KR101768261B1

KR101768261B1 - 전기 기계 고정자를 위한 냉각제 채널

Info

Publication number: KR101768261B1
Application number: KR1020137011125A
Authority: KR
Inventors: 마이클 디 브래드필드
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2017-08-14
Also published as: WO2012047477A2; CN103155376B; DE112011103343T5; CN103155376A; WO2012047477A3; KR20130141502A; US8395287B2; US20120080964A1

Abstract

본 발명의 실시예는 전기 기계를 포함하는 전기 기계 모듈을 제공한다. 전기 기계는 복수 개의 고정자 적층물을 지닌 고정자 조립체를 포함한다. 복수 개의 고정자 적층물은 복수 개의 상이한 외경을 포함하고, 복수 개의 고정자 적층물 중 일부는 적어도 2개의 상이한 반경을 포함한다. 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널이 복수 개의 고정자 적층물에 의해 형성될 수 있다. 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널은 실질적으로 고정자 조립체의 둘레 주위에 형성될 수 있고, 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널은 실질적으로 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 형성될 수 있다.

Description

전기 기계 고정자를 위한 냉각제 채널{COOLANT CHANNELS FOR ELECTRIC MACHINE STATOR}

관련출원

본 국제 출원은 2010년 10월 4일자로 출원된 미국 출원 제12/897,663호에 대한 우선을 주장하며, 상기 미국 출원의 내용은 전체가 참고에 의해 본 명세서에 포함된다.

기술분야

본 발명은 전기 기계 고정자를 위한 냉각제 채널에 관한 것이다.

대개 하우징 내에 포함되는 전기 기계는 일반적으로 고정자 조립체 및 회전자로 구성된다. 전기 기계의 작동 중에는, 상당량의 열 에너지가 고정자 조립체 및 회전자 양자 뿐만 아니라 전기 기계의 다른 구성요소에 의해 생성될 수 있다. 종래의 냉각 방법은 냉각제로 충전된 재킷으로의 강제 대류에 의해 생성된 열에너지를 제거하는 것을 포함한다. 냉각제 재킷은 대개 하우징의 내부 또는 하우징의 외벽에 포함된다.

본 발명의 몇몇 실시예는, 고정자 조립체를 지닌 전기 기계를 포함하는 전기 기계 모듈을 제공한다. 고정자 조립체는 적어도 일부분이 제1 외경을 갖는 고정자 적층물(lamination)의 제1 세트와, 적어도 일부분이 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 고정자 적층물의 제2 세트를 포함할 수 있다. 고정자 적층물의 제2 세트 중 적어도 일부는 각기 제1 반경을 갖는 제1 반경 방향 부분 및 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 제2 반경 방향 부분을 포함한다. 제1 반경 방향 부분 및 제2 반경 방향 부분은 하나씩 엇갈리게 배치된다. 전기 기계 모듈은 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트에 의해 고정자 조립체의 둘레 주위에 실질적으로 형성되는 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널과, 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트에 의해 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 실질적으로 형성되는 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예는 고정자 조립체를 지니니 전기 기계를 포함하는 전기 기계 모듈을 제공한다. 고정자 조립체는 복수 개의 고정자 적층물을 포함하고, 복수 개의 고정자 적층물은 복수 개의 상이한 외경을 포함한다. 복수 개의 고정자 적층물 중 일부는 각기 적어도 2개의 상이한 반경을 포함한다. 전기 기계 모듈은 복수 개의 고정자 적층물에 의해 형성되는 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널을 더 포함한다. 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널은 고정자 조립체의 둘레 주위에 실질적으로 형성될 수 있고, 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널은 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 실질적으로 형성될 수 있다. 전기 기계 모듈은 내벽을 포함하는 하우징, 슬리브 부재 및 슬리브 부재에 커플링되는 적어도 하나의 단부 캡을 포함한다. 하우징은 전기 기계를 실질적으로 에워싸고, 슬리브 부재와 적어도 하나의 단부 캡은 기계 공동을 적어도 부분적으로 형성한다.

