KR20220109412A - 전기 기계용 스테이터 하우징, 차량용 전기 기계 및 차량 - Google Patents

전기 기계용 스테이터 하우징, 차량용 전기 기계 및 차량 Download PDF

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KR20220109412A
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닐스 크라이스
필리프 손트게라트
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발레오 지멘스 이오토모티브 독일 게엠베하
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Abstract

전기 기계(1)용 스테이터 하우징(2)은 냉각 유체용 유입구(9)와, 냉각 유체용 유출구(10)와, 유입구(9)와 유출구(10) 사이에 형성되고 유입구(9)로부터 유출구(10)로 지향되는 유동 방향으로 냉각 유체를 흐르게 할 수 있는 냉각 덕트(11)를 포함하며, 냉각 덕트(11)는 유동 방향을 따라 각각 연장되고 냉각 유체로부터 스테이터 하우징(2)으로 열을 전달하도록 설계된 제 1 열전달 구성체(12) 및 제 2 열전달 구성체(13)를 구비하고, 제 1 열전달 구성체(12)는 냉각 덕트(11)의 제 1 섹션(16)에 배열되고 제 2 열전달 구성체(13)는 제 1 섹션(16)에 대해 유입구측에 있는 냉각 덕트(11)의 제 2 섹션(17)에 배열되며, 제 1 섹션(16)에 있는 제 1 열전달 구성체(12)는 제 2 섹션(17)에 있는 제 2 열전달 구성체(13)보다 큰 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 더 크게 생성한다.

Description

전기 기계용 스테이터 하우징, 차량용 전기 기계 및 차량
본 발명은 냉각 유체용 유입구, 냉각 유체용 유출구, 유입구와 유출구 사이에 형성되고 유입구로부터 유출구로 지향된 유동 방향으로 냉각 유체를 흐르게 할 수 있는 냉각 덕트를 포함하는 전기 기계용 스테이터 하우징에 관련된다.
게다가, 본 발명은 차량용 전기 기계에 관련된다.
전기 기계는 스테이터의 권선의 전기 손실로 인해 작동 동안에 가열된다. 허용할 수 없을 정도로 높은 온도는 권선에 열적 결함으로 이어진다. 전기 기계의 활용을 증가시키기 위해, 특히 차량의 구동 기계로 사용하는 경우, 전기 기계의 스테이터 하우징에 냉각 덕트를 제공하는 실행법이 알려져 있으며, 상기 덕트는 스테이터로부터 냉각 유체로 열을 발산한다.
이러한 스테이터 하우징은, 전기 기계를 냉각하기 위한 유체를 수용하기 위한 유체 덕트를 구비하고, 유입구와 유출구를 포함하는 유체 연결부를 구비하며, 하우징 벽을 구비하는 전기 기계용 하우징을 개시하는 특허문헌 EP 3 358 721 A1에 공지되어 있다. 하우징 벽은 제 1 공간 방향을 따른 2개의 단부면 사이의 축방향 범위와, 2개의 추가 공간 방향을 따른 범위의 반경을 갖는 반경방향 범위를 갖는다. 유체 덕트는 전체 하우징 벽에 걸쳐서 연장되는 냉각 재킷의 일부이다.
냉각 유체가 냉각 덕트를 통해 흐를 때, 온도 분포는 온도가 유입구로부터 유출구로 상승하는 정도이다. 이는 스테이터로부터의 불균일한 열방산으로 이어진다.
본 발명의 근본적인 목적은 스테이터 하우징의 냉각 덕트를 따라 온도 분포를 보다 균일하게 만드는 것이다.
본 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제안은 서두에 언급된 유형의 스테이터 하우징의 경우, 냉각 덕트는 유동 방향을 따라 각각 연장되고, 냉각 유체로부터 스테이터 하우징으로 열을 전달하도록 설계되는 제 1 열전달 구성체 및 제 2 열전달 구성체를 구비한다는 것이며, 제 1 열전달 구성체는 냉각 덕트의 제 1 섹션에 배열되고 제 2 열전달 구성체는 제 1 섹션에 대해 유입구측에 있는 냉각 덕트의 제 2 섹션에 배열되고, 제 1 섹션에 있는 제 1 열전달 구성체는 제 2 섹션에 있는 제 2 열전달 구성체보다 큰 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 생성한다.
