(57)【要約】  本発明は、電気機械を冷却する電気機械モジュール及び方法を提供する。電気機械モジュール(10)は、ステータ折返し端部(24)を有するステータ(22)を含む電気機械(12)と、電気機械(12)を包囲するハウジング(14)を有する。ハウジング(14)の内壁(18)は、機械キャビティ(16)を定める。電気機械モジュール(10)はまた、ハウジング(14)に結合されたカバー(56)を有し、カバー(56)は、機械キャビティ(16)の中に半径方向内方に延びる。カバー(56)とステータ折返し端部(24)は、機械キャビティ(16)と流体的に連通するステータキャビティ(58)を定める。
2013528352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却剤によって冷却されることが可能な電気機械モジュールであって、
ステータ折返し端部を有するステータを含む電気機械と、
前記電気機械を包囲するハウジングと、を有し、前記ハウジングの内壁は、機械キャビティを定め、
更に、前記ハウジングに結合されたカバーを有し、前記カバーは、前記機械キャビティの中に半径方向内方に延び、
前記カバーと前記ステータ折返し端部は、前記機械キャビティと流体的に連通するステータキャビティを定める、電気機械モジュール。
【請求項２】
前記カバーは、前記機械キャビティの中に延び、冷却剤が前記機械キャビティの中に分散されるとき、前記カバーは、実質的に前記ステータ折返し端部の周りにある前記ステータキャビティ内の冷却剤の少なくとも一部分を集中させるのを助ける、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項３】
前記カバーは、前記ステータ折返し端部を少なくとも部分的に包囲する、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項４】
前記カバーは、前記ステータを完全に包囲する、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項５】
前記カバーは、前記ステータ折返し端部を少なくとも部分的に包囲するように、軸線方向内方に延びる、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項６】
前記カバーは、前記ハウジングの軸線方向端部から軸線方向距離だけ離れて位置し、前記軸線方向距離は、前記ハウジングの周方向に沿って変化する、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項７】
前記カバーは、プラスチック、アルミニウム、鋼、及びポリマー材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項８】
更に、前記ステータ折返し端部と前記カバーとの間の前記ステータキャビティの少なくとも一部分の中に充填されたエポキシ材料を含む、請求項１に記載の電気機械モジュール。
【請求項９】
冷却剤によって冷却されることが可能な電気機械モジュールであって、
ステータ折返し端部を有するステータとロータとを含む電気機械と、
前記電気機械を包囲するハウジングと、を有し、前記ハウジングの内壁は、機械キャビティを定め、
更に、前記ハウジングに結合されたカバーを有し、前記カバーは、前記機械キャビティの中に半径方向内方に延び、
更に、前記ロータに作動可能に結合されたアジテータリングを有し、前記アジテータリングは、前記ステータ折返し端部の軸線方向長さの少なくとも一部分に沿って実質的に外方に延び、
前記カバー、前記アジテータリング、及び前記ステータ折返し端部は、前記機械キャビティと流体的に流通するステータキャビティを定める、電気機械モジュール。
【請求項１０】
前記電気機械は、更に、ロータハブを含み、前記アジテータ部材は、前記ロータハブによさて前記ロータに結合される、請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１１】
前記アジテータ部材は、半径方向遠位面及び半径方向近位面を含み、前記半径方向遠位面は、テクスチャ加工面を含む、請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１２】
前記アジテータ部材の軸線方向長さは、前記ステータ折返し端部の前記軸線方向長さよりも短い、又はそれよりも長い、又はそれとほぼ同じである、請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１３】
