JP2007524335A5 - - Google Patents

Claims (51)

1. パワー変換装置であって、
   円筒型ケーシング（１２８）、および前記ケーシングの内部に配置された所定数の永久磁石（３１８）を含むロータ（１１２）であって、前記ケーシング（１２８）の軸周りを回転速度の所定の作動範囲にわたって回転するようにされたロータ（１１２）と、
   コアおよび少なくとも一つの導電巻線（３３０）を含むステータ（１１４）であって、
   前記コアは、ほぼ円筒型の外周面と、およびそこに形成された所定数のスロットとを含み、
   前記巻線（３３０）は、前記スロットを通って前記コア周りに巻かれており、そして前記コアから外側に張り出したエンドターンを含み、
   前記ステータ（１１４）は、前記ロータケーシング（３１６）の前記内部に同心円状に配置され、前記ステータ・コア（３２８）の周囲面は、前記ロータ磁石（３１８）に近接して前記磁石（３１８）から所定のギャップ距離だけ隔てて配置され、前記ロータ（１１２）とステータ（１１４）との相対的運動によって前記磁石（３１８）からの磁束流が前記ステータの巻線（３３０）と電磁的に相互作用し、
   前記ロータ（１１２）の、前記速度の範囲内の所定の速度以上での回転が、熱の発生を引き起こす傾向があり、前記熱が放散されない場合、前記磁石（３１８）の温度を、所定の破壊的レベルまで上昇させるように、前記ロータ（１１２）およびステータ（１１４）が構成されている、ステータと、
   冷却媒体の流れを、前記巻線（３３０）および磁石（３１８）の少なくとも一つと熱接触するように導く冷却システムであって、前記冷却システムは、所定の流路を通して、発生した熱を放散させ、そして前記磁石（３１８）の温度を該所定の破壊的レベル未満に維持するために充分な冷却媒体の流れを、所定の速度以上で発生させる、冷却媒体と、
   を含む装置。
2. 請求項１の装置であって、エンドプレートをさらに含み、
   前記ステータ（１１４）は前記エンドプレートに取り付けられており、
   前記ロータ（１１２）は、前記エンドプレートに対して回転するように取り付けられている、
   装置。
3. 請求項２の装置であって、前記冷却システムには、さらに、前記エンドプレートを通り前記所定の流路と流体連通している、少なくとも第一通路がさらに含まれる、装置。
4. 請求項１の装置であって、前記冷却システムには、さらに、前記ステータ・コア（３２８）を通る少なくとも１つの通路、および前記ロータ（１１２）を通り前記ステータ・コアの通路と流体連通している第一通路が少なくとも含まれる、装置。
5. 請求項４の装置であって、前記冷却システムには、前記ロータ（１１２）とともに回転するように取り付けられて、冷却媒体を前記ステータ・コアの通路を通して移動させるよう配置されたファンがさらに含まれる、装置。
6. 請求項３の装置であって、前記冷却媒体はエアであり、前記冷却システムには、前記エンドプレートの通路（１５０４）および前記所定の流路を通してエアを移動させるために配置された強制エア供給源がさらに含まれる、装置。
7. 請求項１の装置であって、外力に反応してロータ（１１２）の位置が動くのを防止するように配置され、前記磁石（３１８）と前記ステータ（１１４）とが衝突するのを回避するように、前記ステータ（１１４）に前記所定距離より近接して配置された少なくとも一つの緩衝材をさらに含む装置。
8. 請求項２の装置であって、前記装置は、前記エンドプレートに回転可能に連結されたシャフトをさらに含み、前記ロータ（１１２）は、前記シャフトともに回転するように前記シャフトに連結されている装置。
9. 請求項８の装置であって、
   前記シャフトは、前記シャフトの両端の間に前記ステータ（１１４）に対し所定の位置に配置されたテーパ部分を含み、前記テーパ部分の径は所定のテーパ度を持ち、
   前記ロータ（１１２）は、前記シャフトの前記テーパ部分のテーパ度に対応する所定のテーパ度を持つ中心貫通穴を含み、
   前記シャフトは、シャフトのテーパ部分が前記ロータ（１１２）の穴に保持されるように、前記ロータ（１１２）のテーパ穴に軸通しされ、前記ロータ（１１２）のテーパ穴とシャフトのテーパ部分とが協働して、前記シャフトおよび前記ステータ（１１４）に対し前記ロータ（１１２）を位置決めする、
   装置。
10. 請求項６の装置であって、前記強制エア供給源は前記ロータ（１１２）の回転に対し非同期のファンを含む、装置。
11. 請求項１の装置であって、前記ステータ（１１４）のスロットとロータ（１１２）の磁石（３１８）との少なくとも一つの前記配置は、前記ステータの前記軸に対し所定量だけ傾斜している、装置。
12. 請求項４の装置であって、前記巻線（３３０）のエンドターンは、前記ステータ・コアの通路を通って流れる冷却媒体の前記通り道に配置される、装置。
13. 請求項４の装置であって、前記ステータの巻線（３３０）は、前記ステータ・コアの通路を通流する冷却媒体の前記通り道の中へ曲がり込むエンドターンを備える、装置。
14. 請求項４の装置であって、前記冷却システムが、前記ステータ（１１４）とロータ（１１２）との間に配置されたデフレクタ表面をさらに備え、前記ステータの通路からの冷却媒体の流れを、巻線（３３０）のエンドターンと熱接触させるように方向付ける、装置。
