特表 2024-537468 電動機

(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】2024-10-10

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/32 20060101AFI20241003BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02K1/32 Z

H02K9/19 A

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 2024524657

(86)(22)【出願日】2022-08-25

(85)【翻訳文提出日】2024-06-11

(86)【国際出願番号】 EP2022073723

(87)【国際公開番号】W WO2023072455

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】102021212153.5

(32)【優先日】2021-10-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アーロン モリッツ

(72)【発明者】

【氏名】エブリ マリウス

(72)【発明者】

【氏名】グレル トルステン

(72)【発明者】

【氏名】ヒルダブラント ヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】チュリック ユルゲン

【テーマコード（参考）】

5H601

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601BB20

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD30

5H601EE26

5H601GA02

5H601GE10

5H601GE14

5H601GE18

5H609BB03

5H609BB19

5H609PP07

5H609QQ05

5H609QQ11

5H609RR37

5H609RR40

5H609RR42

5H609RR44

5H609RR48

(57)【要約】

本発明は、電動機（１）、特に車両を駆動するための走行用モーターに関し、固定子（２）を有し、回転軸（６）の周りを、固定子（２）に対して回転可能なように設けられた回転子シャフト（７）を有する回転子（３）を有する。回転子（３）は、共同の回転のために回転子シャフト（７）に設けられ、少なくとも電動機（１）が動作している間は回転子磁界を発生する磁界発生装置（９）を有する。回転子シャフト（７）は、冷媒分配流路（１０）を、回転軸（６）に対して同軸に含んでおり、軸方向のシャフト端（１１）において、冷媒分配流路（１０）に開口する冷媒入口（１２）を有する。もし、電動機が動作している時に、冷媒（１３）が第１装置端（１５）に沿って流れるように、回転子シャフト（７）が、磁界発生装置（９）の第１軸方向装置端（１５）において、冷媒分配流路（１０）に開口する第１半径方向出口開口（１７）を有するならば、及びもし、電動機が動作している時に、冷媒（１３）が第２装置端（１６）に沿って流れるように、回転子シャフト（７）が、磁界発生装置（９）の第２軸方向装置端（１６）において、冷媒分配流路（１０）に開口する第２半径方向出口開口（１８）を有するならば、改善された冷却は達成され得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機（１）、特に車両を駆動するための走行用モーターであって、
前記電動機は、固定子（２）を有し、
前記電動機は、回転子シャフト（７）を備えた回転子（３）を有し、前記回転子は、前記固定子（２）に対して回転軸（６）の周りに回転可能に取り付けられており、
前記回転子（３）は、前記回転子シャフト（７）上に回転不能に固定された磁界発生装置（９）を備え、前記磁界発生装置は、少なくとも前記電動機（１）の動作中に、回転子磁界を発生し、
前記回転軸（６）と同軸の前記回転子シャフト（７）は、冷媒分配流路（１０）を含み、軸方向のシャフト端（１１）に冷媒入口（１２）を備え、前記冷媒入口は、前記冷媒分配流路（１０）に対して開口しており、
前記磁界発生装置（９）の第１軸方向装置端（１５）における前記回転子シャフト（７）は、前記冷媒分配流路（１０）に対して開口している第１半径方向出口開口（１７）を備え、その結果、冷媒（１３）は、前記電動機（１）の動作中に、前記第１軸方向装置端（１５）に沿って流れ、
前記磁界発生装置（９）の第２軸方向装置端（１６）における前記回転子シャフト（７）は、前記冷媒分配流路（１０）に対して開口している第２半径方向出口開口（１８）を備え、その結果、冷媒（１３）は、前記電動機（１）の動作中に、前記第２軸方向装置端（１６）に沿って流れる、
電動機（１）。

