JP2018528748A - 電気機械のための鋳造冷却装置 - Google Patents

Abstract

本明細書では、その内部表面上に設けられた長手方向チャネルを有する略筒形のステータに鋳造された冷却装置が説明される。鋳造冷却装置は、鋳造蓄熱要素と、入口および出口を有する冷却経路を画定する導管とを含む。

Description

本開示は、電気機械に関する。より具体的には、本開示は、電気機械のための鋳造冷却装置、およびそのような鋳造冷却装置を備えた電気機械に関する。

電気機械、モーターまたは発電機は、当該技術分野において周知である。また、電気機械が副産物として熱を発生し、機械の性能を向上させたり、早期の劣化や故障を防ぐために、この熱を機械から何とか抽出しなければならないことも広く知られている。

電気機械はしばしば空冷される。これは一般に、空気を強制的に流すために機械の本体に開口を設けることによって行われる。空気は一般に低効率の冷却流体であるため、このような冷却装置の効率は一般的に貧弱である。さらに、一部の電気機械は、空気を入れるための開口を設けることができないような環境で動作する。従って、電気機械のための流体冷却装置も設計されている。

いくつかの永久磁石電気機械には、内部ステータと、ステータを包囲する外部ロータとが設けられている。この場合、ステータは、全体的に筒形の本体を有し、外側に設けられたロータと相互作用する磁場を外側に生成するようにコイルが筒形本体に取り付けられている。一般的にロータによって幾分包囲されているステータに熱が発生するため、このような外部ロータ電気機械の包囲されたステータの内部に流体冷却装置を設置することは困難である。

第１の例示的な実施形態による鋳造冷却装置を備えた電気機械の断面図である。 図１の線２−２に沿った断面図である。 冷却装置の鋳造蓄熱要素に埋め込まれる連続冷却管の斜視図である。 図１の電気機械のステータコアの一部の平面図である。 鋳型に取り付けられたステータコアおよび連続冷却管の平面図である。 鋳造冷却装置を備えたステータコアの平面図である。 完成したステータの平面図である。 図２と同様の断面図であるが、第２の例示的な実施形態を示している。 図２と同様の断面図であるが、第３の例示的な実施形態を示している。 図２と同様の断面図であるが、第４の例示的な実施形態を示している。 機械加工作業前の、第５の例示的な実施形態による鋳造冷却装置を含むステータの平面図である。 機械加工作業後の図１１のステータの平面図である。 入口、出口およびカバーが取り付けられた後の図１１のステータの平面図である。 図１１のステータの斜視図である。 第６の例示的な実施形態によるステータを含む電気機械の断面図である。 第７の例示的な実施形態によるステータの分解斜視図である。 第８の例示的な実施形態によるステータの分解斜視図である。 図１７のステータのステータコアの部分分解斜視図である。 図１８の線１９−１９に沿った積層体の拡大部分を示す。 図１８のステータコアの平面図である。 図２０の線２１−２１に沿った拡大部分である。 図２０の線２２−２２に沿った拡大部分である。 第９の例示的な実施形態によるステータの側断面図である。 図２３の線２４−２４に沿った断面図である。 図２４と同様の断面図であるが、第１０の例示的な実施形態を示している。 図２５と同様の断面図であるが、第１１の例示的な実施形態を示している。 図２４と同様の断面図であるが、第１２の例示的な実施形態を示している。 図２３と同様の断面図であるが、第１３の例示的な実施形態を示している。

例示的な実施形態によれば、内面に設けられた長手方向のチャネルを有する略筒形のステータ内に鋳造された冷却装置が提供され、鋳造冷却装置は、鋳造蓄熱要素と、入口および出口を有する冷却経路を画定する導管とを備える。

別の態様によれば、長手方向チャネルが設けられた内面を有する内部ステータと、内部ステータの周りに同軸に取り付けられた外部ロータと、内部ステータ内に鋳造された液体冷却装置を含む電気機械が提供され、液体冷却装置は、鋳造蓄熱要素と、入口および出口を有する冷却経路を画定する導管とを備える。

