to 12 correspond.

FIG 1 zeigt eine einflutige synchrone Reluktanzmaschine 20, wobei ein Kühlluftstrom nur von einer Seite in die Maschine, insbesondere den Rotor 3 eintritt. Unabhängig davon, ob die Kühlluft nunmehr radial aus dem Stator 1 und/oder axial aus dem Stator und/oder axial aus dem Rotor 3 austritt, kann sich im Anschluss an die Aufheizung in den Blechpaketen des 1 shows a single-flow synchronous reluctance machine 20, wherein a cooling air flow enters the machine only from one side, in particular the rotor 3. Regardless of whether the cooling air now emerges radially from the stator 1 and / or axially from the stator and / or axially from the rotor 3, following the heating in the laminated cores of the

Stators 1 und Rotors 3 ein strömungstechnisch nachgeschalte- ter Wärmetauscher 17 befinden, der die Kühlluft auf vorgegebene Temperaturwerte rückkühlt. Vorteilhafterweise wird dabei auch ein nicht näher dargestellter Frequenzumrichter rückgekühlt, der ebenfalls durch einen zusätzlichen oder den glei- chen Wärmetauscher 17 in seinem Temperaturverhalten beein- flusst werden kann. Stators 1 and 3 rotor downstream of a downstream Heat exchanger 17 are located, which cools the cooling air to predetermined temperature values. Advantageously, a frequency converter (not shown in detail) is also recooled, which can likewise be influenced in its temperature behavior by an additional or the same heat exchanger 17.

Prinzipiell dargestellte Umlenkelemente 21 führen die Basically illustrated deflection 21 lead the

Kühlluft, optional über einen Lüfter 22 angetrieben, durch den Wärmetauscher 17. Der Wärmetauscher 17 ist nicht zwangsläufig radial über dem Stator 1 angeordnet. Der Wärmetauscher 17 kann sich beispielsweise auch axial an den Stirnseiten der synchronen Reluktanzmaschine 20 befinden. FIG 2 zeigt eine synchrone Reluktanzmaschine 20, die zwei- flutig ausgeführt ist, d.h., sowohl von der einen als auch von der anderen axialen Stirnseite des Rotors 3 tritt ein Kühlluftstrom in den Rotor 3 über die Flusssperrabschnitt 14, 15, 16 ein. Wie oben bei der einflutigen Maschine gemäß FIG 1 ausgeführt, erfolgt die Umlenkung der Kühlluft in den Fluss- sperrabschnitten 14, 15, 16 aufgrund der konstruktiven Gestaltung in gleicher oder ähnlicher Art und Weise. Cooling air, optionally driven by a fan 22, through the heat exchanger 17. The heat exchanger 17 is not necessarily arranged radially above the stator 1. The heat exchanger 17 may, for example, also be located axially on the end faces of the synchronous reluctance machine 20. FIG. 2 shows a synchronous reluctance machine 20, which has a double-flow design, that is to say that from both the one and the other axial end side of the rotor 3 a flow of cooling air enters the rotor 3 via the flow-blocking section 14, 15, 16. As stated above in the single-flow machine according to FIG. 1, the deflection of the cooling air in the flow barrier sections 14, 15, 16 takes place in the same or a similar manner due to the structural design.

Zur Trennung der beiden aufeinander sich zu bewegenden Kühl- luftströme kann ungefähr mittig von Rotor 3 und/oder Rotor 3 und Stator 1 eine Abtrennung in Form einer durchgängigen - vorzugsweise amagnetischen - Trennwand 12 vorgesehen sein. Diese ist bezüglich ihres Querschnitts, wie die Schottelemen^¬ te 11 gemäß FIG 21 oder FIG 24 ausgeführt. Damit werden die Luftströme auf beiden Seiten der Trennwand 12 voneinander, vorzugsweise strömungsmäßig entkoppelt und eine gleichmäßige^¬ re Verteilung der Kühlluft über die gesamte axiale Länge der Maschine geschaffen. Durch die amagnetische Ausführung der Trennwand 12 werden Streuverluste vermieden. In order to separate the two cooling air flows moving toward each other, a partition in the form of a continuous - preferably non-magnetic - partition wall 12 may be provided approximately in the center of the rotor 3 and / or rotor 3 and stator 1. This is in terms of their cross section, as the Schottelemen ^¬ te 11 as shown in FIG 21 or FIG 24 executed. Thus, the air streams on both sides of the partition wall 12 from each other, preferably fluidly decoupled and created a uniform ^¬ re distribution of the cooling air over the entire axial length of the machine. Due to the non-magnetic design of the partition wall 12 scattering losses are avoided.