【請求項2】

前記回転子（３）は、前記第１軸方向装置端（１５）において、前記回転子シャフト（７）上に回転不能に固定された第１補償リング（２０）を備え、前記第１補償リング（２０）は、前記第１半径方向出口開口（１７）のそれぞれについて、第１流入チャンバ（２２）を備え、前記第１流入チャンバ（２２）は、前記第１半径方向出口開口（１７）のそれぞれに開口し、
前記第２軸方向装置端（１６）における前記回転子（３）は、前記回転子シャフト（７）上に回転不能に固定された第２補償リング（２１）を備え、前記第２補償リング（２１）は、前記第２半径方向出口開口（１８）のそれぞれについて、第２流入チャンバ（２３）を備え、前記第２流入チャンバ（２３）は、前記第２半径方向出口開口（１８）のそれぞれに開口し、
前記磁界発生装置（９）は、軸方向に延び、かつ円周方向（Ｕ）に沿って交互に配置された、複数の第１冷却流路（２４）と複数の第２冷却流路（２５）とを含み、
前記第１冷却流路（２４）は、入口側において、第１流入チャンバ（２２）に、それぞれ開口し、
前記第２冷却流路（２５）は、入口側において、第２流入チャンバ（２３）に、それぞれ開口し、
前記第１補償リング（２０）は、前記円周方向（Ｕ）において、２つの前記第１流入チャンバ（２２）のそれぞれの間に、第１流出チャンバ（２６）をそれぞれ備え、第２冷却流路（２５）は、出口側において、前記第１流出チャンバ（２６）にそれぞれ通じており、前記第１流出チャンバ（２６）は、半径方向に外部に開口し、
前記第２補償リング（２１）は、前記円周方向（Ｕ）において、２つの前記第２流入チャンバ（２３）のそれぞれの間に、第２流出チャンバ（２７）をそれぞれ備え、第１冷却流路（２４）は、出口側において、前記第２流出チャンバ（２７）にそれぞれ通じており、前記第２流出チャンバ（２７）は、半径方向に外部に開口する、
請求項１に記載の電動機（１）。

【請求項3】

前記第１流入チャンバ（２２）及び前記第１流出チャンバ（２６）は、それぞれ、前記円周方向（Ｕ）に延び、かつ互いに重なり合い、その結果、それぞれの前記第１流入チャンバ（２２）は、それぞれの前記第１流出チャンバ（２６）に半径方向外側で隣接し、
前記第２流入チャンバ（２３）及び前記第２流出チャンバ（２７）は、それぞれ、前記円周方向（Ｕ）に延び、かつ互いに重なり合い、その結果、それぞれの前記第２流入チャンバ（２３）は、それぞれの前記第２流出チャンバ（２７）に半径方向外側で隣接する、
請求項２に記載の電動機（１）。

【請求項4】

前記第１流入チャンバ（２２）は、第１分離壁（３０）によって、それぞれの前記第１流出チャンバ（２６）から、それぞれ分離され、前記第１分離壁（３０）は、半径方向内側で、前記第１流入チャンバ（２２）のそれぞれを画定し、半径方向外側で、前記第１流出チャンバ（２６）のそれぞれを画定し、
前記第２流入チャンバ（２３）は、第２分離壁（３４）によって、それぞれの前記第２流出チャンバ（２７）から、それぞれ分離され、前記第２分離壁（３４）は、半径方向内側で、前記第２流入チャンバ（２３）のそれぞれを画定し、半径方向外側で、前記第２流出チャンバ（２７）のそれぞれを画定する、
請求項３に記載の電動機（１）。

【請求項5】

前記第１冷却流路（２４）及び前記第２冷却流路（２５）は、前記磁界発生装置（９）内に、半径方向外側に配置されている、
請求項２－４のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【請求項6】

前記第１流出チャンバ（２６）のそれぞれは、第１流出開口（３３）を備え、前記第１流出開口（３３）は、半径方向に、かつ前記電動機（１）の動作中の、前記回転子（２）の回転方向（３２）とは反対の前記円周方向（Ｕ）に、開口し、
前記第２流出チャンバ（２７）のそれぞれは、第２流出開口（３６）を備え、前記第２流出開口（３６）は、半径方向に、かつ前記電動機（１）の動作中の、前記回転子（２）の回転方向（３２）とは反対の前記円周方向（Ｕ）に、開口する、
請求項２－５のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【請求項7】

出口側にある前記第１冷却流路（２４）は、出口側において、前記第２流出チャンバ（２７）の前記第２流出開口（３６）の領域に、それぞれ通じており、
前記第２冷却流路（２５）は、出口側において、前記第１流出チャンバ（２６）の前記第１流出開口（３３）の領域に、それぞれ通じる、
請求項５及び６に記載の電動機（１）。

【請求項8】

それぞれの前記第１流出チャンバ（２６）は、前記円周方向（Ｕ）において、それぞれの前記第１流出開口（３３）に収束し、
それぞれの前記第２流出チャンバ（２７）は、前記円周方向（Ｕ）において、それぞれの前記第２流出開口（３６）に収束する、
請求項６又は７に記載の電動機（１）。

【請求項9】

それぞれの前記第１流入チャンバ（２２）は、前記第１半径方向出口開口（１７）から、それぞれの前記第１冷却流路（２４）に発散し、
それぞれの前記第２流入チャンバ（２３）は、前記第２半径方向出口開口（１８）から、それぞれの前記第２冷却流路（２５）に発散する、
請求項２－８のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【請求項10】

