(57)【要約】  本発明は、回転電気機械のためのヒートシンク（１０）であって、回転電気機械のコイルエンド（１０５）と接するように構成された第１の部分（１）と、第１の部分（１）とは別の、外部環境と熱交換を行う第２の部分（２）であって、第１の部分（１）と熱的に結合された第２の部分（２）とを備えるヒートシンク（１０）において、第１の部分（１）が、コイルエンドによって画定される空洞部の内部に収まるように構成されることを特徴とする、ヒートシンク。自動車両のための用途。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械（１００）のためのヒートシンク（１０）であって、
前記回転電気機械（１００）のコイルエンド（１０５）と接するように構成された第１の部分（１）と、
前記第１の部分（１）とは別の、外部環境と熱交換を行う第２の部分（２）であって、前記第１の部分（１）と熱的に結合された第２の部分（２）と
を備えるヒートシンク（１０）において、前記第１の部分（１）が、前記コイルエンド（１０５）によって画定される空洞部（１０４）の内部に収まるように構成されることを特徴とする、ヒートシンク（１０）。
【請求項２】
前記第１の部分（１）および前記第２の部分（２）が共通ベース部（３）から延び、前記部分（１、２）の各々が前記共通ベース部（３）の対向する面から延びることを特徴とする、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記共通ベース部（３）が前記コイルエンド（１０５）の上部表面（１０６）と接するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記第２の部分（２）が、外部環境との熱交換を行う少なくとも１つのブレード（２５）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記第１の部分（１）が、前記コイルエンド（１０５）と接するように構成された少なくとも１つのＲ付けされた面（１２）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記ブレード（２５）の各々が、前記共通ベース部（３）の平坦な鉛直面（３４）が延びる平面（Ｂ）に対して垂直な平面（ＬＭ）内に延びることを特徴とする、少なくとも請求項４と組み合わせた請求項５に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記第１の部分（１）が中空であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
回転電気機械（１００）のための放熱機構（４０）であって、請求項１から７のいずれか一項に記載の複数のヒートシンク（１０）を備えることを特徴とする、放熱機構。
【請求項９】
前記複数のヒートシンク（１０）が共通ベース部（３）によって互いに連結されることを特徴とする、請求項２と組み合わせた請求項８に記載の機構。
【請求項１０】
円環（５０）状に構成されることを特徴とする、請求項８または９に記載の機構。
【請求項１１】
互いに連結された前記共通ベース部（３）が、前記円環（５０）の中央空間（５１）を画定し、Ｎ個の辺を持つ多角形の断面を有し、Ｎが放熱機構（４０）内に含まれるヒートシンク（１０）の数に等しいことを特徴とする、請求項９と組み合わせた請求項１０に記載の機構。
【請求項１２】
各ブレード（２５）が前記円環（５０）の中心（Ｃ）に対して径方向に延びることを特徴とする、少なくとも請求項４と組み合わせた請求項１０または１１に記載の機構。
【請求項１３】
複数のコイル（１０２）と、
前記複数のコイル（１０２）が巻き付けられた固定子（１１０）であって、前記複数のコイル（１０２）がコイルエンド（１０５）を有しており、各コイルエンド（１０５）が前記固定子（１１０）から長手方向に突出するとともに空洞部（１０４）を有する、固定子と、
シャフト（１２５）を介して前記固定子（１１０）の内部で可動な回転子（１２０）と
を備える回転電気機械（１００）であって、
請求項１から７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのヒートシンク（１０）または請求項８から１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの放熱機構（１０）を備えることを特徴とする、電気機械（１００）。
