電気機械アセンブリ
【課題】高いトルク出力を可能にする性能を高めた回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部１４と、実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部１６と、第１および第２の円形固定子鉄心部１４，１６間に配置されたコイル２０と、複数の永久磁石２２を含む回転子１２と、を含む。第１の固定子鉄心部１４と、第２の固定子鉄心部１６と、コイル２０と、回転子１２は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部１４および第２の固定子鉄心部１６の複数の歯は回転子１２に向かって突き出るように配置されている。さらに、第２の固定子鉄心部１６の歯は第１の固定子鉄心部１２の歯に関して円周方向に変位されており、回転子１２内の永久磁石２２は軟磁粉から作られた軸方向に延びる極部２４により互いに円周方向に分離されている。
【解決手段】回転電機は実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部１４と、実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部１６と、第１および第２の円形固定子鉄心部１４，１６間に配置されたコイル２０と、複数の永久磁石２２を含む回転子１２と、を含む。第１の固定子鉄心部１４と、第２の固定子鉄心部１６と、コイル２０と、回転子１２は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部１４および第２の固定子鉄心部１６の複数の歯は回転子１２に向かって突き出るように配置されている。さらに、第２の固定子鉄心部１６の歯は第１の固定子鉄心部１２の歯に関して円周方向に変位されており、回転子１２内の永久磁石２２は軟磁粉から作られた軸方向に延びる極部２４により互いに円周方向に分離されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は一般的に回転機械（ｒｏｔａｒｙ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。特に、本発明は複数の歯を含み実質的に円形である第１の固定子鉄心部と、複数の歯を含み実質的に円形である第２の固定子鉄心部と、第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、複数の永久磁石を含む回転子と、を含む回転電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｏｔａｒｙ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。さらに、第１の固定子鉄心部、第２の固定子鉄心部、コイルおよび回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されている。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
近年、調整極機械（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｐｏｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ）、クローポール機械、ランデル機械および交差磁束機械（ＴＦＭ）から発展した電気機械（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ）の設計はますます興味深いものとなってきている。これらの機械の原理を使用する電気機械は早くも１９１０年頃にＡｌｅｘａｄｅｒｓｓｏｎおよびＦｅｓｓｅｎｄｅｎにより開示されている。
【０００３】
ますます興味深いものとなってきている最も重要な理由の１つは、この設計は、たとえば、誘導機械、スイッチド・リラクタンス（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）機械さらには永久磁石ブラシレス機械に関して非常に高いトルク出力を可能にすることである。さらに、このような機械にはしばしばコイルの製作が容易であるという利点がある。しかしながら、この設計の１つの欠点は典型的に製作費が比較的高くかつ漏洩磁束が高いことであり、それにより機械の性能および効率が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（発明の概要）
したがって、性能を高めた回転電機を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は請求項１に従った回転電機および請求項１２に従った回転電機により達成される。本発明の実施例が従属項に開示されている。
【０００６】
特に、本発明の１側面に従って、回転電機は実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部と、実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部と、第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、複数の永久磁石を含む回転子と、を含んでいる。第１の固定子鉄心部、第２の固定子鉄心部、コイルおよび回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されている。さらに、第２の固定子鉄心部の歯は第１の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位され、回転子内の永久磁石は軟磁性材料から作られた軸方向に延びる極部により互いに円周方向に分離されている。
【０００７】
この構成の１つの利点は永久磁石およびコイルからの磁束をより効率的に使用できることである。たとえば、漏洩磁束路数が最小限に抑えられ永久磁石からの磁束は既知の調整極機械よりも大幅に利用することができる。他の電気機械に関して前記したような機械はより多くのトルクを発生することができる。さらにもう１つの利点はコイルの起磁力（ＭＭＦ）の全てを各極に対して利用することができ、特定のサイズおよび／またはコストに対して高い電気的荷重および高い出力が得られることである。
【０００８】
本発明のもう１つの側面に従って、回転機械は複数の位相部を含み、各々が前記した電気機械の特徴を含んでいる。
【０００９】
その利点は、前記したものの他に、このような機械を実質的に一定のトルクを提供するようにできることであり、それはある応用において有利となる。
【００１０】
一実施例では、極部は軟磁粉により作られる。極部を軟磁粉により作ることにより回転子の製作を単純化することができ、有効な３次元磁束路の利点を利用して磁束集中をより効率的とすることができる。
【００１１】
もう１つの実施例では、２つの固定子鉄心部間に磁束ブリッジが配置され、この磁束ブリッジは第１および第２の円形固定子鉄心部が同心状に配置される固定子ヨーク部である。このような固定子鉄心部を配置することにより、固定子アセンブリの部品の製作工程および固定子アセンブリの組立工程を容易にしよりコスト効果的にすることができる。
【００１２】
以下の詳細な説明を読めば本発明のさらなる応用範囲が明らかになる。しかしながら、詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施例を示すものではあるが、単なる例示のために与えられたものであり、当業者ならばこの詳細な説明を読めば本発明の精神および範囲内でさまざまな変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１側面の一実施例に従ったラジアル回転電機の略分解斜視図である。
【図２】図１の回転電機の略斜視図である。
【図３】図２の回転電機の断面図である。
【図４】図１−３の回転電機の固定子鉄心部の略図である。
【図５】図１−３の回転電機の回転子の略斜視図である。
【図６】磁束路も略示している、図１−３の回転電機の軸方向の略平面図である。
【図７】本発明の１側面の一実施例に従ったアキシアル回転電機の略分解斜視図である。
