KR20080036003A - 전기 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자 및 고정자를 포함하는 전기 머신뿐 아니라 상기 머신을 냉각하기 위한 방법에 관한 것이다. 전기 머신의 냉각을 개선하기 위하여, 본 발명의 전기 머신(18)은 영구 자석들에 의해 여기되는 회전자(2), 자기적으로 효력이 없는 존(10)이 회전자(2)의 중심 주위에 생성되는 방식으로 회전자(2)의 원주 라인을 따라 배열된 자석들(3), 회전자(2)를 통하여 공기 흐름 경로(41)를 구현하기 위하여 회전자(2)의 자기적으로 비효율적인 존(20) 내부에 있는 적어도 하나의 개구부(11) - 상기 개구부(11)는 실질적으로 축방향으로 연장됨 -, 및 회전자(2)를 따라 움직이고 회전자(2)의 개구부(11)를 통한 공기 흐름을 구현하기 위하여 사용되는 팬(15,56,58,59)을 포함한다.

Description

전기 머신{ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 회전자 및 고정자를 포함하는 전기 머신에 관한 것이다. 본 발명은 또한 특히 자동차용 팬 유니트에 관한 것이다.

회전자 및 고정자를 포함하는 전기 머신은 첫째 전류를 생성하기 위한 발전기로서 사용되고 둘째 구동 모터들로서 사용될 수 있다. 상기 머신들의 신뢰성 있는 동작을 위하여, 사용 수명의 감소를 유발할 수 있는 과열을 피하거나 머신의 결함을 종식시키는 것이 필요하다. 특히, 현대 전기 모터들의 전자 유니트들은 열적 관점에서 중요한 구성요소들을 나타내고 따라서 냉각 요구들을 증가시킨다. 생성된 열 손실들을 전용하고, 상기 머신의 전체 열 밸런스를 제어하기 위하여, 상기 문제를 해결하기 위한 특정 열 싱크들 또는 수냉식의 사용을 포함하는 다수의 방법들은 공지되었다. 게다가, A 측 또는 B 측상에 배열된 보조 팬들의 사용은 공지되었고 구성 공간의 한정된 확장을 유도한다.

출원 번호 04 000 739.5-2207를 가진 본 출원자의 유럽 특허 출원은 전기 머신을 도시하고, 상기 전기 머신에서 회전자는 공기 제어 엘리먼트가 연결되는 적어도 하나의 관통 통풍 채널을 포함하고, 상기 전기 머신은 회전자가 움직일 때 관통 통풍 채널쪽으로 모터의 내부에 배치된 공기의 충분한 공급을 보장한다. 공개 번 호 0 649 211 A2를 가진 유럽 특허 출원은 비동기 머신을 개시하고, 상기 비동기 머신의 회전자는 냉각 공기 흐름을 생성하기 위한 블레이드(blade) 엘리먼트들을 양쪽 측면상에 포함한다. 공지된 해결책들이 가지는 단점은 관통 통풍 채널들 또는 유사한 것의 위치 결정이 항상 구조적 또는 기능적 제한에 종속되어 기능적 단점들은 완전히 배제될 수 없다는 것이다.

본 발명의 목적은 전기 머신을 냉각시키는 방법을 개선하는 것이다. 이 목적은 전기 머신 및/또는 종속항들에 따른 팬 유니트에 의해 달성된다.

본 발명은 전기 머신에서 냉각 공기 흐름을 생성하기 위하여 영구적으로 여기된 회전자의 회전 움직임을 사용한다는 기본적인 생각을 바탕으로 한다. 이런 목적을 위하여, 회전자는 회전자를 통한 공기 흐름 경로를 형성하기 위하여 적어도 하나의 개구부를 포함한다. 본 발명에 따라, 적어도 하나의 개구부는 자기적으로 비효율적인 회전자의 존내에 배열된다. 이런 목적을 위하여, 바람직하게 소위 포켓 자석들 형태의 요구된 자석들은 자기적으로 비효율적인 존이 회전자의 중심 주위에 생성되도록 회전자의 원주 라인 상에 배열된다. 적어도 하나의 개구부의 범위는 바람직하게 회전자의 자기적으로 비효율적인 전체 존에 해당한다. 개구부의 결과로서 제공되지 않은 회전자 재료로 인해, 전기 머신의 동일한 성능을 가지며 회전자의 부분적으로 상당한 무게 감소는 발생한다. 본 발명에 따른 무게 감소는 매우 가벼운 전기 모터들의 제공을 허용한다.

