(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンペアターン（ＡＴ）磁束を発生するように構成されたコイル構造と、
第１の界磁極部材と、
第２の界磁極部材と
を備える動電型装置用のステータであって、
前記コイル構造が、箔導体の部分をオフセットするように構成された前記箔導体のオフセット部分を含む箔導体を備え、
前記第１の界磁極部材は、前記箔導体の部分が該第１の界磁極部材上に配置される複数領域を有し、
前記第１の界磁極部材が、第１の領域および第２の領域を備え、前記第１の領域に前記箔導体の第１の部分が配置され、前記第２の領域に前記箔導体の第２の部分が配置され、前記箔導体の前記オフセット部分が、前記箔導体の前記第２の部分に前記箔導体の前記第１の部分を結合し、
前記第１の界磁極部材が、透磁性材料を備え、
前記箔導体の第１の部分および前記箔導体の第２の部分が、前記第１の領域および前記第２の領域のそれぞれに関連付けられた前記透磁性材料にアンペアターン（ＡＴ）磁束の一部を発生するように構成され、
前記箔導体の第１の部分は、前記第１の領域に時計回りで巻き付けられ、前記箔導体の第２の部分は、前記第２の領域に反時計回りで巻き付けられおり、
前記第２の界磁極部材は、前記箔導体が巻き付けられており、前記箔導体は、前記第１の界磁極部材と前記第２の界磁極部材との間に隣接して延在する、
ステータ。
【請求項２】
前記箔導体が、回転軸に対して時計回りおよび反時計回りで巻き付けられる、請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記第１の界磁極部材および前記第２の界磁極部材に巻き付けられる前記箔導体が、モノリシック箔導体を備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項４】
前記箔導体の前記第２の部分が、箔ベースのリードを備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項５】
前記箔導体が、可変幅を有するモノリシック箔導体を備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項６】
前記箔導体の前記オフセット部分が、前記箔導体の折り畳み部分を備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項７】
前記コイル構造が、モノリシック相互接続点で連結された複数のモノリシック箔導体の部分を備え、
前記複数のモノリシック箔導体の部分および前記モノリシック相互接続点が、隣接した導体を構成する、請求項１に記載のステータ。
【請求項８】
前記箔導体の前記第２の部分が、互いに対して折り畳まれた複数の折り畳み部分を含むリードを備え、
前記複数の折り畳み部分が、前記細長いコイルの幅の断面積と同等である断面積を前記リードに与えるように構成された電流密度強化部分を含む、請求項１に記載のステータ。
【請求項９】
前記箔導体が、
非リード領域と、
前記複数の折り畳み部分を含むリード領域と、
前記非リード領域および前記リード領域を決定するように構成され、前記電流密度強化部分を生じるようにさらに構成された１つ以上の対角線スリットと
を備え、
前記リード領域の部分が、前記電流密度強化部分を形成するために、前記非リード領域の部分に折り畳まれる、請求項８に記載のステータ。
【請求項１０】
前記箔導体を介して結合され、前記箔導体の前記第１の部分によって結合された２つの界磁極部材を形成するために、前記第１の界磁極部材および別の界磁極部材を含む界磁極部材のサブセットと、
別の箔導体の部分をオフセットするように構成された前記別の箔導体の別のオフセット部分を含む別の箔導体と、
前記別の箔導体を介して結合された前記界磁極部材の別のサブセットと
をさらに備え、
別の２つの界磁極部材を含む前記別のサブセットが、第１の領域および第２の領域を備え、前記別の箔導体の第１の部分が、前記第１の領域で前記別の２つの界磁極部材を結合し、前記別の２つの界磁極部材の少なくとも１つが、前記第２の領域に前記別の箔導体の第２の部分を含む、請求項１に記載のステータ。
【請求項１１】
前記箔導体および前記別の箔導体がモノリシックである、請求項１０に記載のステータ。
【請求項１２】
前記箔導体が、回転軸の周囲であって前記第１の界磁極部材および前記第２の界磁極部材の外部の端部と同一の拡がりを持つ外側の半径方向距離に配置された前記ステータの外部境界領域を通り、前記第１の界磁極部材と前記第２の界磁極部材との間を通過するように構成される、請求項１に記載のステータ。
【請求項１３】
