JP2019522456A - 電気モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、を有してなる固定子アセンブリであって、固定子アセンブリがエンクロージャ内に配置されるとき、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される固定子アセンブリ。【選択図】図1
Description
本開示は、電気モータの固定子アセンブリと、電気モータを作製する方法と、に関する。
電気モータは、通常、モータ外部のモータコントローラを用いて制御される。コントローラは、通常、例えば、モータの固定子アセンブリ内の巻線内の電流を制御することにより、電気モータを駆動するように動作可能なパワーエレクトロニクスを有してなる。巻線と、それに関連するパワーエレクトロニクスとは、DC/DC接続回路、DC/AC接続回路、AC/DC接続回路、AC/AC接続回路などのその他の通電部品と同様に、通常使用時に、熱くなり得る。
電気モータとそのコントローラからの熱の放散は課題である。モータが過熱するとき、モータ効率が低下し、最終的に、モータおよび/またはコントローラに損傷が生じる恐れがある。この発熱に対処する1つの方法は、コントローラのパワーエレクトロニクスを大きい表面積を有するヒートシンクに接続することである。
多数の発熱部品を狭いスペースに配置することは、熱の放散を妨げるため、望ましくない。このため、パワーエレクトロニクスを有してなるモータコントローラは、巻線とパワーエレクトロニクスとから発生する熱の放散を助長するために、モータの外に設置される。また、モータの外に設置することは、コントローラが大型のヒートシンクに可能な限り近く配置され得ることを意味する。
熱放散の課題に対処する別のもう1つの方法(しばしば、ヒートシンクの使用と組み合わせて使用される)は、熱密度を下げて、パワーエレクトロニクスがより効果的に冷却され得るように、パワーエレクトロニクス内に間隔を設けること(すなわち、パワーエレクトロニクスの密度を下げること)である。このことは、コントローラが、パワーエレクトロニクス内に設けられた間隔に起因して、相対的に大型になることを意味する。しかしながら、電気モータを可能な限り小さくすることが望ましい。コントローラが相対的に大型であるため、電気モータとは別にコントローラを設けることは、電気モータの小型化に役立つ。
本発明の態様は独立請求項に詳述され、任意の特徴は従属請求項に詳述される。本発明の各態様は相互に関連させて用いられてもよく、ある態様の特徴は他の態様に適用されてもよい。
本開示の一態様において、固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、を有してなる固定子アセンブリが提供される。この固定子アセンブリは、エンクロージャ内に配置されるとき、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される。
固定子アセンブリは、電気モータの固定子アセンブリでもよい。この場合、固定子巻線は、モータの回転子を駆動するためのものである。このような固定子アセンブリはエンクロージャを有してなり、パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とはエンクロージャ内に収容される。エンクロージャは、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される。
固定子アセンブリは、線形電気機械の固定子アセンブリでもよい。その場合、固定子巻線は機械のアクチュエータを駆動するためのものであり、固定子アセンブリはエンクロージャを有してなる。パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とは、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される、エンクロージャ内に収容される。
線形電気機械は、線形誘導モータを有してなる。
例えば、本明細書に記載される電気モータの固定子アセンブリは、モータの回転子を駆動するための複数の固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、エンクロージャと、を有してなる。パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とは、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される、エンクロージャ内に収容される。
エンクロージャは、エンクロージャ内の冷却剤の流れがパワーエレクトロニクスの構成要素と巻線との両方に直接接触するように構成されてもよい。
エンクロージャは、冷却剤の流れがパワーエレクトロニクスの構成要素の少なくとも一部の間を通過するように構成されてもよい。
エンクロージャは、パワーエレクトロニクスの構成要素がエンクロージャ内で冷却剤の流れを浴びて、例えば、構成要素の少なくとも一部が浸されるように構成されてもよい。
固定子アセンブリは、パワーエレクトロニクスの構成要素がエンクロージャ内で少なくとも3面で冷却剤と等しい熱接触を備えるように構成されてもよい。
パワーエレクトロニクスの構成要素の少なくとも一部は、冷却剤がパワーエレクトロニクスの構成要素の上方と下方との両方に流れることを可能にするように、エンクロージャ内に吊された状態で支持されてもよい。
パワーエレクトロニクスの構成要素の少なくとも一部は、固定子アセンブリ内の流路の境界を画定してもよい。
エンクロージャは、回転子の径方向外側に位置し、少なくとも一部が回転子を取り巻いてもよい。
例えば、電気モータは、回転軸を備える。エンクロージャは、回転軸と交差する方向において回転子の径方向外側に位置してもよく、および/または回転軸の軸方向に回転子を越えて存在してもよい。
エンクロージャは、チャネルにより接続される2つのキャビティを備えてもよく、第1キャビティの、少なくとも一部は、固定子アセンブリ内に位置し、第2キャビティは、第1キャビティの軸方向に配置されてもよい。
巻線は第1キャビティ内に位置してもよく、パワーエレクトロニクスは第2キャビティ内に位置してもよい。
パワーエレクトロニクスの構成要素は、エンクロージャ内で巻線と交互配置されてもよい。例えば、前述のように、パワーエレクトロニクスの構成要素は、固定子アセンブリ内に組み込まれてもよい。このような例において、電気モータは回転軸を備え、巻線は第1深さから第2深さまで回転軸の軸方向に延在しており、パワーエレクトロニクスの構成要素は第1深さと第2深さとの間に配置される。例えば、エンクロージャは、冷却剤の流れが、第1深さと第2深さとの間で、巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に及ぶことを可能にするように構成されてもよい。
固定子アセンブリは、有効長を備えてもよく、この有効長は、巻線の回転軸の軸方向の長さより短くてもよい。パワーエレクトロニクスの構成要素は、有効長の範囲外に配置されてもよい。
パワーエレクトロニクスの構成要素は、パワーIC(S)などのパワーエレクトロニクスの発熱素子を備えてもよい。
パワーエレクトロニクスは、AC/ACコンバータと、DC/ACインバータと、DC/DCコンバータと、AC/DCインバータと、のうち、少なくとも1つを提供するように動作可能でもよい。例えば、電気モータは、パワーエレクトロニクス用のDC電源と、パワーエレクトロニクスに基づく巻線用のAC電源と、を備えてもよく、パワーエレクトロニクスの構成要素は、例えば、ACバスの少なくとも一部および/またはACバスの少なくとも一部などの、パワーエレクトロニクス用のDC電源と、巻線用のAC電源と、のうち、少なくとも1つを備えてもよい。
