特表 2024-517948 冷却一体型ポールリテーナの方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-23

(54)【発明の名称】冷却一体型ポールリテーナの方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20240416BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023569977

(86)(22)【出願日】2022-05-11

(85)【翻訳文提出日】2024-01-10

(86)【国際出願番号】 US2022028841

(87)【国際公開番号】W WO2022241038

(87)【国際公開日】2022-11-17

(31)【優先権主張番号】63/188,043

(32)【優先日】2021-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523126881

【氏名又は名称】ディーアールエス ネイバル パワー システムズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(72)【発明者】

【氏名】コリー サード，カルビン エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】ウィンク，ウィリアム アール．

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB03

5H609PP02

5H609PP07

5H609PP08

5H609PP09

5H609QQ05

5H609QQ12

5H609QQ13

5H609RR26

5H609RR36

5H609RR42

5H609RR43

5H609RR58

5H609RR60

(57)【要約】

本明細書に記載の開示された装置、システム、および技術により、電気モータのポール保持ハードウェアが、電気コイルによって発生した熱を除去するための冷却マニホールドとしても機能することができる。ポールリテーナ装置は、ポールをハブに保持するポールリテーナを含むことができる。ポールリテーナは、ハブに取り付けられた近位端と遠位端とを含むことができる。ポールリテーナは、ハブに取り付けられたポールリテーナの近位端からポールリテーナの遠位端までポールリテーナを通って延びるチャネルを含むことができる。本装置は、ポールリテーナの遠位端に配置され、ポールをハブ上に保持するように構成されたマウントを含むことができる。本装置は、マウントに接続された流体移送ダクトを含むことができる。本冷却システムは、ＴＯＲＵＳアキシャルフラックス永久磁石モータ、およびその他のさまざまなモータ設計に採用され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブに取り付けられた近位端と、遠位端を備え、前記ハブにポールを保持するためのポールリテーナと、
前記ポールリテーナの前記近位端から前記ポールリテーナの前記遠位端まで前記ポールリテーナを通って延びるチャネルと、
前記ポールリテーナの前記遠位端に配置され、前記ハブ上に前記ポールを保持するように構成されたマウントと、
前記マウントに接続された流体移送ダクトと、
を備える、ポールリテーナ装置。

【請求項2】

前記流体移送ダクトは、１つまたは複数のフィンおよび貯留層を含むコンデンサに接続する、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項3】

前記チャネルは、前記ハブに一体化されたマニホールドに接続されるように構成される、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項4】

前記チャネルは、液体冷却剤を含むように構成される、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項5】

前記チャネルは、ヒートパイプを含むように構成される、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項6】

前記ポールリテーナの前記遠位端には、ねじが切ってある、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項7】

前記流体移送ダクトは、チューブを備える、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項8】

前記流体移送ダクトはパイプを備える、請求項１に記載のポールリテーナ装置。

【請求項9】

固定子ポールは凹部を含み、コイルまたは磁石の少なくとも１つを保持するように構成される固定子ポールと、
前記固定子ポールの前記凹部の内側に嵌合し、前記固定子ポールを前記ハブに取り付けるように構成されるポールリテーナであって、前記ポールリテーナが、
ハブに取り付けられるように構成された前記ポールリテーナの近位端から前記ポールリテーナの遠位端まで前記ポールリテーナを通って延びるチャネルと、
前記ポールリテーナの前記近位端に配置され、前記ポールリテーナを前記ハブに取り付けるように構成される近位マウントと、
前記ポールリテーナの前記遠位端に配置され、前記チャネルを流体移送ダクトに接続するように構成される遠位マウントと、を備える、ポールリテーナと、
を備える、電気モータを冷却するシステム。

【請求項10】

前記ハブは、一体型流体マニホールドを備える、請求項９に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項11】

前記近位マウントと前記ハブとの間に配置された流体シールをさらに備える、請求項１０に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項12】

前記流体移送ダクトは、１つまたは複数のフィンおよび貯留層を含むコンデンサに接続する、請求項９に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項13】

前記チャネルは、前記ハブに一体化されたマニホールドに接続されるように構成される、請求項９に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項14】

前記チャネルは、液体冷却剤を含むように構成される、請求項９に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項15】

前記チャネルは、ヒートパイプを含むように構成される、請求項９に記載の電気モータを冷却するシステム。

【請求項16】

第１のポールをハブに取り付けるように構成された第１のポールリテーナを通って延びる第１のチャネルを介して、前記ハブ内のマニホールドからの冷却流体を案内することと、
前記冷却流体によって、前記第１のポールに取り付けられた１つまたは複数の第１のコイルまたは１つまたは複数の第１の永久磁石によって生成された熱を吸収することと、
流体移送ダクトを介して、前記第１のチャネルから、第２のポールを前記ハブに取り付けるように構成された第２のポールリテーナを通って延びる第２のチャネルへ前記冷却流体を案内することと、
前記冷却流体によって、前記第２のポールに取り付けられた１つまたは複数の第２のコイルまたは１つまたは複数の第２の永久磁石によって発生する熱を吸収することと、
前記冷却流体を前記第２のチャネルから前記ハブの前記マニホールドに案内することと、
を備える、電気モータを冷却する方法。

【請求項17】

前記ハブ内の前記マニホールド内の熱交換器を通って前記冷却流体を案内することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間に配置された熱交換器を通って前記冷却流体を案内することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記ハブを回転させることにより前記冷却流体を循環させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記冷却流体と連通する温度センサを介して前記冷却流体の温度を測定することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２１年５月１３日に出願された「冷却一体型ポールリテーナの方法およびシステム」と題する米国仮出願第６３／１８８，０４３号の利益を主張するものであり、その開示は、その全体およびすべての目的のために参照により組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002] 一般的に、電気機械の性能は、機械的応力および熱的性能によって制限される。電流トロイダル固定子（ＴＯＲＵＳ）アキシャルフラックス永久磁石（ＡＦＰＭ）電気モータの冷却技術は、空冷またはダイレクト油冷に頼ることができる。ダイレクト油冷は、より高い電力密度が必要な場合に、電気コイルを油に浸すこと、または電気コイル巻線に油を吹き付けることを含むことができる。電気モータの回転子アセンブリをオイル中で回転させると、オイルの流体密度と動的粘度に起因する損失が固定および回転部品と相互作用するため、モータの全体的な効率が低下し、摩擦損失と風量損失が発生する。

【0003】

[0003] トロイダル固定子ＡＦＰＭモータは、固定子アセンブリにおける背鉄の排除のために、１ポンド当たりのフィートポンドまたはキログラム当たりのニュートンメートルベースでトルク密度が高いまたは電力密度が高いと広く考えられており、フラックス線が固定子を横切ってまっすぐ進むことを可能にする。ただし、ＴＯＲＵＳ ＡＦＰＭモータの冷却は困難な場合があるが、これは通常、背鉄が冷却に使用されるか、固定子と冷却システムの熱生成部品との間の熱伝達媒体として使用されるためである。したがって、当該技術分野においては、電気モータの冷却に関する改良された方法およびシステムが必要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