In den FIG 3 bis 12 ist jeweils ein konventionelles Rotor^¬ blech dargestellt, das Permanentmagnete 22 in unterschied^¬ lichsten Anordnungen darstellt. Die Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 verlaufen jeweils bogen^¬ förmig bzw. schalenförmig und symmetrisch zur jeweiligen q- Achse . Die Zwischenelemente 7 beinhalten, wie die konventionellen Rotorbleche gemäß FIG 3 bis 12 Aussparungen, die als Fluss^¬ sperrabschnitte bezeichnet werden und die auch die Luft in axialer Richtung durch den Rotor 3 führen. In vorgegebenen axialen Abständen werden Bleche gemäß der FIG 13 bis FIG 15 vorgesehen, die der Luft in den Flusssperrabschnitten, einen radialen Austritt aus dem jeweiligen Flusssperrabschnitt und dem Rotor 3 ermöglichen. Die dort gezeigten Aussparungen 9 reichen mindestens von einem Flusssperrabschnitt, der als axialer Kühlkanal fungiert, bis zum Außendurchmesser des Ro- torblechpakets des Rotors 3, also bis zum Luftspalt 19. Jede Aussparung 9 zwischen zwei d-Achsen bildet in dieser Ausführung einen Kühlkanal 6 - so dass bei einem vierpoligen In FIGS 3 to 12 are each conventional rotor shown a ^¬ sheet illustrating the permanent magnets 22 in different ^¬ lichsten arrangements. The flow barrier sections 14, 15, 16 each extend in an ^arcuate or cup-shaped manner and symmetrically with respect to the respective q-axis. The intermediate elements 7 include, as the conventional rotor laminations according to FIG 3 to 12 openings, which are referred to as flow ^¬ locking portions and the lead also the air in the axial direction through the rotor. 3 At predetermined axial distances sheets are provided according to the FIG 13 to FIG 15, which allow the air in the flow barrier sections, a radial exit from the respective flow restrictor and the rotor 3. The recesses 9 shown there extend at least from one flow-blocking section, which functions as an axial cooling channel, to the outside diameter of the rotor lamination stack of the rotor 3, that is, up to the air gap 19. In this embodiment, each recess 9 between two d-axes forms a cooling channel 6. so that at a four-pole

Reluktanzläufer nach jedem Teilblechpaket vier Kühlspalte 6 vorhanden sind. Reluctance rotor are present after each partial plate package four cooling gaps 6.

Bei einem sechspoligen oder achtpoligen Reluktanzläufer sind es demnach nach jedem Teilblechpaket sechs oder acht Kühl^¬ spalte . Die Aussparung 10 im konventionellen Rotorblech gemäß FIG 3 bis FIG 12 an der Außenseite des Rotors 3 dient ebenfalls als am Rotor 3 außen liegende Flusssperre. Diese optionale Aus^¬ führung führt zu einer weiteren Verbesserung des Leistungsfaktors . In a six-pole or eight-pole reluctance rotor there are accordingly after each partial laminated core six or eight cooling gaps ^¬. The recess 10 in the conventional rotor plate according to FIG. 3 to FIG. 12 on the outside of the rotor 3 likewise serves as a flux barrier situated on the rotor 3. This optional From ^¬ leadership leads to a further improvement of the power factor.

Die außen liegende Flusssperre 10 im konventionellen Rotorblech gemäß FIG 3 bis FIG 12 kann Luft, aber auch amagneti^¬ sches Material aufweisen, um einen homogenen Luftspalt 19 zu erhalten. Dies reduziert insbesondere bei hochtourige Maschi- nen die Lärmpegel. The external check valve 10 in the conventional rotor core in accordance with Figures 3 to 12 may be air, but also have amagneti ^¬ ULTRASONIC material to obtain a homogeneous air gap 19th This reduces noise levels, especially for high-speed machines.

Mittels der magnetisch leitfähigen Zwischenelemente 7 kann nunmehr zusätzlich magnetischer Fluss im Rotor 3 geführt wer- den. Dadurch erhöht sich die Induktivität in der d-Achse des Rotors 3. Durch die vergleichsweise bessere Leitfähigkeit können nun auch die Flusssperren in ihren geometrischen Abmessungen, insbesondere ihrer radialen Höhe vergleichsweise größer gewählt werden, wodurch sich die Induktivität in der q-Achse senkt. Damit ergibt sich insgesamt ein größerer Un^¬ terschied in den Induktivitäten von d- und q-Achse und der Leistungsfaktor der synchronen Reluktanzmaschine 20 wird verbessert . By means of the magnetically conductive intermediate elements 7, additional magnetic flux can now be conducted in the rotor 3. the. As a result, the inductance increases in the d-axis of the rotor 3. Due to the comparatively better conductivity, the flux barriers can now be chosen to be relatively larger in terms of their geometric dimensions, in particular their radial height, as a result of which the inductance in the q-axis is lowered. This allows a larger Un ^¬ terschied results overall in the inductances of d- and q-axis and the power factor of the synchronous reluctance machine 20 is improved.