전기 머신의 후면 상으로 진입하는 공기가 회전자를 통해 전기 머신의 전면 방향으로 통과할 수 있도록, 만약 회전자를 통한 공기 흐름 경로가 실질적으로 축방향, 즉 회전자 축과 평행하면 특히 바람직하다. 이것은 실질적으로 축 방향으로 연장하는 회전자내 적어도 하나의 개구부에 의해 달성된다.

회전자를 통하여 흐르는 공기를 이동시키기 위하여, 팬은 제공되고 회전자와 함께 움직인다. 팬은 한쪽 측면상에서 상기 회전자를 둘러싸는 공기를 끌어당기고 다른 측면상에서 상기 공기를 배출한다. 결과적으로, 강력하게 유도된 냉각 공기 흐름은 회전자에 의해 형성된다. 다른 말로, 회전자를 통한 냉각 공기 흐름은 전기 머신의 전체 공기 흐름에 기여하고, 이에 따라 종래 구조들에 비해 전기 머신의 냉각이 개선된다. 개선된 냉각력은 동일한 성능의 머신을 가지며 보다 작은 구조적 공간의 사용을 허용하고 및/또는 동일한 구조적 공간을 가지며 증가된 성능을 허용한다. 동시에, 과열로 인한 전기 머신의 결함은 방지되고, 그 결과 긴 서비스 수명은 보장된다. 특정 열 싱크들 또는 수냉식 및/또는 다른 값비싼 기술들의 사용은 요구되지 않는다.

회전자와 함께 움직이는 팬으로 인해, 머신의 냉각을 돕는 공기 흐름은 회전자와 독립적으로 움직이는 구성요소들이 요구되지 않고 달성된다. 그러므로, 요구된 냉각은 비교적 간단한 방식으로 제공되고 따라서 특히 경제적일 수 있다. 본 발명은 특히 부가적인 냉각이 요구된 구조적 공간을 약간 확장시키거나 심지어 요구된 구조적 공간을 확장하지 않고 가능하다는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다수의 전기 머신들에 사용될 수 있다. 특히 자동차의 냉각 팬을 구동하기 위한 전기 모터들을 가진 본 발명의 사용은 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 개시된다.

회전자가 실질적으로 중공 실린더 모양을 가지도록 단일 개구부가 제공되는 것은 특히 바람직하다. 따라서 나머지 회전자 "링" 중앙에 배열된 고정 엘리먼트는 버팀목들 또는 유사한 것을 통하여 회전자 "링"에 접속되는 회전자 샤프트를 고정하기 위하여 사용한다. 다른 말로, 이 실시예에서 회전자는 단일 중앙 개구부를 가지며, 상기 개구부의 중앙에 회전자 샤프트용 고정 엘리먼트가 배치된다. 회전자 "링" 및 개구부에서 수레바퀴 살들의 방식으로 배열되는 버팀목들은 바람직하게 회전자 코어에서 틀로 찍어지고 따라서 회전자 코어 박판 재료로 구성된다.

회전자와 함께 움직이게 하기 위하여, 팬은 바람직하게 회전자 샤프트 및/또는 회전자 자체에 접속된다. 팬 및 회전자가 하나의 구조적 유니트를 형성할 때 특히 바람직하다. 상기 일체형 구성에 의해, 생산 및 설비 비용은 크게 감소된다. 상기 회전자-팬 결합은 바람직하게 플라스틱 재료로 실제 회전자를 오버몰딩함으로써 생산된다. 이런 관계에서, 바람직하게 회전자 "링" 및 버팀목들은 동시에 오버몰딩된다.

동작 동안 일정한 공기 흐름이 머신의 전기 구성요소 및 회전자 사이에서 형성되도록 전기 머신이 설계되는 것은 특히 바람직하다. 현대 전기 머신들의 전자 구성요소들은 시간에 따라 머신의 보다 큰 가열 범위에 명확하게 기여하고, 공기 필름 방식 및 열 절연층 형태로 형성될 수 있는 공기 흐름의 설계는 전자 머신의 냉각에 상당히 기여할 수 있다. 게다가, 모터 부분 및 전자 구성요소 사이의 공기 층의 결과로서, 모터로부터 머신의 열적 임계 엘리먼트들을 포함하는 전자 구성요소로 열 전달은 방지될 수 있다.

