(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（１００）とステータ（１６０２）とを含む電動機械であって、
複数のロータ軸方向冷却アパーチャ（２４０、２３０）を含む少なくとも１つのロータ端部フランジ（１０２）と、
複数のロータ軸方向冷却アパーチャを含む少なくとも１つのロータ内側通気積層体（１０４）と、
第１の複数の半径方向に向いたロータ通気スロット（２３２、２４２）と連通した複数のロータ冷却アパーチャを含む少なくとも１つのロータ外側通気積層体（１０６）と、
ステータ巻線（１６１２）用の複数のスロット（１３１０）を含む少なくとも１つのステータ端部積層体（１３００）と、
第１の複数のステータ冷却アパーチャ（１４３０）と連通し且つ内部に前記ステータ巻線を包含する第１の複数のスロット（１４１０）を含む少なくとも１つの第１のステータ積層体（１４００）と、
内部に前記ステータ巻線を包含する第２の複数のスロット（１５１０）と、前記第１の複数のステータ冷却アパーチャと連通した第２の複数のステータ冷却アパーチャ（１５３０）とを含む少なくとも１つの第２のステータ積層体（１５００）と、
を備え、
前記少なくとも１つのロータ端部フランジ、前記少なくとも１つのロータ内側通気積層体、及び前記少なくとも１つのロータ外側通気積層体が、全体としてロータ積層体スタックに構成され、前記複数のロータ軸方向冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向のロータ冷却通路を形成し、前記少なくとも１つのステータ端部積層体、前記少なくとも１つの第１のステータ積層体、及び前記少なくとも１つの第２のステータ積層体が全体としてステータ積層体スタックに構成され、前記複数のスロットがほぼ半径方向冷却通路を形成し、前記第１及び第２の複数のステータ冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向ステータ冷却通路を形成し、
前記冷却媒体が、前記電動機械の第１の端部において前記ロータ内に流れ、前記電動機械の反対側の第２の端部において前記ステータから外に流れる、
電動機械。
【請求項２】
前記ロータが更に、前記ロータの巻線用の複数のアパーチャを含む少なくとも１つのロータ中央積層体（１０８）を備え、前記少なくとも１つのロータ中央積層体が前記冷却媒体の軸方向の流れを実質的に阻止する、請求項１に記載の電動機械。
【請求項３】
前記第１の複数の半径方向に向いたロータ通気スロットが、極中心線間及び／又は極中心線に位置付けられる、請求項１または２に記載の電動機械。
【請求項４】
前記複数のロータ軸方向冷却アパーチャが、極中心線間及び／又は極中心線に位置付けられる、請求項１から３のいずれかに記載の電動機械。
【請求項５】
ロータシャフト（１０１）上に装着され且つ前記冷却媒体を前記複数のロータ軸方向冷却アパーチャに強制的に送り込む少なくとも１つのファン（７５０）を更に備える、請求項１から４のいずれかに記載の電動機械。
【請求項６】
前記電動機械が、単頭通気機械又は両頭通気機械の何れかである、請求項１から５のいずれかに記載の電動機械。
【請求項７】
前記少なくとも１つのロータ外側通気積層体が、第２の複数の半径方向に向いたロータ通気スロットと連通した第２の複数のロータ軸方向通気スロットとを含む、請求項１から６のいずれかに記載の電動機械。
【請求項８】
前記冷却媒体が、空気又は水素の何れかである、請求項１から７のいずれかに記載の電動機械。
【請求項９】
前記電動機械が、発電器及びモータの少なくとも１つである、請求項１から８のいずれかに記載の電動機械。
【請求項１０】
複数の軸方向溝（２１２０）を半径方向外側部分付近に位置付けた複数のＶ形軸方向チャンネル（２１１０）と、
複数の半径方向スロット（２２２０）を有し、前記複数の半径方向スロットの半径方向外側部分付近に複数の軸方向溝（２２３０）が位置付けられる、複数の軸方向チャンネル（２２１０）と、
のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１から９のいずれかに記載の電動機械。