[0004] 本明細書に記載の開示された装置、システム、および技術は、電気モータのポールリテーナハードウェアが、電気コイルによって発生した熱を除去するための冷却マニホールドとして機能することを可能にする。開示された装置、システム、および技術は、トロイダル巻線、アキシャルフラックスモータの文脈において特に有益であり得、冷却水を損失源（例えば、コイル導体およびポール積層）に隣接して、または近接して配置することを可能にする。さらに、本技術は巻線界磁回転子ポールに実装できるため、ダイレクトポール冷却または永久磁石回転子ポールにより高速永久磁石機に一般的である回転子損失を除去することを可能とする。

【0005】

[0005] 開示の態様において、ポールリテーナ装置は、ポールをハブに保持するためのポールリテーナを含むことができ、ポールリテーナは、ハブに取り付けられた近位端と遠位端とを含む。本装置は、ポールリテーナの近位端からポールリテーナの遠位端までポールリテーナを通って延びるチャネルを含むことができる。本装置は、ポールリテーナの遠位端に配置され、ポールをハブ上に保持するように構成されるマウントを含むことができる。本装置は、マウントに接続された流体移送ダクトを含むことができる。

【0006】

[0006] 様々な実施形態において、流体移送ダクトは、１つまたは複数のフィンおよび貯留層を含むコンデンサに接続される。

【0007】

[0007] 様々な実施形態において、チャネルは、ハブに統合されたマニホールドに接続されるように構成される。

【0008】

[0008] 様々な実施形態において、チャネルは、液体冷却水を含むように構成される。

【0009】

[0009] 様々な実施形態において、チャネルは、ヒートパイプを含むように構成される。

【0010】

[0010] 様々な実施形態において、ポールリテーナの遠位端には、ねじが切ってある。

【0011】

[0011] 様々な実施形態において、流体移送ダクトはチューブを備える。

【0012】

[0012] 様々な実施形態において、流体移送ダクトはパイプを備える。

【0013】

[0013] 本開示の態様において、電気モータを冷却するためのシステムは、コイルまたは磁石のうちの少なくとも１つを保持するように構成される固定子ポールを含むことができる。固定子ポールは凹部を含む。本システムは、固定子ポールの凹部の内側に嵌め込むように、および固定子ポールをハブに取り付けるように構成されたポールリテーナを含むことができ、ポールリテーナは、ハブに取り付けられるように構成されたポールリテーナシャフトの近位端から、ポールリテーナの遠位端へポールリテーナシャフトを通って延びるチャネルを含むことができる。近位マウントは、ポールリテーナの近位端に配置され、ポールリテーナをハブに取り付けるように構成することができる。本システムは、ポールリテーナの遠位端に配置され、チャネルを流体移送ダクトに接続するように構成される遠位マウントを含むことができる。

【0014】

[0014] 様々な実施形態において、ハブは、一体型の流体マニホールドを含む。

【0015】

[0015] 様々な実施形態において、本システムは、近位マウントとハブとの間に配置された流体シールを含む。

【0016】

[0016] 様々な実施形態において、流体移送ダクトは、１つまたは複数のフィンおよび貯留層を含むコンデンサに接続される。

【0017】

[0017] 様々な実施形態において、チャネルは、ハブに統合されたマニホールドに接続されるように構成される。

【0018】

[0018] 様々な実施形態において、チャネルは、液体冷却水を含むように構成される。

【0019】

[0019] 様々な実施形態において、チャネルは、ヒートパイプを含むように構成される。

【0020】

[0020] 本開示の態様において、電気モータを冷却する方法は、第１のポールをハブに取り付けるように構成された第１のポールリテーナを通って延びる第１のチャネルを通って、ハブ内のマニホールドからの冷却流体を案内することを含む。本方法は、冷却流体によって第１のポールに取り付けられた１つまたは複数の第１の永久磁石の１つまたは複数の第１のコイルによって発生した熱を吸収することを含むことができる。本方法は、第１のチャネルから、第２のポールをハブに取り付けるように構成された第２のシャフトポールリテーナを通って延びる第２のチャネルへ、流体移送ダクトを介し冷却流体を案内することを含むことができる。本方法は、冷却流体によって第２のポールに取り付けられた１つまたは複数の第２のコイルまたは、１つまたは複数の第２の永久磁石によって発生する熱を吸収することを含むことができる。本方法は、冷却流体を第２のチャネルからハブ内のマニホールドに案内することを含むことができる。

【0021】

[0021] 様々な実施形態において、本方法は、ハブ内のマニホールド内の熱交換器を通って冷却流体を案内することを含む。

【0022】

[0022] 様々な実施形態において、本方法は、第１のチャネルと第２のチャネルとの間に配置された熱交換器を通って冷却流体を案内することを含む。

【0023】

[0023] 様々な実施形態において、本方法は、ハブを回転させることによって冷却流体を循環させることを含む。

【0024】

[0024] 様々な実施形態において、本方法は、冷却流体と連通する温度センサを介して冷却流体の温度を測定することを含む。

【0025】

[0025] 本開示の性質および利点をよりよく理解するために、以下の説明および添付の図を参照すべきである。しかしながら、各図は例示のみを目的として提供されており、本開示の範囲の限界の定義として意図されたものではないことを理解されたい。また、一般的な規則として、説明から反対のことが明らかでない限り、異なる図の要素が同一の参照番号を使用する場合、要素は一般的に同一であるか、少なくとも機能または目的において類似している。

【図面の簡単な説明】

【0026】

[0026] 添付の図面は、例示のためのものであり、ポールリテーナのための一体型冷却のための開示された発明装置および方法のための可能な構造および配置の例を提供するためにのみ役立つ。図面は、開示の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって開示に加えられる可能性のある形態および詳細の変更を決して制限しない。実施形態は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は、同様の構造要素を示す。

