(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械のための流れ制御装置であって、
第一壁と、第二壁とを含み、該第二壁は、前記第一壁と前記第二壁との間にテーパ状の第一チャンバを定めるよう、前記第一壁に対して傾斜され、前記第一壁は、入口孔と、出口孔とを含み、
使用中、前記第一壁を介した熱源から前記液体への熱エネルギの移動が、前記入口孔と前記出口孔との間で実質的に均一であるよう、前記テーパは、前記液体が前記入口孔から前記出口孔との間で運搬されるときに、前記第一チャンバ内の液体の速度を変化させる、
流れ制御装置。
【請求項２】
前記第二壁は、ガイド部材を含み、該ガイド部材は、第一面と、第二面とを含み、前記第一面は、前記第一面と前記第二面との間にテーパ状プロファイルを形成するよう、前記第二面に対して傾斜され、
前記テーパ状の第一チャンバは、前記第一壁と前記ガイド部材の前記第一面とによって形成される、
請求項１に記載の流れ制御装置。
【請求項３】
液体を受け入れるよう構成されるポートを含む第三壁と、
該第三壁と前記ガイド部材の前記第二面とによって定められる第二チャンバとを更に含み、前記第一チャンバの前記出口孔は、前記第二チャンバに結合され、
使用中、前記液体は、前記出口孔を介して前記第一チャンバから前記第二チャンバに運搬され、前記第二チャンバ内の前記液体の少なくとも一部は、前記流路に転送される、
請求項２に記載の流れ制御装置。
【請求項４】
前記第一壁は、前記液体内に乱流を誘発するのに適した波形表面を含む、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の流れ制御装置。
【請求項５】
前記ガイド部材の前記第一面は、前記液体内に乱流を誘発するのに適した波形表面を含む、請求項２及び３のうちのいずれか１項に記載の流れ制御装置。
【請求項６】
電気機械のための概ね円筒形のハウジングであって、
請求項３に記載の流れ制御装置を含む第一端部を含み、
第二端部を含み、
内側環状壁及び外側環状壁を含み、該環状壁は、前記第一端部と前記第二端部との間で軸方向に延び、
前記内側環状壁と前記外側環状壁との間の複数の通路を含み、該通路は、前記第一端部と前記第二端部との間で軸方向に延び、
前記内側環状壁と前記外側環状壁との間に円周方向に延在し且つ前記第二端部で前記軸方向通路を接合する導管を含み、
使用中、前記内側環状壁を介して、熱源からの熱エネルギを前記液体に伝達するよう、液体が、前記軸方向通路によって、前記第一端部にある前記軸方向通路内への前記流れ制御装置の前記流路によって、前記第二端部にある前記導管に運搬される、
ハウジング。
【請求項７】
電気機械のキャビティ内で入口孔と出口孔との間の液体の流れに影響を及ぼすのに適した、前記電気機械の前記キャビティにおいて使用されるときの概ねリング形状のガイド部材であって、
第一面と、第二面とを含み、前記第一面は、前記第一面と前記第二面との間にテーパ状のプロファイルを形成するよう、前記第二面に対して傾斜され、
使用中、テーパ状の第一チャンバが前記電気機械の第一壁と当該ガイド部材の前記第一面との間に定められ、前記液体が前記入口孔と前記出口孔との間で運搬されるときに、当該ガイド部材の前記テーパは、前記第一面に隣接する液体の速度を変化させる、
ガイド部材。
【請求項８】
前記第一面は、前記液体中に乱流を誘発するのに適した波形表面を含む、請求項７に記載のガイド部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械内の部品の冷却に関する。具体的には、本発明は、電気機械の部分の概ね均一な冷却をもたらすよう、冷却材の流れを制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における電力要求が増大するに応じて、交流機（発電機）設計の潮流は、より大きな電力容量に向かっている。同時に、交流機のハウジングが車両のエンジン室内のより少ない空間を占めるよう、交流機のハウジングをよりコンパクトにすることの必要がある。これらの必要の結果は、交流機の冷却システムに対する要求の増大であり、冷却システムは、交流機ハウジング内に配置されるステータ／ロータ巻線によって生成される熱を除去しなければならない。
【０００３】
交流機冷却システムは、典型的には、液体冷却剤が流れる１つ又はそれよりも多くの通路を含むハウジングを含む。冷却剤は、普通、車両のエンジンから交流機に転送される。米国特許第６，６３３，０９８号は、高出力交流機内のステータ／ロータ（ロータ上に巻線を含む）を冷却するための構成を記載している。ステータは、スリーブ構造を構成するブラケットによって支持される。冷却剤通路は、スリーブに沿って軸方向に走り、その両端で円周方向に走る。冷却剤は、スリーブの一端で進入して回路に従い、回路は、冷却剤を他端に運び、再び戻す。次に、冷却剤はスリーブから出て、ステータを冷却させる。ロータは、遠心ファンによって冷却される。ファンからの空気の流れを方向付けるために、フィン及びガイドが設けられる。