【請求項１１】
前記ステータ巻線（１６１２）が、前記ステータ巻線（１６１２）の両側の傍を前記冷却媒体が通過できるように前記複数のスロット（１４１０）間にスペーサを有するように構成される、請求項１から１０のいずれかに記載の電動機械。
【請求項１２】
前記ステータ巻線が、前記ステータ巻線の少なくとも一方側の傍を前記冷却媒体が通過できるように前記複数のスロット間にスペーサを有するように構成される、請求項１から１１のいずれかに記載の電動機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で記載される主題は、全体的に電動機械に関し、より詳細には、通気通路を備えた積層ロータを有する電動機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電動機械を冷却する公知の方法は、スペーサを用いてロータ及び／又はステータを通気することを含む。一般に、コアは積層体を含むことができ、スペーサは、積層パケットを分離するため離散間隔で取り付けることができる。スペーサは、Ｉ形ビーム、ブロック、又はパケットとして構成することができ、ここでＩ形ビーム及びブロックは、単に、積層体を離間して配置し、積層体間の冷却空気の流れを可能にするよう機能する。スペーサパケットは、中央ボアを含むことができ、該中央ボアは、間に配置された各積層体のアパーチャと連通しており、従って、積層体を通って横方向に冷却空気を流すことができる。上記の方法の１つの欠点は、各積層体が該積層体間にスペーサを固定することが必要となり、これによってより複雑になり、製造コストが大幅に増加することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，７７２，７３８号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、積層ロータが電動機械に提供される。ロータは、複数の冷却アパーチャを有する少なくとも１つの端部フランジと、複数の冷却アパーチャを有する少なくとも１つのロータ内側通気積層体とを含む。少なくとも１つのロータ外側通気積層体は、第１の複数の半径方向に向いたロータ通気スロットと連通した複数の冷却アパーチャを有する。端部フランジ、ロータ内側通気積層体、及びロータ外側通気積層体が全体としてロータ積層体スタックに構成され、複数のロータ冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向の冷却通路を形成する。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、積層ステータが電動機械に提供される。ステータは、ステータ巻線用の複数のスロットを有する少なくとも１つの端部積層体と、第１の複数のステータ冷却アパーチャと連通した第１の複数のスロットを有する少なくとも１つの第１の積層体とを含む。ステータ巻線は、第１の複数のスロット内に包含される。少なくとも１つの第２の積層体は、第２の複数のスロットと、第１の複数の冷却アパーチャと連通した第２の複数の冷却アパーチャとを有する。ステータ巻線はまた、第２の複数のスロット内に包含される。端部積層体、第１の積層体及び第２の積層体が全体としてステータ積層体スタックに構成される。複数のスロットがほぼ半径方向冷却通路を形成し、第１及び第２の複数の冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向の冷却通路を形成する。
【０００６】