이런 상황에서 전자 머신이 적어도 하나의 공기 인입 개구부를 가진 머신의 후면 하우징 부분을 포함하는 것은 특히 바람직하다. 적어도 하나의 공기 인입 개구부는 다른 공기 흐름들에 대해 머신에 의한 저항이 가능한 한 적도록 설계된다. 게다가, 적어도 하나의 공기 인입 개구부는 회전자를 통하여 흐르는 공기가 우선 전자 구성요소를 따라 유도되도록 회전자의 적어도 하나의 개구부에 배열된다. 만약 전자 구성요소가 상기 전자 구성요소에 냉 공기 흐름을 공급하거나 상기 전자 구성요소를 따라 냉 공기 흐름을 유도하기 위하여 머신의 후면 하우징 부분내 또는 상기 후면 하우징 부분에 부착되면, 적어도 하나의 공기 인입 개구부는 바람직하게 머신의 후면 하우징 부분의 외부 영역에 제공된다.

팬에 의해 생성된 공기 움직임은 회전자 중앙에 제공된 개구부의 방향으로 전자 구성요소들 통하여 공기 중앙 개구부로부터 냉각 공기의 흐름을 발생시키고, 열은 전자 구성요소 옆을 따라 운반된다. 회전자를 통하여 흐른 후, 냉각 공기는 바람직하게 머신의 전면 하우징 부분에서 적어도 하나의 공기 배출 개구부를 통하여 주변으로 다시 배출된다. 머신의 후면 하우징 부분 및/또는 머신의 전면 하우징 부분은 바람직하게 간단한 구성이 가능하도록 회전자 샤프트에 대한 베어링 쉘들로서 구성된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 팬은 방사 팬으로서 구성된다. 이것은 냉각 공기가 축방향으로 이끌리고, 즉 회전자 축에 평행하게 이끌리고, 90도 만큼의 팬의 회전에 의해 편향되고 방사상으로 방출되는 것을 의미한다.

전기 머신의 특히 효율적인 냉각은 제 2 공기 흐름 경로가 고정자의 권선들을 따라 통과하게 형성되도록 구성된 전기 머신에 의해 달성된다. 만약 양쪽 공기 흐름 경로들이 전기 머신을 냉각하기 위하여 사용되면, 공기 흐름들이 회전자 및 고정자에 의해 가능한 한 적게 영향을 받도록 팬이 구성될 때 바람직하다. 특히 이것은 방사상 축 팬으로서 구성된 팬에 의해 가능하게 된다. 이런 관계에서, 이끌린 냉각 공기는 더 이상 팬에 의해 방사상으로 방출되지 않고, 여기서 권선들에 의해 방출된 냉각 공기와 직접 접촉하게 되고 바람직하지 않은 난류를 유도할 수 있다. 대신, 공기의 편향에 의해, 유출 방향은 축방향 또는 거의 축 방향으로 변경된다. 상기 편향은 바람직하게 팬 임펠러(impeller)의 대응하는 몰딩 또는 팬 임펠러의 원주상 유도 플레이트들에 의해 발생한다.

전기 머신의 냉각은 회전 방향에 따라 구성된 냉각 엘리먼트들이 적어도 하나의 하우징 부분상에 제공될 때 추가로 개선될 수 있다. 머신의 후면 하우징 부분상에 바람직하게 배열된 냉각 엘리먼트들은 특히 전기 머신으로부터 냉각 공기의 생성 후, 냉각 공기에 대한 열의 추가 방출을 위하여 사용한다. 종래 냉각 엘리먼트들과 비교하여 냉각 공기에 대한 개선된 열 방출은 회전 방향에 따라 냉각 엘리먼트들을 성형하고, 특히 공기 유도 블레이드들 형태로 성형함으로서 가능하게 된다.

본 발명은 이후에 도면들에 의해 설명된 예시적인 실시예를 참조하여 보다 상세히 기술된다.

도 1은 팬을 가진 개방 회전자의 후면도를 도시한다.

도 2는 도 1의 개방 회전자의 전면도를 도시한다.

도 3은 도 1의 회전자에서 자기 흐름의 개략도를 도시한다.

도 4는 전기 모터의 후면 베어링 차폐부를 도시한다.

도 5는 도 4의 후면 베어링 차폐부에 설비된 도 1의 개방 회전자를 도시한다.

도 6은 개방 회전자 및 설치된 전면 베어링 차폐부를 가진 전기 모터를 도시한다.

도 7은 도 6의 전기 모터를 통한 단면도를 도시한다.

도 8은 방사 축 팬을 가진 개방 회전자를 도시한다.

도 9는 방사 팬을 가진 개방 회전자를 도시한다.

도 10은 축 팬을 가진 개방 회전자의 다른 실시예를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전자(2)의 후면(1)의 투시도를 도시한다. 회전자(2)는 특히 자동차에서 냉각 팬 모터로서 사용된 바와 같은 무브러시 전자기 직류 모터의 영구적으로 여기된 내부 회전자이다.

