電気機械のための冷却システム及び方法
【課題】固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができる。更に、少なくとも１つのバッフルを少なくとも１つのバッフルが固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように固定子端部巻回の付近の領域でハウジングに連結することができる。
【解決手段】本発明の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができる。更に、少なくとも１つのバッフルを少なくとも１つのバッフルが固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように固定子端部巻回の付近の領域でハウジングに連結することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気機械を冷却するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械を冷却するための従来型の方法は、電気機械上への直接的な冷却剤の噴射及び散布を含む。冷却剤は、電気機械の上側部分の付近の固定子端部巻回上に散布されることが多い。冷却剤は、それが固定子端部巻回を下って滴り落ちて電気機械の下側部分の付近に溜まる時に電気機械を冷却することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
溜まった冷却剤は、電気機械の下側部分の付近の固定子端部巻回の冷却に役立つように、電気機械の下側部分の内で特定のレベルに維持されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができる。更に、少なくとも１つのバッフルをこの少なくとも１つのバッフルが固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように固定子端部巻回の付近の領域でハウジングに連結することができる。
【０００５】
本発明の一部の実施形態は、固定子アセンブリを含む電気機械を準備する段階を含む電気機械を冷却する方法を提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを準備する段階を含むことができる。ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができ、かつほぼ下側の領域を含むことができる。一部の実施形態では、バッフルをこのバッフルが固定子端部巻回の周囲を取り囲み、かつ冷却剤を機械空洞内に導入することができるように固定子端部巻回の付近の実質的にほぼ下側の領域内でハウジングに連結することができる。一部の実施形態は、冷却剤の一部分が、冷却剤のその部分の一部がバッフルに接触して電気機械の冷却を少なくとも部分的に助けるように、機械空洞を通ってほぼ下側の領域に向けて循環することができることを提供する。
【０００６】
本発明の一部の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、ほぼ下側の領域を含むことができる。一部の実施形態は、バッフルを固定子端部巻回の付近の実質的にほぼ下側の領域内でハウジングに連結することができ、バッフルが、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことができ、かつ固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むことができることを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による電気機械モジュールの斜視図である。
【図２】図１の電気機械モジュールの側面図である。
【図３】図１の電気機械モジュールの正面図である。
【図４】図１の電気機械の透視断面図である。
【図５】図４の透視断面図の後面図である。
【図６】Ａ−Ａ線に沿った図３の電気機械モジュールの断面図である。
【図７】Ｂ−Ｂ線に沿った図３の電気機械モジュールの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図９】Ｃ−Ｃ線に沿った図３の電気機械モジュールの正面断面図である。
【図１０】図６の電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図１２】図１１の電気機械モジュールの固定子アセンブリ及びバッフルの部分斜視図である。
【図１３】図１１の電気機械モジュールの固定子端部巻回及びバッフルの部分正面断面図である。
【図１４】図１１の電気機械モジュールの固定子端部巻回及びバッフルの別の部分正面断面図である。
【図１５】図１５Ａは図１１の電気機械モジュールのバッフルの上面図である。図１５Ｂは図１５Ａのバッフルの側面図である。図１５Ｃは図１５Ａのバッフルの正面図である。図１５Ｄは 図１５Ａのバッフルの正面断面図である。
【図１６】図１の電気機械モジュールの斜視図である。
【図１７】図７の電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のいずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明で示し、又は添付図面に表す構造の細部又は構成要素の配列への本発明の適用に制限されないことは理解されるものとする。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ様々な方法で実施又は実行することができる。また、本明細書で使用される表現及び専門用語は、説明の目的であって制限と見なすべきでないことも理解されるものとする。本明細書での「含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「備える（ｈａｖｉｎｇ）」、及びそれらの変形は、その後に列挙される項目及びそれらの均等物のみならず付加的な項目も包含することを意味する。別途指定又は制限されなければ、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「連結された」の語句、並びにそれらの変形は広義に用いられ、かつ直接的及び間接的の両方での取付け、接続、支持、及び連結を包含する。更に、「接続された」及び「連結された」は、物理的又は機械的の接続又は連結に制限されない。
【０００９】
以下の説明は、当業者が本発明の実施形態を製造して使用することができるように提供されるものである。図示の実施形態への様々な修正は、当業者に容易に理解することができると考えられ、本明細書での網羅的原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく他の実施形態及び用途に適用することができる。従って、本発明の実施形態は、図示の実施形態に制限されず、本明細書に開示する原理及び特徴に適合する最大の範囲を許容することを意図している。以下の詳細説明は、異なる図における同種の要素が同じ参照番号を有する添付図面を参照して読まれるべきである。添付図面は、必ずしも一定の尺度ではなく、選択された実施形態を示すものであり、本発明の実施形態の範囲を制限することを意図しない。当業者は、本明細書に提供する実施例が多くの有用な代替を有して本発明の実施形態の範囲に含まれることを認識するであろう。
【００１０】
図１−図３は、本発明の一実施形態による電気機械モジュール１０の各部分を示している。電気機械モジュール１０は、ハウジング１２及び電気接続部２９を含むことができる。加えて、一部の実施形態では、ハウジング１２は、リブ構造３１を含むことができ、これは、ハウジング１２のための構造的支持を部分的に提供することができる。
【００１１】
図４−図７は、本発明の一実施形態による電気機械モジュール１０の各部分を示している。ハウジング１２は、実質的に封入されて実質的に円筒形のキャニスター１５と、単一の末端キャップ１７とを含むことができる。電気機械２０は、キャニスター１５と末端キャップ１７とによって少なくとも部分的に形成される機械空洞２２内に格納することができる。ハウジング１２は、電気機械２０と実質的に外接し、かつ少なくとも部分的にそれを封入することができる。他の実施形態では、図８に示すように、ハウジング１２は、スリーブ部材１４と、第１の末端キャップ１６と、第２の末端キャップップ１８とを含むことができる。例えば、スリーブ部材１４及び末端キャップ１６、１８又は末端キャップ１７及びキャニスター１５は、ファスナ１１又は別の適切な連結方式によって連結され、機械空洞２２内に電気機械２０を封入することができる。
【００１２】
電気機械２０は、回転子２４と、固定子２８及び固定子端部巻回３０を含む固定子アセンブリ２６と、ベアリング３２とを含むことができ、主出力シャフト３４の周りに位置決めすることができる。図４−図８に示すように、固定子アセンブリ２６は、回転子２４を取り囲むことができる。一部の実施形態では、電気機械２０は、回転子ハブ３６を含むことができ、又は「ハブなし」設計（図示せず）を有することができる。更に、一部の実施形態では、ハウジング１２は、一般的に２つの領域、すなわち、ほぼ上側の領域４８とほぼ下側の領域５０とに分割することができる。ほぼ上側の領域４８は、主出力シャフト３４よりも実質的に上方に位置決めされた領域を含むことができ、ほぼ下側の領域５０は、主出力シャフト３４よりも実質的に下方に位置決めされた領域を含むことができる。
