(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータのための冷却要素を作る。【解決手段】電気機械２５は、ロータ及びステータ２６を有している。この電気機械２５において、ステータの外周の表面１４が、ステータの長さＬに等しいセクション２２ｂに分割されている。冷却要素は、最小二つのモジュール２を有していて、各モジュール２は、ステータの長手方向軸に対して実質的に平行な調節パイプ３ａを有し、これらのパイプの端部は、接続部４ａを用いて結合されている。冷却媒体が、これらの調節パイプ３ａの中を反対方向に流れＦｄ、これらのモジュール２の幅は、最大で、外周の表面セクション２２ｂの幅Ｗｕに等しい。【選択図】図７
2009284755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（２５）のための冷却要素であって、
この電気機械は、ロータ及びステータを有していて、この電気機械において、ステータ（２６）の外周の表面（１４）が、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割されている、冷却要素において：
前記冷却要素（１）は、少なくとも二つのモジュール（２）を有し、
前記モジュール（２）は、ステータの長手方向軸に対して実質的に平行の調節パイプ（３ａ〜ｅ）を有し、
これらのパイプの端部は、接続部（４ａ〜ｂ）により結合され、
冷却媒体が、調節パイプの中を反対方向に流れ（Ｆｄ）、
前記モジュール（２）の幅（Ｗｍ）が、最大で、前記外周の表面セクション（２２ａ〜ｂ）の幅（Ｗｕ）に等しいこと、
を特徴とする冷却要素。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュール（２）は、トップ表面（７）及びボトム表面（８）を有し、
前記モジュールのボトム表面（８）の形状は、ステータの外周の表面（１４）の形状に従う。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュール（２）は、ステータ（２６）の外周の表面（１４）に熱伝導性を有して接触する状態で、組み込まれることが可能である。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュール（２）は、偶数のパイプ（３ａ〜ｅ）を有している。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュール・パイプ（３ａ〜ｅ）の断面は、四角形、三角形または半円形であり、パイプの断面の最長のサイド（１０ａ〜ｄ）が前記モジュール（２）のボトム表面（８）に突き当てられている。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュールの接続部（４ａ〜ｂ）が径方向に湾曲し、二つの互いに隣接する接続部（４ａ〜ｂ）は、ステータの径方向に部分的に重複している。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記モジュール（２）は、並列に接続されている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
前記冷却要素は、複数のモジュール（２）を有し、
それらのモジュール（２）の内の少なくとも二つは、直列に接続され、
それらのモジュール（２）の内の少なくとも二つは、並列に接続されている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
漏洩捕捉ケーシング（６）が、前記モジュール（２）の周囲にパイプの全長（３ａ〜ｅ）に亘って設けられ、この捕捉ケーシング（６）は、前記モジュール（２）のトップ表面（７）及びボトム表面（８）に実質的に接触している。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項１に記載の冷却要素：
漏洩捕捉容器（２０）が、前記モジュールの接続部（４ａ〜ｂ）とステータ・コイル・エンド（１９）の間に設けられている。
【請求項１１】
電気機械（２５）のためのステータ（２６）であって、
このステータ（２６）において、外周の表面（１４）が、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割され、このステータは、少なくとも一つの冷却要素（１）により冷却される、ステータにおいて、
前記冷却要素（１）は、少なくとも二つのモジュール（２）を有し、これらのモジュール（２）は、ステータの長手方向軸（Ｌ）に対して実質的に平行な調節パイプ（３ａ〜ｅ）を有し、
