(57)【要約】  本発明は、並列接続された２つのファン車（６，７）を有する空冷式電動機（１）に関する。この電動機は、電動機（１）の固定側軸受側（２）に取り付けられたベルトテンショナ（３）と、電動機（１）の自由側軸受側（４）に配置されたインバータハウジング（５）と、自由側軸受側の第１ファン車（６）および固定側軸受側の第２ファン車（７）を有するファンシステムと、を備えている。第１ファン車（６）は、冷却用空気体積流（Ｖ）を、電動機（１）の周囲（２２）から半径方向内側へ、インバータハウジング（５）の軸方向隣に配置された自由側軸受側の軸受シールド（１４）の冷却フィン（１７）を介して吸い込み、吸い込まれた空気体積流（Ｖ）の第１部分（Ｖ１）を、半径方向外側へ、自由側軸受側の固定子巻線端部（１９）を介して電動機（１）から再び周囲（２２）へ吐出するように構成されている。第２ファン車（７）は、半径方向内側へ吸い込まれた空気体積流（Ｖ）の第２部分（Ｖ２）を、軸方向に回転子（１０）内へ、そして回転子（１０）を通して吸い込み、半径方向外側へ、固定側軸受側の固定子巻線端部（２０）を介して電動機（１）から再び周囲（２２）へ吐出するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空冷式電動機（１）であって、
当該電動機（１）の固定側軸受側（２）に取り付けられたベルトテンショナ（３）と、当該電動機（１）の自由側軸受側（４）に配置されたインバータハウジング（５）と、自由側軸受側の第１ファン車（６）および固定側軸受側の第２ファン車（７）を有するファンシステムと、を備える、空冷式電動機（１）において、
前記第１ファン車（６）は、冷却用空気体積流（Ｖ）を、当該電動機（１）の周囲（２２）から半径方向内側へ、前記インバータハウジング（５）の軸方向隣に配置された自由側軸受側の軸受シールド（１４）の冷却フィン（１７）を介して吸い込み、吸い込まれた前記空気体積流（Ｖ）の第１部分（Ｖ１）を、半径方向外側へ、自由側軸受側の固定子巻線端部（１９）を介して当該電動機（１）から吐出するように構成されており、
前記第２ファン車（７）は、半径方向内側へ吸い込まれた前記空気体積流（Ｖ）の第２部分（Ｖ２）を、軸方向に回転子（１０）内へ、そして該回転子（１０）を通して吸い込み、半径方向外側へ、固定側軸受側の固定子巻線端部（２０）を介して当該電動機（１）から吐出するように構成されていることを特徴とする、空冷式電動機（１）。
【請求項２】
前記第１ファン車（６）と、前記第２ファン車（７）とは、短絡リング（８，９）に一体的に成形されている、請求項１記載の空冷式電動機（１）。
【請求項３】
前記第１ファン車（６）と、前記第２ファン車（７）とは、同じ構造を有している、請求項１または２記載の空冷式電動機（１）。
【請求項４】
空気ガイドブッシュ（１６）が、回転子軸（１１）上に、前記自由側軸受側の軸受シールド（１４）の前記冷却フィン（１７）と前記第１ファン車（６）との間に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の空冷式電動機（１）。
【請求項５】
前記第１ファン車（６）と前記第１軸受シールド（１４）との間に、断面Ｌ字形状の空気ガイド薄板（２１）が配置されている、請求項１から４のいずれか１項記載の空冷式電動機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式電動機、特にベルト駆動式スタータジェネレータであって、ベルトテンショナと、電動機に取り付けられた、または電動機ハウジングもしくは電動機の軸受シールド内に組み込まれた、パワーエレクトロニクス、ドライブエレクトロニクスおよびコントロールエレクトロニクス（インバータ）用のインバータハウジングと、電動機固有のファンシステムとを備える、空冷式電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両およびハイブリッド原動機を有する一部電動式の車両には、またはベルト駆動式スタータジェネレータを使用するには、Ｖリブドベルトに張力を与える装置、いわゆるベルトテンショナが必要であり、このベルトテンショナを、省スペースで直接被駆動側のハウジングに、または固定側軸受側に取り付けてもよい。これに関する技術的背景は、例えば独国特許出願公開第１０２０１１０８０８８６号明細書、独国特許出願公開第１０２０１３１０９２９４号明細書、および欧州特許第１９２９６１１号明細書から公知である。しかしながら、このようなベルトテンショナは、冷却空気を吸い込むのに遮蔽物となり得る。というのも、ベルトテンショナは、ハウジングを介する、または軸受シールドに設けられたスロットを介する実現可能な冷却媒体供給部を閉塞するおそれがあるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、ユニット全体の特に効果的な冷却を省スペースに行うことができる、冒頭に挙げた形式の空冷式電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、独立請求項に記載の事項によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項、以下の説明および図面に記載されている。