회전자(2)는 소위 포켓 자석들(3)(도 2에서 점선으로 도시됨)을 포함한다. 자석들(3)은 회전자(2)의 원주부(4)상에서 서로 이격되어 배열된다. 자석들(3)은 예를들어 NdFeB를 바탕으로 하는 희토류 자석들이다. 자석들(3)은 회전자의 원주부(4)상에서 철로 몰딩된 포켓들(5)에 밀봉된다. 산화에 대해 보호하기 위해 자석 들(3)은 플라스틱 재료로 오버몰딩된다. 상기 방식으로 철내에 내장된 자석들의 장점은 자석들이 고전류들에서 간신히 비자화 된다는 것이다. 그루브들(8)은 자석들(3) 수용 포켓들(5) 사이에 통합되고, 축 방향(6), 즉 회전자(2)의 회전축(7)에 평행하게 회전자(2)의 원주부(4)상에 배열되고, 상기 그루브들은 회전자(2)의 후면(1)에서 회전자(2)의 전면(9) 방향으로 연장한다. 그루브들(8)은 연속적으로 설계되지 않지만, 그 길이는 포켓들(5)의 길이에 대응한다. 그루브들(8)은 여러 가지 중에서 자석들(3)의 자화 동안 전류가 통과하여 흐르는 도전체들을 수용하고 따라서 도전체들로부터 자석들(3)로 가능한 한 짧은 거리 및 이에 따른 가능한 한 높은 자화 필드를 허용하기 위하여 사용한다. 플라스틱 재료를 사용한 회전자(2)의 오버몰딩으로 인해, 자석들(3)의 추후 자화는 만약 미리 자화된 자석들이 오버몰딩 과정과 연관된 온도들에서 자기 플럭스의 일부가 손실된다면 바람직하다.

부가적으로, 자석들(3)의 이런 배열에 의해, 자기적으로 효력이 없는 존(10)은 회전자(2)의 내부에 형성된다(도 3 참조). 다른 말로, 자기 플럭스는 이 존에서 무의미하게 작거나 심지어 존재하지 않는다; 임의의 경우 전기 모터의 수정 동작을 위하여 절대적으로 필요하지 않다. 본 발명에 따라, 회전자(2)의 자기적으로 효력이 없는 전체 내부 존(10)은 제거되어, 회전자(2)는 중공 원통형 모양을 가진다. 이에 따라 형성된 회전자의 중앙 개구부(11)는 회전자(2)의 후면(1)으로부터 회전자(2)의 전면(9)으로 축방향(6)으로 연장한다. 개구부(11)의 중심에서 중앙 고정 엘리먼트(12)는 회전자 샤프트(13)를 위하여 제공된다. 고정 엘리먼트(12)는 틀로 찍어낸 회전자 박판 스택으로 구성되고 별 모양 방식으로 배열된 5개의 접속 웨브들(14)을 통하여 회전자(2)에 접속된다.

회전자(2)의 내부(10)에서 철을 제거함으로써, 그 무게는 상당히 감소된다. 고정되도록 하기 위하여, 회전자 샤프트(13)는 고정 엘리먼트 내부로 가압된다.

플라스틱 재료로 만들어진 팬(15)은 회전자(2)의 전면(9)상에 제공된다. 본 발명에 따라, 팬(15)은 전체 회전자(2)가 플라스틱 재료로 오버몰딩됨으로써 형성된다. 결과적으로, 자석들(3) 및 코어는 습기 및 환경 조건들로부터 보호된다. 팬(15)은 바람직하게 단일 오버몰딩 동작시 회전자(2) 상에 사출 성형된다. 다른 말로 팬(15) 및 회전자(2)는 일체형 유니트(도 2 참조)를 형성하고, 여기에서 상기 회전자 팬 유니트는 상부에서 비스듬하게 도시된다. 따라서 이런 구조적 유니트의 형성은 비교적 간단하고 경제적이다.

자동차용 냉각 팬에 대한 드라이브로서 전기 모터의 사용 동안, 공기 흐름은 전기 모터의 후면 및 상기 전기 모터의 출력측 사이의 압력 차의 결과로서 드라이브에 의해 형성된다. 상기 공기 흐름은 본 발명의 이용에 의해 추가로 증가된다. 그러나 자연적으로 본 발명의 사용은 냉각 팬 모터들로 제한되지 않는다.