15. 請求項１の装置であって、シャフトと、第一および第二エンドプレートと、外部ケーシング（１２８）をさらに含み、
    前記ロータケーシング（３１６）、ステータ・コア（３２８）、および外部ケーシング（１２８）は前記シャフトと同心円状になっており、
    前記シャフトは、前記第一および第二エンドプレートと回転可能に連結されており、
    前記ステータ（１１４）は、前記第二エンドプレートに取り付けられており、
    前記ロータ（１１２）は、前記第一エンドプレートと第二エンドプレートとの間で前記外部ケーシング（１２８）内に、前記シャフトにこれとともに回転するように結合されている、
    装置。
16. 請求項１５の装置であって、
    前記シャフトは、前記シャフトの両端の間に、前記ステータ（１１４）に対して所定の位置に配置されたテーパ部分を含み、前記テーパ部分の径は所定のテーパ度を持ち、
    前記ロータ（１１２）は、前記シャフトの前記テーパ部分のテーパ度に対応する所定のテーパ度を持つ中心貫通穴を含み、
    前記シャフトは、前記ロータ（１１２）のテーパ穴に軸通しされ、シャフトのテーパ部分が、前記ロータの穴に保持され、前記テーパされたロータの穴とテーパされたシャフト部分との協働により、前記シャフトおよび前記ステータ（１１４）に対して前記ロータ（１１２）を位置決めする、
    装置。
17. 請求項８の装置であって、
    前記ロータ（１１２）は、前記円筒型ケーシングを前記シャフトに取り付けるエンドキャップを含み、
    前記ケーシングとエンドキャップとは一体化ユニットとして形成されている、
    装置。
18. 請求項１７の装置であって、前記ロータ（１１２）およびシャフトが一体化ユニットで形成される、装置。
19. 請求項１５の装置であって、冷却システムは、前記ステータ・コア（３２８）を通る通路と、前記ステータ・コアの通路と流体連通し、前記ロータ（１１２）を通る通路をさらに含む、装置。
20. 請求項１９の装置であって、冷却媒体の流れが、前記ステータ・コアの通路を通って前記巻線（３３０）のエンドターンに熱接触し、前記ロータ（１１２）の通路を通って前記磁石（３１８）と熱接触するよう導かれるように、前記ロータ（１１２）の通路が配置されている、装置。
21. 請求項１５の装置であって、前記第一および第二エンドプレートとそれぞれ協働して前記第一および第二エンドプレートを前記外部ケーシング（１２８）に押し付ける連結ロッドをさらに含み；前記第一および第二エンドプレートと、外部ケーシング（１２８）と、連結ロッドとが、前記シャフトと、ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）との整列を維持する、装置。
22. 請求項１５の装置であって、前記第二エンドプレートは、前記ステータ・コアの通路と流体連通し冷却媒体の流れを可能にしている、少なくとも第一通路を含む、装置。
23. 請求項２２の装置であって、前記冷却媒体はエアであり、前記冷却システムは、前記エンドプレート通路（１５０４）および前記ステータ・コアの通路を通してエアを移動させるように配置された強制エア供給源をさらに含む、装置。
24. 請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記シャフトに対し非同期である、装置。
25. 請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は電気ファンを含む、装置。
26. 請求項２５の装置であって、前記電気ファンは前記第二エンドプレートに搭載されている、装置。
27. 請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記第二エンドプレートに通ずる管路を含み、前記第二エンドプレートから離れた場所からエアを供給する、装置。
28. 請求項２３の装置であって、前記第一エンドプレートはシールされ、前記第二エンドプレートは、少なくとも２つの別個のエア通路を持ち、前記装置はさらに、前記エンドプレートの通路（１５０４）の一つに通じる第一エア流路と、前記エンドプレートの他方の通路（１５０４）に通じる第二エア流路とを持つ二重壁のシュノーケルを含む管路を備え、前記強制エア供給源は、一方のシュノーケル・エア流路を通してエアを取入れて、前記エンドプレートの通路（１５０４）の一つと、ロータ（１１２）およびステータ・コア（３２８）と、もう一方のエンドプレート通路（１５０４）とを通してエアを移動させ、他方のシュノーケル・エア流路を通して排気するように配置された、装置。
29. 請求項２８の装置であって、前記強制エア供給源は、それぞれ反対角に設定され同心円状に配置された羽を備えるファンを含み、一方の羽は、エアを、前記取入れ用のシュノーケル・エア流路と通じている前記エンドプレートの通路（１５０４）中へエアを推進するように位置合わせされ、前記他方の羽は、前記他方のエンドプレート通路（１５０４）からエアを排出するように位置合わせされた、装置。
30. 請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記シャフトとともに回転するよう配置されたファンを含む、装置。