前記電動機（１）は外部から励起され、前記磁界発生装置（９）は、前記回転子磁界を発生する少なくとも１つの回転子コイル（３７）を備え、
前記回転子コイル（３７）の巻線（３８）は、前記円周方向（Ｕ）に分散された複数の磁極片（３９）に巻回され、
前記第１冷却流路（２４）及び前記第２冷却流路（２５）は、隣接する前記磁極片（３９）の間で、前記円周方向（Ｕ）に延びる、
請求項２－９のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【請求項11】

前記電動機（１）は外部から励起され、前記磁界発生装置（９）は、前記回転子磁界を発生する少なくとも１つの回転子コイル（３７）を備え、
前記回転子コイル（３７）の巻線（３８）は、前記第１軸方向装置端（１５）及び前記第２軸方向装置端（１６）に巻線端（４４）を備え、
前記第１流入チャンバ（２２）及び前記第２流入チャンバ（２３）、及び／又は前記第１流出チャンバ（２６）及び前記第２流出チャンバ（２７）は、前記巻線端（４４）に向かって開口する、
請求項２－１０のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【請求項12】

前記電動機（１）は永久に励起され、前記磁界発生装置（９）は、前記回転子磁界を発生する複数の永久磁石（４１）を備え、
前記磁界発生装置（９）は、軸方向に延びる、複数の磁束分離ギャップ（４３）を備え、前記磁束分離ギャップ（４３）は、前記円周方向（Ｕ）において、２つの隣接する前記永久磁石（４１）の間にそれぞれ配置され、
前記第１冷却流路（２４）及び前記第２冷却流路（２５）は、前記磁束分離ギャップ（４３）によって形成されるか、又は前記磁束分離ギャップ（４３）の中に延びる、
請求項２－９のいずれか１項に記載の電動機（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に、駆動モーター又は車両を駆動するための走行用モーターであり得る電動機に関する。好ましくは、それは、永久に励起され得る、又は外部から励起され得る同期機である。

【背景技術】

【0002】

通常、電動機は、固定子と、固定子に対して回転軸の周りを回転可能な回転子とを備える。このような電動機の動作中、熱が発生する。例えば、走行用モーターのような強力な電動機の場合、電動機の電気部品及び／又は電子部品の過熱を避けるために放散されなければならない大量の熱が、その過程において生じる。これとは別に、構成要素の耐用年数は、それを冷却することによって実質的に延長され得る。したがって、このような電動機について、効率的な冷却の方法を実現する必要がある。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、上述された型の電動機について、改善された、又は少なくとも異なる冷却のための方法を述べることの課題に関する。

【0004】

本発明によれば、この課題は、独立請求項の主題により解決される。好適な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0005】

本発明は、回転子シャフトが、電動機の動作中に、軸方向の冷媒入口を介して冷媒を供給され得る冷媒分配流路を含むように、固定子と回転子と空洞とを備える電動機に回転子の回転子シャフトを構成する一般的な思想に基づく。この冷媒は、気体又は液体であり得る。さらに、回転子シャフトは、少なくとも電動機の動作中に、回転子磁界を発生する磁界発生装置を保持する。磁界発生装置は、第１軸方向装置端と第２軸方向装置端とを有する。回転子シャフトは、それから、第１軸方向装置端に、複数の第１半径方向出口開口を備え、それは、冷媒分配流路に開口している、つまり、そこに通じている。これとは別に、回転子シャフトは、第２軸方向装置端に、冷媒分配流路に開口している、つまり、そこに通じている複数の第２半径方向出口開口を備える。電動機の動作中、冷媒は、今度は、出口開口を通って、冷媒分配流路から出ることができ、それぞれの装置端に沿って流れ得る。よって、磁界発生装置の効率的な冷却が、それぞれの装置端において実現される。これとは別に、冷媒によって同様に作用され得る、固定子巻線の巻線先端は、通常、装置端に位置している。