【図８】図７の回転電機の略斜視図である。
【図９】図７の回転電機の固定子アセンブリの略斜視図である。
【図１０】図７の回転電機の回転子の略斜視図である。
【図１１】本発明の第２の側面の実施例に従った三相回転機の略斜視図である。
【図１２】図１１の三相回転機の斜視断面図である。
【図１３】異なる位相関の可能な空間差を示す、図１１の三相回転機の各相の第１の固定子鉄心部の略図である。
【図１４】本発明の一実施例に従った二相アキシアル回転電機の略分解斜視図である。
【図１５】図１４の二相回転機の略斜視図である。
【図１６】本発明の一実施例に従った三相回転電機の略分解斜視図である。
【図１７】図１６の三相回転電機の略斜視図である。
【図１８】本発明の一実施例に従った回転電機の略分解斜視図である。
【図１９】図１８の回転機の固定子部の略斜視図である。
【実施例】
【００１４】
（実施例の詳細な説明）
添付図について好ましい実施例の以下の説明を読めば本発明の他の特徴および利点が明らかとなる。図１−３は本発明に従った回転機の一実施例を示す。この実施例は固定子アセンブリ１０および回転子１２を含んでいる。
【００１５】
固定子アセンブリは第１の固定子鉄心部１４、第２の固定子鉄心部１６、固定子ヨーク部１８およびコイル２０を含んでいる。
【００１６】
回転子は永久磁石２２および極部２４を含んでいる。
【００１７】
固定子の固定子ヨーク部１８は第１および第２の固定子鉄心部１４，１６間に磁束路を提供して、「磁束ブリッジ」として作用するようにされている。固定子の組立てを容易にしかつ２つの固定子鉄心部１４，１６間で比較的低いリラクタンス遷移を提供するために、固定子ヨーク部１８に対して使用される材料は軟磁粉とすることができる。
【００１８】
図１−３の実施例で使用された固定子鉄心部１４，１６の実施例が図４に示されている。１つの固定子鉄心部しか図示されていない。しかしながら、一実施例では、２つの固定子鉄心部１４，１６は実質的に同一である。各固定子鉄心部は本質的に円形形状であり複数の半径方向に延びる歯２６を含んでいる。歯２６は回転子１２と閉回路磁束路を形成するために回転子１２に向かって延びるようにされている。図４では、歯は内部回転子に向かって内向きに延びるように示されている。しかしながら、図示せぬ一実施例では、回転子を固定子鉄心部１４，１６の外側に配置することができ、そのために歯は半径方向外向きに延びるように配置される。
【００１９】
図１および４に示す実施例では、固定子鉄心部１４，１６は積層される、すなわち、薄い電気絶縁体により分離された軟磁性材料の積層シートから作られる。固定子鉄心部の一般的な積層技術は当業者ならばよく知っている。一実施例では、積層鉄心部１４，１６は、たとえば、歯間の領域をパンチングにより除去して歯が形成されている軟磁性材料の細片すなわち細長シートから作ることができる。次に、各形成されたシートまたは複数の形成されたシートが面に平行な方向に曲げられて円形形状とされる。アキシアル磁束機械に対する対応する製作技術がＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ ＡＢに記述されている。本積層鉄心背部（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｃｏｒｅ ｂａｃｋ ｓｅｃｔｉｏｎ）とＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１の鉄心背部の違いは、各々が個別に製作された歯を受け入れるようにされている開口を含むＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１文書のシートとは異なり、本鉄心背部のシートは鉄心背部の歯をも形成することである。鉄心背部をこのように製作することによりスクラップが減り、軟磁性材料はより効率的に使用される。
【００２０】
図１−３の実施例で使用された回転子１２の実施例が図５に示されている。回転子１２は永久磁石部２２および軟磁性材料から作られた極部２４を含んでいる。極部２４は永久磁石２２間に配置され、永久磁石２２を互いに分離する。
【００２１】
図５に示す実施例では、永久磁石２２および極部２４は回転子の軸方向に実質的に同じ距離だけ延びている。
【００２２】
永久磁石はその磁化方向が実質的に円周方向となる、すなわち、北極および南極が、それぞれ、実質的に円周方向を向くようにされている。
【００２３】
さらに、円周方向に数えて一つ置きの永久磁石２２はその磁化方向が他の永久磁石に関して反対方向となるようにされている。したがって、１つの永久磁石２２の北極Ｎは隣接永久磁石２２の１つの北極Ｎに面している。同様に、１つの永久磁石２２の南極Ｓは隣接永久磁石２２の南極Ｓに面している。
【００２４】
回転子１２のこの設計には永久磁石２２からの磁束集中を可能にして固定子１０の歯２６に対向する回転子１２の表面が両方の隣接永久磁石２２からの全磁束を対向する歯６の表面へ与えられるという利点がある。磁束集は歯に対向する領域により分割された各極部２４に対向する永久磁石２２の領域の関数と見ることができる。各極部２４の磁束集中性により弱い低コストの永久磁石を回転子内の永久磁石２２として使用して非常に高い空隙磁束密度を達成することができる。磁束集中は有効な３次元磁束路を可能にする軟磁粉から作られる極部により促進される。さらに、この設計により対応するタイプの機械よりもより効率的に磁石を使用することができる。この設計のさらにもう１つの利点は磁石が回転子位置に無関係に実質的に同じリラクタンスとなり脈動磁束の問題を緩和することである。
【００２５】
前記した実施例では、図１および図６参照、第１および第２の固定子鉄心部１４，１６は互いに軸方向に変位され共通軸周りに配置される。コイル２０は２つの固定子鉄心部１４，１６間に配置される。コイルをこのように配置することの利点は全てのＭＭＦ（起磁力）に各極が遭遇して、定められたサイズおよび／またはコストに対して高い電気的荷重および高い出力が得られることである。固定子ヨーク部１８は２つの固定子鉄心部１４，１６に同心的に配置される。２つの固定子鉄心部１４，１６間の磁束ブリッジとして配置されるように、固定子ヨーク部１８は、軸方向において、実質的に２つの固定子鉄心部１４，１６およびコイル２０のアセンブリの長さに対応する長さである。固定子ヨーク部１８を軟磁粉から作ることにより、固定子鉄心部１４，１６から固定子ヨーク部１８に至る３次元磁束路の効率は固定子ヨーク部が積層板から作られる実施例に関して高められる。
【００２６】
さらに、２つの固定子鉄心部の一方は他方の固定子鉄心部に関して回転変位される。この変位により一方の固定子鉄心部の歯２６は他方の固定子鉄心部の歯の円周方向位置とは異なる円周方向位置に位置決めされる。これは図６に示され、この観点から、第１の固定子鉄心部１４はコイル２０の前に位置決めされ、第２の固定子鉄心部１６はコイルの後ろに位置決めされる。第２の固定子鉄心部１６の隠れた部分は破線で示されている。図６に示す実施例では、固定子鉄心部１４，１６の一方の各歯は、円周方向において、他方の固定子部の２つの歯間の間隙の中央に位置決めされる。
【００２７】
固定子アセンブリ１０の前記した構成には組立てが容易で部品の製作が容易であるという利点がある。
【００２８】
次に、回転子１２は図示せぬアクスル（ａｘｌｅ）５０すなわちシャフト上に配置され固定子アセンブリ１０の中心に位置決めされるか、あるいは、回転子がアウターロータ型であれば固定子アセンブリ周りに位置決めされる。
【００２９】
一方の固定子鉄心部の歯を他方の固定子鉄心部の歯に関して変位させる概念は前記した最も有効な回転子設計を有効利用するのに有利である。図６について、永久磁石２２から開始する時、システムの磁束路は次のように描くことができる、
Ｉ）磁束路は最初円周方向であり永久磁石２２から隣接極部２４内を向いていて、磁束集中を生じることがあり、極部２４内で磁束路は円周方向であり永久磁石２２の対向領域からの磁束を第１の固定子鉄心部１４の歯２６の位置に集中させるために一部軸方向であり、
ＩＩ）次に、磁束路は極部２４から半径方向を向き、空隙２８を横切り第１の固定子鉄心部１４の歯を通り半径方向および一部円周方向に、ここでは固定子ヨーク部１８である、磁束ブリッジ内に入り、
