JP2000175410A - 液冷式電気機械 - Google Patents
液冷式電気機械Info
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- JP2000175410A JP2000175410A JP11345845A JP34584599A JP2000175410A JP 2000175410 A JP2000175410 A JP 2000175410A JP 11345845 A JP11345845 A JP 11345845A JP 34584599 A JP34584599 A JP 34584599A JP 2000175410 A JP2000175410 A JP 2000175410A
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- JP
- Japan
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- rotor
- stator
- electric machine
- involves
- alternator
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
- H02K9/227—Heat sinks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有効な冷却を提供し、オルタネーターの実装
寸法を小型化するという要求を満たす。 【解決手段】 電気機械用の液冷システムは、それと共
に回転し回転軸を規定するシャフトへ取付けられるロー
ター及び、ローターと同軸でローターと対向して配置さ
れるステーターを有する。ステーターは、軸方向に延び
る部分を持つ、ステーター・コイルを持つ。電気機械は
更に、ステーター及びローターを取囲むハウジング22,
24を有し、ハウジングは軸方向端部を持ち、軸方向端部
は内面及び外面と共に壁を持つ。電気機械はまた、第１
端84及び第２端86及び、ステーター・コイルの軸方向に
延びる部分と実質的に軸方向に整列して配置され内面と
外面との間に埋め込まれた埋め込み部を持つ冷却管を有
する。
寸法を小型化するという要求を満たす。 【解決手段】 電気機械用の液冷システムは、それと共
に回転し回転軸を規定するシャフトへ取付けられるロー
ター及び、ローターと同軸でローターと対向して配置さ
れるステーターを有する。ステーターは、軸方向に延び
る部分を持つ、ステーター・コイルを持つ。電気機械は
更に、ステーター及びローターを取囲むハウジング22,
24を有し、ハウジングは軸方向端部を持ち、軸方向端部
は内面及び外面と共に壁を持つ。電気機械はまた、第１
端84及び第２端86及び、ステーター・コイルの軸方向に
延びる部分と実質的に軸方向に整列して配置され内面と
外面との間に埋め込まれた埋め込み部を持つ冷却管を有
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には、電気
機械に関し、具体的には電気機械の冷却に関する。
機械に関し、具体的には電気機械の冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のオルタネーターの電気出力を増
大させる方法は、常に求められるものである。電気出力
が増大すると、オルタネーターの種々の電気部品で発生
する熱が増大する。加えて、オルタネーターのローター
軸を支持するベアリングにおける摩擦も、熱を発生す
る。オルタネーターで発生する熱がオルタネーターの電
気出力を制限する要因になることがしばしばあるので、
オルタネーターの有功な冷却は極めて重要である。
大させる方法は、常に求められるものである。電気出力
が増大すると、オルタネーターの種々の電気部品で発生
する熱が増大する。加えて、オルタネーターのローター
軸を支持するベアリングにおける摩擦も、熱を発生す
る。オルタネーターで発生する熱がオルタネーターの電
気出力を制限する要因になることがしばしばあるので、
オルタネーターの有功な冷却は極めて重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】オルタネーター内での
液媒の循環が、冷却を提供する手段の一つであること
が、認識されてきた。そこで、有効な冷却を提供し、オ
ルタネーターの実装寸法を小型化するという要求を満た
すことが出来る液冷構造が、特に有効となる。
液媒の循環が、冷却を提供する手段の一つであること
が、認識されてきた。そこで、有効な冷却を提供し、オ
ルタネーターの実装寸法を小型化するという要求を満た
すことが出来る液冷構造が、特に有効となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、それと共に回
転し回転軸を規定するシャフトへ取付けられるローター
及び、ローターと同軸でローターと対向して配置される
ステーターを有する、電気機械を提供する。ステーター
は、軸方向に延びる部分を持つ、ステーター・コイルを
持つ。電気機械は更に、ステーター及びローターを取囲
むハウジングを有し、ハウジングは軸方向端部を持ち、