【請求項１４】
前記固定子（１１０）は外側表面を備え、前記外側表面上にフィン（１１４）が延びている面ことを特徴とする、請求項１３に記載の機械。
【請求項１５】
前記ヒートシンク（１０）または前記放熱機構（４０）が、前記固定子（１１０）の鉛直面に押当されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、参照によってその内容（明細書、図面および特許請求の範囲）が本明細書に組み込まれる、２０１６年９月２８日出願の仏国特許出願第１６５９１７６号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明の分野は、ヒートシンク、より詳細には、発電機または電動機のような回転電気機械のためのヒートシンクの分野である。より詳細には、その電気機械は、車両、特に自動車に設置されるためのものである。
【背景技術】
【０００３】
発電機または電動機のような回転電気機械は、固定子と回転子を備える。固定子にはコイルを形成する巻線が取り付けられ、回転子にはたとえば永久磁石が固定される。回転子はシャフトを介して回転可能である。電気機械が発電機であるときは、固定子のコイルに対する回転子の回転運動は電気エネルギーを発生させることができ、電気機械が電動機であるときは、コイルを介して回転子を回転させることによって機械エネルギーを発生させる。
【０００４】
電気車両を動かすためにこうした電気機械が使用される場合には、車両に搭載されるすべての要素の重量を最小化するのがよい。それは、その重量が車両の推進用電気機械に動力源を与える役割を担う電源の自律性に直接影響するためである。この軽量化の追求は、同水準の性能を保ちながらの電気機械のコンパクトさの最適化として進められる。
【０００５】
このような状況は電気機械によって生じる熱密度の増大につながる。そのため、電気機械の性能の低下や、さらにはその破壊にもつながりかねない発熱を避けるために電気機械の冷却を行うのがよい。
【０００６】
冷却すべき電気機械の構成要素として挙げなければならないのは、コイル、より具体的にはコイルエンド（ｔｅｔｅ  ｄｅ  ｂｏｂｉｎｅ）である。これらは、電気機械の全体的な性能を規定する決定要因である。電気機械の小型化ということを考えると、そうした構成要素を効果的に冷却することはとりわけ困難なものとなる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、回転機械のためのヒートシンクであって、
回転電気機械のコイルエンドと接するように構成された第１の部分と、
第１の部分とは別の、外部環境と熱交換を行う第２の部分であって、第１の部分と熱的に結合された第２の部分と
を備えるヒートシンクにおいて、第１の部分が、コイルエンドによって画定される空洞部の内部に収まるように構成されることを特徴とするヒートシンクを提案することによってこの技術的問題を解決する。
【０００８】
「熱的に結合された」とは、第１の部分と第２の部分との間で熱量交換が可能であることをいう。換言すれば、第１の部分と第２の部分は機械的につながっており、第２の部分が第１の部分の冷却に関与するということである。
【０００９】
有利には、本発明の対象であるヒートシンクは単体のブロックである。ここで、第１の部分、第２の部分、および場合によりその２つの部分に共通のベース部は単一のものである、すなわち、アルミニウム合金のような熱伝導材料など、同一の材料を用いて同時に製作されるものである、と理解する。このような構造では、本発明によるシンクにおける熱流の経路における熱インターフェースはすべて排除される。
【００１０】
コイルエンドによって形成される空洞部の内部に収まったこうしたヒートシンクは最大限の熱交換面積の確保を可能とするものであり、それによって冷却効果は高まり、小型電気機械には特に適したものとなる。空洞部は、一方ではコイルエンドにより、他方では固定子の薄板の束により画定される。
【００１１】
回転電気機械はリニア電気機械とは別のものを意味するものとする。
【００１２】
また、第１の部分は複数のコイルエンドと接する形で構成するように計画することもできる。実際、第１の部分はたとえばＵ字形をなすものであってもよいだろう。
【００１３】
本発明の様々な特徴をそれぞれ単独で、または組み合わせて採り入れることにより、以下のことが計画できよう。