これらのパイプの端部は、接続部（４ａ〜ｂ）により結合され、
冷却媒体が、調節パイプの中を反対方向に流れ（Ｆｄ）、
前記モジュール（２）の幅（Ｗｍ）は、最大で、外周の表面セクション（２２ａ〜ｂ）の幅（Ｗｕ）に等しく、
前記モジュールは、ステータの外周の表面（１４）上に配置されていること、
を特徴とするステータ。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項１２に記載のステータ：
少なくとも一つのモジュール（２）が、ステータの外周の表面の各セクション（２２ａ〜ｂ）上に設けられている。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載のステータ：
ステータの外周の表面（１４）は、接続バー（２３）を用いて、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割されている。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１２に記載のステータ：
ステータの外周の表面（１４）は、ステータを複数のブロック（１３）で製造することにより、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割されている。
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１２に記載のステータ：
当該ステータは、フレーム・プレート（１６）に対して支持され、少なくとも一つの締結要素（１７）がこのフレーム・プレート（１６）と冷却要素（１）の間に設けられている。
【請求項１６】
下記特徴を有する請求項１２に記載のステータ：
少なくとも二つの冷却要素（１）が、ステータを冷却するために使用され、これらの冷却要素（１）は、結果として、ステータの長手方向に組み込まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、請求項１の前書き部分に基づく電気機械のための冷却要素、及び請求項１１の前書き部分に基づく冷却要素で冷却される電気機械のためのステータである。
【背景技術】
【０００２】
電気機械は、それらの中で発生する熱を取り除くために冷却される。熱は、主として、電気機械のアクティブ部分、例えばステータ及びロータで、磁気的及び抵抗的な損失により発生する。
【０００３】
銅損は、電気機械の巻線の抵抗性導体の中で電流の一部が熱に変換されたときに、作り出される。変化する磁束は、モータ及び発電機の鉄のパーツの中で鉄損を生じさせ、それは、渦電流損失及びヒステリシス損失を含んでいる。
【０００４】
それに加えて、機械的な損失が、軸受のような、回転する電気機械の中で、または、ロータ表面での乱流として、生ずる。
【０００５】
マシンの中で、このようにして作り出された熱損失は、伝導により取り除かれなければならず、それによって、発生する熱エネルギーとマシンから伝導により取り除かれる熱エネルギーとの間で均衡が到達されるまで、マシンの加熱が防止される。
【０００６】
電気機械は、特定の絶縁クラスに適合するようにデザインされる。巻線の絶縁は、選択された絶縁クラスの中で合理的な寿命を可能するように選択される。もし、電気機械が過熱状態の下で動作した場合には、冷却システムの過負荷または劣化のために、絶縁の寿命が急速に低下する。
【０００７】
空気は、通常、１〜２ＭＷ未満の小型の電気機械において、冷却媒体として使用される。より大型の電気機械においては、液体冷却媒体が使用され、最も一般的な液体冷却媒体は水である。多くの装置において、実際の冷却媒体は、水を用いて冷却される空気である。
【０００８】
液体で冷却される電気機械において、冷却媒体は、冷却されるコンポーネントと直接接触することが無い。冷却媒体は、クローズド・パイプまたはチャネルで、電気機械の中に導入され、暖められた後に、マシンから取り除かれる。冷却回路は、クローズド回路かまたはオープン回路かの何れかである。クローズド回路の場合には、加熱された冷却媒体が、熱交換器の中で冷却され、その後に電気機械の中を流れて戻る。オープン回路の場合には、加熱された冷却媒体がシステムから取り除かれる。
【０００９】
外周の表面上での空気冷却と比べると、液体冷却の熱伝達効率は、かなり良い。しかしながら、液体冷却の弱点は、漏洩及び腐食の危険、並びに、複雑な構造であり、それは、製造技術上の観点から見て設備を高価なものにする。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、冷却要素で冷却される電気機械及び電気機械ステータための冷却要素を作り出すことにある。これを実現するために、本発明は、請求項１及び１１の特徴部分において規定された特徴により特徴付けられる。幾つかの他の好ましい本発明の実施形態は、従属請求項において規定される特徴を有している。