軸方向端部は内面及び外面と共に壁を持つ。電気機械は
また、第１端及び第２端及び、ステーター・コイルの軸
方向に延びる部分と実質的に軸方向に整列して配置され
内面と外面との間に埋め込まれた埋め込み部を持つ冷却
管を有する。
転し回転軸を規定するシャフトへ取付けられるローター
及び、ローターと同軸でローターと対向して配置される
ステーターを有する、電気機械を提供する。ステーター
は、軸方向に延びる部分を持つ、ステーター・コイルを
持つ。電気機械は更に、ステーター及びローターを取囲
むハウジングを有し、ハウジングは軸方向端部を持ち、
軸方向端部は内面及び外面と共に壁を持つ。電気機械は
また、第１端及び第２端及び、ステーター・コイルの軸
方向に延びる部分と実質的に軸方向に整列して配置され
内面と外面との間に埋め込まれた埋め込み部を持つ冷却
管を有する。
【０００５】本発明の別の観点によれば、ハウジングの
軸方向端部の壁の内面が実質平面状であって、ローター
の軸端から空隙の分だけ離れている。
軸方向端部の壁の内面が実質平面状であって、ローター
の軸端から空隙の分だけ離れている。
【０００６】本発明の第３の観点によれば、電気機械の
ハウジングが、前方ハウジング部と後方ハウジング部を
有する。前方ハウジング部は、ステーター・コイルの第
１の軸方向に延びる部分を取囲む第１の周方向に延びる
溝を、規定する。後方ハウジング部は、ステーター・コ
イルの第２の軸方向に延びる部分を取囲む第２の周方向
に延びる溝を、規定する。
ハウジングが、前方ハウジング部と後方ハウジング部を
有する。前方ハウジング部は、ステーター・コイルの第
１の軸方向に延びる部分を取囲む第１の周方向に延びる
溝を、規定する。後方ハウジング部は、ステーター・コ
イルの第２の軸方向に延びる部分を取囲む第２の周方向
に延びる溝を、規定する。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、電気機械の実装効率を
高めながら、電気機械の効率的な冷却を行なうことが出
来る。
高めながら、電気機械の効率的な冷却を行なうことが出
来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】最初に図１乃至３を参照する。オ
ルタネーター20は、前方ハウジング部22及び後方ハウジ
ング部24を含み、それらは互いにボルト留めされるか、
そうでなければ適切な手段で取付けられる。前方ハウジ
ング部22及び後方ハウジング部24は金属製であるのが好
ましい。前方ハウジング部22及び後方ハウジング部24内
に含まれるのがローター26である。当業者であれば、ロ
ーター26を、「クロー・ポール」型の一種として、認識
するであろう。オルタネーター20の電気出力を向上させ
るために、複数の永久磁石28がローター26内に配置され
る。
ルタネーター20は、前方ハウジング部22及び後方ハウジ
ング部24を含み、それらは互いにボルト留めされるか、
そうでなければ適切な手段で取付けられる。前方ハウジ
ング部22及び後方ハウジング部24は金属製であるのが好
ましい。前方ハウジング部22及び後方ハウジング部24内
に含まれるのがローター26である。当業者であれば、ロ
ーター26を、「クロー・ポール」型の一種として、認識
するであろう。オルタネーター20の電気出力を向上させ
るために、複数の永久磁石28がローター26内に配置され
る。
【０００９】ローター26は、電圧レギュレーター（図２
の特定の断面には示されていない）からの電力をロータ
ー26内に配置されたフィールド・コイル34へ供給する、
２つのスナップ・リング30及び32を持つシャフト29を含
む。シャフト29へ接続されるのはまた、プーリー36ある
いは、ローター26を回転させる他の手段である。シャフ
ト29は、前方ハウジング部22により支持される前方ベア
リング50及び後方ハウジング部24により支持される後方
ベアリング部52により、回転自在に支持される。
の特定の断面には示されていない）からの電力をロータ
ー26内に配置されたフィールド・コイル34へ供給する、
２つのスナップ・リング30及び32を持つシャフト29を含
む。シャフト29へ接続されるのはまた、プーリー36ある
いは、ローター26を回転させる他の手段である。シャフ
ト29は、前方ハウジング部22により支持される前方ベア
リング50及び後方ハウジング部24により支持される後方
ベアリング部52により、回転自在に支持される。
【００１０】ステーター54はローター26へ対向して配置
される。ステーター54は、強磁性ステーター・コア56を
含み、そこにステーター・コイル58が巻かれる。ステー
ター・コア56の軸方向一側のステーター・コイル58の座
巻き60は、前方ハウジング22内の溝62に実質的に取り囲
まれている。座巻き60及び64は、ステーター・コイル58
からの熱伝達を促進するために、高い熱伝導性化合物で
覆われるのが、好ましい。
される。ステーター54は、強磁性ステーター・コア56を
含み、そこにステーター・コイル58が巻かれる。ステー
ター・コア56の軸方向一側のステーター・コイル58の座
巻き60は、前方ハウジング22内の溝62に実質的に取り囲
まれている。座巻き60及び64は、ステーター・コイル58