前記箔導体が、回転軸の周囲であって前記第１の界磁極部材および前記第２の界磁極部材の内部の端部と同一の拡がりを持つ内側の半径方向距離に配置された前記ステータの中心領域を通り、前記第１の界磁極部材と前記第２の界磁極部材との間を通過するように構成される、請求項１０に記載のステータ。
【請求項１４】
前記第１の界磁極部材および第２の界磁極部材の少なくとも１つが、前記ステータの中心にある回転軸に平行な長手方向中心線に対して鋭角の方向に向いた表面部分を有する磁極面を備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項１５】
前記第１の界磁極部材および第２の界磁極部材の少なくとも１つが、直線の界磁極部材を備える、請求項１に記載のステータ。
【請求項１６】
前記箔導体の前記第１の部分および箔導体の前記第２の部分が、回転軸に平行な界磁極部材の上に直列に配置される、請求項１に記載のステータ。
【請求項１７】
前記第１の界磁極部材および第２の界磁極部材が、回転軸に平行に配置される、請求項１に記載のステータ。
【請求項１８】
前記第１の界磁極部材および第２の界磁極部材が、回転軸に平行に配置され、前記第１の界磁極部材および第２の界磁極部材の端部においてそれぞれ磁極面を含み、
前記箔導体は、前記第１の界磁極部材から前記第２の界磁極部材へ、前記磁極面の間に隣接して延在する、請求項１７に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明のさまざまな実施形態は、概して、動電型装置（ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｍａｃｈｉｎｅ）などに関し、より詳細には、動電型装置のステータ用の箔コイル構造およびその巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]アキシャルモータおよび発電機などの動電型装置の従来の構造は機能的であるが、これらの構造の実現にはいくつかの欠点がある。一般に、従来のステータでは、アンペアターン（「ＡＴ」）磁束（ａｍｐｅｒｅ−ｔｕｒｎ  ｆｌｕｘ）を発生するのに最適な構造が得られない。例えば、従来のステータは、典型的に、断面が円形のワイヤからなるコイルを使用し、各ワイヤは、他のコンポーネントに関係なくステータのコンポーネントの周りに個々に巻き付けられる。アキシャルモータおよび発電機に関連する欠点のうち１つ以上を最小限に抑える改良された技術および構造を提供することが望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]本明細書においては、動電型装置のステータ用の箔コイル構造およびその巻線方法、およびこのようなコイル構造を実装する動電型装置が開示される。１つの実施形態において、箔コイル構造が、例えば、円錐形磁石と面する磁極面を有する界磁極部材とともに実装するように構成される。
【０００４】
[0004]本発明およびそのさまざまな実施形態は、添付の図面とともに以下の詳細な説明に関連してより完全に認識される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態による能動界磁極部材の例を示す。
【図２】本発明の実施形態による能動界磁極部材の例を示す。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、コイル構造の例を示す。
【図４Ａ】本発明の特定の実施形態による、箔ベースのリードを含むコイル構造の部分を示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による、箔ベースのリードの構造を示す。
【図５】本発明の特定の実施形態による、オフセット部分を含むコイル構造の部分を示す。
【図６】本発明の実施形態による、複数の箔導体部分を実装する能動界磁極部材を示す。
【図７】本発明の１つの実施形態による、結合されたステータ実装能動界磁極部材の部分を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態による、図７に示す界磁極部材のサブセットで組み立てられたステータの平面図である。
【図８Ｂ】本発明の１つの実施形態による、ステータのアセンブリの例を示す。
【図８Ｃ】本発明の１つの実施形態による、ステータのアセンブリの例を示す。
【図８Ｄ】本発明の１つの実施形態による、ステータのアセンブリの例を示す。
【図９】本発明の実施形態による、ステータの別の箔構成を示す。
【図１０Ａ】本発明の実施形態による、ステータの別の箔構成を示す。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態による、ステータの別の箔構成を示す。