【００１１】
本発明に基づく電気機械の冷却要素において、電気機械は、ロータ及びステータを有している。この電気機械において、ステータの外周の表面は、ステータの長さに等しいセクションに分割されている。冷却要素は、少なくとも二つのモジュールを有していて、各モジュールは、ステータの長手方向軸に対して実質的に平行に調節パイプを有していて、これらのパイプの端部は、接続部を用いて互いに接続されている。冷却媒体は、調節パイプの中を反対方向に流れ、前記モジュールの幅は、最大で、外周の表面セクションの幅に等しい。
【００１２】
本発明に基づく電気機械のステータにおいて、ステータの外周の表面が、ステータの長さに等しいセクションに分割されている。ステータは、少なくとも一つの冷却要素により冷却される。冷却要素は、少なくとも二つのモジュールを有している。モジュールは、ステータの長手方向軸に対して実質的に平行な調節パイプを有していて、これらのパイプの端部は、接続部を用いて互いに接続される。冷却媒体は、調節パイプの中を反対方向に流れる。このモジュールの幅は、最大で、外周の表面セクションの幅に等しい。このモジュールは、ステータの外周の表面の上に配置される。
【００１３】
冷却要素は、ステータの外周の表面上で、電気機械の内側に配置されても良い。ステータは、通常、薄いシートを有していて、それらのシートは、例えば接続バー及び溶接を用いて、一緒に取り付けられ、シート・パックを形成する。冷却要素モジュールは、ステータの外周の表面に熱伝導性を有して接触する状態で、シート・パックの外周の表面上に、前記モジュールのボトム表面をステータに向けて組み込まれる。これは、主なる熱源から、即ちステータ巻線から、シート・パックを通って冷却要素への、伝導による効率的な熱の伝達をもたらす。熱が、冷却要素から、即ち前記モジュールのパイプから、パイプの内側を流れる冷却媒体に伝えられる。冷却要素の中で、冷却媒体が、冷却されるコンポーネントと直接に接触することがない。
【００１４】
冷却要素が、電気機械の熱発生コンポーネントと直接に接触する状態で配置されたとき、外周の表面上での空気冷却を用いた場合と比べて、より良い冷却効率が実現されることが可能である。
【００１５】
好ましい本発明の実施形態において、前記モジュールのボトム表面の形状が、ステータの外周の表面の形状に従う。ステータは、通常、円筒形であり、湾曲した外周の表面を備えている。ステータの外周の表面からパイプ表面への最も効率的な熱伝達が、冷却要素を、及びそのモジュールを、曲げまたはプレスにより、ステータの外周の表面の曲線に従わせることにより実現されることが可能である。熱伝導性の良いペーストが、冷却要素のボトム表面とステータの外周の表面の間に塗られても良く、それによって、空気の間隙を狭め、熱伝達の効率を増大させる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、上記のモジュールは、偶数のパイプを有している。そのようなモジュールにおいて、要求される冷却媒体の接続、即ち、その一つは、前記モジュールの中に流れ込む冷却媒体のための接続、もう一つは、冷却媒体を戻すための接続が、ステータの同一のエンドに配置される。
【００１７】
もう一つの本発明の実施形態によれば、冷却要素モジュールの中のパイプは、実質的に四角形の断面を有していて、パイプ断面の最長のサイドが、前記モジュールのボトム表面に突き当てられている。これは、前記モジュールのパイプとステータの外周の表面の間の接触表面を増大させることになる。四角形の形状は、例えば、パイプを平らに圧延することにより、実現されることが可能であり、パイプ断面の幅がその高さと比べて大きい形状がもたらされる。
【００１８】
他の本発明の実施形態によれば、冷却媒体要素モジュールの中のパイプは、実質的に三角形または半円形であって、三角形のパイプの最長のサイド、及び半円形のパイプの真っ直ぐのサイドが、前記モジュールのボトム表面に突き当てられる。
【００１９】
もう一つの本発明の実施形態によれば、冷却要素モジュールの接続部は、径方向に湾曲していて、二つの互いに隣接する接続部が、ステータの径方向で、部分的に重複している。接続部は、上向きに及び下向きに、交互に湾曲していて、それらは、互いに重ね合わされている。このことは、パイプが互いにより接近して配置されることを可能にする。その理由は、二つのパイプを結合する接続部の幅が、パイプに対する最小距離を定めることがないからである。もし、前記モジュールの接続部が、例えば、湾曲したパイプである場合、パイプの最小曲げ半径がパイプのピッチに対して限界を定めることが最早なくなる。パイプの密な分布は、より効率的な冷却をもたらす。一つのまばらに分布されたパイプのターンの代わりに、例えば、二つの密なターンが使用されることが可能である。