第１の部分および第２の部分は共通ベース部から延び、各部分は共通ベース部の対向する面から延びる。つまり、第１の部分は共通ベース部の下面から延び、第２の部分は共通ベースの上面から延びる。
共通ベース部はコイルエンドの上部表面と接するように構成される。コイルエンドの上部表面は電気機械の回転軸から最も離れたコイルエンドの表面であるものとして定義される。
第２の部分は、外部環境との熱交換を行う少なくとも１つのブレードを備える。ブレードの存在は、第２の部分の外部環境との熱交換面積を広げることを可能にし、それに伴って冷却が改善する。少なくとも１つのブレードは回転機械の外側に向けて径方向に延びるように構成される。
第２の部分は長手方向軸に沿って延びる複数のブレードを備える。
第１の部分は、コイルエンドと接するように構成された少なくとも１つのＲ付けされた面を有する。そのため、このヒートシンクは、コイルエンドを冷却するための最大限の熱量交換面積をコイルエンドとの間に提供するとともに、Ｒ付けされた面を有することでコイルを形成する線を保護することができる。実際、分布巻きであると集中巻きであるとにかかわらず、このようなＲ付けされた面は巻き線の段階で線を傷めることがないようにすることができる。
共通ベース部は鉛直平面から延びるＲ付けされた面を有する。このような構成は集中巻きの固定子に適している。別法では、共通ベース部は、長方形または正方形など、多角形の面を有することができる。このような別法は特に分布巻きの固定子に適している。
各ブレードは、共通ベース部の平坦な鉛直面が延びる平面に対して垂直な平面内に延びる。
ヒートシンクの第１の部分は中空である。それにより、全体の重量も、電気機械の変化する磁界による発熱にさらされる部分も減らすことが可能になる。
ヒートシンクの第１の部分はＵ字形の断面を有する。換言すれば、第１の部分は中空であり、その長さに沿って開かれている。第１の部分の断面は、第１の部分の横断方向切断面内に取り込まれ、その切断面はヒートシンクの長手方向軸および横断方向軸によって定義される座標系に含まれる。
【００１４】
本発明は、回転電気機械のための放熱機構において、上に定義するような複数のヒートシンクを備えることを特徴とする放熱機構も対象とする。
【００１５】
このような放熱機構は、それを回転電気機械に設置する際、電気機械の１つの側面で複数のコイルエンドの冷却を行うことを可能にする。この放散機構は単体のブロックとして製作される。
【００１６】
本発明の様々な特徴をそれぞれ単独で、または組み合わせて採り入れることにより、以下のことが計画できよう。
ヒートシンクは共通ベース部によって互いに連結される。それにより、ヒートシンクの第１の部分と第２の部分は自由なままの状態を維持し、熱交換を行うことができる。ヒートシンクの間の連結とは、機械的な連結の意である。好ましくは、ヒートシンクは鋳造または溶接によって一体とされる。
放散機構は円環状に構成される。ここで円環とは、放熱機構がほぼ円または輪を形成する複数のヒートシンクを有していることをいう。円形の形状には、回転電気機械の中の、その長手方向端に適正に内蔵されるという利点がある。このような円環は、それを回転電気機械に設置する際、電気機械の１つの側面でコイルエンド全体の冷却を行うことを可能にする。この円環は単体のブロックとして製作することができる。
互いに連結された共通ベース部は円環の中央空間を画定し、Ｎ個の辺を持つ多角形の断面を有する（ここで、Ｎは放熱機構内に含まれるヒートシンクの数に等しい）。当然のことながら、円環の中央空間は、円環の中心に向かうヒートシンクの第１の部分によって途切れる。多角形の断面は、三面体によって定義されるような円環の鉛直軸と横断方向軸とによって定義される座標系に含まれる平面に沿って作られる。このような幾何学構成では、ヒートシンクのベース部がコイルエンドの外側表面の上に載るようにすることができる。
各ブレードは円環の中心に対して径方向に延びる。ブレードのこのような向きは、円環上に存在するブレードの数を最適化すること、および電気機械の長さに沿って通ることができる冷却流体の循環を途切れさせないことを可能にする。
【００１７】
本発明は、回転電気機械であって、
複数のコイルと、
複数のコイルが巻き付けられた固定子であって、その複数のコイルがコイルエンドを有しており、各コイルエンドが固定子から長手方向に突き出して空洞部を有する固定子と、
シャフトを通して固定子の内部で可動な回転子と