【図1】本開示の一実施形態による例示的なポールリテーナ冷却器を示す。

【図2】本開示の一実施形態によるハブと一体化された例示的なポールリテーナ冷却器を示す。

【図3】本開示の一実施形態による明瞭さのために画像からポール巻線が排除された例示的なＴＯＲＵＳアキシャルフラックス永久磁石モータポールを示す。

【図4】本開示の一実施形態によるダイレクトポール冷却システムを備えた巻線界磁突極同期回転子アセンブリの例示的な等角図を示す。

【図5】本開示の一実施形態による巻線界磁突極同期回転子アセンブリのダイレクトポール冷却システムの側面図を示す。

【図6】本開示の一実施形態による巻線界磁突極同期回転子アセンブリのダイレクトポール冷却システムのポールの拡大図を示す。

【図7】本開示の一実施形態による突極リテーナ冷却器の側面図を示す。

【図8】本開示の一実施形態による突極リテーナ冷却器のポールおよびリテーナの拡大図を示す。

【図9】本開示の一実施形態による例示的なヒートパイプ一体型ポールリテーナを示す。

【図10】本開示の一実施形態による軸方向磁場トポロジーのための第１の例示的な回転子冷却システムのプロファイル図を示す。

【図11】本開示の一実施形態による軸方向磁場トポロジーのための例示的な回転子冷却システムの断面図を示す。

【図12】本開示の一実施形態による軸方向磁場トポロジーのための第２の例示的な回転子冷却システムの俯瞰図を示す。

【図13】本開示の一実施形態による軸方向磁場トポロジーのための第３の例示的な回転子冷却システムの俯瞰図を示す。

【図14】本開示の一実施形態による放射場トポロジーのための例示的な回転子冷却システムのプロファイル図を示す。

【図15】本開示の一実施形態による放射場トポロジーのための例示的な回転子冷却システムの俯瞰図を示す。

【図16】本開示の一実施形態による例示的なリニアモータ回転子ポール冷却システムのプロファイル図を示す。

【図17】本開示の一実施形態による例示的なリニアモータ回転子ポール冷却システムの側面図を示す。

【図18】本開示の一実施形態による、エアギャップ内の空気およびエアギャップ内のオイルを有する例示的なモータについての風量損失対回転子速度のグラフを示す。

【図19】本開示の一実施形態による電気モータの冷却方法を示す例示的なフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

[0046] 以下の実装例の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同一の参照番号は、同一または類似の要素を識別し得る。

【0028】

[0047] 本開示は、一般に、電気機械の分野、より具体的には回転子（回転）および固定子（静止）ポールの機械的保持および冷却に適用される。通常、電気モータの性能は、機械的ストレスと熱性能によって制限される。本開示の実施形態は、ポール保持ハードウェアが機械的機能を提供するだけでなく、冷却マニホールドとしても機能することができる。本明細書に記載の装置、システム、および技術により、電気モータのポール保持ハードウェアが、電気コイルおよび／または永久磁石によって発生した熱を除去するための冷却マニホールドとして機能することができる。本明細書に記載の装置、システム、および技術により、トロイダル巻線、アキシャルフラックスモータの文脈において特に有益であり得、冷却水を損失源（例えば、コイル導体およびポール積層）に隣接して、または近接して配置することができる。さらに、本開示の実施形態は、巻線界磁回転子ポール上に実施することができ、ダイレクトポール冷却および永久磁石回転子ポールの使用を可能にして、高速永久磁石機械に存在する回転子損失から生じる熱を除去する。

【0029】

[0048] 電気モータは様々な源から熱を発生させる（例えば、ワイヤコイルに電流を流すことによって磁場を発生させる）。現在の冷却技術は、モータを粘性のある冷却液に浸すことにより、さまざまな発生源から発生する熱の低減を試みる。モータを粘性流体に浸すことで、流体の粘性抗力を克服するために必要な力のために、モータの速度を制限できる。これらの損失は、大型のモータほど大きくなる。従来のポールリテーナ装置は、固体金属製の機械式マウント機構またはポールリテーナを使用して構築されており、ポールリテーナ装置を通る冷却液の流れを妨げていた。本明細書に記載の技術により、高速（例えば、毎分３０００回転（ＲＰＭ）を超える）でのモータの動作が可能になる。高速モータの一例として、３０００ＲＰＭを超えることを許容するモータが提供されるが、実際の速度は本開示の制限ではない。

【0030】

[0049] 図１は、本開示の一実施形態によるポールリテーナ冷却器１００の切り欠き、プロファイル図を示す。ポールリテーナ冷却器１００は、ポールリテーナ１０２を含むことができる。ポールリテーナ１０２は、ポール１１２をハブ１０４に保持する。ポールリテーナ１０２は、金属（例えば、鉄またはチタン）または金属の合金（例えば、鋼）で形成することができる。ポールリテーナ１０２は、近位端１０３および遠位端１０９を含むことができる。ポールリテーナ１０２の近位端１０３は、ハブ１０４に取り付けることができる。ハブ１０４に複数のポールリテーナ１０２を取り付けることができる。ポールリテーナ１０２は、ポールリテーナ１０２の近位端１０３からポールリテーナ１０２の遠位端１０９まで走るポールリテーナ１０２の中心を通るチャネル１０５を含むことができる。様々な実施形態において、チャネル１０５はポールリテーナ１０２に穿孔され得る。ポールリテーナ１０２は、ハブマウント１０６を介してハブ１０４に結合することができる。ハブマウント１０６は、近位マウント１０６としても知られ得る。ハブマウント１０６は、ポールリテーナ１０２の一部として形成することも、または、適宜互いに結合することができる１つまたは複数の別個の部品として形成することもできる。ハブマウント１０６は、１つまたは複数の留め具１０８を使用してハブ１０４に結合することができる。流体の漏れを防止するため、流体シール１１０をハブマウント１０６とハブ１０４との間に配置することができる。流体シール１１０は、１つまたは複数のＯリングを含むことができる。

【0031】

[0050] ポールリテーナ１０２は、ポール１１２をハブ１０４に保持するために、ポール１１２の凹部１１４内に収まるような大きさにすることができる。様々な実施形態において、凹部１１４は、長方形の形状とすることができる。様々な実施形態において、凹部１１４は、ポールリテーナ１０２の外形寸法よりも僅かに大きくすることができる。これにより、ポールリテーナ１０２およびポール１１２の熱膨張および収縮が可能になる。ポール１１２は、コイル１１６の複数の巻線を含むことができる。コイル１１６の巻線は、交流電流がコイル１１６を通過するとき磁場を発生させることができる。ポール１１２は、コイル１１６とポールリテーナ１０２との間の積層１１８を含むこともできる。積層１１８は、磁束を配向し、電気モータ内の渦電流を減少させることによって、損失を最小化することができる。積層は、様々な材料から作ることができる。

【0032】

[0051] 様々な実施形態において、熱伝導性コンパウンド１２０（例えば、放熱グリス、熱インターフェースパッド、エポキシなど）を、ポールリテーナ１０２とポール１１２の凹部１１４の内面との間に適用することができる。熱性コンパウンド１２０は、積層１１８およびコイル１１６からチャネル１０５を通って流れる冷却流体への熱の伝達を容易にすることができる。液体冷却材（例えば、液体冷却流体）は、例えば、図１に示す矢印で例示するようにチャネル１０５を通って油を循環させることができる。冷却流体は、コイル１１６および／または永久磁石によって発生する熱を吸収することができる。

【0033】

[0052] 冷却流体は、淡水、海水、油、グリコールおよびグリコール混合物、または液体窒素などの低温流体など、現在使用されている任意の流体または気体であり得る。他の冷却剤には、液体または気体状態の空気または他の気体が含まれる。

【0034】

[0053] ポールリテーナ１０２の遠位端１０９は、ポール１１２をハブ１０４上に保持するように構成することができるポールマウント１１１（別称遠位マウント）を含むことができる。ポールリテーナ１０２の遠位端１０９は、複数のねじ山１２１を含むことができる。ワッシャプレート１２２および保持ナット１２４により、ポール１１２をポールリテーナ１０２上に固定することができる。ポールリテーナ１０２の遠位端１０９は、流体接続部１２６を含むこともできる。流体接続部１２６は、チャネル１０５を流体移送ダクトに接続することができる。流体移送ダクトは、チューブ、ダクト、マニホールド、またはそれらのいくつかの組み合わせであり得る。

