JP6634018B2 - 多極電気機械 - Google Patents
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Description
−次の各項、すなわち、
・それぞれが単一の固定体によって構成される複数の電磁ユニットと、
・少なくとも1つのコイルと、
・位置決めスロットを含む少なくとも1つの位置決めプレートであって、それぞれが、対応する電磁リングユニットの少なくとも一部分をその中に受け入れるように構成される位置決めプレートと、
を用意するステップと、
−複数の電磁ユニットをコイルと共に組み立てて、半組み立て固定子を形成するステップと、
−電磁ユニットを前記位置決めスロットの中に固定することによって、電磁ユニットを位置決めプレートの上に組み立てるステップと、
を含む。
この配置によって、電磁ユニットを位置決めプレートに固定した後、コイルを固定子から取り外すことはできないようにすることができる。
−各電磁ユニットが縦方向に対して横方向に向けられるように、最初に複数の電磁ユニットを相互コイルの上に装着して半組み立て固定子を形成するステップと、その後、
−大多数の電磁ユニットのそれぞれを位置決めプレートの各位置決めスロットの中に固定することによって、半組み立て固定子を位置決めプレートの上に装着するステップであって、それによって、組み立て固定子を1つの固定体の形に形成するステップと、
を含み、
その場合、位置決めスロットの配置は、電磁ユニットが一旦固定されると、相互コイルを組み立て固定子から取り外すことができないように行われる。
TFPM−横方向磁束永久磁石機械(transverse flux permanent magnet machine)
LFPM−リニア横方向磁束永久磁石機械(linear transverse flux permanent magnet machine)
AFPM−軸方向磁束永久磁石機械(axial flux permanent magnet machine)
RFPM−半径方向磁束永久磁石機械(radial flux permanent magnet machine)
Φpm−永久磁石の発生磁束
I−スロットの巻線を流れる電流
A、B、C−固定子巻線の位相
A−A、B−B、C−C−断面
p−極対の個数
ps−スロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数
t−一位相におけるスロットの個数
s−スロットの磁気導体の個数
τp−極ピッチ
τs−スロットのピッチ
Lc−巻線幅
hc−巻線高さ
Lpm−磁石長さ
L2−磁気導体積層体の薄板の幅
ho−空気ギャップの距離
hpm−磁化軸に沿う磁石高さ
Xpm−磁石幅
Δpm−隣接磁石間の距離
Xem−磁気導体の幅
Cem−隣接磁気導体間の距離
Xs−一位相内のスロット間の距離
Xph−位相間の距離
−ソレノイド巻線−各電磁ユニットに、それ自体のコイルが設けられ、その電磁ユニットのフレーム上に装着される、巻線と、
−分布巻線−1つ以上の相互コイルが設けられ、その各コイルは、複数の電磁ユニットをその上に装着するように構成される、巻線と、
である。
LFPM100の例を用いて、固定子のスロット140の設計について考えてみる(図2)。多極LFPM100は、固定子110と、固定子110に対して直線状に動く電機子120であって、それらの間に2つの空気ギャップ130を有する電機子120とを含む。図2は、固定子110が3個のスロット140として具現化され、かつ、電機子120が交互極性の永久磁石121を含むLFPM100を示す。
固定子110の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体142を堅固に固定して、回転子120が固定子110に対して回転する間(電機子120を動かす間)、磁気導体142が、回転子の磁石121と磁気導体142の極の延長部144(本明細書では「端部延長部」Eとも呼称する)との間に発生する力に確実に耐えなければならない(図2)。G字形の磁気導体142が剛性の金属構造であることを考慮して、それを、図11に示す横方向平面A−A、B−BまたはC−Cの少なくともいずれかにおいて固定することが提案される。磁気導体142のサイズに応じて、確実な固定に必要な横方向平面の位置および個数の選択肢を選ぶことができる。
1.スロットの伝熱フレーム153(図17A、17B)が、磁気導体142を装着するためのベースであり(C−C断面に対応する)、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される。フレーム153は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム153の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム153はTFPM150の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム153によって、巻線147からTFPM150の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。