【0006】

回転軸は、回転軸に対して平行に延びる、長手方向、つまり電動機の軸方向を規定する。半径方向は、回転軸に対して垂直に延び、円周方向は、回転軸の周りに延びる。

【0007】

好適な実施形態によれば、回転子は、第１装置端に、回転子シャフトに相対回転不能に配置された第１補償リングを備え得る。第１補償リングは、第１半径方向出口開口のそれぞれについて流入チャンバを備え、それは、それぞれの第１半径方向出口開口に開口する、つまり、それぞれの第１出口開口は、それぞれの第１流入チャンバに通じている。さらに、回転子は、第２装置端に、回転子シャフトに回転不能に配置された第２補償リングを備え、それは、第２半径方向出口開口のそれぞれについて第２流入チャンバを備え、第２流入チャンバは、それぞれの第２半径方向出口開口に開口する、つまり、それぞれの第２出口開口は、それぞれの第２流入チャンバに通じている。よって、冷媒は、電動機の動作中に、出口開口を通り、流入チャンバに入る。実質的に、今度は、磁界発生装置は、軸方向に延び、かつ円周方向に沿って交互に配置された、複数の第１冷却流路と複数の第２冷却流路とを備える。入口側において、第１冷却流路は、第１流入チャンバにそれぞれ通じている。入口側において、第２冷却流路は、第２流入チャンバにそれぞれが通じている。第１補償リングは、半径方向において、２つの第１流入チャンバのそれぞれの間に、第１流出チャンバを、今度は追加的にそれぞれ備え、第２冷却流路は、出口側において、第１流出チャンバにそれぞれ通じており、第１流出チャンバは、半径方向に外部に開口し、この結果、冷媒は、そこのそれぞれの第１流出チャンバから出ることができる。第２補償リングは、円周方向において、２つの第２流入チャンバのそれぞれの間に、第２流出チャンバをそれぞれ備え、第１冷却流路は、出口側において、第２流出チャンバにそれぞれ通じており、第２流出チャンバは、半径方向に外部に開口し、この結果、冷媒は、そこのそれぞれの第２流出チャンバから出ることができる。電動機の動作中、したがって、冷媒は、冷媒分配流路から、半径方向出口開口を通って、流入チャンバに流れ、そして、流入チャンバから冷却流路に流れ、それから、冷却流路から流出チャンバに流れ、その後に冷媒は、そこから回転子から流れ出る。よって、磁界発生装置の効果的な冷却が実現される。これとは別に、電動機の電子部品が、第１補償リング及び／又は第２補償リングに配置され得る。例えば、他励式同期機には、回転子磁界を発生するための制御装置が、回転子に配置され得る。それぞれの補償リングに配置された、これらの部品は、このように効果的に冷却され得る。

【0008】

さらに、磁界発生装置においては、冷媒は、第１冷却流路において、第１軸方向に流れ、一方で第２冷却流路において、第２軸方向に流れていることは注目に値する。この装置を持つ特定の有利な点は、電動機の動作中に、回転子の回転により、遠心力が第１流入チャンバ及び第２流入チャンバに作用し、その結果として、冷媒が、所望の流れ方向に送り出されることである。この結果、本発明に係る電動機は、ここで紹介された回転子の冷却について、冷媒を送り出すための、搬送装置を必要としないか、又は比較的に低容量の又は小型の搬送装置しか必要とせず、このことは、したがって製造コストを低減させ、設置スペース要件を緩和させる。

【0009】

好適なさらなる発展形態によれば、流入チャンバと流出チャンバとは、それぞれの流入チャンバが、その外側において、それぞれの流出チャンバに半径方向に隣接するように、それぞれの補償リングにおいて、それぞれ、円周方向に延び、重なり合っている。よって、特に流出チャンバは、それぞれの装置端において、それらが比較的に大きな領域部を占めるように、比較的に大きい寸法にされ得る。このことは、それぞれの装置端についての冷却を改善する。これとは別に、それによって、それぞれの冷却流路の入口の領域において、冷媒をそれぞれの冷却流路に送り出す比較的に高い動圧が達成されることが、電動機の動作中に回転子の回転方向へ適切に適合することによって達成され得る。

【0010】

他のさらなる発展形態は、それぞれの第１分離壁と第２分離壁とが、半径方向内側で、それぞれの流入チャンバを画定し、半径方向外側で、それぞれの流出チャンバを画定するように、流入チャンバが、それぞれの補償リングにおいて、第１分離壁及び第２分離壁によって、それぞれの流出チャンバから、それぞれ分離されることを提案する。それぞれの分離壁は、隣接する流出チャンバ及び流出チャンバについて、共通の制限をこのように形成し、これは、それぞれの補償リングの構造を簡略化にする。

【0011】

他のさらなる発展形態によれば、それぞれの流出チャンバは、それぞれの補償リングにおいて、流出開口をそれぞれ有しており、それぞれの第１流出開口及び第２流出開口は、電動機の動作中に、半径方向に、かつ回転子の回転方向とは反対の円周方向に開口するように向けられており、その結果、好ましくは、冷媒は、それぞれの流出チャンバから、実質的に接線方向に出ることができる。それぞれの流出開口のこの方向付けと位置決めとによって、冷媒は、電動機の動作中に、冷媒の回転による遠心力によって、この領域に均一に送り出されることもあり得る。

【0012】

別のさらなる発展形態では、第１冷却流路及び第２冷却流路は、磁界発生装置の内部で半径方向外側に配置され得る。よって、冷却流路と冷媒分配流路との間の比較的に大きい半径方向の距離が実現され、このことは、効果的な遠心力をそれに応じて増大させ、冷媒のための駆動を改善する。