본 발명은 유입구측보다 유출구측의 길이에 대한 열전달 면적을 더 크게 만드는 개념에 기반한다. 따라서, 이미 가열된 냉각 유체가 유출구측에 위치된 제 1 섹션 내로 흐르면, 제 1 열전달 구성체에 의한 냉각 유체로의 열방산이 증가하여, 열이 방산되는 스테이터 부품과 냉각 유체 사이의 상대적으로 낮은 온도 차이로 인한 본질적으로 열악한 열전달을 보상할 수 있다. 이는 유리하게는 스테이터 하우징을 따른 온도 분포가 더 균일하게 이루어지는 것을 가능하게 한다.
일반적으로, 제 1 섹션 및/또는 제 2 섹션은 각각, 냉각 덕트의 길이의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 바람직하게는 적어도 30%를 차지한다. 냉각 덕트의 섹션은 서로 직접 인접할 수 있거나, 섹션 사이에서, 섹션 중 어느 것과도 연관되지 않은 전이 섹션을 제공하는 것이 가능하다. 섹션은 편의상, 중첩되지 않는다. 냉각 덕트는 일반적으로 반경방향 위치에서 둘레방향 및 축방향으로 연장되는 내부 경계면을 갖는다. 특히, 냉각 덕트는 내부 경계면보다 더 외측에 편의상 위치하는 반경방향 위치에서 둘레방향 및 반경방향으로 연장되는 외부 경계면을 갖는다. 냉각 덕트는 일반적으로 반경방향 및 적어도 하나의 추가 공간 방향으로 연장되는 측벽을 구비한다. 측벽은 바람직하게 유체-기밀 디자인을 갖는다.
본 발명에 따른 스테이터 하우징의 경우, 열전달 구성체 각각이 냉각 덕트를 유동 방향을 따라 연장되는 복수의 부분 냉각 덕트로 분할하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 부분 냉각 덕트는 서로에 대해 유체-기밀 디자인을 갖는다. 각각의 열전달 구성체에 의해 형성된 부분 냉각 덕트의 유동 단면은 바람직하게는 동일한 크기를 갖는다.
유리한 개선예로서, 냉각 덕트를 적어도 2개의 제 2 부분 냉각 덕트로 분할하는 제 2 열전달 구성체, 및 냉각 덕트를, 제 2 부분 냉각 덕트의 수보다 적어도 하나 더 많은 수의 제 1 부분 냉각 덕트로 분할하는 제 1 열전달 구성체에 대한 제공이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터 하우징에서, 제 2 섹션에 대한 유입구측의 추가 섹션에서, 냉각 덕트는 제 2 섹션에서보다 작은 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 갖는 것으로 유리하게 예상된다. 특히, 추가 섹션은 내부 경계면, 외부 경계면 및 측벽에 의해서만 경계지어진다. 일반적으로, 추가 섹션은 유입구 및/또는 제 2 섹션에 직접 인접한다.
본 발명에 따른 스테이터 하우징의 바람직한 실시예에서, 제 1 열전달 구성체는 적어도 2개의 열전달 요소에 의해 형성되고, 제 2 열전달 구성체는 제 1 열전달 구성체의 열전달 요소의 수보다 적은, 바람직하게는, 하나 적은 수의 열전달 요소에 의해 형성된다.
섹션 사이의 유체 기계학적으로(fluid-mechanically) 유리한 전이를 달성하기 위해, 본 경우, 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이의 전이 섹션에 위치되고 냉각 덕트의 외부 에지를 향해 연장되는 확장 요소에 의해 인접하게 되는 제 1 열전달 구성체의 열전달 요소가 제공된다.
