特開 2023-169871 同期電気機械、それに関連する推進用駆動装置、ボート、及びこれら機械の冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169871

(43)【公開日】2023-11-30

(54)【発明の名称】同期電気機械、それに関連する推進用駆動装置、ボート、及びこれら機械の冷却方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/20 20060101AFI20231122BHJP

   H02K 9/08 20060101ALI20231122BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

H02K1/20 D

H02K9/08 Z

H02K9/19 Z

H02K1/20 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023072833

(22)【出願日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】22173683.8

(32)【優先日】2022-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】513132966

【氏名又は名称】ジーイー エナジー パワー コンバージョン テクノロジー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｂｏｕｇｈｔｏｎ Ｒｏａｄ，Ｒｕｇｂｙ，Ｗａｒｗｉｃｋｓｈｉｒｅ ＣＶ２１ １ＢＵ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】ニコラ・ルブッフ

(72)【発明者】

【氏名】リオネル・ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】テオ・グロール

【テーマコード（参考）】

5H601

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601BB23

5H601BB30

5H601CC14

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD11

5H601DD30

5H601DD35

5H601EE20

5H601GA02

5H601GA22

5H601GB05

5H601GB13

5H601GB34

5H601GC03

5H601GC12

5H601GC32

5H601GE11

5H601GE15

5H601GE19

5H601JJ04

5H601KK14

5H601KK17

5H609BB03

5H609BB18

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP07

5H609QQ02

5H609QQ03

5H609QQ04

5H609QQ05

5H609QQ09

5H609RR01

5H609RR53

(57)【要約】      （修正有）

【課題】同期電気機械、それに関連する推進用駆動装置、ボート、及びこれら機械の冷却方法を提供する。
【解決手段】ステータ２７は、ラミネーション３００の複数の積層体３０と、ステータの長手方向に沿って延在する少なくとも１つのチャンネル３６であって、ラミネーションに形成された少なくとも１つのチャンネルとを含み、ラミネーションの隣接する２つの積層体は、チャンネルに接続された排出ダクト３２が形成されるように、スペーサ３１又はピンによって分離され、機械ハウジング２６は排出開口部２１をさらに含み、ステータの端部からエアギャップ２９に注入された流体は、排出ダクト及びチャンネルを流れ、機械から開口部を通じて排出され、ステータ及びロータを冷却する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータ（２７）と前記ステータに収容されたロータ（２８）とを含む機械ハウジング（２６）を含む同期電気機械（８）であって、
前記ロータは、エアギャップ（２９）によって前記ステータから分離され、前記機械ハウジングは、前記ステータによって発生する熱損失を消散するように構成されており、前記ステータは、ラミネーション（３００）の複数の積層体（３０）と、前記ステータの長手方向に沿って延在する少なくとも１つのチャンネル（３６）であって、前記ラミネーションに形成された少なくとも１つのチャンネル（３６）とを含み、ラミネーションの隣接する２つの積層体は、前記チャンネルに接続された排出ダクト（３２）が形成されるように、ピン又はスペーサ（３１）によって分離され、前記機械ハウジングは排出開口部（２１）をさらに含み、前記ステータの端部から前記エアギャップに注入された流体は、前記排出ダクト及び前記チャンネルを流れ、前記機械から前記開口部を通じて排出され、前記ステータ及び前記ロータを冷却する、同期電気機械（８）。

【請求項2】

前記ステータ（２７）は、ラミネーションの前記複数の積層体が圧迫されるように、ラミネーション（３００）の前記複数の積層体（３０）を貫通する複数のタイロッド（３８）であって、前記ステータの直径の端部に沿って均等に分布する複数のタイロッド（３８）を含み、前記チャンネル（３６）は前記直径の端部に配置される、請求項１に記載の同期電気機械。

【請求項3】

前記ステータは、前記直径の端部に沿って均等に分布する複数のチャンネル（３６）を含み、少なくとも１つのチャンネルは、２つのタイロッド（３８）の間に配置される、請求項２に記載の同期電気機械。

【請求項4】

前記タイロッド（３８）は非磁性材料から作られている、請求項２又は３に記載の同期電気機械。

【請求項5】

前記ロータ（２８）は永久磁石（３９）を含む、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の同期電気機械。