ＩＩＩ）次に、磁束路は軸方向および円周方向を向き磁束ブリッジを通って第２の固定子鉄心部１６の隣接歯へ向かい、
ＩＶ）次に、磁束路は半径方向を向き第２の固定子鉄心部１６の歯を通り、この歯と回転子間の空隙２８を横切って永久磁石２２の他方側の極部２４に入り、
Ｖ）次に、磁束路は円周方向を向き永久磁石２２へ戻る。
【００３０】
各永久磁石に対して対応する磁束路を描くことができるが、理解し易くするために１つしか示されていない。
【００３１】
本発明の一実施例では、一方の固定子鉄心部１４の歯２６は円周方向に延びる間隙により他方の固定子鉄心部１６の歯２６から軸方向に分離されている。間隙は円周方向に延びていて第２の固定子鉄心部１６の歯２６間のスペース内へ軸方向に延びる第１の固定子鉄心部１４の歯２６により中断されない。すなわち、間隙は完全なリングを描く。
【００３２】
２つの固定子鉄心部１４，１６間に配置されるコイル２０には異なる動作電圧、たとえば正弦波または方形波、を供給することができる。
【００３３】
本発明のもう１つの実施例では、図１−６について記述したラジアル回転電機の一般的設計をアキシャル回転電機に使用することができる。アキシャル回転電機に対する一般的性質および利点はラジアル回転電機に対するものと同じである。しかしながら、アキシャル回転電機は以下に記述するさらなる利点を提示することができる。
【００３４】
本発明の１つの側面および実施例に従ったアキシャル回転電機およびその部品を図７−１０に示す。ラジアル回転電機だけでなくアキシャル回転電機も固定子アセンブリ６０および回転子６２を含んでいる。ラジアル回転電機とこのアキシャル回転電機間の本質的な違いはアキシャル回転電機の第１および第２の固定子鉄心部６４，６６がアキシャル突起歯７６を含むことである。さらに、第１の固定子鉄心部６４は第２の固定子鉄心部６６を取り囲んでおり、両方が実質的に同じ軸方向位置に配置されており、それは図８および９から明らかである。ラジアル回転電機のコイルと実質的に同一であるコイル７０が第１および第２の固定子鉄心部６４，６６間に配置されている、すなわち、コイルは第２の固定子鉄心部６６の周辺を取り囲み第１の固定子鉄心部６４に取り囲まれている。磁束ブリッジすなわち固定子ヨーク部６８は第１および第２の両方の固定子鉄心部６４，６６上に軸方向から配置され、かつ回転子６２に対向しない端部上に配置される。
【００３５】
図７および９に明示されているように、第１の固定子鉄心部６４および第２の固定子鉄心部６６の半径方向幅は異なることがある。これらの磁束路を通過する磁束が経験する断面積の領域を実質的に同一にして固定子アセンブリ６０の磁束路を最適化するために、固定子鉄心部６４，６６には異なる半径方向幅が与えられる。したがって、第１の固定子鉄心部６４の歯は第２の固定子鉄心部の歯よりも円周方向に長く半径方向に短い。
【００３６】
ラジアル回転電機と同様に、第２の固定子鉄心部６６の歯７６は第１の固定子鉄心部６４の歯７６に関して円周方向に変位されている、図９参照。したがって、第１の固定子鉄心部６４の歯７６が回転子６２の特定の極部７４に対向している時、同じ極部７４に対向している第２の固定子鉄心部６６の歯７６は無い。
【００３７】
固定子アセンブリ６０の材料および組成の選出はラジアル回転電機に関連して記述した任意の実施例と同一とすることができる。しかしながら、積層のシートが軸方向に広がる点において固定子鉄心部６４，６６の積層方向は異なる。したがって、固定子鉄心部６４，６６はシートの面の法線に対応する方向で曲げられてリングまたは螺旋とされリング状固定子鉄心部に組立てられる細長シートから作ることができる。
【００３８】
回転子６２はラジアル回転電機の回転子に対するものと同様に配置される永久磁石７２および極部７４を含むこともできる、図５および１０参照。このように、永久磁石の極は円周方向に向けられる。回転子に使用される材料はラジアル回転電機の実施例で記述した材料と同一とすることができる。
【００３９】
この実施例の回転子６２は空隙７８を介して固定子鉄心部６４，６６の歯に対向する２つの軸方向を向いた表面の一方と固定子鉄心部６４，６６の歯との間で磁束を行き来させるようにされている、図１，８および１０参照。このように、アキシャル回転電機の回転子６２は軸方向に磁束を分布し受け入れるようにされており、ラジアル回転電機の回転子１２は半径方向に磁束を分布し受け入れるようにされている。これにより、歯に対向する十分な相互作用領域を提供するために、アキシャル回転電機の回転子６２は半径方向においてラジアル回転電機よりも広くなることがある。しかしながら、回転子６２を軸方向に小さくしてフラットなモータ設計を可能にすることができる。したがって、車両の車輪に嵌めることができるような少量の軸方向スペースを必要とするようなモータを作ることさえできる。
【００４０】
本発明の一実施例では、一方の固定子鉄心部６４の歯７６は円周方向に延びる間隙により他方の固定子鉄心部６６の歯７６から半径方向に分離されている。間隙は円周方向に延び第２の固定子鉄心部６６の歯７６間のスペース内へ軸方向に延びる第１の固定子鉄心部６４の歯７６により中断されない。言い換えれば、間隙は完全なリングを描く。
【００４１】
ラジアルまたはアキシャル回転電機のいずれか一方の固定子鉄心部のさらなる実施例が可能であり、有利な場合もある。たとえば、固定子鉄心部１４，１６；６４，６６の各々を軟磁粉から作ることができる。固定子鉄心部が軟磁粉から作られる場合、固定子ヨーク部１８；６８は除去することができ、磁束ブリッジ機能を固定子鉄心部１４，１６；６４，６６に内蔵することができる。これは各固定子鉄心部１４，１６；６４，６６内に円周方向に実質的に連続的に配置された突起を含むように固定子鉄心部１４，１６；６４，６６を形成して達成することができる。突起は他方の固定子鉄心部１４，１６；６４，６６に向かって突き出るように配置される。このような設計は固定子アセンブリの組立工程がさらに容易になる点において有利である。
【００４２】
しかしながら、ある応用では、固定子鉄心部１４，１６；６４，６６を積層板から作り固定子ヨーク部１８；６８を軟磁粉から作るのが有利となることがある。このような１つの利点は、しばらくの間、積層板は２次元磁束路において軟磁粉よりも良好な透磁率を有し、軟磁粉は３次元磁束路を必要とする部品に対してより良い性質を有することである。したがって、２つの材料、積層板および軟磁粉、の組合せにより効率的な磁束路を提供することができる。したがって、このようにして製作される機械は出力密度、すなわち発生される力のモータの空間堆積に対する比率、が増加する。さらに、前記した２つの材料を組み合わせた機械内の抵抗損が減少し、それは所望のトルクを発生するのにより少ない電流しか必要としない結果である。固定子鉄心部１４，１６；６４，６６内に積層板を使用することにより、軟磁粉構造よりも大きいねじれ力に耐えられる構造が達成される。
【００４３】
軟磁粉から作られた２つの磁束接続部間に配置された積層部から固定子ヨーク部１８；６８を形成することにより機械の効率をさらに高めることができる。３次元磁束伝導性により磁束を積層部に結合するために、各磁束接続部を各固定子鉄心部上に配置することができる。
【００４４】
さらにもう１つの実施例では、全体ヨーク部１８；６８が積層から作られる。積層は積層シートの延長部がラジアルおよびアキシャルである、すなわち、シートの面への法線が実質的に円周方向を指しているようにされる。このような積層シートは楔状とするか、あるいはシート間にスロットを配置することができる。
【００４５】
一実施例では、軟磁粉コンポーネントすなわち部品は使用する軟磁性材料に応じて所望する形に圧粉成形または焼結することができる。得られるコンポーネントすなわち部品は少なくとも１μΩｍの抵抗率を提示しなければならない。さらに、もう１つの実施例では、固定子部品の密度は少なくとも６５００ｋｇ／ｍ３とすることができる。圧粉成形により固定子部品を作るために使用できる軟磁粉のいくつかの例はＨｏｅｇａｎａｅｓ ＡＢ，Ｓ−２６３ ８３ Ｈｏｅｇａｎａｅｓ，スエーデンのＳｏｍａｌｏｙ ５００、Ｓｏｍａｌｏｙ ５５０およびＰｅｒｍｉｔｅ ７５である。
【００４６】