대안적으로, 제 2 열전달 구성체의 열전달 요소는 분기 요소에 의해 제 1 열전달 구성체의 열전달 요소에 연결되고, 분기 요소는 열전달 요소보다 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이의 전이 섹션에서 냉각 덕트 내로 반경방향으로 덜 멀리 연장되는 경우에, 기계적으로 강력한 전이가 달성될 수 있다. 기계적 응력과 이에 따른 스테이터 하우징의 균열 위험이 분기 요소에 의해 상당히 감소될 수 있다는 것은 시뮬레이션을 통해 결정할 수 있다. 분기 요소는 편의상 Y자 형상 디자인을 갖거나, 그리고/또는 냉각 유체가 그 위로 흐를 수 있다.
분기 요소에 의해, 주어진 제조 허용오차에 대해 스테이터 하우징에서 더 낮은 기계적 응력을 달성하거나, 주어진 최대 허용가능한 기계적 응력에 대해 스테이터 하우징을 스테이터에 연결하는 압력 끼워맞춤으로 더 높은 제조 허용오차 및 더 높은 전달 가능한 모멘트를 달성하는 것이 유리하게 가능하다. 게다가, 주어진 최대 허용가능한 기계적 응력에 대해 더 높은 제조 허용오차를 허용하여, 제조 노력과 비용을 줄이는 것이 가능하다.
분기 요소는 바람직하게는 열전달 요소의 반경방향 범위의 적어도 0.1배, 바람직하게는 적어도 0.25배, 특히 바람직하게는 0.4배, 및/또는 최대 0.9배, 바람직하게는 최대 0.75배, 특히 바람직하게는 0.6배를 갖는다.
바람직한 디자인 대안예에 따르면, 열전달 요소는 각각의 섹션을 따라 연속적으로 연장되는 것으로 예상된다.
이에 대한 대안예로서, 각각의 열전달 구성체는 적어도 하나의 열전달 요소를 포함하는 복수의 열전달 유닛에 의해 형성되고, 열전달 유닛은 각각의 섹션을 따라 부분적으로 연장되어서, 2개의 인접한 열전달 유닛 사이에 중단부를 형성한다.
본 발명에 따른 원리는 다양한 냉각 덕트 아키텍처에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스테이터 하우징의 바람직한 구성에서, 냉각 덕트는 스테이터 하우징의 둘레방향으로 나선형으로 연장되는 것으로 예상된다. 나선형 디자인이라고도 하는 스테이터 하우징의 이러한 디자인은 일반적으로 냉각 덕트의 전체 길이에 걸쳐서 유동 방향의 동일한 배향을 달성한다. 본 경우, 냉각 덕트의 종방향 구역은 바람직하게는 둘레방향으로만 뻗어나가며, 축방향으로 인접한 종방향 구역은 오프셋 구역에 의해 연결되며, 유동 방향은 둘레방향 및 축방향으로 뻗어나간다. 제 1 섹션 및/또는 제 2 섹션 및/또는 추가 섹션은 종방향 구역 내에서 그리고 오프셋 구역 내에서 둘 모두 연장될 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터 하우징의 대안적인 구성에 따르면, 둘레방향 또는 축방향으로 연장되는 복수의 메인 구역, 및 메인 구역에 인접하게 연결되는 편향 구역에 의해 미앤더(meander) 형상으로 형성되는 냉각 덕트가 제공된다. 그러므로, 본 명세서에서, 하나의 메인 구역으로부터 인접한 메인 구역으로의 전이에서 유동 방향의 배향이 변경된다. 일반적으로, 각 편향 구역은 최소 170° 및/또는 최대 190°의 냉각 유체 방향 변경을 보장한다.
본 경우, 적어도 하나의 열전달 유닛이 각 메인 구역에 배열되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 중단부가 편향 구역을 따라 완전히 연장되도록 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터 하우징의 경우, 냉각 덕트가 스테이터 하우징에 있는 공동에 의해 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
스테이터 하우징의 바람직한 구성에 따르면, 본 명세서에서, 스테이터 하우징은 내부 하우징 요소 및 외부 하우징 요소를 포함하는 것으로 예상되며, 내부 하우징 요소는 외부 하우징 요소 내에 동축으로 배열되고, 공동은 내부 하우징 및/또는 외부 하우징 요소에 형성된다.