모터 내부(17)를 밀봉하는 전기 모터(18)의 모터 하우징은 실질적으로 일체형 모터 전자제품(20)을 가진 후면 베어링 커버(19) 및 상기 베어링 커버에 접속된 출력측상 하우징 커버(21)로 구성된다(도 7 참조). 모든 모터 하우징 부분들은 알루미늄 다이 캐스팅(die-cast) 부분들로서 설계된다. 다이 캐스팅 부분들의 사용은 종래 틀로 찍어져 구부러진 구성요소들 또는 깊게 늘려진 강철 하우징들의 사용에서 가능하지 않은 최적 냉각을 위한 비교적 복잡한 하우징 구조를 가능하게 한 다.

팬 블레이드들(23)을 가진 팬 허브(22)는 출력측상에서 하우징 커버(21)상에 배치된다. 냉각 팬의 동작 동안 회전 팬 블레이드들(23)은, 공기 흐름이 흐름(26) 방향으로 진행하여 형성되도록, 전기 모터(18)의 전면(24) 및 후면(25) 사이에 압력 차를 형성한다. 상기 공기 흐름은 발산되는 열을 다른 방향으로 전환하고 따라서 전기 모터(18)를 냉각하기 위하여 냉각 공기 흐름으로서 모터 하우징을 따라 유도된다. 권선 및 손실 형성 철이 내부에 배열된 외부 회전자를 가진 전기 모터와, 권선 및 손실 형성 철이 외측에 배열된 사용된 내부 회전자(2)를 전기 모터를 대조하여, 폐기 열은 모터 하우징쪽으로 큰 범위까지 직접적으로 방향이 전환되어, 모터 하우징 둘레로 흐름으로써, 폐기 열은 방향이 전환되고 모터(18)는 냉각된다.

후면 베어링 커버(19)는 원형 하우징 관통부(28)가 배열된 실질적으로 하우징 링(27)으로 구성된다. 하우징 관통부(28)는 중앙 집중 방식으로 모터(18)의 B 측 베어링 자리(29)를 포함하여, 베어링 커버(19)는 후면 베어링 차폐부로서 동시에 사용한다. 하우징 관통부(28)에서, 모터 전자제품들(20)을 포함하는 전자 모듈은 열 도전 접착제에 의해 통합되거나 접속된다(도 5 참조). 전자 모듈은 여러 가지 중에서 상세히 도시되지 않은 인쇄회로기판 및 리액터, 전력 트랜지스터들, 분류기 및 전해질 캐패시터들을 포함한다. 인쇄회로기판은 이에 따라 캡슐화되고 특히 삼상 접촉부들(31)이 노출되는 에지상에서 커버(30)에 의해 커버된다(도 5 참조). 캡슐화는 첫째 밀봉된 모터 전자제품들(20)을 보호하기 위하여 사용한다. 캡슐화는 또한 전자제품들에 의해 생성된 방출 열이 전기 모터(18)의 다른 영역들 로 방향 전환되는 것이 아니고, 직접적으로 원래 장소에서 후면 하우징 부분(19) 및/또는 커버(30)로 방출되고 이로부터 다양한 냉각 공기 흐름들에 따라 운반될 수 있는 것을 보장한다. 모든 전자제품 구성요소들은 이런 목적을 위하여 열 도전성 방식으로 하우징 트러프(trough)(28)에 접속된다.

회전자(2)에 설치되게 접속되고 회전자(2)와 함께 움직이는 팬(15)은 체적을 생성하여 모터 내부를 통한 공기 흐름을 증가시킨다. 게다가, 팬(15)은 냉각 공기가 모터 전자제품들(20)을 이미 통과하고 그 지점에서 직접적으로 흡수되는 폐기 열을 가진 후, 이런 목적을 위하여 대응하는 개구부(11)를 가진 회전자(2)를 통하여 냉각 공기의 흐름을 돕는다.

하우징 트러프(28) 및 하우징 링(27) 사이의 접합부에서, 하우징 트러프(28)는 방사상으로 연장하는 자립식 냉각 리브들(33)이 형성되어 공기 인입 개구부들(32)을 형성하도록 흐름(26) 방향으로 연장하는 관통 홀들을 포함한다. 냉각 리브들(33)은 동시에 모터 전자제품들(20)의 방출 열을 하우징 링(27)으로 편향하기 위한 열 도전체들로서 사용한다. 공기 인입 개구부들(32)은 모터 내부에 배열된 구성요소들은 냉각 공기에 폐기 열을 직접 방출할 수 있도록 모터 내부(17)로 냉각 공기의 진입을 위하여 사용한다. 나사식 접속부들을 형성하기 위한 보어들(35)을 가진 장착 표면들을 포함하는 플랜지들(34)은 하우징 링(27)에 부착된다. 대응 플랜지들(34')을 포함하는 베어링 커버(19)는 이들 나사식 접속부들을 통하여 출력측상에서 하우징 커버(21)에 접속된다.