からの熱伝達を促進するために、高い熱伝導性化合物で
覆われるのが、好ましい。
【００１１】オルタネーター20によりステーター・コイ
ル58に生成される交流を整流を生成するために、ステー
ター・コイル58に接続される整流器70は、後方ハウジン
グ24へ取付けられる。整流器70は、「負」ダイオード72
Aのカソードへの共通接続を形成する、負整流器プレー
ト72を含む。整流器70はまた、「正」ダイオード74Aの
アノードへの共通接続を形成する、負整流器プレート74
を含む。負整流器プレート72及び正整流器プレート74
は、互いで電気的に絶縁されている。樹脂カバー76は、
整流器70を含むオルタネーター20の後方を、覆ってい
る。電気接続器77及び78は、オルタネーター20まで及び
そこからの必要とされる電気接続を与える。それらの接
続は一般的なものであるので、それらをここで詳細に述
べることはしない。
ル58に生成される交流を整流を生成するために、ステー
ター・コイル58に接続される整流器70は、後方ハウジン
グ24へ取付けられる。整流器70は、「負」ダイオード72
Aのカソードへの共通接続を形成する、負整流器プレー
ト72を含む。整流器70はまた、「正」ダイオード74Aの
アノードへの共通接続を形成する、負整流器プレート74
を含む。負整流器プレート72及び正整流器プレート74
は、互いで電気的に絶縁されている。樹脂カバー76は、
整流器70を含むオルタネーター20の後方を、覆ってい
る。電気接続器77及び78は、オルタネーター20まで及び
そこからの必要とされる電気接続を与える。それらの接
続は一般的なものであるので、それらをここで詳細に述
べることはしない。
【００１２】前方ハウジング部22はまた冷却管80を含
み、後方ハウジング部24は冷却管82を含む。冷却管80及
び82は、それぞれハウジング部22及び24から冷却管80及
び82への良好な熱伝導を確実なものとするために、金属
製であるのが好ましい。冷却管80及び82は、それぞれの
ハウジング部22及び24内へダイキャスト成形されるのが
好ましい。勿論、冷却管80及び82がハウジング部22及び
24内にダイキャスト成形により含められる場合には、冷
却管80及び82を構成する材料は、ハウジング部22及び24
内へダイキャスト成形されるのを可能とするために、ハ
ウジング部22及び24を構成する材料よりも高い融点を持
たなければならない。
み、後方ハウジング部24は冷却管82を含む。冷却管80及
び82は、それぞれハウジング部22及び24から冷却管80及
び82への良好な熱伝導を確実なものとするために、金属
製であるのが好ましい。冷却管80及び82は、それぞれの
ハウジング部22及び24内へダイキャスト成形されるのが
好ましい。勿論、冷却管80及び82がハウジング部22及び
24内にダイキャスト成形により含められる場合には、冷
却管80及び82を構成する材料は、ハウジング部22及び24
内へダイキャスト成形されるのを可能とするために、ハ
ウジング部22及び24を構成する材料よりも高い融点を持
たなければならない。
【００１３】冷却管80の端部は、前方ハウジング部22か
ら現れ、そして、冷却管82の端部は後方ハウジング部24
から現れる。冷却管80の端部84は、オルタネーター20へ
導入される冷却液の入口を形成する。冷却管82の端部86
は、オルタネーター20から出る冷却液の出口を形成す
る。冷却管80及び冷却管82の残りの２つの端部は、フレ
キシブル・チューブ88及び２つのクランプ90及び92によ
り形成された「クロスオーバー」により、互いに結合さ
れる。それで、冷却液は、冷却管80の入口端84へ入り、
冷却管80の全長を通り、「クロスオーバー」を通って冷
却管82へ入り、冷却管82の全長を通り、そして、冷却管
82の出口端86から出て、流れる。入口端84及び出口端86
は、自動車エンジンの冷却システムの様な冷却液源へ結
合される。
ら現れ、そして、冷却管82の端部は後方ハウジング部24
から現れる。冷却管80の端部84は、オルタネーター20へ
導入される冷却液の入口を形成する。冷却管82の端部86
は、オルタネーター20から出る冷却液の出口を形成す
る。冷却管80及び冷却管82の残りの２つの端部は、フレ
キシブル・チューブ88及び２つのクランプ90及び92によ
り形成された「クロスオーバー」により、互いに結合さ
れる。それで、冷却液は、冷却管80の入口端84へ入り、
冷却管80の全長を通り、「クロスオーバー」を通って冷
却管82へ入り、冷却管82の全長を通り、そして、冷却管
82の出口端86から出て、流れる。入口端84及び出口端86
は、自動車エンジンの冷却システムの様な冷却液源へ結
合される。
【００１４】以下に図４を参照する。そこでは、冷却管
80は、冷却管80が、それが前部ハウジング部22より現れ
始める位置100及び102まで、実質的に円周環として形成
されているのを、見ることが出来る。
80は、冷却管80が、それが前部ハウジング部22より現れ
始める位置100及び102まで、実質的に円周環として形成
されているのを、見ることが出来る。
【００１５】ここで、加えて図５を参照すると、冷却管
82も、それが後部ハウジング部24より現れ始める位置10