更に、前記電気機械を実質的に包囲する冷却剤ジャケットと、
前記冷却剤ジャケット及び前記機械キャビティと流体的に連通する冷却剤用孔と、を含有する、請求項９に記載の電気機械モジュール。
【請求項１４】
電気機械を冷却する方法であって、
電気機械を準備する工程を有し、前記電気機械は、概ね反対側に位置する端面を含むロータと、前記ロータを実質的に包囲し且つステータ折返し端部を含むステータと、を有し、
更に、前記電気機械の少なくとも一部分をハウジング内に実質的に包囲する工程と、
機械キャビティの少なくとも一部分を、前記ハウジングの内壁で構成する工程と、
前記ハウジングに結合され且つ前記機械キャビティの中に半径方向内方に延びるカバーを準備する工程と、
冷却剤を前記機械キャビティに導入する工程と、
前記カバーを用いて、冷却剤を前記ステータ折返し端部の近くに集中させて、前記ステータ折返し端部を冷却する工程と、を有する方法。
【請求項１５】
更に、前記概ね反対側に位置する端面の近くで前記ロータに作動可能に結合され且つ回転しているアジテータ部材を用いて、前記ステータ折返し端部を越えて流れる冷却剤の一部分を、冷却のために前記ステータ折返し端部に戻す工程を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記カバー及び回転している前記アジテータ部材を用いて、冷却剤を前記ステータ折返し端部の近くに集中させる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
冷却剤を、前記ステータ折返し端部を半径方向に越えた位置から、前記ハウジングの冷却ジャケットと流体的に連通する冷却剤用孔を介して、前記機械キャビティに導入する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
更に、前記冷却剤用孔を、冷却剤を前記ステータ折返し端部に向って差し向けるように位置決めする工程を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
冷却剤を、前記ステータ折返し端部よりも半径方向内方の位置から前記機械キャビティの中に導入し、冷却剤を前記ステータ折返し端部に向かって半径方向外方に分散させる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
更に、冷却剤を、前記ステータ折返し端部に向かって差し向けるアジテータチャネルを前記アジテータリングの中を通るように準備する工程を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械冷却システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車は、その燃費の改善及び排気の低減により、車両のドライバーに、環境に配慮した行動を行う機会を与える。ハイブリッド車は、伝統的な内燃機関と電気機械式変速機とを組合せたものである。電気機械式変速機内に配置される電気モータは、車両を推進させるためのエネルギーを与え、内燃機関により与えられるエネルギーの必要を減らすことにより、燃費を向上させ、排気を低減させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
任意の電気機械と同じように、ハイブリッド変速機の電気モータは、熱の形態で幾らかのエネルギーを放出する。熱を電気モータから効率的に除去すれば、電気機械の寿命を向上させ、電気機械の作動効率を向上させることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のいくつかの実施形態は、冷却剤によって冷却されることが可能な電気機械モジュールを提供する。電気機械モジュールは、ステータ折返し端部を有するステータを含む電気機械と、電気機械をを包囲するハウジングとを有する。ハウジングの内壁は、機械キャビティを定める。電気機械モジュールは、更に、ハウジングに結合されたカバーを有し、カバーは、機械キャビティ内に半径方向内方に延びる。カバーとステータ折返し端部は、機械キャビティと流体的に連通するステータキャビティを定める。
【０００５】
