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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine drehende elektrische Maschine mit einem Kühlungsmechanismus, der durch Zuführen eines Kühlmittels an einem Spulenende eines Stators der drehenden elektrischen Maschine eine Kühlfähigkeit gewährleistet, selbst wenn die drehende elektrische Maschine geneigt ist.
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2. Hintergrund der Erfindung
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Das japanische Patent
JP 4 167 886 B2 lehrt einen Kühlungsmechanismus zum Kühlen von Spulenenden eines Stators, der in einer drehenden elektrischen Maschine eingebaut ist. Der Kühlungsmechanismus umfasst bogenförmige Kühlmittelkanäle, in die ein flüssiges Kühlmittel eingespeist wird. Jeder der Kühlmittelkanäle weist Öffnungen als Kühlmittelauslässe auf, die in einem Boden derselben ausgebildet sind, von denen das Kühlmittel an ein entsprechendes der Spulenenden abläuft. Der Kühlmittelkanal weist ebenso hohle, zylindrische Führungen auf, die jeweils mit den Auslässen verbunden sind, zum Leiten von Strömen des Kühlmittels in ausgewählte Abschnitte des Spulenendes, um die Leistungsfähigkeit des Kühlungsmechanismus beim Kühlen des Spulenendes zu gewährleisten.
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Die drehende elektrische Maschine wird gewöhnlich aus verschiedenen Gründen in eine der beiden gegenüberliegenden horizontalen Richtungen geneigt, in der die Rotationsachse der drehenden elektrischen Maschine schräg gestellt ist. Um in einem solchen Fall die Leistungsfähigkeit der Kühlung zu gewährleisten, sind die Kühlmittelauslässe in zwei Linien angeordnet, wobei die Auslässe zwischen den beiden Linien in Längsrichtung des Kühlmittelkanals versetzt sind. Wenn die drehende elektrische Maschine in eine der beiden horizontalen Richtungen geneigt ist, läuft das Kühlmittel an wenigstens dem einen der Zwei-Linien-Kühlmittelauslässe ab, wodurch das Ablaufen des Kühlmittels zu dem Spulenende gewährleistet ist.
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Die drehende elektrische Maschine kann jedoch in eine andere Richtung geneigt werden, in der die Achse lediglich gedreht ist, ohne schräg gestellt zu sein. Der Kühlungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass das Kühlmittel an dem mittigen Höhepunkt des bogenförmigen Kühlkanals zugeführt wird. Wenn die drehende elektrische Maschine in der oben genannten Achsendrehrichtung geneigt ist, kann dies deshalb dazu führen, dass ein Fehler beim Ableiten des Kühlmittels von einem der beiden gegenüberliegenden Enden des Kühlmittelkanals zu einem Abschnitt des Spulenendes auftritt.
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Die Kühlmittelauslässe des Kühlmittelkanals sind genau über einer äußeren Umfangsfläche des Spulenendes angeordnet. Das Kühlmittel läuft aus der zylindrischen Führung und fließt abwärts entlang der äußeren Umfangsfläche des Spulenendes und erreicht demzufolge kaum eine der äußeren oder inneren Oberflächen des Spulenendes, die sich in der axialen Richtung des Spulenendes gegenüberliegen, woraus sich ein Defizit bei der Kühlung des gesamten Spulenendes ergeben kann.
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Der obenstehende Kühlungsmechanismus ist daher mit dem Problem behaftet, dass die Kühlungsleistungsfähigkeit in Abhängigkeit einer Richtung, in der die drehende elektrische Maschine geneigt ist, beeinträchtigt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist daher eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, den Nachteil des Stands der Technik zu vermeiden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Aufbau einer drehenden elektrischen Maschine mit einem Kühlungsmechanismus bereitzustellen, der dazu ausgestaltet ist, die Kühlungsleistungsfähigkeit beim Zuführen eines Kühlmittels an einem Spulenende eines Stators der drehenden elektrischen Maschine zu gewährleisten, selbst wenn die drehende elektrische Maschine in einer gegebenen Richtung geneigt ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, die als ein elektrischer Motor oder ein elektrischer Generator eingesetzt werden kann. Die drehende elektrische Maschine weist auf: (a) einen Rotor; (b) eine drehende Welle, die durch den Rotor zu drehen ist; (c) einen Stator, der einem Umfang des Rotors gegenüberliegt, wobei in dem Stator eine Vielzahl von Schlitzen ausgebildet ist, durch die eine Spule derart gewickelt ist, dass sie ein Spulenende aufweist, das sich außerhalb eines Endes des Stators in einer axialen Richtung des Stators erstreckt; (d) einen Kühlmittelkanal, der einen Flusspfad, in dem Kühlmittel fließt, festlegt bzw. definiert; (e) einen Kühlmittelzufuhrmechanismus, der das Kühlmittel an den Kühlmittelkanal zuführt; (f) einen Flussteiler, der in dem Flusspfad angeordnet ist, wobei der Flussteiler dazu dient, einen Fluss des Kühlmittels in wenigstens zwei Ströme aufzuteilen; und (g) einen ersten und einen zweiten Auslass. Der erste Auslass steht mit einem ersten Kühlmittelstrom, welcher einer der beiden Ströme ist, die durch den Flussteiler hergestellt werden, in Verbindung. Der zweite Auslass steht mit einem zweiten Kühlmittelstrom, welcher der andere der beiden Ströme ist in Verbindung. Die ersten und zweiten Auslässe leiten das Kühlmittel zu verschiedenen Abschnitten des Spulenendes.
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Insbesondere dient der Flussteiler des Kühlmittelkanals dazu, einen Fluss des Kühlmittels in zwei Ströme aufzuteilen: den ersten Kühlmittelstrom und den zweiten Kühlmittelstrom. Der erste Kühlmittestrom fließt zu dem ersten Auslass, während der zweite Kühlmittelstrom zu dem zweiten Auslass fließt, wobei hierdurch annährend das gesamte Spulenende effektiv gekühlt wird, selbst wenn die drehende elektrische Maschine unerwünscht geneigt ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Flussteiler aus einer Platte hergestellt, die eine gegebene Höhe aufweist und sich in einer Richtung erstreckt, in der das Kühlmittel in dem Flusspfad fließt, um den Fluss des Kühlmittels in den ersten und zweiten Kühlmittelstrom aufzuteilen.
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Der Flussteiler kann wahlweise aus einem keilförmigen Vorsprung hergestellt sein, um eine Kammer festzulegen, in die der erste Kühlmittelfluss eintritt. Der erste Auslass ist zu der Kammer geöffnet.
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Der Kühlmittelkanal kann ebenso eine Verlängerung umfassen, die einen zusätzlichen Flusspfad festlegt, von dem aus das Kühlmittel teilweise auf das Spulenende abläuft. Der zusätzliche Flusspfad erstreckt sich in einer Richtung der Gravitationskraft unterhalb der ersten und zweiten Auslässe, wodurch dieser erlaubt, einen Teil des Kühlmittels direkt auf einen unteren Abschnitt des Spulenendes und ebenso auf rechte und linke Umfangsabschnitte des Spulenendes ablaufen zu lassen.
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Der Kühlmittelkanal kann eine Einlassführung umfassen, durch die das Kühlmittel von dem Kühlmittelzufuhrmechanismus zu dem Flusspfad des Kühlmittelkanals fließt. Die Einlassführung gewährleistet die Beständigkeit beim Zuführen des Kühlmittels an den Flusspfad des Kühlmittelkanals, selbst wenn die drehende elektrische Maschine unerwünscht geneigt ist.