2.固定用断熱ボード154(図18A、18B)が、非磁性の非導電材料、例えばkevlarから作製される(B−B断面に対応する)。ボード154によって、磁気導体142の相互の間の固定および外部ケーシング150との固定が確保される。そのボード154は、永久磁石121の領域を巻線147が発生する熱から部分的に防護する(熱から絶縁する)。
3.固定子のスロット140は、図19A、19Bに示す少なくとも1つの制限ボード155であって、非磁性および/または非導電性の材料から作製される制限ボード155を含むことができる(断面A−Aに対応する)。ボード155は、磁気導体142の極の延長部144の任意の平面内に、例えば、図19A、19Bに示すように極の延長部144の先端に装着することができる。ボード155は、接着剤を用いて磁気導体142に固定される。ボード155は、TFPM150の外部ケーシングに固定することができる。
4.エポキシベースの組成物156。この組成物156は、A−A断面に合致する磁気導体142の極の延長部144の領域に注ぎ込まれる。
1.被加圧薄板146を積層体143に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体142を成形することによって磁気導体142を作製するステップと、
2.ホルダまたはフレームの上に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理して巻線141を作製するステップと、
3.図13A〜13Dに示すように磁気導体142を巻線141の上に装着するステップと、
4.磁気導体142の不活性部分145をスロットフレーム153に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
5.巻線141を磁気導体142の上に接着剤によって固定するステップと、
6.磁気導体142の極の延長部144を、特殊な固定部において相互の間に固定するステップ(上記のように、磁気導体142の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる)と、
を含む。
図24〜26はLFPMの電機子120を示す。磁石121の配置領域の内部においては、電機子120内に軟磁性材料は存在しない。各電機子磁石121の両極は、対応する磁気導体142の極の延長部144によって包囲されている(図2)。
固体の磁気導体の巻線の上への装着を確実にするために、巻線の幅Lcおよび高さhc(図9)が次の関係式によって制限される(図10A、10B)。すなわち、
hc<Ls−3×L2−hpm−2×ho [1]
Lc<La−Lpm−L2 [2]
1.スロットの磁気導体の個数s(s=2、3、4...)は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数の2倍に等しくなければならない。すなわち、s=2ps [3]
2.極ピッチτpは、スロットのピッチτsに等しくなければならない。すなわち、τp=τs [4]
3.極ピッチτpは、磁石の幅Xpmと、隣接する磁石間の距離Δpmとの合計に等しくなければならない。すなわち、τp=Xpm+Δpm [5]
4.極ピッチτsは、磁気導体の幅Xemと、隣接する磁気導体間の距離Cemとの合計に等しくなければならない。すなわち、
τs=Xem+Cem,i.e. [6]
τp=τs=Xpm+Δpm=Xem+Cem [7]
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械(LFPM)100を、前記の原理を用いて製作した。
提案される軸方向磁束永久磁石機械(AFPM)100を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体142は軸160を貫通する平面内に向けられる。
提案される半径方向磁束永久磁石機械(RFPM)100を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石121の表面と、それに面する磁気導体142の極延長部144の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体142は軸160を貫通する平面内に向けられる。
図52A〜54Cは、単相のRFPM100の構成例であり、その固定子110は、円周状の同心の分布巻線141を含む。
図55は、円周状の分布巻線141を含む3セクションの3相のRFPM100の構成例を示す。
LFPM100の例を用いて、固定子のスロット140の設計について考えてみる(図58)。多極LFPM100は、固定子110と、固定子110に対して直線状に動く電機子120であって、それらの間に2つの空気ギャップ130を有する電機子120とを含む。図58は、固定子110が3個のスロット140として具現化され、かつ、電機子120が交互極性の永久磁石121を含むLFPM100を示す。
固定子110の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体142を堅固に固定して、回転子120が固定子110に対して回転する間(電機子120を動かす間)、回転子の磁石121と磁気導体142の極の延長部144との間に発生する力に確実に耐えなければならない(図58)。