【図１０Ｃ】本発明のさまざまな実施形態による、さまざまなコイル構造およびステータを含むロータ・ステータ構造の例を示す。
【図１１】本発明の実施形態による、ステータの箔構成のさらなる別の例を示す。
【図１２】本発明の実施形態による、ステータの箔構成のさらなる別の例を示す。
【図１３】本発明の実施形態による、比較的多数の界磁極部材セットの箔構成のさらなる別の例を示す。
【図１４】本発明の実施形態による、比較的多数の界磁極部材セットの箔構成のさらなる別の例を示す。
【図１５】本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。
【図１６】本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。
【図１７】本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。
【図１８Ａ】本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。
【図１８Ｂ】本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。
【図１９Ａ】本発明の少なくともいくつかの実施形態による、オフセット部分を含むコイル構造の部分を示す。
【図１９Ｂ】本発明の少なくともいくつかの実施形態による、ギャップを発生するように形成されたオフセット部分を含む箔導体を示す。
【図２０Ａ】本発明の少なくともいくつかの実施形態による、コイル構造の他の例を示す。
【図２０Ｂ】本発明の少なくともいくつかの実施形態による、コイル構造の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0022]図面のうちのいくつかの図において、同様の参照番号は対応する部品をさす。また、ほとんどの参照符号の左側の１桁または２桁は、概して、その参照符号を最初に用いた図面の数字を示していることに留意されたい。
【０００７】
定義
[0023]以下の定義は、本発明のいくつかの実施形態に関して記載する要素のいくつかに適用される。これらの定義は、同様に、本明細書全体に適用されてもよい。
【０００８】
[0024]本明細書で用いられる「エアギャップ」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、磁石表面と、磁石表面に対向する磁極面との間の空間、すなわち、ギャップをさす。このような空間は、少なくとも磁石表面と磁極面の領域によって画定される容積として物理的に記載することも可能である。エアギャップは、ロータとステータとの間の相対運動を可能にし、磁束相互作用領域を画定する役割を果たす。エアギャップは、通常、空気で満たされているが、そのように限定的なものである必要はない。
【０００９】
[0025]本明細書で用いられる「バックアイアン」という用語は、一般に、他の開磁気回路を完成するのに使用されることが多い物理構造（およびこの物理構造を生み出す材料）を表す。特に、バックアイアン構造は、一般に、界磁極部材または磁石極間にコイルなどの介在アンペアターン発生要素を設けずに、例えば、１つの透磁性界磁極部材から別の透磁性界磁極部材へ、または第１の磁石の磁石極から第２の磁石の磁石極へのいずれか、またはその両方で、１つの磁気回路要素から別の磁気回路要素へ磁束を送るためだけに使用される。さらに、バックアイアン構造は、一般に、１つ以上のコイルなどの関連するアンペアターン発生要素を受け入れるように形成されない。
【００１０】
[0026]本明細書で用いられる「コイル」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、透磁性材料に誘導的に結合して磁束を生じるように配設された導体の連続する巻線の集合体をさす。いくつかの実施形態において、「コイル」という用語は、「巻線」または「コイル巻線」として記述し得る。「コイル」という用語は、箔コイルをさすこともあり得る。少なくともいくつかの実施形態において、「箔コイル」という用語は、任意の断面形状を有する導体をさし得る。箔コイルの一例は、比較的平坦な平面形状の導体である。他の例において、箔コイルが、モノリシック構造のものであっても、集合的に、断面が非円形の多数の導体から構成されたものであってもよい。
【００１１】
[0027]本明細書で用いられる「コイル領域」という用語は、一般に、少なくとも１つの実施形態において、コイルが巻き付けられる界磁極部材の部分をさす。
【００１２】
