JP2019530425A - 回転電気機械のためのヒートシンク - Google Patents
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Abstract
Description
回転電気機械のコイルエンドと接するように構成された第1の部分と、
第1の部分とは別の、外部環境と熱交換を行う第2の部分であって、第1の部分と熱的に結合された第2の部分と
を備えるヒートシンクにおいて、第1の部分が、コイルエンドによって画定される空洞部の内部に収まるように構成されることを特徴とするヒートシンクを提案することによってこの技術的問題を解決する。
第1の部分および第2の部分は共通ベース部から延び、各部分は共通ベース部の対向する面から延びる。つまり、第1の部分は共通ベース部の下面から延び、第2の部分は共通ベースの上面から延びる。
共通ベース部はコイルエンドの上部表面と接するように構成される。コイルエンドの上部表面は電気機械の回転軸から最も離れたコイルエンドの表面であるものとして定義される。
第2の部分は、外部環境との熱交換を行う少なくとも1つのブレードを備える。ブレードの存在は、第2の部分の外部環境との熱交換面積を広げることを可能にし、それに伴って冷却が改善する。少なくとも1つのブレードは回転機械の外側に向けて径方向に延びるように構成される。
第2の部分は長手方向軸に沿って延びる複数のブレードを備える。
第1の部分は、コイルエンドと接するように構成された少なくとも1つのR付けされた面を有する。そのため、このヒートシンクは、コイルエンドを冷却するための最大限の熱量交換面積をコイルエンドとの間に提供するとともに、R付けされた面を有することでコイルを形成する線を保護することができる。実際、分布巻きであると集中巻きであるとにかかわらず、このようなR付けされた面は巻き線の段階で線を傷めることがないようにすることができる。
共通ベース部は鉛直平面から延びるR付けされた面を有する。このような構成は集中巻きの固定子に適している。別法では、共通ベース部は、長方形または正方形など、多角形の面を有することができる。このような別法は特に分布巻きの固定子に適している。
各ブレードは、共通ベース部の平坦な鉛直面が延びる平面に対して垂直な平面内に延びる。
ヒートシンクの第1の部分は中空である。それにより、全体の重量も、電気機械の変化する磁界による発熱にさらされる部分も減らすことが可能になる。
ヒートシンクの第1の部分はU字形の断面を有する。換言すれば、第1の部分は中空であり、その長さに沿って開かれている。第1の部分の断面は、第1の部分の横断方向切断面内に取り込まれ、その切断面はヒートシンクの長手方向軸および横断方向軸によって定義される座標系に含まれる。
ヒートシンクは共通ベース部によって互いに連結される。それにより、ヒートシンクの第1の部分と第2の部分は自由なままの状態を維持し、熱交換を行うことができる。ヒートシンクの間の連結とは、機械的な連結の意である。好ましくは、ヒートシンクは鋳造または溶接によって一体とされる。
放散機構は円環状に構成される。ここで円環とは、放熱機構がほぼ円または輪を形成する複数のヒートシンクを有していることをいう。円形の形状には、回転電気機械の中の、その長手方向端に適正に内蔵されるという利点がある。このような円環は、それを回転電気機械に設置する際、電気機械の1つの側面でコイルエンド全体の冷却を行うことを可能にする。この円環は単体のブロックとして製作することができる。
互いに連結された共通ベース部は円環の中央空間を画定し、N個の辺を持つ多角形の断面を有する(ここで、Nは放熱機構内に含まれるヒートシンクの数に等しい)。当然のことながら、円環の中央空間は、円環の中心に向かうヒートシンクの第1の部分によって途切れる。多角形の断面は、三面体によって定義されるような円環の鉛直軸と横断方向軸とによって定義される座標系に含まれる平面に沿って作られる。このような幾何学構成では、ヒートシンクのベース部がコイルエンドの外側表面の上に載るようにすることができる。
各ブレードは円環の中心に対して径方向に延びる。ブレードのこのような向きは、円環上に存在するブレードの数を最適化すること、および電気機械の長さに沿って通ることができる冷却流体の循環を途切れさせないことを可能にする。
複数のコイルと、
複数のコイルが巻き付けられた固定子であって、その複数のコイルがコイルエンドを有しており、各コイルエンドが固定子から長手方向に突き出して空洞部を有する固定子と、
シャフトを通して固定子の内部で可動な回転子と