Eine zusätzliche Verbesserung des Leistungsfaktors tritt durch die Anordnung zumindest eines Permanentmagneten 22 in zumindest einer Flusssperre zumindest eines Teilblechpaketes und/oder Zwischenelements 7 auf. An additional improvement of the power factor occurs through the arrangement of at least one permanent magnet 22 in at least one flux barrier of at least one partial laminated core and / or intermediate element 7.

Die magnetisch leitfähigen Zwischenelemente 7, insbesondere des Rotors 3, können mit denselben Werkzeugen z.B. denselben Stanzwerkzeugen hergestellt werden, wie die weiteren Bleche des Rotors 3. Durch zusätzliche Bearbeitung der Bleche, z.B. zusätzliche Stanzvorgänge oder Schneidvorgänge können auch geeignete größere Aussparungen 9 oder Abstandshalter hergestellt werden. Die magnetisch leitfähigen Zwischenelemente 7 zwischen zwei Teilblechpaketen können nicht nur geblecht, sondern auch als massive einstückige Teile, insbesondere als gesinterte Teile ausgeführt sein. The magnetically conductive intermediate elements 7, in particular of the rotor 3, can be connected to the same tools e.g. the same punching tools are produced as the other sheets of the rotor 3. By additional processing of the sheets, e.g. additional punching operations or cutting operations can also be made suitable larger recesses 9 or spacers. The magnetically conductive intermediate elements 7 between two partial laminated cores can not only be laminated, but also designed as solid one-piece parts, in particular as sintered parts.

Um die Wirbelstromverluste in den magnetischen Zwischenele^¬ menten 7 zu reduzieren, sind diese ebenfalls geblecht ausge^¬ führt. Die Anzahl und/oder deren axiale Dicke der axial un- mittelbar hintereinander angeordneten Zwischenelemente 7 ergibt die axiale Breite des Kühlspaltes 6. In order to reduce the eddy current losses in the magnetic Zwischenele ^¬ elements 7, these are also laminated out ^¬ leads. The number and / or the axial thickness of the intermediate elements 7 arranged axially directly one behind the other results in the axial width of the cooling gap 6.

Um den Unterschied der Induktivitäten L_q und L_d in der q- und der d-Achse des Rotors 3 zusätzlich zu steigern, wird die axiale Länge des Blechpakets des Rotors 3 größer als die axi^¬ ale Länge des Blechpakets des Stators 1 gewählt. Als beson^¬ ders geeignet erwies sich dabei eine 10%-ige Verlängerung des Rotorblechpakets gegenüber dem Statorblechpaket. Um nun einen Kühlluftstrom gezielt in die radialen Kühlkanäle 6 des Rotors 3 zu lenken, unabhängig von der Ausführung gemäß der synchronen Reluktanzmaschine 20 nach FIG 1, FIG 2, oder weiterer denkbaren Ausführungen, befinden sich zwischen den konventionellen Blechen des Rotorblechpakets nach FIG 3 bis FIG 12 und den magnetisch leitfähigen Zwischenelementen 7 gemäß FIG 13 bis FIG 15 auch magnetisch nicht leitfähige In order to additionally increase the difference of the inductances L _q and L _d in the q- and the d-axis of the rotor 3, the axial length of the laminated core of the rotor 3 is greater than the axi ^¬ ale length of the laminated core of the stator 1 is selected. As a particular suitable DERS ^¬ a 10% extension of the rotor core packet with respect to the stator lamination stack proved to be. In order to direct a cooling air flow selectively into the radial cooling channels 6 of the rotor 3, regardless of the embodiment according to the synchronous reluctance machine 20 of FIG 1, FIG 2, or other possible embodiments, are located between the conventional plates of the rotor core according to FIG 3 to FIG 12 and the magnetically conductive intermediate elements 7 according to FIG. 13 to FIG. 15 are also magnetically nonconductive

Schottelemente 11 z.B. gemäß FIG 19 bis FIG 21. Dies Schott^¬ elemente 11 bewirken eine radiale Umlenkung zumindest eines Teilluftstromes eines Flusssperrabschnitts 14,15,16 in ihren jeweiligen radialen Kühlkanal 6. Schott elements 11, for example, according to FIG 19 to FIG 21. These Schott ^¬ elements 11 cause a radial deflection of at least a partial air flow of a flow restrictor 14,15,16 in their respective radial cooling channel. 6

