JP7033600B2 - デュアルフローインペラーによって冷却される電気機械 - Google Patents
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Description
- 冷却インペラーは、第1のクラウンの上にベーンが存在するよりも多いベーンを第2のクラウンの上に含み、とりわけ、冷却流体の移動を改善することを可能にする;
- 冷却インペラーは、少なくとも1つのリングを含み、少なくとも1つのリングは、第1のクラウンおよび第2のクラウンを接続しており、第1のクラウンの外側面および第2のクラウンの内側面を画定している;
- 冷却インペラーの第1のクラウンは、
- 第1のクラウンの内側面を画定している第1のリングと、
- 第1のクラウンの外側面を画定している第2のリングと、
- 第1のリングと第2のリングとの間に配置されている複数のベーンと
を含む;
- 冷却インペラーの第2のクラウンは、
- 第2のクラウンの内側面を画定している第2のリングと、
- 第2のクラウンの外側面を画定している第3のリングと、
- 第2のリングと第3のリングとの間に配置されている複数のベーンと
を含む;
- 第2のリングは、冷却インペラーの第1のクラウンおよび第2のクラウンによって共有されている;
- 冷却インペラーの第1のクラウンは、冷却インペラーの第2のクラウンの平均半径よりも小さい平均半径を有している。クラウンの平均半径は、クラウンの内側面および外側面の半径の平均に等しい;
- 平面が、冷却インペラーのクラウンのすべてを通過する。換言すれば、これは、クラウンが、冷却インペラーの平面の中に含有されている状態で、互いの上方に半径方向に配置されているということ意味している;
- 冷却インペラーは、第1のクラウンの内側面を画定するハブを含む;
- 少なくとも1つの接続アームが、ハブを冷却インペラーの第1のクラウンに接続している;
- それぞれのクラウンは、冷却インペラーの回転軸線に沿って同じ厚さを有している;
- 冷却インペラーの少なくとも1つのベーンは、丸みを帯びた形状を有する第1の端部を含む;
- 冷却インペラーの少なくとも1つのベーンは、尖っている形状を有する第2の端部を含む;
- 冷却インペラーのベーンは、第1の端部と第2の端部との間で徐々に薄くなっている;
- 冷却インペラーの少なくとも1つのベーンは、ベーンの伸長軸線に沿ってカーブを有している。第1のクラウンのベーンのカーブは、第2のクラウンのベーンのカーブとは異なっているということが留意されることとなる。1つの実施形態によれば、第1のクラウンのベーンのカーブを画定する半径は、第2のクラウンのベーンのカーブを画定する半径よりも小さくなっている;
- 冷却インペラーの第1のクラウンのベーンは、第2のクラウンのベーンがその中に延在する垂直方向の平面に対して点で交差する垂直方向の平面の中に延在している;
- 冷却インペラーは、冷却インペラーがその周りに回転する回転軸線に対して平行の方向に、冷却流体を吸い込んで推進させるように構成されている;
- 第1の代替的な実施形態によれば、冷却インペラーは、電気機械に回転可能に連結されている。第2の代替的な実施形態によれば、冷却インペラーは、電気機械から回転可能に解除される;
- 冷却インペラーは、ローターを回転させるシャフトから独立している。換言すれば、インペラーは、電気機械に回転可能に連結されていない。したがって、電気機械が回転する速度は、冷却インペラーが回転する速度に影響を与えず、電気機械が低い速度で回転するときに電気機械によって発生させられる熱を放出することを可能にする;
- 冷却インペラーは、電気機械から独立した電気アクチュエーターによって回転させられるように構成されている。独立しているということは、電気アクチュエーターが電気機械から機械的に独立しているということを意味している;
- 独立した電気アクチュエーターは、電気機械のフランジに締結されている;
- 冷却インペラーは、電気機械のローターとステーターとの間に位置付けされている空気ギャップの中を、所定の循環方向に冷却流体の循環を発生させるように配置されている;
- 冷却インペラーは、ステーターの外側面に沿って、所定の循環方向に冷却流体の循環を発生させるように配置されている;
- ステーターの外側面は、冷却フィンを含む;
- 冷却インペラーは、電気機械の長手方向端部に位置付けされている;
- 電気機械は、ジャケットを含み、ジャケットの中に、ステーターおよびローターが設置されており、冷却インペラーは、ジャケットの長手方向端部に設置されている。とりわけ、冷却インペラーの外側リングが、ジャケットを形成する壁部の長手方向の延長にあるということがここで理解される;
- アッセンブリは、冷却流体によってトラベルされることができる、ジャケットと冷却フィンの一方の端部との間に位置しているスペースを含む;
- 冷却インペラーは、ローターとローターを回転させるように構成されたシャフトとの間に位置しているスペースの中を、および、より具体的には、シャフトの反対側のローターに配置されている1つまたは複数のノッチに、所定の循環方向に冷却流体の循環を発生させるように配置されている;