【０００５】
本発明による空冷式電動機は、電動機の固定側軸受側に取り付けられたベルトテンショナと、電動機の自由側軸受側に配置されたインバータハウジングと、自由側軸受側の第１ファン車および固定側軸受側の第２ファン車を有するファンシステムと、を備えている。
【０００６】
第１ファン車は、冷却用空気体積流を、電動機の周囲から半径方向内側へ、インバータハウジングの軸方向隣に配置された自由側軸受側の軸受シールドの冷却フィンを介して吸い込み、吸い込まれた空気体積流の第１部分を、半径方向外側へ、自由側軸受側の固定子巻線端部を介して電動機から吐出するように構成されている。第２ファン車は、半径方向内側へ吸い込まれた空気体積流の第２部分を、軸方向に回転子内へ、そして回転子を通して、特に回転子の回転子積層鉄心の空気通路を介して吸い込み、半径方向外側へ、固定側軸受側の固定子巻線端部を介して電動機から吐出するように構成されている。
【０００７】
電動機の「固定側軸受側」または「固定側軸受側の」は、本明細書において、特に電動機の第１軸方向端部部分が位置する側に該当し、この上述の第１軸方向端部部分は、例えば、電動機ハウジングの第１軸方向端部部分または第１軸受シールドと、軸方向固定側軸受とを収容している。
【０００８】
これに対して、電動機の「自由側軸受側」または「自由側軸受側の」は、特に電動機の第２軸方向端部部分が位置する側に該当し、この上述の第２軸方向端部部分は、例えば、電動機ハウジングの第２軸方向端部部分または第２軸受シールドと、軸方向自由側軸受とを収容している。
【０００９】
したがって、本発明による空冷式電動機は、２つのファン車の並列接続形態を有しており、第１ファン車は、冷却空気の半径方向の吸込みのみを可能にしている。それによって、ベルトテンショナが、固定側軸受側を介する空気の軸方向の吸込みにとって場合によっては遮蔽物となり得るということは、問題とならなくなる。自由側軸受側またはインバータ側で空気の半径方向の吸込みが可能であることによって、軸方向の吸込みのためのスロット、貫通部などを固定側軸受側のハウジングまたは軸受シールドに設けなくてよい。それによって、ハウジングまたは軸受シールドの機械的な安定性を高めることができる。言い換えれば、固定側軸受側のハウジング軸受座周りの、ハウジングまたは軸受シールドの断面を薄くする必要がなく、それによって、固定側軸受にも比較的高い軸受剛性がもたらされる。
【００１０】
自由側軸受側の軸受シールドは、インバータハウジングの軸方向隣に配置されているので、特にインバータハウジング内に収容されたインバータと、自由側軸受側の巻線端部と、回転子と、固定側軸受側の巻線端部とを、開放式の並列冷却回路によって冷却することができる。
【００１１】
「開放式の」冷却回路とは、冷却用空気体積流を周囲から吸い込むための冷却回路の空気入口と、加熱された空気体積流を周囲へ吐出するための冷却回路の空気出口とが互いに接続されていないことと理解されたい。「並列」冷却回路とは、吸い込まれた冷却用空気体積流が、空気体積流の第１部分および第２部分から形成される２つの部分空気体積流に分かれることと理解されたい。
【００１２】
言い換えれば、開放式の並列冷却回路は、並列回路のうちの第１回路において、吸込み動作でのインバータまたはインバータハウジングの冷却後に、自由側軸受側の固定子巻線端部を冷却することを可能にする。並列回路のうちの第２回路では、吸込み動作でのインバータまたはインバータハウジングの冷却後に、回転子と、次いで固定側軸受側の固定子巻線端部とが冷却される。
【００１３】
第１ファン車と、第２ファン車とは、回転子の短絡リングに一体的に成形されているのが好ましい。「一体的に成形された」とは、本明細書においては、特に、ファン車がそれぞれ回転子の１つの短絡リングに組み込まれている、すなわち各々の短絡リングと各々のファン車とが互いに一体的に結合されていることと理解されたい。そうすることによって、軽量化が可能となり、製造上の手間を削減することが可能となる。
【００１４】
１つの実施形態によれば、第１ファン車と、第２ファン車とは、同じ構造を有している。同じ構造を有する２つのファン車を並列運転すると、圧送される空気体積流量を倍増させることができる。このことは、各巻線端部を冷却するための空気流量が同じ場合に、軸受シールドの冷却フィンおよびインバータハウジングの内側に沿った空気流量を倍増させることができる、ということを意味する。
【００１５】