본 발명의 기반이 되는 목적은 게다가 본 발명에 따른 스테이터 하우징 및 스테이터 하우징 내에 배열된 스테이터를 포함하는 차량용 전기 기계에 의해 달성된다.
본 발명의 추가 이점 및 상세는 도면에 기초하여 후술되는 예시적인 실시예로부터 나타난다. 이러한 도면은 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 기계의 예시적인 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 스테이터 하우징의 제 1 예시적인 실시예의 분해도를 도시한다.
도 3은 스테이터 하우징의 제 1 예시적인 실시예의 냉각 덕트의 평면 돌출부를 도시한다.
도 4는 작동 동안에 제 1 예시적인 실시예에 따른 스테이터 하우징의 압력 끼워맞춤에서의 온도 분포를 도시한다.
도 5는 작동 동안에 종래의 스테이터 하우징의 압력 끼워맞춤에서의 온도 분포를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 하우징의 제 2 예시적인 실시예에 따른 전이 섹션의 구역에서 냉각 덕트의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 하우징의 예시적인 제 3 실시예에 따른 하우징 요소의 사시도를 도시한다.
도 8은 예시적인 제 3 실시예의 냉각 덕트의 평면 돌출부를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 스테이터 하우징의 예시적인 제 4 실시예에 따른 하우징 요소의 사시도를 도시한다.
도 10은 예시적인 제 4 실시예의 냉각 덕트의 평면 돌출부를 도시한다.
도 1은 전기 기계(1)의 예시적인 실시예의 단면도이다.
전기 기계(1)는 스테이터 하우징(2)과, 예를 들면, 압력 끼워맞춤에 의해 스테이터 하우징(2)에 연결되는 스테이터(3)와, 스테이터(3) 내에 회전 가능하게 배열된 로터(4)와, 로터(4)가 고정된 샤프트(5)를 포함한다. 예로서, 로터(4)는 복수의 영구 자석(6)을 포함한다. 스테이터 하우징(2)은 후술하는 예시적인 실시예 중 하나에 대응한다.
도 2는 스테이터 하우징(2)의 제 1 예시적인 실시예의 분해도이다.
스테이터 하우징(2)은 스테이터(3)를 위한 실린더 축(8)을 갖는 원통형 수용 공간(7)을 수용한다(도 1 참조). 스테이터 하우징(2)은 냉각 유체의 유입구(9)와, 냉각 유체의 유출구(10)와, 유입구(9)와 유출구(10) 사이에 형성되고 유입구(9)로부터 유출구(10)로 지향되는 유동 방향으로 냉각 유체를 흐르게 할 수 있는 냉각 덕트(11)를 포함한다. 예로서, 유입구(9) 및 유출구(10)는 스테이터 하우징(2)의 측면에서 대향하는 축방향면에 형성된다.
냉각 덕트(11)는 제 1 열전달 구성체(12) 및 제 2 열전달 구성체(13)를 가지며, 이들 각각은 유동 방향을 따라 연장되고, 냉각 유체로부터 스테이터 하우징(2)으로의 열전달을 위해 설계된다.
도 3은 스테이터 하우징(2)의 냉각 덕트(11)의 평면 돌출부이다. 본 경우, 냉각 덕트(11)의 유입구 단부(14)는 우측에 도시되고 냉각 덕트(11)의 유출구 단부(15)는 좌측에 도시된다.
냉각 덕트(11)는 제 1 열전달 구성체(12)가 배열되는 제 1 섹션(16), 및 제 1 섹션(16)에 대해 유입구측에 배열되고 제 2 열전달 구성체(13)가 배열되는 제 2 섹션(17)을 포함한다. 본 경우, 제 1 섹션(16)에 있는 제 1 열전달 구성체(12)는 제 2 섹션(17)에 있는 제 2 열전달 구성체(13)보다 큰 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 생성한다. 게다가, 냉각 덕트(11)는 제 2 섹션(17)에 대해 유입구측에 위치된 제 3 섹션(18)을 포함한다. 제 3 섹션(18)에서, 냉각 덕트(11)는 제 2 섹션(17)보다 작은 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 갖는다.
