(57)【要約】【課題】それを通してステータ巻線が延びる複数のスロットを有するステータコアを通気するための装置を提供する。【解決手段】本装置は、ステータコアの端部に配置されるようになった第１の通気層を含む。第１の通気層は、複数のスロットに対応しかつそれを通してステータ巻線が延びる内側の円周方向に間隔を置いて配置されたスロットの組と、内側スロットの組から半径方向に間隔を置いた外側スロットの組とを含む。また、第１の通気層及びステータコアのステータコアフランジ間に位置するようになった第２の通気層が、設けられる。第２の通気層は、ステータ巻線間に外側スロットの組への流路を構成した通気スロットの組を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機械（１１０）であって、
ロータ（１１２）と、
前記ロータ（１１２）に電磁結合されたステータ（１０８）と、
を含み、前記ステータ（１０８）が、
それを通してステータ巻線（１０６）が延びる複数のスロット（１０４）を備えた複数のステータコア積層体（１２０）と、
前記複数のステータコア積層体（１２０）の端部積層体（１３４）に隣接して配置された第１の通気層（１３０）と、
を含み、前記第１の通気層（１３０）が、
前記ステータコア積層体（１２０）の複数のスロット（１０４）に対応しかつそれを通して前記ステータ巻線（１０６）が延びる内側スロット（１５０）の組と、
前記内側スロット（１５０）の組から半径方向に間隔を置いた外側スロット（１５２）の組と、
を含み、前記ステータ（１０８）が、
前記第１の通気層（１３０）に隣接して配置されかつ前記ステータ巻線（１０６）間に前記外側スロット（１５２）の組への流路（１４２）を構成した通気スロット（１６０）の組を備えた第２の通気層（１３２）と、
前記第２の通気層（１３２）に隣接して配置されたステータコアフランジ（１４０）と、をさらに含む、
電動機械（１１０）。
【請求項２】
前記第１の通気層（１３０）が、複数の積層体（１２０）を含む、請求項１記載の電動機械（１１０）。
【請求項３】
前記第２の通気層（１３２）が、複数の積層体（１２０）を含む、請求項１記載の電動機械（１１０）。
【請求項４】
前記第２の通気層（１３２）が、その半径方向内側部分に円周方向に間隔を置いて配置された通気部材（１６４）の組を備えた弓形セクション（１６２）を含み、
隣接する前記通気部材（１６４）が、対応する前記ステータ巻線（１０６）と半径方向に整列しかつ前記外側スロット（１５２）の組と流体連通状態になった前記通気スロット（１６０）の組をそれらの間に含む、
請求項１記載の電動機械（１１０）。
【請求項５】
各前記通気部材（１６４）が、隣接する前記ステータ巻線（１０６）から間隔を置いて配置されて、該ステータ巻線（１０６）間に前記外側スロット（１５２）の組への前記流路（１４２）を構成する、請求項４記載の電動機械（１１０）。
【請求項６】
各前記通気部材（１６４）が、各前記ステータ巻線（１０６）に隣接する傾斜端部（１６８）を含む、請求項５記載の電動機械（１１０）。
【請求項７】
前記流路（１４２）が、前記複数のステータコア積層体（１２０）に対して半径方向にかつ部分的に軸方向に延びる、請求項１記載の電動機械（１１０）。
【請求項８】
電動機械（１１０）用のステータ（１０８）であって、
それを通してステータ巻線（１０６）が延びる複数のスロット（１０４）を有する複数のステータコア積層体（１２０）を備えたステータコア（１０２）と、
前記複数のステータコア積層体（１２０）の端部積層体（１３４）に隣接して配置されかつその周辺端縁部の周りに外側スロット（１５２）の組を備えた第１の通気層（１３０）と、
前記第１の通気層（１３０）に隣接して配置されかつ前記ステータ巻線（１０６）間に前記外側スロット（１５２）の組への流路（１４２）を構成した通気スロット（１６０）の組を備えた第２の通気層（１３２）と、
前記第２の通気層（１３２）に隣接して配置されたステータコアフランジ（１４０）と、を含む、
ステータ（１０８）。
【請求項９】
前記第１の通気層（１３０）及び第２の通気層（１３２）が各々、複数の積層体（１２０）を含む、請求項８記載のステータ（１０８）。
【請求項１０】
前記第２の通気層（１３２）が、その半径方向内側部分に円周方向に間隔を置いて配置された通気部材（１６４）の組を備えた弓形セクション（１６２）を含み、
隣接する前記通気部材（１６４）が、対応する前記ステータ巻線（１０６）と半径方向に整列しかつ前記外側スロット（１５２）の組と流体連通状態になった前記通気スロット（１６０）の組をそれらの間に含む、