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Die Verlängerung erstreckt sich in eine Längsrichtung des Kühlmittelkanals. Die Verlängerung liegt einer Umfangsoberfläche des Spulenendes gegenüber und ist von der Umfangsoberfläche in einem gegebenen Abstand entfernt, der so ausgewählt ist, dass eine Kapilarwirkung erzeugt wird, die das Kühlmittel teilweise in eine Luftlücke zwischen der Verlängerung und der Umfangsoberfläche des Spulenendes zieht, um einen Umfangsabschnitt des Spulenendes zusätzlich zu kühlen.
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Die Verlängerung kann einen Kanal aufweisen, der einen Teil des zweiten Kühlmittelstroms zu einem Abschnitt des Umfangs des Spulenendes leitet.
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Der Kühlmittelkanal weist eine Seitenwand auf, in der die ersten und zweiten Kühlmittelauslässe ausgebildet sind.
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Der Kühlmittelkanal kann weiterhin einen dritten Kühlmittelauslass aufweisen, der in einem Boden des Kühlmittelkanals ausgebildet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehend gegebene ausführliche Beschreibung und die begleitende Zeichnung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, welche jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen zu verstehen sind, sondern lediglich zum Zweck der Erklärung und des Verständnis dienen. Die Zeichnung:
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1 ist eine Ansicht eines Längsschnitts, die eine drehende elektrische Maschine mit einem Kühlungsmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie A-A aus 1 entnommen ist;
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3(a) ist eine Draufsicht, die einen Kühlmittelkanal, der in der drehenden elektrischen Maschine aus 1 eingebaut ist, darstellt;
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3(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie B-B aus 3(a) entnommen ist;
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3(c) ist eine Seitenansicht des Kühlmittelkanals aus Sicht eines Pfeils C aus 3(a);
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3(d) ist eine Querschnittsansicht des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie D-D aus 3(a) entnommen ist;
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3(e) ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation des Kühlmittelkanals aus 3(a) darstellt;
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4(a) ist ein Teil einer Seitenansicht, die Ströme des Kühlmittels von einem Kühlmittelkanal zu einem Spulenende anzeigt, wenn sich die drehende elektrische Maschine aus 1 in einer normalen Orientierung befindet;
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4(b) ist ein Teil einer Seitenansicht, die Ströme des Kühlmittels von einem Kühlmittelkanal zu einem Spulenende anzeigt, wenn die drehende elektrische Maschine aus 1 geneigt ist;
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5 ist ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht der drehenden elektrischen Maschine aus 1, die anzeigt, wie Ströme des Kühlmittels fließen;
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6 ist ein Teil einer Seitenansicht der drehenden elektrischen Maschine aus 1, entlang der sich Ströme des Kühlmittels bewegen;
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7(a) ist eine Draufsicht, die einen Kühlmittelkanal darstellt, der gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung in der drehenden elektrischen Maschine aus 1 eingebaut ist;
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7(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie B-B aus 7(a) entnommen ist;
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7(c) ist eine Seitenansicht des Kühlmittelkanals aus Sicht eines Pfeils C aus 7(a);
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8(a) ist eine Draufsicht, die einen Kühlmittelkanal darstellt, der gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung in der drehenden elektrischen Maschine aus 1 eingebaut ist;
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8(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie B-B aus 8(a) entnommen ist;
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9 ist ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht des Kühlmittelkanals aus den 8(a) und 8(b) die anzeigt, wie Ströme des Kühlmittels fließen;
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10(a) ist eine Draufsicht, die einen Kühlmittelkanal darstellt, der gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in der drehenden elektrischen Maschine aus 1 eingebaut ist;
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10(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie B-B aus 10(a) entnommen ist;
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10(c) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals, die entlang der Linie C-C aus 10(a) entnommen ist und
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10(d) ist eine Seitenansicht des Kühlmittelkanals aus Sicht eines Pfeils D in 10(a).
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Zeichnung, bei der sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Ziffern auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt insbesondere 1 eine drehende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie A-A aus 1 verläuft. Die 3(a) 3(b), 3(c), 3(d) und 3(e) stellen Kühlmittelkanäle 3 dar, welche die Pfade festlegen, durch die ein flüssiges Kühlmittel fließt. Die 4(a) und 4(b) zeigen Ansichten, die Ströme des Kühlmittels erläutern. 5 ist ein Teil einer vergrößerten Schnittansicht der drehenden elektrischen Maschine M aus 1, die anzeigt, wie Ströme des Kühlmittels fließen. 6 ist ein Teil einer Seitenansicht der drehenden elektrischen Maschine M aus 1, entlang welcher sich Ströme des Kühlmittels bewegen. Die drehende elektrische Maschine M befindet sich normalerweise in einer Orientierung, wie in 1 abgebildet, sodass das Kühlmittel durch die Gravitation abwärts fließt, wie in der Zeichnung gezeigt.
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Die drehende elektrische Maschine M wird als elektrischer Generator oder elektrischer Motor verwendet. Wie in 1 dargestellt, ist die drehende elektrische Maschine M mit einem Gehäuse 2 (ebenso als Rahmen oder Verkleidung bezeichnet), einem Stator 6, einem Rotor 8, einer drehenden Welle 9 (d. h. einer Leistungs-Eingangs-Ausgangswelle), einer Spule C1, den Kühlmittelkanälen 3 und einer Kühlmittelzufuhrleitung 4 ausgestattet. Der Stator 6, der Rotor 8, die drehende Welle 9, die Spule C1, die Kühlmittelkanäle 3 und die Kühlmittelzufuhrleitung 4 sind innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Die drehende elektrische Maschine M ist ebenso mit einer Pumpe 10 und einer Kühlungsvorrichtung (nicht dargestellt), wie z. B. einem Ölkühler, der außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist, ausgestattet.
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Der Rotor 8 wird durch Lager innerhalb des Gehäuses 2 gehalten, um mit der drehenden Welle 9 drehbar zu sein. Der Rotor 8 ist mit der drehenden Welle 9 einteilig ausgebildet, er kann allerdings wahlweise aus einem separaten Teil hergestellt werden, das mit der drehenden Welle 9 verschweißt, verklebt oder mittels Gewinden, Bolzen oder anderen ähnlichen Mechanismen mechanisch verbunden ist.
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Der Stator 6, der aus einem Elektromagneten (oder einem Permanentmangneten) hergestellt ist, ist um den äußeren Umfang des Rotors 8 angeordnet. Der Stator 6 weist kammartige Zähne 5 auf, die Schlitze (nicht dargestellt) festlegen, von denen jeder zwischen zwei benachbarten Zähnen 5 liegt. Ein leitender Draht ist durch die Schlitze gewickelt, um die Spule C1 (d. h. eine Statorspule) auszubilden. Insbesondere ist die Spule C1 aus einer Vielzahl von Kurven des Drahts mit gegenüberliegenden, umgebogenen Abschnitten jeder Kurve hergestellt, die außerhalb gegenüberliegenden Enden eines Kerns des Stators 6 angeordnet sind, um sogenannte Spulenenden 1 zu bilden. Die Spule C1 hat eine hohle, zylindrische Form. Die Spulenenden 1 der Spule C1 erstrecken sich von den gegenüberliegenden Enden des Kerns des Stators 6 in entgegen gesetzte Richtungen parallel zu der Achse der drehenden elektrische Maschine M (d. h. die Länge der drehenden Welle 9).