본 발명의 몇몇 실시예는 전기 기계 모듈을 냉각하는 전기 기계 모듈의 냉각 방법을 제공한다. 전기 기계 모듈의 냉각 방법은 복수 개의 고정자 적층물을 포함하는 고정자 조립체를 지닌 전기 기계를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복수 개의 고정자 적층물은 복수 개의 상이한 외경을 포함하고, 복수 개의 고정자 적층물의 일부는 적어도 2개의 상이한 반경을 포함한다. 전기 기계 모듈의 냉각 방법은 실질적으로 고정자 조립체의 둘레 주위에 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널을, 그리고 실질적으로 고정자 조립체의 축방향 길이를 따른 적어도 하나의 축방향 냉각제 체널을 형성하도록 복수 개의 적층물을 서로에 대해 위치 설정하는 것 및 전기 기계를 실질적으로 에워싸는 하우징을 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다. 하우징은 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널과 유체 소통되는 유입 포트를 포함한다. 전기 기계 모듈의 냉각 방법은 유입 포트를 통해 냉각제를 도입하는 단계 및 전기 기계를 냉각하기 위해 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널을 통해 냉각제를 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 기계 모듈의 전방 단면도이다.
도 2는 도 1의 전기 기계와 함께 사용하기 위한 3개의 상이한 고정자 적층물의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 전기 기계의 고정자 조립체의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 기계 모듈의 측단면도이다.
도 4b는 선 A-A를 따른 도 4a의 전기 기계 모듈의 단면도이다.

본 발명의 임의의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 용례는 이하의 설명에 기재되거나 이하의 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 구조의 세부사항으로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 다양한 방식으로 실시 또는 수행되는 것이 가능하다. 또한, 본 명세서에 사용되는 문구와 용어는 설명을 위한 것으로서 제한으로 간주되어서는 안 된다. 본 명세서에서, "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 및 그 파생어의 사용은 그 앞에 열거된 항목 및 그 균등물 뿐만 아니라 추가의 항목을 포괄하도록 의도된다. 달리 특정하거나 제한하지 않는다면, "장착된", "연결된", "지지된" 및 "커플링된"이라는 용어들 및 그 파생어는 폭넓게 사용되고 직접적인 그리고 간접적인 장착, 연결, 지지 및 커플링을 모두 포괄한다. 또한, "연결된"과 "커플링된"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 커플링으로 제한되지 않는다.

이하의 논의는 당업자가 본 발명의 실시예를 제조 및 이용할 수 있도록 제공된다. 예시된 실시예에 대한 다양한 변경이 당업자에게 쉽게 명백할 것이고, 본 명세서의 일반적인 원리는 본 발명의 실시예로부터 벗어남이 없이 다른 실시예 및 용례에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 도시된 실시예로 제한되도록 의도되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리 및 특징과 일치되는 가장 넓은 범위가 허용된다. 이하의 상세한 설명은 상이한 도면에서 동일한 요소가 동일한 참조 번호를 갖는 도면을 참조하여 읽기로 한다. 반드시 실척이 아닌 도면은 선택된 실시예를 도시하고 본 발명의 실시예의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 당업자라면 본 명세서에 제공되는 예가 본 발명의 실시예의 범위 내에 속하는 유용한 많은 변경예를 갖는다는 것을 인지할 것이다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 기계 모듈(10)이 도시되어 있다. 전기 기계 모듈(10)은 슬리브 부재(14), 제1 단부 캡(16) 및 제2 단부 캡(18)을 구비하는 하우징(12)을 포함할 수 있다. 전기 기계(20)는 슬리브 부재(14)와 단부 캡(16, 18)에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 기계 공동(22) 내에 수납될 수 있다. 예컨대, 슬리브 부재(14)와 단부 캡(16, 18)은 파스너(도시하지 않음)를 통해 또는 다른 적절한 커플링 방식으로 커플링되어 기계 공동(22) 내에 전기 기계(20)를 밀폐할 수 있다. 또한, 하우징(12)은 전기 기계(20)를 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있다. 다른 실시예에서, 하우징은 실질적으로 밀폐된 거의 원통형의 캐니스터 및 단일 단부 캡(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

전기 기계(20)는 회전자(24)와, 복수 개의 고정자 적층물(28), (도 4a에 도시한 것과 같은) 고정자 권선(29) 및 고정단 엔드 턴(30)을 구비하는 고정자 조립체(26), 그리고 베어링(32)을 포함할 수 있으며, 주 출력 샤프트(34) 둘레에 배치될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고정자 조립체(26)는 회전자(24)를 에워쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전기 기계(20)는 회전자 허브(36)를 더 포함할 수도 있고 "허브가 없는" 구성(도시하지 않음)을 가질 수도 있다. 전기 기계(20)는 제한 없이 하이브리드 전기 모터, 발전기 또는 차량 교류기와 같은 전기 모터일 수 있다. 일실시예에서, 전기 기계(20)는 하이브리드 차량에서의 용도를 위한 고전압 헤어핀(High Voltage Hairpin; HVH) 전기 모터일 수 있다.