第３の態様によれば、鋳造冷却装置が設けられたステータを形成する方法が提供され、当該方法は、長手方向のチャネルが設けられた内面を有する略筒形のステータコアを設けるステップと、内壁および底壁とを有する鋳型内にステータコアを配置するステップであって、鋳型は、内壁と、底壁と、略筒形のステータコアの内面との間にチャンバを画定するステップと、冷却導管を設けるステップと、冷却導管をチャンバ内に配置するステップと、チャンバ内に熱伝導材料を鋳造するステップとを含む。

特許請求の範囲および／または明細書において、「備える（comprising）」と併せて使用される場合、「a」または「an」の使用は、「１つ」を意味することができるが、「１つまたは複数」、「少なくとも１つ」、および「１つまたは１より多い」を含む。同様に、「別の（another）」という用語は、少なくとも２番目以上を意味する場合がある。

本明細書および請求の範囲で使用されているように、「備えている(comprising)」（および「備える（comprise）」および「備える(comprises)」のような任意の形態を含む）、「有している(having)」（および「有する(have)」「有する(has)」のような任意の形態を含む）、「含んでいる(including)」（および「含む(include)」「含む(includes)」のような任意の形態を含む）、または「含有している(containing)」（および「含有する(contain)」および「含有する(contains)」のような任意の形態を含む）は包括的であるか、または開放形式であり、追加的な、記載されていない要素やプロセスステップを排除するものではない。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、「長手方向」、「水平」、「前」、「後」、「上方」、「下方」等の方向、幾何学的および/または空間的な様々な用語が使用されている。このような用語は、説明を容易にするために使用され、相対的な意味でのみ使用され、決して本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

また、本明細書において、「軸方向」、「軸方向に」、「軸方向の」等の用語は、ロータの回転軸の方向、筒状のステータの中心軸の方向を指し、「半径方向」、「半径方向に」、「半径の」等の用語は、このような軸方向に垂直な方向を指し、「周方向」、「周方向に」、「周方向の」等の用語は、回転軸に垂直な平面上で回転軸の任意の点を中心に描いた円の円周に沿う各方向を指す。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、「接続された」という表現は、機械的な部品または構成要素間の任意の協調的または受動的な関連を含むように広義に解釈されるべきである。例えばこのような部品は、直接接続でともに組み立てることも、それらの間に他の部品を使って間接的に接続することもできる。接続は、例えば磁場などを使用して遠隔にすることも可能である。

本明細書では、「電気機械」という表現は、これらの機械で使用される技術に関係なく、電気モーターおよび発電機の両方を含むものとして解釈されることに留意されたい。

用語「約」は、ある値が、その値を決定するために使用されている装置または方法についての誤差の固有の変動を含むことを示すために使用される。

他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照して一例として与えられた、その例示的な実施形態の以下の非限定的な説明を読むことによって、より明らかになるであろう。

一般的に述べると、例示的な実施形態による鋳造冷却装置は、例えば積層された積層体で作られたステータコアに直接鋳造されるものとして設計されている。本明細書に記載された鋳造冷却装置は、導管を囲む蓄熱要素を含み、導管は、蓄熱要素からの熱を除去し、それにより電気機械を冷却するために冷却流体を流す冷却経路を画定する。冷却装置とステータコアとの間の適切な接触を提供するために、ステータコアには、鋳造プロセス中に充填される複数の長手方向の内部チャネルが設けられる。チャネルは、熱によって引き起こされる冷却装置とステータの不均等な膨張および／または収縮の間でさえ、適切な接触が維持されるような形をしている。

添付図面の図１は、外部ロータ１２および内部ステータ１４が設けられた電気機械１０を示している。外部ロータ１２には、内部ステータ１４と対向する永久磁石１６が設けられている。内部ステータ１４は、ステータコア１８と、コイル２０と、入口２３および出口２５を有する冷却経路が設けられた鋳造冷却装置２２とを含む。

図１の線２−２に沿った断面図である図２は、ステータコア１８および内部鋳造冷却装置２２を示す。この図から分かるように、ステータコア１８には、コイル２０を内部に受け入れるように構成された大きさの外向きの長手方向チャネル２４と、以下に説明するように鋳造冷却装置２２の蓄熱要素３３の一部がその中に鋳造される内向きの長手方向チャネル２６が設けられている。