いくつかの実施形態では、電気機械モジュールは、ステータ折返し端部を有するステータと、ロータとを含む電気機械を有する。電気機械モジュールはまた、電気機械を包囲するハウジングを有する。ハウジングの内壁は、機械キャビティを定める。電気機械モジュールは、ハウジングに結合されたカバーを有し、カバーは、機械キャビティの中に半径方向内方に延びる。電気機械モジュールは、ロータに作動可能に結合されたアジテータリングを有し、アジテータリングは、ステータ折返し端部の軸線方向長さの少なくとも一部分に沿って実質的に外方に延びる。カバー、アジテータリング、及びステータ折返し端部は、機械キャビティと流体的に流通するステータキャビティを定める。
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態は、電気機械を冷却する方法を提供する。本方法は、電気機械を準備する工程を有し、電気機械は、概ね反対側に位置する端面を含むロータと、ロータを実質的に包囲し且つステータ折返し端部を含むステータとを有する。本方法は、電気機械の少なくとも一部分をハウジング内に実質的に包囲する工程と、機械キャビティの少なくとも一部分をハウジングの内壁で構成する工程とを有する。本方法は、更に、ハウジングに結合され且つ機械キャビティの中に半径方向内方に延びるカバーを準備する工程と、冷却剤を機械キャビティに導入する工程と、カバーを用いて、冷却剤をステータ折返し端部の近くに集中させて、ステータ折返し端部を冷却する工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１つの実施形態による電気機械モジュールの断面図である。
【図２】アジテータ部材を有する、本発明の１つの実施形態による電気機械の部分的な断面図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による電気機械モジュールの別の断面図である。
【図４】図２の電気機械の一部分の斜視図である。
【図５】図２の電気機械の一部分の部分的な斜視図である。
【図６】図２の電気機械の断面図である。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態による電気機械モジュールの断面図である。
【図７Ｂ】本発明の更に別の実施形態による電気機械モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その用途において、以下の詳細な説明に記載される又は以下の図面に例示される構成要素の詳細な構造及び配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態であってもよく、本発明を種々の方法で実施又は実行することができる。また、本明細書で使用する用語及び述語は説明を目的とするものであり、限定的ではないことを理解すべきである。本明細書で使用する用語「含む」、「備える」、及び「有する」及びそれらの変形は、以下に記載された事項及びその均等物、並びに追加的な事項を包含することを意味する、それ以外に特定又は限定されない限り、用語「取り付けられる」、「接続される」、「支持される」、及び「結合される」、並びにそれらの変形例は広く使用されており、直接的な取り付け、接続、支持、及び結合、並びに間接的な取り付け、接続、支持、及び結合の両方を含む。更に、用語「接続される」及び「結合される」は物理的な又は機械的な接続又は結合に限定されない。
【０００９】
以下の記載は、当業者が本発明の実施形態を実施及び使用できるように提示される。例示された実施形態の種々の変形例は、当業者には容易に理解でき、本明細書の一般的な原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく他の実施形態及び応用例に適用できる。従って、発明の実施形態は、図示された実施形態に限定されることを意図していないが、本明細書に開示された原理及び特徴と一致する最も広い範囲を与える。以下の詳細な説明は図面を参照して読むべきであり、図面において、異なる図面の同じ要素は同じ参照番号を有している。図面は、必ずしもスケール調整されておらず、選択された実施形態を描写しており、本発明の実施形態の範囲を限定することを意図していない。当業者であれば、本明細書に記載された実施形態は、本発明の実施形態の範囲に属する多数の有益な代替物を含むことを理解できるはずである。
【００１０】
図１は、本発明の１つの実施形態による電気機械モジュール１０を示す。電気機械モジュール１０は、電気機械１２と、ハウジング１４を含んでいる。電気機械１２は、ハウジング１４の内壁１８によって少なくとも部分的に定められる機械キャビティ（空洞）１６内に配置されている。電気機械１２は、ロータ２０と、ロータ２０を実質的に包囲するステータ２２と、ステータ折返し端部２４と、軸受２６を含み、主出力軸２８の周りに配置されている。いくつかの実施形態では、電気機械１２は、ロータハブ３０を含んでいてもよいし、「ハブなし」デザイン（図示せず）であってもよい。