【０００４】
米国特許第６，０４６，５２０号は、高出力交流機を冷却することに関する。ポット状のシェル（本質的には、基部を備える管）が交流機ハウジングに取り付けられ、交流機ハウジングとシェルとの間に間隙を形成する。この間隙はハウジングの周りで円周方向に延び、ハウジングに沿って軸方向に延びる。冷却剤が入口で間隙に入り、入口はシェルに対して接線方向にある。冷却剤はシェルの円周の周りの間隙に沿って通り、入口から３００度回って出口から出る。出口へのより近い経路を取る流体に抗するよう、入口と出口（６０度離れている）との間の間隙は部分的に遮断される。入口及び出口は、軸方向に変位され（シェルの長さに沿って食い違いにされ）、冷却を強化する。シェルの円周の周りに約１８０度の絞りがある。この絞りは液体の一部をシェルの基部領域の方へ軸方向に転送させ、その場合、液体の一部は、その領域内の軸受を冷却し得る。液体の残りは、絞りを通過して出口に移動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、交流機のための冷却通路の一般的な構成は既知である。しかしながら、内燃機関（エンジン）による燃費の削減の益々の必要は、統合型始動発電機（ＩＳＧ）の開発を引き起こし、ＩＳＧは従来的な交流機の代替を提示している。交流機と同様に、車両の電気系統に電力供給し且つ電池を充電するために、ＩＳＧはエンジン稼働時に電力を生成する。しかしながら、ＩＳＧは、従来的な交流機／発電機の機能を単一のＩＳＧ内の始動モータの機能と組み合わせる。よって、それは交流機モードから始動機モードに切換え可能である。ＩＳＧは自動的に停止し、次に、車両が交通信号で停車しているときのような不要なエンジンのアイドリング期間を避けるために、エンジンを急速に再始動し得る。これは燃費及び排気物質を減少する。
【０００６】
交流機と同様に、ＩＳＧは、冷却されるべきステータ及びロータを含む。しかしながら、上述されたＩＳＧの二重機能は、ＩＳＧが、交流機において普通見い出される部品に加えて、他の部品を必要とすることを意味する。具体的には、ＩＳＧは、エンジンを始動するのに必要な高電流を生成するための様々な電気部品を含む。更に、ＩＳＧは従来の始動−停止機能を効率的に制御するために、複雑な電子機器が必要である。その上、ＩＳＧは従来的な交流機と同じコンパクトさの要求に直面する。故に、電気部品及び電子部品は（最小可能な容積内で）ＩＳＧのハウジング内に統合されなければならない。小さな閉塞された空間内の高出力部品の組み合わせは、ＩＳＧが−従来的な交流機よりも有意に大きな−大量の熱を発生し、ＩＳＧが効果的に作動するために、その熱は効率的に除去されなければならないことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴によれば、電気機械のための流れ制御装置が提供され、流れ制御装置は、第一壁と、第二壁とを含み、第二壁は、第一壁と第二壁との間にテーパ状の第一チャンバを定めるよう、第一壁に対して傾斜され、第一壁は、入口孔と、出口孔とを含み、使用中、第一壁を介した熱源から液体への熱エネルギの移動が入口孔と出口孔との間で実質的に均一であるよう、テーパは、液体が入口孔から出口孔との間で運搬されるときに、第一チャンバ内の液体の速度を変化させる。
【０００８】
好ましくは、流れ制御装置の第二壁は、ガイド部材を含み、ガイド部材は、第一面と、第二面とを含み、第一面は、第一面と第二面との間にテーパ状プロファイルを形成するよう、第二面に対して傾斜され、テーパ状の第一チャンバは、第一壁とガイド部材の第一面とによって形成される。ガイド部材は、機械の分離可能な部品であってもよく、機械自体の構造の製造を潜在的に単純化する。更に、各ガイド部材が異なるテーパ角を備える、広範なガイド部材を製造し得る。これは如何なる特定の機械のためにも所要の流速プロファイル及び冷却性能をもたらす適切なガイド部材の選択を可能にする。
【０００９】
流れ制御装置は、液体を受け入れるよう構成されるポートを含む第三壁と、第三壁とガイド部材の第二面とによって定められる第二チャンバとを更に含み、第一チャンバの出口孔は、第二チャンバに結合され、使用中、液体は、出口孔を介して第一チャンバから第二チャンバに運搬され、第二チャンバ内の液体の少なくとも一部は、ポートによって受け入れられる。これらの部材を冷却するために、単一又は多数のポートが液体を機械の他の部分に分配する働きをする。
【００１０】