【００２０】
漏洩に対する保護として、パイプの全長の周囲に漏洩捕捉ケーシングが組み込まれることが可能である。このケーシングは、前記モジュールのパイプのトップ及びボトム表面と、実質的に接触していて、要求されるスペースを最小化し、且つ、熱伝達能力を改善する。捕捉ケーシングは、パイプの真っ直ぐな部分からの水の漏洩を集める。
【００２１】
漏洩捕捉容器が、冷却要素モジュールの接続部とステータ・コイル・エンドの間に、組み込まれることが可能である。この漏洩捕捉容器は、前記モジュールが、コイル・エンドと比べて縦方向に高いセクションに対して、前記モジュールの接続部とコイル・エンドの間に組み込まれる。前記モジュールが、コイル・エンドよりも縦方向に低いとき、捕捉容器は、水を一つの位置に導くだけで良い。捕捉容器は、警報システムに接続されることが可能であり、その場合水が特定の閾値に到達したことで警報が発せられる。
【００２２】
冷却要素は、ステータの外周の表面に固定されることが可能である。他の手段が使用されて、冷却要素に取り付けられることも可能であり、それは、例えば、ステータを支持するフレーム・プレートまたはフレーム・ビームを使用することなどである。例えば、一つまたはそれ以上の締結要素が、このフレーム・プレートと冷却要素の間に組み込まれることが可能である。
【００２３】
冷却要素モジュールの接続部は、好ましくは、空気循環のために開放状態で残される。その場合、冷却要素の中を循環する冷却媒体は、電気機械の内側の空気をも冷却することになる。液体で冷却される冷却要素は、このようにして、電気機械の空気冷却のための更なる冷却デバイスとして使用されることも可能であり、例えば、ロータまたはステータ巻線のコイル・エンドの冷却のために、もし、空気冷却が要求される場合に、使用される。
【００２４】
本発明により、従来のソリューションと比べて、幾つかの重要な利益及び改良が実現されることになる。冷却要素は、漏洩保護及びシンプルな構造を有していて、コスト効率良く製造されることが可能である。
【００２５】
冷却要素の中で使用されることが可能な冷却媒体は、水及び油を含む。
【００２６】
本発明に基づくステータは、例えば、大きな直径の風力発電所の発電機のために、コスト効率の良い選択肢であり、その場合、困難な気象条件を備えた困難な幾何学的な位置に組み込まれる。モジュラー構造のために、冷却要素は、保守または交換が容易である。ステータの外周を覆うモジュラー冷却要素が、一時に、一つのモジュールに組み込まれまたは交換されることが可能である。もし、冷却要素が故障した場合には、全体の冷却要素が、ステータの外周の表面から取り外される必要がなく、リペアが必要なモジュールのみが交換される。
【００２７】
冷却要素が、ステータの全体の外周面の周囲で、一つの堅固な部材を形成していないので、その取り扱いが容易である。モジュールの数が増える程、一つのモジュールの外形寸法が小さくなる。一つまたはそれ以上のモジュールが、ステータの外周の表面の周囲の一つのセクション上に、組み込まれることが可能である。小さなモジュールは、輸送及び取り扱いがより容易である。
【００２８】
パーツの中に組み込まれた冷却要素のモジュールは、最終的に、直列、または並列、または直列及び並列の、何れかに接続される。前記モジュールが直列に接続されたとき、同一の冷却媒体が、全モジュールの中を通って流れる。前記モジュールが直列及び並列に接続されたとき、冷却要素は、複数のモジュールを有している。複数のモジュールの少なくとも二つが直列に接続され、複数のモジュールの少なくとも二つが並列に接続される。
【００２９】
ステータ冷却にとって、冷却がステータの全体の外周の表面領域に亘って均一であることが、好ましい。そのとき、前記モジュールの中に入る冷却媒体の温度及び流速は、前記モジュールの間で実質的に異っていない。
【００３０】
ステータの外周の表面はまた、モジュールで均一に覆われるべきであり、外周の表面の各セクションが、少なくとも一つのモジュールで覆われるべきである。製造技術の観点から見て、全てのモジュールが基本的に同様であることが好ましい。
【００３１】