【0035】

[0054] ハブ１０４は、マニホールド１０７を含むことができる。マニホールド１０７は、一体型流体マニホールド１０７であり得る。マニホールド１０７により、一方のポールから隣接するポール（図示せず）への冷却流体の移送が可能になる。マニホールド１０７は、ポンプへ、またはポンプから、あるいは貯留層へ、または貯留層から冷却流体を移送することもできる。貯留層は、必要になるまで冷却流体を貯蔵する。過剰な冷却流体は、システムが十分に冷却されて負圧が発生し、貯留層から余分な冷却剤を循環に戻すまで貯留層に留まる。図１に示す矢印は、遠位端１０９から近位端１０３に流れるように、チャネル１０５およびマニホールド１０７における冷却流体の流れの方向を示しているが、冷却流体の流れの実際の方向は、用途に応じて変化し得る。例えば、いくつかのポールにおいて、流体の流れは、近位端から遠位端へ、またはその逆に流れ得る。同様に、マニホールド内の冷却流体の流れの方向は、図示の方向または反対方向のいずれかであり得る。当業者であれば、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0036】

[0055] 温度プローブ１２８は、マニホールド１０７内に設置することができる。様々な実施形態において、温度プローブ１２８は、チャネル１０５、図２に示す流体移送ダクト２０８、または図示しないラジエータに設置することができる。様々な実施形態において、複数の温度プローブ１２８を流体経路内に設置することができる。温度プローブ１２８は、冷却流体の温度を測定することができる。１つまたは複数の温度プローブ１２８は、コイルからの熱を低減する際の冷却流体の有効性の推定値を提供することができる。

【0037】

[0056] 図２は、本開示の実施形態による例示的なポールリテーナ冷却器２００の一部を、冷却剤が流れる経路を示す矢印とともに示す。冷却剤は一般的なものであるが、他の直列並列フロー構成も可能である。図２に示す例示的なポールリテーナ冷却器２００は、図１に示すようにポールリテーナ冷却器１００に対応することができる。図２は、複数のポールリテーナ２０２、複数の固定子ポール２０４、およびハブ２０６を示す。ポールリテーナ２０２は、図１に示すようにポールリテーナ１０２に対応することができる。ポールリテーナ２０２の各々は、固定子ポール２０４をハブ２０６に保持するように構成することができる。流体移送ダクト２０８は、冷却流体をポールリテーナ２０２内のチャネルから隣接するポールリテーナ２０２内のチャネルに移送することができる。ハブ２０６は、冷却流体が対応するポールリテーナ内のチャネルを通過した後、ポールリテーナ２０２間の冷却流体の流れを容易にするマニホールド２１０を含むことができる。図２は、固定子ポール２０４を包み込むワイヤ２１２のコイルも示す。

【0038】

[0057] 図３は、本開示の実施形態による例示的なトロイダル巻線（ＴＯＲＵＳ）ＡＦＰＭモータポール３００を示す。モータポール３００は、金属（例えば、鉄）金属合金（例えば、鋼）を用いて、鋳造、鍛造、機械加工、個々の板金積層体を積層し、または適切な工程を行うことができる。ＴＯＲＵＳ ＡＦＰＭモータポール３００は、凹部３０２を含むことができる。凹部３０２は、図２に示すように、ポールリテーナ２０２を受け入れる大きさにすることができる。様々な実施形態において、凹部３０２は、他の幾何学的形状が本開示の範囲内に含まれるが、長方形であり得る。ポール３００は、モータポール３００の各アーム３０６の端部にエンドプレート３０４を含むことができる。コイル１１６は、図１に示すように、モータポール３００の各アーム３０６に巻き掛けることができる。コイル１１６は、交流電流がコイル１１６に案内され通過するときに磁界を発生させることができる。積層１１８は、図１に示すように、モータポール３００の各アーム３０６の周囲に形成することができる。

【0039】

[0058] 図２および図３に示す静止固定子に加えて、本明細書に記載の冷却構造および技術は、電気モータ回転子（例えば、突極回転子）などの回転部品に適用することができる。

【0040】

[0059] 図４は、本開示の実施形態による突極ダイレクトポール冷却システム４００の例示的な等角図を示す。突極回転子は、その長さに比べて直径が大きくなることがある。突極回転子は低速電気機械（例えば、１００ＲＰＭから１５００ＲＰＭの範囲で動作する電気機械）で使用できる。突極回転子は、動作中の回転子の振動を回避するためのダンパー巻線を含むことができる。

【0041】

[0060] ダイレクトポール冷却システム４００は、電気モータの回転子シャフト４０２に結合することができる。電気モータは、複数のポール４０４を含むことができる。複数のポール４０４の各セットは、一組の回転子ポールコイル４０６を保持することができる。回転子ポールコイル４０６の各セットに交流電流が流れ、発熱する。複数のチャネル（図示せず）は、複数のポール４０４の各ポールを通過することができる。冷却流体は、複数のチャネルを通過することができる。冷却流体は、回転子ポールコイル４０６によって発生する熱を吸収することができる。複数のチャネルは、ハブ４０８の内部のマニホールド（図示せず）に接続することができる。チャネルは、冷却マニホールド４１０に接続することもできる。冷却マニホールド４１０は、回転子シャフト４０２の回転に伴って冷却流体によって吸収された熱を放射することができる。

【0042】

[0061] 図５は、本開示の実施形態による突極ダイレクト冷却システム５００の側面図を、冷却剤が流れる経路を示す矢印とともに示す。冷却剤は一般的なものであるが、他の直列並列フロー構成も可能である。本構成は、固定冷却剤供給を回転冷却システムに結合する回転流体カプラ５１４を含む。他の実施形態において、冷却システムは、回転アセンブリに統合され得る。突極ダイレクト冷却システム５００は、図４の突極ダイレクト冷却システム４００に対応する。突極ダイレクト冷却システム５００は、電気モータの回転子シャフト５０２に結合された回転子５０１を含むことができる。電気モータは、複数のポール５０４を含むことができる。複数のポール５０４の各ポールは、一組の回転子ポールコイル５０６を保持することができる。回転子ポールコイル５０６の各セットに交流電流が流れ、発熱する。複数のチャネル（図示せず）は、複数のポール５０４の各ポールを通過することができる。冷却流体は、複数のチャネルを通過することができる。冷却流体は、回転子ポールコイル５０６によって発生する熱を吸収することができる。複数のチャネルは、図４に示すように、ハブ４０８内のマニホールドに接続することができる。チャネルは、冷却マニホールド５１０に接続することもできる。冷却マニホールドは、回転子シャフト５０２の回転に伴って冷却流体によって吸収された熱を放射することができる。冷却流体は、チャネル５１２を通って案内され得る。回転子５０１が回転する際に、回転ユニオン５１４を使用して、回転子５０１内のチャネル５１２との間で冷却流体を移送することができる。冷却流体は、チャネル５１２を通り、次に回転ユニオン５１４を通り、次に回転子（図示せず）の内部のチャネルを通って、回転子のマニホールド（図示せず）に流れ込むことができる。冷却流体は、様々な冷却マニホールド５１０を通ってポール５０４の各々における１つまたは複数のチャネルを通って流れ、回転ユニオン５１４を介してチャネル５１２を通って回転子から出ることができる。