[0028]本明細書で用いられる「コア」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、コイルが磁極片間に通常配置されている界磁極部材の部分をさし、一般に、磁束経路の一部を提供するための透磁性材料から構成される。「コア」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、コイル構造のコンテクストでは、磁気領域を支持するように構成された構造をさし得る。このように、コアという用語は、「ハブ」という用語と相互交換可能であり得る。
【００１３】
[0029]本明細書で用いられる「界磁極部材」という用語は、一般に、少なくとも１つの実施形態において、透磁性材料で構成され、コイルの巻き付けが可能な構造を提供するように構成された要素をさす（すなわち、この要素は、磁束を発生させる目的でコイルを受け入れるように構成される）。特に、界磁極部材は、コア（すなわち、コア領域）および少なくとも１つの磁極片を含み、磁極片の各々は、一般に、コアの端部のそれぞれの付近に設置される。界磁極部材は、それ自体ではアンペアターン磁束を発生させるように構成されない。いくつかの実施形態において、「界磁極部材」という用語は、一般に、「ステータコア部材」として記述され得る。
【００１４】
[0030]本明細書で用いられる「能動界磁極部材」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、コア、１つ以上のコイル、および少なくとも２つの磁極片の集合体をさす。特に、アンペアターン磁束を選択的に発生するための１つ以上のコイルが組み付けられた界磁極部材として、能動界磁極部材が記述され得る。いくつかの実施形態において、「能動界磁極部材」という用語は、一般に、「ステータコア部材」として記述され得る。
【００１５】
[0031]本明細書で用いられる「強磁性材料」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、一般に、ヒステリシス現象を示す材料であって、透磁率が磁化力に依存する材料をさす。また、「強磁性体」という用語は、透磁率が結束率より高く、磁化力に依存する透磁性材料をさし得る。
【００１６】
[0032]本明細書で用いられる「界相互作用領域」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、２つ以上の発生源から展開した磁束が、これらの発生源に対して機械力および／またはトルクを発生し得るような形態で、ベクトル的に相互作用する領域をさす。一般に、「磁束相互作用領域」という用語は、「界相互作用領域」という用語と相互交換可能に使用され得る。このような発生源の例は、界磁極部材、能動界磁極部材、および／または磁石、またはそれらの部分を含む。界相互作用領域は、「エアギャップ」として回転機械用語において参照されることが多いが、界相互作用領域は、２つ以上の発生源からの磁束が、これらの発生源に対して機械力および／またはトルクを生じるようにベクトル的に相互作用する領域を表すより広義の用語であり、したがって、エアギャップの定義に限定されるものではない（すなわち、磁石表面および磁極面のエリアおよび２つのエリア間の周辺部から広がる平面によって画定された容積に限定されない）。例えば、界相互作用領域（または少なくともその一部分）が、磁石の内部に設置され得る。
【００１７】
[0033]本明細書で用いられる「発電機」という用語は、一般に、少なくとも１つの実施形態において、例えば、出力電圧波形にかかわらず、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された動電型装置をさす。「交流発電機」も同様に定義され得るため、発電機という用語は、その定義に交流発電機を含む。
【００１８】
[0034]本明細書で用いられる「磁石」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、磁石自体の外部に磁界を生じる単体をさす。このように、磁石という用語は、永久磁石、電磁石などを含む。磁石という用語はまた、内部永久磁石（「ＩＰＭ」）、表面実装永久磁石（「ＳＰＭ」）などをさし得る。
【００１９】
[0035]本明細書で用いられる「モータ」という用語は、一般に、少なくとも１つの実施形態において、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成された動電型装置をさす。
【００２０】
[0036]本明細書で用いられる「透磁性」という用語は、一般に、少なくとも１つの実施形態において、磁束密度（「Ｂ」）と印加磁界（「Ｈ」）との間の磁気的に定義可能な関係を有する材料をさす記述用語である。さらに、「透磁性」という用語は、一般的な積層鋼などの強磁性材料、冷延方向性（ＣＲＧＯ）鋼、粉末金属、軟磁性複合体（「ＳＭＣ」）などを非限定的に含む広義な用語であるように意図される。