本発明に基づくステータは、シンプルな構造且つ比較的硬いフレームを備えたステータ・シート・パックである。効率的な冷却が、ステータ表面上に直接に組み込まれた冷却要素を用いて、実現されることが可能である。このステータの構造は、冷却空気の流れのためにステータ・コアの中に組み込まれた径方向の複数のダクトを備えた、空気で冷却されるステータと比べて、シンプルである。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、接続バーが、ステータの外周の表面を、ステータの長さに等しいセクションに分割するために使用される。このステータは、薄いシートを有している。これらのシートは、ステータ・コアの長さの接続バーを用いて、一つのステータ・コアに結束され、それらの接続バーは、コアの外周の表面上に、コアの軸に対して平行に配置され、例えば、溶接により、ステータ・シートおよび／またはステータ・エンド圧縮プレートに固定される。接続バーは、ステータ・コアの中で圧縮を維持する。小型のステータにおいて、例えば、ステータの外周の表面上に均一に配置された六つの接続バーが有り、それにより、ステータの外周の表面を六つのセクションに分割することが可能である。大型のステータにおいて、例えば、２４個の接続バーが有り、それにより、外周の表面上に２４個のセクションを形成することが可能である。
【００３３】
もう一つの本発明の実施形態によれば、ステータの外周の表面は、ステータに対してブロック構造を用いることにより、ステータの長さに等しいセクションに分割される。この場合には、ステータの外周の表面セクションの幅は、ステータ・ブロックの幅に等しい。
【００３４】
ステータの直径が非常に大きいために、輸送、組み込み、製造、または、他のそのようなプロセスにおける制限のために、一体での製造が、最早、可能ではなくまたは好ましくないときには、ブロック構造がステータに対して使用されることが可能である。これらのブロックは、ボルト及びナットのような、接続デバイスを用いて互いに結合される。例えば、ステータ・ブロックの数が１２であって、各ブロックの幅が１．３ｍであることが可能である。
【００３５】
更にもう一つの本発明の実施形態によれば、ステータは、二つの冷却要素を用いて冷却される。冷却要素は、ステータの長手方向に連続的に配置される。少なくとも二つの連続したモジュールが、このようにして、外周の表面の一つのステータのセクション上に配置されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】図１ａは、冷却要素モジュールを示す。
【図１ｂ】図１ｂは、冷却要素モジュールを示す。
【図１ｃ】図１ｃは、冷却要素モジュールを示す。
【図２ａ】図２ａは、増大された数のパイプを備えた冷却要素モジュールを示す。
【図２ｂ】図２ｂは、増大された数のパイプを備えた冷却要素モジュールを示す。
【図２ｃ】図２ｃは、増大された数のパイプを備えた冷却要素モジュールを示す。
【図３】図３は、もう一つの冷却要素の部分図である。
【図４】図４は、冷却要素の更なる例の部分図である。
【図５】図５は、電気機械のステータの中に組み込まれた、図３の冷却要素を示す。
【図６】図６は、電気機械の中に組み込まれた、図３に示されたものと同様な冷却要素であって、電気機械のサイドから見たものを示す。
【図７】図７は、電気機械の中に組み込まれた、図３に示されたものと同様な冷却要素モジュールを、斜視図で示す。
【図８】図８は、並列に接続されたモジュールを示す。
【図９】図９は、直列及び並列に接続されたモジュールを示す。
【図１０】図１０は、断面が三角形のパイプを備えたモジュールの断面図を示す。
【図１１】図１１は、断面が半円形のパイプを備えたモジュールの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下において、本発明が、添付された図面を参照しながら、特定の実施形態の助けにより、より詳細に説明される。
【００３８】
図１ａは、冷却要素モジュールを、平面の断面図により、図１ｂは断面図により、図１ｃはサイド断面図により、示す。これらの図において、冷却要素１は、一つのモジュール２を有している。モジュール２は、互いに対して平行な、真っ直ぐの調節パイプ３ａを有していて、パイプの端部は、接続部４ａにより結合されている。冷却媒体の、例えば水の、流れの方向Ｆｄは、接続部４ａで変わる。冷却媒体は、調節パイプ３ａの中を反対方向に流れるＦｄ。
【００３９】
モジュール２は、偶数のパイプ３ａを有している。モジュールがステータの外周の表面上に組み込まれたとき、真っ直ぐのパイプ３ａがステータの長手方向軸に対して実質的に平行になるように、冷却媒体のための接続５ａ，５ｂがステータの同一のエンドに配置される。モジュールは、二つの冷却媒体の接続を有していて、その一つの接続５ａは、モジュール２の中に流れ込む冷却媒体のためであり、もう一つの接続５ｂは、冷却媒体を戻すためのものである。
【００４０】