【００１３】
一部の実施形態では、図６−図１０に示すように、ハウジング１２は、冷却剤ジャケット２１を含むことができる。冷却剤ジャケット２１は、固定子アセンブリ２６の一部分に実質的に外接するか又はそれを少なくとも部分的に取り囲むことができ、かつオイル、液圧作動オイル、不凍液、モータオイル、トランスミッションオイル、又は類似の流体のような冷却剤を収容することができる。冷却剤ジャケット２１は、冷却剤を収容する流体供給源（図示せず）と連通することができる。冷却剤は、冷却剤が冷却剤ジャケット２１に入る時に加圧することができ、それによって冷却剤ジャケット２１を通って冷却剤が循環することができるようになっている。電気機械２０によって発生した熱エネルギーは、冷却剤にそれが冷却剤ジャケット２１を通って循環する時に伝達することができ、これは、部分的に電気機械２０の冷却をもたらすことができる。図６に示すように、一部の実施形態では、冷却剤は、冷却剤入口２７を通じて冷却剤ジャケット２１内に導入することができる。一部の実施形態では、冷却剤入口２７は、ハウジング１２のほぼ下側の領域５０内に位置決めすることができる。
【００１４】
一部の実施形態では、冷却剤ジャケット２１は、スリーブ部材１４又はキャニスター１５内に形成することができ、その場合、ハウジング１２の半径方向最内側壁２３（例えば、スリーブ部材１４又はキャニスター１５の）は、冷却剤ジャケット２１を機械空洞２２から実質的に分離することができる。一部の実施形態では、図６及び図７に示すように、ハウジング１２は、内部スリーブ部材１９を含むことができる。こうした実施形態では、冷却剤ジャケット２１は、内部スリーブ部材１９とスリーブ部材１４又はキャニスター１５との間に形成することができる。特に、内部スリーブ部材１９は、冷却剤ジャケット２１と機械空洞２２との間を実質的に分離する内側壁２３を形成することができる。一部の実施形態では、例えば、内部スリーブ部材１９は、その中に固定子２８を設置又は圧入することができるステンレス鋼リングとすることができる。
【００１５】
図６及び図７に示すように、一部の実施形態では、固定子端部巻回３０は、捻り端部固定子端部巻回３８と溶接端部固定子端部巻回４０とを含む。捻り端部固定子端部巻回３８と溶接端部固定子端部巻回４０は、固定子アセンブリ２６の実質的に対向する軸線方向端部に位置決めすることができる。
【００１６】
電気機械２０は、以下に限定されるものではないが、ハイブリッド電気モータ、発電機、又は車両のための交流発電機のような電気モータとすることができる。一実施形態では、電気機械２０は、ハイブリッド車両に用いる「高電圧ヘアピン（ＨＶＨ）」電気モータとすることができる。更に別の実施形態では、電気機械２０は、ハイブリッド車両に用いる内部永久磁石（ＩＰＭ）電気機械とすることができる。
【００１７】
以下に制限されるものではないが、固定子アセンブリ２６及び回転子２４のような電気機械２０の構成要素は、電気機械２０の作動中に熱を発生する可能性がある。これらの構成要素は、電気機械２０の性能を改善してその寿命を延長させるために冷却することができる。
【００１８】
図６−図８に示すように、一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くのバッフル４２をハウジング１２に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、図１１、図１２、及び図１３に示すようなネジ式ファスナ４４、又は他のファスナ、接着剤、又は他の適切な連結方法を用いてハウジング１２に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、１つ又はそれよりも多くの連結構造４６を含むことができる。図１５Ａ−図１５Ｄに示すように、バッフル４２をハウジング１２に連結するために、連結構造４６を通じてあらゆる種類の連結装置を挿入することができる。連結構造としては、ネジ式ファスナ４４、他のファスナ、接着剤、又は他の適切な連結方法を含むことができる。更に、一部の実施形態では、バッフル４２は、非導電材料、又は電気機械によって生成した熱エネルギーと冷却剤のような機械空洞２２内に導入される物質とに適合することができる他の適切な材料で形成することができる。一部の実施形態では、非導電材料は、ガラス、セラミック、プラスチックのようなポリマー、別の適切な非導電材料、又はその組合せを含むことができる。
【００１９】
本発明の一部の実施形態により、バッフル４２は、複数のユニット又は実質的に単一のユニットから構成することができる。例えば、バッフル４２は、垂直サブユニット５６と水平サブユニット５８から構成することができる。一部の実施形態では、垂直サブユニット５６は、主出力シャフト３４の水平軸と実質的に直角に向けることができ、水平サブユニット５８は、主出力シャフト３４の水平軸と実質的に平行に向けることができる。また、水平サブユニット５８は、図１３及び図１４に示すように、固定子アセンブリ２６の方向に軸線方向内側に延びることができる。更に、一部の実施形態では、２つのサブユニット５６、５８は、ネジ式ファスナ、接着剤、又は別の適切な方法を用いて連結された２つの異なる部分とすることができる。他の実施形態では、２つのサブユニット５６、５８は、２つの部分が実質的に単一のユニットとして生成されるように（例えば、成形処理又は他の適切な処理により）製造することができる。
【００２０】
更に、一部の実施形態では、バッフル４２は、ほぼ円形の固定子アセンブリ２６の形状に実質的に従うように、図１５Ａ−図１５Ｄに示すようなほぼ湾曲、傾斜、又は曲げの形状を含むことができる。他の実施形態では、バッフル４２は、製造業者及び使用者の要求を満たす他の形状及び構造を含むことができる。
【００２１】
図６−図８及び図１０−図１４を参照すると、一部の実施形態では、バッフル４２は、固定子端部巻回３０のほぼ近くでハウジング１２に連結することができる。ハウジング１２に連結される時に、バッフル４２は、固定子端部巻回３０の周囲の少なくとも一部分を取り囲むことができる。一部の実施形態では、バッフル４２の垂直サブユニット５６は、末端キャップ１６、１８（又は末端キャップ１７及びキャニスター１５）の一方又は両方、又はハウジング１２の別の適切な領域に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、固定子端部巻回３０のほぼ近くでハウジング１２に連結することができ、ほぼ上側の領域４８及び／又はほぼ下側の領域５０でハウジング１２内に位置決めすることができる。例えば、一実施形態では、バッフル４２は、図６−図８及び図１０−図１４に示すように、ほぼ下側の領域５０内に実質的に位置決めすることができる。加えて、バッフル４２は、バッフル４２の少なくとも一部分が固定子アセンブリ２６及び固定子端部巻回３０の最下部区域（すなわち、「６時」の位置）の付近に位置付けることができるように位置決めすることができる。実質的に非導電材料で形成されているために、バッフル４２は、非導電性組成物が電気機械２０の電気力学に仮に影響しても最低限にしか影響しないので、導電材料で形成されたバッフル４２と比較して固定子端部巻回３０により接近して位置決めすることができる。
【００２２】
図１３及び図１４に示すように、一部の実施形態では、水平サブユニット５８は、固定子端部巻回３０の導電体の大きさ、寸法、及び形状に緊密に適合するように適応的に構成することができる。例えば、水平サブユニット５８は、捻り端部固定子端部巻回３８の導電体を受け取るように湾曲され、傾斜され、又は曲げることができる。別の実施例において、水平サブユニット５８は、溶接端部固定子端部巻回４０を受け取るように実質的に平面、平坦、又は一直線とすることができる。一部の実施形態では、ほぼ平面の水平サブユニット５８を含むバッフル４２は、捻り端部固定子端部巻回３８に接近して位置決めすることができ、ほぼ湾曲した水平サブユニット５８を含むバッフルは、溶接端部固定子端部巻回４０に接近して位置決めすることができる。加えて、バッフル４２は、例えば、製造業者及び最終使用者の望ましい成果を得るための他の構成、形状、及び／又は設計を含むことができる。
【００２３】
本発明の一部の実施形態により、冷却剤ジャケット２１を通って循環する冷却剤は、図９に示すように、内側壁２３の少なくとも１つを通って延びる複数の冷却剤開口２５から機械空洞２２内に噴射又は散布することができる。一部の実施形態では、内側壁２３は、約７つの冷却剤開口２５を含むことができる。他の実施形態では、７より多く又は７より少ない冷却剤開口２５を含むことができる。複数の冷却剤開口２５は、少なくとも、機械空洞２２及び冷却剤ジャケット２１と連通することができる。一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、固定子端部巻回３０に実質的に隣接してハウジング１２に沿って軸線方向に位置付けることができる（例えば、ハウジング１２の両方の軸線方向端部の付近に位置付ける）。結果として、冷却剤は、冷却剤ジャケット２１から複数の冷却剤開口２５を通り、固定子端部巻回３０の上に又はその周りに少なくとも部分的に散布することができる。散布された冷却剤は、固定子端部巻回３０から熱エネルギーを受け取ることができ、これは、電気機械２０の少なくとも部分的な冷却をもたらすことができる。一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、ハウジング１２のほぼ上側の領域４８の周りに周方向に位置付けることができる。他の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、ハウジング１２の円周の周り全体に周方向に位置決めすることができる。