Alternativ zu den Schottelementen 11 gemäß FIG 19 bis FIG 21 können Bleche mit Aussparungen gemäß FIG 3 bis FIG 12 - also magnetisch leitfähige Bleche, aber ohne Permanentmagnete 22 - auch mit einem Verschluss 13 gemäß den FIG 22 bis FIG 24 ver^¬ sehen werden, um als Schottelement 11 zu wirken. Dieser Verschluss 13 besteht vorzugsweise aus magnetisch nicht leitfä^¬ higem Material, wie z.B. Kunststoff. Alternatively to the bulkhead elements 11 according to FIG 19 to FIG 21 may plates with recesses in accordance with Figures 3 to 12 - that is magnetically conductive plates, but without permanent magnets 22 - also with a closure 13 according to FIG 22 to FIG 24 are ver see ^¬ to to act as a Schott element 11. This closure 13 is preferably made of magnetically non leitfä ^¬ Higem material, such as plastic.

Eine Kühlung des Stators 1 mit seinem Wicklungssystem als auch des Rotors 3 erfolgt nunmehr über radiale Kühlkanäle und/oder axial verlaufende Kühlkanäle und/oder über den Luft^¬ spalt 19. Zusätzlich kann durch Einfügen von speziellen Zwi- schenelementen 7 gemäß FIG 16 bis FIG 18 auch eine zusätzliche Lüfterwirkung des Rotors 3 erzeugt werden. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass die Zwischenelemente 7 gemäß FIG 16 bis FIG 18 mit lüfterähnlichen Flügeln 14 ausgeführt sind. Diese Flügel 14 können vorteilhafterweise auch gleichzeitig als axiale Abstandshalter zwischen den Teilblechpaketen 30, 31, 32, 33 des Rotors 3 fungieren. Cooling of the stator 1 with its winding system and the rotor 3 now takes place via radial cooling channels and / or axially extending cooling channels and / or via the air ^¬ gap 19. In addition, by inserting special intermediate elements 7 according to FIG 16 to FIG 18 also an additional fan effect of the rotor 3 are generated. This is done in particular by the fact that the intermediate elements 7 are designed according to FIG 16 to FIG 18 with fan-like wings 14. These wings 14 can advantageously also act simultaneously as axial spacers between the partial laminated cores 30, 31, 32, 33 of the rotor 3.

Pro Reluktanzläufer sind demnach auch Zwischenelementen 7 gemäß FIG 13 bis FIG 15 und/oder nach FIG 16 bis FIG 18 mög- lieh. Accordingly, intermediate elements 7 according to FIG. 13 to FIG. 15 and / or according to FIG. 16 to FIG. 18 are also possible for each reluctance rotor.

Das Blechpaket des Rotors 3 ist bei einer einflutigen Maschi^¬ ne gemäß FIG 1 nunmehr axial wie folgt aufgebaut. Ein erstes Teilblechpaket 30 ist mit konventionellen Blechen die Perma^¬ nentmagneten 22 versehen sind nach einem der Ausführungsformen gemäß FIG 3 bis FIG 12 aufgebaut. Danach folgt ein Zwi^¬ schenelement 7 gemäß FIG 13, das eine vorgegebene axiale Di- cke aufweist. Es kann einteilig aber auch geblecht ausgeführt sein. Es ermöglicht dem Kühlluftstrom dieses Flusssperrab- schnittes 14 radial nach außen geleitet zu werden. Im weite^¬ ren axialen Verlauf schließt sich dann ein Schottelement 11 gemäß FIG 19, FIG 22, FIG 25 oder FIG 27 an, das den Fluss- sperrabschnitt 14 komplett oder nur zum Teil axial ab^¬ schließt. Die Flusssperrabschnitte 15 und 16 bleiben in die^¬ sem Schottelement 11 axial offen. Von diesen Flusssperrab- schnitten 15 und 16 tritt an dieser Stelle keine Luft radial nach außen. The laminated core of the rotor 3 is now constructed axially as follows in a single-flow Maschi ^¬ ne according to FIG 1. A first Particle stack 30 is provided with conventional sheets the Perma ^¬ nentmagneten 22 are constructed according to one of the embodiments of FIG 3 to FIG 12. Thereafter follows an interim ^¬ rule element 7 shown in FIG 13, having a predetermined axial di- blocks. It can be made in one piece but also laminated. It allows the cooling air flow of this flow barrier section 14 to be conducted radially outward. In the wide ^¬ ren axial course then joins a bulkhead element 11 according to FIG 19, FIG 22, FIG 25 or FIG 27, which closes the flow-restricting section 14 completely or only partially axially ^¬ . The flow barrier sections 15 and 16 remain axially open in the ^partition element 11. Of these Flusssperrab- sections 15 and 16 occurs at this point, no air radially outward.