전기 기계(1)의 작동 동안에, 냉각 유체는 냉각 덕트(11)를 흐르면서 가열되고, 따라서 이미 가열된 냉각 유체는 출구측으로 흐른다. 제 1 섹션(16)의 열전달 면적이 제 2 섹션(17)보다 크고, 제 3 섹션(18)보다 제 2 섹션(17)에서 더 크다는 사실 때문에, 스테이터 하우징(2)을 가로지르는 축방향 온도 분포는 실질적으로 열전달 구성체가 없는 스테이터 하우징, 즉, 냉각 덕트의 전체 길이에 걸쳐서 실질적으로 일정한 열전달 면적과 비교하여 더 균일한다.
본 경우, 냉각 덕트(11)는 제 2 열전달 구성체(16)에 의해 2개의 부분 냉각 덕트(19)로 분할되고 제 1 열전달 구성체에 의해 3개의 부분 냉각 덕트(20)로 분할된다. 부분 냉각 덕트(19)의 단면적은 서로 실질적으로 동일하다. 마찬가지로, 부분 냉각 덕트(20)의 단면적은 서로 실질적으로 동일하다. 각각의 부분 냉각 덕트(19, 20) 사이에서, 스테이터 하우징(2)은 유동 방향에 수직인 방향, 즉, 본 명세서에서, 축방향으로 유체-기밀하게 설계된다.
제 1 열전달 구성체(12)는 제 1 섹션(16)의 유동 방향을 따라 연속적으로 각각 연장되는 2개의 열전달 요소(21, 22)에 의해 형성된다. 제 2 열전달 구성체(13)는 제 2 섹션(17)의 유동 방향을 따라 연속적으로 연장되는 열전달 요소(23)에 의해 형성된다. 열전달 요소는 제 3 섹션(18)에 제공되지 않는다.
제 1 섹션(16)과 제 2 섹션(17) 사이의 전이 섹션(24)에는 - 기본적으로 선택적인 - 확장 요소(25)가 제공되며, 이들 각각은 열전달 요소(21, 22)에 인접하고 냉각 덕트(11)의 외부 에지까지 연장된다. 이는 제 2 섹션(17)과 제 1 섹션(16) 사이의 유체-기계적인 전이를 향상시킨다.
본 예시적인 실시예에서, 냉각 덕트(11)는 스테이터 하우징(2)의 둘레방향으로 나선형으로 연장된다. 이를 위해, 냉각 덕트(11)는 유동 방향이 둘레방향으로 진행하는 4개의 길이방향 구역(26)과, 인접한 종방향 구역(26)을 연결하고 유동 방향이 둘레방향 및 축방향으로 진행하는 3개의 오프셋 구역(27)을 갖는다.
도 2는 또한 스테이터 하우징(2)이 내부 하우징 요소(28) 및 외부 하우징 요소(29)를 포함하는 것을 도시한다. 하우징 요소(28, 29)는 내부 하우징 요소(28)가 외부 하우징 요소(29) 내로 가압될 때 냉각 덕트(11)의 범위를 완전히 제한하는 방식으로 서로 동축으로 배열된다. 본 경우, 냉각 덕트(11)의 측벽과 반경방향 내부 경계면은 내부 하우징 요소(28)에 있는 공동에 의해 형성되는 반면, 외부 하우징 요소(29)는 냉각 덕트(11)의 반경방향 외부 경계면을 형성하는 평활한 내부면을 갖는다. 알 수 있는 바와 같이, 유입구(9) 및 유출구(10)는 외부 하우징 요소(29)의 측면에 제공된다.
각각의 하우징 요소(28, 29)는 샤프트(5)를 위한 관통 개구부(32)를 갖는 베어링 플레이트(30, 31)를 구비한다(도 1 참조).
도 4는 전기 기계(1)의 작동 동안에 스테이터 하우징(2)의 압력 끼워맞춤에서의 온도 분포를 도시한다. 도 5는 열전달 구성체가 없는 종래의 스테이터 하우징의 압력 끼워맞춤에서의 온도 분포를 도시한다. 본 경우, 온도의 등치선(L)은 각각 2K의 간격을 두고 있다. 도 4와 도 5의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 도 4의 등치선(L)은 덜 조밀하게 패킹되므로, 종래의 스테이터 하우징의 경우보다 축방향으로 실질적으로 더 균일한 온도 분포가 있다.