【請求項6】

前記ロータ（２８）は永久磁石（３９）を含む、請求項４又は５に記載の同期電気機械。

【請求項7】

前記永久磁石（３９）は、Ｕ字形又はＶ字形に配置されている、請求項６に記載の同期電気機械。

【請求項8】

前記ロータ（２８）は、前記ロータの周りに均等に配置された複数のロータ磁極コア（４２）とロータコイル（４３）とを含み、各ロータコイルは、異なるロータ磁極コアの周りに巻かれており、前記機械は前記ロータコイルに供給する供給手段（４４、４５、４６、４７）を含む、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の同期電気機械。

【請求項9】

他の流体に沈められることが意図された推進モジュール（４）と請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の同期電気機械（８）とを含むボート（１）の推進用駆動装置（３）であって、
前記機械ハウジング（２６）は、前記機械によって発生する熱損失の一部が前記ケーシングに伝達され、前記他の流体に排出されるように、前記推進モジュールのケーシング（７）に挿入され、前記推進用駆動装置は、前記流体で前記機械を冷却する冷却手段をさらに含み、前記冷却手段は、前記ステータ（２７）の各端部から前記エアギャップ（２９）に前記流体を注入する注入手段（１９、２０）と、前記機械で加熱された前記流体が前記機械から流出するように前記排出開口部（２１）に接続された排出手段（２２）とを含む、推進用駆動装置（３）。

【請求項10】

前記供給手段は、前記機械の端部に接続された少なくとも１つの供給管（１９、２０）であって、前記流体を供給するように構成された少なくとも１つの供給管（１９、２０）を含み、前記排出手段は、前記排出開口部に接続された排出管（２２）を含む、請求項８に記載のボートの推進用駆動（３）装置。

【請求項11】

船体と、請求項８又は９に記載の推進用駆動装置（３）と、前記排出手段（２２）を流れる前記流体を冷却するように構成された冷却液ユニット（１４）であって、冷却された流体を前記注入手段（１９、２０）に供給するように構成された冷却液ユニット（１４）とを含むボート（１）。

【請求項12】

前記冷却液ユニット（１４）は前記ケーシング（７）に配置されている、請求項１０に記載のボート（１）。

【請求項13】

ステータ（２７）と前記ステータに収容されたロータ（２８）とを含む機械ハウジング（２６）を有する同期電気機械（８）を冷却する方法であって、
前記ロータはエアギャップ（２９）によって前記ステータから分離されており、前記ステータは、ラミネーション（３００）の複数の積層体（３０）と、前記ステータの長手方向に沿って延在する少なくとも１つのチャンネル（３６）であって、ラミネーションに形成された少なくとも１つのチャンネル（３６）とを含み、ラミネーションの隣接する２つの積層体は、前記チャンネルに接続された排出ダクト（３２）が形成されるように、ピン又はスペーサ（３１）によって分離されており、前記機械ハウジングは排出開口部を更に含み、前記方法は、
前記ステータの端部から前記エアギャップ（２９）に流体を注入することであって、前記ステータ（２７）を冷却するために、前記流体が前記排出ダクト（３２）及び前記チャンネル（３６）を流れ、前記開口部を通じて前記機械から排出されるように、前記ステータの端部から前記エアギャップ（２９）に流体を注入すること、及び
前記機械ハウジングによって伝導する熱損失を別の流体に伝達すること
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気回転機械に関し、より詳細には、同期電気機械に関する。また、本発明は、かかる同期電気機械を有する推進用駆動装置ＰＯＤ、及びかかるＰＯＤを有するボートに関する。