【0013】

実質的に、それぞれの補償リングの内部に、冷却流路は、出口側において、それぞれの流出チャンバの流出開口の領域に、いずれの場合も通じていることが、今度は提供され得る。追加的に又は代替的に、それぞれの補償リングの内部に、それぞれの流出チャンバは、円周方向において、それぞれの流出開口に向かって収束すること、つまり冷媒が流れ得る断面積が減少することが提供され得る。これらの手段は冷媒の流れを促進し、このことは、冷却の効率を改善する。

【0014】

他の好適な実施形態において、それぞれの補償リングにおいて、それぞれの流入チャンバは、関連付けられた半径方向出口開口から、それぞれの冷却流路の方向に発散すること、つまり、つまり冷媒が流れ得る断面積が増大することが提供され得る。一方では、このことは、それぞれの流入チャンバを通る流れを促進し、他方では、特に、動圧により、入口側でのそれぞれの冷却流路への、増大した圧力を実現し得る。

【0015】

それから、ある実施形態が特に好適であり、それにおいて、電動機は、他励式電動機として構成されており、その結果、磁界発生装置は、回転子磁界を発生するための、少なくとも１つの回転子コイルを備える。回転子コイルの巻線は、円周方向に分散された複数の磁極片に巻回されており、それは回転子シャフトに相対回転不能に配置されている。第１冷却流路と第２冷却流路とは、今度は、磁界発生装置の内部で、円周方向において、隣接する磁極片の間に延ばされ得る。通常、巻線を実現することを可能にするために、長手方向の溝が、磁界発生装置に、円周方向において、磁極片の間に形成される。この冷却流路は、これら長手方向の溝の中に延び得るか、又はこれら長手方向の溝によって形成され得る。

【0016】

他の実施形態において、電動機は、同様に他励式であり、少なくとも１つの回転子コイルを備えており、回転子コイルの巻線は、装置端において巻線端を備え得る。出口開口を介して装置端に沿って冷媒を導くことによって、これらの巻線端は、集中的に冷却される。補償リングが追加的に設けられているとき、第１補償リング及び／又は第２補償リングの流入チャンバ及び／又は流入チャンバは、巻線端に向かって開口することが、実質的に提供され得る。それぞれのチャンバは、その全範囲に沿って開口し得る。それぞれの装置端に面するそれぞれの補償リングの壁が、それぞれのチャンバの領域において、少なくとも１つの開口を含むか、又は穿孔により複数の開口を含むことが、同様に考えられる。よって、冷媒による巻線端への直接的な作用も、ここで実現され得る。

【0017】

他励式電動機は、導電的な、又は誘導的な方法で他励され得る。

【0018】

代替的な実施形態において、電動機は、永久に励起された電動機として構成され得て、その結果、磁界発生装置は、つまり回転子磁界を発生するための複数の永久磁石を備える。この場合、その本体の中に永久磁石を保持する磁界発生装置は、複数の軸方向に延びる磁束分離ギャップ、いわゆる「フラックスバリア」を備え得る。これらの磁束分離ギャップは、２つの永久磁石の間で磁界発生装置の本体を通る磁束を低減させるために、円周方向において、２つの隣接する永久磁石の間にそれぞれ配置される。実質的に、第１冷却流路と第２冷却流路とは、これらの磁束分離ギャップによって形成されるか、又は磁束分離の中に形成されることが、今度は提供され得る。

【0019】

本発明のさらに重要な特徴及び有利な点は、従属請求項、図面、及び図面を用いる関連付けられた図面の説明から得られる。

【0020】

上述の又は以下でさらに説明される特徴は、言及されたそれぞれの組み合わせで用いられ得るだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組み合わせで、又はそれ自体でも用いられ得ることは理解されたい。例えば、個別に設計された設備、装置又は配置のような上位のユニットの、上述の又は以下でさらに説明される要素は、たとえ図面において異なって示されていても、このユニットの個別の部品又は要素を形成し得るか、又はこのユニットの範囲又は一部に統合され得る。

【0021】

本発明の好ましい例示的な実施形態は、図面において示され、かつ以下の記述においてより詳細に説明され、ここで同一の参照番号は、同一の、類似の、又は機能的に同一の構成要素に関する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