- 冷却インペラーは、ローターを回転させるように構成されたシャフトの内側を、所定の循環方向に冷却流体の循環を発生させるように配置されており、前記シャフトは、中空になっている;
- 電気機械のシャフトは、ローターの内側キャビティーの一部分の中へ挿入されるように配置されており、前記ローターは、外側ゾーンにおいて、電磁束を発生させる少なくとも1つの磁気エレメントを含み、前記ローターの内側キャビティーは、接触部分によって互いから分離されている少なくとも2つの隣接するノッチによって境界を定められており、接触部分は、シャフトを圧迫するように構成されており、ノッチの境界を定める壁部の少なくとも一部は、磁気エレメントによって発生させられる電磁束にしたがっている。したがって、ローターの上に形成されたノッチは、電気機械のローターとシャフトとの間に冷却流体通路を生成させることを可能にするとともに、ローターを軽量化することも可能にする。冷却流体通路は、電気機械のローターおよびシャフトの強制対流による冷却を可能にする。2つのノッチは、それらが単一の接触部分のみによって分離されているときに、隣接していると言われる。接触部分は、ローターが電気機械のシャフトと接触した状態のままとなることを確保することを可能にし、回転移動の伝達を可能にする。「電磁束にしたがう」の概念は、壁部の一部分が、磁気エレメントによって発生させられる磁束ラインと同一または同様の、断面で見られるプロファイルに追従するということを意味している。したがって、この部分は、電磁束ラインに交差していない。1つの例示的な実施形態によれば、電磁束にしたがう壁部部分は、ローターの回転軸線に対して垂直の平面の中で湾曲している;
- ノッチの境界を定める壁部は、ローターの回転軸線に対して垂直の平面の中に延在している;
- ローターは、ローターシートのアッセンブリによって形成されており、それぞれのローターシートは、電磁束にしたがい、ノッチの境界を定める、壁部の部分を含む;
- それぞれのノッチは、ローターの回転軸線から見て、凹形の湾曲した形状を有している;
- 接触部分は、ローターの回転軸線から見て、凸形の円形形状を有している;
- ノッチは、規則的に角度的に分配されている。より具体的には、2つの隣接するノッチの間の一定の角度セクターは、360/Pに等しくなっており、ここで、Pは、磁気エレメントの合計数に対応している;
- ノッチと接触部分との間の角度間隔は、一定になっている。より具体的には、ノッチと接触部分との間の一定の角度間隔は、360/2Pに等しくなっており、ここで、Pは、磁気エレメントの合計数に対応している。したがって、8つの磁気エレメントに関して、ノッチと接触部分との間の一定の角度間隔は、ローターの回転軸線に関して22.5度に等しくなっている。次いで、これは、ローターが、45度ごとに8つのノッチを有しており、45度ごとに8つの接触部分を有しているということを意味している。角度セクターは、第1のノッチの頂点を通過するローターの第1の半径と、第2のノッチの頂点を通過するローターの第2の半径との間で測定される。角度間隔は、ノッチの頂点を通過するローターの半径と、接触部分の対称中心を通過するローターの半径との間で測定される;
- 磁気エレメントの中心を通過するローターの半径は、また、ローターの回転軸線から最も遠いノッチのポイントも通過する。したがって、磁気エレメントがノッチと整合させられているということを確保する。また、回転軸線から最も遠いノッチのポイントは、ノッチの頂点と呼ばれ得る。ノッチが、とりわけ長手方向に、対称平面を有するときに、ローターの半径は、また、磁気エレメントの中心、および、ノッチの長手方向の対称平面を通過することが可能である;
- 2つの隣接する磁気エレメント(それぞれ北の半径方向極性および南の半径方向極性を有する)は、それらの極性が互いに対して逆転されるように、ローターの上に位置決めされている。2つの磁気エレメントは、それらがそれぞれ他のものの直ぐ付近にいるときに、隣接していると言われる。逆転された極性は、所与の磁気エレメントが、北の外側半径方向極性および南の内側半径方向極性を有している場合には、隣接する磁気エレメントが、南の外側半径方向極性および北の内側半径方向極性を有するということを意味している;
- それぞれのノッチは、丸みを帯びた頂点を有している。ノッチの頂点は、回転軸線から最も遠いポイントに対応しており、また、磁気エレメントの最も近いポイントに対応することが可能である;
- シャフトは、ローターの接触部分と協働するための溝部を含む;
- 溝部は、ローターの回転軸線に対して平行に延在している。
Claims (13)
- アッセンブリ(1000)であって、前記アッセンブリ(1000)は、
- 電気機械(100)であって、前記電気機械(100)は、
- コイル(106)を形成する巻き線を有するステーター(9)、
- ローター(103)、および、
- 前記ローター(103)を回転させるシャフト(101)
を含む、電気機械(100)と、
- 前記電気機械を冷却するために回転する冷却インペラー(1)であって、前記冷却インペラー(1)は、第1のクラウン(21)および第2のクラウン(22)を含む、少なくとも2つのクラウン(2、21、22)を含み、それぞれのクラウン(2、21、22)は、ベーン(3)を含み、前記冷却インペラー(1)は、前記第1のクラウン(21)の内側面を画定する第1のリングと、前記第1のクラウン(21)と前記第2のクラウン(22)との間に配された第2のリングと、前記第2のクラウン(22)の外側面を画定する第3のリングとをさらに含む、冷却インペラー(1)と