【背景技術】

【0002】

本記載において、「ボート」とは、航行するように設計された任意の種類の電動式の水上船又は水上乗物を意味するものとする。

【0003】

ボートは電気推進システムを含んでいる。電気推進システムは、一般的に、ボートを推進及び操縦するためのトルクを発生する複数のＰＯＤを含んでいる。各ＰＯＤは、ボートの船体に設置されたステアリングモジュールと、海などの水中に沈められた推進モジュールと、ステアリングモジュールを推進モジュールに接続するストラットとを含んでいる。ステアリングモジュールは、ボートを操縦するために、推進モジュールの向きが調整されるようにストラットの位置を定める。一般に、推進モジュールは、電気機械と電気機械によって駆動されるプロペラとを収容するハウジングを有している。電気機械では損失（ジュール損失など）が発生するため、安全性を確保するために冷却をして、耐熱クラス及び断熱クラスなどの認証基準を満たす必要がある。ＰＯＤのハウジングにモータのサイズを合わせて、ハウジングの壁の全体が確実に冷却されるようにすることや、永久磁石ロータを実装すること（モータは同期永久磁石モータである）は従来技術から既知である。

【0004】

機械が発生する損失は主に機械のステータから発生するため、永久磁石ロータによって発生する熱は、巻線ロータに比べて減少する。

【0005】

機械のステータはハウジングに嵌め合わされるので、ステータで発生した損失量は、ＰＯＤのハウジング内を伝わり、ハウジングを通過して水中に放出される。

【0006】

熱交換面は、機械の周辺面の一部に限定されている。

【0007】

この場合、機械は、機械の直径を大きくして熱損失を抑えることにより、確実に最適に冷却されるように設計されている。

【0008】

機械の直径が大きくなると、電源モジュールの体積及び質量が増加し、ＰＯＤの流体力学的な効果が低下する。

【0009】

ＰＯＤの機械を冷却するための別の既知の解決策は、プロペラを駆動するための誘導モータを推進モジュールに実装することである。

【0010】

誘導モータは強制空冷システムで冷却される。強制空冷システムは、モータの各端部から、ステータとロータとの間のエアギャップに、冷却された空気を注入して、機械を冷却するダクトと、ステータの概ね中央部に形成された開口部であって、ステータとロータの熱損失で暖められた冷却空気が開口部を通じて機械から逃げるようにするための開口部とを含んでいる。ステータから空気が排出できるように、更に、熱伝導による海水との熱交換が防止できるようにするため、ステータは、ハウジングに嵌め合わされていない。

【0011】

しかし、誘導モータは低効率であり、したがって、力率が低く、冷却装置が大型であるので、高出力の電力変換器が必要となる。

【0012】

誘導モータを駆動する高出力の電力変換器は、同期モータを駆動する電力変換器よりも大型である。

【0013】

電力変換器用に確保される空間が限られているため、電力変換器の小型化が必要である。

【0014】

推進モジュールに巻線形ロータを含む同期機を実装することも従来技術から既知である。

【0015】

この後者の同期機は、先に説明した誘導モータと同じように実装することができる。

【0016】

あるいは、同期機をハウジングに嵌め合わせて、上記のように壁全体を確実に冷却することもできる。

【0017】

前記推進モジュールは、強制空気軸流冷却システムを更に含んでおり、強制空気軸流冷却システムは、前記ステータの一端部から、ステータとロータとの間のエアギャップに、冷却された空気を注入する第１のダクトと、前記ステータの他端部において、ステータ及びロータの熱損失によって暖められた冷却空気を回収する第２のダクトとを含んでいる。ステータのスロットの周辺の冷却を改善するために、追加の冷却チャンネルを使用することが多い。

【0018】

注入された冷却空気が機械全体を流れると、一般に、前記ステータの他端部において、機械にホットスポットが現れ、冷却効率が悪化する。

【0019】

そこで、先行技術による電気機械の冷却に関連する欠点を改善することが提案されている。

【0020】

上記事情に鑑みて、本発明は、ステータとステータに収容されたロータとを含む機械ハウジングを含む同期電気機械であって、ロータがステータからエアギャップによって隔てられ、機械ハウジングがステータによって発生する熱損失を消散するように構成されている、同期電気機械を提案する。

【発明の概要】

【0021】

前記ステータは、ラミネーションの複数の積層体と、前記ステータの長手方向に沿って延在する少なくとも１つのチャンネルであって、前記ラミネーションに形成された少なくとも１つのチャンネルとを含み、ラミネーションの隣接する２つの積層体は、前記チャンネルに接続された排出ダクトが形成されるように、スペーサ又はピンによって分離され、前記機械ハウジングは排出開口部をさらに含み、前記ステータの端部から前記エアギャップに注入された流体は、前記排出ダクト及び前記チャンネルを流れ、前記機械から前記開口部を通じて排出され、前記ステータ及び前記ロータを冷却する。