それぞれの場合を概略的に示す。

【図1】図１は、電動機の非常に簡略化された長手方向断面図である。

【図2】図２は、図１の断面線ＩＩに係る第１補償リングの領域における電動機の非常に簡略化された横断面図である。

【図3】図３は、図１の断面線ＩＩＩに係る第２補償リングの領域における電動機の非常に簡略化された横断面図である。

【図4】図４は、他励式電動機についての、回転子の扇形の非常に簡略化された横断面図である。

【図5】図５は、永久に励起された電動機についての、回転子の扇形の非常に簡略化された横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１によれば、電動機１は、好ましくは駆動モーター、特に車両を駆動するための走行用モーターであり、固定子２と回転子３とを含む。固定子２は、ここでは一部しか図示されていないハウジング４に固定され、固定子磁界を発生するための、少なくとも１つの固定子コイル５を備える。固定子５に対して、回転子３は、回転軸６の周りを回転可能に配置されている。この目的のため、回転子３は回転子シャフト７を備え、回転子シャフト７は、例えば軸受８によって、ハウジング４に回転可能に取り付けられる。これとは別に、回転子３は、少なくとも電動機１の動作中に回転子磁界を発生するように構成された磁界発生装置９を備える。

【0024】

回転軸６は、長手方向、つまり軸方向Ｘを規定し、軸方向Ｘは、図１において双方向矢印によって示され、回転軸６に対して平行に延びる。半径方向Ｙは、回転軸６に対して垂直に延び、図１において双方向矢印によって示される。円周方向Ｕは、回転軸６の周りに延び、図２及び図３において双方向矢印によって示される。

【0025】

回転子シャフト７は、ここで回転軸６に同軸に延びる、具体的には軸方向に延びる、冷媒分配流路１０を含む。軸方向のシャフト端１１において、回転子シャフト７は冷媒入口１２を備え、冷媒入口１２は冷媒分配流路１０に開口している。冷媒入口１２を通って、電動機１又は回転子３には、ここでは矢印によって示される、液体又は気体の冷媒１３が供給され得る。ここでは記号だけでしか示されていない外部の搬送装置１４が、ここで用いられ得て、外部の搬送装置１４はポンプ又はブロアとして構成され得る。搬送装置１４は、実質的に、電動機１の外部に配置されている。

【0026】

磁界発生装置９は第１軸方向装置端１５を備え、図１の実施例において、第１軸方向装置端１５は冷媒入口１２のある側にある。これとは別に、磁界発生装置９は第２軸方向装置端１６を備え、第２軸方向装置端１６は、第１軸方向装置端１５とは反対側にある。それから、回転子シャフト７は、第１軸方向装置端１５の領域に、複数の第１半径方向出口開口１７を備え、第１半径方向出口開口１７は冷媒分配流路１０にそれぞれ開口しており、図１の断面図においては、第１半径方向出口開口１７の１つだけが図示されている。例えば、３つのそのような第１半径方向出口開口１７は、図２によれば、円周方向Ｕに均等に分散されて配置され得る。電動機１の動作中に、冷媒１３は、第１装置端１５に沿って、これらの第１出口開口１７を通って流れ得る。これとは別に、回転子シャフト７は、第２装置端１６の領域に、複数の第２半径方向出口開口１８を備え、第２半径方向出口開口１８は、媒分配流路１０に同様に開口している。図１の断面図においては、これら２つの出口開口１８のうちの１つだけが図示されている。例えば、３つのそのような第２出口開口１８は、図３では、円周方向Ｕに均等に分散されて配置され得る。電動機１の動作中に、冷媒は、第２装置端１６に沿って、これらの第２出口開口１８を通って流れ得る。

【0027】

ここでは示されていない、ある実施形態において、冷媒１３は、第１出口開口１７及び第２出口開口１８から半径方向に出ることができ、それぞれの装置端１５，１６に沿って流れ得て、その過程においてこれらを冷却する。冷媒１３は、固定子コイル５の巻線１９の上へも流れ、冷却し得る。

【0028】

ここに示される好ましい実施形態において、回転子３は、回転子シャフト７に、第１装置端１５の領域において第１補償リング２０を、第２装置端１６の領域において第２補償リング２１を備え、これらは、回転子シャフト７にそれぞれ相対回転不能に配置されている。第１補償リング２０は、第１出口開口１７のそれぞれについて、第１流入チャンバ２２を備え、第１流入チャンバ２２は、第１出口開口１７のそれぞれに開口する。同様に、補償リング２１は、第２出口開口１８のそれぞれについて、第２流入チャンバ２３を備え、第２出口開口１８のそれぞれに開口する。

