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▶ ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフトの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5739511
(24)【登録日】2015年5月1日
(45)【発行日】2015年6月24日
(54)【発明の名称】電気機械
(51)【国際特許分類】
H02K 5/20 20060101AFI20150604BHJP
H02K 9/06 20060101ALI20150604BHJP
H02K 9/19 20060101ALN20150604BHJP
【ＦＩ】
H02K5/20
H02K9/06 C
!H02K9/19 A
【請求項の数】9
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2013-263746(P2013-263746)
(22)【出願日】2013年12月20日
(65)【公開番号】特開2014-124087(P2014-124087A)
(43)【公開日】2014年7月3日
【審査請求日】2013年12月24日
(31)【優先権主張番号】10 2012 112 923.1
(32)【優先日】2012年12月21日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】510238096
【氏名又は名称】ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Ｄｒ． Ｉｎｇ． ｈ．ｃ． Ｆ． Ｐｏｒｓｃｈｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
(74)【代理人】
【識別番号】100098914
【弁理士】
【氏名又は名称】岡島 伸行
(72)【発明者】
【氏名】ヴェルナー シーク
(72)【発明者】
【氏名】オーデン シネイ
【審査官】
下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−０２２１４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−１５７１０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６２−１４０８６７（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｋ ５／２０
Ｈ０２Ｋ ９／０６
Ｈ０２Ｋ ９／１９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却の目的で空気が供給される電気機械であって、冷却空気用の冷却管路を有するハウジング（４０）を備える電気機械において、共通の空気供給管路（７０）から延びる空気分配管路（７１）が前記ハウジング（４０）内に形成されており、
前記空気供給管路（７０）が周方向に延在していることを特徴とする電気機械。
前記空気供給管路（７０）が周方向に延在していることを特徴とする電気機械。
【請求項2】
前記空気供給管路（７０）が、楕円形の空気供給断面を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
【請求項3】
前記空気分配管路（７１）が、軸方向に延在することを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械。
【請求項4】
前記空気分配管路（７１）が、カップ状の前記ハウジング（４０）の内側底面（８０）を窪ませて形成してある空気分配ポケット（７３〜７９）に連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気機械。
【請求項5】
前記電気機械の回転子の第１の軸方向端面が、前記空気分配ポケット（７３〜７９）に面することを特徴とする請求項４に記載の電気機械。
【請求項6】
前記回転子の第２の軸方向端面が、ファンホイール（５０）と共に回転するように、ファンホイール（５０）に接続されることを特徴とする請求項５に記載の電気機械。
【請求項7】
前記ファンホイール（５０）の領域内に空気排出管路（８１〜８６）が配置されることを特徴とする請求項６に記載の電気機械。
【請求項8】
前記空気排出管路（８１〜８６）が径方向外側に延在することを特徴とする請求項７に記載の電気機械。
【請求項9】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気機械（５）を備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却の目的で空気が供給される電気機械であって、冷却空気用の冷却管路を有するハウジングを備える電気機械に関する。さらに、本発明は、上記タイプの電気機械を備える自動車に関する。
【背景技術】
【0002】