【００１１】
電気機械１２は、制限する訳ではないが、電気モータであり、例えば、ハイブリッド電気モータ、発電機、又は車両用オルタネータである。１つの実施形態では、電気機械１２は、誘導式ベルトオルタネータスタータ（ＢＡＳ）である。別の実施形態では、電気機械１２は、ハイブリッド車に用いられる高電圧ヘアピン（ＨＶＨ）式電気モータである。
【００１２】
電気機械１２の構成要素は、電気機械１２の作動中、熱を発生させることがあり、かかる構成要素は、限定する訳ではないが、例えば、ステータ折返し端部２４、ロータ２０、ロータハブ３０である。これらの構成要素は、電気機械１２の性能を高め且つその寿命を延ばすために、冷却されるのがよい。
【００１３】
図１に示すように、ロータ２０は、概ね反対側に位置する端面３２、３４を含んでいる。バランスリング３６が、概ね反対側に位置する端面３２、３４の近くの箇所のところで、ロータ２０及び／又はロータハブ３０に結合される。いくつかの実施形態では、バランスリング３６は、ねじ、複数のねじ山付きファスナ、摩擦嵌め、溶接、又は別の在来の結合の仕方を用いて、ロータハブ３０に結合され、それにより、電気モータ１２の作動中、ロータ２０及びロータハブ３０と実質的に同期して回転する。加えて、バランスリング３６は、ロータハブ３０の内径上のリップ３５に「かしめ」られ、バランスリング３６の一部分は、図３に示すように、ロータ２０の積層体スタックに（例えば、軸線方向支持のために）熱嵌めされる。バランスリング３６をリップ３５の周りでロータハブ３０にクランプするのを助ける追加の構成要素を用いてもよく、かかる構成要素は、例えば、スチール製の挿入ピースである。バランスリング３６は、ロータハブ３０から機械キャビティ１６内に軸線方向に延び、電気機械１２の作動中、ロータ２０及びロータハブ３０の安定性を与えるのがよい。１つの実施形態では、バランスリング３６は、鋳造アルミニウムを含むのがよい。
【００１４】
他の実施形態、例えば、ハブなしで設計された実施形態では、図２に示すように、バランスリング３６は、概ね反対側に位置する端面３２、３４の近くで、ロータ２０に結合される。バランスリング３６は、ねじ、複数のねじ山付きファスナ、摩擦嵌め、溶接、又は別の在来の結合の仕方を用いて、ロータ２０に結合され、それにより、電気モータ１２の作動中、バランスリング３６は、ロータ２０と実質的に同期して回転する。バランスリング３６は、電気機械１２の作動中、ロータ２０の安定性を与える。バランスリング３６は、ハブなし設計及びロータハブ３０を含む実施形態のいずれにおいても、それが電気機械の作動中にロータ２０と一緒に回転するので、ロータ２０に作動可能に結合されている（すなわち、ロータ２０に、直接結合され又はロータハブ３０を介して結合されている）。
【００１５】
いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８が、リング形状部材であり、リング形状部材は、概ね反対側に位置する端面３２、３４の近くで、ロータ２０、ロータハブ３０及び／又はバランスリング３６に結合される。詳細には、アジテータ部材３８の少なくとも一部分は、ロータ３０、ロータハブ３０及び／又はバランスリング３６に結合され、それにより、アジテータ部材３８は、電気機械１２が作動状態にあるとき、ロータ２０及びロータハブ３０と同期して回転する。アジテータ部材３８は、ねじ、１つ又は２つ以上のねじ山付きファスナ、摩擦嵌め、溶接、又は別の在来の結合の仕方を用いて、ロータ２０、ロータハブ３０及び／又はバランスリング３６に結合される。１つの実施形態では、アジテータ部材３８は、ロータハブ２０の内径上のリップ（図示せず）にかしめられ、アジテータ部材３８の一部分を、ロータ２０を包囲する積層体スタックに熱嵌めすることによって、更なる軸線方向の支持を与える。別の実施形態では、アジテータ部材３８は、ロータの製造中、ロータ２０の一部分として鋳造され、それにより、アジテータ部材３８とロータ２０は、一体である。更に別の実施形態では、アジテータ部材３８は、バランスリング３６と一体であってもよい。アジテータ部材３８は、ロータ２０及び／又はロータハブ３０から遠ざかるように機械キャビティ１６内に軸線方向に延びるのがよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８は、バランスリング３６を用いて又はバランスリング３６なしで、ロータ２０及び／又はロータハブ３０に結合される。