漏洩の際の保護として、漏洩捕捉ケーシング６がモジュール２のパイプの全長３ａの周囲に組み込まれることが可能である。ケーシングは、モジュール・パイプ３ａのトップ表面７及びボトム表面８に接触し、それにより、要求されるスペースを最小化し、且つ熱伝達能力を改善する。
【００４１】
図２は、増大された数のパイプを備えた冷却要素モジュールを示し、図２ａは平面の断面図により、図２ｂは断面図により、図２ｃはサイド断面図により、それを示している。冷却要素１モジュールの接続部４ｂは、交互に、真っ直ぐのパイプのレベルに対して上方に及び下方に湾曲していて、互いに重ね合わされている。その場合、二つの互いに隣接する接続部は、ステータの径方向に部分的に重複しても良い（Ｏｖ）。接続部４ｂを湾曲させることは、パイプ３ｂが互いにより接近して配置されることを可能にする。その理由は、接続部の重複に依存して、二つの接続部の幅Ｗに対して、４本よりも多い調節パイプが配置されることが可能である。
【００４２】
接続部４ｂの湾曲は、特に、もし、接続部が湾曲したパイプである場合に、好ましい。その理由は、パイプの最小曲げ半径がパイプのピッチに対して限界を定めることがないからである。
【００４３】
図３は、一つのモジュール冷却要素２' の断面図である。図３において、モジュールのボトム表面８の形状は、円筒形のステータの外周の表面の形状に従う。ステータの外周の表面からパイプ表面への最も効率的な熱伝達が、冷却要素及びそのモジュールを曲げまたはプレスして、ステータの外周の表面の形状に従わせることにより、実現されることが可能である。
【００４４】
図３は、漏洩捕捉ケーシング６の図を含んでいる。もし、捕捉ケーシング６がモジュール２' の周囲に組み込まれている場合、そのボトム表面９の形状は、円筒形のステータ２６の外周の表面の形状に従うことになる。モジュール・パイプ３ａ，３ｂのトップ及びボトム表面７，８は、捕捉ケーシング６の内側の表面と接触し、捕捉ケーシングのボトムの外周の表面９は、ステータの外周の表面１４と接触している。漏洩捕捉ケーシングが設けられたモジュールが、好ましくは、製造され、それによって、それらの外周の表面の上に組み込まれたパイプ及びケーシングが、一つの構造として形成され、ステータ表面の形状に従うようにされる。
【００４５】
図４は、一つのモジュール冷却要素２''の部分図であって、この場合、パイプ断面が円形ではない。冷却要素モジュールのパイプ３ｃの断面は、実質的に四角形であって、四つのサイド１０ａ〜ｄを備えている。パイプ断面の長いサイド１０ｃは、モジュール２''のボトム表面９に突き当てられている。これは、モジュール・パイプとステータの外周の表面の間の接触表面を増大させる。この四角形の形状は、例えば、パイプを平らに圧延することにより、実現されることが可能であり、パイプ断面幅“ｌ”がその高さｈと比べて大きい形態をもたらす。
【００４６】
図５は、電気機械２５の中に組み込まれた冷却要素を示している。冷却要素１は、円筒形のステータ２６の外周の表面１４上で、電気機械の内側に配置される。図５において、ステータ２６は、互いに固定された別個のブロック１３を有している。この図は、全体のステータの長さに等しい一つのブロック１３のみを示している。ブロックを有するステータに対して、少なくとも一つの冷却要素モジュール２が、各ブロックの上に配置される。ステータ・ブロック１３は、グルーブが設けられた１２個のステータ・シート・セグメント２１で製造され、それらのセグメントは互いに積み重ねられ、接続バー及びフレーム構造を用いて固定されている。ブロック１３が、数個のセグメントの幅で製造されることも可能であり、第一のシート・レイヤが、例えば、三つのセグメントを有し、第二のレイヤがハーフ・セグメント、二つの全セグメント、及びもう一つのハーフ・セグメントを有していても良い。各レイヤに対して、セグメントの間の間隙の位置が、前のレイヤのそれとは異なることになる。
【００４７】
ステータ２６の最も外側の部分がステータ・バック１１を形成し、巻線が配置されるステータの内側の部分の中にグルーブ１２がある。一つの冷却要素モジュール２は、ステータ・ブロック１３を冷却するために使用される。モジュール２は、ステータ・バック１１の外周の表面１４の上に組み込まれ、フレーム・ビーム１５の間、外周の表面１４と接触している。ステータ・ブロック１３は、フレーム・ビーム１５を用いて、フレーム・プレート１６に対して支持されている。ステータ・ブロック１３は、ステータの外周の表面１４を、ステータの長さに等しいセクション２２ａに分割する。外周の表面セクション１４の幅Ｗｕは、ステータ・ブロック１３の幅Ｗｓに等しい。モジュール２の幅Ｗｍは、ステータ・ブロックの幅Ｗｓと比べて狭い。
【００４８】