냉각 팬의 회전 및 회전 방향(36)으로 회전자(2)의 회전에 의해 이루어지는 전기 모터(18)의 후면(25) 및 전면(24) 사이의 일반적인 압력 차로 인해, 공기 공급은 후면에 면하는 베어링 차폐부(19)의 공기 인입 개구부들(32)을 통하여 모터(18)의 외부에서 내부로 형성된다. 그러므로 공기 인입 개구부들(32)은 베어링 차폐부(19)의 외부 영역들에 배열되고, 즉 후방 베어링 차폐부(19)의 중심 지점에서 가장 멀리 배열된다. 종래 모터들의 공기 인입 개구부들과 대조하여, 공기 인입 개구부들(32)은 모터 내부(17)로 공기의 충분한 진입을 보장하기 위하여 보다 크다.

흐름 경로의 간략화를 위하여, 회전자(2)상 및 회전자(2)를 통한 공기 흐름 경로들은 도면들에서 화살표들로 도시된다. 냉각 공기 흐름은 우선 공기 인입 개구부들(32)을 통하여 모터 내부(17)로 진입한다. 모터 내부(17)에 진입 후, 냉각 공기는 고정자(38)를 통하여 제 1 흐름 경로(37) 상으로 흐른다(도 7 참조). 이런 목적을 위하여, 서로 이격된 고정자 이빨의 단일 이빨 권선은 제공된다. 냉각 공기 흐름은 그루브 슬롯들(39)을 통하여 유도되고 권선들(40)을 직접적으로 통과하고, 고정자 코어의 폐기 열을 흡수하고(도 6 참조), 여기서 냉각 공기 경로(37)에서 나타나는 공기는 권선들(40) 사이로 흐르고 도면의 평면에서 관찰자 쪽으로 흘러 나간다. 냉각 공기 흐름이 직접적인 경로상에서 고정자 이빨의 구리 권선들에 도달하도록, 공기 제어 개구부들로서 공기 인입 개구부들(32)이 고정자 이빨의 위치로 조절되는 것은 특히 바람직하다.

둘째, 냉각 공기는 제 2 흐름 경로(41) 상에서 회전자(2)를 통하여 흘러, 우선적으로 베어링(29) 및/또는 회전자 샤프트(13)의 방향으로 후면 하우징 커버에 통합된 모터 전자제품들(20)을 지나 흐르고 그 다음 개구부(11)를 통과하여 회전자(2)를 통해 흐른다(도 7 참조). 다른 말로, 외부에서 내부로 진입하는 공기는 회전자(2)의 개구부(11) 쪽으로 흐르고 회전자(2)를 통하여 흐른다(도 1 참조). 베어링 커버의 공기 인입 개구부들(32)의 배열에 의해, 동작 동안 열적으로 절연 공기 층은 모터 전자제품들(20)의 커버(30) 및 회전자(2) 사이에 형성된다. 이것은 여러 가지 중에서, 폐기 열이 고정자(38)로부터 모터 전자제품들(20)로 전달되는 것을 방지하거나 적어도 크게 감소시키는 효과를 가진다. 동시에, 모터 전자제품들(20)로부터 폐기 열의 흡수 및 제거는 공기 흐름을 유발한다.

회전자(2)의 전면(9) 상에서, 공기는 다수의 배출 개구부들(42)을 통하여 회전자(2)로부터 발생한다(도 2 참조). 배출 개구부들(42)은 회전자 전면(9) 방향으로 회전자(2)의 내부 주변 표면(43)에 대한 연장부로서 연장한다. 상기 배출 개구부들은 공기 도통 웨브들(44)에 의해 개별 배출 개구부들(42)로 분할되는 원주형 공기 배출 슬롯 타입으로 형성된다. 공기 도통 웨브들(44)은 고정 엘리먼트(12)에 접속된 팬 허브(45)의 하부 면상에 배열된다. 공기 도통 웨브들(44)은 회전자(2)의 전면(9)상에서 연장하고, 팬 허브(45)로부터 회전자(2)의 외부 원주부(4)로 연장하는 서로에 관련하여 팬 임펠러의 개별 팬 엘리먼트들(46)을 형성한다. 따라서 팬 엘리먼트들(46)은 후방으로 곡선진 블레이드들로서 구성된다.