を備える回転電気機械において、上に定義されるような少なくとも１つのヒートシンクまたは少なくとも１つの放熱機構を備えることを特徴とする回転電気機械も対象とする。
【００１８】
理想的には、電気機械は、それぞれ円環状に構成された２つの放散機構を備え、円環は電気機械の固定子の外側鉛直面のそれぞれに押当される。
【００１９】
本発明の様々な特徴をそれぞれ単独で、または組み合わせて採り入れることにより、以下のことが計画できよう。
固定子は、フィンが延びる外側表面を備える。
フィンは、シンクまたは放散機構のブレードの少なくとも１つに対して、それらのブレードが上で定義されているように、位置合わせされる。
フィンは、シンクの各ブレードまたは放熱機構の各ブレードに対して、それらのブレードが上で定義されているように、位置合わせされる。
ヒートシンクの第１の部分のＲ付けされた面はコイルエンドによって画定される空洞部と接する。
ヒートシンクまたは放熱機構は固定子の鉛直面、とりわけ固定子の鉛直外面に対して押当される。
【００２０】
本発明のその他の特徴、詳細および利点は、図面と関連させて以下に参考として示す説明を読むことでより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるヒートシンクの斜視図である。
【図２】放熱円環状に構成された放熱機構の前面図である。
【図３】図２の放熱機構の後面の斜視図である。
【図４】本発明による複数のヒートシンクを具備した電気機械の斜視図である。
【図５】円環状に構成された本発明による２つの放熱機構を具備した電気機械の斜視図である。
【図６】図５の電気機械の部分図である。
【図７】フランジのない図５の電気機械の長手方向断面図である。
【図８】ジャケットを具備した図５の電気機械の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図は本発明の実施のために本発明を詳細に説明するためのものであることにまず留意する必要があるが、図は場合によって本発明をよりよく定義する役割を果たしうるものであることも言うまでもない。これらの図は本発明について可能ないくつかの実施形態と変形を示すものであるが、同時にまた本発明の範囲を制限するものではないことに留意する必要がある。
【００２３】
以下の説明において、ヒートシンク個体に関しては、図１に示す三面体Ｌ、Ｖ、Ｔによって任意に定義されるように、長手方向軸Ｌ、鉛直方向軸Ｖおよび横断方向軸Ｔに応じた向きを基準とする。これらの軸の呼び方の選択は、それによってヒートシンク個体が放散機構または回転電気機械に適用される際に取りうる向きを限定するものではない。
【００２４】
図１は、回転電気機械のコイルエンドと接するように構成された第１の部分１を備える回転電気機械のためのヒートシンク１０（ここでは個体）を示している。ヒートシンク１０が個体であるというのは、ここではヒートシンクが１つのコイルエンドにのみ接するようにされていることによる。ヒートシンク１０は、第１の部分１とは別の、外部環境と熱交換を行う第２の部分２を備える。第１の部分１と第２の部分２は熱的に結合されており、それは第１の部分１と第２の部分２との間で熱量交換があることを意味する。したがって、第２の部分２は第１の部分１の冷却を可能にする。
【００２５】
第１の部分１と第２の部分２は共通ベース部３から延びる。より詳しくは、部分１、２はそれぞれ共通ベース部３の対向する側から延びる。そのため、第１の部分１は共通ベース部３の下面３１から延び、第２の部分２は共通ベース部３の上面３２から延びる。下面３１と上面３２は鉛直軸Ｖに沿って定義される。第１の部分１、第２の部分２および共通ベース部３は同じ１つの単一部品を形成する。
【００２６】
第１の部分１は、コイルエンドによって画定される空洞部の内部に収まるように構成される。そこで、第１の部分１は、円弧を含む横断面を有する指状部１１の形をなすものであることができる。そのため、指状部１１はＲ付けされた面１２と鉛直平面１３とを備える。Ｒ付けされた面１２はコイルエンドと接するようにされた面であり、そのＲ付けされた面１２は、熱交換面の最大化とコイルをなす線の巻き線段階における保護とを提供することができる。図示した実施例では、指状部１１は半円形の横断面を有している。ここで、横断面とは長手方向軸Ｌおよび横断方向軸Ｔによって定義される面に沿って得られるものをいう。
【００２７】