1.スロットの伝熱フレーム153(図68A、68B)が、磁気導体142を装着するためのベースであり、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される(C−C断面に対応する)。フレーム153は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム153の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム153はTFPM150の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム153によって、巻線147からTFPM150の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。図69〜71は、図59A〜61Fに表現されるスロット140の設計の選択肢用の固定子スロットの伝熱フレーム153の設計の選択肢を示す。
2.固定用断熱ボード154(図72A、72B)が、非磁性の非導電材料、例えばkevlarから作製される(B−B断面に対応する)。ボード154によって、磁気導体142の相互の間の固定および外部ケーシング150との固定が確保される。そのボード154は、永久磁石121の領域を巻線147が発生する熱から部分的に防護する(熱から絶縁する)。
3.固定子のスロット140は、図73A、73Bに示す少なくとも1つの制限ボード155であって、非磁性および/または非導電性の材料から作製される制限ボード155を含むことができる(断面A−Aに対応する)。ボード155は、磁気導体142の極の延長部144の任意の平面内に、例えば、図73A、73Bに示すように極の延長部144の先端に装着することができる。ボード155は、接着剤を用いて磁気導体142に固定される。ボード155は、TFPM150の外部ケーシングに固定することができる。
4.エポキシベースの組成物156。この組成物156は、A−A断面に合致する磁気導体142の極の延長部142の領域に注ぎ込まれる(図74)。図74は、組成物156注入用の固定部の一例を示す。
7.被加圧薄板146を積層体143に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体142を成形することによって磁気導体142を作製するステップと、
8.ホルダまたはフレームの上に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理して巻線141を作製するステップと
9.磁気導体142の不活性部分145をスロットフレーム153に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
10.巻線141を磁気導体142の極の延長部144に接着剤によって装着および固定するステップと、
11.磁気導体の極の延長部144を、特殊な固定において相互の間に固定するステップ(上記のように磁気導体142の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる)と、
を含む。
この例は、図1〜56に関して前記に記述したのと同じ電機子を利用する。磁石121の配置領域の内部においては、電機子120内に軟磁性材料が存在しない。各電機子磁石121の両極は、対応する磁気導体142の極の延長部144によって包囲される(図2)。電機子の永久磁石121は、磁気導体142の反対側で、その横方向表面がベース122に固定されている。この電機子のベース122は非磁性材料から作製される。電機子のベース122には、溝123が設けられ、磁石121の横方向表面には、少なくとも1つの孔124が配置され(図25)、結合用のねじ125が用いられる。電機子120上の磁石121は接着剤で固定される。図23は、ギャップなしの磁石121を用いる電機子120の設計の選択肢を示し、図24は、非磁性のインサート126を含む選択肢を示す。図25は、磁石121用の溝123を有する電機子のベース122と、孔124を含む磁石121と、非磁性のインサート126と、ねじ125とを示す。
各磁気導体によってスロットの巻線内に導かれる信号を組み合わせるために、次の条件が満たされなければならない(図65A、65B)。すなわち、
スロットの磁気導体の個数s(s=1、2、3...)は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数psに等しくなければならない。すなわち、
s=ps [1]
2つの極ピッチpは、スロットのピッチτsに等しい。すなわち、
τp=τs [2]
極ピッチτpは、磁石の幅Xpmと、隣接する磁石間の距離Δpmとの合計に等しい。すなわち、
τp=Xpm+Δpm [3]
極ピッチτsは、磁気導体の幅Xemと、隣接する磁気導体間の距離Cemとの合計に等しい。すなわち、
τs=Xem+Cem [4]
2τp=τs=2×(Xpm+Δpm)=Xem+Cem [5]
TFPMの各相が、一位相において結合する信号用としてt個(但し、t=1、2、3...)のスロットを含む場合は、スロット間の距離Xsは次式による。すなわち、
Xs=τp×n(但し、n=1、2、3...) [6]
nの値は、スロットの巻線の2つの隣接する曲がり部分を配置するのに十分なように選択される。
コギングトルクの低い脈動値は、関係式[7]および[8]、すなわち、位相間の距離の選択、つまり磁気導体の幅および導体間の距離の選択によって確保される。この場合、寄生トルクの脈動は、すべての相の脈動を合計する結果として相殺される。
