JP2013543369A - 電気機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に鋳造によって製造され、固定子（１４ａ）と回転子（１３）とを収容するための筒状ハウジング部（２ｂ）を備え、前記ハウジング部が、内部を冷却剤が蛇行流動する少なくとも１つの冷却回路装置（５１）を備える、特に電動車両の航続距離を延ばすための電流発生装置（４０）の電気機械（１４）に関する。本発明は、最適な熱放散をできるだけ容易に実現することを目的とする。このため本発明では、前記冷却回路装置（５１）が、電気機械（１４）の軸方向に伸びた本質的に平行な複数の冷却室（５１ａ）を備え、前記冷却室は前記ハウジング部（２ｂ）の少なくとも１つの第一前面（３３）で開放される。それぞれの冷却室（５１ａ）が壁部（５１ａ’）によって画定され、前記壁部（５１ａ’）から離間して偏向器（５７）が前記第一前面（３３）から少なくとも１つの冷却室（５１ａ）内に向かって導入されることを特徴とする。

Description

本発明は、特に鋳造によって製造され、固定子と回転子とを収容するための筒状ハウジング部を備え、前記ハウジング部は、内部を冷却剤が蛇行流動する少なくとも１つの冷却回路装置を有する、特に電動車両の航続距離を延ばすための電流発生装置の電気機械に関する。

独国特許出願公開第１００２２１４６号明細書は、内部に回転子を持つ電気機械のための冷却管を備えた固定子を開示している。この固定子は少なくとも電気コアスタックと封入配置された複数の冷却管とを備え、冷却管は、熱伝導素材を鋳造して形成され、電気コアスタック上に配置及び／又は前記電気コアスタックによって構成される本体にはめ込まれている。

電動モーターの注型成形部は欧州特許出願公開第０８９９８５２号明細書により知られている。 電動モーターの固定子枠は、ハウジング内の軸方向に伸びる少なくとも１つの内部リブを持つ注型成形部として配置され、前記内部リブは固定子ハウジングの二面の直結部の外に伸び、及び／又は軸方向に蛇行して又は正弦曲線状に配置される。

蛇行平面構造に配置され、熱伝導性の非常に高い素材とプラスチック製の偏向器とによって構成される冷却螺旋を備える電気モーターがさらに独国特許出願公開第１０１３１１１９号明細書により知られている。

独国特許出願公開第１００２２１４６号明細書 欧州特許出願公開第０８９９８５２号明細書 独国特許出願公開第１０１３１１１９号明細書

特にアルミニウムダイカスト法で製造されたハウジング部の場合、最適な熱放散に有利である冷却回路の蛇行構成はほとんど実現されておらず、又はダイカストは相当な手間を要するため実現に困難を伴う。

本発明は、これらの欠点をなくし、電気機械における最適な冷却をできるだけ単純な方法で実現することを目的とする。

これは本発明の以下の構成により達成される。冷却回路装置は、実質的に電気機械の軸方向に伸びた本質的に平行な複数の冷却室を備え、前記複数の冷却室は好ましくは同時鋳造され、ハウジング部の少なくとも１つの第一前面で開放されており、各冷却室が好ましくは実質的に軸方向に伸びる壁部によって画定され、前記壁部から離間して偏向器が前記第一前面から少なくとも１つの冷却室内に導入されている。

前記偏向器は好ましくはプラグ及び／又は案内部材によって形成される。

プラグ又は案内リブで構成される偏向器は、冷却剤を蛇行偏向させるように、冷却室内に軸方向に挿入されてもよい。

特に、前記偏向器が冷却室内に着脱可能に取り付けられ、好ましくは前記壁部が前記前面から軸方向に離間していることが有利である。

十分な冷却効果を得るため、偏向器は少なくとも２つの隣接する冷却室それぞれに配置されてもよい。

本発明の範囲内で、さらに以下の構成が提供される。前記偏向器は前面の領域に配置された前記ハウジング部の受容開口部に挿入され、好ましくは前記ハウジング部は前面においてカバー部によって覆われ、前記偏向器が前記カバー部内に配置されてもよい。前記偏向器は前記カバー部内に着脱可能に取り付けられてもよいし、前記カバー部と同時に鋳造されてもよい。

前記冷却室は、最初の領域と最後の領域との間の前記第一前面の領域に環状に配置された冷却室に流体連通しており、少なくとも１つの偏向器が特に好ましくは軸方向に冷却室を横切っている構成によって、簡単な製造が可能となる。前記環状空間は、前記ハウジング部内に設けてもよいし、前記カバー部内に設けてもよい。

