KR20160130945A - 동작 기계의 전기 기계를 위한 고정자 - Google Patents

동작 기계의 전기 기계를 위한 고정자 Download PDF

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Abstract

외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자(100)는 고정자 권선(103)과 강자성 물질을 포함하는 코어 구조체(101)를 포함한다. 코어 구조체는 요크(102)와 요크에 연결된 고정자 이빨을 포함한다. 고정자는 요크에 의하여 만들어진 구멍에 위치하고, 열전도 관계에 있는 냉각 요소(104)를 포함한다. 냉각 요소의 표면은 구멍 표면과 기계적으로 접촉하여, 열전도 관계를 제공한다. 냉각 요소와 구멍의 상호 접촉하는 표면은 원뿔 모양이어서, 요크와 냉각 요소 사이의 기계적 접촉을 가능하게 한다. 표면의 원뿔 모양은 냉각 요소를 요크의 원뿔 구멍에 대하여 축 방향으로 눌러 축력(軸力)을 생산하기 위하여 스크루 및/또는 스프링과 같은 텐셔닝 디바이스의 도움으로 열 전도 관계를 유지하는 것을 가능하게 만든다.

Description

동작 기계의 전기 기계를 위한 고정자{A stator for an electrical machine of a working machine}
본 발명은 일반적으로 회전하는 전기 기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 외측 회전자 전기 기계의 고정자에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 예를 들어, 동작 기계를 위한 외측 회전자 전기 기계에 관한 것이다. 나아가, 동작 기계에 관한 것이다.
모터와 발전기와 같이 회전하는 전기 기계는 일반적으로 회전자와 고정자를 포함하고, 회전자와 고정자는 자속(magnetic flux)이 이들 둘 사이에서 전개되도록 배치된다. 내측 회전자 기계 또는 외측 회전자 기계일 수 있는 방사상 플럭스 전기 기계에서, 최대 토크는 에어갭(air-gap) 반지름, 에어갭 표면의 면적, 에어갭에서의 자속 밀도 그리고 고정자의 에어갭 표면에서의 선형 전류 밀도의 곱에 비례한다. 따라서, 전기 기계의 기계적 크기에 증가 없이, 철의 포화 지점을 넘으면, 자속 밀도는 실질적으로 더 이상 증가될 수 없기 때문에 최대 토크는 선형 전류 밀도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 선형 전류 밀도를 증가시키는 것은 위에서 설명한 선형 전류 밀도를 생성하는 고정자 권선(winding)에서 저항 손실(resistive loss)을 증가시키므로, 고정자의 냉각이 전기 기계의 작동에서 중요한 역할을 한다.
회전자가 고정자를 둘러싸고 있는 외측 회전자 전기 기계는 영구 자석 전기 기계와 함께 있을 때, 기계적으로 장점을 가진다. 외측 회전자 전기 기계에서 원심력은 회전자의 코어 구조체에 대하여 표면에 적층된 영구자석을 프레스하는 반면, 안쪽 회전자 전기 기계에서 원심력은 회전자의 코어 구조체로부터 표면에 적층된 영구 자석을 벗어나게 한다. 나아가, 몇몇 경우에는, 회전자의 냉각은 안쪽 회전자 전기 기계에서보다는 외측 회전자 전기 기계에서 배치하기가 더 쉬울 수 있다. 외측 회전자 전기 기계의 고정자는 일반적으로 강자성 물질로 만들어진 코어 구조체(core structure)와 코일 사이드(core side)가 코어 구조체의 슬롯에 위치하는 권선(winding)을 포함한다. 냉각구조를 마련하기 위하여, 고정자는 일반적으로 코어 구조체의 요크(yoke)에 의하여 만들어진 구멍 안에 위치한 냉각 요소를 추가적으로 포함한다. 냉각 요소는 요크와 열 전도 관계에 있고, 냉각 요소는 물과 같은 전도 냉각 유체를 위한 냉각 채널을 포함할 수도 있다. 냉각 요소는 전기 기계의 프레임 구조의 부분일 수 있다. 위에 설명한 종류의 냉각 구조와 관련된 불편함은 냉각 요소 물질의 열팽창 계수에 따라서, 냉각 요소의 크기가 줄어들기 때문에 냉각 요소(cooling element)와 요크 사이의 기계적 접촉이 냉각 요소가 냉각될 때 느슨해질 수 있다. 따라서, 냉각되는 요크와 냉각 요소 사이의 온도 차이는 요크로부터 냉각 요소로의 열 저항(heat resistance)을 증가시켜서, 냉각을 손상시킨다.