第１の部分１は、ヒートシンク１０の質量と、電気機械の変化する磁界による発熱にさらされる質量とを減らすために中空であることができる。第１の部分１は、中空であることに加え、この先で説明するように、その平坦な鉛直面１３において開いたＵ字形断面を有することができる。
【００２８】
共通ベース部３、より詳細にはその下面３１は、コイルエンドの上部表面と接するように構成される。
【００２９】
図１に示した実施例によれば、共通ベース部３は円弧を含む横断面を有している。ここで、横断面とは長手方向軸Ｌおよび横断方向軸Ｔによって定義される面に沿って得られるものをいう。ここでは、共通ベース部３は半円形の横断面を有している。そのため、共通ベース部３は、その下面３１および上面３２に加え、平坦な鉛直面３４から延びるＲ付けされた面３３を有する。平坦な鉛直面３４は、鉛直軸Ｖおよび横断方向軸Ｔによって定義される面Ｂ内に広がる。
【００３０】
ヒートシンク１０の第１の部分１と共通ベース部３とをそれぞれ形成する半円は同じ中心から延びるが、半径は異なる。実際、指状部１１を画定する半円の半径は共通ベース部３を画定する半円よりも小さい。
【００３１】
外部環境との熱交換を行う第２の部分２は、ここでは複数のブレード２５を備えている。それらのブレード２５は第２の部分２の外部環境との熱交換面積を広げることを可能にし、それによって第２の部分２の冷却は改善する。各ブレード２５は、鉛直軸Ｖおよび長手方向軸Ｌによって定義される平面ＬＭ内に広がる。平面ＬＭは、共通ベース部３の鉛直面３４が広がる面Ｂに対して垂直をなすことが好ましい。非限定的なこととして、平面ＬＭは平面Ｂに対して平行であることも、斜めであることもできよう。ブレード２５は共通ベース部３に関して第１の部分１と反対側になる。本発明の対象であるヒートシンクを受けるようにした回転機械の座標軸から見たとき、ブレード２５は回転機械の外側に向けて径方向に延びる。一方、第１の部分１は、回転機械の内側に向けて、すなわちその回転軸に向けて径方向に延びる。
【００３２】
図１に示した実施例では、ブレード２５はヒートシンク１０の長手方向軸Ｌ沿いに様々な長さを有している。より詳しくは、ブレード２５は共通ベース部３の円弧に沿う。ブレード２５はＲ付けされた面３３から延びていると言い換えることもできる。また、ブレード２５は共通ベース部３上に長さが部分的に延びる。実際、ブレード２５はＲ付けされた面３３から始まって鉛直面３４に到達する前に途切れて、回転機械の固定子から周りを取り囲むように生える冷却フィンのためのスペースが空くようにする（特に図４参照）。別法では、ブレード２５は、Ｒ付けされた面３３から鉛直面３４まで共通ベース部３全体にわたって長手方向に延びることができる。また、ここでは、ブレードはヒートシンク１０の鉛直軸Ｖ沿いに一定の高さを有していることがわかる。当然のことながら、ブレード２５は互いに高さが異なっていてもよいだろう。
【００３３】
当然のことながら、ヒートシンク１０は、その放散の役割を果たすために、変化する磁界の作用を受けてもほとんど発熱することのない伝熱材料からなるものであることができる。このような材料は熱移動の改善をもたらす。この材料はたとえば、アルミニウム、非磁性鋼、チタン、またはそれらの金属を主体とする合金、さらには伝熱性の繊維を含浸した合成材料であることができる。
【００３４】
図２は、放散機構４０を形成するために互いに組み合わせた複数のヒートシンク１０を示したものである。各ヒートシンク個体１０は共通ベース部３によって両隣のヒートシンク１０と連結される。そのため、放散機構の一部をなす各ヒートシンク１０の第１の部分１および第２の部分２は束縛されないままにあり、そのため、コイルエンドを熱的に冷却することができる。当然のことながら、ヒートシンク１０は第１の部分１または第２の部分２によって互いに連結されることもできよう。
【００３５】
共通ベース部３は機械的な連結、すなわち溶接または鋳造によって一体に連結されることができる。そのため、放散機構４０は単体のブロック、すなわち全体が一続きである。
【００３６】
図２および図３に示した実施形態では、放散機構４０は円環５０状に構成されている。円環５０とは、放熱機構４０が閉じた円を概ね形成する複数のヒートシンク１０を有していることをいう。ここでは、放熱機構４０は、円環５０として構成された１２個のヒートシンク１０を備えている。円環５０の円形の形状には、回転電気機械の中に適正に内蔵されるという利点がある。このような円環５０は、それを回転電気機械に設置する際、電気機械の１つの側面でコイルエンド全体の冷却を行うことを可能にする。この円環５０は単体のブロックとして製作するか、または電気機械へのその設置を容易にするために２つのブロックとして製作することができる。放熱機構４０は、正方形、円弧、三角形のようなその他あらゆる形状を必要に応じて取ることができるであろうことに留意すべきである。