電気モータは回転軸を備えてもよく、巻線は回転軸からの第1径方向距離から第2径方向距離まで延在してもよい。パワーエレクトロニクスの構成要素は、第1径方向距離から第2径方向距離までの範囲内(例えば、それらの間)に配置されてもよい。
エンクロージャは、冷却剤の流れが、第1径方向距離と第2径方向距離との間で巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に及ぶことを可能にするように構成されてもよい。
回転子と固定子アセンブリとはハウジング内に設けられてもよく、エンクロージャはハウジングの内側に位置してもよい。
この装置は、冷却剤入口と冷却剤出口とを有してなってもよく、冷却剤の流れがハウジングの外側から冷却剤入口を通じてエンクロージャに入り、エンクロージャ内の巻線と巻線に接続されたパワーエレクトロニクスとの両方に及んだ後、冷却剤出口を通じてエンクロージャからハウジングの外側に戻ることを可能にするように構成される。
パワーエレクトロニクスの構成要素は、インダクタと、キャパシタと、DCリンクキャパシタと、DCバスバーと、ACバスバーと、電圧制御インピーダンスと、電力接続部と、エンクロージャ中に突出した固定子アセンブリに組み込まれたラジエータと、のうち、少なくとも1つを備えてもよい。
冷却剤は空気より大きい熱容量を備えてもよく、例えば、冷却剤は誘電液体でもよい。
固定子アセンブリは、各巻線を駆動するためのパワーエレクトロニクスのセットを備えてもよい。例えば、これらセットは、固定子巻線の間に交互配置されてもよい。また、例えば、セットは、少なくとも1つのインバータレッグを備えてもよい。例えば、装置は、複数のエンクロージャを備えてもよく、パワーエレクトロニクスのセットは、例えば、パワーエレクトロニクスのセットにより駆動される固定子巻線などの少なくとも1つの固定子巻線と共に、複数のエンクロージャのそれぞれに収容されてもよい。
電気モータは、巻線の相ごとにパワーエレクトロニクスのセットをそれぞれ有してなってもよい。
固定子アセンブリは、冷却剤の流れを、巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素とに亘って周方向に向けるように構成されてもよい。
(a)複数の巻線と、(b)パワーエレクトロニクスと、のうち、少なくとも一方の少なくとも一部は、固定子アセンブリの周囲に分散配置されてもよい。
この装置は、パワーエレクトロニクスの複数のセットを備えてもよく、パワーエレクトロニクスの複数のセットの少なくとも一部は、固定子アセンブリの周囲に分散配置される。
また、本明細書において、モータの回転子を駆動するための複数の固定子巻線を有してなる、電気モータの固定子アセンブリが説明される。固定子アセンブリは、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、エンクロージャと、を有してなり、パワーエレクトロニクスは、エンクロージャ内のヒートシンクに接続され、固定子アセンブリは、モータ内の冷却剤がヒートシンクと巻線との両方に直接接触できるように構成される。
回転子と固定子アセンブリとは、共通のハウジング内に設けられてもよい。ハウジングは、冷却剤入口と冷却剤出口とを有してなり、冷却剤の流れが共通のハウジングの外側から冷却剤入口を通じて、巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素に接続されたヒートシンクとの両方に及んだ後、冷却剤出口を通じて共通のハウジングの外側に戻ることを可能にするように構成される。
このような固定子アセンブリは、前述のいずれかの装置の特徴を有してなってもよい。
また、本明細書において、電気モータの固定子アセンブリが説明される。固定子アセンブリは、モータの回転子を駆動するための複数の固定子巻線と、固定子アセンブリに組み込まれたパワーエレクトロニクスと、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスとの両方に直接及ぶことを可能にするように構成される冷却剤流路と、を有してなる。
このような装置は、前述のいずれかの装置の特徴を有してなってもよい。
また、本明細書において、電気モータが説明される。電気モータは、複数の固定子巻線と、電気モータを駆動するように動作可能な、固定子巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、を有してなる。電気モータは、パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とがエンクロージャを共有するように構成され、共通の冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に直接及ぶことを可能にする。
このような装置は、本明細書で説明または特許請求される、いずれかの固定子アセンブリの特徴を備える固定子アセンブリを有してなってもよい。
また、本明細書において、電気モータの組立方法、または電気モータの使用のための作製方法が説明される。同方法は、固定子巻線と、パワーエレクトロニクスと、固定子巻線とパワーエレクトロニクスとを冷却するための冷却剤流路と、を有してなる固定子アセンブリであって、固定子巻線と、パワーエレクトロニクスと、冷却剤流路と、が固定子アセンブリ内に統合される固定子アセンブリを提供する工程と、固定子巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との間の空間から空気を排出し、固定子巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素とが誘電液体を直接浴びるために、冷却剤流路中に誘電液体を提供する工程と、を含む。
同方法は、さらに、回転子を固定子アセンブリに取り付ける工程を含んでもよい。
同方法は、少なくとも固定子巻線とパワーエレクトロニクスとを液密エンクロージャに封入する工程を含んでもよい。
同方法は、さらに、固定子アセンブリをモータハウジング内に固定する工程を含んでもよい。
電気モータの固定子アセンブリは、本明細書に記載されるいずれかの固定子アセンブリの特徴を有してなってもよい。
また、本明細書において、線形電気機械の固定子アセンブリが説明される。固定子アセンブリは、機械のアクチュエータを駆動するための複数の固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、エンクロージャと、を有してなり、パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とは、エンクロージャ内に収容され、エンクロージャは、冷却剤の流れを巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導くように構成される。
この固定子アセンブリは、本明細書に記載されるいずれかの固定子アセンブリの特徴を備えてもよい。
ここで本開示の実施形態を、以下の添付の図面を参照しながら、例示としてのみ説明する。
図1は、固定子アセンブリと回転子とを有してなる、本開示の実施形態の電気モータの例の分解斜視図である。
図2は、図1の電気モータの例の横断面を示す。
図3は、図1の電気モータの例の端部断面を示す。
図4は、本開示の実施形態の電気モータの固定子アセンブリの例の端部断面を示す。
図5は、本開示の実施形態の電気モータの固定子アセンブリの別の例の端部断面を示す。
図6は、固定子アセンブリと回転子とを有してなる、本開示の実施形態の電気モータの別の例の横断面を示す。
本開示の実施形態は、例えば、図1に示される電気モータの固定子アセンブリに関する。例えば、本開示の実施形態は、一体型インバータと、インバータおよび固定子巻線の直接冷却機構と、を有してなる電気モータの固定子アセンブリに関する。
