JP2019525713A - 導電バー及び端面アセンブリを有する電気機械及び固定子 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)低インダクタンス
(2)方形波信号と適合性がある巻線パターン
(3)方形波信号と適合性がある方法で磁化されレイアウトされる磁石
(4)信号の高い電気的スイッチング周波数
Claims (53)
- 電気機械であって、
固定子と、
複数の磁極対を有する回転子と、
コントローラと
を含み、
前記固定子は、
端面を有する円筒状の固定子コアと、
前記端面に設けられて各スロットが前記固定子コアを通り抜ける複数のスロットと、
前記スロットの中に配置された複数の導体バーと、
前記導体バーの少なくとも2つを電気的に接続する端面アセンブリと
を含み、
前記コントローラは、前記導体バーに又は前記導体バーから供給される励磁電流を調整するべく前記固定子に電気的に接続され、
前記コントローラは、前記励磁電流の周波数から独立して前記励磁電流の振幅を調整する、機械。 - 前記複数の導体バーは、前記スロットの容積の近似的に60%〜90%を満たす、請求項1に記載の機械。
- スロットごとに1つ又は2つの導体バーが設けられる、請求項1又は2に記載の機械。
- 少なくとも2つの導体バーの端が、前記端面から外向きに突出し、
前記導体バーに電気的に接続された前記端面アセンブリが、前記導体バーの前記端を受容する、請求項1に記載の機械。 - 前記励磁電流は複数の相を含み、
前記コントローラは、スロットの中に配置された各導体バーに同相の励磁電流を供給するように構成される、請求項1〜4のいずれかに記載の機械。 - 複数のスロットが、1つ以上の電気スロットグルーピングを形成し、
各グルーピングが、他のグルーピングから独立して直列にコントローラに電気的に接続される、請求項1〜5のいずれかに記載の機械。 - 各電気スロットグルーピングが、別々の電気相を有する励磁電流によって励起される、請求項6に記載の機械。
- 前記コントローラは、
前記導体バーに励磁電流を供給する電源と、
前記電源とは動作的に独立した転流コントローラと
を含み、
前記転流コントローラは、いずれの所与の時間においても前記固定子の異なる導体バーへの前記励磁電流の供給のタイミング及び持続時間を制御するように動作する、請求項1〜7のいずれかに記載の機械。 - 前記電源は、前記導体バーに供給される前記電流の前記振幅を制御するための電流供給コントローラを含む、請求項8に記載の機械。
- 前記電流供給コントローラは、前記モータの目標速度に依存して前記導体バーに供給される前記電流振幅を調整する調整電流供給フィードバックループを含む、請求項9に記載の機械。
- 前記励磁電流の供給のタイミング及び持続時間が、前記モータの角度位置に依存し、
前記励磁電流の振幅が、前記導体バーへの前記励磁電流の印加のタイミング及び持続時間から独立して可変である、に記載の機械。 - 請求項1〜11のいずれかに記載の機械を含む、強制誘導システム。
- 各バーが、一様な中実バーである、請求項1〜12のいずれかに記載の機械。
- 各バーが、積層された中実導体の硬質複合構造である、請求項1〜13のいずれかに記載の機械。
- 前記導体バーは、前記端面アセンブリ内の切り欠き部分によって受容される、請求項1〜14のいずれかに記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、前記導体バーを電気的に接続するための1つ以上の端面導体を含む、請求項1〜15のいずれかに記載の機械。
- 各端面導体が絶縁材料で被包された導電材料を含むことにより、各端面導体が電気的に絶縁される、請求項16に記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、共に挟まれた1つ以上の端面導体を含む、請求項16又は17に記載の機械。
- 各端面導体又は前記端面導体が、2つ以上の導体バーを単相電気信号に電気的に接続するように配設される、請求項16〜18のいずれか1項に記載の機械。
- 各端面導体又は前記端面導体が、不連続表面を形成するようにセグメント化される、請求項16〜19のいずれか1項に記載の機械。
- 前記不連続表面は、2つ以上の導体バーを電気的に接続するための1つ以上のバスバーを含む、請求項20に記載の機械。
- 前記バスバーは、導体バーの前記端部を受容するための開口を含む、請求項21に記載の機械。
- 前記端面導体は切り欠きを含み、
前記切り欠きは、導体バーをコントローラに直接電気的に接続するための領域を与える、請求項16〜22のいずれか1項に記載の機械。 - 2つ以上の端面導体が設けられ、
各端面導体が、絶縁層によって分離され、かつ電気的に絶縁される、請求項16〜23のいずれか1項に記載の機械。 - 前記端面アセンブリは、前記端面アセンブリを冷却するために熱板を受容するように構成される、請求項1〜24のいずれかに記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、熱板に当接するべく構成される、請求項25に記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、前記固定子から熱を放散するためのヒートシンクを含む、請求項1〜26のいずれかに記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、冷却システムから冷却流体を受容する複数の冷却チャネルを含む、請求項1〜27のいずれかに記載の機械。
