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公開番号2025071062
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2024184092
出願日2024-10-18
発明の名称電気航空機を冷却するシステム及び方法
出願人トヨタモーターエンジニアリングアンドマニュファクチャリングノースアメリカ,インコーポレイティド
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 9/22 20060101AFI20250424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電気航空機を冷却するシステムを提供すること。
【解決手段】システムは、電子デバイスと、ケーシングと、少なくとも1つのPHPと、を備える。電子デバイスは、熱を生成し得る。電子デバイスは、ケーシング内に収容され得る。ケーシングは、ケーシング内壁及びケーシング外壁であって、第1のケーシング幅がケーシング外壁とケーシング内壁との間にある、ケーシング内壁及びケーシング外壁と、第1のケーシング幅に組み込まれた少なくとも1つのPHPと、を備える。ケーシングはまた、ケーシング内側ベースとケーシング外側ベースとを備え得、第2のケーシング幅は、ケーシング内側ベースとケーシング外側ベースとの間にある。第1のケーシング幅及び第2の幅は、接続ポイントを有する単一の流体接続チャネルを備え得、PHPは、単一の流体接続チャネル内に組み込まれ得る。システムは、eVTOLにおける使用のために構成され得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気モータアセンブリであって、
端面を有するモータハウジングと、
前記モータハウジング内のモータと、
前記モータハウジングの前記端面に配置された電子機器アセンブリと、
を備え、前記電子機器アセンブリは、
ケーシング内部キャビティ並びにケーシング外壁及びケーシング内壁を備えるケーシングであって、第１のケーシング幅は、前記ケーシング内壁と前記ケーシング外壁との間にある、ケーシングと、
前記ケーシング内部キャビティ内の少なくとも１つの電子デバイスと、
前記第１のケーシング幅内に組み込まれた１つ以上の自励振動ヒートパイプと、
を備える、電気モータアセンブリ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの電子デバイスと接触している前記ケーシング内部キャビティの部分は、蒸発器であって、前記少なくとも１つの電子デバイスと接触していない前記ケーシング内部キャビティの部分は、凝縮器である、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電子デバイスは、前記ケーシング内壁と接触している、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項４】
前記モータに接続されており、前記ケーシングの開口を通過しているプロペラシャフトと、
前記プロペラシャフトに接続されたプロペラであって、前記プロペラの回転は、前記ケーシング外壁の傍における空気の通過をもたらす、プロペラと、
を更に備える、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項５】
前記自励振動ヒートパイプは、複数の凝縮器セクションと複数の蒸発器セクションとを有する、請求項１に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項６】
電気モータアセンブリであって、
端面を有するモータハウジングと、
前記モータハウジング内のモータと、
前記モータハウジングの前記端面に配置された電子機器アセンブリと、
を備え、前記電子機器アセンブリは、
ケーシング内部キャビティと、ケーシング外壁及びケーシング内壁であって、第１のケーシング幅が前記ケーシング内壁と前記ケーシング外壁との間にある、ケーシング外壁及びケーシング内壁と、ケーシング外側ベース及びケーシング内側ベースであって、第２のケーシング幅が前記ケーシング外側ベースと前記ケーシング内側ベースとの間にある、ケーシング外側ベース及びケーシング内側ベースと、を備えるケーシングであって、前記第１のケーシング幅及び前記第２のケーシング幅は、少なくとも１つの接続ポイントを備える単一の流体接続チャネルを備える、ケーシングと、
前記単一の流体接続チャネル内の少なくとも１つの電子デバイスと、
前記単一の流体接続チャネル内に組み込まれた１つ以上の自励振動ヒートパイプと、
を備える、電気モータアセンブリ。
【請求項７】
前記第１のケーシング幅は、前記自励振動ヒートパイプの蒸発器セクションであって、前記第２のケーシング幅は、前記自励振動ヒートパイプの凝縮器セクションである、請求項６に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項８】
複数の電子デバイスは、前記ケーシング内壁と接触している、請求項６に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項９】
前記モータに接続されており、前記ケーシングの開口を通過しているプロペラシャフトと、
前記プロペラシャフトに接続されたプロペラであって、前記プロペラの回転は、前記ケーシング外壁の傍における空気の通過をもたらす、プロペラと、
を更に備える、請求項６に記載の電気モータアセンブリ。
【請求項１０】
前記自励振動ヒートパイプは、複数の凝縮器セクションと複数の蒸発器セクションとを有する、請求項６に記載の電気モータアセンブリ。
（【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】