아래에서는 간략하게 요약된 내용을 제시하여, 본 발명의 다양한 실시예가 갖는 여러 측면들을 기본적으로 이해할 수 있게 한다. 요약된 내용은 본 발명의 많은 실시예들을 살펴본 것들이 아니다. 또한, 이는 핵심 또는 중요한 발명의 요소를 확인하거나 발명의 범위를 기술하는 것이 아니다. 이러한 요약 내용은 단순히 본 발명의 몇가지 개념을 간단한 형식으로 설명하며, 본 발명의 예시적인 실시예의 보다 상세한 설명의 전주(prelude)이다.
본 발명에 따라서, 외측 회전자 전기 기계를 위한 새로운 고정자를 제공한다. 본 발명에 따른 고정자는:
- 강자성 물질을 포함하고, 요크 및 상기 요크에 연결된 고정자 이빨을 포함하는, 코어 구조체,
- 적어도 부분적으로 상기 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯에 위치하는 권선, 및
- 상기 요크에 의하여 만들어진 구멍 안에 위치하고, 상기 요크와 열전도 관계에 있고, 상기 구멍의 제2 표면과 기계적인 접촉을 가져서 열전도 관계를 제공하는 제1 표면을 갖는, 냉각 요소를 포함한다.
위에 언급한 냉각 요소의 제1 표면과 구멍의 제2 표면은 원뿔 모양으로 요크와 냉각 요소 사이에 기계적 접촉을 가능하게끔 배치한다. 제1 및 제2 표면의 원뿔 모양은, 스크루 및/또는 스프링과 같이, 하나 이상의 텐셔닝 디바이스(tensioning device)의 도움으로 열 전도 관계를 유지하는 것을 가능하게 만든다.
본 발명에 따라서, 새로운 외측 회전자 전기 기계를 제공한다. 전기 기계는 고정자와 회전자를 포함하고, 고정자는 본 발명에 따른다.
본 발명에 따라서, 본 발명은 새로운 동작 기계를 제공하고, 동작 기계는 트랙터(tractor), 버켓 차저(bucket charger), 로드 드래그(road drag), 굴착기(excavator), 불도저(bulldozer), 돌파쇄기(stone crusher) 또는 목재 치핑(wood chipping) 기계와 같을 수 있다. 본 발명에 따른 동작 기계는,
- 연소 엔진;
- 기계적 힘으로 구동되는 하나 또는 그 이상의 기능적인 요소; 및
- 상기 연소 엔진과 하나 또는 그 이상의 상기 기능적인 요소 사이에 전기 기계식 동력전달 체인을 포함한다.
전기 기계식 전달 체인은 적어도 하나의 외측 회전자 전기 기계를 포함하고, 상기 외측 회전자 전기 기계는 본 발명에 의한 고정자를 포함한다.
위에서 설명한 동작 기계의 하나 또는 그 이상의 기능성 요소는 예를 들어, 동작 기계의 유압 시스템의 유압 펌프, 동작 기계의 휠 및/또는 동작 기계의 체인 트랙를 포함할 수 있다.
동작 기계는 동작 기계의 유압 시스템과 전기 기계식 동력전달 체인의 유압 시스템 모두 냉각시키도록 구비된 유체 냉각 시스템을, 반드시 필요한 것은 아니지만, 더욱 개선시키기 위하여 포함한다.
본 발명의 여러 예시들과 제한적이지 않은 실시예들이 뒤따르는 종속항에서 설명된다.