4及び106まで、実質的に円周環として形成されているの
を、見ることが出来る。
82も、それが後部ハウジング部24より現れ始める位置10
4及び106まで、実質的に円周環として形成されているの
を、見ることが出来る。
【００１６】ここに開示された構造案は、いくつかの理
由により、オルタネーター20を冷却するのに、特に有効
である。第１に、ステーター54の座巻き60及び64が、オ
ルタネーター20のハウジング内の溝62及び66により囲ま
れている。ハウジングが冷却管80及び82により冷却され
ているので、ステーター・コイル58で生成された熱はそ
れらのコイルから有効に伝導される。第２に、前部ハウ
ジング部22が、小さな空隙110を越えてローター26へ対
向する、大きくて実質的に平らな面108を持つ。空隙110
は、幅が約0.5mmであるのが好ましい。前部ハウジング
部22は冷却管80により冷却されるので、平面108は、フ
ィールド・コイル34で生成される熱を含む、ローター26
からの実質的な熱伝達を、小さな空隙110を越えて可能
とする。後部ハウジング部24は、同様に、小さな空隙11
4を越えてローター26へ対向する、大きくて実質的に平
らな面112を持つ。空隙114は、幅が約0.5mmであるのが
好ましい。第３に、ベアリングがハウジング部22及び24
において冷却管80及び82に近接して取付けられ、ロータ
ー29の回転に起因してベアリング50及び52で生成した熱
が有効に伝導される。
由により、オルタネーター20を冷却するのに、特に有効
である。第１に、ステーター54の座巻き60及び64が、オ
ルタネーター20のハウジング内の溝62及び66により囲ま
れている。ハウジングが冷却管80及び82により冷却され
ているので、ステーター・コイル58で生成された熱はそ
れらのコイルから有効に伝導される。第２に、前部ハウ
ジング部22が、小さな空隙110を越えてローター26へ対
向する、大きくて実質的に平らな面108を持つ。空隙110
は、幅が約0.5mmであるのが好ましい。前部ハウジング
部22は冷却管80により冷却されるので、平面108は、フ
ィールド・コイル34で生成される熱を含む、ローター26
からの実質的な熱伝達を、小さな空隙110を越えて可能
とする。後部ハウジング部24は、同様に、小さな空隙11
4を越えてローター26へ対向する、大きくて実質的に平
らな面112を持つ。空隙114は、幅が約0.5mmであるのが
好ましい。第３に、ベアリングがハウジング部22及び24
において冷却管80及び82に近接して取付けられ、ロータ
ー29の回転に起因してベアリング50及び52で生成した熱
が有効に伝導される。
【００１７】ここに、開示された構造案は直前に述べた
冷却効果を与える一方で、オルタネーター20の軸方向長
さを短くするのにも寄与する。冷却管80、座巻き60及び
ベアリング50の軸方向の配置が、冷却管82、座巻き64及
びベアリング52と共に、オルタネーター20に短い軸方向
長さを持たせる。これは、車両のオルタネーター20の実
装において、非常に大きな利点である。
冷却効果を与える一方で、オルタネーター20の軸方向長
さを短くするのにも寄与する。冷却管80、座巻き60及び
ベアリング50の軸方向の配置が、冷却管82、座巻き64及
びベアリング52と共に、オルタネーター20に短い軸方向
長さを持たせる。これは、車両のオルタネーター20の実
装において、非常に大きな利点である。
【００１８】種々の他の改良及び変更案が、本発明が属
する分野の当業者に疑いなく、生来するであろう。この
明細書の内容を従来技術より進んだものとする開示内容
に全般として依拠するその様な変更案は、本発明の範囲
内であるとみなすのが、適切である。この明細書の開示
内容は、説明目的であって、限定目的ではないと、みな
されるべきであり、発明の範囲は、請求項により規定さ
れるものである。
する分野の当業者に疑いなく、生来するであろう。この
明細書の内容を従来技術より進んだものとする開示内容
に全般として依拠するその様な変更案は、本発明の範囲
内であるとみなすのが、適切である。この明細書の開示
内容は、説明目的であって、限定目的ではないと、みな
されるべきであり、発明の範囲は、請求項により規定さ
れるものである。
【図１】本発明の実施例によるオルタネーター20の斜視
図である。
図である。
【図２】オルタネーター20の回転軸に平行な平面に沿う
オルタネーター20の断面図である。
オルタネーター20の断面図である。
【図３】オルタネーター20のローター26の斜視図であ
る。
る。
【図４】図２の線4-4に沿うオルタネーター20の断面図
である。
である。
【図５】図２の線5-5に沿うオルタネーター20の断面図
である。
である。
29 シャフト 26 ローター 54 ステーター 58 ステーター・コイル 60, 64 ステーター・コイルの軸方向に延びる部分 22, 24 ハウジング 80, 82 冷却管 62, 66 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード、ケネス、ハリス アメリカ合衆国ミシガン州ウォールド・レ ーク、メッツナー2098 (72)発明者 スティーブン、ジョン、ヨッキー アメリカ合衆国ミシガン州アナーバー、プ リムス・ロード5694