さらにもう１つの実施例では、固定子鉄心部１４，１６の複数の歯２６の中にスロット３０が配置されている、図１８，１９参照。スロット３０は複数の歯２６の各々を軸および半径方向に延びるようにされている。このようなスロット３０を配置することにより永久磁石から歯の望ましくない表面への漏洩が減少される。このような望ましくない表面は固定子鉄心部の背面から歯の先端へ広がる表面とすることができる、すなわち回転子に対向する表面ではない。
【００４７】
図１−３および６−８の全てがある応用に対して非常に有用となることがある単相機械を示している。このような機械は（１＋ｃｏｓ２ωｔ）の形の単向性脈動トルクを発生する。２台以上の単相機械を結合して正しい空間および時間位相角によりそれらを分離することにより、得られる機械は実質的に定トルクを発生することができる。結合できる相数は実際的な要件だけで制限される。
【００４８】
本発明に従った、ここでは三相機械である、多層ラジアル機械の例が図１１−１２に示されている。参照数字は、′が第１相の特徴に関し、′′が第２相の特徴に関し、′′′が第３相の特徴に関する違いのある単相ラジアル機械の参照数字に対応する。これらの図には回転子が搭載されるアクスル５０が示されている。各位相部、すなわち明細書に前記したような単相機械、はそれ自体の回転子を含んで示されている、すなわち各位相部は前記した単相機械に完全に対応する。しかしながら、３つの位相部全てとの相互作用に対して単一回転子を配置することができる、すなわち、ラジアル単相機械に関連して前記した回転子は３つの位相部全てと相互作用するために軸方向に延長される。さらに、図はラジアル電気機械から作られるバリエーションしか示していないが、各ラジアル位相部はアキシャル位相部と交換することができる。
【００４９】
位相間の空間分離の例を図１３に示す。各位相の第１の固定子鉄心部１４′、１４′′、１４′′′が図示されている。この例における空間分離は他の位相の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位されている１つの位相の固定子鉄心部の歯に関連している。
【００５０】
アキシャル位相部を利用する二相電気機械、すなわち図７−１０に関して記述したアキシャル電気機械、の実施例が図１４−１５に示されている。参照数字は、′が第１の位相部の特徴に関し、′′が第２の位相部の特徴に関する違いのある単相アキシャル機械の参照数字に対応する。この実施例では、固定子アセンブリ６０′および６０′′はそれらの歯７６′および７６′′が他方の固定子アセンブリに対向するようにされている。２つの固定子アセンブリ６０′および６０′′は同じ回転子６２を共有するようにされている。この実施例はそれが、少なくとも軸方向において、非常にコンパクトとなり、比較的少数の部品を含み、すなわち組立てが容易であり、しかも前記した利点を示す点において有利である。
【００５１】
本発明に従った三相電気機械のもう１つの実施例が図１６−１７に示されている。この実施例は２つのアキシャル位相部および１つのラジアル位相部および本発明に従って磁束が軸方向および半径方向の両方で固定子アセンブリに対して送受されるようにされた１つの回転子を含んでいる。図において、参照数字は、′が第１のアキシャル位相部の特徴に関し、′′が第２のアキシャル位相部の特徴に関する違いのある単相アキシャル機械および単相ラジアル機械の参照数字に対応する。電気機械をこのように設計することにより、組立てが容易でしかも回転電機の有利な特性を提示する非常にコンパクトな三相電気機械を本発明に従って製造することができる。
【００５２】
本発明は調整極機械のより効率的な設計に関連している。明細書には本発明のインプリメンテーション例が与えられている。明細書は制約的感覚で解釈すべきではない。当業者ならば本発明の範囲および精神を必ずしも逸脱しない変更および修正が自明である。
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は一般的に回転機械（ｒｏｔａｒｙ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。特に、本発明は複数の歯を含み実質的に円形である第１の固定子鉄心部と、複数の歯を含み実質的に円形である第２の固定子鉄心部と、第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、複数の永久磁石を含む回転子と、を含む回転電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｏｔａｒｙ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。さらに、第１の固定子鉄心部、第２の固定子鉄心部、コイルおよび回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されている。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
近年、調整極機械（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｐｏｌｅ ｍａｃｈｉｎｅ）、クローポール機械、ランデル機械および交差磁束機械（ＴＦＭ）から発展した電気機械（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ）の設計はますます興味深いものとなってきている。これらの機械の原理を使用する電気機械は早くも１９１０年頃にＡｌｅｘａｄｅｒｓｓｏｎおよびＦｅｓｓｅｎｄｅｎにより開示されている。
【０００３】
ますます興味深いものとなってきている最も重要な理由の１つは、この設計は、たとえば、誘導機械、スイッチド・リラクタンス（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）機械さらには永久磁石ブラシレス機械に関して非常に高いトルク出力を可能にすることである。さらに、このような機械にはしばしばコイルの製作が容易であるという利点がある。しかしながら、この設計の１つの欠点は典型的に製作費が比較的高くかつ漏洩磁束が高いことであり、それにより機械の性能および効率が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（発明の概要）
したがって、性能を高めた回転電機を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は請求項１に従った回転電機および請求項１２に従った回転電機により達成される。本発明の実施例が従属項に開示されている。
【０００６】
特に、本発明の１側面に従って、回転電機は実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部と、実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部と、第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、複数の永久磁石を含む回転子と、を含んでいる。第１の固定子鉄心部、第２の固定子鉄心部、コイルおよび回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されている。さらに、第２の固定子鉄心部の歯は第１の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位され、回転子内の永久磁石は軟磁性材料から作られた軸方向に延びる極部により互いに円周方向に分離されている。
【０００７】
この構成の１つの利点は永久磁石およびコイルからの磁束をより効率的に使用できることである。たとえば、漏洩磁束路数が最小限に抑えられ永久磁石からの磁束は既知の調整極機械よりも大幅に利用することができる。他の電気機械に関して前記したような機械はより多くのトルクを発生することができる。さらにもう１つの利点はコイルの起磁力（ＭＭＦ）の全てを各極に対して利用することができ、特定のサイズおよび／またはコストに対して高い電気的荷重および高い出力が得られることである。
【０００８】
本発明のもう１つの側面に従って、回転機械は複数の位相部を含み、各々が前記した電気機械の特徴を含んでいる。
【０００９】
その利点は、前記したものの他に、このような機械を実質的に一定のトルクを提供するようにできることであり、それはある応用において有利となる。