제한 없이 고정자 조립체(26)와 같은 전기 기계(20)의 구성요소는 전기 기계(20)의 작동 중에 열을 생성할 수 있다. 이러한 구성요소는 전기 기계(20)의 성능을 향상시키고, 전기 기계(20)의 수명을 증대시키기 위해 냉각될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수 개의 고정자 적층물(28)은 고정자 조립체(26)의 핀형 외면을 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 복수 개의 고정자 적층물(28)은 다양하거나, 엇갈리게 배치되거나 상이한 외경을 가질 수 있기 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이 고정자 조립체(26)의 둘레 주위에 반경 방향으로 연장되는 "핀"(38)을 형성할 수 있다. 예컨대, 고정자 적층물(28)의 제1 세트의 적어도 일부가 제1 외경(D1)을 가질 수 있고, 고정자 적층물(28)의 제2 세트의 적어도 일부가 제1 외경(D1)보다 큰 제2 외경(D2)을 가질 수 있으며, 이에 따라 핀형 외면을 형성할 수 있다. 제1 세트 및 제2 세트는 하나씩, 2개씩, 1개 당 2개씩 등으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있어, 고정자 조립체(26)의 둘레 주위에 소망하는 핀 프로파일을 형성할 수 있다. 일실시예에서, 제2 외경(D2)은, 고정자 적층물(28)의 제2 세트가 도 1에 도시한 바와 같이 슬리브 부재(14)와 접촉하게 되도록 슬리브 부재(14)의 내경과 거의 동일할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고정자 적층물(28)의 제1 세트의 외면과 고정자 적층물(28)의 제2 세트의 측면 사이에[즉, 핀(38)들 사이에] 복수 개의 냉각제 채널(40)이 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 둘레 방향 냉각제 채널(40)은 슬리브 부재(14)의 내면(42)에 의해 더욱 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 세트의 고정자 적층물(28)은, 하나의 둘레 방향 냉각제 채널(40)이 사이에 형성될 수 있도록(도시하지 않음) 고정자 조립체(26)의 축방향 단부에서 실질적으로 그룹핑될 수 있다.

또한, 고정자 적층물의 제2 세트는 각기 적어도 2개의 상이한 반경을 포함하는 것에 의해 엇갈리게 배치된 직경을 가질 수 있다. 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이, 고정자 적층물의 제2 세트는 제1 반경(R1)을 지닌 제1 반경 방향 부분 및 제1 반경(R1)보다 작은 제2 반경(R2)을 지닌 제2 반경 방향 부분을 가질 수 있다. 제1 반경 방향 부분 및 제2 반경 방향 부분은, 고정자 적층물의 제2 세트의 둘레를 따라[즉, 핀(38)을 관통하는] 축방향 슬롯(44)이 형성되도록 엇갈리게 배치될 수 있으며, 이에 따라 고정자 적층물의 제2 세트 각각은 "치형(齒形)" 외면을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 반경 방향 부분은 슬리브 부재(14)와 접촉하게 되는 상당한 반경 방향 길이의 것일 수 있다. 예컨대, 제1 반경 방향 부분은 제2 직경(D2)의 대략 절반과 동일할 수 있다. 또한 몇몇 실시예에서, 제1 세트의 고정자 적층물은 도 2에 도시한 바와 같이 제2 반경(R2)과 거의 동일한[제1 직경(D1)의 대략 절반] 일정한 반경을 가질 수 있다.