鋳造冷却装置２２は、蓄熱要素３３内に埋め込まれた複数の導管２８によって画定された冷却経路を含み、冷却流体（図示せず）がそこを流れて蓄熱要素３３から熱を除去し、これによって電気機械を冷却することができる。この図示された実施形態では、複数の導管２８は一体であり、図３に示すように入口２３および出口２５が設けられた蛇行冷却管２９内に配置される。

図４は、蓄熱要素３３を鋳造する前、およびコイルを中に設置する前のステータコアの一部を示している。この図から分かるように、内向きの長手方向チャネル２６は、内向きの歯３０を画定する。さらに、チャネル２６の側壁は、半径方向ではなく、チャネルが外側に広がり、くさび形状のチャネルを形成するようにわずかに先細になっている。言い換えれば、長手方向チャネル２６は、全体的にダブテール形状である。例えば、約２度の角度３１を設けることができる。このくさび形の目的を以下に説明する。

図４に示すように、より幅広の長手方向チャネル２７も設けられている。図５から分かるように、これらの幅広のチャネル２７の目的は、歯３０と蛇行冷却管２９との間の最小間隔を確保して、蓄熱要素３３の適切な鋳造を可能にすることである。

当業者であれば、ステータコア１８は、スタンピングまたは他のプロセスを用いて切断された積層体の積層から作製され得ることを理解するだろう。

添付図面の図４〜図７を参照すると、例示的な実施形態による鋳造冷却装置を備えたステータの製造および組み立てが説明される。分かりやすくするために、ステータの一部のみが示される。

上述したように、図４は、蓄熱要素３３の鋳造前、およびコイル２０の取り付け前のステータコア１８を示している。

図５において、ステータコア１８および蛇行冷却管２９は、内壁３２および底壁３４を含む鋳型３０に挿入されている。ステータコア１８は、それらの間に適切なシールを提供するように底壁３４に取り付けられる。そして、鋳造蓄熱要素３３を形成する材料を鋳型内に流すことができる。

蛇行冷却管２９は、ここではステータコア１８の内径にほぼ沿った曲率を有するものとして示されているが、これは必須ではなく、これらの湾曲部分は真っ直ぐであってもよいことに留意されたい。

蓄熱要素３３を形成する材料は、アルミニウムおよびアルミニウム合金のような熱伝導性かつ鋳造可能な材料である。銅、非鉄材料、熱伝導性ポリマーまたはそれらの任意の組み合わせなどの他の適切な材料も使用することができる。

図６は、ステータコア１８と、鋳造蓄熱要素３３を形成する鋳造材料が一旦冷却された、蛇行冷却管２９および蓄熱要素３３を含むおよび鋳造冷却装置２２とを示す。

この図から分かるように、冷却装置２２の鋳造蓄熱要素３３は、冷却中にわずかに収縮し、それによって、チャネル２６の底部と鋳造歯４０の頂部との間、および歯３０の端部と冷却装置２２との間にそれぞれ微小間隙３６および３８が形成される。図６で誇張されているこれらの間隙３６および３８のサイズは、ステータおよび使用される材料のサイズに依存する。

しかし、チャネル２６の側壁の角度は、蓄熱要素３３の収縮の間、冷却装置２２とステータコア１８との間の熱伝達のための適切な機械的接触が維持されることを確実にする。実際、蓄熱要素３３の収縮は、蓄熱要素３３がステータ１８の中心に向かって引っ張られる動作（矢印４２参照）とみなすことができるため、鋳造の冷却中に鋳造歯４０の幅が僅かに減少しても、鋳造歯４０の側壁およびチャネル２６，２７の間の接触は維持される。

図７は、一旦コイル２０がチャネル２４に挿入された、完全なステータを示す。

当業者であれば、使用中のステータコア１８および冷却装置２２の様々な膨張および収縮の間に、熱伝達のために鋳造歯４０とチャネル２６および２７との間の適切な機械的接触が維持されることも理解するだろう。

ここで、添付図面の図８を参照すると、第２の例示的な実施形態による鋳造冷却装置１０２を含む電気機械１００が簡単に説明される。上記で説明し、図１〜図７に示した電気機械１００と電気機械１０は非常に類似しているので、以下では、その相違点のみを簡潔に説明する。