【0043】

[0062] 様々な実施形態において、１つまたは複数のポンプ、フィルタ、およびラジエータをチャネルに接続することができる。このようにして、ポンプは流体を加圧してチャネルを通って流れることができる。フィルタは冷却流体から不純物を除去することができる。ラジエータは、冷却流体によって吸収された熱を放散させることができる。冷却された冷却流体は、閉ループシステムを形成する回転ユニオン５１４を介してチャネルおよび回転子に戻ることができる。図５に示す冷却流体の方向流れを示す方向矢印は例示的であり、本開示はそれほど限定されず、流体の流れは別の方向に向けることができる。当業者であれば、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0044】

[0063] 図６は、本開示の一実施形態による突極ダイレクトポール冷却システム６００のポールの拡大図を示す。図６に示す突極ダイレクトポール冷却システム６００の部分は、突極ダイレクトポール冷却システム４００および５００に対応する。回転子ポール６０４は、一組の回転子ポールコイル６０６を保持することができる。回転子ポールコイル６０６の各セットに交流電流が流れ、発熱する。図６に示すように、冷却マニホールド６１４は、回転子ポール６０４を通過するチャネルに接続される。冷却流体は、冷却マニホールド６１４を通過して、放射を介して流体を冷却することができる。ポールリテーナ６１０は、回転子ポール６０４がナット６１２で固定されるようにねじ込むことができる。

【0045】

[0064] 図７は、本開示の一実施形態による突極リテーナ冷却器７００の他の例示的な実施形態の側面図を示す。突極リテーナ冷却器７００は、図５に示すように、突極ダイレクト冷却システム５００と同様である。しかしながら、冷却マニホールド７１０は、図５に示すように、回転子ポール５０４を通過するのではなく、回転子ポール７０４と回転子ポールコイル７０６のそれぞれの間に配置されるくさびの上に取り付けられる。

【0046】

[0065] ダイレクトポール冷却システム７００は、電気モータの回転子シャフト７０２に結合された回転子７０１を含むことができる。電気モータは、複数のポール７０４を含むことができる。複数のポール７０４の各ポールは、一組の回転子ポールコイル７０６を保持することができる。回転子ポールコイル７０６の各セットに交流電流が流れ、発熱する。

【0047】

[0066] 複数のチャネル（図示せず）は、複数のポール７０４の各ポールの間に配置されたくさびを通過することができる。冷却流体は、複数のチャネルを通過することができる。冷却流体は、回転子ポールコイル７０６によって発生する熱を吸収することができる。複数のチャネルは、図示しないハブ内のマニホールドに接続できる。チャネルは、冷却マニホールド７１０に接続することもできる。冷却マニホールドは、回転子シャフト７０２が回転する際に冷却流体によって吸収された熱を伝達することができる。冷却流体は、チャネル７１２を通って案内され得る。回転子７０１が回転する際に、回転ユニオン７１４を使用して、回転子７０１内のチャネルとの間で流体を移送することができる。冷却流体は、チャネル７１２を通り、回転ユニオン７１４を通り、回転子（図示せず）の内部のチャネルを通り、様々な冷却マニホールド７１０を介してポール７０４の間に配置されたくさびの各々の１つまたは複数のチャネルを通って回転子のマニホールド（図示せず）に流れ込み、回転ユニオン７１４を介してチャネル７１２を通って回転子から出ることができる。

【0048】

[0067] 図８は、本開示の一実施形態によるポールリテーナ冷却システム８００の一部の拡大図を示す。図８は、説明のために縮尺どおりに描画されていない。図８は、回転子ポールコイル８０６をハブ８０８に保持する複数の回転子ポール８０４を示す。冷却マニホールド８１０は、留め具８１４（例えば、保持ナット）を使用して、ねじ込み式ポールリテーナ８１２を介してくさび８１６に取り付けることができる。ポールリテーナ８１２は、ハブ８０８内のマニホールドから、回転子コイル８０６の間に配置されたウェッジ８１６を通って、冷却マニホールド８１０を通って、次いで、ハブ８０８内のマニホールドに戻る冷却流体を循環させるためのチャネルを含むことができる。冷却流体は、コイル８０６によって発生した熱を吸収することができる。

【0049】

[0068] 図９は、本開示の一実施形態による例示的なヒートパイプ一体型ポール保持装置９００の切り欠きプロファイル図を示す。この配置において、ヒートパイプが従来の流体冷却システムに取って代わり、冷却剤用の流体が不要になる。ポールリテーナ装置９００は、ポールリテーナ９０２を備えることができる。ポールリテーナ９０２は、金属（例えば、鉄またはチタン）または金属の合金（例えば、鋼）で形成することができる。ポールリテーナ９０２は、近位端９０３および遠位端９０９を含むことができる。ポールリテーナ９０２の近位端９０３は、ハブ９０４に取り付けることができる。ポールリテーナ９０２は、ポールリテーナ９０２の中心を通って形成されるチャネル９０５を含むことができる。ポールリテーナ９０２は、ハブマウント９０６を介してハブ９０４に結合することができる。ハブマウント９０６は、ポールリテーナ９０２の一部として形成することも、または互いに結合される１つまたは複数の別個の部品として形成することもできる。ハブマウント９０６は、１つまたは複数の留め具９０８を使用してハブ９０４に結合することができる。

【0050】

[0069] ポールリテーナ９０２は、ポール９１２をハブ９０４に保持するために、ポール９１２の凹部内に収まるような大きさにすることができる。様々な実施形態において、凹部は、長方形の形状とすることができる。ポール９１２は、コイル９１６の複数の巻線を含むことができる。コイル９１６の巻線は、交流電流がコイル９１６を通過する際に磁場を発生させることができる。ポールは、コイル９１６とポールリテーナ９０２との間の積層９１８を含むこともできる。積層９１８は、磁束を配向し、モータ内の渦電流を低減することによって、損失を最小にすることができる。

【0051】

[0070] 様々な実施形態において、熱コンパウンド９２０（例えば、放熱グリス）を、ポールリテーナ９０２とポール９１２の凹部の内面との間に塗布することができる。熱性コンパウンド９２０は、積層９１８およびコイル９１６からチャネル９０５に配置されたヒートパイプ９２２への熱の伝達を容易にすることができる。ヒートパイプ９２２は、熱伝導率と相転移の両方の原理を組み合わせて、２つの固体界面間で効果的に熱を伝達する熱伝達装置である。ヒートパイプ９２２の高温界面では、熱伝導性固体表面と接触している液体は、その表面から熱を吸収することによって蒸気に変わる。次いで、蒸気は、ヒートパイプ９２２に沿って低温界面まで移動し、凝縮して液体に戻り、潜熱を放出する。その後、液体は毛細管現象、遠心力、または重力のいずれかによって高温の界面に戻り、サイクルが繰り返される。沸騰および凝縮のための非常に高い熱伝達係数のために、ヒートパイプ９２２は非常に効果的な熱伝導体である。