請求項８記載のステータ（１０８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、総括的には電動機械に関し、より具体的には、ステータコア並びに関連するステータ及び電動機械を通気するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機械は、一般的に冷却を必要とするステータを含む。１つの冷却方法は、ステータ巻線を横切って流れる空気の対流を使用する。ステータ巻線を横切る空気流れのための半径方向通路を構成するために、ステータコア積層体を一体に固定するのに使用される該ステータコアの端部片であるステータコアフランジと共に外側スペースブロックが使用されてきた。多数の外側スペースブロックは、流路を構成するためにステータコアフランジに溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，３５２，０３４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の第１の態様は、電動機械を提供し、本電動機械は、ロータと、ロータに電磁結合されたステータとを含み、ステータは、それを通してステータ巻線が延びる複数のスロットを備えた複数のステータコア積層体と、複数のステータコア積層体の端部積層体に隣接して配置された第１の通気層とを含み、第１の通気層は、ステータコア積層体の複数のスロットに対応しかつそれを通してステータ巻線が延びる内側スロットの組と、内側スロットの組から半径方向に間隔を置いた外側スロットの組とを含み、ステータはさらに、第１の通気層に隣接して配置されかつステータ巻線間に外側スロットの組への流路を構成した通気スロットの組を備えた第２の通気層と、第２の通気層に隣接して配置されたステータコアフランジとを含む。
【０００５】
本開示の第２の態様は、電動機械用のステータを提供し、本ステータは、それを通してステータ巻線が延びる複数のスロットを有する複数のステータコア積層体を備えたステータコアと、複数のステータコア積層体の端部積層体に隣接して配置されかつその周辺端縁部の周りに外側スロットの組を備えた第１の通気層と、第１の通気層に隣接して配置されかつステータ巻線間に外側スロットの組への流路を構成した通気スロットの組を備えた第２の通気層と、第２の通気層に隣接して配置されたステータコアフランジとを含む。
【０００６】
本開示の第３の態様は、それを通してステータ巻線が延びる複数のスロットを有するステータコアを通気するための装置を提供し、本装置は、ステータコアの端部に配置されるようになった第１の通気層を含み、第１の通気層は、複数のスロットに対応しかつそれを通してステータ巻線が延びる内側の円周方向に間隔を置いて配置されたスロットの組と、内側スロットの組から半径方向に間隔を置いた外側スロットの組とを含み、本装置はまた、第１の通気層及びステータコアのステータコアフランジ間に位置するようになった第２の通気層を含み、第２の通気層は、ステータ巻線間に外側スロットの組への流路を構成した通気スロットの組を含む。
【０００７】
本開示の例示した態様は、本明細書に記載した問題点及び／又は記載していないその他の問題点を解決するように設計されている。
【０００８】
本開示のこれらの及びその他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面と関連させてなした本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から一層容易に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による装置（ステータ巻線を示していない状態における）、ステータ及び電動機械の部分斜視図。
【図２】本発明の実施形態による、ロータを示していない状態における図１の装置の斜視図。
【図３】装置の第１の通気層を露出させた状態における該装置の斜視図。
【図４】装置の第２の通気層を露出させた状態における該装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の図面は正確な縮尺でないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを示すことを意図しており、従って本開示の技術的範囲を限定するものとして考えるべきではない。図面では、同じ参照符号付けが、図面間で同様の要素を表している。