【００１０】
一実施例では、極部は軟磁粉により作られる。極部を軟磁粉により作ることにより回転子の製作を単純化することができ、有効な３次元磁束路の利点を利用して磁束集中をより効率的とすることができる。
【００１１】
もう１つの実施例では、２つの固定子鉄心部間に磁束ブリッジが配置され、この磁束ブリッジは第１および第２の円形固定子鉄心部が同心状に配置される固定子ヨーク部である。このような固定子鉄心部を配置することにより、固定子アセンブリの部品の製作工程および固定子アセンブリの組立工程を容易にしよりコスト効果的にすることができる。
【００１２】
以下の詳細な説明を読めば本発明のさらなる応用範囲が明らかになる。しかしながら、詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施例を示すものではあるが、単なる例示のために与えられたものであり、当業者ならばこの詳細な説明を読めば本発明の精神および範囲内でさまざまな変更および修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１側面の一実施例に従ったラジアル回転電機の略分解斜視図である。
【図２】図１の回転電機の略斜視図である。
【図３】図２の回転電機の断面図である。
【図４】図１−３の回転電機の固定子鉄心部の略図である。
【図５】図１−３の回転電機の回転子の略斜視図である。
【図６】磁束路も略示している、図１−３の回転電機の軸方向の略平面図である。
【図７】本発明の１側面の一実施例に従ったアキシアル回転電機の略分解斜視図である。
【図８】図７の回転電機の略斜視図である。
【図９】図７の回転電機の固定子アセンブリの略斜視図である。
【図１０】図７の回転電機の回転子の略斜視図である。
【図１１】本発明の第２の側面の実施例に従った三相回転機の略斜視図である。
【図１２】図１１の三相回転機の斜視断面図である。
【図１３】異なる位相関の可能な空間差を示す、図１１の三相回転機の各相の第１の固定子鉄心部の略図である。
【図１４】本発明の一実施例に従った二相アキシアル回転電機の略分解斜視図である。
【図１５】図１４の二相回転機の略斜視図である。
【図１６】本発明の一実施例に従った三相回転電機の略分解斜視図である。
【図１７】図１６の三相回転電機の略斜視図である。
【図１８】本発明の一実施例に従った回転電機の略分解斜視図である。
【図１９】図１８の回転機の固定子部の略斜視図である。
【実施例】
【００１４】
（実施例の詳細な説明）
添付図について好ましい実施例の以下の説明を読めば本発明の他の特徴および利点が明らかとなる。図１−３は本発明に従った回転機の一実施例を示す。この実施例は固定子アセンブリ１０および回転子１２を含んでいる。
【００１５】
固定子アセンブリは第１の固定子鉄心部１４、第２の固定子鉄心部１６、固定子ヨーク部１８およびコイル２０を含んでいる。
【００１６】
回転子は永久磁石２２および極部２４を含んでいる。
【００１７】
固定子の固定子ヨーク部１８は第１および第２の固定子鉄心部１４，１６間に磁束路を提供して、「磁束ブリッジ」として作用するようにされている。固定子の組立てを容易にしかつ２つの固定子鉄心部１４，１６間で比較的低いリラクタンス遷移を提供するために、固定子ヨーク部１８に対して使用される材料は軟磁粉とすることができる。
【００１８】
図１−３の実施例で使用された固定子鉄心部１４，１６の実施例が図４に示されている。１つの固定子鉄心部しか図示されていない。しかしながら、一実施例では、２つの固定子鉄心部１４，１６は実質的に同一である。各固定子鉄心部は本質的に円形形状であり複数の半径方向に延びる歯２６を含んでいる。歯２６は回転子１２と閉回路磁束路を形成するために回転子１２に向かって延びるようにされている。図４では、歯は内部回転子に向かって内向きに延びるように示されている。しかしながら、図示せぬ一実施例では、回転子を固定子鉄心部１４，１６の外側に配置することができ、そのために歯は半径方向外向きに延びるように配置される。
【００１９】
図１および４に示す実施例では、固定子鉄心部１４，１６は積層される、すなわち、薄い電気絶縁体により分離された軟磁性材料の積層シートから作られる。固定子鉄心部の一般的な積層技術は当業者ならばよく知っている。一実施例では、積層鉄心部１４，１６は、たとえば、歯間の領域をパンチングにより除去して歯が形成されている軟磁性材料の細片すなわち細長シートから作ることができる。次に、各形成されたシートまたは複数の形成されたシートが面に平行な方向に曲げられて円形形状とされる。アキシアル磁束機械に対する対応する製作技術がＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ ＡＢに記述されている。本積層鉄心背部（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｃｏｒｅ ｂａｃｋ ｓｅｃｔｉｏｎ）とＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１の鉄心背部の違いは、各々が個別に製作された歯を受け入れるようにされている開口を含むＷＯ ２００４／０９３２９１ Ａ１文書のシートとは異なり、本鉄心背部のシートは鉄心背部の歯をも形成することである。鉄心背部をこのように製作することによりスクラップが減り、軟磁性材料はより効率的に使用される。
【００２０】
図１−３の実施例で使用された回転子１２の実施例が図５に示されている。回転子１２は永久磁石部２２および軟磁性材料から作られた極部２４を含んでいる。極部２４は永久磁石２２間に配置され、永久磁石２２を互いに分離する。
【００２１】
図５に示す実施例では、永久磁石２２および極部２４は回転子の軸方向に実質的に同じ距離だけ延びている。
【００２２】
永久磁石はその磁化方向が実質的に円周方向となる、すなわち、北極および南極が、それぞれ、実質的に円周方向を向くようにされている。
【００２３】
さらに、円周方向に数えて一つ置きの永久磁石２２はその磁化方向が他の永久磁石に関して反対方向となるようにされている。したがって、１つの永久磁石２２の北極Ｎは隣接永久磁石２２の１つの北極Ｎに面している。同様に、１つの永久磁石２２の南極Ｓは隣接永久磁石２２の南極Ｓに面している。
【００２４】
回転子１２のこの設計には永久磁石２２からの磁束集中を可能にして固定子１０の歯２６に対向する回転子１２の表面が両方の隣接永久磁石２２からの全磁束を対向する歯６の表面へ与えられるという利点がある。磁束集は歯に対向する領域により分割された各極部２４に対向する永久磁石２２の領域の関数と見ることができる。各極部２４の磁束集中性により弱い低コストの永久磁石を回転子内の永久磁石２２として使用して非常に高い空隙磁束密度を達成することができる。磁束集中は有効な３次元磁束路を可能にする軟磁粉から作られる極部により促進される。さらに、この設計により対応するタイプの機械よりもより効率的に磁石を使用することができる。この設計のさらにもう１つの利点は磁石が回転子位置に無関係に実質的に同じリラクタンスとなり脈動磁束の問題を緩和することである。
【００２５】
前記した実施例では、図１および図６参照、第１および第２の固定子鉄心部１４，１６は互いに軸方向に変位され共通軸周りに配置される。コイル２０は２つの固定子鉄心部１４，１６間に配置される。コイルをこのように配置することの利点は全てのＭＭＦ（起磁力）に各極が遭遇して、定められたサイズおよび／またはコストに対して高い電気的荷重および高い出力が得られることである。固定子ヨーク部１８は２つの固定子鉄心部１４，１６に同心的に配置される。２つの固定子鉄心部１４，１６間の磁束ブリッジとして配置されるように、固定子ヨーク部１８は、軸方向において、実質的に２つの固定子鉄心部１４，１６およびコイル２０のアセンブリの長さに対応する長さである。固定子ヨーク部１８を軟磁粉から作ることにより、固定子鉄心部１４，１６から固定子ヨーク部１８に至る３次元磁束路の効率は固定子ヨーク部が積層板から作られる実施例に関して高められる。
【００２６】