【００２１】
[0037]本明細書で用いられる「磁極面」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、磁束相互作用領域（およびエアギャップ）の少なくとも一部分に面することで、磁束相互作用領域（およびエアギャップ）の１つの境界をなす磁極片の表面をさす。いくつかの実施形態において、「磁極面」という用語は、概して「磁束相互作用表面」を含むものとして記述され得る。１つの実施形態において、「磁極面」という用語は、「ステータ表面」をさし得る。
【００２２】
[0038]本明細書で用いられる「磁極片」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、磁極面がロータ（またはその一部分）に面することで、エアギャップの形成とそのリラクタンスを制御する役割を果たすように、磁極面の位置合わせを容易にする界磁極部材の一部分をさす。界磁極部材の磁極片は、一般に、コイル領域またはその付近で始まり、磁極面で終端するコアの１つ以上の端部付近に設置される。いくつかの実施形態において、「磁極片」という用語は、概して「ステータ領域」として記述され得る。
【００２３】
[0039]本明細書で用いられる「軟磁性複合体」（「ＳＭＣ」）は、少なくとも１つの実施形態において、本発明のステータ構造の要素を形成するように成形可能な絶縁コーティングされた鉄系粉末金属材料などの絶縁性磁性粒子で部分的に構成された材料をさす。
【００２４】
[0040]本明細書で用いられる「円錐形磁石構造」という用語は、少なくとも１つの実施形態において、磁石材料および／または磁気領域および／または磁気材料およびハブ構造を非限定的に含む磁石コンポーネントの組立体を実装可能な円錐形磁石の構造、または回転軸に対してある角度に向いた少なくとも１つの表面を有する任意の他の磁石をさす。さまざまな実施形態において、「円錐形磁石構造」は、「円錐形磁石」という用語と相互交換可能に使用され得る。少なくとも１つの実施形態において、「円錐形磁石」という用語は、米国特許第７，０６１，１５２号、米国非仮特許出願第１２／０８０，７８８号、および／または同第１１／２５５，４０４号に記載された磁石をさし得る。
【００２５】
詳説
[0041]図１および図２は、本発明の実施形態による能動界磁極部材の例を示す。図１に示すように、能動界磁極部材１００は、円錐形磁石（図示せず）に面するように構成された磁極面１１２（そのうちの１つは図示せず）を有する界磁極部材１０２と、コイル構造１１０とを含み得る。コイル構造１１０は、１つ以上のワイヤから構成されたコイル１０４と、少なくとも第１のリード１０６ａ（例えば、「引き込み」リードとしてのコイル１０４内へのリード）および第２のリード１０６ｂ（例えば、「引き出し」リードとしてのコイル１０４からのリード）とを含むように示されている。リード１０６ａおよび１０６ｂは、この例において、コイル１０４用のワイヤの端部などのワイヤから構成される。リード１０６ａおよび１０６ｂは、モノリシックワイヤの部分であってもよく、またはコイル１０４の１つ以上のワイヤとは別に形成され、このワイヤに取り付けられた他の導体材料であり得る。さまざまな実施形態において、１つ以上のコイル１０４は、断面が任意の形状の任意のタイプのワイヤまたは導体の１つ以上のワイヤを含み得る。例として、丸いワイヤ、矩形ワイヤなどがある。界磁極部材１０２などの界磁極部材の形状は、さまざまな実施形態によれば、磁極面１１２の間に直線の磁束経路（または実質的に直線の磁束経路）を与えるようにされ得る。少なくともいくつかの実施形態において、界磁極部材１０２は、非直線の経路部分を除外する磁束経路を与えるように形成される。非直線の磁束経路部分が、磁極面１１２間に約９０度の角度でずれた磁束経路セグメントを含み得る。
【００２６】
[0042]図２は、本発明の少なくとも１つの実施形態による別の能動界磁極部材の例を示す。図示するように、能動界磁極部材２００は、円錐形磁石に面する磁極面を有する界磁極部材２０２と、コイル構造２１０とを含み得る。ここで、コイル構造２１０は、１つ以上の箔導体２０４から構成されたコイル２０４と、少なくとも第１のリード２０６ａ（例えば、コイル２０４内へのリード）および第２のリード２０６ｂ（例えば、コイル２０４からのリード）を含むように示される。リード２０６ａおよび２０６ｂは、この例において、界磁極部材２０２内にＡＴ磁束を生じるように、コイル構造２１０に電流を通しやすくするのに適切なワイヤまたは任意の導体材料から構成され得る。少なくともいくつかの実施形態において、界磁極部材２０２は、１つ以上のコイル２０４を配置され得る任意の数のコイル領域を与えるように形成され得る。次に、コイル構造２１０の例を示す。