【００２４】
一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５に加えて、冷却剤の追加容量は、例えば、回転子ハブ３６の基部から又は主出力シャフト３４から回転子ハブ３６の付近に放出することができる（図示せず）。図６に示すように、一部の実施形態では、冷却剤入口２７を通過した後、冷却剤の一部分は、回転子ハブ３６の付近に冷却剤の一部が放出することができるように冷却剤入口配管３３を通って流れることができる。回転子ハブ３６から放出された冷却剤は、ハウジング１２及び固定子アセンブリ２６の方向に半径方向外側に流れることができる（例えば、遠心力により）。冷却剤のこの追加容量は、固定子アセンブリ２６を含む電気機械２０を冷却するのを更を助けることができる。
【００２５】
一部の実施形態では、冷却剤が電気機械２２内に導入された後、重力が、冷却剤の少なくとも一部分をほぼ下向き方向に引き込むのを助けることができる。冷却剤がほぼ下向き方向に流れる時に、冷却剤は、電気機械２０によって生成された熱エネルギーの少なくとも一部分を受け取って除去することにより、電気機械２０を冷却することを助けることができる。冷却剤がほぼ下向きに流れる時に、冷却剤の一部は、電気機械２０及び／又はハウジング１２に沿って流れることができ、これは、電気機械モジュール１０の更に別の冷却をもたらすことができる。例えば、一部の実施形態では、冷却剤の少なくとも一部分は、固定子端部巻回３０の外径及び／又は内径を横切って流れ、電気機械２０を冷却するのを少なくとも部分的を助けることができる。
【００２６】
一部の実施形態では、ハウジング１２は、冷却剤ガイド６０を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、隆起部、棚部、溝部、シュラウド、リブ構造、及び他の類似形態を一般的に含むことができ、それらは、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、末端キャップ１７及びキャニスター１５、又はハウジング１２上又は内の他の適切な位置から機械空洞２２内に軸線方向又は半径方向に延びることができる。一部の冷却剤がほぼ下向きに流れる時に、冷却剤は、冷却剤ガイド６０によってハウジング１２の内部表面に沿って案内され、又は誘導することができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、冷却剤ガイド６０がハウジング１２の要素と一体であるように形成することができる。他の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、上述の技術のいずれかを用いてハウジング１２に連結することができる。
【００２７】
加えて、一部の実施形態では、ハウジング１２は、冷却剤ガイドドレーン６１を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤ガイド６０によって案内されている冷却剤の少なくとも一部分が、バッフル４２の方向に案内され、誘導され、排出され、又は向かうことができるように、バッフル４２の付近に位置決めすることができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤が冷却剤ガイド６０に沿って流れる時に冷却剤がより迅速にほぼ下側の領域５０の方向に流れるようにドレーン６１を通って流れることができるような間隔で冷却剤ガイド６０を通じて位置付けることができる。一部の実施形態では、図１１、図１３、図１４、及び図１７に示すように、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤ガイド６０、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、末端キャップ１７及びキャニスター１５、又はハウジング１２の別の要素の一部分を通って形成されたほぼチューブ状構造を含み、バッフル４２に向う冷却剤の流し込みを助けることができる。他の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、例えば、製造業者又は最終使用者による必要に応じて他の構成及び形態を含むことができる。
【００２８】
一部の実施形態では、上述のように、ほぼ下側の領域５０内に位置決めすることができるバッフル４２は、電気機械２０の冷却を更に改善することができる。例えば、一部の実施形態では、冷却剤がほぼ下方向に流れる時に、冷却剤の一部分は、図１３及び図１４に示すように、固定子端部巻回３０の内径にわたって流れることができ、固定子端部巻回３０の導電体を通って流れることができ、固定子端部巻回３０の周囲の周りに流れることができ、かつ固定子端部巻回３０の外径の周りに流れることができる。一部の実施形態では、バッフル４２の包含により、冷却剤の一部は、固定子端部巻回３０の周り及び／又は付近に集中することができ、これは、バッフルを含まないか又はほぼ下側の領域にバッフルを含まない従来型電気機械モジュールと比較して改善した冷却を提供することができる。
【００２９】
図１３及び図１４に示すように、一部の実施形態では、バッフル４２は、バッフル出口７０を含むことができる。一部の実施形態では、バッフル出口７０は、固定子端部巻回３０の周囲の一部分と水平サブユニット５８とから少なくとも部分的に構成することができる。より具体的には、バッフル出口７０は、冷却剤が下方向に流れる時に、冷却剤の一部分がバッフル４２に接近してその周りに溜まることができ、一部の冷却剤がバッフル出口７０を通って流れることができるように、バッフル４２の実質的に軸線方向最内側区域に位置決めすることができる。
【００３０】
図１３、図１４、及び図１７に示すように、一部の実施形態では、少なくとも１つの冷却剤チャンネル６２を電気機械モジュール１０内に含むことができるが、１つよりも多い冷却剤チャンネル６２を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤チャンネル６２は、バッフル４２、固定子アセンブリ２６、及び以下に制限されるものではないが、内側壁２３、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、及び／又は末端キャップ１７及びキャニスター１５を含むハウジング１２の一部から少なくとも部分的に構成することができる。より具体的には、バッフル出口７０を通って流れることができる冷却剤の一部は、冷却剤チャンネル６２によって案内することができる。結果として、一部の実施形態では、バッフル４２及び固定子端部巻回３０に到達する冷却剤の少なくとも一部分は、バッフル出口７０を通って固定子アセンブリ２６の付近、かつその周りで冷却剤チャンネル６２に案内することができる。一部の実施形態では、冷却剤の実質的に一定の流れは、バッフル４２、及びハウジング１２のほぼ下側の領域５０内の固定子端部巻回３０を含む固定子アセンブリ２６を横切りかつ通過して、バッフル出口７０を通じて冷却剤チャンネル６２に流れる。この構成は、過剰の熱エネルギーの存在を低減するのに役立ち、ほぼ下側の領域５０内の電気機械２０構成要素に対する冷却を容易にする。
【００３１】
また、本発明の一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの冷却剤出口６４は、電気機械モジュール１０内に含めることができる。一部の実施形態では、冷却剤出口６４は、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、又は末端キャップ１７及びキャニスター１５のようなハウジング１２の一部を通って形成された開口とすることができる。一部の実施形態では、冷却剤出口は、図１７に示すように、ハウジング１２の実質的に対向する軸線方向端部でハウジング１２のほぼ下側の領域５０の一部を通して形成することができる。冷却剤出口６４は、電気機械モジュール１０内に導入された冷却剤のためのドレーンとして機能することができ、かつ一部の実施形態では、冷却剤チャンネル６２の一部分の付近又はその内部に位置付けることができる。例えば、図１３及び図１４に示すように、冷却剤チャンネル６２内を流れる冷却剤の少なくとも一部は、冷却剤出口６４に向けて誘導することができる。
【００３２】