本発明の更に別の態様によれば、ロータ及びステータを有する電動機械が提供される。電動機械は、複数のロータ冷却アパーチャを有する少なくとも１つのロータ端部フランジと、複数のロータ冷却アパーチャを有する少なくとも１つのロータ内側通気積層体と、第１の複数の半径方向に向いたロータ通気スロットと連通した複数のロータ冷却アパーチャを有する少なくとも１つのロータ外側通気積層体とを含む。ステータは、ステータ巻線用の複数のスロットを有する少なくとも１つのステータ端部積層体と、第１の複数のステータ冷却アパーチャと連通した第１の複数のスロットを有する少なくとも１つの第１のステータ積層体とを含み、ステータ巻線は、第１の複数のスロット内に包含される。少なくとも１つの第２のステータ積層体は、第２の複数のスロットと、第１の複数のステータ冷却アパーチャと連通した第２の複数のステータ冷却アパーチャとを含み、ステータ巻線は、第２の複数のスロット内に包含される。ロータ端部フランジ、ロータ内側通気積層体、及びロータ外側通気積層体は、全体としてロータ積層体スタックに構成され、複数のロータ冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向のロータ冷却通路を形成する。ステータ端部積層体、第１のステータ積層体、及び第２のステータ積層体が全体としてステータ積層体スタックに構成され、複数のスロットがほぼ半径方向エリ客通路を形成し、第１及び第２の複数のステータ冷却アパーチャが、冷却媒体の流れのためのほぼ軸方向ステータ冷却通路を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１つの態様による、ロータの斜視図。
【図２】本発明の１つの態様による、ロータ中央積層体の断面図。
【図３】本発明の１つの態様による、ロータ内側通気積層体の断面図。
【図４】本発明の１つの態様による、ロータ外側通気積層体の断面図。
【図５】本発明の１つの態様による、ロータ内側通気積層体の断面図。
【図６】本発明の１つの態様による、ロータ外側通気積層体の断面図。
【図７】本発明の１つの態様による、ロータの斜視図。
【図８】本発明の１つの態様による、第１の積層体の断面図。
【図９】本発明の１つの態様による、第２の積層体の断面図。
【図１０】本発明の１つの態様による、第３の積層体の断面図。
【図１１】本発明の１つの態様による、第４の積層体の断面図。
【図１２】本発明の１つの態様による、ロータの部分断面図。
【図１３】本発明の１つの態様による、ステータ端部積層体の斜視図。
【図１４】本発明の１つの態様による、第１のステータ積層体の斜視図。
【図１５】本発明の１つの態様による、第２のステータ積層体の斜視図。
【図１６】本発明の１つの態様による、ステータ及びロータの部分切り欠き斜視図。
【図１７】本発明の１つの態様による、ステータの部分断面図。
【図１８】本発明の１つの態様による、ステータの部分断面図。
【図１９】本発明の１つの態様による、ステータ及びロータの部分切り欠き斜視図。
【図２０】本発明の１つの態様による、ステータ及びロータの部分切り欠き斜視図。
【図２１】本発明の１つの態様による、ロータコアの斜視図。
【図２２】本発明の１つの態様による、ロータコアの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の１つの態様は、電動機械の冷却装置に関し、該電動機械は、積層体を通る冷却流体の層流及び／又は乱流の両方をもたらすような寸法及び構成にされた、無間隔配置の（間隔なしで配置された）積層体（ラミネーション）の積層コアを含む。このようにすると、積層体間のスペーサの固定を排除することで製造コストが大幅に低減される。電動機械は、発電器、モータ、或いは、機械エネルギーを電気エネルギーに又は電気エネルギーを機械エネルギーに変換するあらゆる装置を含むことができる。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の１つの態様による積層ロータが全体的に符号１００で示されている。この実施形態において、積層ロータ１００は、１つ又はそれ以上の端部フランジ１０２と、複数のロータ内側通気積層体１０４と、複数のロータ外側通気積層体１０６と、ロータ中央積層体１０８とを含む。図示のように、端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８の各々は、その間に冷却流体の流れを形成するどのようなスペーサも無い状態で互いに隣接して配置される。勿論、積層体のグループは、軸方向及び半径方向冷却通路により定められる領域以外は、冷却流体の流れに対して全体的に有孔性でないように全体として接着及び／又は密閉することができる。