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Die Kühlmittelzufuhrleitung 4 ist in einem oberen Abschnitt (d. h. einem hohem Abschnitt, wie in 1 dargestellt) des Gehäuses 2 angeordnet, um das flüssige Kühlmittel, wie z. B. Öl, das von der Pumpe 10 zugeführt wird, zu den Kühlmittelkanälen 3 zu leiten. Die Kühlmittelzufuhrleitung 4 hat eine hohle, zylindrische Form und weist Kühlmittelauslässe 4a auf, die in dieser ausgebildet sind, wobei sich einer genau über jedem der Kühlmittelkanäle 3 befindet, um das Kühlmittel zu den Kühlmittelkanälen 3 abtropfen zu lassen. Die Kühlmittelzufuhrleitung 4 kann zwei oder mehr Kühlmittelauslässe 4a für jeden der Kühlmittelkanäle 3 aufweisen. Die Pfeile F aus 1 zeigen Wege des Flusses des Kühlmittels an. Dasselbe gilt für die anderen Zeichnungen. Das Kühlmittel, das von der Pumpe 10 an der Kühlmittelzufuhrleitung eingespeist wird, läuft an den Kühlmittelauslässen 4a zu dem Kühlmittelkanälen 3 ab und tropft anschließend auf die Spulenenden 1. Eine Kombination der Kühlmittelzufuhrleitung und der Pumpe 10 dient als ein Kühlmittelzufuhrmechanismus.
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Die Kühlmittelkanäle 3 haben einen U-förmigen Querschnitt und für jedes der Spulenenden 1 ist einer innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Die drehende elektrische Maschine M ist, wie obenstehend beschrieben, z. B. in einem Kraftfahrzeug eingebaut, bei dem sich die drehende Welle 9 horizontal erstreckt. Die Kühlmittelkanäle 3 sind zwischen der Kühlmittelzufuhrleitung 4 und den Spulenenden 1 des Stators 6 der drehenden elektrischen Maschine M angeordnet. Die Böden der Kühlmittelkanäle 3 liegen oberen Oberflächen der Spulenenden 1 gegenüber, wie der Zeichnung zu entnehmen ist, mit anderen Worten sind sie genau über den Spulenenden 1 angeordnet. Die Kühlmittelkanäle 3 weisen einen identischen Aufbau auf, mit der Ausnahme, dass sie spiegelsymmetrisch zueinander sind. Die nachfolgende Erklärung wird sich daher lediglich auf einen der Kühlmittelkanäle 3 beziehen. Der Aufbau der Kühlkanäle 3 wird nachstehend mit Bezug auf die 2 bis 3(e) beschrieben. 3(a) ist eine ebene Draufsicht auf den Kühlmittelkanal 3. 3(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts, der entlang der Linie B-B aus 3(a) entnommen ist. 3(c) ist eine Seitenansicht, aus Sicht eines Pfeils C aus 3(a). Die 3(d) und 3(e) sind Querschnittsansichten, die entlang der Linie D-D aus 3(a) entnommen sind.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Kühlmittelkanal 3 entlang der Krümmung eines äußeren Umfangs des Spulenendes 1 in Form eines Bogens gekrümmt. Mit anderen Worten ist der Radius der Krümmung des Kühlmittelkanals (d. h. die Bodenfläche desselben) im Wesentlichen identisch mit demjenigen des Umfangs des Spulenendes 1 (d. h. Spule Cl). Der Kühlmittelkanal weist eine Einlassführung 14 auf, die einen Fluss des Kühlmittels von der Kühlmittelzufuhrleitung 4 oberhalb des Höhepunkts des Kühlmittelkanals 3 leitet.
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Wie in den 3(a) und 3(b) deutlich dargestellt, weist der Kühlmittelkanal 3 einen Körper auf, der aus Seitenwänden 3a und einem Boden 3b, einem Flussteiler 12, einer Trennwand 3c und einer Verlängerung 13 besteht. Der Flussteiler 12 besteht aus einer Flussaufteilwand 12a und einer Endwand 12b. Die Flussaufteilwand 12a dient dazu einen Fluss des Kühlmittels von der Einlassführung 14 in zwei Ströme aufzuteilen. Die Endwand 12b dient als Stopper zum Absperren oder Stoppen eines Stroms des Kühlmittels, der einer der beiden Ströme ist, die durch die Flussaufteilwand 12a hergestellt werden, um ein Becken des Kühlmittels zu bilden. Die Flussaufteilwand 12a und die Endwand 12b werden aus einer einteiligen Platte hergestellt, deren Höhe im Wesentlichen identisch mit derjenigen der Seitenwände 3a ist.
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Die Flussaufteilwand 12a dient ebenso als Trennwand, um zusammen mit der Endwand 12b und dem Körper des Kühlmittelkanals 3 (d. h. die Seitenwand 3a und der Boden 3b) eine Kammer 20 festzulegen. Die Trennwand 3c erstreckt sich von den Seitenwänden 3a zur Innenseite des Kühlmittelkanals 3, um zusammen mit dem Körper des Kühlmittelkanals 3 eine Kammer 40 festzulegen, die sich stromabwärts der Kammer 20 befindet. Mit anderen Worten teilt die Trennwand 3c, ebenso wie der Flussteiler 12, einen Raum innerhalb des Kühlmittelkanals 3 stromabwärts entlang der Kammer 20 in zwei: eine ist die Kammer 40 und die andere ist eine innere Kammer von einer der Verlängerungen 13 die stromabwärts der Trennwand 3c angeordnet ist. Der Flussteiler 12 und die Trennwand 3c bilden daher zwei Becken des Kühlmittels. Wie in 3(c) abgebildet ist, weist die Seitenwand 3a Kühlmittelauslässe 11 auf, an denen das Kühlmittel auf das Spulenende 1 abläuft. Die Kühlmittelauslässe 11 sind in linke und rechte Gruppen 11a und 11b aufgegliedert, die nachstehend ebenfalls als erste und zweite Gruppe bezeichnet werden. Die rechte Gruppe 11b von Auslässen 11 steht mit der Kammer 12 in Verbindung. Die linke Gruppe 11a von Auslässen 11 steht mit der Kammer° 40 in Verbindung. Das Kühlmittel, das von der linken Gruppe 11a von Auslässen 11 abläuft, tropft ab und fließt entlang einer linken Hälfte des Spulenendes 1, um einen linken Abschnitt S1 und S2 des Spulenendes 1 zu kühlen, wie in 2 abgebildet ist. Das Kühlmittel, das an der rechten Gruppe 11b von Auslassen 11 abläuft, tropft in ähnlicher Weise ab und fließt entlang einer rechten Hälfte des Spulenendes 1, um einen rechten Abschnitt S3 und S4 des Spulenendes 1 zu kühlen, wie in 2 abgebildet ist. Jede der linken und rechten Gruppen 11a und 11b kann wenigstens einen Auslass 11 aufweisen.