Daran schließt sich axial ein nächstes Teilblechpaket 31 mit konventionellen Blechen mit Permanentmagneten 22 gemäß FIG 3 bis FIG 12 an. Danach folgt ein Zwischenelement 7 gemäß FIG 14, das eine vorgegebene axiale Dicke aufweist. Es kann ein- teilig aber auch geblecht ausgeführt sein. Es ermöglicht dem Kühlluftstrom dieses Flusssperrabschnittes 15 radial nach au^¬ ßen geleitet zu werden. Es kann auch ein Teilluftstrom des Flusssperrabschnittes 14 hier nach außen gelenkt werden. Von dem Flusssperrabschnitt 16 tritt an dieser Stelle keine Luft radial nach außen. This is followed axially by a next partial laminated core 31 with conventional metal sheets with permanent magnets 22 according to FIG. 3 to FIG. 12. This is followed by an intermediate element 7 according to FIG. 14, which has a predetermined axial thickness. However, it can also be designed as a mesh. It allows the cooling air flow of this river barrier section to be directed radially outward 15 ^¬ SEN. It can also be a partial air flow of the flow restrictor 14 are directed outward here. From the flow restrictor 16 no air passes radially outward at this point.

Im weiteren axialen Verlauf schließt sich dann ein Schottelement 11 gemäß FIG 20, FIG 23, FIG 26 oder FIG 28 an, das den Flusssperrabschnitt 14, 15 komplett oder nur zum Teil axial abschließt. Mindestens der Flusssperrabschnitte 16 bleibt bei diesem Schottelement axial offen. In the further axial course, then follows a bulkhead element 11 according to FIG. 20, FIG. 23, FIG. 26 or FIG. 28, which completes the flow-blocking section 14, 15 completely or only partially axially. At least the flow barrier sections 16 remains axially open in this bulkhead element.

Daran schließt sich axial ein nächstes Teilblechpaket 32 mit konventionellen Blechen mit Permanentmagneten 22 gemäß einer der FIG 3 bis FIG 12 an. Danach folgt ein Zwischenelement 7 gemäß FIG 15, das eine vorgegebene axiale Dicke aufweist. Es kann einteilig aber auch geblecht ausgeführt sein. Es ermög^¬ licht dem Kühlluftstrom dieses Flusssperrabschnittes 16 radi- al nach außen geleitet zu werden. Im weiteren axialen Verlauf schließt sich dann ein Schottelement 11 gemäß FIG 21, FIG 24, oder FIG 29 an, das u.a. den Flusssperrabschnitt 16 komplett oder nur zum Teil axial abschließt. This is followed axially by a next partial laminated core 32 with conventional metal sheets with permanent magnets 22 according to one of the FIGS. 3 to 12. This is followed by an intermediate element 7 according to FIG. 15, which has a predetermined axial thickness. It can be made in one piece but also laminated. It made light ^¬ the cooling air flow this flow locking section 16 radicalized to be led outside. In the further axial course then joins a bulkhead member 11 as shown in FIG 21, FIG 24, or FIG 29, which inter alia, the flow restrictor 16 completes completely or only partially axially.

Es kann auch - sofern vorhanden - ein Teilluftstrom der It can also - if available - a partial air flow of

Flusssperrabschnitte 14, 15 hier nach außen gelenkt werden. An dieser Stelle tritt die Luft dieser Flusssperrabschnitte 16 komplett jeweils aus ihrem Kühlkanal 6 aus oder wird zu- mindest teilweise axial weiter geführt, letztendlich, in die^¬ sem Fall axial aus dem Blechpaket des Rotors 3. Flusssperrabschnitte 14, 15 are directed here to the outside. At this point, the air of these flow barrier sections 16 emerges completely from their cooling channel 6 or at least partially continues axially, finally, in the ^latter case axially out of the laminated core of the rotor 3.

Falls die Schottelemente 11 den axialen Luftstrom nur teil^¬ weise radial umlenken, kann der in diesem Flusssperrabschnitt verbleibende „Restluftstrom" in den strömungstechnisch nachgeschalteten Schottelementen 11 der anderen Flusssperrabschnitte radial und/oder axial geführt werden. If the partition members 11 to the axial air flow deflect only partially ^¬ radially, 11 of the other flow blocking portions can be guided radially and / or axially of remaining in this flow blocking section "residual air flow" in the fluidically downstream bulkhead elements.