従って、本明細書で用いる場合のスペーサ及び無間隔配置関係という用語は、積層コア１００の接着又は密閉状態を意味するものではない。また、端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８の各々は、ほぼ円盤状の外側構成を各々備えることができ、従って、その各々は、外径に対して比較的小さい幅を有することを理解されたい。更に、端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８の１つ又はそれ以上は、強磁性材料を含むことができ、この強磁性材料は、レーザビーム又は高圧水のような様々な切断手段を用いて型抜き加工及び／又は切断加工することができる。
【００１０】
ここで図２から４を参照すると、各ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８は、銅又はアルミニウム（図示せず）などの導電性材料もしくは永久磁石を一般に含む複数のアパーチャを備える。図示のように、各端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８は、発電器又はモータシャフト（図示せず）に装着するための中央アパーチャ２２０を備えることができる。図示していないが、積層体は、ロータシャフト１０１上でキーを係合するキー溝を含むよう構成することができる。第１の複数の軸方向冷却アパーチャ２３０は、冷却目的で設けられ、中央アパーチャ２２０から円周方向及び半径方向に間隔を置いて配置される。第２の複数の軸方向冷却アパーチャ２４０は、冷却目的で設けられ、中央アパーチャ２２０から円周方向及び半径方向に間隔を置いて配置される。端部フランジ１０２はまた、冷却アパーチャ２３０及び２４０を含むことができる。ファン（図示せず）は、回転軸線（すなわち、軸方向軸線）に対してほぼ平行な方向でアパーチャ２３０及び２４０を通過する冷却流体の層流及び／又は乱流を生成するのに利用することができる。しかしながら、ロータは、電動機械を冷却するのに好適な圧力及び流れ特性を提供するよう構成することができる。これにより外部ファン又はシャフト装着ファンの必要性が低減又は排除される。
【００１１】
一部の用途において、中央積層体１０８は通気孔又はスロットが無く、両頭通気機械が図１に示される。しかしながら、単頭通気機械においては、中央積層体１０８は、端部積層体１０２の位置の一方に移動させることができる点は理解される。この場合には、端部積層体の一方は、取り除いて中央積層体と置き換えられることになる。全ての用途において、端部積層体は、アパーチャ２１０を含むことができる。中央積層体１０８は、特定の用途における要求に応じて半径方向及び／又は軸方向通気スロットを含むことができる。
【００１２】
図４において、ロータ外側通気積層体１０６はまた、冷却アパーチャに接続された半径方向通気スロットを含む。冷却アパーチャ２３０は、半径方向通気スロット２４２に接続されてこれと連通する。通気スロット２３２及び２４２は、冷却アパーチャ２３０、２４０それぞれから半径方向外向きに延びる。図示のように、通気スロット２４２はほぼ極中心線を通って延びることができ、通気スロット２３２はほぼ極中心線間を延びる。全ての積層体が共にスタックされると、冷却アパーチャ２３０及び２４０はほぼ軸方向冷却通路を形成し、通気スロットはほぼ半径方向冷却スロット又は通路を形成する。
【００１３】
軸方向から半径方向平面上に見たときに、冷却アパーチャは円形断面を有して図示され、通気アパーチャはほぼ矩形断面を有して図示されているが、冷却アパーチャ及び通気スロットには、好適な構造的支持及び流体流れを提供するあらゆる好適な幾何学的構成を利用することができる点は理解されるであろう。加えて、本発明の実施においてあらゆる好適な数の冷却アパーチャ及び通気スロットを利用してもよい点は理解されるであろう。
【００１４】