Claims (2)
- 【請求項１】 それと共に回転し回転軸を規定するシャ
フトに取付けられるローター、 軸方向に延びる部分を持つステーター・コイルを持ち、
上記ローターと同軸上でかつ対向して配置されるステー
ター、 内面及び外面と共に壁を持つ軸方向端部を持ち、上記ス
テーター及び上記ローターを取囲むハウジング、及び、 第１端及び第２端及び、上記ステーター・コイルの上記
軸方向に延びる部分と実質的に軸方向に整列して配置さ
れ、上記内面と上記外面との間に埋め込まれた埋め込み
部を持つ、冷却管を有する電気機械。 - 【請求項２】 上記ハウジングが、上記ステーター・コ
イルの上記軸方向に延びる部分を実質的に取囲む周方向
に延びる溝を規定する、請求項１に記載の電気機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/206,759 US6072253A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Liquid-cooled electrical machine |
| US09/206759 | 1998-12-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000175410A true JP2000175410A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=22767825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11345845A Pending JP2000175410A (ja) | 1998-12-07 | 1999-12-06 | 液冷式電気機械 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072253A (ja) |
| JP (1) | JP2000175410A (ja) |
| DE (1) | DE19956918C2 (ja) |
| GB (1) | GB2346487B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001084830A1 (fr) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Affichage de guide de programmes et dispositifs d'enregistrement/reproduction |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6871699B1 (en) * | 1999-08-16 | 2005-03-29 | Delphi Technologies, Inc. | Engine coolant conduit with integral alternator and exhaust gas recirculation valve |
| US6414407B1 (en) * | 2000-08-09 | 2002-07-02 | Visteon Global Technologies, Inc. | Liquid-cooled electrical machine with integral bypass |
| US6441518B1 (en) * | 2000-09-19 | 2002-08-27 | Visteon Global Technologies, Inc. | Liquid-cooled electrical machine with parallel flow |
| US6661135B2 (en) | 2001-04-13 | 2003-12-09 | Honeywell International, Inc. | Multi-pole high speed generator with a modular rectifier circuit |
| US6914354B2 (en) * | 2002-01-16 | 2005-07-05 | Ballard Power Systems Corporation | Assembly and method for direct cooling of motor end-winding |
| US20040000820A1 (en) * | 2002-06-13 | 2004-01-01 | Cromas Joseph Charles | Automotive generator |
| US20050023909A1 (en) * | 2002-06-13 | 2005-02-03 | Cromas Joseph Charles | Automotive generator |
| US6819016B2 (en) * | 2002-07-18 | 2004-11-16 | Tm4 Inc. | Liquid cooling arrangement for electric machines |
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