個々の冷却室での冷却効果や流動は、前記偏向器の断面及び／又は軸方向長さを変えることによって、それぞれの要件に合うように調節することができる。さらに、偏向器が各冷却室内に配置されない場合には、冷却回路装置の熱的臨界の領域に配置することで、熱放散を減少させることができる。

前記偏向器の前記冷却室に面した領域端に分割エッジを形成し、好ましくは前記分割エッジと前記冷却室の壁部基部との間の通流断面が、環状に配置された冷却室の通流断面よりも大きいことによって、特に良好な冷却効果が得られる。これによって流動に失速や乱流が起こり、熱の移動を促すことができる。

本発明による電気機械を搭載した電気発生装置を示す。 線ＩＩ−ＩＩにおける筒状ハウジング部の断面図である。 筒状ハウジング部の正面図である。 電気側における冷却回路装置の斜視図である。 電気側における冷却回路装置の斜視図である。 筒状ハウジング部の斜視図である。 筒状ハウジング部のさらなる斜視図である。

以下、本願発明を模式的に示す各図を参照しながら本願について詳細に説明する。

図１は、ハウジング２内に配置され、回転ピストンエンジン１と例えば永久磁石等で励磁される電気機械１４とを備えた、特に電動車両の航続距離を延ばすための電流発生装置４０（航続距離延長装置）を示す。ハウジング２は、ハウジング２のトロコイド滑面５に沿って回転ピストンが回転可能に配置されたチャンバ３を備える。チャンバ３はトロコイド滑面５と側部滑面６、７とによって形成される。ハウジング２はトロコイド滑面５を形成する中央ハウジング部２ａと、側部ハウジング部２ｂ、２ｃと、本実施形態においては中央ハウジング部２ａを画定する側部板８、９とを備える。

各ハウジング部２ｂ、２ｃの内部ハウジング空間１５に配置され回転ピストン４で駆動する偏心軸１０が、例えば転がり軸受として配置されたベアリング１１、１２によって回転可能に支持されている。電気機械１４の回転子１３は、前記ハウジング２内に偏心軸１０と同軸に配置されている。

ベアリング１１を収容する第１側部ハウジング部２ｂは、ベル型筒状ジャケット領域２ｂ’を備え、そこに電気機械の回転子１３と固定子１４ａとが配置された実質的に筒状の内部空間１５ａが広がっている。筒状内部空間１５ａは、ハウジング部２ｂに隣接するカバー部２ｄによって閉じられている。

電気機械１４と回転ピストンエンジン１は共通の冷却システム５０を有し、流体がハウジング部２ｄ、２ｂ、２ａ、２ｃに設けられた冷却回路装置５１、５２、５３、５４を連続的に流れるようになっている。その結果、電気機械１４と回転ピストンエンジン１は連続的に冷却される。最初の領域５５と最後の領域５６との間に環状に配置された冷却回路装置５１の電気側の冷却室５１ｂは、その一部をカバー部２ｄと筒状ハウジング部２ｂによって形成してもよい。

偏心軸１０の軸線１０ａ方向に伸びる複数の冷却室５１ａは、電気機械１４の領域にあるハウジング部２ｂ内に配置され、冷却室５１ａは、ハウジング部２ｂの前面３３の領域にある環状冷却室５１ｂに流体連通している。

図２〜５は、例えば冷却室構造内への冷却剤の入口が最初の領域５５にあり、冷却剤の出口が最後の領域５６にある、ハウジング部２ｂの電気側の冷却回路装置５１を模式的に示す。冷却剤は、冷却剤回路装置５１の他の場所、例えば冷却室５１ａの領域のうちハウジング部２ｂのピストン側前面３４の領域から供給及び／又は排出することもできる。他のハウジング領域に、任意で設けた流入用、流出用、又は移送用の開口部を除いて、冷却室５１ａはピストン側前面３４の領域において（例えば鋳造によって又はカバー部によって）実質的に閉じており、それにより各冷却室５１ａの終端で流動の偏向が生じる。

図２において、最後の領域５６が説明の目的のために切断平面において下方に展開され、蛇行する冷却剤の流れが矢印で表される。

固定子１４ａと回転子１３とを収容するハウジング部２ｂの筒状ジャケット領域２ｂ’内にある電気機械１４の冷却に最適な冷却剤の蛇行流動を可能にするために、偏向器５７が冷却室５１ａ内に軸方向に挿入される。偏向器５７は例えばプラグ５７ａや案内リブ等によって形成してもよい。偏向器５７は、例えば環状冷却室５１ｂ内の同時鋳造された軸方向受容部３７に挿入される。また別の形態として、カバー部２ｄ内の偏向器５７を取り外し可能に、又は（例えば同時鋳造によって）取り外し不可の状態で、配置することもできる。