- 前記端面アセンブリは、前記固定子コアの前記端面と実質的に当接する、請求項1〜28のいずれかに記載の機械。
- 前記端面アセンブリは回路基板を含む、請求項1〜29のいずれかに記載の機械。
- 前記回路基板は絶縁基板を含む、請求項30に記載の機械。
- 前記回路基板は1つ以上の電気経路を含み、
各電気経路が、2つ以上の導体バーを電気的に接続し、
任意選択で又は好ましくは、各経路が導体バーを電源の別々の相に電気的に接続する、請求項30又は31に記載の機械。 - 前記回路基板は、前記コネクタバーを励起する外部電気接続をさらに含む、請求項30〜32のいずれか1項に記載の機械。
- 各電気スロットグルーピングが、別々の端面アセンブリによって電気的に接続される、請求項6又は7に直接的又は間接的に従属する請求項のいずれかに記載の機械。
- スロットが歯によって分離され、
前記導体バーは、前記歯によってスロット内に閉じ込められる、請求項1〜34のいずれかに記載の機械。 - 各導電性バーが単一部品である、請求項1〜35のいずれかに記載の機械。
- 前記励磁電流から生じる前記モータのための所望の逆EMF電圧が、各スロット内のバーの構成及び数を変更することよりもむしろ、前記回転子上の磁極対の数及び前記固定子内のスロットの数を変更することによって構成される、請求項1〜36のいずれかに記載の機械。
- 前記回転子の回転速度が50,000rpm以上である、請求項1〜37のいずれかに記載の機械。
- 前記コントローラは、前記モータの前記回転速度に等しい周波数で前記電流を調整する、請求項1〜38のいずれかに記載の機械。
- 前記機械は、10A〜200Aの電流により10V〜200Vの電圧において動作する、請求項1〜39のいずれかに記載の機械。
- 前記機械は、モータ、発電機、又はモータ発電機のいずれかである、請求項1〜40のいずれかに記載の機械。
- 高速かつ低インダクタンスの電気機械用の固定子であって、
端面を有する円筒状の固定子コアと、
前記端面に設けられて各スロットが前記固定子コアを通り抜ける複数のスロットと、
各スロットの中に配置された複数の導体バーと、
端面アセンブリと
を含み、
前記端面アセンブリは、前記導体バーのうちの少なくとも2つを電気的に接続し、
スロット内に配置された前記複数の導体バーが、励磁電流の単一の電気相に電気的に接続され、
各バーの端部が、前記導体バーのすべての端部を受容する前記端面から外側に突出する、固定子。 - 各スロットにおける前記複数の導体バーは2つの導体バーである、請求項42に記載の固定子。
- 前記端面アセンブリは回路基板を含む、請求項42又は請求項43に記載の固定子。
- 前記回路基板は1つ以上の電気経路を含み、
各電気経路が、2つ以上の導体バーを、電源によって供給される前記励磁電流の別々の相に電気的に接続する、請求項44に記載の固定子。 - 電気機械用の固定子を製造する方法であって、
円筒状の固定子スタックを設けるステップであって、前記スタックは、中空のコアと、前記コアを通りかつ前記コアまわりに端面に設けられた複数のスロットとを有するステップと、
前記スタックを固定子組み立て工具に装着するステップであって、前記工具は、前記コア内に受容される突出部を有するステップと、
前記複数のスロット内に複数の導体バーを挿入するステップと、
端面アセンブリを前記端面上に定置するステップであって、前記端面アセンブリは、2つ以上の導体バーを電気的に接続するステップと
を含む、方法。 - 前記導体バーは、前記導体の端部分が前記端面から離れるように前記スロットを越えて突出するべく前記固定子スタックの長さよりも長い、請求項46に記載の方法。
- 前記端面は、前記端部分を受容するように成形された複数の開口を含み、
前記方法は、前記導体の前記端部分を前記開口に挿入するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。 - 前記固定子組み立て工具は、チャネルを含む外側リムを含み、
前記外側リムは前記固定子スタックを受容し、
前記チャネルは前記導体バーを受容する、請求項47又は48に記載の方法。 - 前記端面アセンブリの一部分をコントローラ用の接続部と位置合わせするステップをさらに含む、請求項47〜49のいずれか1項に記載の方法。
- 溶接、はんだ付け、圧入、又はインターロックなどによって、前記導体バーと前記端面アセンブリとの間に剛性接合を形成するステップをさらに含む、請求項47〜50のいずれか1項に記載の方法。
- 前記端面アセンブリが熱板に実質的に当接するように、前記固定子の前記端面アセンブリを前記熱板に接続するステップをさらに含む、請求項47〜51のいずれか1項に記載の方法。
- 前記端板アセンブリは複数の冷却チャネルを含み、
前記方法は、前記冷却チャネルを冷却システムに接続するステップをさらに含む、請求項47〜52のいずれか1項に記載の方法。
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