バランスリング３６が存在する場合、アジテータ部材３８の軸線方向長さは、バランスリング３６の軸線方向長さと実質的に等しくてもよいし、それよりも長くてもよい。例えば、１つの実施形態では、アジテータ部材３８の少なくとも一部分は、バランスリング３６を越えて、すなわち、ロータ２０から遠ざかるように、軸線方向に延びてもよい。加えて、アジテータ部材３８は、ステータ折返し端部２４の軸線方向長さの少なくとも一部分に沿って、ステータ折返し端部２４と実質的に平行に延びてもよい。いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８は、ステータ折返し端部２４と同じくらい遠くに、実質的に軸線方向外方に延びてもよい。他の実施形態では、アジテータ部材３８の軸線方向長さは、ステータ折返し端部２４の軸線方向長さより短くてもよいし、長くてもよい。
【００１７】
ハブなし設計又はロータハブ３０を含む実施形態のいずれにおいても、アジテータ部材３８は、電気機械の作動中、ロータ２０と共に回転することができる事実により、すなわち、直接結合により、又は、ロータハブ３０又はバランスリング３６を介した結合により、ロータ２０に作動可能に結合される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、上述したように、アジテータ部材３８及びバランスリング３６は、一体構造であってもよい。他の実施形態では、バランスリング３６及びアジテータ部材３８は、２つ又は３つ以上の独立した構成要素を有していてもよい。バランスリング３６及びアジテータ部材３８は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、又は他の同様な材料で製造される。いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８は、それがロータ２０の回転軸線４０と実質的に平行に延びる向きに配置されるのがよい。他の実施形態では、アジテータ部材３８は、ロータの回転軸線４０に対して正の方向又は負の方向のいずれかの向きに配置されてもよい。
【００１９】
加えて、アジテータ部材３８は、半径方向遠位面４２と、半径方向近位面４４を有している。半径方向遠位面４２及び半径方向近位面４４の両方の半径方向位置は、変化してもよい。例えば、半径方向遠位面４２は、ロータ２０よりも短い半径（例えば、図４に示すように、長さ「ｘ」）を有していてもよいし、図２に示すように、ロータ２０の半径と等しい半径を有していてもよい。いくつかの実施形態では、半径方向遠位面４２は、ロータの半径よりも短い半径を有し、ステータ折返し端部２４の下側とアジテータ部材３８との間に、実質的に半径方向の分離部が設けられる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、図４に示すように、複数のストラット４６により、アジテータ部材３８の支持部が設けられる。複数のストラット４６は、アジテータ部材３８の中に成形されてもよいし、ストラット４６とアジテータ部材３８とを単一体にする別の方法によって形成されてもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ハウジング１４の少なくとも一部分は、複数の冷却剤用孔４８を含む。冷却剤用孔４８は、例えば、電気機械１２の周りに実質的に配置された（例えば、ハウジング１４の内壁の中又はステータ２２の外径を実質的に包囲するハウジング１４の外側又は内側に沿って）冷却剤ジャケット５０及び機械キャビティ１６と流体的に連通する。冷却剤は、流体供給源（図示せず）から供給され、冷却剤ジャケット５０の全体にわたって流れ、冷却剤用孔４８を通って機械キャビティ１６の中に分散され、かかる冷却剤は、トランスミッション・フルード、エチレングリコール、エチレングリコール／水の混合物、水、油、又は同様の物質等である。
【００２２】