【００２７】
[0043]図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、コイル構造の例を示す。コイル構造３００は、一般に細長く、第１の側面側３１０ａおよび第２の側面側３１０ｂを含む箔導体３０４を含み、これらの側面側の両方は、箔導体３０４の第１の端部３０８ａと、箔導体３０４の第２の端部３０８ｂとの間に確立された電流経路に実質的に平行に延伸する。リード３０６ａおよび３０６ｂは、箔導体３０４の第１の端部３０８ａおよび箔導体３０４の第２の端部３０８ｂのそれぞれに結合される。ある場合において、リード３０６ａおよびリード３０６ｂは、ワイヤで構成される。さまざまな実施形態において、箔導体３０４が、銅、アルミニウム、または任意の他の導電材料で構成され得る。
【００２８】
[0044]さまざまな実施形態によれば、コイル構造３００の１つ以上の箔導体３０４は、例えば、電圧調整問題を最小限に抑えるために（すなわち、発電機において）、組み立てられたモータまたは発電機のインピーダンスを低減することができる。インダクタンスは、一般に、巻線にある導体の巻数の平方とともに増大するため、より低いインダクタンスを達成するには、より少ない巻数のより重いゲージワイヤが典型的に実装される。界磁極部材のサイズおよび互いに対する間隔は、例えば、ワイヤの最小曲げ半径により使用されるワイヤのゲージによって制限される。対照的に、比較的薄いが、幅広い箔導体３０４は、比較的重いゲージワイヤと同等の導体断面積を有し得るが、直線の界磁極部材（または実質的に直線の界磁極部材）の周りに容易に巻き付けられ得る。図示した例において、ワイヤで構成されたリード３０６ａおよびリード３０６ｂにより、箔導体３０４の実装が容易になり得ることに留意されたい。他の実施形態において、リード３０６ａおよびリード３０６ｂは、箔導体を含む他の導体から構成され得る（例えば、箔導体３０４がアルミニウムを含む場合など）。
【００２９】
[0045]図４Ａは、本発明の特定の実施形態による、箔ベースのリードを含むコイル構造の部分を示す。コイル構造部分４００は、箔導体４０４の端部４０６に箔ベースのリード４０２が形成された箔導体４０４の部分を含む。箔ベースのリード４０２は、箔導体４０４または任意の他の箔導体（図示せず）から形成され得る。１つの実施形態において、箔ベースのリード４０２は、例えば、箔導体４０４の幅（「幅」）４０９の断面積と同等か、または実質的に近似する断面積を箔ベースのリード４０２に与えるように構成された電流密度強化部分４０８を含む。例えば、電流密度強化部分４０８は、妨げられることもあり得る電流密度を高めるために、箔ベースのリード４０２と箔導体４０４との間の結合を高めるように構成され得る。少なくともいくつかの実施形態において、箔ベースのリード４０２は、箔導体４０４の部分と同じ箔導体から形成される（例えば、箔ベースのリード４０２および箔導体４０４の部分は、同じモノリシック導体から形成される）。このようにして、任意の既知の固定具（例えば、はんだなど）を使用して箔導体４０４の部分にリードが付着された構造より、構造の信頼性が高められ得る。電流密度強化部分４０８は、箔ベースのリード４０２の電流容量を箔導体４０４の電流容量に整合するように構成され得る。任意に、箔ベースのリード４０２は、折り目線４１０で箔導体４０４を折ることによって、箔導体４０４に対して任意の角度に向けられ得る。さまざまな実施形態によれば、箔ベースのリード４０２の間の角度を決定するために、折り目線４１０とともに、またはその代わりとして、１つ以上の折り目線（図示せず）が実装され得る。箔ベースのリード４０２は、同じ箔導体から形成され得るが、実施形態によってはその必要がない場合もある。さまざまな実施形態において、箔導体４０４の１つ以上の側面が、１つ以上の側面上に配置された絶縁層を含み得る。このような絶縁層（またはその部分）が、互いに折り畳まれた部分の間の導電率を高めるために除去され得ることに留意されたい。
【００３０】
[0046]図４Ｂは、本発明の実施形態による箔ベースのリード構造を示す。コイル構造部分４５０は、箔導体４５４の端部に形成された箔ベースのリード構造４９０を有する箔導体４５４の部分を含む。箔ベースのリード構造４９０は、互いの上に折り畳まれるように構成された折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂを含むように構成され得る。折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂは、箔導体４５４の幅４５３または幅４５３に沿った断面積と同等であり得る断面積を箔ベースのリード構造４９０に与えるように構成され得る電流密度強化部分４８０ａおよび４８０ｂをそれぞれ含み得る。１つの実施形態において、箔導体４５４は、非リード領域４６０と、折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂを含むリード領域４６２とを含み得る。少なくともいくつかの実施形態によれば、界磁極部材上に巻き付けられるため、箔導体を電気的に分離するのに片側絶縁層で十分であり得ることに留意されたい。