図５は、代替のロータ内側通気積層体５０４の端面図を示している。積層体５０４は、軸方向アパーチャ５３０、屈曲アパーチャ５１０、及び中央アパーチャ５２０を含む。屈曲アパーチャ５１０は、一般に、永久磁石、或いは銅又はアルミニウム（図示せず）などの導電性材料を包含する。中央アパーチャ５２０は、発電器又はモータシャフト（図示せず）に取り付けるために使用される。冷却アパーチャ５３０は、冷却目的で設けられ、中央アパーチャ５２０から円周方向及び半径方向に間隔を置いて配置される。
【００１５】
図６は、代替のロータ外側通気積層体６０６の端面図を示す。積層体６０６は、軸方向冷却アパーチャ５３０、半径方向通気スロット５３２、屈曲アパーチャ５１０、及び中央アパーチャ５２０を含む。冷却アパーチャ５３０は、冷却目的で設けられ、中央アパーチャ５２０から円周方向及び半径方向に間隔を置いて配置される。冷却アパーチャ５３０は、半径方向通気スロット５３２に接続されてこれと連通する。通気スロット５３２は、冷却アパーチャ５３０から半径方向外向きに延びており、ほぼ極中心線間に延びる。全ての積層体が共にスタックされると、冷却アパーチャ５３０はほぼ軸方向の冷却通路を形成し、通気スロット５３２は、ほぼ半径方向冷却スロット又は通路を形成する。
【００１６】
積層体５０４及び６０６は、通気孔又はスロットの無い中央積層体１０８及び端部積層体１０２と共に用いることができ、両頭通気機械において、中央積層体１０８は、積層体スタックのほぼ中間に位置付けられることになる。しかしながら、中央積層体１０８は、単頭通気機械においては端部積層体１０２の位置の一方に移動させることができる点は理解されたい。この場合には、端部積層体の一方は、取り除いて中央積層体と置き換えられることになる。全ての用途において、端部積層体は、アパーチャ２１０、５１０を含むことができる。
【００１７】
図７は、本発明の１つの態様による積層ロータ７００の斜視図を示す。積層ロータ７００は、１つ又はそれ以上の端部フランジ７０２、複数のロータ内側通気積層体７０４、複数のロータ外側通気積層体７０６、及びロータ中央積層体７０８を含む。端部フランジ７０２、複数のロータ内側通気積層体７０４、複数のロータ外側通気積層体７０６、及びロータ中央積層体７０８の構成は、端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８それぞれと同様とすることができる。しかしながら、ロータ中央積層体７０８は、一部の用途において望ましいとすることができる、半径方向スロット２３２、２４２及び／又は軸方向通気通路２３０、２４０を含むことができる。
【００１８】
図示のように、端部フランジ１０２、ロータ内側通気積層体１０４、ロータ外側通気積層体１０６、及びロータ中央積層体１０８の各々は、従来技術において設けられているように、その間に冷却流体の流れを形成するどのようなスペーサも無い状態で互いに隣接して配置される。１つ又はそれ以上の軸方向ファン７５０は、ロータシャフト１０１上に配置され、冷却媒体をロータ積層体に配向する。両頭通気機械（図示のような）において、中央積層体７０８は、積層体スタックのほぼ中間に配置される。また、ファン７５０は、積層体スタックの両端に配置されることになる。しかしながら、中央積層体７０８は、単頭通気機械においては端部積層体７０２の位置の一方に移動させることができる点は理解されたい。この場合には、端部積層体の一方は、取り除いて中央積層体と置き換えられることになる。
【００１９】
図８から１１は、本発明の１つの態様による、電動機械において使用できる一連の積層体を示している。図８は、永久磁石、又は銅もしくはアルミニウム（図示せず）などの導電性材料を一般に包含する複数のアパーチャ８１０を有する第１の積層体（又はロータ内側通気積層体）８００を示している。１つの態様において、導電性材料は、ロータ巻線又は界磁として使用される。中央アパーチャ８２０は、発電器又はロータシャフト（図示せず）に装着するために使用される。積層体は、ロータシャフト上でキーを係合するキー溝８２１を含むように構成することができる。第１の複数の軸方向冷却アパーチャ８３０は、冷却目的で設けられ、中央アパーチャ８２０から円周方向及び半径方向に間隔を置いて配置される。
【００２０】