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械(LFPM)100を、前記の原理を用いて製作した。
提案される軸方向磁束永久磁石機械(AFPM)100を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体142は軸160を貫通する平面内に向けられる。
提案される半径方向磁束永久磁石機械(RFPM)100を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石121の表面と、それに面する磁気導体142の極延長部144の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体142は軸160を貫通する平面内に向けられる。
図89A〜91Dは、円周状の3個の分布巻線141を含むスロット140に基づく3相のRFPM100の構成例を示す。
図92A〜92Cは、3個の円周状の分布巻線141を含むスロット140に基づく3相のRFPM100の構成例を示す。回転子120は、回転子ベース122の両側に固定された3群の電磁石121を含む。
図95、96は、円周状の分布巻線141を含む4セクションの3相のRFPM100の構成例を示す。
LFPM100の例を用いて、固定子のスロット140の設計について考えてみる(図98)。
Lpm>2×L2
である(図109A、109B)。
固定子110の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体142を堅固に固定して、回転子120が固定子110に対して回転する間(電機子120を動かす間)、磁気導体142が、回転子の磁石121と磁気導体142の極の延長部144との間に発生する力に確実に耐えなければならない(図98)。U字形の磁気導体142が剛性の金属構造であることを考慮して、それを、図111A〜111Dに示すように横方向平面A−A、B−BまたはC−Cの少なくともいずれかにおいて固定することが提案される。磁気導体142のサイズに応じて、確実な固定に必要な横方向平面の位置および個数の選択肢を選ぶことができる。
5.スロットの伝熱フレーム153(図112A、112B)が、磁気導体142を装着するためのベースであり(C−C断面に対応する)、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される。フレーム153は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム153の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム153はTFPM150の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム153によって、巻線147からTFPM150の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。
6.固定用断熱ボード154(図113A、113B)が、非磁性の非導電材料、例えばkevlarから作製される(B−B断面に対応する)。ボード154によって、磁気導体142の相互の間の固定および外部ケーシング150との固定が確保される。そのボード154は、永久磁石121の領域を巻線147が発生する熱から部分的に防護する(熱から絶縁する)。
7.固定子のスロット140は、図114A、114Bに示す少なくとも1つの制限ボード155であって、非磁性および/または非導電性の材料から作製される制限ボード155を含むことができる(断面A−Aに対応する)。ボード155は、磁気導体142の極の延長部144の任意の平面内に、例えば、図114A、114Bに示すように極の延長部144の先端に装着することができる。ボード155は、接着剤を用いて磁気導体142に固定される。ボード155は、TFPM150の外部ケーシングに固定することができる。
8.エポキシベースの組成物156。この組成物156は、A−A断面に合致する磁気導体142の極の延長部144の領域に注ぎ込まれる(図115、116)。図115は、組成物156注入用の固定部の例を示し、図116は、極の延長部144の領域に組成物156を含むRFPM100の例を示す。
12.被加圧薄板146を積層体143に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体142を成形することによって磁気導体142を作製するステップと、
13.ホルダまたはそのホルダの上に装着される型の上に、コイル148を、相互の間に相互接続することなく連続的に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理することによって巻線スリーブ149を作製するステップと
14.磁気導体142の不活性部分145をスロットフレーム153に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
15.巻線のスリーブ149を磁気導体142の極の延長部144に接着剤によって装着および固定するステップと、