구성과 작동 방법 모두에 있어서 본 발명의 여러 예시들과 제한적이지 않은 실시예들은, 추가적인 목적과 효과를 통하여, 뒤따르는 특정 예시들의 설명과 제한적이지 않은 실시예들을 통하여 도면과 함께 이해할 때 가장 잘 이해된다.
동사 "포함하다(comprise)"와 "포함하다(include)"는 본 문서에서 공개적으로 사용되어, 인용되지 않는 특징의 존재를 제외하거나 필요로 하지 않는다. 종속항에서 인용된 특징들은, 명시적으로 따로 언급된 것이 아니라면, 서로 자유롭게 결합될 수 있다. 나아가, 단수형식인 "a" 또는 "an"의 사용은 본 명세서 전체에 걸쳐서 복수임을 배제하지 않는다.
본 발명의 예시들과 제한하지 않는 실시예들, 그리고 이들의 장점은 이하에서 도면을 참고로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1a는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면도를 보여주며, 이 단면은 전기 기계의 회전자의 기하학적 회전 축에 평행한 평면을 따라서 얻은 것이다.
도 1b는 도 1a에서 보여지는 A-A 선을 따라서 얻어진 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면도를 보여주며, 이 단면은 전기 기계의 회전자의 기하학적 회전 축에 평행한 평면을 따라서 얻은 것이다.
도 3a는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면도를 보여주며, 이 단면은 전기 기계의 회전자의 기하학적 회전 축에 평행한 평면을 따라서 얻은 것이다.
도 3b는 도 3a에서 보여지는 외측 회전자 전기 기계의 자세한 도면을 보여준다.
도 4는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 동작 기계의 개략도를 보여준다.
본 명세서에서 제공되는 특정 실시예는 청구항의 범위를 제한하거나 적용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이하 명세서에서 제공되는 실시예 리스트와 그룹은, 명시적으로 언급되지 않은 이상, 모두 포함하고 있는 것은 아니다.
본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 고정자는 도 1a 및 도 1b, 도 2 그리고 도 3a 및 도 3b를 참고하여 설명된다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 그리고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면을 나타내며, 이 단면은 좌표 시스템(199, coordinate system)의 yz-평면에 평행한 평면을 따라서 얻는다. 전기 기계는 고정자(100)와 회전자(111)를 포함한다. 회전자의 회전축은 좌표 시스템(199)의 z-축에 평행한다. 도 1a에서 보여지는 실시예에서, 외측 회전자 전기 기계는 영구 자석 기계이고, 영구 자석 기계의 회전자(111)는 영구 자석 물질(112)을 포함한다. 회전자(111)는 추가적으로 축 방향으로, 예컨대, 좌표 시스템(199)의 z-방향으로 적층된 전기적으로 절연된 강자성 시트로 만들어진 요크(113, yoke)를 포함한다. 외측 회전자 전기 기계는 유도(induction) 기계(machine)일 수 있고, 이 회전자는 농형 권선(squirrel cage winding)을 포함한다.