を備える回転電気機械において、上に定義されるような少なくとも1つのヒートシンクまたは少なくとも1つの放熱機構を備えることを特徴とする回転電気機械も対象とする。
固定子は、フィンが延びる外側表面を備える。
フィンは、シンクまたは放散機構のブレードの少なくとも1つに対して、それらのブレードが上で定義されているように、位置合わせされる。
フィンは、シンクの各ブレードまたは放熱機構の各ブレードに対して、それらのブレードが上で定義されているように、位置合わせされる。
ヒートシンクの第1の部分のR付けされた面はコイルエンドによって画定される空洞部と接する。
ヒートシンクまたは放熱機構は固定子の鉛直面、とりわけ固定子の鉛直外面に対して押当される。
Claims (15)
- 回転電気機械(100)のためのヒートシンク(10)であって、
前記回転電気機械(100)のコイルエンド(105)と接するように構成された第1の部分(1)と、
前記第1の部分(1)とは別の、外部環境と熱交換を行う第2の部分(2)であって、前記第1の部分(1)と熱的に結合された第2の部分(2)と
を備えるヒートシンク(10)において、前記第1の部分(1)が、前記コイルエンド(105)によって画定される空洞部(104)の内部に収まるように構成されることを特徴とする、ヒートシンク(10)。 - 前記第1の部分(1)および前記第2の部分(2)が共通ベース部(3)から延び、前記部分(1、2)の各々が前記共通ベース部(3)の対向する面から延びることを特徴とする、請求項1に記載のヒートシンク。
- 前記共通ベース部(3)が前記コイルエンド(105)の上部表面(106)と接するように構成されることを特徴とする、請求項2に記載のヒートシンク。
- 前記第2の部分(2)が、外部環境との熱交換を行う少なくとも1つのブレード(25)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク。
- 前記第1の部分(1)が、前記コイルエンド(105)と接するように構成された少なくとも1つのR付けされた面(12)を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のヒートシンク。
- 前記ブレード(25)の各々が、前記共通ベース部(3)の平坦な鉛直面(34)が延びる平面(B)に対して垂直な平面(LM)内に延びることを特徴とする、少なくとも請求項4と組み合わせた請求項5に記載のヒートシンク。
- 前記第1の部分(1)が中空であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のヒートシンク。
- 回転電気機械(100)のための放熱機構(40)であって、請求項1から7のいずれか一項に記載の複数のヒートシンク(10)を備えることを特徴とする、放熱機構。
- 前記複数のヒートシンク(10)が共通ベース部(3)によって互いに連結されることを特徴とする、請求項2と組み合わせた請求項8に記載の機構。
- 円環(50)状に構成されることを特徴とする、請求項8または9に記載の機構。
- 互いに連結された前記共通ベース部(3)が、前記円環(50)の中央空間(51)を画定し、N個の辺を持つ多角形の断面を有し、Nが放熱機構(40)内に含まれるヒートシンク(10)の数に等しいことを特徴とする、請求項9と組み合わせた請求項10に記載の機構。
- 各ブレード(25)が前記円環(50)の中心(C)に対して径方向に延びることを特徴とする、少なくとも請求項4と組み合わせた請求項10または11に記載の機構。
- 複数のコイル(102)と、
前記複数のコイル(102)が巻き付けられた固定子(110)であって、前記複数のコイル(102)がコイルエンド(105)を有しており、各コイルエンド(105)が前記固定子(110)から長手方向に突出するとともに空洞部(104)を有する、固定子と、
シャフト(125)を介して前記固定子(110)の内部で可動な回転子(120)と
を備える回転電気機械(100)であって、
請求項1から7のいずれか一項に記載の少なくとも1つのヒートシンク(10)または請求項8から12のいずれか一項に記載の少なくとも1つの放熱機構(10)を備えることを特徴とする、電気機械(100)。 - 前記固定子(110)は外側表面を備え、前記外側表面上にフィン(114)が延びている面ことを特徴とする、請求項13に記載の機械。
- 前記ヒートシンク(10)または前記放熱機構(40)が、前記固定子(110)の鉛直面に押当されることを特徴とする、請求項13または14に記載の機械。
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