１つの実施形態では、図２に示すように、冷却剤用孔４８は、冷却剤がステータ折返し端部２４の上に分散されるように位置決めされる。冷却剤が、ステータ折返し端部２４に到達した後、熱エネルギーをステータ折返し端部２４から受入れ、その結果、電気機械１２の冷却を行う。冷却剤のいくらかは、ステータ折返し端部２４を越えて分散され、例えば、ステータ折返し端部２４からアジテータ部材３８の半径方向遠位面４２の上にはね飛び又は滴る。加えて、ステータ折返し端部２４に接触した冷却剤の一部分は、半径方向遠位面４２に向かって流れ続ける。冷却剤が半径方向遠位面４２に到達すると、冷却剤は、ロータ２０と同期しているアジテータ部材３８の回転により、実質的に半径方向外方に飛散し、ステータ折返し端部２４上に戻る。冷却剤をステータ折返し端部２４に向かって半径方向に飛散させるプロセスは、冷却剤を再利用するのに役立ち、かくして、冷却剤の冷却性能を最大にする。
【００２３】
いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８を用いて冷却剤をステータ折返し端部２４に向かって半径方向に飛散させるプロセスは、冷却剤がステータ折返し端部２４に複数回到達して追加の冷却を行うので、「マルチパス」冷却法と考えられる。在来の電気機械は、「シングルパス」冷却法を用い、冷却剤は、ステータ折返し端部２４に一度だけ到達して、電気機械１２から排出されるので、さらなる冷却の利益はない。加えて、シングルパス冷却法では、冷却剤がステータ折返し端部２４の半径方向外面に到達することを可能にするに過ぎないが、マルチパス法では、冷却剤がステータ折返し端部２４の半径方向内面に向かって飛んで戻ることを可能にする。結果として、マルチパス冷却法は、冷却剤が、ステータ折返し端部２４の半径方向外面と半径方向内面の両方に到達し、かくして、強化された冷却を行うことができる。
【００２４】
１つの実施形態では、図４、図５及び図６に示すように、半径方向遠位面４２は、テクスチャ加工面５２を含むのがよい。テクスチャ加工面５２は、様々なテクスチャを有し、かかるテクスチャは、例えば、スキャロピング、うねり、リッジングである。いくつかの実施形態では、テクスチャ加工面５２は、冷却剤を飛散させる力を増大させるように非対称である。別の実施形態では、半径方向遠位面４２は、テクスチャなしであり、実質的に平坦な又は滑らかな面を含んでいてもよい。
【００２５】
在来のバランスリングと比較すると、テクスチャ加工面５２又は実質的に平坦な面を含むアジテータ部材３８は、冷却剤を半径方向に飛散させることを強化し、その理由は、アジテータ部材３８が冷却剤を受入れるより大きい表面積を有しているからである。また、アジテータ部材３４がロータ２０及び／又はロータハブ３０と同期して回転するので、遠心力により、冷却剤を強制的にアジテータ部材３８から遠ざけ、それにより、冷却剤は、ステータ折返し端部２４の上に分散される。１つの実施形態では、テクスチャ加工面５２上のテクスチャの量及び形状は、冷却剤を、ステータ折返し端部２４を浸食するおそれのある速度で飛散させることなしに、所望の量の冷却を行うように選択される。加えて、在来のバランスリングと比較すると、アジテータ部材３８は、機械キャビティ１６内の空気循環を更に増大させ、それにより、電気機械の冷却を強化することができ、その理由は、アジテータ部材３８の作動中、バランスリング単独である場合よりも大きい質量により、より多くの空気を押しやることができるからである。１つの実施形態では、テクスチャ加工面５２は、ポンプ又はファンの羽根と同様の形状を有し、空気循環の増大及び／冷却剤の半径方向の飛散の増大を助けてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、アジテータ部材３８は、複数のアジテータチャネル５４を含む。図２及び図５に示すように、アジテータチャネル５４は、アジテータ部材３８の中を半径方向に延びるのがよい。複数のアジテータチャネル５４は、アジテータ部材３８の任意所望の半径方向長さにわたって延び、かかる所望の半径方向長さは、アジテータ部材３４の全長であってもよいし、アジテータ部材３８の全長の一部分であってもよい。アジテータチャネル５４は、アジテータ部材３８の軸線方向長さに沿う任意の距離のところに配置され、例えば、ロータ２０の近位側に配置されてもよいし、軸線方向長さの中央に配置されてもよいし、ロータ２０の遠位側に配置されてもよい。例えば、図５に示すように、複数のアジテータチャネル５４は、ロータ２０の軸線方向遠位側に配置される。複数のアジテータチャネル５４の各々の位置は、アジテータ部材３８に沿って対称的であってもよいし、非対称的であってもよく、すなわち、各々のアジテータチャネルは、アジテータ部材３８の軸線方向長さに沿って同じ距離のところに配置されなくてもよい。
【００２７】