고정자(100)는 강자성 물질(ferromagnetic material)로 만들어지거나 적어도 강자성 물질을 포함하는 코어 구조체(101)를 포함한다. 코어 구조체(101)는 요크(102)와 요크에 연결된 고정자 이빨(stator teeth)을 포함한다. 코어 구조체(101)는 서로 전기적으로 절연되어 있으며, 축 방향으로, 예를 들어, 좌표 시스템(199)에서 z-방향으로 적층된 강자성 시트의 여러 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 하나로서, 코어 구조체(101)는 소말로이(SOMALOY®, Soft Magnetic Composite)와 같은 페라이트(ferrite) 또는 철 파우더(iron powder) 합성물을 포함할 수 있다. 고정자(stator, 100)는 권선(103)을 포함할 수 있으며, 권선의 코일 사이드(coil side)는 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯(stator slot)에 위치한다. 고정자(100)는 요크(102)에 의하여 만들어진 구멍(cavity) 안에 위치하는 냉각 요소(104, cooling element)를 포함한다. 냉각 요소(104)는 물 또는 다른 적당한 액체 또는 기체의 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 채널(107)을 포함한다. 냉각 요소(104)의 제1 표면은 구멍(cavity)의 제2 표면과의 기계적인 접촉을 가져서, 냉각 요소(104)와 요크(102) 사이에 열 전도 관계를 제공한다. 도 1a에서 설명한 실시예에서, 냉각 요소(104)는 프레임 구조체(frame structure)(110)의 부분이고, 프레임 구조체는 외측 회전자 전기 기계의 외측 캐스팅(casting)의 부분을 구성한다. 도 1a에서 나타나듯이, 냉각 요소(104)와 요크(102)의 구멍의 상호 접촉하는 표면(surface)은 원뿔 모양으로, 요크(102)와 냉각 요소(104) 사이의 기계적 접촉을 가능하게 한다. 상호 접촉하는 표면의 원뿔 모양은 하나 또는 그 이상의 텐셔닝 디바이스(tensioning device)의 도움으로 열 전도 관계를 유지하는 것을 가능하게 만들고, 텐셔닝 디바이스는 냉각 요소(104)를 요크(102)의 원뿔 구멍에 대하여 축 방향으로 누르는 축력(軸力)을 생성하도록 배치된다. 도 1a에서 나타난 실시예에서, 텐셔닝 디바이스는 요크에 대하여 축 방향으로 냉각 요소를 꽉 조이도록 마련된 스크루를 포함한다. 도 1a에서, 스크루의 하나는 도면부호 108으로 나타나있다. 원뿔 표면의 원뿔각 α는 예를 들어, 0.5도 내지 45도일 수 있다.
도 1a에서 나타난 외측 회전자 전기 기계의 실시예에서, 냉각 요소(104)는 제1 섹션(105)과 제2 섹션(106)을 포함한다. 제2 섹션(106)은 방사상으로 제1 섹션(105)으로 둘러싸여 있어서, 제2 섹션은 제1 섹션과 기계적 접촉을 가진다. 도 1b는 도 1에서 보여지는 A-A 선을 따라서 얻어지는 단면을 보여준다. 이 단면은 좌표 시스템(199)의 xy-평면에 평행하다. 제1 섹션(105)은 위에서 언급한 냉각 요소(104)의 원뿔 접촉 면을 포함한다. 도 1a에서 보여지는 실시예에서 제2 섹션(106)은 제1 섹션(105)의 구멍에 위치하는 관형 슬리브(tubular sleeve)이지만, 제2 섹션이 예를 들어, 속이 채워진(solid), 즉, 비어있지 않은 형태(non-hollow), 바(bar)일 수 있다. 제1 섹션(105)은 제1 열팽창 계수를 가지는 제1 물질로 만들어지고, 제2 섹션(106)은 제2 열팽창 계수를 가지는 제2 물질로 만들어지며, 제2 열팽창 계수가 제1 열팽창 계수보다 작다. 따라서, 제2 섹션(106)은, 냉각 요소가 냉각 유체에 의하여 냉각이 될 때 냉각 요소(104)와 요크(102) 사이에서 기계적 접촉이 느슨해지는 것을 막을 수 있다. 제1 섹션(105)은, 예를 들어, 알루미늄을 포함할 수 있고, 제2 섹션(106)은, 예를 들어, 철을 포함할 수 있다. 제2 섹션은 프리텐션(pretension)을 가지도록 마련될 수 있으며, 프리텐션은 방사상으로 제1 섹션(105)을 확장하도록 한다. 프리텐션은 제1 섹션(105)과 제2 섹션(106) 사이의 간섭 끼움(interference fit)을 사용함으로써 얻어질 수 있다. 이 경우, 제2 섹션은 제1 섹션에 설치되어, 설치하는 동안 및/또는 간단하게 충분히 강한 힘을 사용하여 제1 섹션은 뜨겁고, 제2 섹션은 차갑다. 제1 섹션(105)이 제2 섹션(106) 주위에 캐스팅(cast)되는 것도 가능하다. 그러나, 냉각 요소(104)와 요크(102)의 원뿔 접촉 표면에 기초한 원칙은 냉각 요소의 제2 섹션(106)이 없어도 적용가능하다.