【００３７】
以下の説明では、「内」または「外」のような相対概念は円環５０の中心Ｃとの関係で定義される。この目安における「内の」という概念は、当該要素が円環５０の径方向に、その中心Ｃに向かって、内部の方に位置するか、または向かうことを意味し、この目安における「外の」という概念は、当該要素が円環５０の径方向にその中心Ｃに対して外部の方に位置するか、または向かうことを意味する。ヒートシンク１０の場合と同様に、図２または図３に示す三面体Ｌ、Ｖ、Ｔによって任意に定義されるように、長手方向軸Ｌ、垂直軸Ｖおよび横断方向軸Ｔに応じた向きを基準とする。これらの軸の呼び方の選択は、円環５０が回転電気機械に適用される際に取りうる向きを限定するものではない。
【００３８】
図３からよく見て取れるように、各共通ベース部３は、長手方向軸Ｌおよび横断方向軸Ｔによって定義される面に沿って長方形の横断面を有する。そのとき、共通ベース部３は長方形の上面３２および下面３１を有することができる。
【００３９】
互いに連結された共通ベース部３は円環５０の中央空間５１を画定する。各ヒートシンク１０の第１の部分１はその中央空間５１に開口する。また、共通ベース部３はＮ個の辺を持つ多角形の断面を画定する。ここで、Ｎは放散機構４０に含まれるヒートシンク１０の数に等しい。好ましくは、多角形の断面の辺の数Ｎは固定子の歯の数に等しいものでもあることができる。多角形の断面は、図２および図３の三面体によって定義されるような円環の鉛直軸および横断方向軸によって定義される座標系に含まれる面によって作り出される。このような幾何学形状では、ヒートシンク１０の共通ベース部３がコイルエンドの外側表面の上に載るようにすることが可能となる。図示した例では、多角形の鉛直断面は１２個の辺を有する。
【００４０】
ここでは、ブレード２５は円環５０の中心Ｃに対して径方向に延びるとともに、円環５０の軸方向、すなわち長手方向軸Ｌに沿っている。ブレード５０のこのような向きは、円環５０上に存在するその数を最適化すること、および電気機械の長さに沿って通ることができる冷却流体の循環を途切れさせないことを可能にする。当然のことながら、ブレード２５は別の向きであってもよいだろう。実際、ブレード２５は、円環５０の横断方向軸Ｔに沿って延びることも、円環５０の長手方向軸Ｌに対して斜めであることもできよう。
【００４１】
また、ブレード２５はここでは円環５０の長手方向軸Ｌに沿ってすべて同じ長さを有しており、共通ベース部３全体にわたって延びている。当然のことながら、ブレード２５は共通ベース部３の一部にわたってのみ延び、その長さは様々であってもよいだろう。また、ここでは、ブレードは円環５０の鉛直軸Ｖに沿って一定の高さを有していることにも留意すべきである。当然のことながら、ブレード２５は互いに高さが異なっていてもよいだろう。
【００４２】
特に図３からよく見て取れるように、第１の部分１はその平坦な鉛直面１３において全面的に開いたＵ字形の横断面を有しており、鉛直軸Ｖに沿って延びる第１の部分１に関してその横断面は長手方向軸Ｌおよび横断方向軸Ｔによって定義される面内に作り出される。そのＵ字形の横断面は軽量化を可能にするとともに、コイルエンドによって形成される空洞部と同じ曲率を有するＲ付けされた面１２を形成することができる。
【００４３】
図４に示す第１の実施形態に従い、ヒートシンク１０個体を備えた回転電気機械１００について説明する。
【００４４】
以下の説明では、「内」、「下」、「外」または「上」のような相対概念は、電気機械の回転子１２０を駆動するシャフト１２５がその周りを回転する軸として定義された回転軸Ｒとの関係で定義される。この目安における「下の」という概念は、当該要素が回転軸Ｒに近づくように径方向に電気機械の内部の方に位置するか、または向かうことを意味し、この目安における「上の」という概念は、当該要素が回転軸Ｒから遠ざかるように径方向に電気機械の外部の方に位置するか、または向かうことを意味する。この目安における「内の」という概念は、当該要素が電気機械の中心に近づくように長手方向に電気機械の内部の方に位置するか、または向かうことを意味し、この目安における「外の」という概念は、当該要素が電気機械の中心から遠ざかるように長手方向に電気機械の外部の方に位置するか、または向かうことを意味する。長手方向軸は、それに沿って電気機械がその長さの方向に延びる軸として定義され、そのため、電気機械の長手方向軸と回転軸Ｒは一体となる。ヒートシンクに関して上に説明した長手方向軸Ｌと機械の回転軸Ｒも同じく一体となる。