図９は、冷却アパーチャ８３０と連通した半径方向通気スロット９３２を含む第２の積層体（又はロータ外側通気積層体）９００を示している。図１０は、半径方向通気スロット１０３４を有する第３の積層体１０００を示す。図１１は、半径方向通気スロット１１３４を有する第４の積層体１１００を示し、両頭通気機械の積層体スタックの中間において、或いは、単頭機械の一方端において用いることができる。軸方向冷却アパーチャ８３０は、軸方向冷却通路を形成し、通気スロット９３２、１０３４、及び１１３４は、ほぼ半径方向冷却通路を形成する。
【００２１】
図１２は、図８から１１の積層体を利用する電動機械のロータ又は界磁１２００の一部を示している。積層体８００、９００、１０００、及び１１００は、冷却媒体（例えば、空気又は水素、その他）がアパーチャ８３０を通って軸方向に流れ（全体的に矢印で示される）、次いで、半径方向上方に通気スロット９３２及び１０３４を通って流れるように配列することができる。スロット９３２及び１０３４の接合部において流れが転回し、スロット１０３４の頂部から流出するまで半径方向及び軸方向の両方で乱流が生成され、又は流れることができる。第４の積層体は、半径方向通気口又はスロットとして機能するスロット１１３４を除き、空気流の更なる軸方向移動を実質的に阻止する機能を果たす。両頭機械において、端部フランジ１０２、７０２は、積層体スタックの端部に配置することができる。図１２は、両頭機械用のロータの約半分を示しており、明瞭にするために端部フランジ及び巻線は省略され、通常は第４の積層体が積層体スタックの中央又は中間付近に配置されている。単頭機械において、１つのフランジを一方端に配置することができ、第４の積層体は対向する端部に配置することができる。一部の用途において、積層体８００は排除され、追加の積層体９００及び１０００と置き換えることができる。
【００２２】
電動機械用のステータはまた、複数の積層体から構成することができる。図１３は、ステータコア用の端部積層体の斜視図を示している。端部積層体１３００は、銅又はアルミニウム（図示せず）などの導電性材料を包含するよう構成された複数のスロット１３１０を含む。中央アパーチャ１３２０は、ロータ（図示せず）を覆って装着するのに使用される。図１４は、スロット１４１０及び冷却アパーチャ１４３０を含む第１の積層体１４００の斜視図を示す。図１５は、スロット１５１０及び冷却アパーチャ１５３０を含む第２の積層体１５００の斜視図を示す。
【００２３】
図１６は、ロータ１６０１及びステータ１６０２を有する電動機械の部分切り欠き斜視図を示す。ステータ１６０２は、１つ又はそれ以上の端部積層体１３００、１つ又はそれ以上の第１の積層体１４００、及び１つ又はそれ以上の第２の積層体１５００のスタックから構成される。ロータ１６０１は、複数の半径方向冷却通路１６３１と連通した複数の軸方向冷却通路１６３０を含む。ロータ１６０１は、図１から１２に関連して説明したように、複数の積層体のスタックから形成することができる。
【００２４】
ステータ積層体におけるスロット１３１０、１４１０、及び１５１０は、ステータ巻線１６１２を受け入れるように構成される。ステータ巻線１６１２及びスロット１３１０、１４１０、１５１０は、ロータ１６０１から半径方向外向きに流れる冷却媒体（例えば、空気又は水素）がスロット１３１０、１４１０、１５１０に流入し、少なくとも一部の巻線１６１２にわたって流れることができるように、間にスペースを備えて構成される。冷却媒体が巻線１６１２の傍を通過した後、スロット１４１０の外側半径方向部分に入り、次いで、冷却アパーチャ１４３０及び１５３０により形成される軸方向冷却通路に沿って軸方向に移動する。
【００２５】
図１７は、図１６のステータ１６０２の部分断面図を示す。通気スロット１４１０及び冷却アパーチャ１４３０を有する積層体１４００の一部が図示されている。巻線１６１２は、スロット１４１０内に配置されるが、スペースは、冷却媒体が巻線１６１２にわたって通過できるように何れの側部上にも維持される。冷却媒体は、半径方向外向き（又は図１７では垂直方向上向き）に流れ、次いで、アパーチャ１４３０及び１５３０によって形成されたチャンネルに沿ってページの内外に流れる。