環状冷却室５１ｃ内に円周方向に流入する冷却剤は、偏向器５７によって軸線１０ａ方向に冷却室５１ａ内へ偏向され、そして壁部５１ａ’に沿って冷却室５１ｂ内に還送され、さらに次の偏向器５７によって次の冷却室内に再び偏向される。この冷却剤の環状流動の結果、電気機械１４に関連するハウジング部２ｂにおける冷却領域は均等に冷却され、断面及び／又は偏向器５７の長さを変えることによって熱放散の微細調整を行うことができる。偏向器５７は例えばプラスチック等で構成することができる。

図５は環状冷却室５１ｃ内を流動する冷却剤の流線を示す。偏向器５７はほとんど設けられず、具体的には偏向器５７は環状冷却室５１ｂの軸方向の長さに相当する程度にしか冷却室５１ａ内に挿入されていない。偏向器５７は分割エッジ５７ａを形成し、分割エッジ５７ａと冷却室５１ａの壁部基部５１ａ”の間の通流断面は、環状に配置された冷却室５１ｂの通流断面よりも大きくなっている。図は、上記特徴によって冷却室５１ａ内において流動の失速と渦巻現象が生じる様子を示しており、これによって上記領域での熱の移動が向上する。

環状冷却室５１内に移動させた偏向器５７を設けることで、単純な製造方法によって電気機械１４を内包するハウジング部２ｂ内の冷却剤の蛇行流動が可能となり、実現し得る最良の熱放散が可能となる。

Claims (13)

1. 特に鋳造によって製造され、固定子（１４ａ）と回転子（１３）とを収容するための筒状ハウジング部（２ｂ）を備え、前記ハウジング部は、内部を冷却剤が蛇行流動する少なくとも１つの冷却回路装置（５１）を有する、特に電動車両の航続距離を延ばすための電流発生装置（４０）の電気機械（１４）であって、
   前記冷却回路装置（５１）は、実質的に電気機械（１４）の軸方向に伸びた実質的に平行な複数の冷却室（５１ａ）を備え、前記複数の冷却室は好ましくは同時鋳造され、前記ハウジング部（２ｂ）の少なくとも１つの第一前面（３３）で開放されており、前記複数の冷却室（５１ａ）のうち少なくとも１つが好ましくは実質的に軸方向に伸びる壁部（５１ａ’）によって画定され、
   前記壁部（５１ａ’）から離間して偏向器（５７）が前記第一前面（３３）から少なくとも１つの冷却室（５１）内に向かって導入、好ましくは挿入されることを特徴とする電気機械（１４）。
2. 前記偏向器（５７）は、プラグ（５７ａ）及び／又は案内部材によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気機械（１４）。
3. 前記偏向器（５７）は、前記冷却室（５１ａ）に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機械（１４）。
4. 前記壁部（５１ａ’）は、前記第一前面（３３）から軸方向に離間していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
5. 前記偏向器（５７）は、前記ハウジング部（２ｂ）の受容部（３７）に挿入され、前記受容部は、前記第一前面（３３）の領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
6. 前記ハウジング部（２ｂ）は、前記第一前面（３３）の領域においてカバー部（２ｄ）によって覆われ、好ましくは前記偏向器（５７）は前記カバー部（２ｄ）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
7. 前記偏向器（５７）は、前記カバー部（２ｄ）と同時に鋳造されることを特徴とする請求項６に記載の電気機械（１４）。
8. 前記冷却室（５１ａ）は、最初の領域（５５）と最後の領域（５６）との間の前記第一前面（３３）の領域に環状に配置された冷却室（５１ｂ）に流体連通しており、好ましくは少なくとも１つの偏向器（５７）が軸方向に前記冷却室（５１ｂ）を横切っていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
9. 偏向器（５７）は、少なくとも２つの隣接する冷却室（５１ａ）それぞれに配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
10. 少なくとも２つの偏向器（５７）の断面及び／又は軸方向長さが異なることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
11. 前記偏向器（５７）は、分割エッジ（５７ａ）を形成し、好ましくは前記分割エッジ（５７ａ）と前記冷却室（５１ａ）の壁基部（５１ａ”）との間に画定される通流断面が、環状に配置された冷却室（５１ｂ）の通流断面よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
12. 前記冷却室（５１ａ）は、前記ハウジング部（２ｂ）の第二前面（３４）の領域で実質的に又は大部分が閉じられた形態で、前記偏向器から離間するように配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気機械（１４）。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気機械（１４）を備えた、特に電動車両の航続距離を延ばすための電流発生装置（４０）であって、前記電気機械（１４）は内燃機関、特に回転ピストン内燃機関（１）と同軸に共通のハウジング（２）内に配置されることを特徴とする電流発生装置（４０）。

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