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Die linken und rechten Gruppen 11a und 11b der Auslässe 11 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie sich im Hinblick auf eine mögliche Neigung der drehenden elektrischen Maschine M in ihrer Größe, Form und/oder Anzahl der Auslässe 11 voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die Auslässe 11 derart hergestellt werden, dass sie kreisrund oder oval sind oder offene Flächen aufweisen, die sich zwischen den linken und rechten Gruppen 11a und 11b voneinander unterscheiden. Weiterhin können sich die linken Gruppen 11a und 11b in der Anzahl der Auslasse 11 voneinander unterscheiden. Es ist empfehlenswert, dass sich die linken und rechten Gruppen 11a und 11b in ihrem Aufbau und/oder einer Anzahl der Auslässe 11 voneinander unterscheiden, um eine Änderung des Unterschiedes der Gesamtflussrate des Kühlmittels, das von den linken und den rechten Gruppen 11a und 11b abläuft, zu minimieren, wenn sich eine vertikale Mittellinie 90 der drehenden elektrischen Maschine M in einer normalen Orientierung befindet, bei der sich die vertikale Mittellinie 90, wie in 4(b) dargestellt, senkrecht zu einer längsgerichteten Mittellinie (d. h. einer Länge) der drehenden Welle 9 erstreckt und parallel zu einer Richtung der Gravitationskraft verläuft, und hingegen, wenn die vertikale Mittellinie 90 in einem Winkel θ zu der Richtung der Gravitationskraft geneigt ist. Es ist zu beachten, dass der Winkel θ ein möglicher Maximalwinkel ist, in dem die drehende elektrische Maschine M zu neigen ist, wenn diese zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
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3(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals 3, wie oben stehend beschrieben. 3(d) ist eine Querschnittsansicht des Kühlmittelkanals 3. Jede der Verlängerungen 13 des Kühlmittelkanals 3 hat einen U-förmigen Querschnitt, wie in 3(d) dargestellt ist. Der Körper des Kühlkanals 3 weist mit der Verlängerung 13 einen identischen Aufbau des Querschnitts auf. Jede der Verlängerungen 13 und der Körper des Kühlmittelkanals 3 kann wahlweise derart ausgestaltet sein, dass der Querschnitt halbkreisförmig (oder halbrohrförmig), V- oder W-förmig ist. Jede der Verlängerungen 13 kann ebenso derart ausgestaltet sein, dass der Querschnitt eine andere Form aufweist, solange diese einen Fluss des Kühlmittels abwärts auf das Spulenende 1 (d. h. eine untere Hälfte des Spulenendes 1) leitet. 3(e) stellt eine Modifikation von jeder der Verlängerungen 13 dar. Die Verlängerung 13 weist einen L-förmigen Querschnitt auf und kann eine Seitenwand 3d aufweisen, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die in ihrer Höhe kleiner als die Seitenwand 3a ist, die durch die durchgezogene Linie dargestellt ist (d. h. diejenige links aus Sicht der Zeichnung). Wie durch die gestrichelte Linie in 3(e) dargestellt ist, bestimmt die niedrigere Seitenwand 3d ein Volumen des Kühlmittels, das benötigt wird, um durch die Verlängerung 13 zu fließen (d. h. eine Rate, die erforderlich ist, damit das Kühlmittel durch die Verlängerung 13 fließt). Wenn eine überschüssige Menge des Kühlmittels in der Verlängerung 13 zugeführt wird, bewirkt dies eine Menge des Kühlmittels, die ein erforderliches Volumen übersteigt, um über die niedrigere Wand 3d auf einen oberen Abschnitt des Spulenendes 1 überzulaufen. Die Verwendung der niedrigeren Wand 3d ermöglicht es, eine erforderliche Menge des Kühlmittels an dem niedrigeren Abschnitt des Spulenendes 1 zuzuführen und eine überschüssige Menge des Kühlmittels an dem oberen Abschnitt des Spulenendes 1 zuzuführen.
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Die Verlängerungen 13 führen an unteren Enden des Körpers des Kühlmittelkanals 3 fort und sind unterhalb der Auslässe 11 angeordnet. Wie später mit Bezug auf
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6 ausführlich beschrieben, dienen die Verlängerungen 13 dazu, eine Menge des Kühlmittels, das durch Ablaufen an den Auslassen 11 von oben angeflossen ist, auf den unteren Abschnitt des Spulenendes 1 tropfen zu lassen. Wie obenstehend beschrieben, weist der Kühlmittelkanal 3 einschließlich der Verlängerung 13 im Wesentlichen denselben Radius der Krümmung auf, wie derjenige des Spulenendes 1, und dieser erstreckt sich entlang der Umfangsoberfläche des Spulenendes 1 durch eine gegebene Luftlücke, wie der 2 zu entnehmen ist. Die Größe der Luftlücke (d. h. ein Abstand oder eine Distanz zwischen der Bodenoberfläche der Verlängerung 13 und der Umfangsoberfläche des Spulenendes 1) ist so gewählt, dass eine Kapilarwirkung (d. h. kapilare Kraft) erzeugt wird, wodurch eine Strecke zum Fließen eines Teils des Kühlmittels, das an den Auslässen 11 abgelaufen ist oder an der Einlassführung 14 oder Seitenwand 3a des Kühlmittelkanals 3 übergeflossen ist, in die Lücke zwischen der Verlängerung 13 und der Umfangsoberfläche des Spulenendes 1 bereitzustellen, mit anderen Worten, die das Kühlmittel teilweise in die Lücke zwischen der Verlängerung 13 und der Umfangsoberfläche des Spulenendes 1 zieht, wodurch der Effekt beim Kühlen des oberen Abschnitts des Spulenendes 1 verbessert wird.
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Die drehende elektrische Maschine M kann aus der Orientierung, die in 1 abgebildet ist, um den Winkel θ geneigt werden, wie in 4(b) gezeigt ist. 4(a) ist ein Teil einer Seitenansicht des Kühlmittelkanals 3 und des Spulenendes 1, die Ströme des Kühlmittels anzeigt, wenn sich die drehende elektrische Maschine M in der normalen Orientierung befindet ohne geneigt zu sein (d. h. in der Orientierung wie in 1 abgebildet). 4(b) ist ein Teil einer Seitenansicht des Kühlmittelkanals 3 und des Spulenendes 1, die Ströme des Kühlmittels anzeigt, wenn die drehende elektrische Maschine M in dem Winkel θ zu der normalen Orientierung aus 4(a) geneigt ist.
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Wenn sich die drehende elektrische Maschine M in der normalen Orientierung befindet, wie in 4(a) abgebildet ist, verbleiben die Kühlmittelzufuhrleitung 4 und die Kühlmittelkanäle 3 in einer unveränderten Orientierung derselben. Das Kühlmittel, das von der Kühlmittelzufuhrleitung 4 zugeführt wird, wird gleichmäßig rechts und links des Spulenendes 1 verteilt. Insbesondere wird ein Fluss des Kühlmittels, der von der Kühlmittelzufuhrleitung 4 durch die Einlassführung 14 zugeführt worden ist, durch den Flussteiler 12 in zwei Ströme aufgeteilt, wie obenstehend mit Bezug auf 3(a) beschrieben. Einer der Ströme tritt in die Kammer 20 ein und läuft anschließend an der rechten Gruppe 11b der Auslässe 11 auf einen rechten Abschnitt des Spulenendes 1 ab, während der andere Strom in die Kammer 40 fließt und anschließend an der linken Gruppe 11a der Auslässe 11 auf einen linken Abschnitt des Spulenendes 1 abläuft. Dies bewirkt, dass an dem linken Abschnitt S5 und dem rechten Abschnitt S6 des Spulenendes 1 im Wesentlichen dieselben Mengen des Kühlmittels zugeführt werden. Ein Teil des Kühlmittels, der nicht an der linken Gruppe 11a der Auslässe 11 abgelaufen ist, tropft aus der Verlängerung 13 und fließt anschließend entlang des linken unteren Abschnitts des Spulenendes 1, wie durch den Pfeil Fa abgebildet ist. Demzufolge wird das gesamte Spulenende 1 durch das Kühlmittel gekühlt. Wenn eine verhältnismäßig große Menge an Kühlmittel an dem Kühlmittelkanal 3 zugeführt wird, fließt ein Teil desselben in eine der rechten Verlängerungen 13 und tropft anschließend auf einen rechten Abschnitt des Spulenendes 1, wie in 4(a) dargestellt.