제1 세트의 고정자 적층물(28)과 제2 세트의 고정자 적층물(28)의 측면 사이에[즉, 도 3에 도시한 바와 같은 축방향 슬롯(44)을 통해] 복수 개의 축방향 냉각제 채널(46)이 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 축방향 냉각제 채널(46)은 슬리브 부재(14)의 내면(42)에 의해 더 형성될 수 있다. 또한, 축방향 냉각제 채널(46)은 고정자 조립체(26)의 축방향 길이를 따라 형성될 수 있다. 고정자 조립체(26)를 냉각시키는 것을 돕기 위해, 물, 에틸렌 글리콜, 물/에틸렌 글리콜 혼합물, 오일, 트랜스미션 유체 또는 다른 유사한 물질과 같은 냉각제가 도 3 내지 도 4b에 도시한 바와 같이 둘레 방향 냉각제 채널(40) 및 축방향 냉각제 채널(46)을 통해 순환될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 고정자 조립체(26)는 고정자 적층물(28)의 제3 세트를 포함할 수 있다. 고정자 적층물(28)의 제3 세트는 고정자 조립체(26)의 축방향 단부에 위치 설정될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 고정자 적층물(28)의 제3 세트는 고정자 조립체(26)의 제1 부분(47)을 따라 제1 반경(R1)과 거의 동일한 일정한 반경을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 조립체(26)의 제1 부분(47)은 적어도 고정자 조립체(26)의 하부 절반부를 포함할 수 있다. 고정자 적층물(28)의 제3 세트는 고정자 조립체(26)의 제2 부분(49)을 따라 엇갈리게 배치된 [제1 반경(R1) 및 제2 반경(R2)의] 제1 및 제2 반경 방향 부분을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 조립체(26)의 제2 부분(49)은 고정자 조립체(26)의 상부 절반부의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 제3 세트의 제1 및 제2 반경 방향 부분은 제2 부분(49)을 따라 치형 외면 또는 제2 축방향 슬롯(44)을 형성할 수 있다.

고정자 적층물(28)의 제3 세트의 제2 축방향 슬롯(44)은 도 3에 도시한 바와 같이 고정자 적층물(28)의 제2 세트의 치형 외면의 일부와 맞춰지거나 정렬될 수 있다. 그 결과, 고정자 조립체(26)의 제2 부분(49)을 따른 축방향 냉각제 채널(46)은 제3 세트의 제2 축방향 슬롯(44)과 유체 소통될 수 있다. 이와 같이, 축방향 냉각제 채널(46)은 고정자 조립체(26)의 전체 길이를 따라 연장될 수 있고, 기계 공동(22)과 유체 소통될 수 있다. 고정자 조립체(26)의 제1 부분(47)을 따라, 고정자 적층물(28)의 제3 세트는 축방향 냉각제 채널(46)과 기계 공동(22) 간의 유체 소통을 실질적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 냉각제가 둘레 방향 냉각제 채널(40)을 통해 고정자 조립체(26)의 제2 부분(49)을 향해 계속해서 흐르도록 강제할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 부분(49)을 따라 고정자 조립체(26)의 전체 축방향 길이에 걸쳐 단일 축방향 냉각제 채널(46)이 형성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 슬리브 부재(14)는 하나 이상의 유입 포트(48)를 포함할 수 있다. 유입 포트(48)는 냉각제 채널(40, 46)과 유체 소통될 수 있다. 도 3 내지 도 4b에 도시한 바와 같이, 냉각제는 유입 포트(48)를 통해 냉각제 채널(40, 46)에 공급될 수 있으며, 냉각제 채널(40, 46)로부터 고정자 조립체(26)의 제2 부분(49)을 따른 축방향 냉각제 채널(46)을 통해 기계 공동(22)으로 배출될 수 있다. 다른 실시예에서, 유입 포트(48)는 도 4a에 도시한 바와 같이 고정자 조립체(26)의 제1 부분(47)을 따라 위치 설정될 수 있다.

전기 기계(20)의 작동 중에, 전기 기계 구성요소에 의해 생성된 열 에너지가 강제 대류에 의해 고정자 적층물(28)을 거쳐 냉각제 채널(40, 46)을 통해 흐르는 냉각제로 전달될 수 있다. 열에너지가 전기 기계 구성요소로부터 냉각제로 전달되기 때문에, 전기 기계(20)가 냉각되고 냉각제가 가열된다. 고온 냉각제는 냉각제 채널(40, 46)로부터 기계 공동(22)으로 지향될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 채널(40, 46) 외측으로 지향된 고온 냉각제는 고정자 엔드 턴(30)을 거쳐 흘러, 전기 기계(20)로부터 열을 더 제거할 수 있다. 고온 냉각제는 그 후 기계 공동(22)의 바닥부 근처에 또는 바닥부에 모일 수 있다. 모인 냉각제를 하우징(12) 외측의 열전달 요소로, 예컨대 재냉각을 위한 유체 소스(도시하지 않음)에 지향시키기 위해 기계 공동의 바닥부 또는 바닥부 근처에 배수구(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 열전달 요소는 라디에이터 또는 다른 적절한 열교환기일 수 있다. 냉각제는 재냉각되고 나면 유입 포트(48)를 통해 냉각제 채널(40. 46)로 다시 재순환될 수 있다.