さらに、２つの固定子鉄心部の一方は他方の固定子鉄心部に関して回転変位される。この変位により一方の固定子鉄心部の歯２６は他方の固定子鉄心部の歯の円周方向位置とは異なる円周方向位置に位置決めされる。これは図６に示され、この観点から、第１の固定子鉄心部１４はコイル２０の前に位置決めされ、第２の固定子鉄心部１６はコイルの後ろに位置決めされる。第２の固定子鉄心部１６の隠れた部分は破線で示されている。図６に示す実施例では、固定子鉄心部１４，１６の一方の各歯は、円周方向において、他方の固定子部の２つの歯間の間隙の中央に位置決めされる。
【００２７】
固定子アセンブリ１０の前記した構成には組立てが容易で部品の製作が容易であるという利点がある。
【００２８】
次に、回転子１２は図示せぬアクスル（ａｘｌｅ）５０すなわちシャフト上に配置され固定子アセンブリ１０の中心に位置決めされるか、あるいは、回転子がアウターロータ型であれば固定子アセンブリ周りに位置決めされる。
【００２９】
一方の固定子鉄心部の歯を他方の固定子鉄心部の歯に関して変位させる概念は前記した最も有効な回転子設計を有効利用するのに有利である。図６について、永久磁石２２から開始する時、システムの磁束路は次のように描くことができる、
Ｉ）磁束路は最初円周方向であり永久磁石２２から隣接極部２４内を向いていて、磁束集中を生じることがあり、極部２４内で磁束路は円周方向であり永久磁石２２の対向領域からの磁束を第１の固定子鉄心部１４の歯２６の位置に集中させるために一部軸方向であり、
ＩＩ）次に、磁束路は極部２４から半径方向を向き、空隙２８を横切り第１の固定子鉄心部１４の歯を通り半径方向および一部円周方向に、ここでは固定子ヨーク部１８である、磁束ブリッジ内に入り、
ＩＩＩ）次に、磁束路は軸方向および円周方向を向き磁束ブリッジを通って第２の固定子鉄心部１６の隣接歯へ向かい、
ＩＶ）次に、磁束路は半径方向を向き第２の固定子鉄心部１６の歯を通り、この歯と回転子間の空隙２８を横切って永久磁石２２の他方側の極部２４に入り、
Ｖ）次に、磁束路は円周方向を向き永久磁石２２へ戻る。
【００３０】
各永久磁石に対して対応する磁束路を描くことができるが、理解し易くするために１つしか示されていない。
【００３１】
本発明の一実施例では、一方の固定子鉄心部１４の歯２６は円周方向に延びる間隙により他方の固定子鉄心部１６の歯２６から軸方向に分離されている。間隙は円周方向に延びていて第２の固定子鉄心部１６の歯２６間のスペース内へ軸方向に延びる第１の固定子鉄心部１４の歯２６により中断されない。すなわち、間隙は完全なリングを描く。
【００３２】
２つの固定子鉄心部１４，１６間に配置されるコイル２０には異なる動作電圧、たとえば正弦波または方形波、を供給することができる。
【００３３】
本発明のもう１つの実施例では、図１−６について記述したラジアル回転電機の一般的設計をアキシャル回転電機に使用することができる。アキシャル回転電機に対する一般的性質および利点はラジアル回転電機に対するものと同じである。しかしながら、アキシャル回転電機は以下に記述するさらなる利点を提示することができる。
【００３４】
本発明の１つの側面および実施例に従ったアキシャル回転電機およびその部品を図７−１０に示す。ラジアル回転電機だけでなくアキシャル回転電機も固定子アセンブリ６０および回転子６２を含んでいる。ラジアル回転電機とこのアキシャル回転電機間の本質的な違いはアキシャル回転電機の第１および第２の固定子鉄心部６４，６６がアキシャル突起歯７６を含むことである。さらに、第１の固定子鉄心部６４は第２の固定子鉄心部６６を取り囲んでおり、両方が実質的に同じ軸方向位置に配置されており、それは図８および９から明らかである。ラジアル回転電機のコイルと実質的に同一であるコイル７０が第１および第２の固定子鉄心部６４，６６間に配置されている、すなわち、コイルは第２の固定子鉄心部６６の周辺を取り囲み第１の固定子鉄心部６４に取り囲まれている。磁束ブリッジすなわち固定子ヨーク部６８は第１および第２の両方の固定子鉄心部６４，６６上に軸方向から配置され、かつ回転子６２に対向しない端部上に配置される。
【００３５】
図７および９に明示されているように、第１の固定子鉄心部６４および第２の固定子鉄心部６６の半径方向幅は異なることがある。これらの磁束路を通過する磁束が経験する断面積の領域を実質的に同一にして固定子アセンブリ６０の磁束路を最適化するために、固定子鉄心部６４，６６には異なる半径方向幅が与えられる。したがって、第１の固定子鉄心部６４の歯は第２の固定子鉄心部の歯よりも円周方向に長く半径方向に短い。
【００３６】
ラジアル回転電機と同様に、第２の固定子鉄心部６６の歯７６は第１の固定子鉄心部６４の歯７６に関して円周方向に変位されている、図９参照。したがって、第１の固定子鉄心部６４の歯７６が回転子６２の特定の極部７４に対向している時、同じ極部７４に対向している第２の固定子鉄心部６６の歯７６は無い。
【００３７】
固定子アセンブリ６０の材料および組成の選出はラジアル回転電機に関連して記述した任意の実施例と同一とすることができる。しかしながら、積層のシートが軸方向に広がる点において固定子鉄心部６４，６６の積層方向は異なる。したがって、固定子鉄心部６４，６６はシートの面の法線に対応する方向で曲げられてリングまたは螺旋とされリング状固定子鉄心部に組立てられる細長シートから作ることができる。
【００３８】
回転子６２はラジアル回転電機の回転子に対するものと同様に配置される永久磁石７２および極部７４を含むこともできる、図５および１０参照。このように、永久磁石の極は円周方向に向けられる。回転子に使用される材料はラジアル回転電機の実施例で記述した材料と同一とすることができる。
【００３９】
この実施例の回転子６２は空隙７８を介して固定子鉄心部６４，６６の歯に対向する２つの軸方向を向いた表面の一方と固定子鉄心部６４，６６の歯との間で磁束を行き来させるようにされている、図１，８および１０参照。このように、アキシャル回転電機の回転子６２は軸方向に磁束を分布し受け入れるようにされており、ラジアル回転電機の回転子１２は半径方向に磁束を分布し受け入れるようにされている。これにより、歯に対向する十分な相互作用領域を提供するために、アキシャル回転電機の回転子６２は半径方向においてラジアル回転電機よりも広くなることがある。しかしながら、回転子６２を軸方向に小さくしてフラットなモータ設計を可能にすることができる。したがって、車両の車輪に嵌めることができるような少量の軸方向スペースを必要とするようなモータを作ることさえできる。
【００４０】
本発明の一実施例では、一方の固定子鉄心部６４の歯７６は円周方向に延びる間隙により他方の固定子鉄心部６６の歯７６から半径方向に分離されている。間隙は円周方向に延び第２の固定子鉄心部６６の歯７６間のスペース内へ軸方向に延びる第１の固定子鉄心部６４の歯７６により中断されない。言い換えれば、間隙は完全なリングを描く。
【００４１】
ラジアルまたはアキシャル回転電機のいずれか一方の固定子鉄心部のさらなる実施例が可能であり、有利な場合もある。たとえば、固定子鉄心部１４，１６；６４，６６の各々を軟磁粉から作ることができる。固定子鉄心部が軟磁粉から作られる場合、固定子ヨーク部１８；６８は除去することができ、磁束ブリッジ機能を固定子鉄心部１４，１６；６４，６６に内蔵することができる。これは各固定子鉄心部１４，１６；６４，６６内に円周方向に実質的に連続的に配置された突起を含むように固定子鉄心部１４，１６；６４，６６を形成して達成することができる。突起は他方の固定子鉄心部１４，１６；６４，６６に向かって突き出るように配置される。このような設計は固定子アセンブリの組立工程がさらに容易になる点において有利である。
【００４２】
しかしながら、ある応用では、固定子鉄心部１４，１６；６４，６６を積層板から作り固定子ヨーク部１８；６８を軟磁粉から作るのが有利となることがある。このような１つの利点は、しばらくの間、積層板は２次元磁束路において軟磁粉よりも良好な透磁率を有し、軟磁粉は３次元磁束路を必要とする部品に対してより良い性質を有することである。したがって、２つの材料、積層板および軟磁粉、の組合せにより効率的な磁束路を提供することができる。したがって、このようにして製作される機械は出力密度、すなわち発生される力のモータの空間堆積に対する比率、が増加する。さらに、前記した２つの材料を組み合わせた機械内の抵抗損が減少し、それは所望のトルクを発生するのにより少ない電流しか必要としない結果である。固定子鉄心部１４，１６；６４，６６内に積層板を使用することにより、軟磁粉構造よりも大きいねじれ力に耐えられる構造が達成される。