加えて、任意の数のアジテータチャネル５４が、アジテータ部材３８又はアジテータ部材３８への付属品に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、図５に示すように、複数のアジテータチャネル５４の各々は、円形状である。他の実施形態では、アジテータチャネル５４は、同様の又は異なる形状を有していてもよく、かかる形状は、円形、正方形、矩形、楕円形及び／又は他の形状を含む。また、複数のアジテータチャネル５４は、同様の又は異なる半径又は直径を含んでいてもよい。アジテータチャネル５４は、後で説明するように、冷却剤の一部分がアジテータチャネル５４の中を通ることを可能にするのに十分な寸法を有する。アジテータチャネル５４は、アジテータ部材３８に到達する冷却剤の別の部分が、ステータ折返し端部２４に向かって実質的に半径方向に飛散し続けるように寸法決めされ且つ位置決めされるのがよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、追加の容量の冷却剤が、例えばロータハブ３０のベース又は主出力軸２８から、ロータハブ３０の近くに放出される。ロータハブ３０の近くに放出された冷却剤は、例えば遠心力により、ハウジング１４に向かって半径方向外方に流れる。冷却剤の一部分は、アジテータ部材３８の半径方向近位面４４に到達し、アジテータチャネル５４は、半径方向近位面と半径方向遠位面の間を流れる冷却剤の経路を構成する。詳細には、アジテータ部材３８の上を半径方向外方に流れる冷却剤は、アジテータチャネル５４の中を流れ、流れ半径方向遠位面４２に到達し、ステータ折返し端部２４に向かって実質的に半径方向に飛散し、そうでなければ、ステータ折返し端部２４の近くに少なくとも集中する。追加の容量の冷却剤は、ステータ折返し端部２４を含む電気機械１２を冷却するのを更に助ける。
【００２９】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の別の実施形態による電気機械モジュール１０を示す。図７Ａに示すように、カバー５６が内壁１８に結合され、ステータ折返し端部２４を少なくとも部分的に包囲し、カバー５６とステータ折返し端部２４の各々が、ステータ折返し端部２４の周りにステータキャビティ５８を構成する。ステータキャビティ５８は、機械キャビティ１６と流体的に連通している。カバー５６も、ステータ２２を実質的に包囲している。例えば、図７Ａは、ステータ２２を完全に包囲し且つステータ折返し端部２４を部分的に包囲するカバーを、例えば一体のステータハウンジングリングとカバーの組立体として示す。いくつかの実施形態では、追加のキャップ（図示せず）が、カバー５６をハウジング１４内で包囲する。他の実施形態では、カバー５６は、ハウジング１４の一部分であり、例えば、ステータ２２のいずれかの端部の内壁１８から延びてステータ折返し端部２４を部分的に包囲する。
【００３０】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、カバー５６は、内壁１８から所望の半径方向距離だけ延び、いくつかの実施形態では、軸線方向内方に戻る。また、カバー５６は、ハウジング１４から所望の軸線方向距離に配置される。望ましい距離は、電気機械１２の半径方向部分に沿って又はその円周方向に沿って、一様であってもよいし異なっていてもよく、結果として、ステータキャビティ５８の寸法は、半径方向部分に沿って一様であってもよいし異なっていてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、ステータキャビティ５８は、ステータ折返し端部２４の周り３６０度全体にわたって延びていなくてもよく、すなわち、ステータ折返し端部２４のいくらかの半径方向部分は、カバー５６によって包囲されていなくてもよい。
【００３１】
カバー５６は、プラスチック、アルミニウム、鋼、ポリマー材料又は同様の材料を含む。いくつかの実施形態では、ステータキャビティ５８の寸法は、冷却剤の誘電特性及びカバー５６を製造した材料に応じて、又は、電気機械モジュール１０内のステータキャビティ５８の半径方向位置に応じて、変化してもよい。１つの実施形態では、図３に示すように、ステータ折返し端部２４に最も近いカバー５６の領域をエポキシ材料６０等の高誘電強度材料で覆うことによって、ステータキャビティ５８の寸法を縮小してもよい。別の実施形態では、電気機械モジュール１０の上部分は、電気機械モジュール１０の下部分よりも実質的に大きいステータキャビティ５８を含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、カバー５６は、圧力嵌め、摩擦嵌め、ねじ山付きファスナ又は同様な結合の仕方によって、内壁１８に結合される。