Das Blechpaket des Rotors 3 dieser Ausführungen ist zumindest im Bereich der d-Achse axial durchgehend ausgeführt. Flankie^¬ rende Flusssperren 14, 15, 16 der d-Achse sind von der axia^¬ len Position im Blechpaket des Reluktanzläufer zusätzlich vorhanden . Bei einer zweiflutigen Maschine gemäß FIG 2 ist der oben ge^¬ schriebene Aufbau ausgehend von den beiden Stirnseiten des Rotors 3 bis zur Trennwand 12 und das Kühlprinzip übertrag^¬ bar. Idealerweise bildet dabei die Trennwand 12 das Schott^¬ element, das die beiden aufeinander zuströmenden Kühlluft- ströme trennt und radial zum Luftspalt 19 lenkt. The laminated core of the rotor 3 of these embodiments is designed to be axially continuous at least in the region of the d-axis. Flankie ^¬ Rende check valves 14, 15, 16, the d-axis are also available from the axia ^¬ len position in the laminated core of the reluctance rotor. In a double-flow machine according to FIG 2 of the above construction is required ge ^¬ starting until the partition 12 and the cooling principle carry ^¬ bar of the two end faces of the rotor. 3 Ideally, the dividing wall 12 forms a partition ^¬ element, the currents flowing in the two successive cooling air radially separates and directs the air gap 19th

Der erzeugte Kühlluftstrom durch die Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 kann grundsätzlich durch Wellenlüfter 22 und/oder externe Lüfter bereitgestellt werden. The generated cooling air flow through the flow barrier sections 14, 15, 16 can basically be provided by wave fans 22 and / or external fans.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der synchronen Due to the inventive design of the synchronous

Reluktanzmaschine 20 mit einem Frequenzumrichter und den da^¬ mit verbundenen höheren Leistungsfaktor dieser dynamoelektri- sehen Maschine kann diese auch als schnelldrehender Generator in einer Windkraftanlage eingesetzt werden, die durch Anord^¬ nung eines Wärmetauschers 17 in ihrem Temperaturverhalten optimiert werden kann. Reluctance machine 20 with a frequency converter and the associated ^¬ higher power factor of this dynamoelektri- see this machine can be used as a fast rotating generator in a wind turbine, which can be optimized by Anord ^¬ voltage of a heat exchanger 17 in their temperature characteristics.

Unter Blechpaketen oder Teilblechpaketen 30, 31, 32, 33 sind auch einstückige massive Teile zu verstehen, die ebenfalls eine magnetische Leitfähigkeit aufweisen. Je nach den gestellten Anforderungen im industriellen Umfeld der synchronen Reluktanzmaschine 20 oder bei der Energieerzeugung durch die synchrone Reluktanzmaschine 20 wird insbe^¬ sondere der Reluktanzläufer mit denjenigen Blechen, Zwischenelementen 7 oder Schottelementen 11 ausgestattet, die den besten Leistungsfaktor gewährleisten. Es ist also eine „Mischung" der oben genannten Ausführungen von Blechen, Zwischenelementen 7 und Schottelementen 11, bei ein- und zwei- flutigen Maschinen aber auch bei anderen Kühlkonzepten möglich. Under laminated cores or partial laminated cores 30, 31, 32, 33 are also integral solid parts to understand, which also have a magnetic conductivity. Depending on the requirements in the industrial environment of the synchronous reluctance machine 20 or in power generation by the synchronous reluctance machine 20 in particular ^¬ sondere the reluctance rotor with those plates, intermediate elements 7 or bulkhead elements 11 is equipped to ensure the best power factor. So it is a "mixture" of the above-mentioned designs of sheets, intermediate elements 7 and bulkhead elements 11, in single and twin-flow machines but also in other cooling concepts possible.

Die Zwischenelemente 7, die im axialen Verlauf noch Fluss^¬ sperren aufweisen und nicht bereits in Kühlspalte 6 „überge^¬ gangen" sind, können ebenso mit Permanentmagneten 22 gemäß Anordnungen wie in FIG 3 bis FIG 12 ausgestattet sein. The intermediate elements 7, which still have flow ^¬ lock in the axial course and is not already in the cooling column 6 "überge ^¬ considered" are 3 may be equipped to FIG 12, as well with permanent magnets 22 according to arrangements as shown in FIG.

Als Permanentmagnete 22 sind beispielsweise NdFeB, SaCO oder Ferrite einsetzbar. Die NdFeB-Magnete erlauben hohe Fluss^¬ dichten während die Ferritmagnete vergleichsweise kostengüns^¬ tig sind. As permanent magnets 22, for example NdFeB, SaCO or ferrites can be used. The NdFeB magnets allow for high flow ^¬ tight during the ferrite magnets comparatively kostengüns ^¬ tig are.