【００１１】
図面、特に図１〜図２を参照して、それを通してステータ巻線１０６（図２）が延びる複数のスロット１０４を有するステータコア１０２を通気するようになった装置１００の実施形態を説明する。また、他の構造体の中でもとりわけステータコア１０２を備えたステータ１０８及びそのようなステータ１０８を備えた電動機械１１０について説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態による装置１００を使用した電動機械１１０の概略図を示している。電動機械１１０は、ロータ１１２と、ロータに電磁結合されたステータ１０８とを含む。ロータ１１２及びステータ１０８は、発電機、モータなどのようなあらゆる形態の電動機械を構成することができる。ロータ１１２は、電動機械１１０の非固定構成要素とすることができ、またステータ１０８は、機械１１０の固定構成要素とすることがでる。ステータ１０８及びロータ１１２は、電磁結合させることができ、かつ作動時には、当技術分野では公知であるように例えば発電させるか又は負荷駆動させるように使用することができる。電動機械１１０は、あらゆる従来型の電動機械と同様に作動させることができる。ステータ１０８は、互いに積重ねられてステータコア１０２を形成した複数のステータコア（磁性）積層体１２０を含む。複数のステータコア積層体１２０は、それを通してステータ巻線１０６（図２）が延びる複数のスロット１０４（図２）を含む。
【００１２】
装置１００は、第１の通気層１３０と第２の通気層１３２とを含む。第１の通気層１３０は、複数のステータコア積層体１２０の端部積層体１３４に隣接して配置され、また第２の通気層１３２は、第１の通気層１３０に隣接して配置される。ステータコアフランジ１４０（図１及び図２のみに示す）が、第２の通気層１３２に隣接して配置されて一般的な方法でステータコア積層体１２０を互いに結合するようにする。本明細書により詳細に説明するように、装置１００は、図示するようにステータ巻線１０６（図２のみに示す）間にまたステータコアフランジ１４０の下方に流路１４２（図１、図２及び図４）を構成する。
【００１３】
図２及び図３に示すように、第１の通気層１３０はまた、内側スロット１５０の組から半径方向に間隔を置いた外側スロット１５２の組を含む。本明細書で使用する「内側」及び「外側」と言うのは、ロータ１１２（図１）に対するスロット１５０、１５２の相対的位置を示す。図４に最も良く示すように第２の通気層１３２は、ステータ巻線１０６間に外側スロット１５２の組への流路１４２の一部分を構成した通気スロット１６０の組を含む。より具体的には、１つの実施形態では、第２の通気層１３２は、その半径方向内側部分に円周方向に間隔をおいて配置された通気部材１６４の組を有する弓形セクション１６２を含むことができる。弓形セクション１６２は、ステータコア１０２の周りで互いに隣接して配置されて環状部材を形成することができる。隣接する通気部材１６４は、それらの間に通気スロット１６０を含んでいて、各スロット１６０が対応するステータ巻線１０６（図２）と半径方向に整列しかつ外側スロット１５２と流体連通状態になるようになる。各通気部材１６４は、隣接するステータ巻線１０６（図２）から間隔を置いて配置されて、ステータ巻線１０６間に外側スロット１５２の組への流路１４２を構成する。図１及び図２には、ステータ巻線１０６及び通気部材１６４間の流路１４２が、どのようにして該通気部材１６４がスロット１５０及び１０４のコーナ部から間隔を置いていて該通気部材１６４及びステータ巻線１０６間に外側スロット１５２への空間を構成するかについて、最も良く見られる。１つの実施形態では、各通気部材１６４は、図示するように各ステータ巻線１０６（図２）に隣接して傾斜端部１６８を備えて流路１０２の一部を構成することができる。しかしながら、通気部材１６４におけるその他の形状も実施可能とすることができる。さらに、各層１３０、１３２は、別の形状を取りかつ依然として本明細書に記載するような流路１４２を構成することができることを理解されたい。
【００１４】
各通気層１３０、１３２は、特定の電動機械１１０内の環境条件に耐えることができる鋼のようなあらゆる好適な材料から成る、例えば第１の通気層１３０のための図２に示す積層体１７０のような複数の積層体を含むことができる。しかしながら、各通気層のための積層構造体は、必ずしも必要でない。各層１３０、１３２は、単一の環状リングとして形成することができ、或いは図３及び図４に示すように弓形セクションに分割してステータコア組立体の簡略組立てを可能にすることができる。層１３０、１３２は、例えばパンチ加工又はレーザ切断のようなあらゆる現在公知の又は今後開発される方法を使用してシート材料で形成することができる。