図６、図１６、及び図１７を参照すると、電気機械モジュール１０は、排水システム６８を含むことができる。一部の実施形態では、排水システム６８は、排水配管７１、排水出口７３、及び排水区域（図示せず）を含むことができる。排水配管７１は、冷却剤出口６４と連通することができ、これは、冷却剤出口６４を通って流れる冷却剤の一部分を排水配管７１及び排水出口７３を通って排水区域内に分散させることを可能にする。一部の実施形態では、排水区域は、冷却剤が機械空洞を溢れ出た後の冷却剤のためのリザーバとして役立たせることができる。一部の実施形態では、排水区域は、冷却剤が、冷却剤により運ばれる熱エネルギーの一部分を除去することができ、かつ冷却剤がモジュール１０に再循環することができる熱交換要素に循環することができるように、ラジエータ又は類似の機能のような熱交換要素に流体的に接続することができる。
【００３３】
また、図１６に示すように、一部の実施形態では、モジュール１０には、補助入口７５及び補助出口７７がある。補助入口７５及び補助出口７７は、モジュール１０に出入りする増加した冷却剤流れが製造業者及び／又は最終使用者によって望まれる可能性がある用途のために使用することができる。一部の実施形態では、補助入口７５及び補助出口７７が、モジュール作動１０に一般的に必要とされない場合には、それらは、プラグ７９を用いて実質的に密封することができる。
【００３４】
加えて、本発明の一部の実施形態では、バッフル４２の包含は、ハウジング１２の底部で冷却剤プールを維持する必要性を排除する又は低減することができ、かつ冷却剤の流れ制御を単純化することができる。一部の従来型電気機械モジュールにおいては、冷却剤プールは、それが固定子アセンブリ２６及び固定子端部巻回３０の冷却に役立つことができるので（すなわち、冷却剤プールは、冷却剤が固定子端部巻回３０に接触することができるように十分に上げることができる）、重要な機能とすることができる。冷却剤プールはまた、例えば、固定子アセンブリ２６と回転子２４の間の間隙６６の電気機械２０の作動を妨げる可能性があるフラッディングを引き起こすことによって電気機械モジュール作動における難しさを招く可能性もある。結果として、間隙６６のフラッディングを回避するために、モジュールに流入して流出する冷却剤の流量を入念に調整することが必要になる場合がある。本発明の一部の実施形態におけるバッフル４２の包含は、冷却剤プールの必要性を解消することができ、その理由は、冷却剤の一部分が固定子アセンブリ２６の周りに集中することができるので、冷却剤の少なくとも一部が、依然として電気機械２０の熱エネルギー生成部分の一部に露出されるが、冷却剤プールに比べてより直接的な方法で露出されるからである。また、冷却剤は、冷却剤チャンネル６２の迅速な通過を許容され、かつ排水システム６８内に排出することができ、これは、冷却剤プールの必要性を更に否定することができ、それによって一部の実施形態では、流量の入念な調整を不要とし又は最低限とすることができる。
【００３５】
本発明を特定的な実施形態及び実施例に関連して上述したが、本発明は、必ずしもそのように制限されず、かつ多くの他の実施形態、実施例、用途、修正、及びこれらの実施形態、実施例、及び用途からの逸脱は、ここに添付の特許請求の範囲によって網羅されるように意図されることは当業者によって認められるであろう。本明細書に引用された各特許及び文献の開示全体は、あたかも各々のそのような特許又は文献が本明細書に引用により個々に組み込まれたかのように引用により組み込まれている。本発明の様々な特徴及び利点は、以下の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 電気機械モジュール
１２ ハウジング
１５ キャニスター
２９ 電気接続部
３１ リブ構造
【技術分野】
【０００１】
電気機械を冷却するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械を冷却するための従来型の方法は、電気機械上への直接的な冷却剤の噴射及び散布を含む。冷却剤は、電気機械の上側部分の付近の固定子端部巻回上に散布されることが多い。冷却剤は、それが固定子端部巻回を下って滴り落ちて電気機械の下側部分の付近に溜まる時に電気機械を冷却することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
溜まった冷却剤は、電気機械の下側部分の付近の固定子端部巻回の冷却に役立つように、電気機械の下側部分の内で特定のレベルに維持されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができる。更に、少なくとも１つのバッフルをこの少なくとも１つのバッフルが固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように固定子端部巻回の付近の領域でハウジングに連結することができる。
【０００５】
本発明の一部の実施形態は、固定子アセンブリを含む電気機械を準備する段階を含む電気機械を冷却する方法を提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを準備する段階を含むことができる。ハウジングは、機械空洞を少なくとも部分的に形成することができ、かつほぼ下側の領域を含むことができる。一部の実施形態では、バッフルをこのバッフルが固定子端部巻回の周囲を取り囲み、かつ冷却剤を機械空洞内に導入することができるように固定子端部巻回の付近の実質的にほぼ下側の領域内でハウジングに連結することができる。一部の実施形態は、冷却剤の一部分が、冷却剤のその部分の一部がバッフルに接触して電気機械の冷却を少なくとも部分的に助けるように、機械空洞を通ってほぼ下側の領域に向けて循環することができることを提供する。
【０００６】
本発明の一部の実施形態は、固定子アセンブリを含むことができる電気機械を含む電気機械モジュールを提供する。固定子アセンブリは、固定子端部巻回を含むことができる。一部の実施形態は、電気機械を少なくとも部分的に封入するハウジングを提供することができ、ハウジングは、ほぼ下側の領域を含むことができる。一部の実施形態は、バッフルを固定子端部巻回の付近の実質的にほぼ下側の領域内でハウジングに連結することができ、バッフルが、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことができ、かつ固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むことができることを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による電気機械モジュールの斜視図である。
【図２】図１の電気機械モジュールの側面図である。
【図３】図１の電気機械モジュールの正面図である。
【図４】図１の電気機械の透視断面図である。
【図５】図４の透視断面図の後面図である。
【図６】Ａ−Ａ線に沿った図３の電気機械モジュールの断面図である。
【図７】Ｂ−Ｂ線に沿った図３の電気機械モジュールの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図９】Ｃ−Ｃ線に沿った図３の電気機械モジュールの正面断面図である。
【図１０】図６の電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【図１２】図１１の電気機械モジュールの固定子アセンブリ及びバッフルの部分斜視図である。
【図１３】図１１の電気機械モジュールの固定子端部巻回及びバッフルの部分正面断面図である。
【図１４】図１１の電気機械モジュールの固定子端部巻回及びバッフルの別の部分正面断面図である。
【図１５】図１５Ａは図１１の電気機械モジュールのバッフルの上面図である。図１５Ｂは図１５Ａのバッフルの側面図である。図１５Ｃは図１５Ａのバッフルの正面図である。図１５Ｄは 図１５Ａのバッフルの正面断面図である。
【図１６】図１の電気機械モジュールの斜視図である。
【図１７】図７の電気機械モジュールの部分正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のいずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明で示し、又は添付図面に表す構造の細部又は構成要素の配列への本発明の適用に制限されないことは理解されるものとする。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ様々な方法で実施又は実行することができる。また、本明細書で使用される表現及び専門用語は、説明の目的であって制限と見なすべきでないことも理解されるものとする。本明細書での「含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「備える（ｈａｖｉｎｇ）」、及びそれらの変形は、その後に列挙される項目及びそれらの均等物のみならず付加的な項目も包含することを意味する。別途指定又は制限されなければ、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「連結された」の語句、並びにそれらの変形は広義に用いられ、かつ直接的及び間接的の両方での取付け、接続、支持、及び連結を包含する。更に、「接続された」及び「連結された」は、物理的又は機械的の接続又は連結に制限されない。
【０００９】