Da auf die Flussleitabschnitte 8 hohe Zentrifugalkräfte wir^¬ ken, werden zumindest einer oder mehrere Flusssperrabschnitte 14, 15, 16 durch Stege 23 gemäß FIG 30 unterbrochen. Perma^¬ nentmagnete 22 können diese Funktion ebenfalls ausführen, in- dem sie einen Formschluss zwischen den radial übereinander angeordneten benachbarten Flussleitabschnitten 8 herstellen. So kann der Formschluss beispielsweise durch eine Schwalben^¬ schwanzverbindung gemäß FIG 31 hergestellt werden. Es sind auch Kombinationen der Ausführungen gemäß FIG 30 und FIG 31 vorstellbar um erhöhte Zentrifugalkräfte aufnehmen zu können. As to the high centrifugal forces Flussleitabschnitte 8 we ^¬ ken, be at least one or more flow blocking sections 14, 15, 16 is interrupted by webs 23 according to Fig. 30 Perma ^¬ nentmagnete 22 this function can also perform in- which they produce a form fit between the radially superposed adjacent Flussleitabschnitten. 8 Thus, the positive connection can be produced for example by a Schwalben ^¬ tail connection according to FIG 31. There are Combinations of the embodiments according to FIG 30 and FIG 31 conceivable to accommodate increased centrifugal forces.

Außerdem ist es vorteilhaft, die Permanentmagnete 22 nicht nur als starre Elemente in die Flusssperrabschnitte einzuset^¬ zen sondern auch als Suspension, die als zähflüssige Masse erst in den Flusssperrabschnitten 14, 15, 16 aushärtet, diese optimal ausfüllt und somit auch einen Formschlusss generiert. Moreover, it is advantageous to use the permanent magnets 22 not only as rigid elements in the flow barrier ^sections, but also as a suspension which hardens as viscous mass only in the flow barrier sections 14, 15, 16, optimally fills them and thus also generates a positive fit.

Claims

Patentansprüche claims

1. Synchrone Reluktanzmaschine (20), Motor oder Generator mit einer Leistung größer 300kW, mit einem Stator (1) und einem durch einen Luftspalt (19) beabstandeten, um eine Achse (18) drehbar gelagerten Rotor (3) , dessen axial hintereinander angeordneten Bleche jeweils eine anisotropische magnetische Struktur aufweisen, die durch Flusssperrabschnitte (14,15,16) und Flussleitabschnitte (8) gebildet ist und wobei die Fluss- sperrabschnitte (14,15,16) und Flussleitabschnitte (8) Pole des Rotors (3) bilden, wobei diese Flusssperrabschnitte 1. Synchronous reluctance machine (20), motor or generator with a power greater than 300kW, with a stator (1) and a by an air gap (19) spaced, about an axis (18) rotatably mounted rotor (3) arranged axially one behind the other Each sheet has an anisotropic magnetic structure which is formed by flow-blocking sections (14, 15, 16) and flux-conducting sections (8) and wherein the flow-restricting sections (14, 15, 16) and flux-conducting sections (8) form poles of the rotor (3) , wherein these flow barrier sections

(14,15,16) axial verlaufende Kanäle bilden, wobei in zumin^¬ dest einigen Flusssperrabschnitten (14, 15,16) Permanentmagnete vorgesehen sind, die den jeweiligen Flusssperrabschnitt (14,15,16) nicht komplett belegen und somit in allen Fluss^¬ sperrabschnitten (14,15,16) eine axiale Luftströmung ermögli^¬ chen, wobei das Blechpaket des Rotors (3) axial in zumindest zwei Teilblechpakete (30,31,32,33) unterteilt ist, wobei in Umfangsrichtung betrachtet jeweils zwischen den Polen im Be- reich der q-Achse und axial betrachtet zwischen den Teil^¬ blechpaketen (30,31,32,33) radiale Kühlspalte (6) vorhanden sind, wobei die axiale Länge des Blechpakets des Rotors (3) größer ist als die axiale Länge des Stators (1) . (14,15,16) form axially extending passages, wherein in at least some ^¬ flow barrier sections (14, 15,16) are permanent magnets are provided, which do not completely occupy the respective flow blocking section (14,15,16), and thus in all flow ^¬ Sperrabschnitten (14,15,16) ermögli ^¬ chen an axial air flow, wherein the laminated core of the rotor (3) is axially divided into at least two partial laminated cores (30,31,32,33), wherein viewed in the circumferential direction in each case between the poles in Be - Rich of the q-axis and viewed axially between the part ^¬ sheet packages (30,31,32,33) radial cooling gaps (6) are present, wherein the axial length of the laminated core of the rotor (3) is greater than the axial length of the stator (1) .

2. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach Anspruch 1, d a ^¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Perma^¬ nentmagnete innerhalb ihres jeweiligen Flusssperrabschnitts (14,15,16) symmetrisch zu q-Achse angeordnet sind. 2. Synchronous reluctance machine (20) according to claim 1, since ^{¬ characterized in} that the Perma ^¬ nentmagnete are disposed within their respective Flußsperrabschnitts (14,15,16) symmetrical to q-axis.

3. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei meh^¬ reren Flusssperrabschnitten (14,15,16) radial übereinander, die Permanentmagnete (22) radial übereinander angeordnet sind . 3. Synchronous reluctance machine (20) according to claim 1 or 2, characterized in that in meh ^¬ reren flow barrier sections (14,15,16) radially one above the other, the permanent magnets (22) are arranged radially one above the other.

4. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge^¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Permanentmagnete innerhalb der Flusssperrab- schnitte (14,15,16) mit dem umgebenden Blech eine Formschluss bilden . 4. A synchronous reluctance machine (20) according to one of vorherge ^¬ Henden claims, characterized in that the permanent magnets within the Flusssperrab- sections (14,15,16) form a positive connection with the surrounding metal sheet.

5. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die radiale Erstreckung der Kühlspalte (6) vom Luftspalt (19) aus betrachtet höchstens dem radialen Abstand des jeweiligen Flusssperrabschnitts (14,15,16) zum Luftspalt (19) entspricht. 5. Synchronous reluctance machine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the radial extent of the cooling gaps (6) viewed from the air gap (19) at most the radial distance of the respective Flußsperrabschnitts (14,15,16) to the air gap ( 19) corresponds.

6. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge^¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der radiale Kühlspalt (6) zwischen zumindest zwei Teilblechpaketen des Rotors (3) durch Zwischenelemente (7) gebildet ist. 6. Synchronous reluctance machine (20) according to one of vorherge ^¬ existing claims, characterized in that the radial cooling gap (6) between at least two partial laminated cores of the rotor (3) by intermediate elements (7) is formed.

7. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge^¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anzahl der radialen Kühlspalte (6) zumin- dest n-1 ist, wobei n die Anzahl der Teilblechpakete des Ro^¬ tors (3) ist. 7. A synchronous reluctance machine (20) according to one of vorherge ^¬ Henden claims, characterized in that the number of radial cooling gaps (6) zumin- least n-1, where n is the number of the laminated-core assemblies of Ro ^¬ gate (3).

8. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge^¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass der Stator (1) radiale Kühlschlitze (5) auf^¬ weist, die zumindest abschnittsweise radial über den Kühl^¬ spalten (6) des Rotors (3) positioniert sind. 8. A synchronous reluctance machine (20) according to one of vorherge ^¬ Henden claims, dadurchgekennzeich - net, that the stator (1) has radial cooling slots (5) has ^¬, which at least in sections radially above the cooling ^¬ columns (6) of the rotor (3 ) are positioned.

9. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kühlspalte (6) Elemente zur Führung eines axial und/oder radialen Kühlstroms im Rotor (3) aufweisen. 9. Synchronous reluctance machine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling gaps (6) have elements for guiding an axial and / or radial cooling flow in the rotor (3).

10. Synchrone Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenelemente (7) in den radialen Kühl^¬ spalten (6) des Rotors (3) derart gestaltet sind, dass im Be^¬ trieb der synchronen Reluktanzmaschine (20) eine Lüfter- Wirkung in radialer und/oder axialer Richtung zumindest unterstützt wird. 10. Synchronous reluctance machine (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate elements (7) in the radial cooling ^¬ columns (6) of the rotor (3) are designed such that in Be ^{¬ operation of} the synchronous reluctance machine ( 20) a fan Effect in the radial and / or axial direction is at least supported.

11. Windkraftanlage mit zumindest einem Generator, der als Reluktanzmaschine (20) nach einem der vorhergehenden Ansprü^¬ che ausgeführt ist, wobei der Generator mit einem Frequenzumrichter in elektrisch leitfähiger Verbindung steht und/oder Kühlluftströme den Generator und/oder Frequenzumrichter durchströmen, wobei innerhalb oder an einer Gondel der Windkraftanlage ein Wärmeaustauscher (17) vorgesehen ist. 11. Wind turbine with at least one generator, which is designed as a reluctance machine (20) according to one of the preceding Ansprü ^¬ che, wherein the generator with a frequency converter in electrically conductive connection and / or cooling air flows through the generator and / or frequency converter, wherein within or on a nacelle of the wind turbine, a heat exchanger (17) is provided.