【0022】

前記ステータは、ラミネーションの前記複数の積層体が圧迫されるように、ラミネーションの前記複数の積層体を貫通する複数のタイロッドであって、前記ステータの直径の端部に沿って均等に分布する複数のタイロッドを含み、前記チャンネルは前記直径の端部に配置されることが有利である。

【0023】

前記ステータは、前記直径の端部に沿って均等に分布する複数のチャンネルを含み、少なくとも１つのチャンネルは、２つのタイロッドの間に配置されることが有利である。

【0024】

前記タイロッドは非磁性材料から作られることが有利である。

【0025】

前記ロータは永久磁石を含むことが好ましい。

【0026】

前記永久磁石は、Ｕ字形又はＶ字形に配置されることが有利である。

【0027】

このような配置により、永久磁石の体積を最小にして所定のトルクを得ることができる。

【0028】

複数の磁石は磁極を形成するようにグループ化し、キーバー、ダブテール、ねじなどで個別に組立／分解することができる。

【0029】

あるいは、前記ロータは、前記ロータの周りに均等に配置された複数のロータ磁極コアとロータコイルとを含み、各ロータコイルは、異なるロータ磁極コアの周りに巻かれており、前記機械は前記ロータコイルに供給する供給手段を含む。

【0030】

複数のロータ磁極コアは、キーバー、ダブテール、ねじなどで個別に組立／分解することができるように、ロータのロータリムに取り付けることができる。

【0031】

本発明の別の目的はボート用の推進用駆動装置に関する。この推進用駆動装置は、他の流体に沈められることが意図された推進モジュールと、先に記載された同期電気機械とを含み、前記機械ハウジングは、前記機械によって発生する熱損失が前記ケーシングに伝達され、前記他の流体に排出されるように、前記推進モジュールのケーシングに挿入され、前記推進用駆動装置は、前記流体で前記機械を冷却する冷却手段をさらに含み、前記冷却手段は、前記ステータの各端部から前記エアギャップに前記流体を注入する注入手段と、前記機械で加熱された前記流体が前記機械から流出するように前記排出開口部に接続された排出手段とを含む。

【0032】

前記供給手段は、前記機械の端部に接続された少なくとも１つの供給管であって、前記流体を供給するように構成された少なくとも１つの供給管を含み、前記排出手段は、前記排出開口部に接続された排出管を含むことが有利である。

【0033】

本発明の別の目的はボートに関する。ボートは、船体と、上記の推進用駆動装置と、前記排出手段を流れる前記流体を冷却するように構成された冷却液ユニットであって、冷却された流体を前記注入手段に供給するように構成された冷却液ユニットとを含む。

【0034】

前記冷却液ユニットは前記ケーシングに配置されることが好ましい。

【0035】

本発明の別の目的は方法に関する。本方法は、ステータと前記ステータに収容されたロータとを含む機械ハウジングを有する同期電気機械を冷却する方法であり、前記ロータはエアギャップによって前記ステータから分離されており、前記ステータは、ラミネーションの複数の積層体と、前記ステータの長手方向に沿って延在する少なくとも１つのチャンネルであって、ラミネーションに形成された少なくとも１つのチャンネルとを含み、ラミネーションの隣接する２つの積層体は、前記チャンネルに接続された排出ダクトが形成されるように、ピン又はスペーサによって分離されており、前記機械ハウジングは排出開口部を更に含み、前記方法は、
前記ステータの端部から前記エアギャップに流体を注入することであって、前記ステータを冷却するために、前記流体が前記排出ダクト及び前記チャンネルを流れ、前記開口部を通じて前記機械から排出されるように、前記ステータの端部から前記エアギャップに流体を注入すること、及び
前記機械ハウジングによって伝導する熱損失を別の流体に伝達すること
を含む。

【0036】

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施形態の以下の記載を読むことで明らかになり、実施形態は、非限定的な例のみによって、図面を参照しながら、提供される。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明によるボートの一例を示す図である。