以下の説明は、当業者が本発明の実施形態を製造して使用することができるように提供されるものである。図示の実施形態への様々な修正は、当業者に容易に理解することができると考えられ、本明細書での網羅的原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく他の実施形態及び用途に適用することができる。従って、本発明の実施形態は、図示の実施形態に制限されず、本明細書に開示する原理及び特徴に適合する最大の範囲を許容することを意図している。以下の詳細説明は、異なる図における同種の要素が同じ参照番号を有する添付図面を参照して読まれるべきである。添付図面は、必ずしも一定の尺度ではなく、選択された実施形態を示すものであり、本発明の実施形態の範囲を制限することを意図しない。当業者は、本明細書に提供する実施例が多くの有用な代替を有して本発明の実施形態の範囲に含まれることを認識するであろう。
【００１０】
図１−図３は、本発明の一実施形態による電気機械モジュール１０の各部分を示している。電気機械モジュール１０は、ハウジング１２及び電気接続部２９を含むことができる。加えて、一部の実施形態では、ハウジング１２は、リブ構造３１を含むことができ、これは、ハウジング１２のための構造的支持を部分的に提供することができる。
【００１１】
図４−図７は、本発明の一実施形態による電気機械モジュール１０の各部分を示している。ハウジング１２は、実質的に封入されて実質的に円筒形のキャニスター１５と、単一の末端キャップ１７とを含むことができる。電気機械２０は、キャニスター１５と末端キャップ１７とによって少なくとも部分的に形成される機械空洞２２内に格納することができる。ハウジング１２は、電気機械２０と実質的に外接し、かつ少なくとも部分的にそれを封入することができる。他の実施形態では、図８に示すように、ハウジング１２は、スリーブ部材１４と、第１の末端キャップ１６と、第２の末端キャップップ１８とを含むことができる。例えば、スリーブ部材１４及び末端キャップ１６、１８又は末端キャップ１７及びキャニスター１５は、ファスナ１１又は別の適切な連結方式によって連結され、機械空洞２２内に電気機械２０を封入することができる。
【００１２】
電気機械２０は、回転子２４と、固定子２８及び固定子端部巻回３０を含む固定子アセンブリ２６と、ベアリング３２とを含むことができ、主出力シャフト３４の周りに位置決めすることができる。図４−図８に示すように、固定子アセンブリ２６は、回転子２４を取り囲むことができる。一部の実施形態では、電気機械２０は、回転子ハブ３６を含むことができ、又は「ハブなし」設計（図示せず）を有することができる。更に、一部の実施形態では、ハウジング１２は、一般的に２つの領域、すなわち、ほぼ上側の領域４８とほぼ下側の領域５０とに分割することができる。ほぼ上側の領域４８は、主出力シャフト３４よりも実質的に上方に位置決めされた領域を含むことができ、ほぼ下側の領域５０は、主出力シャフト３４よりも実質的に下方に位置決めされた領域を含むことができる。
【００１３】
一部の実施形態では、図６−図１０に示すように、ハウジング１２は、冷却剤ジャケット２１を含むことができる。冷却剤ジャケット２１は、固定子アセンブリ２６の一部分に実質的に外接するか又はそれを少なくとも部分的に取り囲むことができ、かつオイル、液圧作動オイル、不凍液、モータオイル、トランスミッションオイル、又は類似の流体のような冷却剤を収容することができる。冷却剤ジャケット２１は、冷却剤を収容する流体供給源（図示せず）と連通することができる。冷却剤は、冷却剤が冷却剤ジャケット２１に入る時に加圧することができ、それによって冷却剤ジャケット２１を通って冷却剤が循環することができるようになっている。電気機械２０によって発生した熱エネルギーは、冷却剤にそれが冷却剤ジャケット２１を通って循環する時に伝達することができ、これは、部分的に電気機械２０の冷却をもたらすことができる。図６に示すように、一部の実施形態では、冷却剤は、冷却剤入口２７を通じて冷却剤ジャケット２１内に導入することができる。一部の実施形態では、冷却剤入口２７は、ハウジング１２のほぼ下側の領域５０内に位置決めすることができる。
【００１４】
一部の実施形態では、冷却剤ジャケット２１は、スリーブ部材１４又はキャニスター１５内に形成することができ、その場合、ハウジング１２の半径方向最内側壁２３（例えば、スリーブ部材１４又はキャニスター１５の）は、冷却剤ジャケット２１を機械空洞２２から実質的に分離することができる。一部の実施形態では、図６及び図７に示すように、ハウジング１２は、内部スリーブ部材１９を含むことができる。こうした実施形態では、冷却剤ジャケット２１は、内部スリーブ部材１９とスリーブ部材１４又はキャニスター１５との間に形成することができる。特に、内部スリーブ部材１９は、冷却剤ジャケット２１と機械空洞２２との間を実質的に分離する内側壁２３を形成することができる。一部の実施形態では、例えば、内部スリーブ部材１９は、その中に固定子２８を設置又は圧入することができるステンレス鋼リングとすることができる。
【００１５】
図６及び図７に示すように、一部の実施形態では、固定子端部巻回３０は、捻り端部固定子端部巻回３８と溶接端部固定子端部巻回４０とを含む。捻り端部固定子端部巻回３８と溶接端部固定子端部巻回４０は、固定子アセンブリ２６の実質的に対向する軸線方向端部に位置決めすることができる。
【００１６】
電気機械２０は、以下に限定されるものではないが、ハイブリッド電気モータ、発電機、又は車両のための交流発電機のような電気モータとすることができる。一実施形態では、電気機械２０は、ハイブリッド車両に用いる「高電圧ヘアピン（ＨＶＨ）」電気モータとすることができる。更に別の実施形態では、電気機械２０は、ハイブリッド車両に用いる内部永久磁石（ＩＰＭ）電気機械とすることができる。
【００１７】
以下に制限されるものではないが、固定子アセンブリ２６及び回転子２４のような電気機械２０の構成要素は、電気機械２０の作動中に熱を発生する可能性がある。これらの構成要素は、電気機械２０の性能を改善してその寿命を延長させるために冷却することができる。
【００１８】
図６−図８に示すように、一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くのバッフル４２をハウジング１２に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、図１１、図１２、及び図１３に示すようなネジ式ファスナ４４、又は他のファスナ、接着剤、又は他の適切な連結方法を用いてハウジング１２に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、１つ又はそれよりも多くの連結構造４６を含むことができる。図１５Ａ−図１５Ｄに示すように、バッフル４２をハウジング１２に連結するために、連結構造４６を通じてあらゆる種類の連結装置を挿入することができる。連結構造としては、ネジ式ファスナ４４、他のファスナ、接着剤、又は他の適切な連結方法を含むことができる。更に、一部の実施形態では、バッフル４２は、非導電材料、又は電気機械によって生成した熱エネルギーと冷却剤のような機械空洞２２内に導入される物質とに適合することができる他の適切な材料で形成することができる。一部の実施形態では、非導電材料は、ガラス、セラミック、プラスチックのようなポリマー、別の適切な非導電材料、又はその組合せを含むことができる。
【００１９】
本発明の一部の実施形態により、バッフル４２は、複数のユニット又は実質的に単一のユニットから構成することができる。例えば、バッフル４２は、垂直サブユニット５６と水平サブユニット５８から構成することができる。一部の実施形態では、垂直サブユニット５６は、主出力シャフト３４の水平軸と実質的に直角に向けることができ、水平サブユニット５８は、主出力シャフト３４の水平軸と実質的に平行に向けることができる。また、水平サブユニット５８は、図１３及び図１４に示すように、固定子アセンブリ２６の方向に軸線方向内側に延びることができる。更に、一部の実施形態では、２つのサブユニット５６、５８は、ネジ式ファスナ、接着剤、又は別の適切な方法を用いて連結された２つの異なる部分とすることができる。他の実施形態では、２つのサブユニット５６、５８は、２つの部分が実質的に単一のユニットとして生成されるように（例えば、成形処理又は他の適切な処理により）製造することができる。
【００２０】
更に、一部の実施形態では、バッフル４２は、ほぼ円形の固定子アセンブリ２６の形状に実質的に従うように、図１５Ａ−図１５Ｄに示すようなほぼ湾曲、傾斜、又は曲げの形状を含むことができる。他の実施形態では、バッフル４２は、製造業者及び使用者の要求を満たす他の形状及び構造を含むことができる。
【００２１】