도 2는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면을 보여주는데, 이 단면은 좌표 시스템(299)의 yz-평면과 평행한 평면을 따라서 얻어진다. 전기 기계는 고정자(200)와 회전자(211)를 포함한다. 회전자(211)의 회전축은 좌표 시스템(299)의 z-축에 평행하다. 고정자(200)는 강자성 물질(ferromagnetic material)을 포함하는 코어 구조체(201, core structure)를 포함한다. 코어 구조체(201)는 요크(202)와 요크에 연결된 고정자 이빨(stator teeth)을 포함한다. 고정자(stator, 200)는 권선(203)을 포함할 수 있으며, 권선의 코일 사이드(coil side)는 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯(stator slot)에 위치한다. 고정자(200)는 요크(202)에 의하여 만들어진 구멍(cavity) 안에 위치하는 냉각 요소(204)를 포함한다. 냉각 요소(204)는 물 또는 다른 적당한 액체 또는 기체의 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 채널(207)을 포함한다. 요크(202)와 냉각 요소(204)가 서로 접촉하는 표면은 원뿔 모양으로, 요크(202)와 냉각 요소(404) 사이에 열 전도 관계를 제공한다. 상호 접촉하는 표면의 원뿔 모양은 하나 또는 그 이상의 텐셔닝 디바이스(tensioning device)의 도움으로 열 전도 관계를 유지하는 것을 가능하게 만들고, 텐셔닝 디바이스는 냉각 요소(204)를 요크(202)의 원뿔 구멍에 대하여 축 방향으로 누르는 축력(軸力, axial force)을 생성하도록 배치된다. 도 2에서 나타난 실시예에서, 텐셔닝 디바이스는 요크에 대하여 축 방향으로 냉각 요소를 꽉 조이도록 마련된 스크루(screw)와 스프링(spring) 요소를 포함한다. 도 2에서, 스크루의 하나는 도면부호 208로, 스프링의 하나는 도면부호 209로 나타나 있다. 실시예에서 스프링 요소는 스크루-헤드와 코어 구조체(201) 사이의 스프링 워셔(spring washer)이다.
도 3a는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 외측 회전자 전기 기계의 단면을 보여주는데, 이 단면은 좌표 시스템(399)의 yz-평면과 평행한 평면을 따라서 얻어진다. 전기 기계는 고정자(300)와 회전자(311)를 포함한다. 회전자(311)의 회전축은 좌표 시스템(399)의 z-축에 평행하다. 고정자(300)는 강자성 물질을 포함하는 코어 구조체(301)를 포함한다. 코어 구조체(301)는 요크(302)와 요크에 연결된 고정자 이빨(stator teeth)을 포함한다. 고정자(300)는 권선(303)을 포함할 수 있으며, 권선의 코일 사이드(coil side)는 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯(stator slot)에 위치한다. 고정자(300)는 요크(302)에 의하여 만들어진 구멍(cavity) 안에 위치하는 냉각 요소(304)를 포함한다. 냉각 요소(304)는 물 또는 다른 적당한 유체를 전달하기 위한 냉각 채널(307)을 포함한다. 요크(302)와 냉각 요소(304)가 서로 접촉하는 표면은 원뿔 모양으로, 요크(302)와 냉각 요소(304) 사이에 열 전도 관계를 제공한다. 상호 접촉하는 표면의 원뿔 모양은 텐셔닝 디바이스의 도움으로 열 전도 관계를 유지하는 것을 가능하게 만들고, 텐셔닝 디바이스는 냉각 요소(304)를 요크(302)의 원뿔 구멍에 대하여 축 방향으로 누르는 축력(軸力)을 생성하도록 배치된다. 도 3a에서 나타난 실시예에서, 텐셔닝 디바이스는 요크(302)에 대하여 축 방향으로 냉각 요소(304)를 꽉 조이도록 마련된 컵 스프링(309, cup spring) 요소를 포함한다. 도 3b에서는, 컵 스프링(309)의 정면도가 나타난다. 도 3b와 관련하여 바라보는 방향은 좌표 시스템(399)을 통해 표시되어 있다.