통상, 고정자 조립체는 강제(鋼製) 슬리브에 삽입된다. 강제 슬리브의 외면은 냉각제 재킷의 내면을 형성하고, 다른 하우징 부재가 강제 슬리브를 둘러싸 냉각제 재킷의 외면을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 채널(40, 46)은 냉각제 재킷에 대한 필요성을 배제할 수 있다. 고정자 조립체(26)와 일체형 부분인 냉각제 채널(40, 46)로 인해, 외부 냉각제 재킷을 지닌 종래의 전기 기계 모듈에 비해 더 빠른 속도로 열에너지가 순환 냉각제로 전달될 수 있다. 보다 상세하게는, 액체 냉각제가 고정자 적층물(28)을 직접 통과하게 함으로써, 열적 이점이 최대화되는데, 그 이유는 고정자 적층물(28)에서 제1 또는 제3 보디 또는 프레임(예컨대, 강제 슬리브 또는 다른 하우징 부재)으로 열을 전도하는 데 있어서, 열저항에 의해 수반되는 추가의 열적 드롭(thermal drop)이 존재하지 않기 때문이다. 추가로, 고정자 적층물(28)의 외경을 엇갈리게 배치하는 것은, 매끄러운 외경을 지닌 고정자 조립체에 비해 냉각제가 적층물과 접촉하게 되는 보다 큰 표면적을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 고정자 적층물(28)은 약 0.35 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 또한, 고정자 엔드 턴(30)에 대해 냉각제를 배출하는 것은 열교환기를 통한 냉각제의 재순환 이전에 추가의 냉각을 제공할 수 있다.

냉각제 채널(40, 46)은 보다 용이하게 형성되고 구현될 수 있으며, 이에 따라 외측 하우징에 의해 형성되는 냉각제 재킷에 비해 더 저렴할 수 있는데, 그 이유는 하우징(12)을 위한 보다 소수의 재료 및 제조 프로세스가 요구되기 때문이다. 추가로 몇몇 실시예에서, 외측 냉각제 재킷을 필요로 하지 않는 하우징(12)으로 인해, 전기 기계 모듈(10)의 총 중량이, 냉각제 재킷을 포함하는 부피가 큰 외측 하우징을 지닌 전기 기계 모듈에 비해 감소될 수 있다. 또한, 외측 냉각제 재킷의 제거는 전기 기계 모듈(10)의 외경을 실질적으로 줄일 수 있다. 통상적으로, 강제 슬리브/다른 하우징 부재는 전기 기계 모듈의 외경에 약 8 밀리미터 내지 약 10 밀리미터를 더할 수 있다.

당업자라면 본 발명을 특정한 실시예 및 예와 관련하여 전술하였지만, 본 발명은 반드시 그렇게 제한되지 않고, 상기 실시예, 예 및 용도로부터 수많은 다른 실시예, 예, 용도, 변경 및 일탈이 첨부된 청구범위에 의해 포괄되도록 의도된다는 것을 알 것이다. 본 발명의 다양한 특징 및 이점은 이하의 청구범위에 기재된다.