図６−図８及び図１０−図１４を参照すると、一部の実施形態では、バッフル４２は、固定子端部巻回３０のほぼ近くでハウジング１２に連結することができる。ハウジング１２に連結される時に、バッフル４２は、固定子端部巻回３０の周囲の少なくとも一部分を取り囲むことができる。一部の実施形態では、バッフル４２の垂直サブユニット５６は、末端キャップ１６、１８（又は末端キャップ１７及びキャニスター１５）の一方又は両方、又はハウジング１２の別の適切な領域に連結することができる。一部の実施形態では、バッフル４２は、固定子端部巻回３０のほぼ近くでハウジング１２に連結することができ、ほぼ上側の領域４８及び／又はほぼ下側の領域５０でハウジング１２内に位置決めすることができる。例えば、一実施形態では、バッフル４２は、図６−図８及び図１０−図１４に示すように、ほぼ下側の領域５０内に実質的に位置決めすることができる。加えて、バッフル４２は、バッフル４２の少なくとも一部分が固定子アセンブリ２６及び固定子端部巻回３０の最下部区域（すなわち、「６時」の位置）の付近に位置付けることができるように位置決めすることができる。実質的に非導電材料で形成されているために、バッフル４２は、非導電性組成物が電気機械２０の電気力学に仮に影響しても最低限にしか影響しないので、導電材料で形成されたバッフル４２と比較して固定子端部巻回３０により接近して位置決めすることができる。
【００２２】
図１３及び図１４に示すように、一部の実施形態では、水平サブユニット５８は、固定子端部巻回３０の導電体の大きさ、寸法、及び形状に緊密に適合するように適応的に構成することができる。例えば、水平サブユニット５８は、捻り端部固定子端部巻回３８の導電体を受け取るように湾曲され、傾斜され、又は曲げることができる。別の実施例において、水平サブユニット５８は、溶接端部固定子端部巻回４０を受け取るように実質的に平面、平坦、又は一直線とすることができる。一部の実施形態では、ほぼ平面の水平サブユニット５８を含むバッフル４２は、捻り端部固定子端部巻回３８に接近して位置決めすることができ、ほぼ湾曲した水平サブユニット５８を含むバッフルは、溶接端部固定子端部巻回４０に接近して位置決めすることができる。加えて、バッフル４２は、例えば、製造業者及び最終使用者の望ましい成果を得るための他の構成、形状、及び／又は設計を含むことができる。
【００２３】
本発明の一部の実施形態により、冷却剤ジャケット２１を通って循環する冷却剤は、図９に示すように、内側壁２３の少なくとも１つを通って延びる複数の冷却剤開口２５から機械空洞２２内に噴射又は散布することができる。一部の実施形態では、内側壁２３は、約７つの冷却剤開口２５を含むことができる。他の実施形態では、７より多く又は７より少ない冷却剤開口２５を含むことができる。複数の冷却剤開口２５は、少なくとも、機械空洞２２及び冷却剤ジャケット２１と連通することができる。一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、固定子端部巻回３０に実質的に隣接してハウジング１２に沿って軸線方向に位置付けることができる（例えば、ハウジング１２の両方の軸線方向端部の付近に位置付ける）。結果として、冷却剤は、冷却剤ジャケット２１から複数の冷却剤開口２５を通り、固定子端部巻回３０の上に又はその周りに少なくとも部分的に散布することができる。散布された冷却剤は、固定子端部巻回３０から熱エネルギーを受け取ることができ、これは、電気機械２０の少なくとも部分的な冷却をもたらすことができる。一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、ハウジング１２のほぼ上側の領域４８の周りに周方向に位置付けることができる。他の実施形態では、複数の冷却剤開口２５は、ハウジング１２の円周の周り全体に周方向に位置決めすることができる。
【００２４】
一部の実施形態では、複数の冷却剤開口２５に加えて、冷却剤の追加容量は、例えば、回転子ハブ３６の基部から又は主出力シャフト３４から回転子ハブ３６の付近に放出することができる（図示せず）。図６に示すように、一部の実施形態では、冷却剤入口２７を通過した後、冷却剤の一部分は、回転子ハブ３６の付近に冷却剤の一部が放出することができるように冷却剤入口配管３３を通って流れることができる。回転子ハブ３６から放出された冷却剤は、ハウジング１２及び固定子アセンブリ２６の方向に半径方向外側に流れることができる（例えば、遠心力により）。冷却剤のこの追加容量は、固定子アセンブリ２６を含む電気機械２０を冷却するのを更を助けることができる。
【００２５】
一部の実施形態では、冷却剤が電気機械２２内に導入された後、重力が、冷却剤の少なくとも一部分をほぼ下向き方向に引き込むのを助けることができる。冷却剤がほぼ下向き方向に流れる時に、冷却剤は、電気機械２０によって生成された熱エネルギーの少なくとも一部分を受け取って除去することにより、電気機械２０を冷却することを助けることができる。冷却剤がほぼ下向きに流れる時に、冷却剤の一部は、電気機械２０及び／又はハウジング１２に沿って流れることができ、これは、電気機械モジュール１０の更に別の冷却をもたらすことができる。例えば、一部の実施形態では、冷却剤の少なくとも一部分は、固定子端部巻回３０の外径及び／又は内径を横切って流れ、電気機械２０を冷却するのを少なくとも部分的を助けることができる。
【００２６】
一部の実施形態では、ハウジング１２は、冷却剤ガイド６０を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、隆起部、棚部、溝部、シュラウド、リブ構造、及び他の類似形態を一般的に含むことができ、それらは、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、末端キャップ１７及びキャニスター１５、又はハウジング１２上又は内の他の適切な位置から機械空洞２２内に軸線方向又は半径方向に延びることができる。一部の冷却剤がほぼ下向きに流れる時に、冷却剤は、冷却剤ガイド６０によってハウジング１２の内部表面に沿って案内され、又は誘導することができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、冷却剤ガイド６０がハウジング１２の要素と一体であるように形成することができる。他の実施形態では、冷却剤ガイド６０は、上述の技術のいずれかを用いてハウジング１２に連結することができる。
【００２７】
加えて、一部の実施形態では、ハウジング１２は、冷却剤ガイドドレーン６１を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤ガイド６０によって案内されている冷却剤の少なくとも一部分が、バッフル４２の方向に案内され、誘導され、排出され、又は向かうことができるように、バッフル４２の付近に位置決めすることができる。一部の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤が冷却剤ガイド６０に沿って流れる時に冷却剤がより迅速にほぼ下側の領域５０の方向に流れるようにドレーン６１を通って流れることができるような間隔で冷却剤ガイド６０を通じて位置付けることができる。一部の実施形態では、図１１、図１３、図１４、及び図１７に示すように、冷却剤ガイドドレーン６１は、冷却剤ガイド６０、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、末端キャップ１７及びキャニスター１５、又はハウジング１２の別の要素の一部分を通って形成されたほぼチューブ状構造を含み、バッフル４２に向う冷却剤の流し込みを助けることができる。他の実施形態では、冷却剤ガイドドレーン６１は、例えば、製造業者又は最終使用者による必要に応じて他の構成及び形態を含むことができる。
【００２８】
一部の実施形態では、上述のように、ほぼ下側の領域５０内に位置決めすることができるバッフル４２は、電気機械２０の冷却を更に改善することができる。例えば、一部の実施形態では、冷却剤がほぼ下方向に流れる時に、冷却剤の一部分は、図１３及び図１４に示すように、固定子端部巻回３０の内径にわたって流れることができ、固定子端部巻回３０の導電体を通って流れることができ、固定子端部巻回３０の周囲の周りに流れることができ、かつ固定子端部巻回３０の外径の周りに流れることができる。一部の実施形態では、バッフル４２の包含により、冷却剤の一部は、固定子端部巻回３０の周り及び／又は付近に集中することができ、これは、バッフルを含まないか又はほぼ下側の領域にバッフルを含まない従来型電気機械モジュールと比較して改善した冷却を提供することができる。
【００２９】
図１３及び図１４に示すように、一部の実施形態では、バッフル４２は、バッフル出口７０を含むことができる。一部の実施形態では、バッフル出口７０は、固定子端部巻回３０の周囲の一部分と水平サブユニット５８とから少なくとも部分的に構成することができる。より具体的には、バッフル出口７０は、冷却剤が下方向に流れる時に、冷却剤の一部分がバッフル４２に接近してその周りに溜まることができ、一部の冷却剤がバッフル出口７０を通って流れることができるように、バッフル４２の実質的に軸線方向最内側区域に位置決めすることができる。
【００３０】