【００２６】
図１８は、本発明の別の態様による、ステータ１８０２の部分断面図を示す。積層体におけるスロットは、巻線１６１２の片側だけに曝されるように構成することができる。この実施例では、第１の積層体１８００は、冷却アパーチャ１８３０及び通気スロット１８１０を含む。通気スロット１８１０は、巻線１６１２の片側に沿って半径方向外向きに延びて、冷却アパーチャ１８３０までテーパ付きにされる。他の積層体におけるスロットは、同様の構成を有することができる。この構成は、ステータ巻線又はコイルの片側を冷却し、スロットの後部における膨張（圧力低下が小さくなることに起因して）を低減することができる。
【００２７】
図１９は、ロータ１９０１及びステータ１９０２を有する電動機械１９００の部分斜視図を示す。この単頭通気機械の実施例では、冷却媒体は、ファン（図示せず）などの好適な装置によってロータ軸方向通路１９３０を通して適用できる。冷却媒体は、通路１９３０に沿って軸方向に且つ半径方向通路１９３１を通って半径方向外向きに通過する。冷却媒体がロータ１９０１から流出すると、ステータ１９０２内の半径方向通路１９４２に流入する。次に、冷却媒体は、軸方向通路１９４０に流入し、ステータから流出するまで軸方向に移動する。通路は、ロータ及びステータを含む積層体のスタック内で種々のアパーチャ及びスロットにより形成される。
【００２８】
図２０は、ロータ２００１及びステータ２００２を有する両頭通気電動機械２０００の部分斜視図を示す。この両頭通気機械において、冷却媒体は、ファン（図示せず）などの好適な装置によってロータ軸方向通路２０３０の両端を通って適用することができる。冷却媒体は、通路２０３０に沿って軸方向内向きに且つロータ半径方向通路２０３１を通って半径方向外向きに通過する。冷却媒体がロータ２００１から流出すると、ステータ２００２内の半径方向通路２０４２に流入する。次に、冷却媒体は、軸方向通路２０４０に流入し、ステータから流出するまで機械の両端に向けて軸方向に移動する。この用途では、積層体スタックの中央では、冷却アパーチャ又は通気スロットの無い積層体（図示せず）を用いることができる。
【００２９】
本発明の別の態様において、ロータは、冷却媒体の流れ及び熱伝達を向上させるために種々の構成を含むことができる。図２１は、冷却媒体がロータの長さを下方に流れる極間スペースを有するロータ２１００の斜視図を示す。複数のＶ形軸方向チャンネル２１１０がロータ２１００内に形成することができる。各Ｖ形チャンネルは、チャンネル２１１０の半径方向外向き部分付近に形成された１つ又はそれ以上の軸方向溝２１２０を含むことができる。
【００３０】
図２２は、冷却媒体がロータの長さを下方に流れる極間スペースを有するロータ２２００の斜視図を示す。複数の軸方向チャンネル２２１０がロータ２２００内に形成することができる。各チャンネル２２１０は、チャンネルから半径方向外向きに延びる複数の半径方向スロット２２２０と、軸方向溝２２２０の出口付近に形成された１つ又はそれ以上の軸方向溝２２３０とを含むことができる。
【００３１】
実施の種々の実施例が与えられたが、一部の実施例は、極間の中心線上及び極の中心線上に位置付けられる冷却通路を示している。しかしながら、通気通路は、特定の用途における要求に応じて、これらの中心線から離れて位置付けることができる点は理解されたい。加えて、通気通路は、一般に軸方向又は半径方向に整列されて図示されるが、これらの通路は、軸方向又は半径方向軸線に対して傾斜又は湾曲してもよい。通気通路はまた、円周方向にも延びることができる。軸方向通気通路の形状は、断面がほぼ円形であるように図示されており、半径方向通気通路は、断面がほぼ矩形で図示されている。しかしながら、これらの通路の両方は、様々な断面形状（例えば、多角形、矩形、楕円、その他）を有することができ、また、熱伝達を更に向上させるために乱流発生部を含むことができる。種々の積層体はまた、群として組み付けられ、組み合わされてロータ及びステータ用の積層体の「スタック」を形成することができる。単なる１つの例証として、Ａ、Ｂ、及びＣタイプの積層体を有するロータ又はステータ積層体は、２０個の「Ａ」タイプの積層体と、その後に続く３０個の「Ｂ」タイプの積層体と、その後に２５個の「Ｃ」タイプの積層体から構成することができ、このパターンは、積層体スタックが完成するまで継続することができる。しかしながら、これは一例に過ぎず、あらゆる数の好適な積層体をグループにし、他の積層体と隣接してスタックすることができる。