電気モータの固定子アセンブリは、共通の冷却剤を用いて、固定子巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素とを冷却するように構成される。電気モータは、モータを駆動するための複数の固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、を有してなる固定子アセンブリを備える。パワーエレクトロニクスと固定子巻線とは、エンクロージャ内に位置し、エンクロージャは、冷却剤の流れを巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って直接導くように構成される。
このため、本開示の実施形態は、パワーエレクトロニクスの構成要素と固定子巻線との両方の直接冷却を可能にし、これら部品をより効果的に冷却することを可能にし得る。例えば、パワーエレクトロニクスの構成要素は、全ての面において冷却され得る。より効果的な冷却は、部品の小型化を可能にするため、電気モータとそれに関連するエレクトロニクスとの設置範囲を全体的に狭め得る。
本開示の一態様は、モータの回転子を駆動するための複数の固定子巻線を有してなる電気モータの固定子アセンブリに関する。固定子アセンブリは、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、エンクロージャと、を有してなる。パワーエレクトロニクスと巻線とは、冷却剤の流れを巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導くように構成される、エンクロージャ内に収容される。
本開示の他の態様は、モータの回転子を駆動するための複数の固定子巻線を有してなる電気モータの固定子アセンブリに関する。パワーエレクトロニクスは、固定子アセンブリ内に組み込まれ、固定子アセンブリは、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に直接及ぶことを可能にするように構成される、冷却剤流路を有する。
本開示のさらなる他の態様は、複数の固定子巻線と、電気モータを駆動するように動作可能な固定子巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、を有してなる電気モータに関する。電気モータは、パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とが、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に直接及ぶことを可能にするエンクロージャを、共有するように構成される。
図1−3に示される装置の例は、回転子200と固定子アセンブリ300とを有してなる、電気モータ100を有してなる。図示の例では、回転子200は固定子アセンブリ300の内面に適合し、固定子アセンブリ300は回転子200を取り巻き、筒を形成する。回転子200は、固定子アセンブリ300の内側で回転軸350を中心として回転するように構成される。
固定子アセンブリ300は、積層体や「地鉄」を備え得る固定子コアなどの、固定子本体307を有してなる。この固定子本体は、磁性鋼などの高透磁率材料や鉄粉複合材料などの中透磁率材料からなってもよい。また、プラスチックなどの低透磁率材料により形成されてもよい。固定子本体307は、巻線301を支持するように構成される、これらのいずれかの材料からなってもよく、磁気ヨークとして機能する場合と、機能しない場合と、がある。また、固定子アセンブリ300は、回転子200に向かって径方向内側に延在する複数の固定子極309を有してなる。固定子本体307と固定子極309とは、積層構造により形成されてもよい。また、固定子本体は、セグメント状でもよい。
固定子アセンブリ300は、モータ100の回転子200を駆動するための複数の固定子巻線301を有してなる。複数の固定子巻線は、固定子極309の周りに巻き回される。巻線301のそれぞれは、固定子極309の周りに少なくとも1巻、例えば、複数巻、からなってもよい。複数の固定子極309とそれに応じた複数の巻線301とは、回転軸350を中心として固定子アセンブリ300の周囲に分散配置される。パワーエレクトロニクス303は、巻線301に電力供給するために巻線301に接続される。パワーエレクトロニクス303もまた、固定子アセンブリ300の周囲に分散配置されてもよい。固定子アセンブリ300はエンクロージャ305を備え、パワーエレクトロニクス303の構成要素は固定子巻線301と共にエンクロージャ305内に設けられる。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、パワーエレクトロニクス303の発熱素子である。例えば、パワーエレクトロニクス303は、DC/ACインバータを提供するように動作可能である。
巻線301は、第1深さから第2深さまで回転軸350の軸方向に延在する。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、第1深さと第2深さとの間に位置する。図1に示される例では、固定子巻線301は、回転軸350の軸方向に一定距離に亘って延在する。固定子アセンブリ300は、ある有効長に亘って回転軸350の軸方向に延在する。この有効長は、巻線301の回転軸350の軸方向の長さより短い。
巻線301の軸方向(回転軸350の軸方向)の長さは、少なくとも固定子本体307と同一の範囲に亘る。例えば、図2に示されるように、巻線301が固定子本体307の端部で1巻している場合、巻線301は、固定子本体307を越えて存在してもよい。そのため、巻線301は、固定子アセンブリ300の有効長を越えて存在してもよい。有効長は、図1,2に示され、当業者に周知である。例えば、有効長は、固定子本体307の長さに一致する。図1−3に示される例では、エンクロージャ305は、(回転軸の)軸方向に有効長以上の長さを有する。また、エンクロージャ305は、軸方向に巻線301の長さと同等、またはそれ以上の長さを有し、図2に示されるように、固定子本体307および/または回転子200を軸方向に越えて存在してもよい。
図2,3に示されるように、エンクロージャ305は、電気モータ100の回転軸350と交差する方向において回転子200の径方向外側に位置する。このため、エンクロージャ305は、回転子200の外側に位置し、少なくとも一部が回転子200を取り巻く。すなわち、エンクロージャ305は、回転子200の周囲で円筒を形成する(ただし、当然ながら他の例では、エンクロージャ305は、例えば、中央に回転子200が入る丸孔を有する方形断面の直方体などの、任意の他の形状でもよい)。
回転子200と、固定子アセンブリ300と、エンクロージャ305とは、任意のハウジング500内に設けられる。図1−3に示される例では、エンクロージャ305はハウジング500の内側に位置し、ハウジング500はエンクロージャ305を囲んで包む。ハウジング500と、固定子本体307と、エンクロージャ305とは、入れ子構造をなし、ハウジング500と、固定子本体307と、エンクロージャ305のそれぞれは、互いの内側で同心円状の輪または円筒を形成してもよい(ただし、当然ながら他の例では、任意の様々な形状をとり得る)。3つの構造体の内側には回転子200が位置し、回転子200は、パワーエレクトロニクス303により巻線301に生成される電流により駆動される。