図１３、図１４、及び図１７に示すように、一部の実施形態では、少なくとも１つの冷却剤チャンネル６２を電気機械モジュール１０内に含むことができるが、１つよりも多い冷却剤チャンネル６２を含むことができる。一部の実施形態では、冷却剤チャンネル６２は、バッフル４２、固定子アセンブリ２６、及び以下に制限されるものではないが、内側壁２３、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、及び／又は末端キャップ１７及びキャニスター１５を含むハウジング１２の一部から少なくとも部分的に構成することができる。より具体的には、バッフル出口７０を通って流れることができる冷却剤の一部は、冷却剤チャンネル６２によって案内することができる。結果として、一部の実施形態では、バッフル４２及び固定子端部巻回３０に到達する冷却剤の少なくとも一部分は、バッフル出口７０を通って固定子アセンブリ２６の付近、かつその周りで冷却剤チャンネル６２に案内することができる。一部の実施形態では、冷却剤の実質的に一定の流れは、バッフル４２、及びハウジング１２のほぼ下側の領域５０内の固定子端部巻回３０を含む固定子アセンブリ２６を横切りかつ通過して、バッフル出口７０を通じて冷却剤チャンネル６２に流れる。この構成は、過剰の熱エネルギーの存在を低減するのに役立ち、ほぼ下側の領域５０内の電気機械２０構成要素に対する冷却を容易にする。
【００３１】
また、本発明の一部の実施形態では、１つ又はそれよりも多くの冷却剤出口６４は、電気機械モジュール１０内に含めることができる。一部の実施形態では、冷却剤出口６４は、末端キャップ１６、１８及びスリーブ部材１４、又は末端キャップ１７及びキャニスター１５のようなハウジング１２の一部を通って形成された開口とすることができる。一部の実施形態では、冷却剤出口は、図１７に示すように、ハウジング１２の実質的に対向する軸線方向端部でハウジング１２のほぼ下側の領域５０の一部を通して形成することができる。冷却剤出口６４は、電気機械モジュール１０内に導入された冷却剤のためのドレーンとして機能することができ、かつ一部の実施形態では、冷却剤チャンネル６２の一部分の付近又はその内部に位置付けることができる。例えば、図１３及び図１４に示すように、冷却剤チャンネル６２内を流れる冷却剤の少なくとも一部は、冷却剤出口６４に向けて誘導することができる。
【００３２】
図６、図１６、及び図１７を参照すると、電気機械モジュール１０は、排水システム６８を含むことができる。一部の実施形態では、排水システム６８は、排水配管７１、排水出口７３、及び排水区域（図示せず）を含むことができる。排水配管７１は、冷却剤出口６４と連通することができ、これは、冷却剤出口６４を通って流れる冷却剤の一部分を排水配管７１及び排水出口７３を通って排水区域内に分散させることを可能にする。一部の実施形態では、排水区域は、冷却剤が機械空洞を溢れ出た後の冷却剤のためのリザーバとして役立たせることができる。一部の実施形態では、排水区域は、冷却剤が、冷却剤により運ばれる熱エネルギーの一部分を除去することができ、かつ冷却剤がモジュール１０に再循環することができる熱交換要素に循環することができるように、ラジエータ又は類似の機能のような熱交換要素に流体的に接続することができる。
【００３３】
また、図１６に示すように、一部の実施形態では、モジュール１０には、補助入口７５及び補助出口７７がある。補助入口７５及び補助出口７７は、モジュール１０に出入りする増加した冷却剤流れが製造業者及び／又は最終使用者によって望まれる可能性がある用途のために使用することができる。一部の実施形態では、補助入口７５及び補助出口７７が、モジュール作動１０に一般的に必要とされない場合には、それらは、プラグ７９を用いて実質的に密封することができる。
【００３４】
加えて、本発明の一部の実施形態では、バッフル４２の包含は、ハウジング１２の底部で冷却剤プールを維持する必要性を排除する又は低減することができ、かつ冷却剤の流れ制御を単純化することができる。一部の従来型電気機械モジュールにおいては、冷却剤プールは、それが固定子アセンブリ２６及び固定子端部巻回３０の冷却に役立つことができるので（すなわち、冷却剤プールは、冷却剤が固定子端部巻回３０に接触することができるように十分に上げることができる）、重要な機能とすることができる。冷却剤プールはまた、例えば、固定子アセンブリ２６と回転子２４の間の間隙６６の電気機械２０の作動を妨げる可能性があるフラッディングを引き起こすことによって電気機械モジュール作動における難しさを招く可能性もある。結果として、間隙６６のフラッディングを回避するために、モジュールに流入して流出する冷却剤の流量を入念に調整することが必要になる場合がある。本発明の一部の実施形態におけるバッフル４２の包含は、冷却剤プールの必要性を解消することができ、その理由は、冷却剤の一部分が固定子アセンブリ２６の周りに集中することができるので、冷却剤の少なくとも一部が、依然として電気機械２０の熱エネルギー生成部分の一部に露出されるが、冷却剤プールに比べてより直接的な方法で露出されるからである。また、冷却剤は、冷却剤チャンネル６２の迅速な通過を許容され、かつ排水システム６８内に排出することができ、これは、冷却剤プールの必要性を更に否定することができ、それによって一部の実施形態では、流量の入念な調整を不要とし又は最低限とすることができる。
【００３５】
本発明を特定的な実施形態及び実施例に関連して上述したが、本発明は、必ずしもそのように制限されず、かつ多くの他の実施形態、実施例、用途、修正、及びこれらの実施形態、実施例、及び用途からの逸脱は、ここに添付の特許請求の範囲によって網羅されるように意図されることは当業者によって認められるであろう。本明細書に引用された各特許及び文献の開示全体は、あたかも各々のそのような特許又は文献が本明細書に引用により個々に組み込まれたかのように引用により組み込まれている。本発明の様々な特徴及び利点は、以下の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 電気機械モジュール
１２ ハウジング
１５ キャニスター
２９ 電気接続部
３１ リブ構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械と、
少なくとも部分的に前記電気機械を封入し、少なくとも部分的に機械空洞を形成するハウジングと、
少なくとも１つのバッフルが前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近の領域で前記ハウジングに連結された少なくとも１つのバッフルと、
を含むことを特徴とする電気機械モジュール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバッフルは、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項３】
前記実質的に非導電性の材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項２に記載の電気機械モジュール。
【請求項４】
前記ハウジングは、冷却剤ガイドを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つのバッフル、前記固定子アセンブリ、及び前記ハウジングは、少なくとも１つの冷却剤チャンネルを実質的に形成することを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項６】
前記固定子端部巻回は、捻り端部固定子端部巻回及び溶接端部固定子端部巻回を含み、
前記少なくとも１つのバッフルは、２つのバッフルを含み、該２つのバッフルの各々は、水平サブユニットを含み、該水平サブユニットは、それぞれ前記捻り端部固定子端部巻回及び前記溶接端部固定子端部巻回に適合するように適応的に構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項７】
前記ハウジングは、冷却剤出口を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項８】
前記ハウジングは、ほぼ下側の領域を含み、前記少なくとも１つのバッフルは、実質的に該ほぼ下側の領域内で該ハウジングに連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項９】
前記機械空洞内に散布することができる冷却剤を更に含み、
前記冷却剤の少なくとも一部分は、前記少なくとも１つのバッフルに向けてほぼ下方に流れて前記電気機械の冷却を少なくとも部分的に助ける、
ことを特徴とする請求項８に記載の電気機械モジュール。
【請求項１０】
排水システムを更に含み、
前記冷却剤の一部分は、前記排水システムに向けて流れる、
ことを特徴とする請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１１】
電気機械を冷却する方法であって、
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械を準備する段階と、
少なくとも部分的に前記電気機械を封入し、少なくとも部分的に機械空洞を形成し、かつほぼ下側の領域を含むハウジングを準備する段階と、
バッフルを該バッフルが前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近で前記ハウジングの前記ほぼ下側の領域に連結する段階と、
前記機械空洞内に冷却剤を導入する段階と、
前記冷却剤の一部分を該冷却剤の該部分の一部が前記バッフルに接触して前記電気機械の冷却を少なくとも部分的に助けるように前記機械空洞を通して前記ほぼ下側の領域に向けて循環させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記バッフルは、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記非導電性材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