を含む、アッセンブリ(1000)において、
前記冷却インペラー(1)の前記第1のクラウン(21)の前記ベーン(3、31)は、冷却流体フローの循環を、前記冷却インペラー(1)の回転軸線と平行な第1の方向(F1)に発生させるように配置されており、前記第2のクラウン(22)の前記ベーン(3、32)は、前記冷却流体フローの前記循環を、前記冷却インペラー(1)の前記回転軸線と平行な第2の方向(F2)に発生させるように配置されており、前記第2の方向(F2)は、前記第1の方向(F1)と反対側になっていることを特徴とする、アッセンブリ(1000)。 - 前記冷却インペラー(1)は、前記ローター(103)を回転させる前記シャフト(101)から独立している、請求項1に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記冷却インペラー(1)は、前記電気機械(100)から独立した電気アクチュエーター(10)によって回転させられるように構成されている、請求項2に記載のアッセンブリ(1000)。
- 独立した前記電気アクチュエーター(10)は、前記電気機械(100)のフランジ(8)に締結されている、請求項3に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記冷却インペラー(1)は、前記電気機械(100)の長手方向端部に位置付けされている、請求項1から4のいずれか一項に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記電気機械(100)は、ジャケット(102)を含み、前記ジャケット(102)の中に、前記ステーター(9)および前記ローター(103)が設置されており、前記冷却インペラー(1)は、前記ジャケット(102)の長手方向端部に設置されており、
前記第1の方向(F1)の前記冷却流体フローと、前記第2の方向(F2)の前記冷却流体フローとのうちの一方は、前記ステーター(9)と前記ローター(103)との間の冷却流体通路と、前記ローター(103)と前記シャフト(101)との間の冷却流体通路および/または前記シャフト(101)の内側の冷却流体通路とを通り、
前記第1の方向(F1)の前記冷却流体フローと、前記第2の方向(F2)の前記冷却流体フローとのうちの他方は、前記ステーター(9)と前記ジャケット(102)との間の冷却流体通路を通る、請求項1から5のいずれか一項に記載のアッセンブリ(1000)。 - 前記電気機械(100)の前記シャフト(101)は、前記ローター(103)の内側キャビティー(4)の一部分の中へ挿入されるように配置されており、前記ローター(103)は、外側ゾーン(116)において、電磁束(F)を発生させる少なくとも1つの磁気エレメント(10)を含み、前記ローター(103)の前記内側キャビティー(4)は、接触部分(140)によって互いから分離されている少なくとも2つの隣接するノッチ(173)によって境界を定められており、前記接触部分(140)は、前記シャフト(101)を圧迫するように構成されており、前記ノッチ(173)の境界を定める壁部の少なくとも一部(113)は、前記磁気エレメント(10)によって発生させられる前記電磁束(F)にしたがっている、請求項1から6のいずれか一項に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記ノッチ(173)の境界を定める前記壁部は、前記ローター(103)の回転軸線に対して垂直の平面(P)の中に延在している、請求項7に記載のアッセンブリ(1000)。
- それぞれのノッチ(173)は、前記ローター(103)の回転軸線から見て、凹形の湾曲した形状を有しており、および/または、前記接触部分(140)は、前記ローター(103)の回転軸線から見て、凸形の円形形状を有している、請求項7または8に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記磁気エレメント(10)の中心(M)を通過する前記ローター(103)の半径(I)は、また、前記ローター(103)の回転軸線から最も遠い前記ノッチ(173)のポイント(E)も通過する、請求項7から9のいずれか一項に記載のアッセンブリ(1000)。
- それぞれのノッチ(173)は、丸みを帯びた頂点(E)を有している、請求項10に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記シャフト(101)は、前記ローター(103)の前記接触部分(140)と協働するための溝部(122)を含むことを特徴とする、請求項11に記載のアッセンブリ(1000)。
- 前記溝部(122)は、前記ローター(103)の回転軸線に対して平行に延在していることを特徴とする、請求項12に記載のアッセンブリ(1000)。
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