【0052】

[0071] ポールリテーナ９０２の遠位端９０９は、ポール９１２をハブ９０４上に保持するように構成することができるポールマウント９１１を含むことができる。ポールリテーナ９０２の遠位端９０９は、ねじ込むことができる。ワッシャプレート９２３及び保持ナット９２４は、ポール９１２をポールリテーナ９０２上に固定することができる。ポールリテーナ９０２の遠位端９０９は、コンデンサ９２６を含むこともできる。コンデンサ９２６がヒートパイプ９２２に接続することで、コンデンサ９２６上に存在する１つまたは複数のフィンおよび／または水、油、空気などの冷却剤貯留層を介してヒートパイプ９２２からの熱の伝達が可能になる。１つまたは複数のフィン（例えば、コンデンサフィン）は、熱交換器の輪郭に沿って走る薄い金属スラットであり得る。１つまたは複数のフィンの目的は、電気モータの動作中に熱交換器から暖かい空気を遠ざけることであり得る。

【0053】

[0072] 図１０は、本開示の一実施形態による軸方向界磁トポロジー冷却システム１０００のプロファイル図を示す。本構成は、回転冷却システムへの固定冷却剤供給を結合するための回転流体カプラ（アイテム１０１４）を含む。他の実施形態において、冷却システムは、回転アセンブリに統合され得る。軸方向界磁電気モータは、回転用に取り付けられた回転子や、回転子によって運ばれる複数の軸方向磁束永久磁石などの１つまたは複数の要素を含む。軸方向磁束永久磁石は、生成される関連する磁束が少なくとも実質的に軸方向に向けられるように配向される。軸方向磁束永久磁石は、隣接する磁石の磁束方向が少なくとも実質的に軸方向に配向しているが、方向が反対になるように、磁束方向を交互に配向させて回転子の周囲に配置することができる。ラジアル磁束永久磁石もまた、回転子によって運ばれ、生成される関連する磁束が少なくとも実質的にラジアル配向するように配向される。

【0054】

[0073] コイルの代わりに、図１０に示される回転子は、軸方向界磁トポロジー冷却システム１０００のために、ポールリテーナ１００４によって分離された永久磁石１００８を使用する。ポールリテーナ１００４は、１つまたは複数の永久磁石１００８を回転子１００１に固定することができる。永久磁石が閾値温度（例えば、８０°Ｃ）を超えると、永久磁石１００８は、キュリー温度を超えて加熱された場合、磁気を失うか、または永久に消磁することさえある。したがって、本開示の実施形態は、図１０に示される軸磁場トポロジー冷却システム１０００において利用される永久磁石１００８を冷却するための方法およびシステムを提供する。ポールリテーナ１００４を通過するチャネルにより、ポールリテーナ１００４内のチャネルを流れる冷却流体を使用して、回転子１００１からの熱を除去し、熱伝達を実施することができる。図１０に示す本開示の実施形態でにおいて、冷却流体は、チャネル１０１０を通って、回転ユニオン１０１４を通って案内され、次いで、回転子シャフト１００２内のチャネル１０１０を通って流れることができる。回転ユニオン１０１４は、冷却媒体を回転子の回転部品に接続することができる。冷却流体は、回転子シャフト１００２内のマニホールドを通って、チャネル１０１０を通って、冷却ダクトを通ってポールリテーナ１００４へ案内され得る。

【0055】

[0074] 図１１は、本開示の一実施形態による軸方向磁場トポロジーのための例示的な回転子冷却システム１１００の断面図を示し、矢印は冷却剤が流れる経路を示す。冷却剤は一般的なものであるが、他の直列並列フロー構成も可能である。例示的なロータ冷却システム１１００は、図１０に示す回転子冷却システムに対応する。図１１は、回転子シャフト１１０２に取り付けられた回転子を示す。回転子は、複数のポールリテーナ１１０４を含むことができる。冷却流体は、チャネル１１１０を通って、回転ユニオン１１１４を通り、ポールリテーナを通過するチャネル１１１０へ案内され得る。図１１に示す実施形態は、回転子シャフト１１０２内のマニホールドからポールリテーナ１１０４内のチャネル１１１０に冷却流体を案内するための冷却ダクト１１３０を含む。

【0056】

[0075] 図１２は、本開示の一実施形態による軸方向界磁トポロジーのための第２の例示的なロータ冷却システム１２００の俯瞰図を示す。第２の例示的なロータ冷却システム１２００のためのポールリテーナ１２０４は、回転子シャフト１２０２から延びている。したがって、図１１に示す冷却ダクト１１３０は、本実施形態においては任意である。冷却流体は、チャネル１２１０を通って、回転ユニオン１２１４を通り、ポールリテーナ１２０４を通過するチャネル１２３０に案内され、回転ユニオン１２１４を通って戻ってくることができる。

【0057】

[0076] 図１３は、本開示の一実施形態による軸方向界磁トポロジーのための第３の例示的なロータ冷却システム１３００の俯瞰図を示す。第３の例示的なロータ冷却システム１３００のためのポールリテーナ１３０４は、回転子シャフト１３０２から延びている。図１３に示す実施形態において、図１２に示す背鉄トポロジーは任意である。冷却ダクト１３３０は、回転子シャフト１３０２内のマニホールドに出入りする流体を案内する。冷却流体は、チャネル１３１０を通って、回転ユニオン１３１２を通り、ポールリテーナ１３０４を通過するチャネル１３１０に案内され、回転ユニオン１３１２を通って戻ってくることができる。

【0058】

[0077] 図１４は、本開示の一実施形態による放射場トポロジーのための例示的なロータ冷却システム１４００のプロファイル図を示す。図１４は、回転子シャフト１４０２に取り付けられた回転子を示す。回転子は、複数の永久磁石１４０８を保持することができる複数のポールリテーナ１４０４を含むことができる。冷却流体は、チャネル１４１０を通って、回転ユニオン１４１４を通り、および回転子シャフト１４０２内のマニホールド（図示せず）へ案内することができる。マニホールドは、冷却ダクト１４３２を通ってポールリテーナ１４０４に冷却流体を案内することができる。ポールリテーナ１４０４内のチャネル１４１０を通って案内される冷却流体は、永久磁石１４０８から熱を吸収し、冷却ダクト１４３２を通ってマニホールドおよび回転ユニオン１４１４に戻り、チャネル１４１０を介して熱交換器に戻すことができる。