（特許文献１）には、ハウジングを備える電気機械が開示されている。上記ハウジングは２つの端面を有し、これらの端面によって、ハウジングはハウジング内部を軸方向に画定される。ここで、上記ハウジングは、横方向面を有し、この横方向面によって、ハウジングはハウジング内部を径方向に画定される。ここで、積層回転子コアが、軸方向に延びる冷却管路と、径方向に延びる冷却管路とを有する。積層回転子コアの径方向に延びる冷却管路は、径方向外側では開いており、径方向内側では、少なくとも、軸方向に延びる冷却管路の位置まで延在している。ここで、軸方向リブが、積層固定子コアを支持し、当該積層固定子コアは、積層回転子コアと電気的に相互作用する。積層回転子コアは、径方向に延びる冷却管路を有し、当該冷却管路は、径方向内側および径方向外側に開いており、積層回転子コアの径方向に延びる冷却管路と相互作用する。（特許文献２）には、プレートからなる電気モータのためのパワー調整システムが開示されている。上記プレートの第１の表面が少なくとも１つの電子構成要素を支持し、プレートの第２の表面には冷却リブが設けられており、冷却リブの周りを空気流が流れることができる。ここで、冷却リブは、１つの入口管（ここに空気流を供給することができる）と２つの出口管とが形成されるように配置される。出口管が、入口管に接続されて、空気流を分岐することができ、それにより、空気流がＹ形状の断面に沿ってプレートに対して接線方向に循環する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】独国特許第１０ ２００８ ０３３ ９５９ Ｂ４号明細書
【特許文献2】独国特許出願公開第１９５ ４６ ０４０ Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、請求項１の前提部に記載の電気機械の冷却を改良および／または単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的は、冷却の目的で空気が供給される電気機械であって、冷却空気用の冷却管路を有するハウジングを備え、共通の空気供給管路から延びる空気分配管路がハウジング内に形成された電気機械によって達成される。冷却空気の体積流が、共通の空気供給管路を通して電気機械に供給される。冷却空気は、空気分配管路を通して分配されて、ハウジング内部に伝達される。
【0006】
上記電気機械の好ましい例示的実施形態は、空気供給管路が、楕円形の空気供給断面を有することを特徴とする。その結果、利用可能な構造空間を最適に使用することができる。ここで、空気供給断面は、実質的に楕円形状であり、当該楕円の主軸は、実質的に径方向に配置される。用語「径方向」は、電気機械の回転子の回転軸に対する方向を表す。径方向は、回転子の回転軸に対して横方向を示す。
【0007】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、空気供給管路が、実質的に周方向に延在することを特徴とする。同様に、用語「周方向」も、回転子の回転軸に対する方向を表す。空気供給管路は、実質的に円弧形状である。
【0008】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、空気分配管路が空気分配ポケット内に連通することを特徴とする。冷却空気は、空気供給管路から、空気分配管路を通って、複数の空気分配ポケット内に進む。有利には、各空気分配ポケットに、空気分配管路が割り当てられる。
【0009】
前記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、空気分配ポケットが、カップ形状のハウジングの内側底面で窪んでいることを特徴とする。空気分配ポケットは、例えば鋳造機にコアを挿入することによって、基礎成形により製造することができる。
【0010】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、回転子の第１の軸方向端面が空気分配ポケットに面することを特徴とする。これにより、回転子に冷却空気を最適に供給することができるようになる。
【0011】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、回転子の第２の軸方向端面が、ファンホイールと共に回転するようにファンホイールに接続されることを特徴とする。ファンホイールは、有利には、空気分配ポケットを通して供給される空気が回転子の第１の軸方向端面から回転子の第２の軸方向端面に回転子に沿って流れるように設計および配置される。
【0012】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、ファンホイールの領域内に空気排出管路が配置されることを特徴とする。冷却空気は、有利には、ファンホイールを通して排出される。
【0013】
上記電気機械のさらなる好ましい例示的実施形態は、空気排出管路が、径方向外側に延在することを特徴とする。これにより、冷却空気が、実質的に障害なく、径方向に外部に出ることができるという利点が得られる。
【0014】
本発明はさらに、上述した電気機械を備える自動車に関する。上記自動車は、例えば、自動車を駆動するために電気機械を使用することができる電気自動車またはハイブリッド車である。
【0015】
本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、図面を参照しながら様々な例示的実施形態を詳細に述べる以下の説明から明らかになる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図１は、冷却空気を用いて電気機械５を冷却するための冷却デバイス１の斜視図である。冷却空気は、空気入口６を通して電気機械５に供給される。冷却空気は、電気機械５の動作中に加熱される。加熱された冷却空気は、空気出口８で電気機械から出る。
【0018】
有利には、電気機械５は、回転するファンホイールを備え、ファンホイールによって、空気入口６を通して冷却空気を吸引することができる。矢印１１は、冷却デバイス１を備えた自動車２２の走行方向を示す。空気流１５として空気入口６に供給される走行風が、別の矢印１２によって示されている。