エンクロージャ305は、冷却回路への接続用の冷却剤入口310と冷却剤出口312とを有してなり、エンクロージャ305の少なくとも一部は、固定子アセンブリ300内の流路を画定する。エンクロージャ305は、巻線301と、冷却剤と、パワーエレクトロニクス303の構成要素と、を収容するキャビティを形成する。エンクロージャ305は、冷却剤の漏出を防ぐために、冷却剤入口310と冷却剤出口312の提供を除いて、気密封止されてもよい。エンクロージャ305は、入口310から出口312までの冷却剤の流れに対する選択された背圧を提供するように構成されてもよい。また、ハウジング500は、冷却回路への接続用の入口と出口とを備え、冷却剤の流れをハウジング500とエンクロージャ305とに入出可能にする。例えば、エンクロージャ305の入口310と出口312とは、ハウジング500を貫通してもよい。また、例えば、図6を参照して詳しく後述されるように、ハウジング500は、冷却剤により直接冷却されない電気モータ100の他の構成要素を有してなってもよい。
図1の電気モータ100の固定子アセンブリ300の端部断面は、図3に示される。図3に示されるように、複数の固定子巻線301は、固定子アセンブリ300の周囲に分散配置され、それにより、電気モータ100の回転軸350の周囲に分散配置される。固定子極309は、回転軸350からの第1径方向距離から第2径方向距離まで延在する。そのため、巻線301は、固定子極309に巻き回されるとき、回転軸350からの第1径方向距離から第2径方向距離まで延在してもよい。図1−3に示される例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、第1径方向距離と第2径方向距離の間(すなわち、固定子極309の端部間)に配置され、固定子本体307から延びる固定子極309上の巻線301に隣接して交互配置される。そのため、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、固定子アセンブリ300内に組み込まれてもよい。固定子アセンブリ300は、少なくとも一部が電気モータ100の回転軸350の周囲に分散配置される、パワーエレクトロニクス303の複数のセットを有してなってもよい。例えば、固定子アセンブリ300は、各巻線301、一対の巻線301(図4を参照して詳しく後述される)、または巻線301の各相につき、パワーエレクトロニクス303の構成要素の1セットを有してなってもよい。いくつかの例では(不図示)、パワーエレクトロニクスと巻線との各対は、各エンクロージャ305に収容される。これらのセットは、それぞれ少なくとも1つのインバータレッグを有してなってもよい。そのため、それらセットが、インバータ用のDC電源の一部(DCバスとの接続部など)と、インバータレッグと固定子巻線との間のAC接続部の一部と、をさらに有してなることは、本開示の文脈から明らかであろう。
エンクロージャ305は、冷却剤を内包して、冷却剤の流れを巻線301とパワーエレクトロニクス303の構成要素との両方に亘って導くように構成される。エンクロージャ305は、エンクロージャ305内の冷却剤がパワーエレクトロニクス303の構成要素と巻線301との両方に直接接触するように構成される。エンクロージャ305は、パワーエレクトロニクス303の構成要素の間に冷却剤を流し、それにより、例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素がエンクロージャ305内で冷却剤を浴びるように構成される。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、それ自身が冷却剤流路の境界の少なくとも一部を画定してもよい。固定子アセンブリ300は、パワーエレクトロニクス303の構成要素がエンクロージャ305内で少なくとも3面において冷却剤と等しい熱接触を備えるように構成される。例えば、前述の方法で冷却されるパワーエレクトロニクスの構成要素は、少なくとも5面が冷却剤の流れと等しい熱接触を備えるように、1面において表面に固定されてもよい。
冷却剤入口310と冷却剤出口312とは、冷却剤の流れがハウジング500とエンクロージャ305との外側から冷却剤入口310を通じて、エンクロージャ305内で巻線301と巻線301に接続されたパワーエレクトロニクス303との両方に直接及んだ後、冷却剤出口312を通じてエンクロージャ305の外側に戻ることを可能にするように構成される。このように、電気モータ100は、パワーエレクトロニクス303の構成要素と巻線301とを共通の冷却剤で直接冷却するように構成される。
前述のとおり、巻線301は、第1深さから第2深さまで回転軸350の軸方向に延在する(図2参照)。エンクロージャ305は、(例えば、入口310と出口312とを冷却回路に接続することにより)冷却回路の一部を形成して、冷却剤の流れが第1深さと第2深さの間で巻線301とパワーエレクトロニクス303の構成要素との両方に直接及ぶことを可能にするように構成される。
電気モータの使用のための作製のために、エンクロージャ305は、冷却剤で満たされ得る。冷却剤は、例えば、誘電液体、例えば、変圧器油やイオン交換水などの液体、または六フッ化硫黄(SF6)などのガスであり、冷却剤入口310内に注ぎ込まれて、固定子巻線301とパワーエレクトロニクス303の構成要素との両方に接触するように、エンクロージャ305を満たす。エンクロージャ305は回転子200を取り巻き得るため、冷却剤もまた、回転子200を取り巻き得る。そのため、例えば、回転子はドライ状でもよく、回転子は、エンクロージャ305の壁により固定子から分離されてもよいことが明らかであろう。しかしながら、いくつかの実施形態では、回転子はウェット状でもよく、例えば、エンクロージャは、回転子と固定子との両方が冷却剤の流れを浴びるように構成されてもよい。
使用時には、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、電気モータ100を駆動するために、巻線301に流す電流を制御および/または供給する。例えば、誘導モータ、スイッチドリラクタンスモータ(SRM)、シンクロナスリラクタンス(SR)モータ、DC直巻モータ、永久磁石AC(PMAC)モータ、および本開示の文脈から明白なその他の種類のモータなどの様々な種類の電気モータが使用されてもよい。一般的に、動作原理は類似である。すなわち、パワーエレクトロニクス303により巻線301に生成された電流は、回転軸350を中心として回転子200を回転させる磁場を生成する。パワーエレクトロニクス303により巻線301に生成された電流に起因して、巻線301とパワーエレクトロニクス303との両方は、通常使用時に熱くなってもよい。冷却剤がパワーエレクトロニクス303の構成要素と巻線301との両方に直接接触するため、冷却剤は、パワーエレクトロニクス303の構成要素と巻線301との両方を直接冷却し得る。
巻線301とパワーエレクトロニクス303の構成要素と冷却するように効果的に動作するために、冷却剤は、例えば、ポンプ(不図示)により、エンクロージャ305中に圧入されてもよい。冷却剤は、エンクロージャ305の冷却剤入口310と冷却剤出口312とを通じて、固定子アセンブリ300、および/またはエンクロージャ305、および/またはハウジング500に接続された冷却回路中に圧入されてもよい。冷却回路は、ラジエータ(不図示)などの熱交換器を有してなってもよい。冷却剤がエンクロージャ305中に圧入されると(例えば、図2に点線矢印で示されるように)、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、冷却剤を浴び得る。その結果、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、少なくとも3面において、好ましくは、全面において、冷却剤と等しく熱接触する。