本開示は、電気航空機を冷却するシステム及び方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電気航空機は、揚力及び／又は推力を生成するためにモータに依拠する。電気航空機はまた、様々な他の電子デバイスを使用して、航空機機能を制御し、様々なタスクを完了させる。或るタイプの電気航空機は、電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ）であり得る。これらの電子デバイスは、ケーシング内で一緒にパッケージ化され得る。これらの電子デバイスは、電子機器の最適動作温度範囲内に電子機器を維持するために冷却を必要とする著しい熱を生成し得る。従来の冷却システムは、冷却デバイスのタイプの中でも、ケーシングの面を使用して熱を拡散させることを伴い得る。従来の冷却システムは、電子機器のパッケージ面の周囲で乏しい熱拡散能力をもたらし得、これは、より低い冷却効果及びより低い電子機能をもたらし得る。
【発明の概要】
【０００３】
電子デバイスは、動作中に熱を生成する。より要求が厳しい状況で電子デバイスを動作させると、当該電子デバイスは、より一層多くの熱を生成する。効果的に動作するために、電子デバイスは、理想的な動作温度範囲内で維持される必要がある。したがって、電子デバイスは、冷却される必要がある。多くの場合、電子デバイスは、保護ケーシングによって囲まれており、当該保護ケーシングは、電子デバイスに対する損傷を防ぐのに役立ち得るが、電子デバイスによって生成される熱を更に閉じ込め得る。ケーシングは、冷却システムを利用して電子デバイスを冷まそうとし得る。従来の冷却システムは、熱を外に拡散させるためにケーシング自体の表面積の使用を伴い得る。しかしながら、従来の冷却システムは、ケーシングに沿って乏しい熱拡散をもたらし得、ここで、熱の大部分は、熱源に最も近いケーシングの部分に残り、少しの熱が、熱源から最も遠いケーシングの部分に拡散する。これは、表面積全体が冷却に使用されないため、ケーシング表面積の非効率的な使用をもたらす。この影響は特に、電子航空機に関連し、当該電子航空機では、揚力又は推力を提供しているモータは、電気航空機に給電するために必要とされる大きい電力の取り出しが原因で、著しい量の熱を生成し得る。したがって、電子航空機の冷却需要に対応するために同じ量のスペースで増加した冷却能力を有する冷却システムの必要性が存在する。
【０００４】
本システムは、熱拡散ケーシングと併せて自励振動ヒートパイプ（ＰＨＰ）を利用することによって、従来の冷却システムよりも効率的な冷却システムであり得る。ＰＨＰは、自励振動式ヒートパイプ（ＯＨＰ）とも称され得る。ＰＨＰは、蒸発器セクション及び凝縮器セクションを有するチャネルを含む。冷媒は、チャネル内に配置されている。冷媒は、気相及び液相間で変わって、蒸発器セクション及び凝縮器セクション間で移動し得る。このような変化は、熱を吸収及び解放し得、結果として、熱は、電子デバイスから吸収されて、ケーシングから離れたフィンの端で気流へ解放される。これは、より高い伝熱能力、高熱流束の拡散、航空機が経験するｇの力に耐える能力、向きに影響を受けない性能、及び構造の単純性の利点を提供し得る。
【０００５】
一実施形態では、電気モータアセンブリは、端面を有するモータハウジングと、モータハウジング内のモータと、モータハウジング端面に配置された電子機器アセンブリと、を含み、電子機器アセンブリは、ケーシングであって、ケーシングは、ケーシング内壁及びケーシング外壁を含み、ケーシング内壁及びケーシング外壁間のスペースは、第１のケーシング幅を定める、ケーシングと、第１のケーシング幅内に組み込まれた少なくとも１つのＰＨＰと、を含む。
【０００６】
別の実施形態では、電気モータアセンブリは、端面を有するモータハウジングと、モータハウジング内のモータと、モータハウジング端面に配置された電子機器アセンブリと、を含み、電子機器アセンブリは、ケーシングであって、ケーシングは、ケーシング内壁及びケーシング外壁間のスペースが第１のケーシング幅を定める、ケーシング内壁、ケーシング外壁、ケーシング外側ベース及びケーシング内側ベース間のスペースが第２のケーシング幅を定める、ケーシング内側ベース、ケーシング外側ベースを含み、第１のケーシング幅及び第２のケーシング幅は、少なくとも１つの接続ポイントを有する単一のチャネルを含む、ケーシングと、単一のチャネル内に組み込まれた少なくとも１つのＰＨＰと、を含む。
【０００７】
更に別の実施形態では、電動垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ）機は、電気モータアセンブリを含み、電気モータアセンブリは、端面を有するモータハウジングと、モータハウジング内のモータと、モータハウジング端面に配置された電子機器アセンブリと、を含み、電子機器アセンブリは、ケーシングであって、ケーシングは、ケーシング内壁及びケーシング外壁を含み、ケーシング内壁及びケーシング外壁間のスペースは、第１のケーシング幅を定める、ケーシングと、第１のケーシング幅内に組み込まれた少なくとも１つのＰＨＰと、を含む。
【０００８】
本開示に記載される技術の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、部分的に容易に、当該説明から当業者にとって明らかになるか、又は以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む、本開示に記載されるような技術を実施することによって認識される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むとより充分に理解され得る。
【００１０】
第１のケーシング幅及び第２のケーシング幅、並びに単一の流体接続チャネル内に組み込まれたＰＨＰを有する単一の流体接続チャネルを含む接続ポイントを有するケーシングの正面断面図を概略的に描写する図である。
第１のケーシング幅及び第１のケーシング幅内に組み込まれたＰＨＰを有するケーシングの正面断面図を概略的に描写する図である。
本明細書で示され記載される１つ以上の実施形態に係る、モータ、ケーシング、複数のフィン、及びプロペラアセンブリの正面断面図を概略的に描写する図である。
ｅＶＴＯＬにおける使用のために構成されたシステムを概略的に描写する図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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