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Wenn die drehende elektrische Maschine M aus der normalen Orientierung aus 4(a) in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn um den Winkel θ geneigt ist, wie in 4(b) abgebildet ist, sind die Kühlmittelzufuhrleitung 4 und die Kühlmittelkanäle 3 in demselben Winkel θ schräggestellt, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Das Kühlmittel, das aus der Kühlmittelzufuhrleitung 4 geflossen ist, wird, wie es in 4(a) der Fall ist, durch den Flussteiler 12 (d. h. die Flussaufteilwand 12a) in zwei Ströme aufgeteilt, wie in 3(a) abgebildet ist: wovon einer aus Sicht der Zeichnung weiter nach links fließt und anschließend an der linken Gruppe 11a der Auslasse 11 abläuft und wovon ein anderer an der Endwand 12b gestoppt wird und anschließend an der rechten Gruppe 11b der Auslässe 11 abläuft. Kurz gefasst wird das Kühlmittel in zwei Ströme geteilt und durch den Flussteiler 12 auf die linken und rechten Gruppen 11a und 11b der Auslasse 11 verteilt und anschließend läuft es auf den linken Abschnitt S5 und den rechten Abschnitt S6 des Spulenendes 1 ab, wie in 4(b) abgebildet ist. Eine Veränderung des Unterschieds der Gesamtflussrate des Kühlmittels, das auf den linken Abschnitt S5 und den rechten Abschnitt S6 des Spulenendes 1 abläuft, wenn sich die drehende elektrische Maschine M in dem Normalzustand befindet und hingegen, wenn diese geneigt ist, kann durch Regelung eines Verhältnisses der gesamten offenen Fläche der linken Gruppe 11a der Auslässe 11 zu derjenigen der rechten Gruppe 11b der Auslässe 11 minimiert werden. Der Kühlungsmechanismus dieser Ausführungsform gewährleistet die Beständigkeit bei der Kühlung der gesamten Spulenenden 1 der drehenden elektrischen Maschine M. ungeachtet davon, ob die drehende elektrische Maschine M geneigt ist oder nicht.
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Die Auslässe 11 sind in der Seitenwand 3a des Kühlmittelkanals 3 ausgebildet, wie bereits mit Bezug auf 3(c) beschrieben. 5 ist ein Teil einer vergrößerten Ansicht von 1, die Flüsse des Kühlmittels darstellt, wenn das Spulenende 1 aus einer unterschiedlichen Richtung zu derjenigen in den 4(a) und 4(b) betrachtet wird. Ein Großteil des Kühlmittels, das an den Auslässen 11 des Kühlmittelkanals 3 abläuft, fließt an der Außenseite der Oberfläche 1b entlang und tropft von der inneren Umfangsoberfläche 1c (d. h. aus Sicht der Zeichnung eine untere Oberfläche) auf das Spulenende 1. Ein Teil des Kühlmittels, das an den Auslässen 11 abläuft, bewegt sich aufgrund der Viskosität desselben (d. h. der Kapilarwirkung) von einer Kante der äußeren Seite der Oberfläche 1b zu der äußeren Oberfläche 1a des Spulenendes 1 unterhalb des Bodens 3b des Kühlmittelkanals 3 und zu der inneren Seite der Oberfläche 1b des Spulenendes 1 und tropft anschließend von der inneren Umfangsoberfläche 1c des Spulenendes 1 ab. Die Verteilung des Kühlmittels auf annähernd die gesamte Oberfläche des Spulenendes 1 kann durch das Regulieren der offenen Flächen der Auslässe 11 erreicht und gesteuert werden.
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Eine Menge des Kühlmittels, die nicht an den Auslässen 11 abgelaufen ist, tropft entlang der Verlängerung 13, wie in 3(c) abgebildet ist. Der Fluss des Kühlmittels entlang der Verlängerung 13 wird nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben. Das Kühlmittel, das an den Auslässen 11 abgelaufen ist, fließt entlang des Spulenendes 1, wie durch die Pfeile F angezeigt ist. Wenn die drehende elektrische Maschine M in Betrieb ist, steigt normalerweise die Temperatur der Spulenenden 1, sodass das Kühlmittel, das an den Spulenenden 1 herunter fließt, die Wärme absorbiert und sich die Temperatur desselben erhöht, was zu einer Abnahme der Wirkung des Kühlmittels beim Kühlen eines Abschnitts des Spulenabschnitts 1 einschließlich des unteren Abschnitts S7 führt. Das Kühlmittel, das entlang der Verlängerung 13 geflossen ist, tropft mit der Temperatur, die niedrig geblieben ist, auf den unteren Abschnitt, insbesondere die untere Hälfte des Spulenendes 1, sodass der untere Abschnitt des Spulenendes 1 gut gekühlt wird.
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Der Aufbau des Kühlungsmechanismus der drehenden elektrischen Maschine M dieser Ausführungsform bietet die folgenden Vorteile.
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Die drehende elektrische Maschine M, die bereits mit Bezug auf 1 beschrieben worden ist, umfasst die Kühlmittelzufuhrleitung 4, die einen Kühlmittelzufuhrweg, durch den das Kühlmittel von der Pumpe 10 in das Gehäuse 2 eingespeist wird, festlegt bzw. definiert und die Kühlmittelkanäle 3, die rinnenförmig ausgebildet sind, zu denen das Kühlmittel von der Kühlmittelzufuhrleitung 4 fließt und die Flusspfade, die sich von dem Kühlmittelzufuhrweg zu den Spulenenden 1 erstrecken, festlegen. Jeder der Kühlmittelkanäle 3 weist den Flussteiler 12 und die Trennwand 3c auf, die in dem Flusspfad derselben angeordnet sind. Der Flussteiler 12 teilt einen Fluss des Kühlmittels, der in den Kühlmittelkanal 3 eingetreten ist, in zwei Ströme auf und legt die Kammer 20 fest, innerhalb welcher einer der Ströme abgesperrt wird und anschließend an der rechten Gruppe 11b der Auslässe 11 abläuft. Die Trennwand 3c legt die zweite Kammer 40 fest, in die der andere Strom des Kühlmittels eintritt und von der dieser teilweise an der linken Gruppe 11a der Auslässe 11 abläuft. Durch Auswahl der Größe, des Aufbaus und/oder der Anzahl der Auslässe 11 in jeder der linken und rechten Gruppen 11a und 11b werden annähernd die gesamten Spulenenden 1 gut gekühlt. Die zwei Kammern 20 und 40 dienen dazu, das Kühlmittel auf beide, die linke Gruppe 11a der Auslässe 11 und die rechte Gruppe 11b der Auslässe 11, zu verteilen und somit annähernd die gesamten Spulenenden 1 zu kühlen, selbst wenn die drehende elektrische Maschine M geneigt ist, wie in 4(b) abgebildet ist.