도시된 온도 분포는 특성 값을 갖는 시뮬레이션을 기반으로 한다. 이하의 표는 종래의 스테이터 하우징(칼럼(A))의 경우, 제 1 예시적인 실시예에 따른 하우징(2)(칼럼(B))의 경우, 및 종방향 구역의 수가 종래의 스테이터 하우징에 비해 4개 내지 6개로 증가된 스테이터 하우징(칼럼(C))의 경우에, 유입구와 유출구 사이의 압력 강하, 압력 끼워맞춤에서의 평균 표면 온도, 및 내부 하우징 요소의 평균 체적 온도를 시뮬레이션한 결과를 보여준다.
Figure pct00001
열전달 구성체(12, 13)에 의해 압력 강하를 약간만 증가시키면서 평균 온도를 크게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 온도 감소와 압력 강하 증가 둘 모두는 메인 구역의 수가 증가하는 스테이터 하우징의 경우보다 제 1 예시적인 실시예에서 더 유리하다는 것에 유의해야 한다. 이러한 결과는 후술하는 예시적인 실시예에 질적으로 전달될 수 있다.
도 6은 후술되는 차이점을 제외하고 제 1 예시적인 실시예에 대응하는 스테이터 하우징(2)의 제 2 예시적인 실시예에 따른 전이부(24)의 구역에서의 냉각 덕트(11)의 사시도이다.
본 예시적인 실시예에서, 제 2 열전달 구성체(13)의 열전달 요소(23)는 분기 요소(33)에 의해 제 1 열전달 구성체(12)의 열전달 요소(21, 22)에 연결된다. 분기 요소(33)는 Y자 형상을 갖고 열전달 요소(21, 22, 23)보다 반경방향으로 덜 외측으로 멀리 연장되어서, 냉각 유체가 2개의 화살표로 나타낸 바와 같이 그 위에 걸쳐서 흐를 수 있다. 분기 요소(33)에 의해, 전이 섹션(24)의 기계적 응력은 제 1 예시적인 실시예 또는 자유 전이 섹션을 갖는 제 1 예시적인 실시예에 대응하는 예시적인 실시예에 비해 상당히 감소된다. 순전히 예로서, 본 명세에서 분기 요소(33)는 열전달 요소(21, 22, 23)의 반경방향 범위의 절반을 갖는다.
시뮬레이션에서, 압력 끼워맞춤에서의 3㎾의 추정된 열원, 70℃의 냉각 유체로서의 물의 유입구 온도 및 10l·min-1의 체적 유량, 128mbar의 압력 강하는 78.1℃의 압력 끼워맞춤에서의 평균 표면 온도에서 발생한다. 분기 요소, 즉, 자유 전이 섹션(24)이 없는 스테이터 하우징의 경우, 78.0℃의 압력 끼워맞춤에서의 평균 표면 온도에서, 5mbar인 더 높은 압력 강하가 결정된다.
기계적 관점에서, 제 2 실시예에서 184.7㎫ 및 94.6㎫의 전이 섹션에서 분기 요소가 없는 스테이터 하우징의 본 미제스 응력(von Mises stresses)은 예시적인 시뮬레이션에서 결정된다. 인장 응력은 말하자면, 분기 요소가 없는 스테이터 하우징의 경우 210㎫로부터 101㎫까지 감소될 수 있다. 본 경우, 본 명세서에서 비교한 2개의 스테이터 하우징 사이의 압력 끼워맞춤에서의 평균 접촉 압력에 주목할만한 편차가 없다.
도 7은 스테이터 하우징(2)의 제 3 예시적인 실시예의 내부 하우징 요소(28)의 사시도이며, 이는 후술되는 차이점을 제외하고 제 1 예시적인 실시예에 대응한다.