Claims

전기 기계 모듈로서,
기계 공동;
고정자 조립체를 포함하는 전기 기계로서, 상기 고정자 조립체는 제1 외경을 갖는 부분을 포함하는 고정자 적층물(lamination)의 제1 세트와, 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 부분을 포함하는 고정자 적층물의 제2 세트를 포함하고, 고정자 적층물의 제2 세트 중 적어도 일부는 각각 제1 반경을 갖는 제1 반경 방향 부분과, 제1 반경보다 작은 제2 반경을 갖는 제2 반경 방향 부분을 포함하고, 상기 제1 반경 방향 부분 및 제2 반경 방향 부분은 하나씩 엇갈리게 배치되는 것인 전기 기계;
상기 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트에 의해 실질적으로 고정자 조립체의 둘레 주위에 형성되는 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널;
상기 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트에 의해 실질적으로 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 형성되는 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널; 및
고정자 조립체의 축방향 단부에 위치 설정되는 고정자 적층물의 제3 세트
를 포함하고, 상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 고정자 조립체의 하부 부분을 따라 복수 개의 축방향 냉각제 채널과 기계 공동 간의 유체 소통이 실질적으로 방지되도록 고정자 조립체의 하부 부분을 따라 제1 반경을 갖는 제1 반경 방향 부분을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제1항에 있어서, 상기 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트는, 실질적으로 고정자 조립체의 둘레 주위에서 반경 방향으로 연장되는 핀을 형성하도록 서로에 대해 위치 설정되는 것인 전기 기계 모듈.
제2항에 있어서, 상기 제1 반경 방향 부분 및 제2 반경 방향 부분은 복수 개의 축방향 슬롯을 형성하도록 제2 세트의 고정자 적층물의 둘레 주위에 엇갈리게 배치되는 것인 전기 기계 모듈.
제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널은 복수 개의 반경 방향으로 연장되는 핀 사이에 적어도 부분적으로 형성되는 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널은 축방향 슬롯을 통해 그리고 고정자 적층물의 제1 세트의 외면을 따라 적어도 부분적으로 형성되는 복수 개의 축방향 냉각제 채널을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제5항에 있어서, 전기 기계를 실질적으로 에워싸는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 슬리브 부재 및 이 슬리브 부재에 커플링되는 적어도 하나의 단부 캡을 포함하며, 상기 슬리브 부재 및 적어도 하나의 단부 캡은 기계 공동을 적어도 부분적으로 형성하며, 상기 전기 기계는, 제1 반경 방향 부분이 슬리브 부재와 접촉하도록 슬리브 부재에 대해 하우징 내측에 위치 설정되며, 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널은 슬리브 부재에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 것인 전기 기계 모듈.
제6항에 있어서, 상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 축방향 냉각제 채널이 상부 부분을 따라 기계 공동과 유체 소통되도록 하기 위해 고정자 조립체의 상부 부분을 따라 제1 반경을 갖는 제1 반경 방향 부분과, 제2 반경을 갖고 제1 반경 방향 부분들 사이에 엇갈리게 배치되는 제2 반경 방향 부분을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제7항에 있어서, 상기 슬리브 부재는 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널과 유체 소통되는 적어도 하나의 유입 포트를 더 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유입 포트로부터 실질적으로 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널을 거쳐, 그리고 고정자 조립체의 상부 부분을 따른 복수 개의 냉각제 채널을 통해 기계 공동으로 냉각제가 분산 가능한 것인 전기 기계 모듈.
전기 기계 모듈로서,
복수 개의 고정자 적층물을 지닌 고정자 조립체를 포함하는 전기 기계로서, 상기 복수 개의 고정자 적층물은 복수 개의 상이한 외경을 갖고, 복수 개의 고정자 적층물 중 일부는 각각 적어도 2개의 상이한 반경을 갖는 것인 전기 기계;
복수 개의 고정자 적층물에 의해 형성되는 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널로서, 상기 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널은 고정자 조립체의 둘레 주위에 형성되고, 상기 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널은 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 형성되는 것인 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널; 및
내벽, 슬리브 부재 및 이 슬리브 부재에 커플링되는 적어도 하나의 단부 캡을 포함하는 하우징으로서, 이 하우징은 전기 기계를 에워싸고, 슬리브 부재 및 적어도 하나의 단부 캡이 기계 공동을 적어도 부분적으로 형성하는 것인 하우징