16.磁気導体142の極の延長部144を、特殊な固定において相互の間に固定するステップ(上記のように、磁気導体142の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる)と、
を含む。
図121は、固定子のスロット140およびLFPMの電機子120を示す。磁石121の配置領域の内部においては、電機子120内に軟磁性材料が存在しない。各電機子磁石121の両極は、対応する磁気導体142の極の延長部144によって包囲される。図121に見られるように、電機子の永久磁石121は、磁気導体142の反対側で、その横方向表面がベース122に固定されている。この電機子のベース122は非磁性材料から作製される。電機子のベース122には、溝123が設けられ、磁石121の横方向表面には、少なくとも1つの孔124が配置され、結合用のねじ125が用いられる。電機子120上の磁石121は接着剤で固定される。図26は、ギャップなしの磁石121を用いる電機子120の設計の選択肢を示し、図27は、非磁性のインサート126を含む選択肢を示す。図28は、磁石121用の溝123を有する電機子のベース122と、孔124を含む磁石121と、非磁性のインサート126と、ねじ125とを示す。
各電磁石によってスロットの巻線内に導かれる信号を組み合わせるために、次の条件が満たされなければならない(図109A、109B)。すなわち、
スロットの磁気導体の個数s(s=2、3、4...)は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数の2倍2psに等しくなければならない。すなわち、
s=2ps [1]
極のピッチτpは、スロットのピッチτsに等しい。すなわち、
τp=τs [2]
極ピッチτpは、磁石の幅Xpmと、隣接する磁石間の距離Δpmとの合計に等しい。すなわち、
τp=Xpm+Δpm [3]
極ピッチτsは、磁気導体の幅Xemと、隣接する磁気導体間の距離Cemとの合計に等しい。すなわち、
τs=Xem+Cem [4]
τp=τs=Xpm+Δpm=Xem+Cem [5]
TFPMの各相が、一位相において結合する信号用としてt個(但し、t=1、2、3...)のスロットを含む場合は、スロット間の距離Xsは次式による。すなわち、
Xs=τp×n(但し、n=0、1、2、...) [6]
TFPMは多相構成を有することができる。例えば、3相のTFPMの場合には、各相の信号を120°にシフトするために、位相間の距離Xphは次式になる。すなわち、
3相のTFPMの場合には、コギングトルクの低い脈動値が、付加的な関係式、すなわち、
コギングトルクの低い脈動値は、関係式[7]および[8]、すなわち、位相間の距離の選択、つまり磁気導体の幅および導体間の距離の選択によって確保される。この場合、寄生トルクの脈動は、すべての相の脈動を合計する結果として相殺される。
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械(LFPM)100を、前記の原理を用いて製作した。
提案される軸方向磁束永久磁石機械(AFPM)100を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体142は軸160を貫通する平面内に向けられる。
提案される半径方向磁束永久磁石機械(RFPM)100を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石121の表面と、それに面する磁気導体142の極延長部144の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体は軸160を貫通する平面内に向けられる。
図136、137は、3相のRFPM100の設計の別の実施例を示す。固定子110は2つの類似のセクションを含み、そのそれぞれは3個のスロット140を含む(図136)。回転子120は、そのベース122の両側に固定される2群の電磁石121を含む(図137)。
図138は、3相のRFPM100の設計の別の例を示す。固定子110は4個の類似のセクションを含み、そのそれぞれは3個のスロット140を含む。回転子120は2つのセクションを含み、そのそれぞれは、回転子の2つのベース122の両側に固定される2群の磁石121を含む。
110 固定子
120 回転子(電機子)
121 永久磁石
122 回転子(電機子)のベース
123 溝
124 孔
125 ねじ
126 非磁性インサート
127 電機子のステム
130 空気ギャップ
140 固定子のスロット
141 電磁石
142 磁気導体
143 磁気導体の積層体
144 磁気導体の極(の)延長部
145 磁気導体の不活性部分
146 磁気導体の積層体の薄板
147 固定子巻線
148 ソレノイドコイル
149 ソレノイドコイルを含む巻線スリーブ
150 電気機械の外部ケーシング
151 端部シールド
152 電気機械の外部ケーシングの中央部分
153 スロットの伝熱フレーム
154 固定用の断熱ボード
155 制限ボード
156 組成物
160 回転軸
170 ファン
171 インペラの要素
172 羽根付き帯材
173 羽根付きリング
Claims (37)
- 電気機械の固定子に用いられるように構成されると共に、少なくとも1つの単一体によって構成される磁気導体ユニットであって、前記磁気導体ユニットは、