제 3 실시예에서, 냉각 덕트(11)는 축방향으로 연장되는 복수의 메인 구역(34)과, 인접한 메인 구역(34)을 연결하는 편향 구역(35)에 의해 미앤더 형상으로 형성된다. 본 경우, 편향 구역은 유동 방향으로 180°만큼의 변화를 가져온다. 본 명세서에서, 예로서, 유입구(9) 및 유출구(10)는 도 1 및 도 2와 대조적으로, 스테이터 하우징(2)의 축방향측 상에 위치된다.
도 8은 예시적인 제 3 실시예의 냉각 덕트(11)의 평면 돌출부를 도시한다.
제 1 섹션(16)은 유출구 단부(15)로부터 제 2 섹션(17)까지 8개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장되며, 이는 제 3 섹션(18)까지 7개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장된다. 이는 유입구 단부(14)까지 3개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장된다.
제 1 열전달 구성체(12)는 제 1 섹션(16)이 연장되는 메인 구역(34)의 수에 대응하는 다수의 열전달 유닛(36)을 포함한다. 열전달 유닛(36)은 열전달 요소(21, 22)를 포함하며, 이는 제 1 섹션(16)을 따라 중단부와 함께 축방향으로 연장된다.
제 2 열전달 구성체(13)는 또한 제 2 섹션(17)이 연장되는 메인 구역(34)의 수에 대응하는 다수의 열전달 유닛(37)을 포함한다. 열전달 유닛(37)은 제 2 섹션(17)을 따라 축방향으로 중단부와 함께 연장되는 열전달 요소(23)를 포함한다.
중단부는 편향 섹션(35)의 구역에 각각 위치된다.
도 9는 스테이터 하우징(2)의 제 4 예시적인 실시예의 내부 하우징 요소(28)의 사시도이며, 이는 후술되는 차이점을 제외하고 제 3 예시적인 실시예에 대응한다.
제 4 예시적인 실시예에서, 냉각 덕트(11)는 둘레방향으로 연장되고 편향 구역(35)에 의해 연결되는 복수의 메인 구역(34)에 의해 미앤더 형상으로 형성된다. 본 경우, 유입구 및 유출구는 스테이터 하우징(2)의 반대측 축방향측 상에 동일한 반경방향 위치에 놓여 있다(도 2 참조). 제 1 섹션(16)은 유출구 단부(15)로부터 제 2 섹션(17)까지 2개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장되며, 이는 제 3 섹션(18)까지 2개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장된다. 이는 유입구 단부(14)까지 2개의 메인 구역(34)에 걸쳐서 연장된다.
본 명세서에서, 제 1 열전달 구성체(12)는 제 1 섹션(16)이 연장되는 메인 구역(34)의 수에 대응하는 2개의 열전달 유닛(36)을 포함한다. 열전달 유닛(36)은 제 1 섹션(16)을 따라 중단부와 함께 둘레방향으로 연장되는 열전달 요소(21, 22)를 포함한다.
제 2 열전달 구성체(13)는 제 2 섹션(17)이 연장되는 메인 구역(34)의 수에 대응하는 2개의 열전달 유닛(37)을 포함한다. 열전달 유닛(37)은 제 2 섹션(17)을 따라 중단부와 함께 둘레방향으로 연장되는 열전달 요소(23)를 포함한다.