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Das vorteilhafte Merkmal an jedem der Kühlmittelkanäle 3 ist, dass der Flussteiler 12 einen Fluss des Kühlmittels in zwei Ströme aufteilt: wovon einer zu der linken Gruppe 11a der Auslässe 11 weiter fließt und anschließend auf eine linke Hälfte des Spulenendes 1 abläuft und wovon der andere an der Endwand 12b gestoppt wird und anschließend auf eine rechte Hälfte des Spulenendes 1 abläuft. Die linke Hälfte und die rechte Hälfte des Spulenendes 1 werden in einer Radiusrichtung der Achse des Stators 5 voneinander geteilt, mit anderen Worten in einer Richtung, in der sich der Rotor 8 dreht. Das Kühlmittel wird daher annähernd an dem gesamten Spulenende 1 zugeführt, selbst wenn die drehende elektrische Maschine M in einem Winkel θ geneigt ist, wie in 4(b) abgebildet ist.
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Wie obenstehend beschrieben, bilden die Trennwand 3c und die Endwand 12b des Flussteilers 12 Becken des Kühlmittels, allerdings muss dies nicht notwendigerweise so sein. Beispielsweise kann die Trennwand 3c ausgelassen werden, um die Kammer 40, die eine innere Kammer der Verlängerung 13 umfasst, festzulegen. Die Endwand 12b kann ausgelassen werden oder wahlweise kann in dieser eine Öffnung oder ein Schlitz ausgebildet sein, durch die ein Teil des Stroms des Kühlmittels, der in die Kammer 20 eingetreten ist, zu der Kammer 40 austreten kann.
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Der Flussteiler 12 ist aus einer Platte (d. h. die Flussaufteilwand 12a) hergestellt, die eine gegebene Höhe aufweist und die sich in einer Richtung erstreckt, in der das Kühlmittel in dem Flusspfad, der durch den Kühlmittelkanal 3 festgelegt ist, fließt, um den Fluss des Kühlmittels in den ersten und den zweiten Kühlmittelstrom aufzuteilen. Der erste Kühlmittelstrom fließt zu der linken Gruppe 11a der Auslässe 11. Der zweite Kühlmittelstrom fließt zu der rechten Gruppe 11b der Auslässe 11. Die Höhe der Platte muss nicht notwendigerweise identisch mit derjenigen der Seitenwände 3a sein. Die Menge des Kühlmittels, das an der Kammer 40 einzuspeisen ist, kann durch Auswahl der Höhe der Flussaufteilwand 12a und der Endwand 12b bestimmt werden.
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Der Kühlmittelkanal 3 umfasst weiterhin die Verlängerungen 13, von denen jede einen zusätzlichen Flusspfad festlegt bzw. definiert, von dem das Kühlmittel teilweise auf das Spulenende 1 abläuft. Die zusätzlichen Flusspfade erstrecken sich in einer Richtung der Gravitationskraft unterhalb den rechten und linken Gruppen 11a und 11b der Auslässe 11, um einen Teil des Kühlmittels direkt auf einen unteren Abschnitt des Spulenendes 1 und ebenso auf einen rechten und linken Umfangsabschnitt des Spulenendes 1 tropfen zu lassen. Eine der Verlängerungen 13 kann ausgelassen werden.
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Der Kühlmittelkanal 3 umfasst die Einlassführung 14, durch die das Kühlmittel von dem Kühlmittelzufuhrmechanismus zu dem Flusspfad in dem Kühlmittelkanal 3 fließt. Die Einlassführung 14 gewährleistet die Beständigkeit bei der Zufuhr des Kühlmittels zu dem Flusspfad des Kühlmittelkanals 3, selbst wenn die drehende elektrische Maschine M unerwünscht geneigt ist.
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Jede der Verlängerungen 13 erstreckt sich in der Längsrichtung des Kühlmittelkanals 3. Jede der Verlängerungen 13 liegt einer Umfangsoberfläche des Spulenendes 1 gegenüber und ist von der Umfangsoberfläche in einem Abstand entfernt, der so gewählt ist, dass eine Kapilarwirkung erzeugt wird, die das Kühlmittel teilweise in die Luftlücke zieht, um einen oberen Abschnitt des Spulenendes 1 zu kühlen.
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Jede der Verlängerungen 13 weist einen Kanal auf, der einen Teil des Stroms des Kühlmittels, der in die Kammer 40 eintritt, zu einem Abschnitt des Umfangs des Spulenendes 1 leitet, wodurch die Wirkung beim Kühlen eines Umfangsabschnitts des Spulenendes 1 verbessert wird.
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Die 7(a) bis 7(c) bilden einen Kühlmittelkanal 15 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ab, der in der drehenden elektrischen Maschine M auf 1 anstelle von jedem der Kühlmittelkanäle 3 verwendet wird. 7(a) ist eine Draufsicht, die den Kühlmittelkanal 15 zeigt. 7(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals 15, der entlang der Linie B-B aus 7(a) entnommen ist. 7(c) ist eine Seitenansicht des Kühlmittelkanals 15, aus Sicht eines Pfeils C aus 7(a). Dieselben Bezugsziffern, die in der ersten Ausführungsform eingesetzt sind, beziehen sich auf dieselben Bauteile und ausführliche Erklärungen zu denselben werden hier ausgelassen.
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Im Gegensatz zu dem Kühlmittelkanal 3 der ersten Ausführungsform weist der Kühlmittelkanal 15 nicht die Einlassführung 14 auf und er unterscheidet sich im Aufbau von dem Kühlmittelkanal 3. Wie in 7(a) deutlich dargestellt ist, ist der Kühlmittelkanal 15 in Bezug auf die vertikale Mittellinie der Zeichnung im Wesentlich symmetrisch. Das Kühlmittel (nicht dargestellt) wird von der Pumpe 10 durch die Kühlmittelzufuhrleitung 4 zugeführt und tropft direkt auf die Mitte des Höhepunkts des Kühlmittelkanals 15, wie durch den Pfeil F in 7(b) oder 7(c) angezeigt ist.
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Der Kühlmittelkanal 15 weist einen Körper auf, der aus Seitenwänden 15a und einem Boden 15b, zwei Flussteilern 12 und zwei gekrümmten Verlängerungen 13 besteht, wie in den 7(a) und 7(b) deutlich dargestellt ist. Der Flussteiler 12 und die Verlängerungen 13 sind mit Bezug auf den Höhepunkt des Körpers in einer Längsrichtung des Körpers symmetrisch angeordnet. Jeder der Flussteiler 12 besteht ebenso wie bei der ersten Ausführungsform aus der Flussaufteilwand 12a und der Endwand 12b. Die Flussteiler 12 legen jeweils die Kammern 20 fest, die sich gegenseitig spiegelsymmetrisch gegenüberliegen. Wie in 7(c) abgebildet ist, weist die Seitenwand 15a Auslässe 11 auf, an denen das Kühlmittel das Spulenende ablauft. Die Auslasse 11 sind in linke und rechte Gruppen 11a und 11b aufgegliedert, die jeweils mit den linken und rechten Kammern 20 in Verbindung stehen. Das Kühlmittel, das an der linken Gruppe 11a der Auslasse 11 auf die linke Hälfte des Spulenendes 1 abtropft, fließt an dieser entlang um sie zu kühlen, wie in den 2 und 4(a) abgebildet ist. Das Kühlmittel, das von der rechten Gruppe 11b der Auslasse 11 in ähnlicher Weise auf die rechte Hälfte des Spulenendes 1 abtropft, fließt an dieser entlang um sie zu kühlen, wie in den 2 und 4(a) abgebildet ist.