【００４３】
軟磁粉から作られた２つの磁束接続部間に配置された積層部から固定子ヨーク部１８；６８を形成することにより機械の効率をさらに高めることができる。３次元磁束伝導性により磁束を積層部に結合するために、各磁束接続部を各固定子鉄心部上に配置することができる。
【００４４】
さらにもう１つの実施例では、全体ヨーク部１８；６８が積層から作られる。積層は積層シートの延長部がラジアルおよびアキシャルである、すなわち、シートの面への法線が実質的に円周方向を指しているようにされる。このような積層シートは楔状とするか、あるいはシート間にスロットを配置することができる。
【００４５】
一実施例では、軟磁粉コンポーネントすなわち部品は使用する軟磁性材料に応じて所望する形に圧粉成形または焼結することができる。得られるコンポーネントすなわち部品は少なくとも１μΩｍの抵抗率を提示しなければならない。さらに、もう１つの実施例では、固定子部品の密度は少なくとも６５００ｋｇ／ｍ３とすることができる。圧粉成形により固定子部品を作るために使用できる軟磁粉のいくつかの例はＨｏｅｇａｎａｅｓ ＡＢ，Ｓ−２６３ ８３ Ｈｏｅｇａｎａｅｓ，スエーデンのＳｏｍａｌｏｙ ５００、Ｓｏｍａｌｏｙ ５５０およびＰｅｒｍｉｔｅ ７５である。
【００４６】
さらにもう１つの実施例では、固定子鉄心部１４，１６の複数の歯２６の中にスロット３０が配置されている、図１８，１９参照。スロット３０は複数の歯２６の各々を軸および半径方向に延びるようにされている。このようなスロット３０を配置することにより永久磁石から歯の望ましくない表面への漏洩が減少される。このような望ましくない表面は固定子鉄心部の背面から歯の先端へ広がる表面とすることができる、すなわち回転子に対向する表面ではない。
【００４７】
図１−３および６−８の全てがある応用に対して非常に有用となることがある単相機械を示している。このような機械は（１＋ｃｏｓ２ωｔ）の形の単向性脈動トルクを発生する。２台以上の単相機械を結合して正しい空間および時間位相角によりそれらを分離することにより、得られる機械は実質的に定トルクを発生することができる。結合できる相数は実際的な要件だけで制限される。
【００４８】
本発明に従った、ここでは三相機械である、多層ラジアル機械の例が図１１−１２に示されている。参照数字は、′が第１相の特徴に関し、′′が第２相の特徴に関し、′′′が第３相の特徴に関する違いのある単相ラジアル機械の参照数字に対応する。これらの図には回転子が搭載されるアクスル５０が示されている。各位相部、すなわち明細書に前記したような単相機械、はそれ自体の回転子を含んで示されている、すなわち各位相部は前記した単相機械に完全に対応する。しかしながら、３つの位相部全てとの相互作用に対して単一回転子を配置することができる、すなわち、ラジアル単相機械に関連して前記した回転子は３つの位相部全てと相互作用するために軸方向に延長される。さらに、図はラジアル電気機械から作られるバリエーションしか示していないが、各ラジアル位相部はアキシャル位相部と交換することができる。
【００４９】
位相間の空間分離の例を図１３に示す。各位相の第１の固定子鉄心部１４′、１４′′、１４′′′が図示されている。この例における空間分離は他の位相の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位されている１つの位相の固定子鉄心部の歯に関連している。
【００５０】
アキシャル位相部を利用する二相電気機械、すなわち図７−１０に関して記述したアキシャル電気機械、の実施例が図１４−１５に示されている。参照数字は、′が第１の位相部の特徴に関し、′′が第２の位相部の特徴に関する違いのある単相アキシャル機械の参照数字に対応する。この実施例では、固定子アセンブリ６０′および６０′′はそれらの歯７６′および７６′′が他方の固定子アセンブリに対向するようにされている。２つの固定子アセンブリ６０′および６０′′は同じ回転子６２を共有するようにされている。この実施例はそれが、少なくとも軸方向において、非常にコンパクトとなり、比較的少数の部品を含み、すなわち組立てが容易であり、しかも前記した利点を示す点において有利である。
【００５１】
本発明に従った三相電気機械のもう１つの実施例が図１６−１７に示されている。この実施例は２つのアキシャル位相部および１つのラジアル位相部および本発明に従って磁束が軸方向および半径方向の両方で固定子アセンブリに対して送受されるようにされた１つの回転子を含んでいる。図において、参照数字は、′が第１のアキシャル位相部の特徴に関し、′′が第２のアキシャル位相部の特徴に関する違いのある単相アキシャル機械および単相ラジアル機械の参照数字に対応する。電気機械をこのように設計することにより、組立てが容易でしかも回転電機の有利な特性を提示する非常にコンパクトな三相電気機械を本発明に従って製造することができる。
【００５２】
本発明は調整極機械のより効率的な設計に関連している。明細書には本発明のインプリメンテーション例が与えられている。明細書は制約的感覚で解釈すべきではない。当業者ならば本発明の範囲および精神を必ずしも逸脱しない変更および修正が自明である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機であって、前記機械は、
実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部と、
実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部と、
第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、
複数の永久磁石を含む回転子と、を含み、
第１の固定子鉄心部と、第２の固定子鉄心部と、コイルと回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されており、
第２の固定子鉄心部の歯は第１の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位されており、
前記第２の固定子鉄心部の全体が、周方向に延在する領域によって、第１の固定鉄心部の歯の全体から軸方向に分離され、当該領域は周方向に延在して、前記第１及び第２の固定子鉄心部の歯で中断されることは無く、当該領域は前記第１及び第２の固定子鉄心部の歯で中断されないリングを形成し、
回転子内の永久磁石は軟磁粉により作られた軸方向に延びる極部により互いに円周方向に分離され、
前記永久磁石を分離する前記軸方向に延在する極部は、前記第１及び第２の固定子鉄心の双方に対し軸方向に延在し、
当該回転子の永久磁石の磁化方向は実質的に円周方向であり、前記軸方向に延びる極部は磁束路を構成し、当該磁束路は少なくとも円周方向及び軸方向に延在して、前記磁束を前記隣接する永久磁石の対向面から前記固定子鉄心部の一つの歯の位置に集中させる、ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械であって、１つ置きの永久磁石の磁化方向はその間の永久磁石の磁化方向とは反対である電気機械。
【請求項３】
請求項１−２のいずれか一項に記載の電気機械であって、極部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項４】
請求項１−３のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記円形固定子鉄心部間に磁束路を提供するための磁束ブリッジが第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置される電気機械。
【請求項５】
請求項４に記載の電気機械であって、磁束ブリッジは前記共通幾何学的軸を取り囲むように配置された固定子ヨーク部である電気機械。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械であって、固定子ヨーク部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項７】
請求項１−６のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記固定子鉄心部は積層された軟磁性材料のシートおよび電気絶縁体のシートにより作られる電気機械。