さらに、空気ガイドブッシュが、回転子軸上で、自由側軸受側の軸受シールドの冷却フィンと第１ファン車との間に配置されているのが有利である。空気ガイドブッシュは、羽根付きの構成であっても羽根なしの構成であってもよい。空気ガイドブッシュによって、冷却フィンから回転子の通路方向およびファン車の羽根方向への、特に目的に合わせた、効果的かつ効率的な空気の案内が可能となる。
【００１６】
さらに別の実施形態によれば、第１ファン車と第１軸受シールドとの間には、断面Ｌ字形状の空気ガイド薄板が配置されており、この空気ガイド薄板は、吸い込まれた空気体積流の第１部分を、特に効率的に自由側軸受側の固定子巻線端部を介して案内する。さらに、空気ガイド薄板は、固定のハウジング半部として、またはファン車のカバープレートとして使用され、電動機の内部にあるヒートシンクを通り抜ける短絡電流を回避する。
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づき詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】公知の空冷式電動機の縦断面斜視図である。
【図２】本発明による空冷式電動機の１つの実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図２の電動機の分解図である。
【図４】図１の電動機のファン車の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、電動機１の固定側軸受側２に取り付けられたベルトテンショナ３と、電動機１の自由側軸受側４に配置されたインバータハウジング５とを備える空冷式電動機１を示している。さらに、この電動機１は、自由側軸受側の第１電動機シールド１４と、固定側軸受側の第２電動機シールド１５とを備えている。２つの冷却回路ＡおよびＢによって、特に電動機１の回転子１０と、インバータハウジング５と、電動機１の固定子１８の固定子巻線端部１９，２０とが冷却される。
【００２０】
図２および図３は、電動機１の固定側軸受側２に取り付けられたベルトテンショナ３と、電動機１の自由側軸受側４に配置されたインバータハウジング５と、自由側軸受側の第１ファン車６および固定側軸受側の第２ファン車７を有するファンシステムとを備える空冷式電動機１を示している。
【００２１】
第１ファン車６と、第２ファン車７とは、同じ構造を有していて、それぞれ回転子１０の自由側軸受側の短絡リング８または固定側軸受側の短絡リング９に一体的に成形されている。回転子１０は、図１に示す回転子軸上１１に相対的に回転不能に支承されている。回転子軸１１は、固定側軸受１２内および自由側軸受１３内に回転可能に支承されている。自由側軸受１３は、インバータハウジング５側で、軸方向に可動に第１軸受シールド１４内に支承されている。この第１軸受シールド１４は、インバータハウジング５の軸方向隣に配置されるか、または一体的な構成（ヒートシンク支持体、軸受支持体、およびインバータ支持体）では、インバータハウジングの一部を成している。固定側軸受１２は、ベルトテンショナ３側で、第２軸受シールド１５内に軸方向に固定に支承されている。さらに、空気ガイドブッシュ１６が、回転子軸１１上に、自由側軸受側の第１軸受シールド１４の冷却フィン１７と第１ファン車６との間に配置されている。
【００２２】
固定子１８は、第１軸受シールド１４と第２軸受シールド１５との間に不動に配置されていて、かつ回転子１０を取り囲んでいる。固定子１８は、自由側軸受側の固定子巻線端部１９と、固定側軸受側の固定子巻線端部２０とを備えている。固定子巻線端部１９，２０は、固定子１８の互いに反対側に位置する端部領域に配置されていて、それぞれ軸受シールド１４または１５によって半径方向で取り囲まれている。さらに、第１ファン車６と第１軸受シールド１４との間には、断面Ｌ字形状の空気ガイド薄板２１が配置されている。
【００２３】
第１ファン車６によって、冷却用空気体積流Ｖを、電動機１の周囲２２から半径方向内側へ、自由側軸受側の軸受シールド１４の冷却フィン１７および空気ガイドブッシュ１６を介して吸い込むことができる。この吸い込まれた空気体積流Ｖの第１部分Ｖ１を、半径方向外側へ、自由側軸受側の固定子巻線端部１９を介して電動機１から吐出することができ、このとき空気体積流Ｖの第１部分Ｖ１は、空気ガイド薄板２１によって相応して案内される。第２ファン車７によって、半径方向内側へ吸い込まれた空気体積流Ｖの第２部分Ｖ２を、軸方向に回転子１０内へ、そして回転子１０を通して吸い込み、半径方向外側へ、固定側軸受側の固定子巻線端部２０を介して電動機１から吐出することができる。
【００２４】
図４には、電動機１の周囲２２から吸い込まれた空気体積流Ｖを、第１ファン車６または第２ファン車７によって、第１部分Ｖ１と第２部分Ｖ２とに分けることを具体的に示しており、両部分Ｖ１，Ｖ２は、周囲２２へ再び吐出される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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