【００３１】
[0047]特定の実施形態において、対角線スリット４５６ａおよび４５６ｂなどの１つ以上の対角線スリットが、非リード領域４６０とリード領域４６２との間の境界またはその付近の箔導体４５４内に切り込まれ得る。ある場合において、対角線スリット４５６ａおよび４５６ｂは、側面側４９２ａおよび４９２ｂに対して鋭角で切り込まれることが可能であり、この鋭角は、例えば、折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂの方に開く。対角線スリット４５６ａおよび４５６ｂ間の距離（「ｄ」）４８８が、シードリード部分４７２の幅を決定でき、それにより、折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂが、シードリード部分４７２に折り畳まれた（例えば、線４７１に沿って長手方向に折り畳まれた）後、箔ベースのリード構造４９０のリードの幅を決定し得ることに留意されたい。シードリード部分４７２は、箔導体４５４と同じモノリシック材料から形成されるように構成され、折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂが折り畳まれる基礎を与え得る。いくつかの実施形態において、折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂは、シードリード部分４７２上にＺ字状に折り畳まれる（すなわち、文字「Ｚ」に似た形）。箔導体４５４が片側または両側上に絶縁層を有するものであれば、絶縁層は、折り目線４１０から箔導体４５４の端部まで除去され得ることに留意されたい。折り畳み部分４７０ａおよび４７０ｂを折り畳んだ後、電流密度強化部分４８０ａおよび４８０ｂの各々は、領域４８６またはその付近で箔導体４５４に貼り付けられて（例えば、導電性接着剤、はんだ、または任意の他の電気的接着剤または固定具を用いて）、該当エリアで箔が通電可能な電流密度を高める。次に、箔ベースのリード構造４９０を含む箔導体４５４の部分は、例えば、箔に対してほぼ垂直であるリードを作り出すように折り目線４１０に沿って折り畳まれ得る。他の例では、折り目線４１０が、箔導体４５４に対して任意の角度にリードを設置するように構成され得る。１つの実施形態において、箔導体４５４の側面側付近にシードリード部分４７２が設置されて、対角線スリット４５６ａなどの１つの対角線スリットを用いて、リードを形成し得ることに留意されたい。
【００３２】
[0048]図５は、本発明の特定の実施形態による、オフセット部分を含むコイル構造の部分を示す。コイル構造部分５００は、箔導体５０６に形成されたオフセット部分５０２を含む。オフセット部分５０２は、複数の箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂを形成し、それらの間にギャップ５０４を形成するように構成される。このようにして、複数の箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂは、界磁極部材の異なる領域（図示せず）の周りに巻き付けられ得る。少なくともいくつかの実施形態において、箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂのいずれかなどの箔導体部分が、界磁極部材上の対応するコイル領域またはその付近に配置されるように構成され得る。したがって、２Ｎ巻数が望ましければ、複数の箔導体部分５０２ａおよび５０２ｂの各々は、Ｎ巻数を含み得ることで、界磁極部材の周りに巻き付けられたコイル構造の厚みを低減し得る。コイル構造の厚みを低減すると、さまざまな実施形態の箔導体を実装するモータまたは発電機の実装密度を高め得る。箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂの各々が、任意の巻数を有することができ、同じ巻数に限定される必要はなく、例えば、オフセット部分５０２に対して、反対方向（例えば、時計回りおよび反時計回り）に巻き付けられ得ることに留意されたい。