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公開番号2025059050
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2024167100
出願日2024-09-26
発明の名称エンドターン冷却アセンブリ
出願人アメリカンアクスルアンドマニュファクチャリング,インコーポレイテッド
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02K 9/19 20060101AFI20250401BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリ電気自動車(BEV)の冷却効率を増加させる。
【解決手段】バッテリ電気自動車内の電気駆動システムのための冷却アセンブリは、回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたギアボックス流体マニホールドアセンブリか、回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたエンドキャップ流体マニホールドアセンブリか、又はギアボックス流体マニホールドアセンブリ及びエンドキャップ流体マニホールドアセンブリの両方を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
バッテリ電気自動車内の電気駆動システムのための冷却アセンブリであって、
回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたエンドキャップ流体マニホールドアセンブリを備え、前記エンドキャップ流体マニホールドアセンブリは、
外側プレート流体ガイドを有する外側プレートと、
内側プレート流体ガイド、及び前記回転電気機械内のステータ巻線のエンドターンに当接するように構成されたエンドターン受容部分を有する内側プレートと、
前記外側プレート流体ガイドと前記内側プレート流体ガイドとの間に形成されており、流体を受け取るとともに前記流体を前記エンドターンの上で連通させるように構成された流体チャネルと、
を有する、冷却アセンブリ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記エンドキャップ流体マニホールドアセンブリは、前記回転電気機械を制御するために使用されるパワーエレクトロニクスに隣接して位置付けられている、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項３】
前記流体チャネルからの前記流体は、ステータ内のステータ流体チャネルに連通される、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項４】
エンドキャップ流体マニホールドアセンブリは、前記回転電気機械の出力シャフトに対して同心円状に位置付けられている、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項５】
前記流体チャネル内に位置付けられたバッフルを更に備える、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項６】
前記外側プレート流体ガイドを前記内側プレート流体ガイドに対して半径方向に位置させる、前記内側プレートに形成された対応する受容部分を更に備える、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項７】
前記エンドターンは、ポッティング化合物に封入されている、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項８】
バッテリ電気自動車内の電気駆動システムのための冷却アセンブリであって、
回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたギアボックス流体マニホールドアセンブリを備え、前記ギアボックス流体マニホールドアセンブリは、
流体チャネルの一部を形成するフランジ、及び１つ又は複数の円周位置で接続する複数のセグメントを含む外側セグメント化ガイドと、
前記流体チャネルの別の部分を形成するフランジ、及び１つ又は複数の円周位置で接続する複数のセグメントを含む内側セグメント化ガイドと、それにより、前記内側セグメント化ガイドは、前記回転電気機械のエンドターンに当接するように構成されており、
前記内側セグメント化ガイドと結合し、同じく前記回転電気機械の前記エンドターンに当接するように構成された外側リングと、
前記外側リングに結合され、前記流体チャネルの一部分を形成する内側リングと、
前記内側リングを前記ギアボックス流体マニホールドアセンブリに対して軸方向に拘束する保持リングと、
を有する、冷却アセンブリ。
【請求項９】
前記ギアボックス流体マニホールドアセンブリは、前記回転電気機械のステータとギアボックスアセンブリとの間に位置付けられている、請求項８に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１０】
前記流体チャネルからの流体は、前記ギアボックスアセンブリに連通される、請求項８に記載の冷却アセンブリ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[0001] 本願は、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）に関し、より具体的には、ＢＥＶに含まれる回転電気機械に関する。
続きを表示（約 5,700 文字）【背景技術】
【０００２】
[0002] 自動車は、ある形態の電気推進に依存することが増加している。自動車は、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）といわれる場合があり、これはハイブリッド電気自動車などの、推進のために電気モータに部分的に依存する自動車と、推進のためにバッテリ及び電気モータにのみ依存する自動車とを含む。ＢＥＶの本来のモビリティを考慮すると、それらに含まれる電気モータは、幅広い状況に直面する可能性がある。そして動作中、電気モータはかなりの量の熱を発生させる可能性がある。自動車環境においてＢＥＶの冷却効率を増加させることが助けとなる。
【発明の概要】
【０００３】