一般に述べると、機械１００と１０との間の主な違いは、冷却流体が流れる冷却経路に関する。実際には、図３に示すような連続した蛇行冷却管２９を有する代わりに、冷却装置１０２の冷却経路は、真っ直ぐな長手方向管１０４と、隣接する管１０４を相互接続するための鋳造冷却装置の対向する自由端部に取り付けられた冷却装置カバー１０６および１０８を含む。Ｏリング１１０，１１２が、カバーと鋳造装置の間の界面をシールするために設けられている。もちろん、締結具（図示せず）を使用して、カバーを鋳造装置に取り外し可能に固定することができる。

当業者は、流体入口１２３および流体出口１２５の間の連続した冷却経路を製造するために、このような鋳造冷却装置１０２を製造するのに適した鋳型と、隣接する冷却管を相互接続するカバー１０６および１０８を提供するのに適した鋳型を設計することがわかるだろう。

当業者であれば、ステータが完成した後に通常行われる含浸処理の間に、小さな間隙３６および３８を硬化性樹脂で充填することができることを理解するであろう。

本明細書に示される長手方向内部チャネル２６のいくつかは他のものよりも広いが、これは必須ではなく、以下の実施形態に示すようにすべてのチャネルを同一にすることができることにも留意されたい。

ここで、添付図面の図９を参照して、第３の例示的な実施形態による鋳造冷却装置２０２が設けられたステータ２００について説明する。ステータ２００は、上述の図１〜図７に示した電気機械１０のステータ１４と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

一般的に言えば、図９のステータ２００と図２のステータ１４との間の主な相違点は、全て同じである内向きの長手方向チャネル２０４と、ステータコア２０８から僅かに内側に離れて配置された連続した蛇行冷却管２０６に関する。

ステータコア２０８と冷却管２０６との間の距離がより大きいので、蓄熱要素２０９の適切な鋳造を保証するためにより大きなチャネルを有する必要はもはやない。

さらに、蛇行冷却管は、ステータコア２０８に追従せず、直線部分２１０を含む。

ここで、添付図面の図１０を参照して、第４の例示的な実施形態による鋳造冷却装置３０２が設けられたステータ３００について説明する。ステータ３００は、上述した図１〜図７に示した電気機械１０のステータ１４と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

図１０は、図２と同様の断面図であるが、異なる深さを有する内向きの長手方向チャネル３０６，３０８および３１０が設けられたステータコア３０４を示している。したがって、ステータコア３０４と鋳造冷却装置３０２との間の界面の表面積を増加させて、それらの間の熱伝達を改善することが可能である。

ここで、添付図面の図１１〜図１４を参照して、第５の例示的な実施形態による機械加工された鋳造冷却装置４０２が設けられたステータ４００について説明する。ステータ４００は、上述の図１〜図７に示した電気機械１０のステータ１４と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

一般的に言えば、ステータ４００とステータ１４との間の主な違いは、ステータコア４０４に鋳造された後に鋳造冷却装置４０２が機械加工されることである。

図１１は、鋳造蓄熱要素４０３が機械加工される前のステータ４００を示す。

図１２は、鋳造蓄熱要素４０３への機械加工を示す。この機械加工は、蓄熱要素４０３の厚さ全体を貫通する長手方向導管４０６のドリル加工と、隣接する長手方向導管４０６を相互接続する凹部４０８のフライス加工を含む。
この図の破線から分かるように、冷却装置の第２の長手方向端部に設けられた凹部４１０は、凹部４０８とは異なる長手方向導管４０６を相互接続するように配置されている。

図１３は、凹部４０８に嵌め込まれたカバー４１２と、所定の導管４０６に取り付けられた入口４１４および出口４１６とを示す。当業者は、凹部４０８および４１０に配置されたカバー４１２が入口と出口との間に連続的な冷却経路を形成することを容易に理解するであろう。

図１４は、組み立てられたステータ４００の部分分解図である。１つのカバー４１２が凹部４０８に挿入される前が示されている。この図からわかるように、Ｏリング４１８が存在し、カバー４１２と凹部４０８との間にシールを形成する。もちろん、機械的および／または化学的手段を使用して、カバー４１２を凹部４０８および４１０にしっかりと取り付けることができる。