【請求項８】
請求項１−７のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記固定子鉄心部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項９】
請求項１−８のいずれか一項に記載の電気機械であって、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の歯は半径方向に突き出ており、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部は互いに軸方向に変位されている電気機械。
【請求項１０】
請求項１−８のいずれか一項に記載の電気機械であって、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の歯は軸方向に突き出ており、第１の固定子鉄心部は第２の固定子鉄心部を取り囲むように配置されている電気機械。
【請求項１１】
請求項１−９のいずれか一項に記載の電気機械であって、回転子は第１および第２の固定子鉄心部周りに配置されており、歯は半径方向外向きに延びている電気機械。
【請求項１２】
請求項１−５のいずれか一項に記載の電気機械であって、固定子鉄心部は軟磁粉から作られており第１および第２の固定子鉄心部間に磁束路を発生するためにその中に内蔵された磁束ブリッジを含む電気機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気機械であって、各固定子鉄心部は円周方向に実質的に連続的に配置され対応する他方の固定子鉄心部へ向かって突き出る突起を含む電気機械。
【請求項１４】
回転電機であって、前記機械は、
各々が請求項１−１３のいずれか一項に記載の特徴を含む複数の位相部、を含む回転電機。
【請求項１５】
請求項１に記載の電気機械であって、前記周方向に延在する領域は、少なくともコイルが詰められた箇所で、軸方向に歯を分離する電気機械。
【請求項１】
回転電機であって、前記機械は、
実質的に円形で複数の歯を含む第１の固定子鉄心部と、
実質的に円形で複数の歯を含む第２の固定子鉄心部と、
第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置されたコイルと、
複数の永久磁石を含む回転子と、を含み、
第１の固定子鉄心部と、第２の固定子鉄心部と、コイルと回転子は共通幾何学的軸を取り囲んでおり、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の複数の歯は回転子に向かって突き出るように配置されており、
第２の固定子鉄心部の歯は第１の固定子鉄心部の歯に関して円周方向に変位されており、
前記第２の固定子鉄心部の全体が、周方向に延在する領域によって、第１の固定鉄心部の歯の全体から軸方向に分離され、当該領域は周方向に延在して、前記第１及び第２の固定子鉄心部の歯で中断されることは無く、当該領域は前記第１及び第２の固定子鉄心部の歯で中断されないリングを形成し、
回転子内の永久磁石は軟磁粉により作られた軸方向に延びる極部により互いに円周方向に分離され、
前記永久磁石を分離する前記軸方向に延在する極部は、前記第１及び第２の固定子鉄心の双方に対し軸方向に延在し、
当該回転子の永久磁石の磁化方向は実質的に円周方向であり、前記軸方向に延びる極部は磁束路を構成し、当該磁束路は少なくとも円周方向及び軸方向に延在して、前記磁束を前記隣接する永久磁石の対向面から前記固定子鉄心部の一つの歯の位置に集中させる、ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械であって、１つ置きの永久磁石の磁化方向はその間の永久磁石の磁化方向とは反対である電気機械。
【請求項３】
請求項１−２のいずれか一項に記載の電気機械であって、極部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項４】
請求項１−３のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記円形固定子鉄心部間に磁束路を提供するための磁束ブリッジが第１および第２の円形固定子鉄心部間に配置される電気機械。
【請求項５】
請求項４に記載の電気機械であって、磁束ブリッジは前記共通幾何学的軸を取り囲むように配置された固定子ヨーク部である電気機械。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械であって、固定子ヨーク部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項７】
請求項１−６のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記固定子鉄心部は積層された軟磁性材料のシートおよび電気絶縁体のシートにより作られる電気機械。
【請求項８】
請求項１−７のいずれか一項に記載の電気機械であって、前記固定子鉄心部は軟磁粉により作られる電気機械。
【請求項９】
請求項１−８のいずれか一項に記載の電気機械であって、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の歯は半径方向に突き出ており、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部は互いに軸方向に変位されている電気機械。
【請求項１０】
請求項１−８のいずれか一項に記載の電気機械であって、第１の固定子鉄心部および第２の固定子鉄心部の歯は軸方向に突き出ており、第１の固定子鉄心部は第２の固定子鉄心部を取り囲むように配置されている電気機械。
【請求項１１】
請求項１−９のいずれか一項に記載の電気機械であって、回転子は第１および第２の固定子鉄心部周りに配置されており、歯は半径方向外向きに延びている電気機械。
【請求項１２】
請求項１−５のいずれか一項に記載の電気機械であって、固定子鉄心部は軟磁粉から作られており第１および第２の固定子鉄心部間に磁束路を発生するためにその中に内蔵された磁束ブリッジを含む電気機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気機械であって、各固定子鉄心部は円周方向に実質的に連続的に配置され対応する他方の固定子鉄心部へ向かって突き出る突起を含む電気機械。
【請求項１４】
回転電機であって、前記機械は、
各々が請求項１−１３のいずれか一項に記載の特徴を含む複数の位相部、を含む回転電機。
【請求項１５】
請求項１に記載の電気機械であって、前記周方向に延在する領域は、少なくともコイルが詰められた箇所で、軸方向に歯を分離する電気機械。
【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】
【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】
【公開番号】特開２０１１−２５０６８９（Ｐ２０１１−２５０６８９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９０３８（Ｐ２０１１−１６９０３８）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【分割の表示】特願２００８−５２７８７６（Ｐ２００８−５２７８７６）の分割
【原出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（５９５０５４４８６）ホガナス アクチボラゲット (66)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【分割の表示】特願２００８−５２７８７６（Ｐ２００８−５２７８７６）の分割
【原出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（５９５０５４４８６）ホガナス アクチボラゲット (66)
【Ｆターム（参考）】
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