【００４５】
３つの基準面が定義される。すなわち、鉛直平面Ｖ１、径方向平面Ｒ１、正接平面Ｔ１である。鉛直面Ｖ１は回転子１２０の回転軸Ｒに対して垂直である。換言すれば、鉛直面Ｖ１は固定子１１０の鉛直面に相当するものであることができる。径方向平面Ｒ１は回転子１２０の回転軸Ｒと平行で、その回転軸Ｒを通る。換言すれば、径方向平面Ｒ１は長手方向に切ったときの電気機械の露出面に相当する。正接平面Ｔ１も回転子１２０の回転軸Ｒと平行であるが、回転子１２０の回転軸Ｒは通らない。正接平面Ｔ１は、回転子１１０が仮にその外側表面のわずかに下で長さ全体にわたって切り取られたとした場合に露出するものであると考えることができる。
【００４６】
図４は回転電気機械１００の固定子１１０と回転子１２０を示している。固定子１１０にはコイル１０２を形成する巻線が取り付けられ、回転子１２０にはたとえば永久磁石１２３が固定される。積層した回転子薄板１２１からなる回転子１２０はシャフト１２５を通して回転軸Ｒの周りに回転可能である。
【００４７】
この実施例では、薄板１１２の積層が固定子１１０を形成している。薄板１１２は少なくとも１つのフィン１１４と少なくとも１つの歯１１５を備える。ここでは、各薄板１１２は４つのフィン１１４を備えており、薄板１１２は、ある薄板１１２のフィン１１４がそれに隣接する薄板１１２に対してオフセットされる形で積層されている。また、各薄板１１２は個数Ｄの歯１１５を備えており、その個数Ｄはコイルの数に等しい。そのため、図示した実施例では、各薄板１１２は１２個の歯１１５を備えている。
【００４８】
固定子１１０の長手方向端では、ヒートシンク個体１０が固定子１１０の端部の２つの薄板１１２に対して、より詳細には固定子１１０の外側鉛直面に対して押当される。そして、コイル１０２を形成する線は、ヒートシンク１０の第１の部分１の上を通って固定子１１０の薄板１１２上にある歯１１５の周りに巻き付けられる。より詳細には、コイル１０２を形成する線は第１の部分１のＲ付けされた面１２と接することになる。そのとき、このＲ付けされた面１２は巻き線の際に線を傷つけないようにすることができる。実際、コイル１０２を形成する線はいわゆる集中巻きで、すなわち固定子１１０の１つだけの歯の周りに巻き付けられるか、またはいわゆる分布巻きで、固定子１１０の複数の歯１１５の周りに巻き付けられたコイルとなるが、いずれの場合も、コイルエンドの線を傷めかねない極端な屈曲部が生じないようにする。
【００４９】
固定子１１０の端部には、集中巻きまたは分布巻きのコイル１０２の巻き線によってコイルエンド１０５の形成が可能になる。シンク個体１０の周りに巻き付けられた各コイルエンド１０５は、ここでは指状部１１であるシンク個体１０の第１の部分１がその中に収まる空洞部１０４を形成する。この実施例では、すべてのコイルエンド１０５がシンク個体１０を具備している。当然のことながら、２つまたは３つにつき１つのコイルエンド１０５がシンク個体１０を具備するという別の形であることも可能であろうし、そうすることで電気機械をいっそう軽量化することもできよう。
【００５０】
また、各シンク個体１０の共通ベース部３の下面３１はコイルエンド１０５のそれぞれの上部表面１０６の上に載ることにも留意すべきである。一方、第１の部分１の鉛直端面１４はコイルエンド１０５の下部表面１０７と面一である。
【００５１】
図５〜図８に示した第２の実施形態に従い、少なくとも１つの放熱機構４０を備える回転電気機械１００について説明する。より詳細には、放熱機構４０はここでは円環５０の形をなしている。この場合、電気機械１００は円環５０状に構成された２つの放散機構４０を備えており、各円環５０は回転軸Ｒに沿って電気機械１００の両側となる固定子１１０のそれぞれの外側鉛直面に押当されている。
【００５２】
図５〜図８では、わかりやすくするため、固定子１１０は単体のブロックで表現してあるが、薄板１１２の積層から製作することも十分に可能であろう。
【００５３】