もし、モジュール２が捕捉ケーシング６により取り囲まれている場合、モジュール２のパイプ３ａ〜ｅのトップ及びボトム表面７，８が捕捉ケーシング６と接触し、次に、捕捉ケーシングがステータの外周の表面１４と接触する。これは、金属対金属接触による熱伝達を可能にする。
【００４９】
一つのステータ・ブロックが、一つまたはそれ以上の冷却要素モジュールを有していても良く、それらは、外周の方向に互いに横に並ぶか、あるいは、ステータの長手方向に連続的に並ぶかの何れかである。一つのモジュールの最大の幅は、ステータ・ブロックの幅１３である。
【００５０】
冷却要素は、ステータ２６の外周の表面１４に固定されることが可能である。フレーム・プレート１６またはフレーム・ビーム１５を利用することに加えて、冷却要素を固定する他の手段が存在する。例えば、一つまたはそれ以上の締結要素１７が、フレーム・プレートと冷却要素の間に組み込まれることが可能である。
【００５１】
図６は、電気機械２５の中に組み込まれた冷却要素を示し、電気機械のサイドから見たものである。ステータ２６の全体の長さ“Ｌ”は、薄いシートからなる。冷却要素１は、ステータ・コア１８の外周の表面１４上に組み込まれる。漏洩捕捉容器２０が、冷却要素１モジュールの接続部４ａ，ｂとステータ・コイル・エンド１９の間に組み込まれる。
【００５２】
冷却要素モジュール１の接続部４ａ，ｂは、電気機械２５の内部の空気循環に対して開放されていて、空気と接続部の間の直接の接触を可能にする。この場合、冷却要素の中を循環する冷却媒体は、電気機械の内側の空気をも冷却することになる。もし、電気機械が空気冷却もまた有している場合には、冷却要素が、空気冷却システムに更なる冷却力をもたらすことになる。電気機械において、空気冷却がロータ損失及びステータ・コイル・エンドを冷却するために使用され、非永久磁石式の電気機械においては、ロータ・コイル・エンドをも冷却するために使用される。空気冷却は、別個に組み込まれた、または電気機械のシャフト上の、ファンにより通常、実施される。
【００５３】
図７は、電気機械２５の中に組み込まれた冷却要素モジュール２を示す。ステータの外周の表面１４は、接続バー２３を用いて、ステータの長さに等しいセクション２２ｂに分割されている。ステータは、シートを有していて、接続バー２３により、ステータ・コア１８と一緒に保持される。接続バー２３の長さは、ステータ・コア１８の長さＬに等しい。接続バー２３は、ステータ・コアに対して長手方向に、ステータ・コア１８の外周面１４の表面上に配置され、ステータ・エンドで、シートおよび／または圧縮プレート２４の上に固定される。接続バー２３は、ステータ・コア１８の中の圧縮を維持する。冷却要素モジュール２は、周方向で互いに隣接する二つの接続バー２３の間に、配置される。
【００５４】
図を簡潔にするために、図７は、電気機械２５の中に組み込まれた一つの冷却要素モジュール２のみを示している。ステータの冷却のために、ステータの外周の表面１４がステータ冷却モジュールにより均一に覆われ、少なくとも一つのモジュールがステータの外周の表面の各セクション２２ｂ上にあることが好ましい。結果として、冷却要素がステータの外周表面の周囲を取り囲むことになる。ステータの均一な冷却のために、全ての冷却要素モジュール２を直列に接続することは、好ましくない。例えば、図８に示された並列接続が、二つのモジュール冷却要素に対して好ましく、第一のモジュール及び第二のモジュールの双方に対して、実質的に等しい温度の冷却媒体をもたらす。もし、数個のモジュールがある場合、二つの互いに隣接するモジュールが直列に接続され、それに続く二つのモジュールもまた互いに直列に接続されることが可能であり、このようにして作り出されるモジュールの対が並列に接続されることなる（図９）。
【００５５】
図１０は、パイプ断面が三角形の、一つのモジュール冷却要素２の部分図である。冷却要素モジュール・パイプ３ｄの断面は、実質的に三角形である。パイプ断面の最長のサイドがモジュール２''' のボトム表面９に突き当てられている。
【００５６】
図１１は、パイプ断面が半円形の、一つのモジュール冷却要素２の部分図である。冷却要素モジュール・パイプ３ｅの断面は、実質的に半円形である。パイプ断面のフラットなサイドがモジュール２''''のボトム表面９に突き当てられている。
【００５７】