31. 請求項２２の装置であって、
    前記ロータ（１１２）は、前記ロータを通る通路を備え、そして前記ロータケーシング（３１６）は、所定の距離だけ前記外部ケーシング（１２８）からスペースを設けており；
    前記第一エンドプレートは、前記ロータ通路と流体連通する通路を含み、
    第一冷却媒体フロー経路が、前記第二エンドプレート通路と第一エンドプレート通路との間に、前記ステータ・コアの通路およびロータ通路を通って設けられ、
    第二冷却媒体フロー経路が、前記第二エンドプレート通路と第一エンドプレート通路との間に、前記ロータケーシング（３１６）と前記外部ケーシング（１２８）との間の前記スペースを通って設けられる、
    装置。
32. 請求項２２の装置であって、
    前記ロータ（１１２）は、前記ロータを通る通路を備え、そして前記ロータケーシング（３１６）は、所定の距離だけ前記外部ケーシング（１２８）からスペースを設けており；
    前記第二エンドプレートは第二通路を含み、
    冷却媒体フロー経路が、前記ステータ・コアの通路、前記ロータ通路、および前記ロータケーシング（３１６）と前記外部ケーシング（１２８）との間の前記スペースを通って、前記第二エンドプレートの第一通路と第二通路との間に設けられる、装置。
33. 請求項１５の装置であって、前記第一および第二エンドプレートはシールされており、前記外部ケーシング（１２８）は熱交換器を含む、装置。
34. 請求項３３の装置であって、冷却媒体を前記ロータ（１１２）およびステータ・コア（３２８）に循環させて前記熱交換器と接触させるため、前記シャフトとともに回転するように配置された内部ファンを含む装置。
35. 請求項１の装置であって、前記冷却媒体の流路が、前記ステータ・コア（３２８）を通る通路、および前記コアから外側にかつ前記ステータ・コアの半径方向内側に張り出して配置された巻線（３３０）のエンドターンを含む、装置。
36. 請求項１の装置であって、前記ステータが、複数の巻線（３３０）を含み、前記巻線の前記エンドターンが、異なった距離で前記コアを越えて外側に張り出して、前記冷却媒体の流路内に格子様の構造を提供する、装置。
37. 前記異なった距離が、１．５インチ（３．８１ｃｍ）までの範囲である、請求項３６に記載の装置。
38. 前記異なった距離が、約０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）〜約１インチ（２．５４ｃｍ）の範囲である、請求項３６に記載の装置。
39. 前記ステータ（１１４）が、複数の巻線（３３０）を含み、隣接する巻線の前記エンドターンが、徐々に増えながら異なる距離で前記コアを越えて外側に張り出している、請求項１に記載の装置。
40. 前記徐々に増える距離が、約０．５インチ（１．２７ｃｍ）である、請求項３９に記載の装置。
41. 前記ロータケーシング（３１６）が、２．５インチ（６．３５ｃｍ）〜５インチ（１２．７ｃｍ）の範囲の直径を有する、請求項１に記載の装置。
42. 前記ロータケーシング（３１６）が、５インチ（１２．７ｃｍ）〜８インチ（２０．３２ｃｍ）の範囲の直径を有する、請求項１に記載の装置。
43. 前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、既存車両の装備改良のためのコンパクト高出力オルタネータとして協働する、請求項１に記載の装置。
44. 前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、車両のためのコンパクト高出力オルタネータとして協働する、請求項１に記載の装置。
45. 前記ロータケーシング（３１６）が、３インチ（７．６２ｃｍ）〜１０インチ（２５．４ｃｍ）の範囲の長さを有する、請求項１に記載の装置。
46. 外力に起因する前記磁石（３１８）とステータ（１１４）との間のクラッシングを防止するための手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
47. 前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、コンパクト高出力オルタネータとして協働し、そして前記ロータ（１１２）とステータ（１１４）との相対的運動が、速度の作動範囲内の所定の回転速度以上で、前記ステータの巻線（３３０）において少なくとも所定レベルの電流を誘導する、請求項１に記載の装置。
48. 前記エンドターンが、前記コアの外周部分の側面を越えて外側に張り出して、前記エンドターンとコアの外周部分の側面との間にスペースを設け、これによって、前記巻尖（３３０）において発生した熱の放散が促進される、請求項１に記載の装置。
49. 前記ステータ・コア（３２８）が、半径方向に張り出す第一側面および第二側面を備え；前記スロットが、該第一側面と第二側面との間に延び、そして前記巻線（３３０）が、前記スロットを通して前記コアに周りに巻かれて、それぞれの側面においてエンドターンを形成している、請求項１に記載の装置。
50. 前記スロットの、前記コアの第一側面における円周位置が、前記スロットの、前記コアの第二側面における円周位置からずれている、請求項４９に記載の装置。
51. 前記スロットが、ほぼらせんの形状を有する、請求項４９に記載の装置。