図５に示すように、回転子を回転駆動するシャフト１２５は回転軸受１０１を通して回転支持されており、回転軸受は、たとえば玉軸受、針状ころ軸受またはすべり軸受であることができる。一方、その回転軸受１０１は、電気機械１００のフランジ１０３によって支えられる。そのため、電気機械１００は、電気機械１００の２つの長手方向端に位置する２つのフランジ１０３および２つの回転軸受１０１を備える。そのため、各円環５０はフランジ１０３の１つと固定子１１０との間に挟み込まれる。
【００５４】
円環５０のブレード２５は電気機械１００または円環５０の径方向平面内に正しく延び、それによって電気機械１００の長さ沿いの流体の循環を可能にすることに留意すべきである。
【００５５】
図６は、より見やすくするために、上にコイル１０５および２つの円環５０が取り付けられた固定子１１０のみを示している。ここでは、第１の部分１が中空であり、Ｕ字形の横断面を有していることがわかる。そのため、このようなＵ字形断面は第１の部分１と固定子１１０の歯１１５との間に空間５５を作り出すことができる。
【００５６】
また、ヒートシンク１０の共通ベース部３によって形成される円環５０の（ここでは１２辺の）多角形断面はコイルエンド１０５の上部表面１０６の上に載ること、さらに円環５０のブレード２５が電気機械１００または円環５０の径方向平面内に正しく延びていることもよく見て取れる。その様子は、フランジ１０３なしで表した電気機械１００の長手方向断面図を示した図７で特によく見て取ることができる。
【００５７】
図７は、回転電気機械１００の径方向平面におけるその長手方向断面図を示している。この断面図からは、円環５０の第１の部分１がコイルエンド１０５の内部表面１０７と面一になることの証明が与えられる。換言すれば、第１の部分１は、固定子１１０と回転子１２０との間に位置する空間として定義される空隙１１１内までは延びないということである。
【００５８】
図８は、ここではジャケット１０８を具備したものとなっている電気機械１００の変形実施形態を示している。この電気機械１００は円環５０状の２つの放散機構４０を含んでいるが、シンク個体１０を備えるものであっても何ら差し支えないであろう。
【００５９】
図８は、電気機械１００の回転軸Ｒを通る長手方向断面図を示したものである。ジャケット１０８はフランジ１０３および固定子１１０を覆う。その覆いは、電気機械１００が延びる回転軸Ｒに沿って与えられる。このジャケット１０８は、液体であれ気体であれ、冷却流体の流れを閉じ込め、固定子の外周壁に集中させるようにすることができる。
【００６０】
円環５０のブレード２５は電気機械１００の長さの向きに向けられており、フランジ１０８からはわずかに隔てられている。ブレード２５のこのような配置は、１つのスリーブ１０９から入って、別のスリーブ１０９であって、この実施例では、電気機械１００を覆うジャケット１０８に関して直径方向および長手方向に反対となる端部に位置する別のスリーブ１０９から出る流体の循環を円滑にする。この一方のスリーブ１０９から他方のスリーブ１０９への冷却流体の循環は固定子１１０の冷却も可能にするものであり、その冷却は、固定子の表面に存在するフィンによってさらに向上させることができる。
【００６１】
上に述べてきた説明は、本発明がいかにしてその目的を果たせるか、とりわけ小型化された電気機械に適合した効率的なヒートシンクを提案できるかを明確にするものである。本発明は、ヒートシンク個体であれ、放熱機構であれ、回転電気機械の角領域を形成する閉じた円環または複数のヒートシンクの形に構成されたものとして、いくつもの有利な用途を見出すことができる。
【００６２】
当然のことながら、非制限的な例として説明してきたヒートシンク個体または放熱機構に対して当業者が様々な変更を加えることは、それがコイルエンドによって画定される空洞部の内部に収まるように構成された少なくとも１つの第１の部分と、第１の部分とは別の少なくとも１つの第２の部分であって、外部環境と熱交換を行う第２の部分とを用い、第１の部分と第２の部分は熱的に結合されるものである限りは可能である。
【００６３】
いずれにせよ、本発明は本明細書に具体的に記載された実施形態に限定されるものではなく、とりわけあらゆる同等な手段、およびそれら手段の技術的に有効なあらゆる組合せに及ぶ。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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