流れ制御装置の第一壁は、液体内に乱流を誘発するのに適した波形表面を含み得る。代替的に或いは追加的に、ガイド部材の第一面は、液体内に乱流を誘発するのに適した波形表面を含み得る。乱流は層流に比べより高い速度の熱伝達をもたらし得るので、乱流は有利である。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、電気機械のための概ね円筒形のハウジングが提供され、ハウジングは、上述の流れ制御装置を含む第一端部と、第二端部と、第一端部と第二端部との間で軸方向に延びる内側環状壁及び外側環状壁と、第一端部と第二端部との間で軸方向に延びる、内側環状壁と外側環状壁との間の複数の通路と、内側環状壁と外側環状壁との間で円周方向に延在し且つ第二端部で軸方向通路を接合する導管とを含み、使用中、内側環状壁を介して、熱源からの熱エネルギを液体に伝達するよう、液体が、軸方向通路によって、第一端部にある流れ制御装置のポートから、第二端部にある前記導管に運搬される。ハウジングの機能は、冷却のための液体の分配及び流速プロファイルの制御の利点の組み合わせをもたらす。
【００１２】
本発明の第３の特徴によれば、電気機械のキャビティ内で入口孔と出口孔との間の液体の流れに影響を及ぼすのに適した、電気機械のキャビティにおける使用のための概ねリング形状のガイド部材が提供され、ガイド部材は、第一面と、第二面とを含み、第一面は、第一面と第二面との間にテーパ状のプロファイルを形成するよう、第二面に対して傾斜され、使用中、液体が入口孔と出口孔との間で運搬されるときに、ガイド部材のテーパは、第一面に隣接する液体の速度を変化させる。ガイド部材は、機械の分離可能な部品であってもよく、機械自体の構造の製造を潜在的に単純化する。更に、各ガイド部材が異なるテーパプロファイルを備える、広範なガイド部材を製造し得る。これは如何なる特定の機械のためにも所要の流速プロファイル及び冷却性能をもたらす適切なガイド部材の選択を可能にする。
【００１３】
ガイド部材の第一面は、液体内に乱流を誘発するのに適した波形表面を含み得る。乱流は層流に比べてより高い速度の熱伝達をもたらし得るので、乱流は有利である。
【００１４】
本発明の第４の特徴によれば、電気機械のための適合部材が提供され、適合部材は、弾性の外側覆い（カバーリング）によって取り囲まれる剛的な内側コアを含み、覆いは、概ね平面的な封止表面を有する第一適合部分と、概ね表面模様付き制動表面を有する第二適合部分と、内側環状壁と、外側環状壁とを含み、環状壁は、第一適合部分と第二適合部分との間に延び、使用中、適合部材が電気機械のハウジングの２つの部分の間に係合するよう構成されることで、封止表面はハウジングからの液体の漏れを阻止し、制動表面はハウジングの部分間で伝達される振動を吸収する。二重機能適合部材は、液体冷却剤通路を封止すること及び機械における振動を減少することの両方ための効率的な手段を提供する。
【００１５】
好ましくは、模様付き制動表面は、複数の隆起した窪みを含む。窪みは、弾性的な覆いを破砕させたり或いはその他の方法で有意に径方向に（内向きに或いは外向きに）歪めさせたりせずに、ハウジングの２つの部分が共に固定的に締め付けられることを可能にするよう、変形可能である。
【００１６】
適合部材は、更に、隆起した窪みから径方向に内向きに位置付けられる環状の径方向の突起を含み得る。環状の径方向の突起は、更なる度合いのシールとして作用する。
【００１７】
剛的な内側コアは、内向きに突出するリップを含んでもよく、それは適合部材の全体的な剛性を増大する。
【００１８】
本発明の第５の特徴によれば、電気機械のための概ね円筒形のハウジングが提供され、ハウジングは、第一部分を含み、第一部分は、第一端部及び第二端部と、第一端部と第二端部との間で軸方向に延びる内側環状壁及び外側環状壁と、第一端部と第二端部との間で軸方向に延びる、内側環状壁と外側環状壁との間の複数の通路と、内側環状壁と外側環状壁との間で円周方向に延在し且つ第二端部で軸方向通路を接合する導管とを含み、ハウジングは、更に、第二部分と、上述の適合部材とを含み、適合部材は、ハウジングの第一部分と第二部分との間で係合するよう構成される。ハウジングの機能は、冷却、封止、及び、振動の減少のための液体の分布及び流速プロファイルの制御の利点の組み合わせをもたらす。
【００１９】
付属の図面を参照して、一例により、本発明の好適実施態様を今やより具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両のエンジンのための統合型始動発電機械（ＩＳＧ）を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＳＧは従来を示す正面図である。
【図３】図１のＩＳＧのハウジングの内部を示す斜視図である。
【図４】図１のＩＳＧにおける使用のためのスプリッタリングを示す斜視図である。
【図５ａ】図４のスプリッタリングを示す上面図及び下面図である。
【図５ｂ】スプリッタリングを示す断面図である。