ここで、添付図面の図１５を参照して、第６の例示的な実施形態による鋳造冷却装置５０２が設けられた電気機械５００について説明する。電気機械５００は、上述の図１〜図７に示した電気機械１０と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

電気機械５００は、内部ステータ５０４および外部ロータ５０６を含む。

この図から明らかではないが、内部ステータ５０４と冷却装置５０２との間の相互接続は、他の実施形態に示すように、長手方向チャネルを介して行われる。

この実施形態では、冷却装置５０２は、締結具５１４（１つのみ示されている）を介してロータ５０６に取り付けられたシャフト５１２を受け入れるように構成された軸受５０８および５１０を受容するように機械加工されている。

明瞭化のために、コイルは図１５の電気機械５００から省略されていることに留意されたい。

ここで添付の図面の図１６を参照して、第７の例示的な実施形態による鋳造冷却装置６０２が設けられたステータ６００について説明する。

図１６の分解斜視図では、鋳造冷却装置６０２が鋳造蓄熱要素６０３、インサート６０４およびカバー６０６を含むことが明らかである。

鋳造蓄熱要素６０３は、底部（図示せず）を含み、その中へインサート６０４がぴったりとスライドするような直径を有する。

インサート６０４は、略筒形であり、カバー６０６に設けられた入口継手６１０に接続される入口６０８と、カバー６０６の出口継手６１４に接続される出口６１２とを含む。インサート６０４の外面に連続的な冷却チャネル６１６が設けられている。このチャネルは、入口６０８および出口６１２と流体連通する。上部および下部のＯリング６１８および６２０は、インサートと冷却装置６０２の内面との間のシールを提供する。

蓄熱要素６０３には、カバー６０６の穴６２４に対応するネジ穴６２２も設けられ、カバーを冷却装置６０２に取り付けることができる。もちろん、機械的および／または化学的手段を用いて、カバー６０６を蓄熱要素６０３にしっかりと取り付けることができる。

したがって、冷却装置がインサート６０４およびカバー６０６と組み立てられると、入口６１０と出口６１４との間に連続的な冷却流体経路が形成される。それを通過する冷却流体は、鋳造蓄熱要素６０３の内面に直接接触するため、ステータ６００の効率的な冷却が行われる。

当業者であれば、鋳造冷却装置が受ける比較的高い温度で材料が安定である限り、インサート６０４をプラスチックまたは他の材料で成形することができることを容易に理解するであろう。

ここで、添付図面の図１７〜図２２を参照して、第８の例示的な実施形態による鋳造冷却装置７０２が設けられたステータ７００について説明する。ステータ７００は、上述の図１６に示したステータ６００と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

ステータ７００と図１６のステータ６００との間には、２つの主な違いが存在する。第１に、インサート７０４の構成がインサート６０４の構成と異なっており、第２に、ステータコア７１６は、セグメント化されたステータ、すなわちセグメント化された積層体で作られている。

より具体的には、インサート７０４は、略筒形の入口マニホールド７０６と、略筒形の出口マニホールド７０８とを含む。複数の隔壁７１０が２つのマニホールドを相互接続し、冷却流体がそれらの間を流れることを可能にする。隔壁の外径は、インサート７０４が鋳造蓄熱要素にぴったりとはまるような大きさである。

Ｏリング７１２は、蓄熱要素７０３の円周流路にはめ込まれ、冷却装置とカバー７１４との間の相互接続をシールする。

ステータコア７１６はセグメント化されている。すなわち、ステータコア７１６を形成する積層された各積層体が６つの同一の積層セグメント７１８で作られている。

図１８は、ステータコア１６の部分分解斜視図を示している。この図から分かるように、各積層セグメント７１８は、相補的な相互接続要素を含む第１および第２の端部７２０，７２２を含む。図示の例では、第１の端部７２０は、凹部７２４を含み、第２の端部７２２は、対応する突起７２６を含む。もちろん、他の相補的な相互接続要素を使用することもできる。