【0059】

[0078] 図１５は、本開示の一実施形態による放射場トポロジーのための例示的な回転子冷却システム１５００の俯瞰切り欠き図を、冷却剤が流れる経路を示す矢印とともに示す。冷却剤は一般的なものであるが、他の直列並列フロー構成も可能である。本構成は、回転冷却システムへの固定冷却剤供給を結合するための回転流体カプラ（アイテム５１４）を含む。他の実施形態において、冷却システムは、回転アセンブリに統合され得る。図１５は、回転子シャフト１５０２に取り付けられた回転子を示す。回転子は、複数の永久磁石１５０８を保持することができる複数のポールリテーナ１５０４を含むことができる。冷却流体は、チャネル１５１０を通って、回転ユニオン１５１４を通り、回転子シャフト１５０２内のマニホールド（図示せず）へ案内することができる。マニホールドは、冷却ダクト１５３２を介して、冷却流体をポールリテーナ１５０４へ案内することが出来る。ポールリテーナ１５０４内のチャネル１５１０を通って案内される冷却流体は、永久磁石１５０８から熱を吸収し、冷却ダクト１５３２を通ってマニホールドへ、および回転ユニオン１５１４を通って、チャネル１５１０を介して熱交換器に送り戻すことができる。様々な実施形態において、リテーナハードウェア１５３４（例えば、保持ナット）を使用して、冷却ダクト１５３２をポールリテーナ１５０４に固定することができる。

【0060】

[0079] 図１６は、本開示の一実施形態による例示的なリニアモータ回転子ポール冷却システム１６００のプロファイル図を、冷却剤が流れる経路を示す矢印とともに示す。冷却剤は一般的なものであるが、他の直列並列フロー構成も可能である。リニアモータは、固定子と回転子を「展開」した電気モータである。したがって、トルク（つまり回転）を生成する代わりに、その長さに沿って直線的な力を生成する。リニアモータは、ポールリテーナ１６０４によって保持され得る複数の磁石１６０８を含むことができる。リニアモータ回転子ポール冷却システム１６００は、ポールリテーナ１６０４の内部に配置され、その長さに沿って配向された図示しない冷却ダクトを通って冷却流体を案内することができる。流体接続部１６１０を介し、冷却流体をポールリテーナ内部の冷却ダクトへ案内することができる。１本または複数のホース、または冷却マニホールドに流体接続部１６１０を接続することができる。流体接続部１６１０は、ねじ込み可能である。ポールリテーナ１６０４は、留め具または他の一般的な締結方法（例えば、リベット、溶接、テンションロッド、接着剤など）を介して磁気背鉄１６１２に結合することができる。当業者は、すべてのポール保持ハードウェアが冷却剤を通さなければならないわけではないことを理解するであろう。

【0061】

[0080] 図１７は、本開示の一実施形態による例示的なリニアモータ回転子ポール冷却システム１７００の側面図を示す。図１７は、磁石１７０８を磁気背鉄１７１２に保持する複数のポールリテーナ１７０４を含むリニアモータの一部を示す。流体接続部１７１０が、ポールリテーナ１７０４の内部に形成された冷却ダクトを通るよう冷却流体を案内する。流体接続部１７１０は、ねじ込むことができ、ポールリテーナ１７０４を磁気背鉄１７１２に保持するための留め具１７１４を受け入れることができる。

【0062】

[0081] 図１８は、エアギャップ内に空気があり、エアギャップ内にオイルがある例示的なモータについての風損対回転子速度のグラフを示す。本開示の実施形態において、冷却用の油入りエアギャップは、本開示のポールリテーナ冷却方法を用いて空気に置き換えることができ、同一の電磁モータ設計で低損失および高速ロータ速度を可能にする。ＴＯＲＵＳスタイルのアキシャルフラックス電気機械は、より高い電力密度が必要な場合に、巻線の空冷またはダイレクト油冷（油に浸すか、または油に噴霧冷却する）を特徴とすることができる。これは、モータリングまたは発電中に発生する損失（たとえば、Ｉ^２Ｒの銅損失、または鉄心および／または磁石のヒステリシスおよび渦電流損失）を除去するために必要になる場合がある。本開示の実施形態によって提供される一体型冷却を備えた固定子ポールリテーナにより、ＴＯＲＵＳアキシャルフラックススタイルのモータは、高い電力密度が要求されるアプリケーションに対して、より高速かつ高効率を達成することができる。この利点は、回転するモータ部品をオイルに浸したり、回転部品に冷却剤を噴霧または滴下したりすることによって引き起こされる風損の低減によって達成できる。アキシャルフラックスモータにおいて、風損は、以下の式で表されるように、流体密度と動的粘度の直接的な結果である可能性がある。

Ｐｗ ＝ ０．５Ｃ_ｆρ（２πｎ）^３（Ｒ^５ _ｏｕｔ - Ｒ^５ _ｓｈ）

ここで、Ｃ_ｆ ＝ 抗力係数

ρ＝冷却材の密度（ｋｇ／ｍ^２）

Ｒ_ｏｕｔ＝ロータ外径（ｍ）

Ｒ_ｉｎ ＝ シャフト径 （ｍ）

Ｃ_ｆ ＝３．８７ ／ Ｒ_ｅ ^０．５

Ｒｅ ＝ ２ πｎ ρＲ^２ _ｏｕｔ ／ μ

ここで、μ ＝ 作動流体の動粘度（Ｐａ Ｓ）

【0063】

[0082] 固定された回転子の大きさ（例えば、１０インチの外径、２インチのシャフト径）の場合、電気機械は、熱を除去する冷却システムの能力および電磁設計によって制限される、固定量の電力（例えば、１，０００ワット）しか生成できないであろう。この一定電力量を風損により超えると、機械はその速度で動作して電力を供給することができなくなる。これは通常加速中に観察でき、その間、モータは利用可能な最大出力に達すると加速を停止する。例えば、図１８は、風損（ワット）と回転子速度（毎分回転数）のプロットを示す。第１のライン１８１０は油冷モータを表し、第２のライン１８２０は空冷モータを表す。最大電力線制限１８３０は、生成可能な最大電力を表し、熱を除去する冷却システムの能力および電磁設計によって制限される。図１８において、最大電力制限１８３０は１，０００ワットである。

【0064】

[0083] 図１８に示すように、油冷モータは、低速（例えば、４４０ｒｐｍ）で最大出力制限に達するのに対し、空冷モータは、６４００ｒｐｍでしか最大出力制限に達しない。したがって、空冷モータは冷却流体の粘性抗力を克服する必要がないため、空冷モータはより高速に到達できる。したがって、モータを冷却流体に浸さない冷却技術により、より高速に到達できる、より電力密度の高いモータを実現できる。

【0065】

[0084] 図１９は、本開示の一実施形態による電気モータ冷却のプロセス１９００を示す例示的なフローチャートを示す。いくつかの実装において、図１９の１つまたは複数のプロセスブロックを電気機械によって実行することができる。いくつかの実装において、図１９の１つまたは複数のプロセスブロックは、電気機械とは別個の、または電気機械を含む別のデバイスまたはデバイスのグループによって実行することができる。