【0029】

磁界発生装置９は、複数の第１冷却流路２４と複数の第２冷却流路２５とを備え、これらは、それぞれ軸方向に延び、円周方Ｕに沿って交互に配置されている。図１の断面図において、第１冷却流路２４は下部に、第２冷却流路２５は上部に図示されている。それぞれの第１冷却流路２４は、入口側において第１補償リング２０の第１流入チャンバ２２に、それぞれ通じる。それぞれの第２冷却流路２５は、入口側において、第２補償リング２１の第２流入チャンバ２３に、それぞれ通じる。第１補償リング２０は、複数の第１流出チャンバ２６を追加的に備え、第１流出チャンバ２６は、２つの隣接する第１流入チャンバ２２の間に、円周方向Ｕにそれぞれ配置されている。これとは別に、それぞれの第２冷却流路２５は、出口側において、このような第１流出チャンバ２６に、それぞれ通じる。第２補償リング２１は、複数の第２流出チャンバ２７を備え、第２流出チャンバ２７は、２つの隣接する第２流入チャンバ２３の間に、円周方向Ｕにそれぞれ配置されている。これとは別に、それぞれの第１冷却流路２４は、出口側において、１つのこのような第２流出チャンバ２７に通じる。よって、回転子３を通る後述の経路が、冷媒１３のために得られる。第１冷媒経路２８によれば、電動機１の動作中、冷媒１３は、冷媒入口１２から冷媒分配流路１０に流れ、そして、そこから、第１出口開口１７を通って第１流入チャンバ２２に流れる。第１流入チャンバ２２から、冷媒１３は、第１冷却流路２４を通り、第２流出チャンバ２７に入る。そこで、冷媒１３は、回転子３から、又は第２補償リング２１から、このように半径方向に出ることができ、例えば、第２装置端１６において、固定子コイル５の巻線端１９に作用する。第２冷媒経路２９によれば、電動機１の動作中、冷媒１３は、冷媒入口１２から冷媒分配流路１０に流れ、そして、そこから、第２出口開口１８を通って第２流出チャンバ２３に流れる。第２流入チャンバ２３から、冷媒１３は、第２冷却流路２５を通り、第１流出チャンバ２６に入る。そこで、冷媒１３は、回転子３から、又は第１補償リング２０から、このように半径方向に出ることができ、例えば、第１装置端１５において、固定子コイル５の巻線端１９に作用する。

【0030】

回転子３は、電動機１の動作中に回転するので、そこに含まれている冷媒１３も、したがって共に回転する。よって、冷媒１３は、遠心力を受ける。流入チャンバ２２，２３の半径方向の向きにより、この遠心力は、冷媒１３を経路２８，２９に送り出し得る。よって、外部の搬送装置１４は、比較的に小さい寸法で作ってもよく、さらには省略してもよい。

【0031】

ここに示される実施例において、図２及び図３によれば、３つの第１冷却流路２４と３つの第２冷却流路２５とが設けられており、これらは円周方向Ｕに沿って交互に配置されている。したがって、図２によれば、３つの第１流入チャンバ２２と３つの第１流出チャンバ２６とが第１補償リング２０に形成され、これらは円周方向Ｕに沿って交互に配置されている。そのことに類似して、図３によれば、３つの第２流入チャンバ２３と３つの第２流出チャンバ２７とが第２補償リング２１に形成され、これらは円周方向Ｕに沿って交互に配置されている。図２によれば、第１流入チャンバ２２及び第１流出チャンバ２６は、第１補償リング２０内で、それぞれ、円周方向Ｕに延び、流出チャンバ２２と流出チャンバ２６とは、円周方向Ｕに重なり合っている。よって、それぞれの第１流入チャンバ２２が、その外側において、それぞれの第１流出チャンバ２６に半径方向に隣接するように、つまり、半径方向に、より内側に配置されるように、この相互の重なりは生じる。それぞれの第１流入チャンバ２２が、第１分離壁３０によって、それぞれの第１流出チャンバ２６から分離されることが図示されている。それぞれの第１分離壁３０は、半径方向内側で、関連付けられた第１流入チャンバ２２を画定し、半径方向外側で、関連付けられた第１流出チャンバ２６を画定する。それぞれの第１分離壁３０は、それぞれの第１流出開口１７の近傍において、第１半径方向ウェブ３１から始まり、それから、外側に半径方向に曲げられながら、円周方向Ｕにおいて回転子の回転方向３２とは反対向きに延びている。この回転子の回転方向３２は、図２において矢印によって示されており、電動機１の動作中にこの状態が実現する。図２によれば、それぞれの第１流出チャンバ２６は第１流出開口３３を備え、第１流出開口３３は、半径方向に、かつ回転方向３２とは反対の円周方向Ｕに開口する。