2つの極端部延長部によって構成されるネック部分であって、前記2つの極端部延長部は、外側を向く端部および前記電気機械の被駆動構成要素の一部分をその中に受け入れるためのスロットを形成するために十分に間隔を開けて配置される辺とを有し、前記2つの極端部延長部はその間に対称軸を規定するネック部分と、
前記2つの極端部延長部から延び、前記2つの極端部延長部の平面と同じかまたは平行な平面の上に載るフレームであって、前記フレームは、前記対称軸の一方の側に距離W1だけ延びる壁を有する第1フレーム部分と、対称軸のもう一方の側にW2<W1である距離W2だけ延びる壁を有する第2フレーム部分とを有し、その場合、W1、W2は前記対称軸に垂直に測定され、かつ、少なくとも前記第1フレーム部分は、前記電気機械の前記固定子のコイルの一部をその中に受け入れるように構成される、フレームと、
を含み、
前記フレームは、前記第1フレーム部分と前記第2フレーム部分について共通の底部をさらに含み、前記フレームは、前記第1フレーム部分を通って前記コイルの前記部分を挿入し及び/又は取り外すのに十分な距離だけ前記対称軸に沿って前記ネック部分から離間している、
磁気導体ユニット。 - W2が、前記極端部延長部の一方と前記対称軸との間の距離に等しい、請求項1に記載の磁気導体ユニット。
- 前記極端部延長部が真直である、請求項1または2に記載の磁気導体ユニット。
- 前記フレームが長方形である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
- 前記フレームが正方形である、請求項4に記載の磁気導体ユニット。
- 前記フレームの一方の側が前記2つの極端部延長部の一方と共線である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
- 前記2つの極端部延長部が、前記フレームから離れるに連れて狭くなるテーパ形状を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
- 前記磁気導体ユニットが複数の平板から作製され、前記各平板は、厚さyと、前記磁気導体ユニットの形状と同様の形状とを有し、前記平板は接合されて、厚さyの合計である複合厚さYの磁気導体ユニットを形成する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
- 前記平板が相互に溶接される、請求項8に記載の磁気導体ユニット。
- 少なくとも1つの閉輪郭のコイルと、前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの上に装着された請求項1〜9のいずれか一項に記載の複数の磁気導体ユニットであり、前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルは前記複数の磁気導体ユニットについて相互であり、それぞれの磁気導体ユニットが前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの前記輪郭に垂直な方位に向けられる複数の磁気導体ユニットとを含む電気機械の固定子であって、前記複数の磁気導体ユニットは前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの前記輪郭に沿って連続的に隣り合わせに交互の向きに配置され、2つの連続する磁気導体ユニットのどれにおいても、前記磁気導体ユニットの前記第1フレーム部分の壁が前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの一方の側に配置され、連続する次の磁気導体ユニットの前記第2フレーム部分の壁は前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの反対側に配置される、電気機械の固定子。
- 前記複数の磁気導体ユニットのネック部分が前記電気機械の被駆動構成要素用の通過スペースを一緒に形成するように、前記複数の磁気導体ユニットが配置される、請求項10に記載の固定子。
- 前記被駆動構成要素が永久磁石構造である、請求項11に記載の固定子。
- 前記永久磁石構造が軸の回りに回転するように構成される回転子である、請求項12に記載の固定子。
- 前記永久磁石構造が、直線状の変位および/または往復動作用として構成されるリニア構成要素である、請求項12に記載の固定子。
- 前記少なくとも1つのコイルの前記閉輪郭が円形である、請求項10〜13のいずれか一項に記載の固定子。
- 直径D1の第1コイルおよびD2<D1である直径D2の第2コイルを含み、前記第1コイル及び前記第2コイルは中心の相互軸の回りに延びている、請求項15に記載の固定子。
- 前記コイルの閉輪郭が扇形の形である、請求項10〜13のいずれか一項に記載の固定子。
- 前記コイルが、半径R1の第1部分と、R2<R1である半径R2の第2部分とを有し、R2は中心の相互軸の回りに延びている、請求項17に記載の固定子。
- 前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの少なくとも一部分が嵌合する位置決めスロットを有するように形成される少なくとも1つの位置決めプレートをさらに含む、請求項10〜18のいずれか一項に記載の固定子。
- 前記一部分が前記磁気導体ユニットの極端部延長部である、請求項19に記載の固定子。