【0066】

[0085] 本方法は、第１のポールをハブに取り付けるために構成された第１のポールリテーナを通って延びる第１のチャネルを通って、ハブ内のマニホールドから冷却流体を案内することを含むことができる（１９１０）。この技術は、ＴＯＲＵＳ ＡＦＰＭポールの１つまたは複数の部品（例えば、固定子）、回転子用の突極リテーナ、軸方向界磁トポロジー回転子、放射場トポロジー回転子、リニアモータ、またはそれらのいくつかの組み合わせに適用することができる。ポンプで冷却流体に圧力をかけて、冷却流体をモータのポールの１つまたは複数のポールリテーナを通過するチャネルを通って、ハブ内のマニホールドを通るように案内することができる。

【0067】

[0086] 本方法は、冷却流体によって、第１のポールに取り付けられた１つまたは複数の第１のコイルによって発生した熱を吸収することを含むことができる（１９２０）。モータのコイルに交流電流を流して磁場を発生させると、モータのコイルから発熱する。熱は、伝導を介してポールに取り付けられた１つまたは複数の第１のコイルまたは１つまたは複数の第１の永久磁石から伝達され得る。熱は、周囲の空気への対流によって、および、ポールを循環する冷却流体によってさらに伝達することができる。

【0068】

[0087] 本方法は、流体移送ダクトと、第２のポールをハブに取り付けるように構成された第２のポールリテーナを通って延びる第１のチャネルから第２のチャネルへの冷却流体を含むことができる（１９３０）。流体移送ダクトは、マニホールドであり得る。流体移送ダクトは、チューブまたはパイプであり得る。ポンプからの圧力により、流体移送ダクトを介し、流体を第１のチャネルから第２のチャネルに案内することができる。

【0069】

[0088] ポンプは冷却流体に圧力を加えて、冷却流体がチャネルを通り、モータのポールの１つまたは複数のポールリテーナを通って、ハブ内のマニホールドを通るように案内することができる。様々な実施形態において、第２のポールリテーナは、第１のポールリテーナに隣接することができる。第２のポールは、ＴＯＲＵＳ ＡＦＰＭポールの固定子とすることができる。

【0070】

[0089] 本方法は、冷却流体によって、第２のポールに取り付けられた１つまたは複数の第２のコイルによって発生した熱を吸収することを含むことができる（１９４０）。熱は、１つまたは複数の第２のコイルまたは１つまたは複数の第２の永久磁石から伝導を介してポールに取り付けられ、伝達することができる。熱は、周囲の空気への対流によって、および、ポールを循環する冷却流体によってさらに伝達することができる。

【0071】

［0090］本方法は、冷却流体を第２のチャネルからハブ内のマニホールドに案内することを含むことができる（１９５０）。ポンプからの圧力により、冷却流体を第２のチャネルからマニホールドに案内することができる。

【0072】

[0091] 様々な実施形態において、本方法は、ハブ内のマニホールド内の熱交換器を介して、冷却流体を案内することを含むことができる。

【0073】

[0092] 様々な実施形態において、本方法は、第１のチャネルと第２のチャネルとの間に配置された熱交換器を介して冷却流体を案内することを含むことができる。

【0074】

[0093] 様々な実施形態において、本方法は、ハブを回転させることによって冷却流体を循環させることを含むことができる。

【0075】

[0094] 様々な実施形態において、本方法は、冷却流体と連通する温度センサを介して、冷却流体の温度を測定することを含むことができる。

【0076】

[0095] 特定の実施形態の具体的な詳細は、開示の実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、任意の適切な方法で組み合わせてもよく、または本明細書に示され説明されるものとは異っていてもよい。

【0077】

[0096] プロセス１９００は、以下に説明される任意の単一の実装または実装の任意の組み合わせなど、および／または本明細書の他の箇所で説明される１つまたは複数の他のプロセスに関連して、追加の実装を含むことができる。図１９に示す特定のステップは、本開示の様々な実施形態に従った電気モータを冷却するための特定の技術を提供することを理解されたい。ステップの他のシーケンスもまた、代替実施形態に従って行うことができる。例えば、本開示の代替実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行することができる。さらに、図１９に示す個々のステップは、個々のステップに適宜、様々な順序で実行することができる複数のサブステップを含むことができる。図１９は、プロセス１９００のステップの例を示すが、いくつかの実装形態において、プロセス１９００は、図１９に描かれたものよりも、追加のステップ、より少ないステップ、異なるステップ、または異なる配置のステップを含むことができる。追加的に、または代替的に、プロセス１９００の２つ以上のステップを並行して実行することができる。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップを追加または削除できる。当業者であれば、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0078】

[0097] 本開示の例示的な実施形態の上記の説明は、例示および説明の目的で提示される。上記の説明は、網羅的であることを意図したものではなく、または開示を記載された正確な形式に限定することを意図したものではなく、上記の教示に照らして多くの修正および変形が可能である。実施形態は、本開示の原理およびその実用的用途を最もよく説明するために選択され、記載され、それにより、当業者が、企図される特定の用途に適した様々な実施形態および様々な変更を伴って本開示を最もよく利用できることを可能にする。

【0079】

[0098] 本明細書に引用されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0080】

[0099] 上記で論じた方法、システム、およびデバイスは一例である。様々な構成は、適宜、様々な手順または部品を省略、置換または追加し得る。例えば、代替的な構成において、本方法は、説明されたものとは異なる順序で実行されてもよく、および／または、様々な段階を追加、省略、および／または組み合わせてもよい。また、特定の構成に関して説明された特徴は、他の様々な構成で組み合わされてもよい。構成の異なる態様および要素は、同様の方法で組み合わされてもよい。また、技術は進化し、したがって、要素の多くは例示であり、開示または請求の範囲を限定するものではない。

【0081】

[0100] 具体的な詳細は、例の構成（実装を含む）完全な理解を提供するために、説明において与えられる。ただし、構成は、これらの特定の詳細なしで実行してもよい。例えば、よく知られた回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技術は、構成を曖昧にすることを避けるために、不必要な詳細なしで示される。説明は、構成例のみを提供し、請求の範囲、適用性、または構成を制限するものではない。むしろ、構成の前述の説明は、当業者に、記載された技術を実施するための有効な説明を提供するであろう。要素の機能および配置は、開示の精神または範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を加えられてもよい。

【0082】

[0101] また、構成は、フロー図またはブロック図として描かれるプロセスとして説明され得る。それぞれが操作を順次プロセスとして記述する場合があるが、操作の多くは並列または並行して実行できる。また、操作の順序を並べ替えてもよい。プロセスには、図に含まれていない追加の手順が含まれ得る。さらに、方法の例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組み合わせによって実装され得る。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードで実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されてもよい。プロセッサは、説明されたタスクを実行し得る。

【0083】

[0102] いくつかの例示の構成を説明した以上、様々な変形、代替的な構成、および均等物が、本開示の精神から逸脱することなく使用され得る。例えば、上記の要素は、より大きなシステムの構成要素であってもよく、他の規則が、開示の適用に優先するか、または、そうでなければ、修正し得る。また、上記の要素を検討する前、検討中、検討後に、多くのステップを踏むことがあり得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【国際調査報告】