図１８はまた、円形積層体を形成するために相互接続される前に、積層セグメント７１８が最初に積み重ねられ、局所変形部７２８を用いて共に固定されることを示す。

図１８の拡大部分である図１９は、積層セグメント７１８のスタックの端部７２２をより良く示している。

したがって、所定の厚さを有するリングを形成するために、積層セグメント７１８の６つのスタックが必要とされる。

添付の図面の図１８を簡単に参照すると、軸方向に隣接するリングは、セグメント間の相互接続が１つのリングから次のリングへずらされるようにオフセットされるように互いに取り付けられることを理解することができる。図示の例では、オフセットは３０度である。

図２０は、蓄熱要素が鋳造される前のステータコア７１６の平面図を示す。

図２１および図２２は、ステータコア７１６の一部の拡大図である。図２１から、各積層セグメント７１８の中央長手方向チャネル７３０が、中央膨出部７３２を含むため、他の長手方向チャネルとは異なることがわかる。同様に、図２２から、２つの隣接する積層セグメントの接合部に形成された長手方向チャネル７３４もまた、中央膨出部７３６を含む。

これらの中央膨出部７３２および７３６は、ステータコア７１６を組み立てた後に溶接することを可能にする余分な材料を提供する。この溶接作業は、ステータコアを一体に保持し、蓄熱要素が鋳造される際にこぼれる材料の量を低減する。実際、隣接する積層セグメント７１８の接合部には溶接部があるため、より少ない材料が流れる。

セグメント化されたステータコア７１６における冷却部分の形成の間の蓄熱要素７０３の収縮は、セグメント化されたステータコア７１６の中心への蓄熱要素７０３の引っ張り作用として見ることができることにも留意されたい。この引っ張り作用は、これらのセグメントを内側に引っ張るため、隣接する積層セグメント７１８の間の接触を維持するのに役立つ。

図１７〜図２２において６つのセグメントが積層を行うのに必要とされるが、当業者は、この数が異なってもよいことを理解するであろう。

添付の図面の図２３および図２４を参照して、第９の例示的な実施形態による鋳造冷却装置８０２が設けられたステータ８００について説明する。

図２３は、ステータを断面図で示しており、鋳造冷却装置８０２が、二重テーパー長手方向導管８０４を形成する取り外し可能なテーパコア（図示せず）で作られていることを示している。

内側および外側Ｏリング８１０，８１２をそれぞれ備えたカバー８０６および８０８は、冷却装置の対向する長手方向の端部に取り付けられ、隣接する導管８０４を相互接続して、カバー８０６の入口８１４と出口８１６との間に連続する冷却流体経路を形成するように設計されている。

図２３の線２４−２４に沿った断面図である図２４は、導管８０４内に挿入されたインサート８１８を示し、導管８０４内の冷却流体の量を減少させ、冷却流体を導管の壁と接触させた状態に維持する。

当業者であれば、鋳造冷却装置が受ける比較的高い温度で材料が安定である限り、インサート８１８をプラスチックまたは他の材料から成形することができることを容易に理解するであろう。

当業者であれば、インサート８１８の形状を変更することができる。

明瞭化のために、インサート８１８は、図１８には示されていないことに留意されたい。

ここで、添付図面の図２５を参照して、第１０の例示的な実施形態による鋳造冷却装置９０２が設けられたステータ９００について説明する。ステータ９００は、上で説明した図２３および図２４に示したステータ８００と同様であるので、それらの相違点のみを簡潔に説明する。

この図から分かるように、二重テーパー導管９０４の内壁は、冷却装置とそれを通って流れる冷却流体との間の接触面積を増加させる突起９０６を含む。

当業者であれば、突起９０６の数および形状を変更することができる。

添付の図面の図２６を参照して、第１１の例示的な実施形態による鋳造冷却装置１００２が設けられた備えたステータ１０００について説明する。ステータ１０００は、上述した図２５に示したステータ９００と同様であるので、その相違点のみを簡潔に説明する。

図２６において、インサート１００４は、二重テーパー導管１００６に挿入され、導管１００６内の冷却流体の量を減少させ、冷却流体を導管の壁と接触させた状態に維持する。

当業者は、鋳造冷却装置が受ける比較的高い温度で材料が安定である限り、インサート１００４をプラスチックまたは他の材料から成形することができることを容易に理解するであろう。

添付の図面の図２７を参照して、第１２の例示的な実施形態による鋳造冷却装置１１０２が設けられたステータ１１００について説明する。ステータ１１００は、上述した図２５に示したステータ９００と同様であるため、以下では、その相違点のみを簡潔に説明する。