【0032】

図３によれば、第２流入チャンバ２３及び第２流出チャンバ２７は、第２補償リング２１内で、それぞれ、円周方向Ｕに延び、第２流入チャンバ２３と第２流出チャンバ２７とは、円周方向Ｕに重なり合っている。それぞれの第２流入チャンバ２３が、外側において、それぞれの第２流出チャンバ２７に半径方向に隣接するように、つまり、半径方向に、より内側に配置されるように、この相互の重なりは生じる。それぞれの第２流入チャンバ２３が、第２分離壁３４によって、それぞれの第２流出チャンバ２７から分離されることが図示されている。それぞれの第２分離壁３４は、半径方向内側で、関連付けられた第２流入チャンバ２３を画定し、半径方向外側で、関連付けられた第２流出チャンバ２７を画定する。それぞれの第２分離壁３４は、それぞれの第２流出開口１８の近傍において、第２半径方向ウェブ３５から始まり、それから、外側に半径方向に曲げられながら、円周方向Ｕにおいて回転子の回転方向３２とは反対向きに伸びている。この回転子の回転方向３２は、図３において矢印によって示されており、電動機１の動作中にこの状態が実現する。図３によれば、それぞれの第２流出チャンバ２７は、第２流出開口３６を有し、第２流出開口３６は、半径方向に、かつ回転方向３２とは反対の円周方向Ｕに開口する。

【0033】

図１の実施例において、第１冷却流路２４及び第２冷却流路２５は、半径方向Ｙにおいて比較的に外側に離れて、つまり磁界発生装置９に配置されている。よって、図２に係る第１冷却流路２４は、出口側において、いずれの場合も、それぞれの第２流出チャンバ２６の第２流出開口３３の領域に通じ得る。このことに類似して、図３に係る第２冷却流路２５は、いずれの場合も、それぞれの第２流出チャンバ２７の第２流出開口３６の領域において出口側に通じ得る。

【0034】

図２及び図３から、さらに、それぞれの第１流出チャンバ２６が、円周方向Ｕにおいて、それぞれの第１流出開口３３に向かって収束することは明らかである。同様に、それぞれの第２流出チャンバ２７は、円周方向Ｕにおいて、それぞれの第２流出開口３６に向かって収束する。さらに、それぞれの第１流入チャンバ２２が、第１半径方向出口開口１７から、それぞれの第１冷却流路２４に向かって発散することが、ここで提供される。これとは別に、それぞれの第２流入チャンバ２３は、それぞれの第２半径方向出口開口１８から、それぞれの第２冷却流路２５に向かって発散する。

【0035】

好ましくは、電動機１は、他励式電動機１として構成された同期機である。よって、磁界発生装置９は、図４に示される、少なくとも１つの回転子コイル３７を備え、回転子コイル３７は、電動機１の動作中に回転子磁界を発生するために機能する。図４において、回転子コイル３７の巻線３８が追加的に示されており、巻線３８は、磁極片３９に巻回される。それぞれの磁極片３９は、磁界発生装置９の一部である。磁界発生装置９は、複数のこのような磁極片３９を備え、磁極片３９は、円周方向Ｕに沿って並んでおり、それぞれが巻線３８を保持する。実質的に、今度は、第１冷却流路２４及び第２冷却流路２５が、隣接する磁極片３９の間で、円周方向Ｕに延びることが、提供され得る。隣接する磁極片３９の間で円周方向Ｕに配置された軸方向溝４０が、これらの冷却流路２４，２５を形成すること、又は収容することが、特に提供され得る。図４において、第１冷却流路２４と第２冷却流路２５とについての２つの変形例が、それぞれ示されており、ここで破線を用いて、磁界発生装置９の本体４２に埋め込まれた流路が示されている。

【0036】

巻線３８は、図１において図示され、４４によって示されている、軸方向の巻線端を有する。これらの巻線端４４は、装置端１５，１６の領域にそれぞれ配置されている。実質的に、第１流入チャンバ２２及び第２流入チャンバ２３、及び／又は第１流出チャンバ２６及び第２流出チャンバ２７が、これらの巻線４４に向かって軸方向に開口し、その結果、冷媒１３は、これらの巻線４４に直接的に衝突し、冷却することが、今度は提供され得る。

【0037】

しかしながら、電動機１は、永久に励起された電動機１としても構成され得る。図５によれば、磁界発生装置９は、それから複数の永久磁石４１を備え、永久磁石４１は回転子磁界を発生するために機能する。この目的のために、永久磁石４１は、磁界発生装置９の本体４２内に、円周方向Ｕに分散されて配置されている。出力を増大させるために、磁界発生装置９は、複数の軸方向に延びる磁束分離ギャップ４３を備え得て、磁束分離ギャップ４３は本体４２内に形成される。これらの磁束分離ギャップ４３は、円周方向において、それらが本体４２にギャップを形成している、２つの隣接する永久磁石４１の間に配置され、磁束分離ギャップ４３は、この場所において本体４２を通る磁束を遮断する。磁束分離ギャップ４３は、第１冷却流路２４及び第２冷却流路２５を形成し、又は収容し得る。図５において、第１冷却流路２４と第２冷却流路２５についての２つの変形例が、それぞれ再現されており、ここで破線を用いて、磁界発生装置９の本体４２に埋め込まれた流路が示されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】