加えて、カバー５６は、１つ又は２つ以上の部品を含んでいてもよく、カバー５６のいくつかの部品は、内壁１８と一体であり、カバー５６のその他の部品は、内壁１８に結合される。ステータキャビティ５８は、冷却剤を、図２に示すものと同様の冷却ジャケット５０及び冷却剤用孔４８から、又は、カバー５６と内壁１８との間に形成された冷却剤ジャケット５０から、カバー５６の冷却剤用孔６１を通して受入れる。図６〜図７Ｂに示すように、冷却剤ジャケット５０は、冷却剤を、流体供給源と流体的に連通する供給ポート６２から受入れる。冷却剤がステータキャビティ５８の中に流れた後、カバー５６は、ステータキャビティ５２内に流れている冷却剤を集中させるのを補助し、冷却剤がより長い期間にわたってステータ折返し端部２４と接触したまま又はその近くに残り、より多くの熱エネルギーが移送されるのを助ける。冷却剤は、最終的に、ステータキャビティ５８から出て、機械キャビティ１６に向かって分散される。在来の冷却システムと比較すると、カバー５６は、ステータ折返し端部２４における冷却を大幅に強化することができ、その理由は、カバー５６により、少なくともいくらかの冷却剤がステータ折返し端部２４から迅速に分散することを防止して、冷却剤を、熱エネルギーを放射するステータ折返し端部２４の近くに集中させるのを助けるからである。
【００３３】
１つの実施形態では、図７Ｂに示すように、ステータキャビティ５８は、カバー５６、ステータ折返し端部２４、及びアジテータ部材３８によって定められる。ステータキャビティ５８は、上述したように、機械キャビティ１６と流体的に連通している。冷却剤がステータキャビティ５８に入ると、冷却剤は、ステータ折返し端部２４の上に流れ、カバー５６の存在によって、ステータキャビティ５８内で集中させられる。加えて、冷却剤がアジテータ部材３８に向かって流れると、ステータ折返し端部２４及びカバー５６に向かって半径方向に飛散して戻り、そこで再度、ステータ折返し端部２４の周りに集中させられる。カバー５６とアジテータ部材３８の組合せは、ステータ折返し端部２４の近くの及びその周りの冷却剤を利用し且つ再利用することによって、冷却効率を相乗的に向上させる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ステータキャビティ５８が機械キャビティ１６と流体的に連通しているので、冷却剤のいくらかは、機械キャビティ１６の中に流れ、冷却剤の大部分は、ステータキャビティ５８内に残る。いくつかの実施形態では、ロータハブ３０の近くから放出された追加の容量の冷却剤を用いて、さらなる冷却が達成される。追加の容量の冷却剤が、複数のアジテータチャネル５４のいくつかの中を通って、ステータキャビティ５８に向かって半径方向外方に流れ、それにより、冷却剤をステータ折返し端部２４に利用し且つ再利用するのがよい。冷却剤の追加の流れは、冷却剤の交換及びステータ折返し端部２４近くにおける冷却剤の繰返しの再利用のため、より効率的な熱エネルギーの移送を促進させる。
【００３５】
冷却剤は、電気機械の構成要素の上を流れた後、例えばカバー５６の外側の機械キャビティ１６内に流れることによって又はカバー５６のドレイン(drain)ポート６４を通って流れることによって、ハウジング１２の底部分に又はその近くに留まる。留まっている冷却剤をハウジング１２から除去するために、ドレイン（図示せず）が、底部分に又はその近くに配置されるのがよい。ドレインは、そこを流れる冷却剤から熱エネルギーを除去する要素に結合され、冷却剤を循環させて流体供給源に戻すのがよく、かかる要素は、ラジエータ又はその他適当な熱交換器である。
【００３６】
本発明を特定の実施形態及び実施例と関連させて上記のように説明したけれども、本発明は、必ずしもそのように限定されるものではなく、その他の多くの実施形態、実施例、使用方法、及びそれらの変形例及び変更例は、特許請求の範囲によって定められる範囲内にあると意図されていることを、当業者は理解すべきである。本明細書で引用された特許及び刊行物の各々の全体の開示を、かかる特許及び刊行物の各々が個々に援用される如くに援用する。本発明の種々の特徴及び利点は、従属請求項に記載される。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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