図２７において、二重テーパ導管１１０４は、中間壁１１０６によって８つのセクションに分割されている。

最後に、添付図面の図２８を参照して、第１３の例示的な実施形態による鋳造冷却装置１２０２が設けられたステータ１２００について説明する。ステータ１２００は、先に説明した図２３に示したステータ８００と同様であるため、その相違点のみを簡潔に説明する。

一般的に言えば、鋳造冷却装置１２０２と鋳造冷却装置８０２との間の差異は、カバーおよび入口および出口に関する。

実際、装置１２０２において、カバー１２０４および１２０６は、すべての二重テーパー導管１２０８を相互接続するマニホールドを画定する。したがって、カバー１２０４は、入口１２１０を含み、カバー１２０６は、出口１２１２を含む。

当業者であれば、電気機械が添付図面に概略的に示されており、機械が適切に動作するためには、エンクロージャおよび軸受などの他の要素が必要であることを理解するであろう。

積層体のスタックは、ここでは、ステータコアを形成するものとして説明したが、金属粉末などの他の技術を用いてステータコアを形成することもできることに留意されたい。

当業者であれば、長手方向の内部チャネルの数およびサイズ、ならびにこれらのチャネルの側壁のテーパー角度は、電気機械のサイズ、パワーおよび他の特徴に応じて本明細書に記載されているものとは異なることができることを理解するであろう。

当業者であれば、冷却装置を鋳造するために使用される鋳型は、本明細書に概略的に図示され説明される鋳型とは異なることができることを理解するであろう。

上記の開示は多くの実施形態を記載している。これらの実施形態の様々な特徴は、本明細書に図示および説明されているものとは異なるように組み合わせることができることを理解されたい。

電気機械のための鋳造冷却装置は、その用途において、添付の図面に示されかつ上で説明された構造および部品の詳細に限定されないことが理解されるべきである。電気機械用の鋳造冷却装置は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施することができる。本明細書で使用される表現または用語は、説明を目的としており、限定するものではないことも理解されたい。したがって、電気機械の鋳造冷却装置は、本発明の例示的な実施形態によって本明細書に説明されているが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神、範囲および性質から逸脱することなく変更することができる。

１０ 電気機械
１２ 外部ロータ
１４ 内部ステータ
１６ 永久磁石
１８ ステータコア
２０ コイル
２２ 鋳造冷却装置
２３ 入口
２４ 外向きの長手方向チャネル
２５ 出口
２６ 内向きの長手方向チャネル
２７ 長手方向チャネル
２８ 導管
２９ 蛇行冷却管
３０ 鋳型
３２ 内壁
３３ 鋳造蓄熱要素
３４ 底壁
３６ 間隙
３８ 間隙
４０ 鋳造歯

Claims (28)