회전자(2)를 통하여 흐르는 공기는 공기 배출 개구부들(42)로부터 발생하고 팬 엘리먼트들(46) 내부로 바깥쪽으로 방사상으로 편향된다. 팬 엘리먼트들(46)은 축방향(6)으로 외부 단부들상에서 곡선져서, 각각의 팬 엘리먼트(46)는 통합된 편 향 엘리먼트(47) 타입을 포함한다. 편향 엘리먼트들(47)에 의해, 팬 엘리먼트들(46)을 통하여 방사상으로 흐르는 냉각 공기는 팬 엘리먼트(46)를 떠날 때 축 방향(6)으로 다소 편향된다. 그러나, 냉각 공기가 배타적으로 방사상 방향으로 팬(15)을 떠나지 않도록 편향은 발생한다. 다른 말로, 회전자(2)를 떠난 후 냉각 공기는 팬(15)을 따라 운반되고, 축 방향(6)으로 편향되고 출력측에서 하우징 커버(21)로부터 방출된다. 출력측에서 하우징 커버(21)는 이런 목적을 위하여 다수의 관통 개구부들(48)을 포함한다(도 6 참조). 관통 개구부들(48)은 A측 베어링(49)에 관련하여 별 모양으로 배열되고 그루브 슬롯들(39) 및 팬 엘리먼트들(46) 상에 배열된 원형 배출 영역을 형성한다. 관통 개구부들(48)을 서로 이격하는 지지 웨브들(62)은 그들이 권선들(40)에 관련하여 중앙으로 연장하도록 그루브 슬롯들(39)로 오프셋되게 배열된다. 결과적으로, 권선들(40) 밖으로 흐르는 냉각 공기(37)에 대한 흐름 저항은 감소된다.

축방향(6)으로 회전자(2)로부터 발생하는 냉각 공기의 편향은 흐름 경로들(37, 41)을 따라, 한편으로 고정자 권선들을 통하여 다른 한편으로 회전자(2)를 통한 두 개의 공기 흐름들이 서로 접촉하지 않게 한다. 이것은 공기 흐름의 난류를 유발하고 따라서 냉각 성능의 손상을 유도한다. A측 베어링(49)에서 회전자 샤프트(13)는 B 측 베어링(29)에서 처럼 볼 베어링(50)이 장착된다. 따라서 하우징 커버(21)는 베어링 커버(19)의 하우징 트러프(28)와 대향하는 커버 상부면(51) 및 축 방향(6)으로 연장하는 측면 원주 하우징 커버 벽(52)으로 구성된다(도 7 참조).

그루브 슬롯들(39) 및 회전자(2)의 팬(15)으로부터 나오는 냉각 공기 흐름들 은 모터 내부(17)로부터 관통 개구부들(48)을 통해 발생하고 흐름 방향으로 폐기 열을 흡수하는 가열된 하우징 커버(21)의 상부 면(51)상으로 분다.

출력측 하우징 커버(21)는 관통 개구부들(48)로부터 발생하는 냉각 공기 흐름이 출력측상 커버 상부면(51) 위로 흐르고 모터 하우징 및 팬 허브(22) 사이의 에지 상에서 주변 공기 배출 갭(53)을 통해 발생하도록, 항아리 또는 벨 모양으로 냉각 팬의 팬 허브(22)에 의해 밀봉된다. 팬 허브 내부 구조 및 모터 하우징 부분들은 서로에 관련하여 그 모양이 조절되어, 모터 하우징 및 팬 허브(22) 사이의 비교적 좁은 공기 배출 갭(53)은 일정한 폭으로 형성되고, 관통부를 통과하는 높은 속도의 냉각 공기는 달성될 수 있다.

팬 허브(22)의 회전에 의해, 비교적 좁은 공기 배출 갭(53)으로부터 발생할 때 냉각 공기 흐름은 다른 말로 부가적으로 가속되어, 압력 차는 증가하고 이에 따라 냉각 효과는 추가로 개선된다. 팬 허브의 내부 면에는 보강 리브들(54)이 제공되고, 상기 보가 리브들은 팬 엘리먼트들로서 사용하고, 방사 팬 타입을 형성하고 추가로 냉각 공기 흐름을 가속시킨다(도 7 참조). 다른 말로, 보강 리브들(54) 모양의 결과로서, 공기 흐름은 모터 내부(17)를 통하여 증가되고 냉각 효과는 증가된다.