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Die Flussteiler 12 teilen einen Fluss des Kühlmittels, der auf die obere Mitte des Kühlmittelkanals 15 tropft, in drei Ströme auf: einer fließt aus Sicht der Zeichnung zu der rechten Seite, der zweite zu der linken Seite und der dritte in die Kammern 20. Der Aufbau des Kühlmittelkanals 15 dieser Ausführungsform dient ebenso wie bei der ersten Ausführungsform dazu, das Kühlmittel auf die rechten, linken, oberen und unteren Abschnitte des Spulenendes 1 zu verteilen, um annähernd das gesamte Spulenende 1 zu kühlen, selbst wenn die drehende elektrische Maschine M geneigt ist, wie in 4(b).
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Die 8(a) und 8(b) bilden einen Kühlmittelkanal 16 gemäß einer dritten Ausführungsform ab, die in der drehenden elektrischen Maschine M aus 1 anstelle von jedem der Kühlmittelkanäle 3 verwendet werden. 8(a) ist eine Draufsicht, die den Kühlmittelkanal 16 zeigt. 8(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts des Kühlmittelkanals 16, die entlang der Linie B-B aus 8(a) entnommen ist. Dieselben Bezugsziffern, die in der ersten Ausführungsform eingesetzt sind, beziehen sich auf dieselben Bauteile und ausführliche Erklärungen zu denselben werden hier ausgelassen.
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Der Kühlmittelkanal 16 weist einen Körper auf, der aus Seitenwänden 16a und einem Boden 16b, Flussteilern 12, einer Trennwand 16c und Verlängerungen 13 besteht. Die Seitenwände 16a und der Boden 16b haben im Wesentlichen eine identische Form wie die Seitenwände 3a und der Boden 3b bei der ersten Ausführungsform. Die Trennwand 16c ist im Aufbau und dem Betrieb identisch mit der Trennwand 3c der ersten Ausführungsform. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform weist die Seitenwand 16a Auslässe 11 auf (nicht dargestellt in den 8(a) und 8(b)). In dem Boden 16b sind Auslässe 11 ausgebildet, von denen vier mit der Kammer 40 in Verbindung stehen und zwei mit der Kammer 20 in Verbindung stehen. Der Boden 16b kann wenigstens zwei Auslässe 11 aufweisen, einer für jede der Kammern 20 und 40. Wie bei der ersten Ausführungsform sind einige der Auslässe 11, durch die das Kühlmittel von der Kammer 20 fließt, vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie sich in Größe, Form und/oder Anzahl von den verbleibenden der Auslässe 11, durch die das Kühlmittel von der Kammer 40 im Hinblick auf eine Schräglage der drehenden elektrischen Maschine M fließt, unterscheiden.
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9 ist ein Teil einer vergrößerten Ansicht der drehenden elektrischen Maschine M, die Ströme des Kühlmittels darstellt, die durch den Kühlmittelkanal 16 auftreten. Das Kühlmittel, das an den Auslässen 11 in der Seitenwand 16a des Kühlmittelkanals 16 abläuft, fließt entlang der äußeren Seite der Oberfläche 1b und tropft von der inneren Umfangsoberfläche 1c auf das Spulenende 1. Das Kühlmittel, das an den Auslässen 11 in dem Boden 16b des Kühlmittelkanals 16 abläuft, tropft auf die äußere Oberfläche 1a und fließt entlang der inneren Seite der Oberfläche 1b zu der inneren Umfangsoberfläche 1c des Spulenendes 1 herunter. Die Verteilung des Kühlmittels auf die annähernd gesamte Oberfläche des Spulenendes 1 kann durch Regulieren von offenen Flächen der Auslässe 11 erreicht werden.
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Wie bei der ersten Ausführungsform dient der Flussteiler 12 dazu, das Kühlmittel jeweils zu den Kammern 20 und 40 zu verteilen, sodass das Kühlmittel von den Auslassen des Bodens 16b auf die linken und rechten Abschnitte des Spulenendes 1 tropft. Selbst wenn die drehende elektrische Maschine M geneigt ist, gewährleistet die Kammer 20 die Beständigkeit bei der Zuführung des Kühlmittels zu den ausgewählten Abschnitten des Spulenendes 1.
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Die 10(a) bis 10(d) bilden einen Kühlmittelkanal 17 gemäß der vierten Ausführungsform ab, der bei der drehenden elektrischen Maschine M aus 1 anstelle von jeden der Kühlmittelkanäle 3 verwendet wird. 10(a) ist eine Draufsicht auf den Kühlmittelkanal 17. 10(b) ist eine Ansicht eines Längsschnitts, die entlang der Linie B-B aus 10(a) entnommen ist. 10(c) ist eine Ansicht eines Längsschnitts, die entlang der Linie C-C aus 10(a) entnommen ist. 10(d) ist eine Seitenansicht aus Sicht eines Pfeils C aus 10(a). Dieselben Bezugsziffern, die bei der ersten Ausführungsform eingesetzt sind, beziehen auf dieselben Bauteile und ausführliche Erklärungen zu denselben werden hier ausgelassen.
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Wie bei der ersten Ausführungsform weist der Kühlmittelkanal 17 einen Körper auf, der aus Seitenwänden 17a und einem Boden 17b, zwei Flussteilern 12, einer Trennwand 17c und Verlängerungen 13 besteht. Die Flussteiler 12 sind an einer unteren Hälfte von diesem ausgebildet, wie der 10(a) zu entnehmen ist. Mit anderen Worten sind die Flussteiler 12 an einer sich in Längsrichtung erstreckenden Hälfte des Bodens 17b ausgebildet, der Auslässen 11, an denen das Kühlmittel abläuft, gegenüberliegt. Die Flussteiler 12 sind in einem Längsquerschnitt keilförmig, mit anderen Worten ist jeder von diesen in einer stufenartigen Form ausgebildet und in einer Richtung, in der das Kühlmittel fließt, aneinandergereiht ausgerichtet. Jeder der Flussteiler 12 besteht aus einer Bodenwand (d. h. einer Stufe) 12c und einer aufrechten Endwand 12d. Die Bodenwand 12c verjüngt sich flussabwärts des Flusses des Kühlmittels, allerdings kann sie wahlweise derart ausgestaltet sein, dass sie sich im Wesentlichen parallel zu dem Boden 17b des Kühlmittelkanals 17 erstreckt. Mit anderen Worten kann sich die Bodenwand 12c im Wesentlichen entlang der Krümmung des Bodens 17b und eines Hauptflusses des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 17 erstrecken. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Bodenwand 12c zu dem Boden 17b (d. h. die Krümmung) des Kühlmittelkanals 17 in einem Winkel schräg gestellt ist, der groß genug ist, um eine erforderliche Menge des Kühlmittels in der Kammer 20 anzusammeln. Die aufrechte Endwand 12d kann sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden 17b erstrecken. Jeder der Flussteiler 12 teilt einen Raum innerhalb des Kühlmittelkanals 17, um eine Kammer 20 festzulegen und er teilt einen Fluss des Kühlmittels in zwei Ströme auf, wie in den 10(a) und 10(b) zu sehen ist. Insbesondere legen die aufrechten Endwände 12d der Flussteiler 12 und die Trennwand 17c die drei Kammern 20 fest, die in dem Fluss des Kühlmittels aneinandergereiht ausgerichtet sind und in die das Kühlmittel eintritt und sie dienen als Stopper zum Sperren oder Stoppen des Flusses des Kühlmittels, um Becken des Kühlmittels zu bilden. Jede der Kammern 20 kann wahlweise durch Zunahme des Bodens 17b und einer Streckung einer oder beider der aufrechten Endwände 12c herunter unter den Boden 17b festgelegt werden. Mit anderen Worten kann der Flussteiler 12 wahlweise durch eine keilförmige Vertiefung hergestellt werden, die in dem Boden 17b ausgebildet ist, sodass eine Ecke des Flussteilers 12 zwischen der Bodenwand 12c und der aufrechten Endwand 12d zur Hälfte auf dem Boden 17b aufliegt, wie der 10(a) zu entnehmen ist. In der Seitenwand 17a sind Auslässe 11 ausgebildet, wie in 10(d) abgebildet ist. Die Auslässe 11 sind in drei Gruppen aufgegliedert: eine linke Gruppe 11a, eine rechte Gruppe 11b und eine mittlere Gruppe 11c. Jede der Gruppen 11a, 11b und 11c der Auslässe 11 steht mit einer der Kammern 20 in Verbindung, um eines der Becken des Kühlmittels in derselben Weise auf das Spulenende 1 ablaufen zu lassen wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Der Kühlmittelkanal 17 kann wahlweise derart ausgestaltet sein, dass er lediglich zwei der Kammern 20 stromaufwärts oder zwei der Gruppen 11a, 11b und 11c der Auslässe 11 stromaufwärts aufweist.