そのため、冷却剤は、エンクロージャ305中を流れる際に、パワーエレクトロニクス303の構成要素の間と下方と上方とを流れてもよい。その結果、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、冷却剤流路の境界を画定してもよい。同様に、冷却剤は、巻線301を洗い、巻線301の間を流れてもよい。巻線301もまた、冷却剤流路の境界を画定してもよい。冷却剤がエンクロージャ305中に圧入されるに従い、冷却剤は、回転軸350に平行な軸方向に移動してもよいが、軸方向に加えて、または軸方向に代えて、回転軸350を中心とした周方向に移動してもよい。エンクロージャ305は、冷却剤の流れをエンクロージャ305中の冷却剤流路に沿った特定方向に向けるための羽根またはチャネルを有してなってもよい。
したがって、本開示の他の態様は、電気モータ100の使用のための作製方法に関する。同方法は、回転子200と固定子アセンブリ300とを有してなる電気モータ100と、冷却剤流路を画定するエンクロージャ305を有してなる固定子アセンブリ300と、を得る工程を含む。同方法は、固定子アセンブリ300内で固定子巻線301とパワーエレクトロニクス303との両方に冷却剤を直接接触させるために、エンクロージャ305を誘電液体などの冷却剤で満たす工程を含む。
前述のとおり、直接冷却を使用することは、パワーエレクトロニクス303の構成要素が全面において冷却されることを可能にする。例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、冷却剤がパワーエレクトロニクス303の構成要素の上方と下方との両方に流れ、パワーエレクトロニクス303の構成要素を洗い得るように、エンクロージャ305内に吊された状態で支持されてもよい。いくつかの例では、冷却剤は、パワーエレクトロニクス303の構成要素の間を流れ得る。また、冷却剤は、パワーエレクトロニクス303と巻線301との間の電力配線を冷却し得る。
図1−3の例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、エンクロージャ305内で巻線301に隣接した状態で巻線301に接続される。いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、例えば、DCリンクキャパシタと信号制御インピーダンスとを含む、または例えば、トランジスタなどの電流制御インピーダンスまたは電圧制御インピーダンスを含む、インバータの構成要素を有してなる。そのため、固定子アセンブリ300は、エンクロージャ305内で冷却剤により、インバータと巻線301とが直接冷却される一体型インバータを有してなってもよい。
いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303は、巻線301に直接接続されてもよい。例えば、図4で見られるように、パワーエレクトロニクス303の構成要素のレッグ350(例えば、信号制御インピーダンスなどの半導体チップのレッグ)は、各巻線301に直接接続される。このように、パワーエレクトロニクス303を巻線301に直接接続することは、接続部の数と損失とを低減し、さらにエンクロージャ305内の冷却剤により接続部(電力配線)を直接冷却することを可能にする。
いくつかの例では、図5に示されるように、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、巻線301の径方向外側に配置されてもよい。例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、固定子本体307の径方向外側でエンクロージャ305の径方向内側に配置されてもよい。使用時には、冷却剤は、冷却剤入口を通じてエンクロージャ305に流れ(図5に点線で示されるように)、パワーエレクトロニクス303の構成要素の周囲を流れてから、固定子本体307を通じて巻線301と接触し、出口312を通じて流れ出る。例えば、固定子本体307は、冷却剤の通路となる開口または孔を有してなってもよい。いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303は、(周方向に分散配置されるのとは反対に)一箇所に配置され得るが、冷却剤の流れは依然としてパワーエレクトロニクスに及び、次いで、巻線に及ぶ。例えば、モータは、モータの側面に、配線が入る、通常、長方形のボックスである、端子ボックスを有してなってもよい。パワーエレクトロニクスは、このような端子ボックス内に設けられ、エンクロージャは、冷却剤が巻線中を流れる前または流れた後に端子ボックス中および巻線中に流れるように、冷却剤の流れを導いてもよい。
図1−3に示される例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、固定子アセンブリ300の有効長の範囲内に位置する。しかしながら、いくつかの例では、図6に示されるように、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、有効長の範囲外・外側(outside the active length)に位置する。例えば、エンクロージャ305は、有効長を越えて、(回転軸350の)軸方向に存在する。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、軸方向に有効長の範囲外で、エンクロージャ305内に位置してもよい。例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、有効長の範囲外で、例えば、固定子本体307の外側で、巻線301の1巻に隣接するか、および/または入れ子(不図示)でもよい。
いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、巻線301の径方向内側に位置してもよい。例えば、パワーエレクトロニクス303が有効長の範囲外に位置する(すなわち、軸方向に有効長からずれる)場合、パワーエレクトロニクス303は、巻線301の径方向内側に位置してもよい。例えば、パワーエレクトロニクス303が(回転軸350の)軸方向に回転子の端から張り出る場合、パワーエレクトロニクス303は、回転子200の径の径方向内側に位置してもよい。
パワーエレクトロニクス303は、電気モータ100を駆動するように動作可能なコントローラまたは制御ロジックの一部でもよい。コントローラの部品は、エンクロージャ305の外側に配置されてもよいが、例えば、電気モータ100のハウジング500内に配置されてもよい。例えば、図6に示されるように、パワーエレクトロニクス303の他の部品は、エンクロージャ305の外側に配置されてもよいが、ハウジング500の内側に配置されてもよい。エンクロージャ305の外側に配置されたパワーエレクトロニクス303の部品は、図6に示されるように、エンクロージャ305の内側でパワーエレクトロニクスの構成要素に接続されてもよい。コントローラは、巻線301に電流を流すためにアルゴリズムを用いて翻訳される、トルク要求などの入力信号を受信してもよく、それにより、回転子200を駆動し、電気モータ100を駆動してもよい。例えば、エンクロージャ305の外側のパワーエレクトロニクス303の部品は、信号を受信してもよく、それにより、巻線301に電流を流して回転子200を駆動するように、エンクロージャ内のパワーエレクトロニクス303の構成要素を動作させてもよい。
いくつかの例では、図6に示されるように、回転子200もまた、冷却剤が巻線301と、パワーエレクトロニクス305の構成要素と、回転子200と、に直接接触し得るように、エンクロージャ305の内側に位置してもよい。
前述のとおり、いくつかの例では、電気モータ100は、AC電気モータまたはDC電気モータでもよい。電気モータ100は、例えば、バッテリに基づくパワーエレクトロニクス303用のDC電源と、パワーエレクトロニクス303に基づく巻線301用のAC電源と、を有してなってもよい。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、パワーエレクトロニクス303用のDC電源と、巻線301用のAC電源と、のうち、少なくとも一方を包含してもよい。