을 포함하고,
상기 복수 개의 상이한 외경은 제1 외경 및 제1 외경보다 큰 제2 외경을 포함하고, 복수 개의 고정자 적층물은 제1 외경을 갖는 고정자 적층물의 제1 세트 및 제2 외경을 갖는 고정자 적층물의 제2 세트를 포함하고, 고정자 적층물의 제1 세트 및 고정자 적층물의 제2 세트는 고정자 조립체 둘레 주위에 반경 방향으로 연장되는 복수 개의 핀을 형성하도록 서로에 대해 위치 설정되고,
적어도 2개의 상이한 반경을 갖는 복수 개의 고정자 적층물 중 일부는 각각 고정자 적층물의 제2 세트를 포함하며, 적어도 2개의 상이한 반경은 제1 반경 및 제1 반경보다 작은 제2 반경을 포함하고, 고정자 적층물의 제2 세트는, 복수 개의 축방향 슬롯을 형성하도록 제1 반경을 갖는 제1 반경 방향 부분과, 제2 반경을 갖고 제1 반경 방향 부분들 사이에 엇갈리게 배치되는 제2 반경 방향 부분을 포함하며, 고정자 적층물의 제1 세트의 제1 외경은 제2 반경의 2배와 동일하며,
고정자 조립체의 축방향 단부에 고정자 적층물의 제3 세트가 위치 설정되고, 상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 제1 부분을 따라 축방향 냉각제 채널과 기계 공동 사이의 유체 소통이 방지되도록 고정자 조립체의 제1 부분을 따라 제1 반경 방향 부분을 포함하고,
상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 고정자 조립체의 제2 부분을 따라 축방향 냉각제 채널과 기계 공동 사이에 유체 소통을 제공하는 제2 축방향 슬롯을 형성하도록 고정자 조립체의 제2 부분을 따라 제1 반경 방향 부분과, 제1 반경 방향 부분 사이에 엇갈리게 배치되는 제2 반경 방향 부분을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
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제10항에 있어서, 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널은 복수 개의 반경 방향으로 연장되는 핀 사이에 적어도 부분적으로 형성되는 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제13항에 있어서, 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널은 축방향 슬롯을 통해 그리고 고정자 적층물의 제1 세트의 외면을 따라 적어도 부분적으로 형성되는 복수 개의 축방향 냉각제 채널을 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제14항에 있어서, 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널은 하우징의 내벽에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 것인 전기 기계 모듈.
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제15항에 있어서, 상기 슬리브 부재는 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 냉각제 채널과 유체 소통되는 적어도 하나의 유입 포트를 더 포함하는 것인 전기 기계 모듈.
제17항에 있어서, 적어도 하나의 유입 포트로부터 실질적으로 복수 개의 축방향 냉각제 채널 및 복수 개의 둘레 방향 채널을 거쳐 그리고 고정자 조립체의 제2 부분을 따른 축방향 냉각제 채널을 통해 기계 공동으로 냉각제가 분산 가능한 것인 전기 기계 모듈.
전기 기계 모듈을 냉각하는 전기 기계 모듈의 냉각 방법으로서,
복수 개의 고정자 적층물을 포함하는 고정자 조립체로서, 복수 개의 고정자 적층물이 복수 개의 상이한 외경을 갖고, 복수 개의 고정자 적층물의 일부가 적어도 2개의 상이한 반경을 갖는 것인 고정자 조립체를 포함하는 전기 기계를 마련하는 단계;
실질적으로 고정자 조립체의 둘레 주위에 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널을 그리고 실질적으로 고정자 조립체의 축방향 길이를 따라 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널을 형성하도록, 복수 개의 고정자 적층물을 서로에 대해 위치 설정하는 단계;
전기 기계를 실질적으로 에워싸는 하우징을 마련하는 단계로서, 상기 하우징은 내벽, 슬리브 부재 및 슬리브 부재에 커플링되는 적어도 하나의 단부 캡과, 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널과 유체 소통되는 유입 포트를 포함하고, 상기 슬리브 부재와 적어도 하나의 단부 캡은 기계 공동을 적어도 부분적으로 형성하는 것인 단계;
고정자 조립체의 축방향 단부에 위치 설정되는 고정자 적층물의 제3 세트를 마련하는 단계로서, 상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 고정자 조립체의 제1 부분을 따라 복수 개의 축방향 냉각제 채널과 기계 공동 간의 유체 소통이 실질적으로 방지되도록 고정자 조립체의 제1 부분을 따라 제1 반경 방향 부분을 포함하고, 상기 고정자 적층물의 제3 세트는, 고정자 조립체의 제2 부분을 따라 축방향 냉각제 채널과 기계 공동 사이에 유체 소통을 제공하는 제2 축방향 슬롯을 형성하도록 고정자 조립체의 제2 부분을 따라 제1 반경 방향 부분과, 제1 반경 방향 부분 사이에 엇갈리게 배치되는 제2 반경 방향 부분을 포함하는 것인 단계;
유입 포트를 통해 냉각제를 도입하는 단계; 및
전기 기계를 냉각하기 위해, 적어도 하나의 둘레 방향 냉각제 채널 및 적어도 하나의 축방향 냉각제 채널을 통해 냉각제를 순환시키는 단계
를 포함하는 전기 기계 모듈의 냉각 방법.
제19항에 있어서, 하우징의 바닥부에 인접한 배수구 근처에서 순환된 냉각제를 수집하는 단계를 더 포함하는 전기 기계 모듈의 냉각 방법.