【図2】本発明による冷却液ユニットの一例を示す図である。

【図3】本発明による同期電気機械の一例を示す図である。

【図4】本発明による同期電気機械の一例を示す図である。

【図5】本発明による同期電気機械の一例を示す図である。

【図6】本発明による同期電気機械のロータの他の例を示す図である。

【図7】ＰＯＤの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

図１は、船体２と推進用駆動装置３（ＰＯＤ）とを含むボート１の一例を示す図である。

【0039】

ＰＯＤ３は、推進モジュール４と、支柱５又はＰＯＤレッグと、ステアリングモジュール６とを有する。モジュール４と支柱５は、第１の流体（例えば、海水（Ｍ））に沈められ、ステアリングモジュール６は、船体２に収容されている。

【0040】

支柱５の第１の端部は推進モジュール４に接続されており、ストラット５の第２の端部は、ステアリングモジュール６に接続されている。

【0041】

推進モジュール４は、ケーシング７と、同期電気機械８と、機械８の回転シャフト４０に接続されたプロペラ９とを含んでいる。機械８は、プロペラ９を駆動する。

【0042】

ステアリングモジュール６は、支柱５に接続された旋回リンク１０と、支柱５の方向を調整するための駆動装置１１とを含んでおり、それによってプロペラ９の推進方向を変更する。

【0043】

同期電気機械８は、例えば、機械８の機械ハウジングがケーシングに接触するように嵌め合わせることによって、ケーシング７に挿入される。

【0044】

電気機械８によって発生した熱は、熱伝導によりケーシング７に伝達し、ケーシング７の壁面を通じて確実に冷却される。

【0045】

機械８で発生した熱量はケーシング７に伝導し、その後ケーシング７を通じて水中に放出される。

【0046】

機械によって発生する熱損失には、機械８のステータと機械８のロータとにより発生する熱損失が含まれている（ステータとロータは、図３、図４、及び図５に表されている）。

【0047】

ＰＯＤ３は、機械８を第２の流体で冷却する冷却手段を更に含んでいる。

【0048】

第２の流体は、例えば、空気、水、油、又は気体（メタン又は窒素など）である。

【0049】

ボート１は、ボート１の電気ネットワーク１３から機械８に電力供給を行うための電力変換器１２と、第２の流体を冷却する冷却液ユニット１４とをさらに含んでいる。

【0050】

冷却液ユニット１４は、第１の入力部１５、第２の入力部１６、第１の出力部１７、及び第２の出力部１８を含んでいる。

【0051】

第１の入力部１５及び第１の出力部１７はステアリングモジュール６に接続され、第２の入力部１６及び第２の出力部１８は水中に沈められている。

【0052】

冷却手段は、ステータの各端部から、機械８のステータとロータとの間のエアギャップに第２の流体を注入する注入手段と、機械８の排出開口部２１に接続された排出手段であって、機械８によって加熱された第２の流体を排出開口部２１を通じて機械８から排出する排出手段とを含む。

【0053】

注入手段は、２本の供給管１９，２０を含んでおり、各管１９、２０は、機械８の異なる端部において、ステアリングモジュール６を通じて第１の出力部１７に接続されている。

【0054】

供給管１９，２０は、冷却された第２の流体を機械８のギャップに注入する。冷却された第２の流体は、冷却液ユニット１４によって供給される。

【0055】

別の実施形態では、供給手段は、機械８の２つの端部に供給するための１つの供給管又は３つ以上の供給管を含んでいる。

【0056】

排出手段は、排出開口部２１を、ステアリングモジュール６を通じて冷却液ユニット１４の第１の入力部１５に接続する排出管２２を含んでいる。

【0057】

冷却液ユニット１４は、排出手段を流れた第２の流体を冷却し、冷却された第２の流体を注入手段に供給する。

【0058】

図２は、冷却液ユニット１４の一例を示す図である。

【0059】

冷却液ユニット１４は、第１の回路と第２の回路とを含む熱交換器２３を含んでいる。

【0060】

第１の回路は、第１の入力部１５と、第１の出力部１７と、第１のポンプ２４とを含んでいる。

【0061】

第２の回路は、第２の入力部１６と、第２の出力部１８と、第２のポンプ２５とを含んでいる。

【0062】

第１のポンプ２４は第１の入力部１５から第２の流体を吸引し、第２のポンプ２５は第２の入力部１６を通じて海（Ｍ）から海水を吸引し、熱交換器２３の第１の回路を流れる第２の流体は熱交換器２３の第２の回路を流れる水によって冷却される。