1. 内面に設けられた長手方向チャネルを有する略筒状のステータに鋳造された冷却装置であって、前記冷却装置が鋳造蓄熱要素と、入口および出口を有する冷却経路を画定する導管とを備える、冷却装置。
2. 前記ステータの前記長手方向チャネルがダブテール形状である、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記鋳造蓄熱要素がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、非鉄材料、および熱伝導性ポリマーからなるグループから選択された材料を含む、請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記冷却経路が、連続的な蛇行導管によって形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置。
5. 前記冷却経路が、長手方向導管と、前記鋳造冷却装置の対向する長手方向端部に設けられた形成カバーとによって形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置。
6. 各カバーがシール手段を含む、請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記カバーが隣接する長手方向導管を相互接続するように構成されている、請求項５または６に記載の冷却装置。
8. 前記カバーが、全ての前記長手方向導管を相互接続するそれぞれのマニホールドを画定するように構成されている、請求項５または６に記載の冷却装置。
9. 前記長手方向導管が前記鋳造蓄熱要素の鋳造中に形成される、請求項５〜８のいずれか一項に記載の冷却装置。
10. 前記導管は、長手方向であり、かつ前記鋳造冷却装置内に機械加工され、前記冷却装置は、隣接する長手方向導管に開口する凹部を画定するように機械加工された対向する長手方向端部を有し、前記冷却装置はさらに、冷却経路を完成させるために前記凹部に挿入可能なカバーを備える、請求項１に記載の冷却装置。
11. 回転可能なシャフトが中で回転できるように、前記蓄熱要素の内面が軸受を受け入れるように機械加工される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の冷却装置。
12. 前記鋳造蓄熱要素が内面および底面をさらに含み、かつ前記冷却装置が取り外し可能なカバーと、前記蓄熱要素内に挿入されるように構成され、大きさが定められたインサートをさらに含む、請求項１に記載の冷却装置。
13. 前記インサートが冷却経路を画定するチャネルが設けられた外面を含む、請求項１２に記載の冷却装置。
14. 前記導管が長手方向であり、かつ二重テーパー状である、請求項１に記載の冷却装置。
15. 長手方向チャネルが設けられた内面を有する内部ステータと、
    前記内部ステータ周りに同軸上に取り付けられた外部ロータと、
    前記内部ステータ内に鋳造された冷却装置であって、鋳造蓄熱要素と、入口および出口を有する冷却経路を画定する導管とを備える冷却装置と、
    を備える電気機械。
16. 前記ステータの前記長手方向チャネルがダブテール形状である、請求項１５に記載の電気機械。
17. 全ての前記長手方向チャネルが同じである、請求項１５または１６に記載の電気機械。
18. 前記長手方向チャネルの深さは様々である、請求項１５または１６に記載の電気機械。
19. 前記鋳造蓄熱要素がアルミニウム、アルミニウム合金、銅、非鉄材料、および熱伝導性ポリマーからなるグループから選択された材料を含む、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の電気機械。
20. 前記冷却経路が、連続的な蛇行導管によって形成される、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の電気機械。
21. 前記冷却経路が、長手方向導管と、前記鋳造冷却装置の長手方向端部に設けられた形成カバーとによって形成される、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の電気機械。
22. 各カバーがシール手段を含む、請求項２１に記載の電気機械。
23. 前記内部ステータがセグメント化されたステータコアを含む、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の電気機械。
24. 前記セグメント化されたステータコアが、端と端が組み立てられた積層セグメントでそれぞれが作られた、複数の積み重ねられたステータ積層を含む、請求項２３に記載の電気機械。
25. 各ステータ積層が６つの積層セグメントで作られている、請求項２４に記載の電気機械。
26. 前記セグメント化されたステータコアが積層セグメントスタックを形成するために共に積み重ねられ、積層リングを形成するために端と端が組み立てられた積層セグメントを含み、軸方向に隣接する積層リングは、前記積層セグメントスタックの接合部をずらすように角度的にオフセットされている、請求項２３に記載の電気機械。
27. 鋳造冷却装置が設けられたステータを形成する方法であって、
    長手方向チャネルが設けられた内面を有する略筒状のステータコアを提供するステップと、
    内壁および底壁を有する鋳型に前記ステータコアを配置するステップであって、前記鋳型が前記内壁、前記底壁および前記略筒状のステータコアの前記内面の間にチャンバを画定する、ステップと、
    冷却導管を提供するステップと、
    前記チャンバ内に前記冷却導管を配置するステップと、
    前記チャンバ内で熱導電性材料を鋳造するステップと、
    を備える、方法。
28. 鋳造冷却装置が設けられたステータを形成する方法であって、
    長手方向チャネルが設けられた複数の積層セグメントを提供するステップと、
    前記積層セグメントを積層セグメントスタックに積み重ねるステップと、
    前記長手方向チャネルが内部に面している積層リングを形成するために積層セグメントスタックの端と端を組み立てるステップと、
    軸方向に隣接する積層リングが角度的にオフセットされた積層セグメントスタック間の接合部を有するように、積層リングを積み重ねることによってセグメント化されたステータコアを形成するステップと、
    内壁および底壁を有する鋳型に前記セグメント化されたステータコアを配置するステップであって、前記鋳型が前記内壁、前記底壁、および略筒状の前記ステータコアの内面の間にチャンバを画定する、ステップと、
    冷却導管を提供するステップと、
    前記チャンバ内に前記冷却導管を配置するステップと、
    前記チャンバ内で熱導電性材料を鋳造するステップと、
    を備える、方法。

Images