【図５ｂ】スプリッタリングを示す断面図である。
【図６】図４のスプリッタリングを含む図３のハウジングの半分を示す切欠き図である。
【図７】図１のＩＳＧを示す断面図である。
【図８】図４のスプリッタリングの下面の上の液体冷却剤の流路を示す概略図である。
【図９】図４のスプリッタリングの上面の上の液体冷却剤の流路を示す概略図である。
【図１０ａ】図１のＩＳＧにおける使用のためのＮＶＨ（騒音、振動、及び、ハーシュネス）リングを示す概略図である。
【図１０ｂ】図１のＩＳＧにおける使用のための代替的なＮＶＨリングを示す概略図である。
【図１１】図１のＩＳＧ内に据え付けられた図１０ａのＮＶＨリングを示す概略図である。
【図１２】本発明の他の実施態様において使用される修正リングを示す斜視図である。
【図１３】図１２のハウジングと共に使用するための修正スプリッタリングを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、車両のエンジン用の統合型始動発電機械（ＩＳＧ）１を示している。図２において、ＩＳＧ１は正面図で示されている。ＩＳＧ１は、専用の電子コントローラを備えるブラシレスモータを含むスイッチトリラクタンスモータである。それはプーリ３とエンジンのクランクシャフトとの間に接続されるベルト（図示せず）によって駆動される。エンジンを始動するためのトルクは、ステータ電磁石に対するスチール製ロータの磁気吸引によってもたらされる。永久磁石は不要であり、ロータは「かご形」又は巻線を有さない。１２ＶのＩＳＧ１は、最大で６５Ｎｍのクランキングトルク、２．４ｋＷのクランキング電力、及び、３ｋＷ生成電力を供給する。
【００２２】
ＩＳＧ１は、正面７と背面９とを備える概ね円筒形のダイカストアルミニウム製のハウジング５を含む。ハウジング５は、主として、ステータ組立体と、関連する駆動シャフト及び軸受とを収容する。アルミニウム製の正面カバー１１が、ハウジング５の正面７に取り外し可能に取り付けられている。電気部品及び電子部品を収容するポッド１３が、ＩＳＧ１の背面に取り外し可能に取り付けられている。ハウジング５の後方部分は、軸方向に内向きに突出し、ポッド１３を受け入れる外部キャビティ（図示せず）を形成する。
【００２３】
ＩＳＧ１は、吸入管１５及び排出管１７を備える冷却装置を含む。冷却装置は、電気部品及び電子部品並びにステータ組立体を冷却するために、エンジンからの液体冷却剤を利用する。
【００２４】
図３は、正面カバー１１及びポッド１３が省略された状態のハウジング５を示している。ハウジング５の内部は、ハウジング５の後方付近のそれらの根部から前方に向かって軸方向に延び且つ前面７の手前で終端する全部で１５個のリブ１９を具備して鋳造されている。リブ１９は不均等な長さであり、排出管１７からハウジング５の円周の周りに１８０度に見られるとき、それらの最前方の部分が正面７に向かって益々より近接して延びるように配置されている。リブ１９は、それらの間に複数の軸方向通路２１を形成するよう円周方向に離間している。
【００２５】
ハウジング５の後方に向かってあるのは、ハウジング５の内部の周りに円周方向に延在し且つリブ１９の根部を結合する鋳造隆起部（リッジ）２３である。隆起部２３は内向きに突出し、各リブの根部に狭い段部２５を形成し、段部２５は、リブ１９の面に対して垂直である。隆起部２３は、更に、隣接するリブ１９間の各軸方向通路２１内に陥凹棚部（レッジ）２７を形成する。陥凹棚部２７は、段部２５の後方にあり、故に、交互に離間した棚部２７及び段部２５は、キャストレイテッドパターンを形成する。
【００２６】
ハウジング５の後方に向かって隆起部２３に隣接してあるのは、隔壁２９である。隔壁２９はハウジング５の長手軸に対して垂直であり、隆起部２３の陥凹棚部２７の後方にある。電気部品及び電子部品を収容するポッド１３（図示せず）は、隔壁２９の反対側（即ち、後方）にある。ポッド１３は熱マットによって隔壁２９から分離される。
【００２７】
図４は、射出成形プラスチックで構成され且つＩＳＧ１において使用されるプリッタリング１０１を示している。図５ａは、スプリッタリング１０１の上面図及び下面図を示している。図５ｂは、図５ａの線Ｂ−Ｂに沿って取られた断面図を示している。図５ｃは、図５ａの線Ｃ−Ｃに沿って取られた断面図を示している。
【００２８】
スプリッタリング１０１は、概ね平坦な上面１０３と、部分的に輪郭付けられた下面１０５とを含む。液体を運搬するのに適した入口１０７及び出口１０９が、スプリッタリング１０１の両側に（即ち、それぞれから１８０度回って位置付けられている）。
【００２９】
下面１０５の最低部分は、スプリッタリング１０１のための平坦で水平的な基部１１１を形成する。輪郭付き部分１１３，１１５は、水平基部１１１から入口１０７及び出口１０９に向かってそれぞれ延びている。
【００３０】