【0063】

冷却された第２の流体は、第１のポンプ２４によって第１の出力部１７から送出される。

【0064】

加熱された水は、第２のポンプ２５によって第２の出力部１８から送出される。

【0065】

図３、図４、図５は、一例の同期電動機８の半径方向断面図と２軸方向の断面図を示す。

【0066】

機械８は、符号２６で参照される機械ハウジングであって、ステータ２７と、ステータ２７に収容されたロータ２８とを含む機械ハウジングを含んでいる。

【0067】

機械ハウジング２６は、周方向に角度θで画定され、長手方向Ａに長さＬ１を有する排出開口部２１を含んでいる。角度θ及び長さＬ１は、供給管１９、２０及び排出管２２を支柱５内に収容するためのスペースと機械的応力の制約の基準を満たすために画定されている。

【0068】

機械ハウジング２６は、高い熱伝導係数（例えば、５０Ｗ／ｍ／Ｋを超えた値）を有する材料で作られている。

【0069】

排出開口部２１は、ステータ２７の中央部に排出開口部２１が位置するように、機械ハウジング２６に設けることができる。

【0070】

ロータ２８は、符号２９で参照されるエアギャップによってステータ２７から分離される。

【0071】

ステータ２７は、排出ダクト３２を形成するスペーサ又はピン３１によって分離されたラミネーション３００の複数の積層体３０を含んでいる。

【0072】

ラミネーション３０は、磁性鋼で製造することができ、隣接する２つのラミネーション３０は、電気絶縁体によって分離されている。

【0073】

各ラミネーション３０は、複数の歯３３を含んでいる。

【0074】

ステータ２７は、さらに、複数のコイル３４を含んでいる。

【0075】

各コイル３４はステータ２７のスロット３５に挿入される。スロット３５は、隣接する２つの歯３３によって形成されており、ステータ２７の長手方向Ａに沿って延在している。

【0076】

複数のコイル３４はステータ２７内で接続されて、電力変換器１２により電力供給される複数の相を形成し、各相は同一数のコイル３４により構成される。

【0077】

ステータ２７は、ラミネーション３０に形成された複数のチャンネル３６をさらに含んでおり、複数のチャンネル３６は、ステータ２７の長手方向Ａに沿って延在し、ステータ２７の第１の直径の端部に沿って均等に分布する。

【0078】

各チャンネル３６は、第２の流体がダクト３２からチャンネル３６に流れるように、ダクト３２に接続されている。

【0079】

供給管１９，２０は、冷却された第２の流体をエアギャップ２９に注入する（矢印Ｆ１）。

【0080】

第２の流体は、ダクト３２（矢印Ｆ２）内を流れ、その後、チャンネル３６（矢印Ｆ３）を流れる。

【0081】

第２の流体は、排気開口部２１を流れて機械８から排出される（矢印Ｆ４）。

【0082】

エアギャップ２９、ダクト３２、及びチャンネル３６を流れる第２の流体は、熱損失の第１の部分によって加熱され、ステータ２７を冷却する。

【0083】

２つの管１９，２０、ダクト３２、チャンネル３６、及び開口部２１は、バイラテラル冷却システムを形成している。

【0084】

バイラテラル冷却システムにより、機械８のホットスポットを回避することができ、強制空冷軸流システムと比較して、ステータ２７を更に冷却することができる。しがたって、機械のサイズを小型にすることができる。