공기 배출 갭(53)으로부터 발생하는 냉각 공기는 후면 베어링 커버(19)의 하우징 링(27)상에 배열되고 회전 방향에 따라 구성된 공기 유도 블레이드들(55)과 접촉하게 되고, 상기 블레이드들은 후면 커버(19)의 원주부상에 환형 방식으로 배열된다(도 6 참조). 공기 유도 블레이드들(55)은 열 도전 방식으로 모터 전자제품 들(20)에 접속되어, 상기 블레이드들은 특히 모터 전자제품들(20)에 의해 생성되고 모터 내부(17)로부터 외부로 폐기 열을 제거하기 위하여 사용한다. 바람직하게, 이들 냉각 엘리먼트들의 위치는 공기 배출 갭(53)을 통하여 발생하는 냉각 공기 흐름이 직접적인 경로상에서 공기 유도 블레이드들(55)에 도달하도록, 공기 배출 갭(53)의 위치로 조절된다.

회전자(2)가 통합된 팬(15)을 포함하기 때문에, 회전 방향은 고정된다. 이런 회전 방향에 해당하게 선택되고 특히 낫 모양인 공기 유도 블레이드들(55)의 실시예는 모터(18)로부터 멀리 방출된 냉각 공기의 지향된 흐름을 돕는다.

도 8에서, 본 발명의 실시예는 제공되고, 여기서 방사상 축 팬(56)은 또한 개방 내부 회전자(57)와 협력하기 위하여 제공된다. 회전자(57)를 통과하는 냉각 공기는 팬(56)에 의해 방사상으로 가속되고 그 다음 축 방향으로 방출된다. 그러나, 팬(56)은 회전자 샤프트(13)상에 배치되고 고정 엘리먼트들에 의해 회전자(57)에 접속된 독립된 구성요소로서 설계된다(상세하게 도시되지 않음).

도 9는 독립된 팬을 도시한다. 팬은 간단히 회전자(57)를 통하여 주변부들로 냉각 공기를 방사상으로 방출하는 방사상 팬(58)이다.

마지막으로, 도 10에서 본 발명의 다른 실시예는 도시되고, 여기서 축 팬(59) 형태의 독립된 팬은 제공되어 내부 회전자(60)의 중앙 개구부에 삽입된다. 회전자(60) 및 개구부(11') 내 중앙 고정 엘리먼트(12') 사이의 접속 엘리먼트들(14')은 4개의 개방 부분들이 생성되도록 제공되고 여기서 개별 팬 엘리먼트들(61)은 설치된 상태로 배열된다. 이런 예시적인 실시예는 팬(59)이 회전자(60) 내부에 수용될 때 특히 편평한 구성을 특징으로 한다.

Claims (8)

1. 전기 머신(18)으로서,

   영구 자석들에 의해 여기되는 회전자(2) 및 고정자(38),

   자기적으로 효력이 없는 존(10)이 회전자(2) 중심 근처에 생성되도록 회전자(2)의 원주 라인상에 배열된 자석들(3),

   회전자(2)를 통한 공기 흐름 경로(41)를 형성하기 위해 회전자(2)의 자기적으로 효력없는 존(10) 내에 있는 실질적으로 축방향(6)으로 연장하는 적어도 하나의 개구부(11), 및

   회전자(2)의 개구부(11)를 통한 공기 흐름을 형성하기 위하여 회전자(2)와 함께 움직이는 팬(15,56,58,59)을 포함하는,

   전기 머신.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 개구부(11)는 회전자(2)가 중공 원통형 모양을 가지도록 구성되고, 중앙 고정 엘리먼트(12)는 개구부(11)내에 수레바퀴 살들 방식으로 배열된 버팀목들(14)에 의해 회전자(2)에 접속되는 회전자 샤프트(13)를 위하여 제공되는,

   전기 머신.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 팬(15) 및 회전자(2)는 서로 직접 접 속되거나 어셈블리 유니트를 형성하는,

   전기 머신.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 팬(15)은 회전자(2)의 플라스틱 오버몰딩 구성요소인,

   전기 머신.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 공기 인입 개구부(32)를 가진 머신(19)의 후면 하우징 부를 특징으로 하고, 상기 공기 인입 개구부(32)는, 회전자(2)를 통하여 흐르는 공기가 전자 구성요소(20)를 따라 유도되도록, 회전자(2)의 개구부(11)에 배열되는,

   전기 머신.
6. 제 5 항에 있어서, 고정자(38)의 권선들을 따라 유도되는 제 2 공기 흐름 경로(37)를 특징으로 하는,

   전기 머신.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬은 반경 축 팬(15,56) 또는 반경 팬(58) 또는 축 팬(59)으로서 구성되는,

   전기 머신.
8. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전기 머신(18)을 포함하는 팬 유니트로서,

   상기 전기 머신에 의해 구동되는 팬, 특히 자동차용 냉각 팬을 포함하는,

   팬 유니트.

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