- 2つ以上の位置決めプレートを含み、前記位置決めプレートのそれぞれは、その中に、前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの異なる一部分を受け入れるように構成される、請求項19または20に記載の固定子。
- 前記少なくとも1つの位置決めプレートが、前記磁気導体ユニットの平面に垂直な平面内に配置される、請求項19〜21のいずれか一項に記載の固定子。
- 前記少なくとも1つの位置決めプレートが、前記電気機械のハウジングに固定取り付けされるように構成される、請求項19〜22のいずれか一項に記載の固定子。
- 電気機械の固定子の組み立て方法であって、次の各ステップ、すなわち、
−次の各項、すなわち、
・請求項1〜9のいずれか一項に記載の複数の磁気導体ユニットと、
・少なくとも1つの閉輪郭のコイルと、
・位置決めスロットを含む少なくとも1つの位置決めプレートであって、それぞれが、対応する磁気導体リングユニットの少なくとも一部分をその中に受け入れるように構成される位置決めプレートと、
を用意するステップと、
−前記複数の磁気導体ユニットを前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルと共に前記閉輪郭のコイルの反対側に交互となるよう組み立てて半組み立て固定子を形成して、連続する2つの磁気導体ユニットのどれをとっても、前記磁気導体ユニットの前記第1フレーム部分の壁が前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの一方の側に位置するとともに、前記連続する次の磁気導体ユニットの第2フレーム部分の壁が前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルの反対側に位置するようにさせるステップと、
−前記磁気導体ユニットを前記位置決めスロットの中に固定することによって、前記磁気導体ユニットを前記位置決めプレートの上に組み立てるステップと、
を含む方法。 - 前記固定子が複数の閉輪郭のコイルを含み、前記コイルのそれぞれは、対応するその磁気導体ユニットの上に載るように構成される、請求項24に記載の方法。
- 前記閉輪郭のコイルが、前記磁気導体ユニットのフレームの一部分を取り巻くように構成される、請求項25に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの閉輪郭のコイルが、前記複数の磁気導体ユニットと相互作用するように構成される相互コイルである、請求項24に記載の方法。
- 前記磁気導体ユニットが請求項1〜9のいずれか一項に記載のものである、請求項27に記載の方法であって、
−各磁気導体ユニットが前記相互コイルの導線が延びる方向を横切る方向に向けられるように、最初に前記複数の磁気導体ユニットを前記相互コイルの上に装着して半組み立て固定子を形成するステップと、その後、
−大多数の前記磁気導体ユニットのそれぞれを前記位置決めプレートの各位置決めスロットの中に固定することによって、前記半組み立て固定子を前記位置決めプレートの上に装着するステップであって、それによって、組み立て固定子を1つの固定体の形に形成するステップと、
を含み、
その場合、前記位置決めスロットの配置が、前記磁気導体ユニットが一旦固定されると、前記相互コイルを前記組み立て固定子から取り外すことができないように行われる、
方法。 - 前記相互コイルが円形の閉輪郭を有する、請求項28に記載の方法。
- 円形の閉輪郭および直径D1の第1コイルと、円形の閉輪郭およびD2<D1である直径D2の第2コイルとを設けるステップであって、前記第1及び第2コイルは中心の相互軸の回りに延びている、ステップを含む、請求項29に記載の方法。
- 扇形の形の閉輪郭のコイルを設けるステップであって、前記コイルは、半径R1の第1部分と、R2<R1である半径R2の第2部分とを有し、かつ中心の相互軸の回りに延びている、ステップを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記磁気導体ユニットがU字形である、請求項24〜31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記磁気導体ユニットがG字形である、請求項24〜31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記固定するステップの間、各磁気導体ユニットの少なくとも一部分を、前記位置決めプレートのそれぞれの位置決めスロットの中に挿入するステップを含む、請求項24〜33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記一部分が前記磁気導体ユニットの極端部延長部である、請求項34に記載の方法。
- 2つ以上の位置決めプレートを用意するステップと、各位置決めプレートが、前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの異なる一部分をその中に受け入れるように構成されるように、前記位置決めプレートに前記複数の磁気導体ユニットを固定するステップとを含む、請求項34または35に記載の方法。
- 請求項24〜36のいずれか一項に記載の方法によって組み立てた固定子。
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