いくつかの例では、電気モータ100は、直流(DC)に整流され、次いで、モータ巻線301を駆動するために再び交流に変換された、AC電源により動作してもよい。この場合、冷却剤により直接冷却されるパワーエレクトロニクス303の構成要素と同様に、AC/DC変換エレクトロニクスもまた、エンクロージャ内で冷却剤により直接冷却されてもよい。また、いくつかの例では、パワーエレクトロニクスは、ある種の交流(AC)から別の種の交流(AC)に直接変換する「マトリックスコンバータ」を提供してもよい。
前述のとおり、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、パワーエレクトロニクス303における発熱素子でもよい。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、インダクタと、キャパシタと、DCリンクキャパシタと、DCバスバーと、ACバスバーと、電力接続部と、のうち、少なくとも1つを備えてもよい。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、例えば、電圧または電流制御インピーダンスなどの信号制御インピーダンスと、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)と、接合型電界効果トランジスタ(JFET)、絶縁ゲート電界効果トランジスタ(IGFET)、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)などの電界効果トランジスタ(FET)と、その他の各種トランジスタなどの、パワー半導体素子などの半導体素子を備えてもよい。信号制御インピーダンスは、スイッチとして操作されてもよい。
パワーエレクトロニクス303の構成要素は、図3に示されるように、巻線301との結線により、および/またはFR4基板、IMS基板またはDBC基板、または本開示の文脈から明らかな、他の基板などの基板により、エンクロージャ305内に吊された状態で支持されてもよい。また、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、前述のいずれかの基板を有するかまたは有さない何らかのパッケージの形式で存在してもよく、例えば、パワーエレクトロニクス303は、樹脂/プラスチックでオーバーモールドされた銅タブに実装された半導体チップを備えてもよい。前述のとおり、パワーエレクトロニクス303の構成要素をエンクロージャ305内に吊された状態で支持することは、例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素の全面が冷却剤と等しく熱接触するように、冷却剤がパワーエレクトロニクス303の構成要素の上方と下方との両方に流れることを可能にしてもよい。
いくつかの例では、冷却剤は、空気より大きい熱容量を有する。例えば、冷却剤は、例えば、変圧器油やイオン交換水である液体などの誘電液体、または六フッ化硫黄(SF6)や空気などのガスでもよい。
いくつかの例では、エンクロージャ305は、チャネルにより接続された2つのキャビティを備える。第1キャビティの少なくとも一部は、固定子本体307内などの、固定子アセンブリ300内に位置し、第2キャビティは、固定子アセンブリ300の外側で第1キャビティの軸方向に配置される。あるいは、第1キャビティは、固定子本体307内に位置してもよく、第2キャビティは、固定子本体307の外側に位置してもよいが、第2キャビティは、依然として固定子アセンブリ300内に位置してもよい。巻線301は、第1キャビティ内に位置してもよく、パワーエレクトロニクス303は、第2キャビティ内に位置してもよい。いくつかの例では、ハウジング500は、複数のエンクロージャ305を備えてもよい。
いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303が固定子本体307または固定子極309に接続されてもよく、例えば、固定子本体307および/または固定子極309がヒートシンクとして動作するように、熱的に接続されてもよい。例えば、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、固定子アセンブリ300内に組み込まれてもよく、例えば、固定子本体307内に組み込まれてもよい。いくつかの例では、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、固定子アセンブリ300内、例えば、固定子本体307内に統合されてもよい。いくつかの例では、別体のヒートシンクが設けられてもよく、パワーエレクトロニクス303の構成要素は、ヒートシンクに接続されてもよい。ヒートシンクは、熱を冷却剤に向けて放散するように構成される、フィンまたは突起を備えてもよい。フィンまたは突起は、エンクロージャ305内に延在するかまたは突出してもよい。パワーエレクトロニクス303の構成要素は、これらのフィンまたは突起を備えてもよい。パワーエレクトロニクス303のその他の構成要素と同様に、ヒートシンクのフィンまたは突起は、巻線301を洗うために用いた冷却剤と同じ冷却剤を浴びてもよい。フィンまたは突起は、突起またはフィンの少なくとも2表面、または少なくとも3表面が、冷却剤と直接接触するか、および/または熱平衡状態であるように構成されてもよい。
本開示の他の態様は、電気モータの固定子アセンブリ300であって、電気モータ100の回転子200を駆動するための複数の固定子巻線301を有してなる固定子アセンブリ300に関する。固定子アセンブリ300は、巻線301に電力供給するために巻線301に接続されるパワーエレクトロニクス303と、エンクロージャ305と、を有してなる。パワーエレクトロニクス303は、エンクロージャ305内でヒートシンクに接続され、固定子アセンブリ300は、エンクロージャ305内の冷却剤がヒートシンクと巻線301との両方に直接接触できるように構成される。
各図に示される実施形態は、単なる例示にすぎず、本明細書で説明されると共に特許請求の範囲で詳述されるように、一般化、除去、または交換可能である特徴を含むことが前述の説明より明らかであろう。図面全般を参照すると、模式的機能ブロック図は、本明細書で説明されたシステムと装置との機能を示すために用いられることが明らかであろう。しかしながら、この機能は、前述の方法で分割される必要はなく、また、以下に説明および特許請求されるもの以外のいかなるハードウェアの特定の構造を意味するものではないことが明らかであろう。各図に示される、パワーエレクトロニクス303の機能などの、1つ以上の構成要素の機能は、さらに再分割されてもよく、および/または本開示の装置全体に亘って分散配置されてもよい。いくつかの実施形態では、各図に示される、パワーエレクトロニクス303などの、1つ以上の構成要素の機能は、単一の機能ユニットに統合されてもよい。
前述の実施形態は、説明のための例として理解されるべきである。さらなる実施形態が考えられ得る。任意の実施形態に関連して述べられた任意の特徴は、単独で、または前述の他の特徴と組み合わされて用いられてもよく、また、他の任意の実施形態の1つ以上の特徴と組み合わされて、または他の任意の実施形態と組み合わされて用いられてもよいことが理解されるべきである。さらに、前述されていない等価物および変形もまた、添付の特許請求の範囲に規定された、本発明の範囲内で用いられてもよい。