実質的に前記ほぼ下側の領域内に位置決めされた少なくとも１つの冷却剤出口を準備する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの冷却剤出口を通って流れる前記冷却剤の少なくとも一部を排出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの冷却剤出口に流体的に接続した排水システムを準備する段階を更に含み、
前記少なくとも１つの冷却剤出口を通じて排出される前記冷却剤の少なくとも一部は、前記排水システムに流入する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械と、
前記電気機械を少なくとも部分的に封入し、ほぼ下側の領域を含むハウジングと、
前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近で前記ハウジングの前記ほぼ下側の領域に連結され、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むバッフルと、
を含むことを特徴とする電気機械モジュール。
【請求項１８】
前記固定子アセンブリは、実質的に回転子に外接することを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【請求項１９】
前記固定子端部巻回は、捻り端部固定子端部巻回及び溶接端部固定子端部巻回を含み、
前記バッフルの各々は、水平サブユニットを含み、
前記水平サブユニットは、それぞれ前記捻り端部固定子端部巻回及び前記溶接端部固定子端部巻回に適合するように適応的に構成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【請求項２０】
前記バッフル、前記固定子アセンブリ、及び前記ハウジングは、実質的に冷却剤チャンネルを形成することを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【請求項１】
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械と、
少なくとも部分的に前記電気機械を封入し、少なくとも部分的に機械空洞を形成するハウジングと、
少なくとも１つのバッフルが前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近の領域で前記ハウジングに連結された少なくとも１つのバッフルと、
を含むことを特徴とする電気機械モジュール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバッフルは、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項３】
前記実質的に非導電性の材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項２に記載の電気機械モジュール。
【請求項４】
前記ハウジングは、冷却剤ガイドを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つのバッフル、前記固定子アセンブリ、及び前記ハウジングは、少なくとも１つの冷却剤チャンネルを実質的に形成することを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項６】
前記固定子端部巻回は、捻り端部固定子端部巻回及び溶接端部固定子端部巻回を含み、
前記少なくとも１つのバッフルは、２つのバッフルを含み、該２つのバッフルの各々は、水平サブユニットを含み、該水平サブユニットは、それぞれ前記捻り端部固定子端部巻回及び前記溶接端部固定子端部巻回に適合するように適応的に構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項７】
前記ハウジングは、冷却剤出口を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項８】
前記ハウジングは、ほぼ下側の領域を含み、前記少なくとも１つのバッフルは、実質的に該ほぼ下側の領域内で該ハウジングに連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項９】
前記機械空洞内に散布することができる冷却剤を更に含み、
前記冷却剤の少なくとも一部分は、前記少なくとも１つのバッフルに向けてほぼ下方に流れて前記電気機械の冷却を少なくとも部分的に助ける、
ことを特徴とする請求項８に記載の電気機械モジュール。
【請求項１０】
排水システムを更に含み、
前記冷却剤の一部分は、前記排水システムに向けて流れる、
ことを特徴とする請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１１】
電気機械を冷却する方法であって、
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械を準備する段階と、
少なくとも部分的に前記電気機械を封入し、少なくとも部分的に機械空洞を形成し、かつほぼ下側の領域を含むハウジングを準備する段階と、
バッフルを該バッフルが前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近で前記ハウジングの前記ほぼ下側の領域に連結する段階と、
前記機械空洞内に冷却剤を導入する段階と、
前記冷却剤の一部分を該冷却剤の該部分の一部が前記バッフルに接触して前記電気機械の冷却を少なくとも部分的に助けるように前記機械空洞を通して前記ほぼ下側の領域に向けて循環させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記バッフルは、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記非導電性材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
実質的に前記ほぼ下側の領域内に位置決めされた少なくとも１つの冷却剤出口を準備する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの冷却剤出口を通って流れる前記冷却剤の少なくとも一部を排出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの冷却剤出口に流体的に接続した排水システムを準備する段階を更に含み、
前記少なくとも１つの冷却剤出口を通じて排出される前記冷却剤の少なくとも一部は、前記排水システムに流入する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
固定子端部巻回を含む固定子アセンブリを含む電気機械と、
前記電気機械を少なくとも部分的に封入し、ほぼ下側の領域を含むハウジングと、
前記固定子端部巻回の周囲の一部分を取り囲むように該固定子端部巻回の付近で前記ハウジングの前記ほぼ下側の領域に連結され、実質的に非導電性の材料から形成されることを含むバッフルと、
を含むことを特徴とする電気機械モジュール。
【請求項１８】
前記固定子アセンブリは、実質的に回転子に外接することを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【請求項１９】
前記固定子端部巻回は、捻り端部固定子端部巻回及び溶接端部固定子端部巻回を含み、
前記バッフルの各々は、水平サブユニットを含み、
前記水平サブユニットは、それぞれ前記捻り端部固定子端部巻回及び前記溶接端部固定子端部巻回に適合するように適応的に構成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【請求項２０】
前記バッフル、前記固定子アセンブリ、及び前記ハウジングは、実質的に冷却剤チャンネルを形成することを特徴とする請求項１７に記載の電気機械モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−２１９１５（Ｐ２０１３−２１９１５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１６５２０１（Ｐ２０１２−１６５２０１）
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（５１２１８７３５４）レミー テクノロジーズ リミテッド ライアビリティー カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６５２０１（Ｐ２０１２−１６５２０１）
【出願日】平成２４年７月６日（２０１２．７．６）
【出願人】（５１２１８７３５４）レミー テクノロジーズ リミテッド ライアビリティー カンパニー (4)
【Ｆターム（参考）】
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