上面１０３が、入口１０７にあるスプリッタリング１０１のより厚い区域から、出口１０９にあるスプリッタリング１０１のより薄い部分に下向きに傾斜するよう、上面１０３は、水平基部１１１に対して傾斜している。よって、図５ｂに示されるように、スプリッタリング１０１のプロファイルは、入口１０７及び出口１０９の間で概ねテーパ状である。
【００３１】
入口１０７と出口１０９との間に断続的に位置付けられるスタッド１１７が上面１０３から延びている。スタッドの上面が（水平基部１１１と平行な）水平な平面を形成するよう、スタッド１１７の長さは、入口１０７から出口１０９に増大している。スタッド１１７は、出口１０９の領域において下面１０５からも延びている。
【００３２】
円周方向に離間するラグ１１９がスプリッタリング１０１から径方向に外向きに延びている。ラグ１１９の下面が水平な平面を形成するよう、ラグ１１９は上面１０３から垂直に下面１０５に向かって延びている。
【００３３】
図６は、スプリッタリング１０１を含む図４のハウジング５の半分の切欠き図を示している。スプリッタリング１０１は、隆起部２３に隣接して隔壁２９の前方に据え付けられている。スプリッタリング１０１の下面１０５は、隔壁２９に面する。下面１０５から延びるスタッド１１７は隔壁２９と接触し、スプリッタリング１０１の薄い端部が撓むのを防止する働きをする。軸方向通路２１を終端する等のために、スプリッタリング１０１のラグ１１９は陥凹棚部２７内に適合し且つ陥凹棚部２７によって支持される。スプリッタリング１０１の入口１０７は、ハウジング５の吸入管１５と整列される。
【００３４】
図７は、図２の線Ａ−Ａに沿って取られたＩＳＧ１の断面図を示している。スプリッタリング１０１の適合に続き、ステータ組立体３０１がハウジング５内に据え付けられる。ステータ組立体３０１は円筒形のスチール製のスリーブ３０３内に収容され、スリーブ３０３は、上方端部３０５及び下方端部３０７を備える外壁を有する。スリーブ３０３の外径は、ハウジング５の内径よりも大きい。ＩＳＧ１の組立てプロセス中、ハウジングが拡張してスリーブ３０３を収容するよう、ハウジング５は加熱される。次に、スリーブ３０３の下方端部３０７がリブ１９の根部で段部２５の上に位置し且つ段部２５によって支持されるよう、スリーブ３０３はハウジング５内に挿入される。スリーブ３０３の下方端部３０７は、スプリッタリング１０１の上面１０３のスタッド１１７の端部にも接触して、スプリッタリング１０１を拘束し、軸方向移動を防止する。
【００３５】
スリーブ３０３の外壁は、ハウジング５の内部の円周の周りでリブ１９の面と接触する。スリーブ３０３の上方端部３０５は、リブ１９の最前方の部分を越えて、ハウジング５の正面７に向かって延び、それによって、軸方向通路２１を結合し、リブ１９の前方で、ハウジング５とスリーブ３０３の外壁との間に円周方向の導管３１１を形成する。
【００３６】
よって、リブ１９間の軸方向通路２１は、スリーブ３０３の外壁によってリブ１９の面に沿って閉塞されるが、ハウジング５の正面７及び軸方向通路２１がスプリッタリング１０１と交差する軸方向通路２１の根部の両方で開放されたままである。
【００３７】
次に、据付プロセス中に、ハウジング５は冷却されることが許容され、結果的に収縮し、それによって、リブ１９の面とスリーブ３０３の外壁との間の締り嵌めを形成する。この締り嵌めは、ＩＳＧ１が通常運転中に高温を受けるときにハウジング５及びスリーブ３０３が互いに分離されないことを保証する。
【００３８】
スプリッタリング１０１及びステータ組立体スリーブ３０３がハウジング５内に据え付けられるならば、２つのチャンバが形成され、各チャンバは、ハウジング５の後方で内向きに突出する部分によって、スプリッタリング１０１の内側縁部で境界付けられる。下方チャンバは、隔壁２９とスプリッタリング１０１の下面１０５との間に定められる。下面１０５の水平基部１１１から延びる輪郭付き部分１１３，１１５の故に、下方チャンバの断面積は、入口１０７から出口１０９にスプリッタリング１０１に沿って変化する。
【００３９】
上方チャンバがステータ組立体スリーブ３０３の水平な下方端部３０７とスプリッタリング１０１の傾斜した上面１０３との間に定められる。下面１０３の傾斜の故に、上方チャンバの断面積は、スプリッタリング１０１の入口１０７と出口１０９との間で一定の比率で変化する。
【００４０】
正面カバー１１はハウジング５に据え付けられ、正面７で円周導管３１１を閉塞し、円周導管３１１内にテーパ状区域をもたらし、テーパ状区域は、上述されたように、正面７に向かって延びるリブ１９の最前方の部分によって定められる。
【００４１】