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Wie in der Zeichnung zu sehen ist, weist die obere Hälfte des Bodens 17b des Kühlmittelkanals 17 nicht den Flussteiler 12 auf, mit anderen Worten weist dieser eine flache Oberfläche auf, entlang der das Kühlmittel fließt. Die flache Oberfläche der oberen Hälfte des Bodens 17b wird in 10(a) durch die durchgezogene Linie oder eine doppelte Punktlinie in 10(c) angezeigt. Die obere Hälfte des Bodens 17b bildet einen Kühlmittelweg für einen einzelnen Fluss des Kühlmittels, der durch die Flussteiler 12 geteilt wird. Wie obenstehend beschrieben ist, bilden die Kammern 20 jeweils die Becken des Kühlmittels. Wie in 10(d) deutlich abgebildet ist, läuft das Kühlmittel von den Becken in den Kammern 20 durch die linken, rechten und mittleren Gruppen 11a, 11b und 11c der Auslässe 11 auf das Spulenende 1.
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Wie obenstehend beschrieben, ist jeder der Kühlmittelkanäle 17 dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, dass er die Flussteiler 12 aufweist, die in einer Stufenform ausgebildet sind. Die Bodenwand (d. h. eine Stufe) 12c des Flussteilers 12 verjüngt sich flussabwärts des Flusses des Kühlmittels, mit anderen Worten ist sie schräggestellt, sodass sie eine Hanglage aufweist, die das Volumen der Kammer 20 bestimmt. Jeder der Flussteiler 12 teilt einen Fluss des Kühlmittels in zwei Ströme auf: wie der 10(a) zu entnehmen ist, fließt einer entlang des geraden Flusswegs, der sich von der Einlassführung 14 zu einer linken der Verlängerung 13 erstreckt und der zweite fließt in die Kammern 20. Die Kammer 20 speichert den Strom des Kühlmittels, um ein Becken zu bilden. Die linken, rechten und mittleren Gruppen 11a, 11b und 11c der Auslässe 11 leiten das Kühlmittel, das in den Kammern 20 gespeichert ist, zu verschiedenen Abschnitten des Spulenendes 1, um diese zu kühlen. Ebenso wie in der obenstehenden Ausführungsform, gewährleistet der Kühlmittelkanal 17 dieser Ausführungsform die Beständigkeit bei der Zufuhr des Kühlmittels zu annähernd dem gesamten Spulenende 1, selbst wenn die drehende elektrische Maschine M geneigt ist.
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Während die vorliegende Erfindung in Form der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um das Verständnis derselben zu erleichtern, ist zu beachten, dass die Erfindung auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Demzufolge ist die Erfindung so zu verstehen, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen einschließt, die an den gezeigten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
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Der Kühlungsmechanismus der drehenden elektrischen Maschine M kann derart ausgestaltet sein, dass er eine Kombination von zwei oder mehreren der Merkmale der obenstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform aufweist.
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Zum Beispiel können die erste und dritte Ausführungsform derart ausgestaltet sein, dass sie zwei oder mehrere Flussteiler 12 aufweisen, während die zweite und vierte Ausführungsform derart ausgestaltet sein können, dass sie einen einzelnen oder drei oder mehrere Flussteiler 12 aufweist. Jeder der Kühlmittelkanäle 3, 15, 16 oder 17 kann dazu ausgestaltet sein, den wenigstens einen Flussteiler 12 aufzuweisen, wodurch wenigstens zwei Ströme des Kühlmittels gebildet werden, die auf das Spulenende 1 der drehenden elektrischen Maschine M ablaufen sollen.
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Wie in den 3(a) und 8(a) abgebildet ist, besteht der Flussteiler 12 der ersten und der dritten Ausführungsform aus einem einteiligen Aufbau, der die Flussaufteilwand 12a und die Endwand 12b, die als Flussstopper zum Bilden eines Beckens des Kühlmittels dient, festlegt bzw. definiert, allerdings können die Flussaufteilwand 12a und die Endwand 12b aus separaten Platten oder anderen Elementen als eine Platte hergestellt werden. Zum Beispiel können eine oder beide der Flussaufteilwand 12a und der Endwand 12b aus einem netz- oder gitterartigen Element oder einem Zaun, der aus einer Reihe paralleler Streifen besteht, hergestellt sein.
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Die Flussaufteilwand 12a und die Endwand 12b von jedem der Flussteiler 12 der zweiten Ausführungsform, die in 7(a) bis 7(c) abgebildet sind, können wahlweise aus separaten Elementen hergestellt sein, wie bei den obenstehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Die Bodenwand 12c und die Endwand 12d von jedem der Flussteiler 12 des Kühlmittelkanals 17 der vierten Ausführungsform können ebenso separat voneinander hergestellt sein. Anstelle des Flussteilers 12 kann jeder der Kühlmittelkanäle 3, 15, 16 oder 17 derart ausgestaltet sein, dass er einen Vorsprung oder Vorsprünge oder ein netzartiges Element oder Elemente auf dem Boden desselben aufweist, welche einen Fluss des Kühlmittels in zwei oder mehrere Ströme des Kühlmittels aufteilen, die in derselben Weise wie obenstehend beschrieben von den Auslässen 11 ablaufen sollen.
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Die Kühlmittelzufuhrleitung 4 der ersten bis vierten Ausführungsform weist einen kreisrunden Querschnitt auf, allerdings kann diese so hergestellt sein, dass sie eine polygonale Form, wie zum Beispiel eine ovale, eine dreieckige oder eine andere Form, aufweist.
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Die drehende elektrische Maschine M von jeder der ersten bis vierten Ausführungsform ist mit der Pumpe 10 ausgestattet, die das Kühlmittel direkt an der Kühlmittelzufuhrleitung 4 einspeist, allerdings kann sie einen Tank aufweisen, der zwischen der Kühlmittelzufuhrleitung 4 und der Pumpe 10 angeordnet ist. In dem Tank ist das Kühlmittel gespeichert, das von der Pumpe 10 eingespeist wird, und er speist es mit einem Druck ein, der durch die Ansammlung des Kühlmittels in dem Tank erzeugt wird. Der Tank wird normalerweise natürlich gekühlt, sodass kein Bedarf für einen Ölkühler besteht. Der Tank kann wahlweise innerhalb der drehenden elektrischen Maschine M eingebaut sein.