도 4는 본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 동작 기계(460)의 개략도를 보여준다. 본 발명의 실시예에서, 동작 기계는 버켓 차저(bucket charger)이지만, 동작 기계는 예를 들어, 트랙터(tractor), 로드 드래그(road drag), 굴착기(excavator), 불도저(bulldozer), 돌파쇄기(stone crusher) 또는 목재 치핑(wood chipping) 기계일 수도 있다. 동작 기계는 연소 엔진을 포함하고, 예를 들어, 디젤 엔진, 오토-사이클 엔진(Otto-cycle engine) 또는 터빈 엔진일 수 있다. 동작 기계는 연소 엔진(461)과 동작 기계의 휠 사이에 전기 기계식 동력전달 체인(462)을 포함한다. 도 4에서 2개의 휠은 도면부호 470과 471로 표시된다. 전기 기계식 동력전달 체인은 발전기(463)를 포함하고, 발전기의 회전자는 기계적으로 연소 엔진(461)의 샤프트에 연결되어 있다. 전기 기계식 동력전달 체인은 동작 기계의 휠의 허브에서 동력 전기 컨버터(469)와 전기 모터를 포함한다. 전기 동력 컨버터(469)는 발전기(463)에 의하여 생산된 전압을 전기 모터에 적합한 진폭과 파장을 가지는 전압으로 바꾸도록 구비된다. 도 4에서 2개의 전기 모터는 도면부호 464와 465로 표시된다. 전기 모터의 각각은 외측 회전자 전기 기계이고, 이런 전기 기계의 고정자는,
- 강자성 물질을 포함하고, 요크와 요크에 연결되어 있는 고정자 이빨을 포함하는 코어 구조체,
- 적어도 부분적으로 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯에 위치하는 권선 및
- 요크에 의하여 만들어진 구멍 안에 위치하고, 상기 요크와 열전도 관계에 있고, 열전도 관계를 제공하도록 구멍의 제2 표면과 기계적인 접촉을 갖는 제1 표면을 구비한, 냉각 요소를 포함한다.
위에 언급한 냉각 요소의 제1 표면과 구멍의 제2 표면은 원뿔 모양으로 요크와 냉각 요소 사이에 기계적 접촉을 가능하게끔 배치한다.
발전기(463)는 위에서 설명한 종류의 외측 회전자 전기 기계인 것도 가능하다.
본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 동작 기계는 전기 모터를 냉각하기 위한 액체 냉각 시스템(466)을 포함한다. 액체 냉각 시스템은 전기 기계식 동력전달 체인(462)의 다른 부분 및/또는 동작 기계의 유압 시스템(467) 및/또는 연소 엔진(461)도 냉각시키도록 배치될 수 있다. 전기 기계식 동력전달 체인(461)의 다른 부분은 이들 중에서도 동력 전기 컨버터(469) 및/또는 발전기를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적이고 비제한적인 실시예에 따른 동작 기계에서, 전기 기계식 동력전달 체인은 베터리(468) 및/또는 전기 이중층 커패시터(EDLC, electric double-layer capacitor)를 포함하고, 연소 엔진의 최대 동력을 초과할 필요가 있는 피크 동력(peak power)에 반응하도록 전기 이중층 커패시터를 배치한다. 배터리 및/또는 전기 이중층 커패시터는 예컨대, 동력 전기 컨버터(469)의 직류 전압 중간 회로(direct voltage intermediate circuit)에 연결될 수 있다. 전기 이중층 커패시터는 종종 "수퍼 커패시터(super capacitor)"로 불린다.