そのようにＩＳＧ１が組み立てられるならば、ハウジング５の吸入管１５は、スプリッタリング１０１の入口１０７で、下方チャンバに連結される。下方チャンバは、スプリッタリング１０１の出口１０９で、上方チャンバに連結される。上方チャンバは、陥凹棚部２７内に受け入れられるラグ１１９の領域で、軸方向通路２１に連結される。円周導管３１１は、スリーブ３０３の上方端部３０５で、軸方向通路２１に連結される。そして、ハウジング５の排出管１７は、円周導管３１１に連結される。
【００４２】
よって、電気部品及び電子部品並びにステータ組立体を冷却するために、液体がＩＳＧ１のハウジング５を通じて流れる通路が形成される。
【００４３】
使用中、エンジンの水ポンプは、液体冷却剤を加圧下で吸入管１５を通じて押し込み、スプリッタリング１０１の入口１０７を介して下方チャンバ内に至らせる。入口１０７で、冷却剤は２つの流路に分かれ、各流路は隔壁２９の周りで半円を辿る。これらの冷却剤流路１２３の一方が図８に例証されており、図８は、図４のスプリッタリング１０１の下面１０５の一方の半分を示している。２つの流路は、スプリッタリング１０１の出口１０９の領域で互いに接合する。
【００４４】
各流路１２３に沿って流れる冷却剤内には、隔壁２９の表面から流動冷却剤内に延びる速度境界層が存在する。他の速度境界層は、スプリッタリング１０１の下面１０５から冷却剤内に延びる。
【００４５】
冷却剤は圧縮不能な液体であり、冷却剤は連続性の原理に従って挙動し、よって、安定した流動条件の下で、流れの速度は、液面での断面積（即ち、冷却剤の流れの方向に対して垂直な下方チャンバを横断して取られる平面の面積）に反比例する。よって、冷却剤が、入口１０７から（隔壁２９より上にある）スプリッタリング１０１の下面１０５の輪郭付き部分１１３によって定められる狭くなるテーパ状の区域に沿って流れるに応じて、冷却剤の速度は増大する。次に、冷却剤は、下面１０５の水平基部１１１によって定められる下方チャンバのその一定の断面を通じて、一定の速度で流れる。次に、冷却剤が、スプリッタリング１０１の下面１０５の輪郭付き部分１１５によって定められるその拡径されたテーパ状の区域を通じて流れるに応じて、冷却剤の速度は減少する。次に、冷却剤はスプリッタリング１０１の出口１０９に達する。下方チャンバを通じる冷却剤の速度は、毎分約２リットルの容積流量で、毎秒約０．２〜０．５５メートルである。これは電気部品及び電子部品からの熱取出しに関して最適である。それは冷却剤汚染物がこの重要な冷却地域内に埋設されるようになる可能性も減少する。
【００４６】
隔壁２９に隣接するポッド１３内の高温の電気部品及び電子部品は、隔壁２９に熱を伝達し、隔壁２９とその上を流れる冷却剤との間に温度差をもたらす。結果的に、隔壁２９の表面から流動冷却剤内に延びる熱境界層が存在し、隔壁２９から冷却剤への熱エネルギの移転がある。熱伝達の速度は、隔壁２９と冷却剤との間の温度差に比例する。優勢な熱伝達機構は対流である。より具体的には、それは強制的な対流のプロセスである。何故ならば、冷却剤はエンジンの水ポンプによって下方チャンバから汲み出されるからである。
【００４７】
上述されたように、下方チャンバを通じる断面積の変化は、冷却剤がスプリッタリング１０１の入口１０７から出口１０９に流れるに応じて、冷却剤の速度を変化させる。従って、単位時間当たりに冷却剤によって取り除かれる熱エネルギの量は、入口１０７と出口１０９との間で異なる。換言すれば、隔壁２９から冷却剤への熱伝達の速度は、下方チャンバの形状によって定められ、且つ、それはスプリッタリング１０１の入口１０８と出口１０９との間で実質的に一定に維持される。結果的に、隔壁２９は実質的に均一な温度に維持され、電気部品及び電子部品における如何なる有意な温度勾配をも回避する。これは重要である。何故ならば、そのような温度勾配は、電気部品及び電子部品の不均一な、場合によっては、不十分な冷却をもたらし、それによって、ＩＳＧ１の性能を限定し、ＩＳＧ１に損傷さえも引き起こし得るからである。
【００４８】
ハウジング５の後方でポッド１３内の電気部品及び電子部品によって放出される熱は、約４００Ｗに達する。ハウジング５内のステータ組立体によって放出される熱は、約１２００Ｗに達する。
【００４９】
例えば、ニュートンの冷却の法則の適用によって、対流で隔壁２９から冷却剤に奪われる熱の量を見出し得る。これは対流熱伝達係数の知識を要求し、対流熱伝達係数は、液体密度、速度、粘度、特殊な熱及び温度伝導性を含む幾つかの要因の関数である。先ず、ヌッセルト数（冷却剤によって隔壁２９から奪われる熱に対する冷却剤に入る熱の比）及びプラントル数（熱境界層の厚さに対する速度境界層の厚さの比）を計算することによって、対流熱伝達係数を取得し得る。代替的に、共通の流体のための対流熱伝達係数及び様々な流れ幾何が実験によって構築され且つ既知である。
【００５０】