本発明は、以上において、特定の実施形態の助けを用いて説明された。しかしながら、これらの説明は、特許の保護範囲を限定するものとして考えられるべきではない。本発明の実施の形態は、以下の請求項の範囲内で変化しても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１…冷却要素、２，２' ，２''，２''' ，２''''…モジュール、３ａ〜ｅ…パイプ、４ａ〜ｂ…接続部、５ａ，ｂ…接続、６…漏洩捕捉ケーシング、７…トップ表面、８…パイプ３ａ〜ｅのボトム表面、９…モジュール２，２' ，２''，２''' ，２''''のボトム表面、１０ａ〜ｄ…サイド、１１…ステータ・バック、１２…ステータ・グルーブ、１３…ステータ・ブロック、１４…ステータの外周の表面、１５…フレーム・ビーム、１６…フレーム・プレート、１７…締結要素、１８…ステータ・コア、１９…コイル・エンド、２０…漏洩捕捉容器、２１…ステータ・シート・セグメント、２２ａ，ｂ…外周の表面セクション、２３…接続バー、２４…圧縮プレート、２５…電気機械、２６…ステータ、Ｆｄ…反対方向の流れ、ｈ…パイプの高さ、ｌ…パイプ幅、Ｌ…ステータの長さ、Ｏｖ…重複領域、Ｗ…幅、Ｗｍ…モジュールの幅、Ｗｓ…ステータ・ブロックの幅、Ｗｕ…外周の表面セクションの幅。
【図１ａ】
2009284755.tif 000003
【図１ｂ】
2009284755.tif 000004
【図１ｃ】
2009284755.tif 000005
【図２ａ】
2009284755.tif 000006
【図２ｂ】
2009284755.tif 000007
【図２ｃ】
2009284755.tif 000008
【図３】
2009284755.tif 000009
【図４】
2009284755.tif 000010
【図５】
2009284755.tif 000011
【図６】
2009284755.tif 000012
【図７】
2009284755.tif 000013
【図８】
2009284755.tif 000014
【図９】
2009284755.tif 000015
【図１０】
2009284755.tif 000016
【図１１】
2009284755.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項１１に記載のステータ：
少なくとも一つのモジュール（２）が、ステータの外周の表面の各セクション（２２ａ〜ｂ）上に設けられている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１１に記載のステータ：
ステータの外周の表面（１４）は、接続バー（２３）を用いて、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１１に記載のステータ：
ステータの外周の表面（１４）は、ステータを複数のブロック（１３）で製造することにより、ステータの長さ（Ｌ）に等しいセクション（２２ａ〜ｂ）に分割されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１１に記載のステータ：
当該ステータは、フレーム・プレート（１６）に対して支持され、少なくとも一つの締結要素（１７）がこのフレーム・プレート（１６）と冷却要素（１）の間に設けられている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
下記特徴を有する請求項１１に記載のステータ：
少なくとも二つの冷却要素（１）が、ステータを冷却するために使用され、これらの冷却要素（１）は、結果として、ステータの長手方向に組み込まれる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
外周の表面上での空気冷却と比べると、液体冷却の熱伝達効率は、かなり良い。しかしながら、液体冷却の弱点は、漏洩及び腐食の危険、並びに、複雑な構造であり、それは、製造技術上の観点から見て設備を高価なものにする。
［先行技術文献］
［特許文献］
【特許文献１】米国特許出願公開第 US-2004 080 220 A1 号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第 US-2004 169 427 A1 号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第 EP-0 729 215 A2 号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第 DE-19 757 605 A1 号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第 US-2002 074 893 A1 号明細書
【特許文献６】特開 2003-079 081 A 号公報
【特許文献７】国際公開第 WO 2007/033 875 A2 号パンフレット
【特許文献８】国際公開第 WO-03/021 756 A2 号パンフレット
【外国語明細書】
2009284755000001.pdf