【００１５】
本明細書に記載するように、装置１００は、他の構造体の中でもとりわけステータ巻線１０６を冷却するための流路１４２を構成する。流路１４２は、ステータコア積層体１２０に対して半径方向にかつ部分的に軸方向に延びる。より具体的には、流路１４２は、ステータ１０８及びロータ１１２間から流れ、またステータ巻線１０６（図２）間をかつステータ巻線１０６及び通気部材１６４間を半径方向外向きに第１の通気層１３０の外側スロット１５２内に流れる。図１及び図４で最も良く分かるように、流路１４２が外側スロット１５２に流入する時に、流路１４２は、ステータコア積層体１２０の端部積層体１３４に向けて僅かに軸方向に流れる。流路１４２は次に、第２の通気層１３２、第１の通気層１３０の外側スロット１５２の端縁部及び端部積層体１３４間を半径方向外向きに流れる。流路１４２は上述の部分を通って流れるので、流路１４２はまた、その近くを流れる時にステータコアフランジ１４０を冷却する。従って、装置１００は、多数の外側スペースブロックの必要性を排除することによって、ステータコアフランジの下方に流路を構成する安価な代替手段を提供する。各層１３０、１３２及びそのスロット１５０、１５２、１６０は、特定の電動機械１１０に必要なように流路１４２を導きかつステータコアフランジ１４０によって流量を制御するような寸法及び形状とすることができる、つまり流路１４２の位置及び寸法は、上記により変化させることができる。装置１００ではまた、ステータ１０８のコストを低減させることができまた各ステータを構築するサイクル時間を短縮させることができる。例えば、この構成では、ステータコアフランジ１４０への溶接作業が全くなく、それにより、ステータコア１０２の構築のためのサイクル時間を短縮させることができる。
【００１６】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とするものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞を付していない表現は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、複数の形態もまた含むことを意図している。さらに、本明細書で使用する場合の「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、記述した特徴、回数、ステップ、操作、要素及び／又は構成部品の存在を特定するが、１つ又はそれ以上のその他の特徴、回数、ステップ、操作、要素、構成部品及び／或いはそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことを理解されたい。
【００１７】
提出した特許請求の範囲における全ての手段又はステッププラス機能要素の対応する構造、材料、作用及び均等物は、明確に特許請求したその他の特許請求要素と組合せて機能を実行するためのあらゆる構造、材料又は作用を含むことを意図している。本開示の記載は、例示及び説明のために示したものであり、開示を網羅的なものにしようとする或いはこの開示を開示した形態に限定しようとするものではない。本開示の技術的範囲及び技術思想から逸脱せずに当業者には多くの修正及び変更が明らかになるであろう。本実施形態は、本開示の原理及び実施可能な用途を最も良好に説明するようにまた当業者が様々な実施形態についての開示を意図した特定の用途に適合するような様々な修正と共に理解するのを可能にするように、選択しかつ説明している。
【符号の説明】
【００１８】
１００  装置
１０２  ステータコア
１０４  スロット
１０６  ステータ巻線
１０８  ステータ
１１０  電動機械
１１２  ロータ
１２０  積層体
１３０  第１の通気層
１３２  第２の通気層
１３４  端部積層体
１４０  ステータコアフランジ
１４２  流路
１５０  内側スロット
１５２  外側スロット
１６０  通気スロット
１６２  弓形セクション
１６４  通気部材
１６８  傾斜端部
１７０  積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012143142.tif 000006