【0019】
空気流１５は、自動車２２のボディ部分２０に設けられた空気入口開口１８を通ってエアボックス２４内に流れる。空気流は、エアボックス２４から出て、清浄空気シェル２５および冷却空気接続機構２６を通って、電気機械５の空気入口６に流れる。
【0020】
電気機械５のファンホイールは、能動的な流れ生成要素を構成し、空冷手段を構成するために、走行風１２の代わりに、またはそれに加えて使用することができる。走行風１２により、空気入口開口１８で正圧または動圧が生じ、その影響は、エアボックス２４および清浄空気シェル２５に伝達される。
【0021】
冷却空気接続機構２６は、有利には、自動車２２のボディからドライブトレイン振動および相対運動を切り離すために、エラストマーから形成される。代替として、冷却空気接続機構２６は、例えばエラストマー／布地複合材でできた配管、または波形管もしくは可撓管を備えることもできる。
【0022】
図２および図３から分かるように、電気機械５は、空気入口６と空気出口８を有するハウジング４０を備える。固定子４１と回転子４２が、ハウジング４０内に配置される。回転子４２は、固定子４１の径方向外側に配置される。ねじり振動減衰器４４および解放デバイス４５が、固定子４１の径方向内側に配置される。解放デバイス４５は、切離機構４６を作動させる働きをする。切離機構４６は同様に電気機械５のハウジング４０内に組み込まれている。
【0023】
上記空冷手段に加えて、電気機械５の冷却デバイス１は、水冷手段４８を備える。水冷手段４８は、例えば、固定子４１の径方向内側に配置されたウォータージャケットを備える。空冷手段は、ファンホイール５０を備える。ファンホイール５０は、図示される例示的実施形態では、電気機械５の回転子４２と共に回転するように電気機械５の回転子４２に接続される。
【0024】
図４〜図６に、空気、特に走行風１２を、様々な空気供給デバイス６１、６２、６３によって電気機械５のハウジング４０に供給することができる方法が示されている。図１に示される例示的実施形態と同様に、矢印１１は、ここでも各図で走行方向を示す。矢印１２は、走行風を表す。空気供給デバイス６１〜６３は、可撓性または剛性の空気接続ライン６５を介して、電気機械５の空気入口６に接続される。
【0025】
図４に示される空気供給デバイス６１は、走行風１２に向かって開いている一種の漏斗を構成する。空気供給デバイス６１は、例えば、電気機械５を備えた自動車のボディに組み込まれる。
【0026】
図５に示される空気供給デバイス６２はスポイラの形態で設計される。上記スポイラによって、走行風１２が約９０度偏向される。空気供給デバイス６２も同様に、有利には自動車のボディに組み込まれる。
【0027】
図６に示される空気供給デバイス６３は、実質的に漏斗の形で設計され、電気機械５のハウジング４０内に組み込まれる。ここで、空気供給デバイス６３は、有利には回動可能となるように設計することができる。これにより、空気供給デバイス６３を様々な取付け位置に迅速かつ単純に適合させることができるという利点が得られる。
【0028】
自動車と周囲空気との速度差がある場合、当該自動車に向かう空気流（矢印１２によって示される）が、走行風によって生成される。自動車に向かう上記空気流を利用することによって、冷却空気がマスフローに対して大きく寄与することができるようになる。上記効果は、さらなる能動的な流れ生成要素とは別に、またはそれに加えて使用することができる。
【0029】
図７および図８から分かるように、冷却空気は、空気供給管路７０を通してハウジング４０に供給される。空気供給管路７０は、空気入口６で楕円形の断面を有する。楕円形の断面により、既存の構造空間を最適に使用することができるようになる。
【0030】
空気分配管路７１が、空気供給管路７０から軸方向に延在する。用語「軸方向」は、回転子の回転軸に対する方向を表す。軸方向は、回転子の回転軸に平行、または回転軸の方向を示す。
【0031】
図７から分かるように、空気分配管路７１は、空気分配ポケット７３に連通している。空気分配ポケット７３は、実質的にカップ形状のハウジング４０の底面８０で窪んでいる。
【0032】
図８から分かるように、複数の空気分配ポケット７３〜７９が、カップ状のハウジング４０の底面８０で窪んでいる。空気分配ポケット７３〜７９は、実質的に同じ径方向の広がりを有する。空気分配ポケット７３〜７９は、周方向に異なる広がりを有する。空気分配ポケット７７が、周方向に最大の広がりを有する。
【0033】
回転子４２の第１の軸方向端面は、空気分配ポケット７３〜７９に面する。回転子４２の第２の軸方向端面は、空気分配ポケット７３〜７９とは反対側に面する。ファンホイール５０は、回転子４２と共に回転するように回転子４２の第２の軸方向端面に接続される。
【0034】
ハウジング４０は、ファンホイール５０の領域内に空気排出管路８１〜８６を有する。空気排出管路８１〜８６は、ハウジング４０を通って実質的に径方向外側に延在する。電気機械５の動作中に加熱された空気は、空気排出管路８１〜８６を通して排出される。
【符号の説明】
【0035】
１ 冷却デバイス５ 電気機械
６ 空気入口
８ 空気出口
１１ 走行方向
１２ 走行風
１５ 空気流
１８ 空気入口開口
２０ ボディ部分
２２ 自動車
２４ エアボックス
２５ 清浄空気シェル
２６ 冷却空気接続機構
４０ ハウジング
４１ 固定子
４２ 回転子
４４ 振動減衰器
４５ 解放デバイス
４６ 切離機構
４８ 水冷手段
５０ ファンホイール
６１〜６３ 空気供給デバイス
６５ 空気接続ライン
７０ 空気供給管路
７１ 空気分配管路
７３〜７９ 空気分配ポケット
８０ 内側底面
８１〜８６ 空気排出管路