一実施形態では、電気モータの使用のための作製方法が、提供される。同方法は、回転子と、冷却剤流路を画定するエンクロージャを有してなる固定子アセンブリと、を備える電気モータを得る工程と、固定子アセンブリ内の固定子巻線とパワーエレクトロニクスとの両方に誘電液体を直接接触させるためにエンクロージャを誘電液体で満たす工程と、を含む。電気モータの固定子アセンブリは、本明細書で説明および/または特許請求される、いずれかの固定子アセンブリのいずれか1つ以上の特徴を有してなってもよい。
本明細書で説明された方法と装置とが、リニアモータなどの線形電気機械にも用いられ得ることは、本開示の文脈から明らかであろう。また、これらの機械では、固定子と回転子とが、トルク(回転力)を生成する代わりに長手方向の直線力を生成するために、「展開されている(unrolled)」ことが明らかであろう。しかしながら、リニアモータは、必ずしも直線状ではない。リニアモータの特性上、多くの従来型モータが連続的なループ状に構成されているのに対し、リニアモータの有効断面は、端部を有する。リニアモータの例として、(モータが回転子を回転させる際の)アクチュエータとアクセラレータとを動かすために、ローレンツ力を利用する、リニアドライバが挙げられる。一態様では、固定子アセンブリが提供される。固定子アセンブリは、機械のアクチュエータを駆動するための複数の固定子巻線と、巻線に電力供給するために巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、エンクロージャと、を有してなり、パワーエレクトロニクスの構成要素と巻線とは、エンクロージャ内に収容され、エンクロージャは、冷却剤の流れが巻線とパワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される。この固定子アセンブリのエンクロージャと固定子アセンブリの他の部品とは、本明細書で説明および/または特許請求される、いずれの固定子アセンブリと同様に構成されてもよい。
いくつかの例では、1つ以上のメモリ素子は、本明細書で説明される機能の実行に用いられるデータおよび/またはプログラム命令を保存し得る。本開示の実施形態は、本明細書で説明および/または特許請求される1つ以上の方法を実行するプロセッサをプログラムするように動作可能なプログラム命令、および/または本明細書で説明および/または特許請求されるデータ処理装置を提供するように動作可能なプログラム命令を備える、有形で持続的な記憶媒体を提供する。
Claims (44)
- 固定子巻線と、
前記固定子巻線に電力供給するために前記固定子巻線に接続されるパワーエレクトロニクスと、
を有してなる固定子アセンブリであって、
前記固定子アセンブリがエンクロージャ内に配置されるとき、冷却剤の流れが前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの構成要素との両方に亘って導かれるように構成される、
ことを特徴とする固定子アセンブリ。 - 前記固定子アセンブリは、電気モータの固定子アセンブリであり、
前記固定子巻線は、前記電気モータの回転子を駆動するためのものであり、
前記固定子アセンブリは、
エンクロージャ
を有してなり、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素と、前記固定子巻線とは、前記エンクロージャ内に収容され、
前記エンクロージャは、前記冷却剤の流れを前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素との両方に亘って導くように構成される、
請求項1記載の固定子アセンブリ。 - 前記エンクロージャは、前記エンクロージャ内の前記冷却剤の流れが前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素と前記固定子巻線との両方に直接接触するように構成される、
請求項2記載の装置。 - 前記エンクロージャは、前記冷却剤の流れが前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素の少なくとも一部の間を通過するように構成される、
請求項2または3記載の装置。 - 前記エンクロージャは、前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素が前記エンクロージャ内で前記冷却剤の流れを浴びて、前記構成要素の少なくとも一部が浸されるように構成される、
請求項2、3または4記載の装置。 - 前記固定子アセンブリは、前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素が、前記エンクロージャ内で少なくとも3面で前記冷却剤と等しい熱接触を備えるように構成される、
請求項1乃至5のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素の少なくとも一部は、前記冷却剤が前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素の上方と下方との両方に流れることを可能にするように、前記エンクロージャ内に吊された状態で支持される、
請求項1乃至6のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記固定子アセンブリ内の流路の境界の少なくとも一部を画定する、
請求項1乃至7のいずれかに記載の装置。 - 前記エンクロージャは、前記回転子の径方向外側に位置し、少なくとも一部が前記回転子を取り巻く、
請求項2に従属する請求項3乃至8のいずれかに記載の装置。 - 前記電気モータは、
回転軸、
を備え、
前記エンクロージャは、前記回転軸と交差する方向において前記回転子の径方向外側に位置する、
請求項2に従属する請求項3乃至9のいずれかに記載の装置。 - 前記電気モータは、
回転軸、
を備え、
前記エンクロージャは、前記回転軸の軸方向に前記回転子を越えて存在する、
請求項2に従属する請求項3乃至10のいずれかに記載の装置。 - 前記電気モータは、
回転軸、
を備え、
前記エンクロージャは、
チャネルにより接続される2つのキャビティ、
を備え、
第1キャビティの、少なくとも一部は、前記固定子アセンブリ内に位置し、
第2キャビティは、前記第1キャビティの前記回転軸の軸方向に配置される、
請求項2に従属する請求項3乃至11のいずれかに記載の装置。 - 前記固定子巻線は、前記第1キャビティ内に位置し、
前記パワーエレクトロニクスは、前記第2キャビティ内に位置する、
請求項12記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記エンクロージャ内で前記固定子巻線と交互配置される、
請求項1乃至11のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記固定子アセンブリ内に組み込まれる、
請求項2、または、請求項2に従属する請求項3乃至11と14とのいずれか、に記載の装置。 - 前記電気モータは、
回転軸、
を備え、
前記固定子巻線は、第1深さから第2深さまで前記回転軸の軸方向に延在しており、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記第1深さと前記第2深さとの間に配置される、
請求項2、または、請求項2に従属する請求項2乃至11と14と15とのいずれか、に記載の装置。 - 前記エンクロージャは、前記冷却剤の流れが、前記第1深さと前記第2深さとの間で前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素との両方に及ぶことを可能にするように構成される、
請求項16記載の装置。 - 前記固定子アセンブリは、
有効長、
を備え、