【００３２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１００  ロータ
１０１  ロータシャフト
１０２  端部フランジ
１０４  ロータ内側通気積層体
１０６  ロータ外側通気積層体
１０８  ロータ中央積層体
２１０  アパーチャ
２２０  中央アパーチャ
２３０  第１の複数の冷却アパーチャ
２３２  通気スロット
２４０  第２の複数の冷却アパーチャ
２４２  通気スロット
５０４  ロータ内側通気積層体
５１０  巻線アパーチャ
５２０  中央アパーチャ
５３０  軸方向冷却アパーチャ
５３２  通気スロット
６０６  ロータ外側通気積層体
７００  積層ロータ
７０２  端部フランジ
７０４  ロータ内側通気積層体
７０６  ロータ外側通気積層体
７０８  ロータ中央積層体
７５０  軸方向ファン
８００  第１の積層体
８１０  アパーチャ
８２０  中央アパーチャ
８３０  軸方向冷却アパーチャ
９００  第２の積層体
９３２  通気スロット
１０００  第３の積層体
１０３４  通気スロット
１１００  第４の積層体
１２００  ロータ
１３００  端部積層体
１３１０  スロット
１３２０  中央アパーチャ
１４００  第１の積層体
１４１０  スロット
１４３０  冷却アパーチャ
１５００  第２の積層体
１５１０  スロット
１５３０  冷却アパーチャ
１６００  電動機械
１６０１  ロータ
１６０２  ステータ
１６１２  ステータ巻線ｓ
１６３０  軸方向冷却通路
１６３１  半径方向冷却通路
１８００  第１の積層体
１８０２  ステータ
１８１０  通気スロット
１８３０  冷却アパーチャ
１９００  電動機械
１９０１  ロータ
１９０２  ステータ
１９３０  ロータ軸方向通路
１９３１  半径方向通路
１９４０  ステータ軸方向通路
１９４２  半径方向通路
２０００  電動機械
２００１  ロータ
２００２  ステータ
２０３０  ロータ軸方向通路
２０３１  ロータ半径方向通路
２０４０  ステータ軸方向通路
２０４２  ステータ半径方向通路
２１００  ロータ
２１１０  軸方向チャンネル
２１２０  軸方向溝
２２００  ロータ
２２１０  軸方向チャンネル
２２２０  半径方向スロット
２２３０  軸方向溝
【図１】
0005869826.tif 000002
【図２】
0005869826.tif 000003
【図３】
0005869826.tif 000004
【図４】
0005869826.tif 000005
【図５】
0005869826.tif 000006
【図６】
0005869826.tif 000007
【図７】
0005869826.tif 000008
【図８】
0005869826.tif 000009
【図９】
0005869826.tif 000010
【図１０】
0005869826.tif 000011
【図１１】
0005869826.tif 000012
【図１２】
0005869826.tif 000013
【図１３】
0005869826.tif 000014
【図１４】
0005869826.tif 000015
【図１５】
0005869826.tif 000016
【図１６】
0005869826.tif 000017
【図１７】
0005869826.tif 000018
【図１８】
0005869826.tif 000019
【図１９】
0005869826.tif 000020
【図２０】
0005869826.tif 000021
【図２１】
0005869826.tif 000022
【図２２】
0005869826.tif 000023