【0085】

さらに、機械ハウジング２６は熱を伝導するので、熱損失の第２の部分は、熱伝導によって海水中に放出される（矢印Ｆ５）。

【0086】

第１の部分は熱損失の６０％、第２の部分は熱損失の４０％とすることができる。

【0087】

バイラテラル冷却システムとステータ２７を熱伝導で冷却することを組み合わせることで、機械８を更に冷却して機械８のトルク密度を増加させることが可能になる。

【0088】

したがって、機械８の体積、したがって推進モジュール４の体積が大幅に削減される。

【0089】

その結果、同じトルクを供給する従来技術で既知のＰＯＤと比較して、ＰＯＤの流体力学的効率が改善される。

【0090】

従来から既知の解決策と比較して機械の効率が低下したとしても、流体力学的効率の増加が電気機械の効率の低下を補償するため、推進システムの全体的な効率は維持される。

【0091】

機械８の効率は、機械に供給される有効電力によってロータのシャフトに発生する機械的出力に等しい。

【0092】

あるいは、機械８が更に冷却されるので、機械の所与の効率に対して、冷却液ユニット１４の大きさは、従来から既知の推進システムと比較して削減される。

【0093】

ステータ２７は、ラミネーション３０に複数の孔３７を含んでいる。複数の孔３７は、ステータ２７の第２の直径の端部に沿って均等に分布しており、ステータ２７の端部に位置する２つの圧迫プレート（図示せず）を互いに連結してラミネーション３０を圧迫するタイロッド３８を収容している。

【0094】

タイロッド３８は、渦電流損失を低減するために非磁性材料で作ることができる。

【0095】

ステータ２７のステータヨークにおける磁気抵抗の影響を最小にするために、第１の直径と第２の直径を同一にして、チャンネル３６及び孔３７をステータ２７の第１の直径の端部に沿って均等に分布させることができる。

【0096】

チャンネル３６と孔３７は、ステータ２７の冷却が最適化され、圧縮力がラミネーション３０に均一に分散されるように、ラミネーション３０に配置されている。

【0097】

図３に示されるように、ステータ２７は、２つの孔３７が３つのチャンネル３６によって分離されるように、第１の直径に従って分配された４８個のチャンネル３６及び１６個の孔３７を含んでいる。

【0098】

ステータ２７は、４８個より多い又は少ないチャンネル３６を有していてもよいし、１６個より多い又は少ない孔３７を有していてもよい。

【0099】

チャンネル３６及び孔３７は、他の配置であってもよい。

【0100】

ロータ２８は、永久磁石３９を含んでいる。

【0101】

永久磁石３９は、磁石３９の体積を最小にして所定のトルクが得られるように、Ｖ字型又はＵ字型に配置することができる。

【0102】

変形例では、永久磁石３９は、別の形状を有していてもよい。

【0103】

ロータ２８に永久磁石を実装することにより、ロータ２８が電源によって電力供給されないため、ロータ２８の熱損失を低減することができ、機械８の設計を単純化することができる。

【0104】

図６は、ロータ２８の他の例を示す図である。ロータ２８は、ロータシャフト４０と磁性体４１とを含んでいる。

【0105】

磁性体４１は、磁性ラミネーションから製造されており、ロータの周りに均等に配置された複数のロータ磁極コア４２とロータコイル４３とを含んでいる。

【0106】

各ロータコイル４３は、異なるロータ磁極コア４２の周りに巻かれており、ロータ磁極コア４２と、対応するコイル４３が、ロータ磁極を形成している。

【0107】

変換器１２は、ロータコイル４３に連続電圧を供給するための供給手段を含んでいる。

【0108】

供給手段は、ロータ軸４０に設けられた第１のスリップリング４４と第２のスリップリング４５とを含んでおり、ステータ２６は、第１のスリップリング４４に接触する第１のブラシ４６と第２のスリップリング４５に接触する第２のブラシ４７とを含んでおり、第１のブラシ４４と第２のブラシ４５は、それぞれ変換器１２によって電圧が供給される。あるいは、ロータコイルは、励磁機から供給することができる。

【0109】

機械８は、ＰＯＤ以外の他の用途（例えば、船内推進システム、大型ポンプ、大型発電機）にも実装することができる。

【0110】

別の実施形態が図７に示されており、冷却液ユニット１４は、ＰＯＤのケーシング７内に配置されている。

【符号の説明】

【0111】

８ 同期電気機械
２１ 排出開口部
２７ ステータ
２８ ロータ
２９ エアギャップ
３０ ラミネーション
３１ ピン
３２ 排出ダクト
３６ チャンネル
３００ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【外国語明細書】