前記有効長は、前記固定子巻線の前記回転軸の軸方向の長さより短く、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記有効長の範囲外に位置する、
請求項16または17記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記パワーエレクトロニクスの発熱素子である、
請求項1乃至18のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスは、AC/ACコンバータと、DC/ACインバータと、DC/DCコンバータと、AC/DCコンバータと、のうち、少なくとも1つを提供するように動作可能である、
請求項1乃至19のいずれかに記載の装置。 - 前記電気モータは、
前記パワーエレクトロニクス用のDC電源と、
前記パワーエレクトロニクスに基づく前記固定子巻線用のAC電源と、
を備え、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、
前記パワーエレクトロニクス用の前記DC電源と、前記固定子巻線用の前記AC電源と、DCバスの少なくとも一部および/またはACバスの少なくとも一部と、のうち、少なくとも1つ、
を備える、
請求項20記載の装置。 - 前記固定子巻線は、前記回転軸からの第1径方向距離から第2径方向距離まで延在する、請求項12または16、または、請求項12または16に従属するいずれかの請求項記載の装置、
または、
前記電気モータは、
回転軸、
を備え、
前記固定子巻線は、前記回転軸からの第1径方向距離から第2径方向距離まで延在し、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、前記第1径方向距離と前記第2径方向距離との間に配置される、
請求項12または16に従属しないが請求項2に従属する他のいずれかの請求項記載の装置。 - 前記エンクロージャは、前記冷却剤の流れが、前記第1径方向距離と前記第2径方向距離との間で前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素との両方に及ぶことを可能にするように構成される、
請求項22記載の装置。 - 前記回転子と前記固定子アセンブリとは、ハウジング内に設けられ、
前記エンクロージャは、前記ハウジングの内側に位置する、
請求項1乃至23のいずれかに記載の装置。 - 冷却剤入口と、
冷却剤出口と、
を有してなり、
前記冷却剤の流れが前記ハウジングの外側から前記冷却剤入口を通じて前記エンクロージャに入り、前記エンクロージャ内の前記固定子巻線と前記固定子巻線に接続された前記パワーエレクトロニクスとの両方に及んだ後、前記冷却剤出口を通じて前記エンクロージャから前記ハウジングの外側に戻るように構成される、
請求項24記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素は、
インダクタと、キャパシタと、DCリンクキャパシタと、DCバスバーと、ACバスバーと、電圧制御インピーダンスと、電力接続部と、前記エンクロージャ中に突出した前記固定子アセンブリに組み込まれたラジエータと、のうち、少なくとも1つ、
を備える、
請求項1乃至25のいずれかに記載の装置。 - 前記冷却剤は、空気より大きい熱容量、
を備える、
請求項1乃至26のいずれかに記載の装置。 - 前記冷却剤は、誘電液体である、
請求項27記載の装置。 - 前記固定子アセンブリは、
各巻線を駆動するための前記パワーエレクトロニクスのセット、
を備え、
前記セットは、前記固定子巻線の間に交互配置され、
前記セットは、
少なくとも1つのインバータレッグ、
を備える、
請求項1乃至28のいずれかに記載の装置。 - 複数のエンクロージャ、
を備え、
前記パワーエレクトロニクスのセットは、少なくとも1つの固定子巻線と共に前記複数のエンクロージャのそれぞれに収容され、
前記固定子巻線は、前記パワーエレクトロニクスのセットにより駆動される、
請求項29記載の装置。 - 前記電気モータは、前記固定子巻線の相ごとに前記パワーエレクトロニクスのセット、
を有してなる、
請求項1乃至30のいずれかに記載の装置。 - 前記固定子アセンブリは、前記冷却剤の流れを、前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素とに亘って周方向に向けるように構成される、
請求項1乃至31のいずれかに記載の装置。 - 前記複数の巻線と、前記パワーエレクトロニクスと、のうち、少なくとも一方の少なくとも一部は、前記固定子アセンブリの周囲に分散配置される、
請求項1乃至32のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスの複数のセットであって、少なくとも一部が前記固定子アセンブリの周囲に分散配置された前記パワーエレクトロニクスの前記複数のセット、
を備える、
請求項1乃至33のいずれかに記載の装置。 - 前記パワーエレクトロニクスは、前記固定子アセンブリに組み込まれ、
前記冷却剤の流れが前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスとの両方に直接及ぶことを可能にするように構成される冷却剤流路、
を有してなる、
請求項1乃至34のいずれかに記載の固定子アセンブリ。 - 電気モータの組立方法または電気モータの使用のための作製方法であって、
固定子巻線と、パワーエレクトロニクスと、前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスとを冷却するための冷却剤流路と、
を有してなる、固定子アセンブリであって、
前記固定子巻線と、前記パワーエレクトロニクスと、前記冷却剤流路とは、前記固定子アセンブリ内に統合される、前記固定子アセンブリを提供する工程と、
前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの構成要素との間の空間から空気を排出し、前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素とが誘電液体を直接浴びるために、前記冷却剤流路中に前記誘電液体を提供する工程と、
を含む、
ことを特徴とする方法。 - 回転子を前記固定子アセンブリに取り付ける工程、
をさらに含む、
請求項36記載の方法。 - 少なくとも前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスとを液密エンクロージャに封入する工程、
を含む、
請求項36または37記載の方法。 - 前記固定子アセンブリをモータハウジング内に固定する工程、
をさらに含む、
請求項38記載の方法。 - 前記電気モータの前記固定子アセンブリは、
請求項1乃至35のいずれかに記載の装置の特徴、
を含む、
請求項36記載の方法。 - 前記固定子アセンブリは、線形電気機械の固定子アセンブリであり、
前記固定子巻線は、前記線形電気機械のアクチュエータを駆動するためのものであり、
前記固定子アセンブリは、
エンクロージャ、
を有してなり、
前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素と、前記固定子巻線とは、前記エンクロージャ内に収容され、
前記エンクロージャは、前記冷却剤の流れを前記固定子巻線と前記パワーエレクトロニクスの前記構成要素との両方に亘って導くように構成される、
請求項1記載の固定子アセンブリ。 - 前記線形電気機械は、線形誘導モータ、
を有してなる、
請求項41記載の固定子アセンブリ。 - 図面を参照して本明細書で実質的に説明された装置。
- 図面を参照して本明細書で実質的に説明された電気モータの使用のための作製方法。
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