低い速度では、冷却剤の流れは層状になる傾向がある。より高い速度では、対応してより高いレイノルズ数を伴って、流れは乱流であり得る。乱流は熱境界層及び速度境界層に影響を及ぼす。何故ならば、乱流が運動量移動に影響を及ぼすように、乱流はエンタルピー移転に影響を及ぼすからである。隔壁２９の高温表面での停滞液体膜層は、層流に比べて乱流においてより薄い。結果的に、対流熱伝達係数、従って、熱伝達の速度は、乱流の場合により大きい。故に、隔壁２９から冷却剤への熱伝達の速度を増大するために、冷却剤内に乱流を導入するのが望ましい。より高い電力レベルで作動しながら、電気部品及び電子部品を所望の温度に維持し得るよう、これは冷却性能を向上する。代替的に、操作者の要求に依存して、それらを同じ電力レベルでより低い温度で作動して、それらの有効実用寿命を潜在的に延長し得る。
【００５１】
乱流の導入は、図３に見られるように、隔壁２９の表面に不規則性を含めることによって達成される。これらの不規則性は、一連の交互の頂（ピーク）及び谷（トラフ）の形態を取り、隔壁２９がプロファイルにおいて見られるとき、それらは波状パターンを提示する。これらの波形の頂及び谷は、隔壁２９の表面付近で冷却剤の温度プロファイルの傾斜を変更するよう、流れを摂動する。それらは液面の断面積を断続的に拡大縮小し、それによって、流速に局所的な変動を引き起こす効果も有する。しかしながら、それは優勢な下面１０５の水平基部１１から延びる輪郭付き部分１１３，１１５の速度に対する効果である。
【００５２】
隔壁２９の表面に不規則性を導入することは、一般的には、隔壁２９の区域の厚さを増大し、ダイカスト製ハウジング５のこの領域に、構造的強度の増大をもたらす。これは有益である。何故ならば、それは隔壁が晒される条件に隔壁が耐えるのを助けるからである。これらの条件は、ロータの回転及びＩＳＧ１が取り付けられる車両の移動によって引き起こされる振動と共に、高温、及び、多数の高温／低温サイクルを含む。しかしながら、より大きな強度の利点にも拘わらず、隔壁の厚さは、その熱伝達特性がポッド１３内の電気部品の冷却要件と一致することを保証するよう、注意深く制限される。
【００５３】
一般的に、装置内の液体の流れにおける乱流の結果は、装置を通じる全体的な圧力降下が増大する傾向を有することである。本発明の場合には、そのような圧力降下は望ましくない。何故ならば、圧力降下はエンジンの水ポンプにより大きな要求を突き付け、次いで、それはエンジンの燃費を増大するからである。従って、上述されたように、乱流を流れ中に導入することは有利であるが、乱流の量は意識的に制限される。思慮深い設計が冷却剤の効果的な混合をもたらし、例えば、冷却剤が急激過ぎる方向変更を強いられるならば起こり得る、過剰な乱流を通じた許容し得ない大きな圧力降下をもたらすことなく、熱伝達を助ける。具体的には、隔壁２９の表面での波形の頂及び谷の勾配の注意深い決定は、流れ制御装置が電気機器及び電子機器を効果的に冷却すると同時に、如何なる潜在的な燃費の不利益を厳格に制限することを可能にする。
【００５４】
スプリッタリング１０１の出口１０９に達した後、冷却剤は、次に、上方チャンバに流入して上面１０３に至り、冷却剤は、再び、上面で２つの流路に分かれる。これらの流路１２５の一方が図９に例証されており、図９は図４のスプリッタリング１０１の上面１０３の一方の半分を示している。
【００５５】
上述されたように、ステータ組立体スリーブ３０３の下方端部３０７に対するスプリッタリング１０１の上面１０３の傾斜の故に、上部チャンバの断面は一定の率で変化する。冷却剤が出口１０９から離れる方向に上面１０３に沿って流れるに応じて、上方チャンバの断面はより狭くなり、故に、冷却剤の速度は増大する。
【００５６】
冷却剤が上面１０３に沿って流れるとき、冷却剤の一部が他の流路１２９で軸方向通路２１に転送される。冷却剤のこの部分は、軸方向通路２１によって円周導管３１１に送られ、高温のステータ組立体スリーブ３０３から熱エネルギを取り除く。次に、冷却剤は、円周導管３１１の拡径区域を通じて排出管１７に向かって流れ、冷却剤は、排出管１７からハウジング５を出て、車両のエンジンの冷却システムに戻る。
【００５７】
よって、冷却剤は、様々な軸方向通路２１を介して所望の速度及び量でハウジング５の周囲の周りに分配され、それによって、ステータ組立体を冷却する。
【００５８】
図１０ａは、上述されたようなＩＳＧ１用のＮＶＨ（騒音、振動、及び、ハーシュネス）リング５０１を示している。図１１は、図７に示されるＩＳＧ１の一部の詳細図であり、ハウジング５と正面カバー１１との間でＩＳＧ１内に据え付けられたＮＨＶリング５０１を示している。ＮＨＶリング５０１は、２つが互いに直接的に接触しない方法で、正面カバー１１をハウジング５から分離する。
【００５９】
ＮＶＨリング５０１は２つの機能を有する。第１に、それはシールとして作用し、液体冷却剤がハウジング５内の通路から漏れ出すのを防止する。第２に、それはステータ／ロータ組立体によってハウジング５内に誘発される振動を吸収し且つ制動し、それによって、正面カバー１１を回転する部材から絶縁し且つ騒音を減少する。