[0003] バッテリ電気自動車内の電気駆動システムのための冷却アセンブリは、回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたギアボックス流体マニホールドアセンブリか、回転電気機械のステータの半径方向面に結合するように構成されたエンドキャップ流体マニホールドアセンブリか、又はギアボックス流体マニホールドアセンブリ及びエンドキャップ流体マニホールドアセンブリの両方を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
[0004] 電気駆動ユニットの実装形態を図示する斜視図である。
[0005] 電気駆動ユニットの実装形態を図示する断面図である。
[0006] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0007] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する別の斜視図である。
[0008] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する別の斜視図である。
[0009] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0010] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する別の斜視図である。
[0011] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する断面図である。
[0012] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する別の斜視断面図である。
[0013] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する平面図である。
[0014] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する別の平面図である。
[0015] 電気駆動ユニットの実装形態の一部分を図示する断面図である。
[0016] 電気駆動ユニットの実装形態の一部分を図示する別の断面図である。
[0017] 電気駆動ユニットの実装形態の一部分を図示する別の断面図である。
[0018] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する分解図である。
[0019] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視断面図である。
[0020] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0021] 電気駆動ユニットに含まれる冷却アセンブリの実装形態の一部分を図示する平面図である。
[0022] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0023] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0024] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0025] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0026] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0027] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0028] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0029] 電気駆動システムの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0030] 電気駆動システムの実装形態の一部分を図示する断面図である。
[0031] ギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する断面図である。
[0032] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する斜視図である。
[0033] 冷却アセンブリに含まれるギアボックス流体マニホールドアセンブリの実装形態の一部分を図示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
[0034] 電気駆動システム（ＥＤＳ）は、回転電気機械と、回転電気機械の出力に結合されたギアボックスと、回転電気機械に供給される自動車バッテリに貯蔵された電力を制御するパワーエレクトロニクスと、を含むことができる。ＥＤＳは、その構成部品を冷却及び／又は潤滑するために流体を使用することができる。例えば、ギアボックスは、ギアボックスに含まれるギア構成部品の潤滑及び冷却の両方を行うために潤滑流体を使用することができる。この流体は、潤滑及び温度管理の両方のために回転電気機械にも供給され得る。回転電気機械は、半径方向内側に面するステータスロット内に受容されたステータ巻線を有するステータアセンブリと、ステータアセンブリ内に同心円状に受容された、出力シャフトを含むロータアセンブリとを含むことができる。ステータ巻線は、様々なステータ巻線技法のうちの任意の１つを使用してステータスロット内に挿入され得る。選択された巻線技法にかかわらず、巻線の一部分がステータを越えて軸方向に延在し、エンドターンと呼ばれ得る。
【０００６】
[0035] ステータの外に位置付けられたステータ巻線のエンドターン部分は、ステータのステータスロット内に位置付けられたステータ巻線の部分とは異なる温度で存在する可能性がある。これまで、エンドターンに対する冷却効果を増加させるために、露出したエンドターンに流体を吹きかけるなど、様々な技法が使用されてきた。回転電気機械を通して流体を流す流体循環回路の一部として、ステータ自体だけでなくエンドターンも冷却される効率を増加させることが助けとなる。
【０００７】