위에서 설명한 구체적인 실시예는 본 발명의 청구 범위의 적용 및/또는 해석을 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 위의 명세서에서 제공되는 실시예 리스트와 그룹은, 명시적으로 언급되지 않은 이상, 모두 포함하고 있는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자(100, 200, 300)에 있어서,
    - 강자성 물질을 포함하고, 요크(102, 202, 302) 및 상기 요크에 연결된 고정자 이빨을 포함하는, 코어 구조체(101, 201, 301),
    - 적어도 부분적으로 상기 고정자 이빨 사이의 고정자 슬롯에 위치하는 권선(103, 203, 303), 및
    - 상기 요크에 의하여 만들어진 구멍 안에 위치하고, 상기 요크와 열전도 관계에 있고, 상기 구멍의 제2 표면과 기계적인 접촉을 가져서 열전도 관계를 제공하는 제1 표면을 갖는, 냉각 요소(104, 204, 304)를 포함하고,
    상기 냉각 요소의 제1 표면과 상기 구멍의 제2 표면은 원뿔 모양인 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 요소(104, 204, 304)는,
    - 상기 제1 표면을 포함하고, 제1 열 팽창 계수를 가지는 제1 물질로 만들어진, 제1 섹션(105), 및
    - 방사상으로 상기 제1 섹션에 의하여 둘러싸여서 상기 제1 섹션과 기계적인 접촉을 하는, 제2 섹션(106)을 포함하고,
    상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에서 기계적인 접촉의 이완을 막도록, 상기 제2 섹션은 제1 열팽창 계수보다 작은 제2 열팽창 계수를 가지는 제2 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 물질은 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 물질은 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션을 방사상으로 확장시키는 프리텐션을 가지는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션의 구멍 안에 위치하는 관형 슬리브인 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 섹션은 상기 제2 섹션의 주위로 캐스팅되는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 요소는 냉각 유체를 전달하기 위한 하나 이상의 냉각 채널(107, 207, 307)을 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    원뿔 모양의 제1 표면과 제2 표면 사이에 기계적인 접촉을 유지하도록, 상기 고정자는 냉각 요소를 요크에 대하여 누르는 축력을 생성하는 하나 이상의 텐셔닝 디바이스(108, 208, 209, 309)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  9. 제8항에 있어서,
    원뿔 모양의 제1 표면과 제2 표면 사이에 기계적인 접촉을 유지하도록, 상기 텐셔닝 디바이스는 냉각 요소를 요크에 대하여 축방향으로 조이도록 배열되는 하나 이상의 스크루(108, 208)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  10. 제8항에 있어서,
    원뿔 모양의 제1 표면과 제2 표면 사이에 기계적인 접촉을 유지하도록, 상기 텐셔닝 디바이스는 하나 이상의 축방향의 탄성력을 생성하는 하나 이상의 스프링 요소(209, 309)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 요소(104)는 프레임 구조체(110)의 부분이고, 상기 프레임 구조체는 외측 회전자 전기 기계의 외측 캐스팅의 부분을 구성하는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 구조체(102, 202, 302)는 적층된 강자성 시트를 포함하고, 상기 강자성 시트는 서로 전기적으로 절연되어 있고 고정자의 축방향으로 쌓여 있는 것을 특징으로 하는 외측 회전자 전기 기계를 위한 고정자.
  13. 동작 기계(460) 에 있어서,
    - 연소 엔진(461),
    - 기계적 힘으로 구동되는 하나 또는 그 이상의 기능적인 요소(470, 471); 및
    - 상기 연소 엔진과 하나 이상의 상기 기능적인 요소 사이에 있는 전기 기계식 동력전달 체인(462)을 포함하고,
    상기 전기 기계 동력전달 체인은 적어도 하나의 외측 회전자 전기 기계(463-465)를 포함하고, 상기 외측 회전자 전기 기계는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 고정자와 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 기계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동작 기계는 유체 냉각 시스템(466)을 포함하고, 상기 유체 냉각 시스템은 외측 회전자 전기 기계의 고정자의 하나 이상의 냉각 채널에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 동작 기계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유체 냉각 시스템은 외측 회전자 전기 기계의 고정자와 함께, 동작기계의 유압 시스템(467), 전기 기계 동력전달 체인의 동력 전기 컨버터(469), 연소 엔진(461) 중 적어도 하나를 냉각시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 동작 기계.
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