Claims (15)

  1. 냉각 유체용 유입구(9)와, 냉각 유체용 유출구(10)와, 상기 유입구(9)와 상기 유출구(10) 사이에 형성되고 상기 유입구(9)로부터 상기 유출구(10)로 지향되는 유동 방향으로 상기 냉각 유체를 흐르게 할 수 있는 냉각 덕트(11)를 포함하는 전기 기계(1)용 스테이터 하우징(2)에 있어서,
    상기 냉각 덕트(11)는 유동 방향을 따라 각각 연장되고 상기 냉각 유체로부터 상기 스테이터 하우징(2)으로 열을 전달하도록 설계된 제 1 열전달 구성체(12) 및 제 2 열전달 구성체(13)를 구비하고, 상기 제 1 열전달 구성체(12)는 상기 냉각 덕트(11)의 제 1 섹션(16)에 배열되고 상기 제 2 열전달 구성체(13)는 상기 제 1 섹션(16)에 대해 상기 유입구측에 있는 상기 냉각 덕트(11)의 제 2 섹션(17)에 배열되며, 상기 제 1 섹션(16)에 있는 제 1 열전달 구성체(12)는 상기 제 2 섹션(17)에 있는 제 2 열전달 구성체(13)보다 큰 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 생성하는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 구성체(12, 13) 각각은 상기 냉각 덕트(11)를 유동 방향을 따라 연장되는 복수의 부분 냉각 덕트(19, 20)로 분할하는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 열전달 구성체(13)는 상기 냉각 덕트(11)를 적어도 2개의 제 2 부분 냉각 덕트(20)로 분할하고, 상기 제 1 열전달 구성체(12)는 상기 냉각 덕트(11)를, 상기 제 2 부분 냉각 덕트(20)의 수보다 적어도 하나 더 많은 수의 제 1 부분 냉각 덕트(19)로 분할하는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 섹션(17)에 대한 상기 유입구측의 추가 섹션(18)에서, 상기 냉각 덕트(11)는 상기 제 2 섹션(17)에서보다 작은 유동 방향에 기반한 단위 길이당 냉각 유체에 대한 열전달 면적을 갖는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 열전달 구성체(12)는 적어도 2개의 열전달 요소(21, 22)에 의해 형성되고, 상기 제 2 열전달 구성체(13)는 상기 제 1 열전달 구성체(12)의 열전달 요소(21, 22)의 수보다 적은, 바람직하게는 하나 적은 수의 열전달 요소(23)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 열전달 구성체(12)의 열전달 요소(21, 22)는 상기 제 1 섹션(16)과 상기 제 2 섹션(17) 사이의 전이 섹션(24)에 위치되고 상기 냉각 덕트(11)의 외부 에지를 향해 연장되는 확장 요소(25)에 의해 인접하는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 열전달 구성체(13)의 열전달 요소(23)는 분기 요소(33)에 의해 상기 제 1 열전달 구성체(12)의 열전달 요소(21, 22)에 연결되고, 상기 분기 요소(33)는 상기 열전달 요소(21, 22, 23)보다 상기 제 1 섹션(16)과 상기 제 2 섹션(17) 사이의 전이 섹션(24)에서 상기 냉각 덕트(11) 내로 반경방향으로 덜 멀리 연장되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전달 요소(21, 22, 23)는 각각의 섹션(16, 17)을 따라 연속적으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 열전달 구성체(12, 13)는 적어도 하나의 열전달 요소(21, 22, 23)를 포함하는 복수의 열전달 유닛(36, 37)에 의해 형성되고, 상기 열전달 유닛(36, 37)은 각각의 섹션(16, 17)을 따라 부분적으로 연장되어, 2개의 인접한 열전달 유닛(36, 37) 사이에 중단부를 형성하는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 덕트(11)는 상기 스테이터 하우징(2)의 둘레방향으로 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 덕트(11)는 상기 둘레방향 또는 축방향으로 연장되는 복수의 메인 구역(34)과, 인접한 메인 구역(34)을 연결하는 편향 구역(35)에 의해 미앤더 형상(meander shape)으로 형성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  12. 제 9 항을 종속하는 경우의 제 10 항에 있어서,
    적어도 하나의 열전달 유닛(36, 37)은 각각의 메인 구역(34)에 배열되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 덕트(11)는 상기 스테이터 하우징(2)에 있는 공동에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  14. 제 13 항에 있어서,
    내부 하우징 요소(28) 및 외부 하우징 요소(29)를 포함하고, 상기 내부 하우징 요소(28)는 상기 외부 하우징 요소(29) 내에 동축으로 배열되고, 상기 공동은 상기 내부 하우징 요소(28) 및/또는 외부 하우징 요소(29)에 형성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터 하우징.
  15. 차량용 전기 기계(1)에 있어서,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이터 하우징(2)과, 상기 스테이터 하우징(2) 내부에 배열된 스테이터(3)를 포함하는
    전기 기계.
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