[0036] 図１及び図２を参照すると、冷却アセンブリ１２を有する電気駆動ユニット１０は、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）（図示せず）内に設置されることができ、ギアボックスアセンブリ１８に結合された出力シャフト１６を有する回転電気機械１４（電気モータと呼ばれるときもある）と、自動車バッテリ（図示せず）から回転電気機械１４に供給される電力の供給を調整するパワーエレクトロニクス２０とを含むことができる。「ＢＥＶ」という用語は、電気モータによって全体的に又は部分的に推進される自動車を指すことができる。ＢＥＶは、電気自動車、プラグイン電気自動車、ハイブリッド電気自動車、及びバッテリ式自動車を指すことができる。回転電気機械１４は、軸方向に延在するステータ流体チャネル２６をステータ２４が有するステータアセンブリ２２を含むことができる。ステータ２４は、一体構造を形成するように共に接合された軸方向に延在する金属プレートのスタックから形成されていてよい。各プレートは、他のプレートの開口部と位置合わせされると、ステータ流体チャネル２６を形成することができる開口部を含むことができる。プレートは、多数の異なる方法のうちの任意の１つで共に接着され得る。ステータ２４は、ステータ巻線３０を受容するステータスロット２８を含む。上述のように、ステータ巻線３０は、多数の異なる方法のうちの任意の１つで形成され得る。例えば、ステータ巻線３０は、カスケード、織り込み、又はヘアピンであり得る。ステータ巻線３０がスロット２８に再び入る前にステータスロット２８の外に存在するステータ巻線３０の一部分が、エンドターン３２と呼ばれ得る。この実装形態におけるエンドターン３２は、エンドターン３２が電気駆動ユニット１０の中の周囲環境に露出されないように、ポッティング化合物３４内に封入され得る。ステータ２４は、ステータ２４の外面に密接に適合するステータハウジング３６内に受容され得る。ギアボックス流体マニホールドアセンブリ３８が、ギアボックス１８に隣接して、ステータ２４の半径方向面４０に結合されて、流体を受け取り、半径方向面４０においてエンドターン３２の輪郭の周りに密接して流体を方向付けることができる。ギアボックス流体マニホールドアセンブリ３８は、次いで、流体をステータ２４の半径方向面４０に供給することができ、ここで、流体は、ステータ２４を通してステータ２４の反対側の端部まで軸方向に延在するステータ流体チャネル２６に入ることができる。エンドキャップ流体マニホールドアセンブリ４２が、ステータ２４の反対側の端部でステータ２４の別の半径方向面４４に結合し、反対側の端部においてエンドターン３２の周りに密接して流体を方向付けることができる。
【０００８】
[0037] ロータアセンブリ４６は、ロータ４８と、ロータ４８に結合された出力シャフト１６とを含むことができ、シャフト１６に対するロータ４８の角変位が防止される。ロータ４８は、回転電気機械１４のタイプに依存して異なる方法で構成され得る。１つの実装形態では、ロータ４８は、ロータ４８の周りに円周方向に離隔している永久磁石（図示せず）を含むことができる。この実装形態における回転電気機械１４は、永久磁石同期機械であり得る。しかしながら、本明細書に記載の冷却アセンブリを使用する、他のタイプの回転機械が可能である。出力シャフト１６は、ギアボックスアセンブリ１８と機械的に結合する端部５０を含むことができる。ギアボックスアセンブリ１８は、ＢＥＶの必要性に依存して、任意の数の異なる構成で実装され得る。ここで、出力シャフト１６は、ヘリカルギア５２と係合するスプラインを有する端部５０を含むことができる。ヘリカルギア５２は、出力シャフト１６によって生成された回転運動及びトルクを、ＢＥＶの駆動輪に結合され得る駆動シャフトに伝達する差動装置５４に回転可能に結合することができる。
【０００９】
[0038] 冷却アセンブリ１２は、ギアボックス流体マニホールドアセンブリ３８、エンドキャップ流体マニホールドアセンブリ４２、及びステータ流体チャネル２６を含むことができる。図３～図１４は、互いに結合された外側プレート５６と内側プレート５８とを含むエンドキャップ流体マニホールドアセンブリ４２の実装形態を図示し、その各々は相補的に成形された流体ガイド６０を含み、流体ガイド６０は、供給源からの流体を受け取り、流体をエンドターン３２の上を通過させ、流体をステータ流体チャネル２６に提供する。この実装形態では、プレート５６、５８は実質的に平面であってよく、回転電気機械１４の出力シャフト１６を受容するように成形及びサイズ決めされた内径を有する。プレート５６、５８の外径は、ステータ２４の半径方向表面４０と係合し、流体密封シールを形成するようにサイズ決め及び成形され得る。Ｏリングが、プレート５６、５８の内径と出力シャフト１６との間に位置付けられ得る。複数の流体入口６４が、流体源（図示せず）からの流体を受け取ることができる。１つの実装形態では、流体源は、ギア潤滑剤を含むギアボックスアセンブリ１８の油溜めであり得る。
【００１０】
[0039] 外側プレート５６及び内側プレート５８の各々は、プレート５６、５８の一方の表面から延在する湾曲した流体ガイド６０を含むことができる。流体ガイド６０は、プレート５６、５８の表面から直角に延在する表面であってよく、それらの間に流体チャネル６６を形成するように同様に成形され得る。湾曲した流体ガイド６０は、外側プレート５６が内側プレート５８と接合されたときに互いに向かい合う外側プレート５６及び内側プレート５８の表面に形成され得る。向かい合う関係は、流体チャネル６６として機能することができる空間をガイド６０間に残しながら、湾曲した流体ガイド６０を互いにごく近接した状態にすることができる。流体ガイド６０間の距離は、流体チャネル６６の所望の流体流れ特性に基づいて選択され得る。流体が流れる速度を増加させることができるように、流体ガイド６０を成形し、互いに離して位置付けることが可能である。外側プレート５６は、内側プレート５８の対応する形状の部分７０を受容するようにサイズ決め及び成形された環状キャップ部分６８を含むことができ、それにより、湾曲した流体ガイド６０は、ガイド６０間に既定の間隙がある状態で互いに隣接して位置付けられ、それによってエンドキャップ流体マニホールドアセンブリ４２内に流体チャネル６６を確立する。外側プレート５６はまた、ハウジング７２と、回転電気機械１４を制御するために使用されるパワーエレクトロニクス２０のための電気接続部と一体的に形成され得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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