【００６０】
ＮＶＨリング５０１は、電磁（ゴム）ケーシング５０５内に取り囲まれた頑丈なスチール製コア５０３を含む。スチール製コア５０３は頑丈であり、比較的撓みやすく変形可能なケーシング５０５に形態をもたらす。ケーシング５０５は、上面５０７及び下面５０９を有する。下面５０９は、平坦で滑らかである。上面５０７は、互いに離間した複数の隆起した窪み５１１を含む。上面５０７及び下面５０９は、内側環状壁５１３及び外側環状壁５１５によって接続されている。壁５１３，５１５は、円周把持溝５１７を含み、溝５１７は、ハウジング５及び正面カバー１１上の径方向突起５１９に対応する。溝５１７は、ＮＶＨリング５０１がハウジング５に対する軸方向移動に抗し且つ漏止めシールをもたらすよう、突起５１９と係合する。
【００６１】
弾性ケーシング５０５は、リップ５２１を含み、リップ５２１は、上面５０７から径方向に外向きに延び、外側環状壁５１５の周囲の周りにフランジ５２３を定める。フランジ５２３は、ハウジング５上の環状突起５２５に当接し、ＮＶＨリング５０１を位置付け、正面カバー１１のための接触表面をもたらす。
【００６２】
正面カバー１１は、複数のボルトによってハウジング５に固定される。ボルトが締め付けられるときにＨＶＨリング５０１に伝達される軸方向締付け荷重は、窪み５１１を内向き及び外向きの径方向において概ね弾性的な変形に晒す。ＮＶＨリング５０１の環状壁５１３，５１５を破砕させたり或いは他の方法で有意に歪ませたりせずに、正面カバー１１及びハウジング５が共に固定的に接続されるよう、窪み５１１のこの平坦化は、締付け力を吸収する。これは封止の完全性を保証し、それは液体がＩＳＧ１の冷却通路から漏れ出すのを防止する。
【００６３】
図１０ｂに例証される代替的なＮＶＨリング５０１’は、スチール製コア５０３’と、弾性的（ゴム製）ケーシング５０５’とを含む。円周把持溝５１’は、図１０ａの実施態様と同じ方法でハウジング及び正面カバー上の径方向突起に対応する。環状径方向突起６００が、隆起した窪み５１１’から径方向内向きにＨＶＨリング５０１’の上面５０７’上に設けられている。環状径方向突起６００は、更なる度合いの封止をもたらす。
【００６４】
ＮＶＨリング５０１’のコア５０３’は、径方向に内向き、即ち、弾性ケーシング５０５’のリップ５２１’から離れる方向に延びるリップ６０２を含む。それによって、リップ６０２は、内向きに面する環状フランジを定め、ＮＶＨリング５０１’の全体的な剛性を増大する。
【００６５】
上述の流れ制御装置は様々な形態を取り、これらは図面中に表現されているものに限定されないことが理解されよう。
【００６６】
隔壁２９の表面にある不規則性は、窪み、溝、又は、流れが乱流となるよう流れに摂動を起こさせるための他の適切な手段であり得る。
【００６７】
成形プラスチック以外の材料、例えば、アルミニウム又はスチールからスプリッタリング１０１を構成し得る。
【００６８】
本発明の第二実施態様において、スプリッタリング１０１は省略される。代わりに、上述の冷却剤流路の断面積における変化は、ハウジング５自体のケーシング内に上方チャンバ及び下方チャンバの構造を形成することによって得られる。
【００６９】
図１２は、本発明の第三実施態様において使用されるハウジング７０１を示している。リブ７０３の数が１５から２９に増大し、リブ７０３間の軸方向通路７０５の数が対応して増大する点を除き、ハウジング７０１は上述のハウジング５と類似している。
【００７０】
図１３は、図１２のハウジング７０１と共に使用するためのスプリッタリング９０１を示している。ラグ９０３及びスタッド９０５の数及び位置がハウジング７０１に対応して変更されている点を除き、スプリッタリング９０１は上述のスプリッタリング１０１と類似している。
【００７１】
実施態様において、ハウジング７０１内のより多くの数のリブ７０３は、各リブ７０３及び各軸方向通路７０５の幅がより小さいことを意味する。これは３つの具体的な利点をもたらす。第１に、ハウジング７０１がステータ組立体スリーブ３０３と接触するハウジング７０１において、応力レベルの減少がある。第２に、（ステータ／ロータによって引き起こされる）軸方向通路７０５における共振が減少され、ＩＳＧ１の騒音レベルが少なくされ、ハウジングの疲労寿命を延長する。第３に、軸方向通路７０５と接触するリブ７０３表面積の増大の故に、ステータ組立体スリーブ３０３から冷却剤への熱伝達の向上がある。これはハウジング７０１の周囲の周りのより均一な温度場及びより低いピーク温度をもたらす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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