すなわち、箔導体部分５０１ａは、オフセット部分５０２に対して界磁極部材の周りを時計回りに巻き付けられ得るのに対して、箔導体部分５０１ｂは、オフセット部分５０２に対して界磁極部材の周りを反時計回りに巻き付けられ得る。このようにして、電流が箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂを流れると、電流は、箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂの各々において同じ方向に流れることで、同じ方向に界磁極部材に磁束（すなわち、アンペアターン（「ＡＴ」）磁束）を誘導する。両方のコイル領域からのリードは、それらの外層のそれぞれに設置されて、リードのアクセスを可能にすることができる。コイルはオフセット部分５０２に対して同じ方向（例えば、時計回りまたは反時計回りの両方）に巻き付けら得るが、これにより、各コイルから誘導された磁束は反対方向になることで、各コイルでの巻数が同じであれば、互いの磁束寄与を打ち消しあう傾向になる。図示した例において、オフセット部分５０２がモノリシックである箔導体から形成されることによって、箔導体部分５０１ａは、箔導体部分５０１ｂと同じ不可分の材料から形成され得る（例えば、箔導体部分５０１ａは、箔導体部分５０１ｂとは別の部品から形成されない）。いくつかの例を記載するために使用されるように、隣接した導体は、モノリシック導体として形成され得る。少なくともいくつかの実施形態において、オフセット部分５０２は、他の伝導性材料から形成され、箔導体部分５０１ａおよび５０１ｂに結合され得る。
【００３３】
[0049]図６は、本発明の実施形態による複数の箔導体部分を実装した能動界磁極部材を示す。能動界磁極部材６００は、複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂ間のアークから電圧差を排除する（または最小限に抑える）ように構成された、ギャップ６０４によってオフセットされた複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂを含む。複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂのうちの１つは、時計回りの方向に巻き付けられ得るが、もう一方は反時計回りの方向に巻き付けられ得る。または、両方が同じ方向に巻き付けられ得る。複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂは、別々の箔導体から作られ得るが、図６には示していないオフセット部分５０２（図５）を実装する単一の箔導体からも作られ得る。電流経路が複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂを同じ方向に流れるようにオフセット部分５０２が構成され得るため、同じ方向に分極される界磁極部材６０２にさらなる磁束を生じることを留意されたい。さらに、任意に、箔ベースのリード６０８が実装され得る。ここに示すように、２つのリード６０８は、箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂが結合される構成に対して実装され得る。他の場合において、箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂが結合されない場合、各導体部分に電流を流すように、別の２つのリード（図示せず）が実装される。いくつかの実施形態において、複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂにアルミニウム（または他の同様の導電材料）が使用可能であり、箔の上部および底部上でのアルミニウムの酸化で十分な絶縁が得られることにより、絶縁（例えば、プラスチック絶縁層）および関連する厚み、または複数の箔導体部分６０１ａおよび６０１ｂの各々の各巻線間の任意の他の絶縁材料を含む必要性が低減することに留意されたい。
【００３４】
[0050]一般に、さまざまな実施形態によるモータおよび発電機は、例えば、「Ｙ」接続形態を形成するために接続されたリードアウト（またはコモン（ｃｏｍｍｏｎ））と直列に接続されたフェーズ当たり複数の界磁極部材を有し得る。箔導体を使用する場合、異なる界磁極部材の間での接続数は、フェーズにおいて複数の界磁極部材を結合するように連続した導体（例えば、箔導体のモノリシックストリップ）を使用することによって低減され得る。図７から図１４は、さまざまな実施形態による、これらの連続した箔構成を作るための多くの方式を表すいくつかの例を示す。
【００３５】
[0051]図７は、本発明の１つの実施形態による、結合される能動界磁極部材を実装するステータの部分を示す図である。この例では、６つの界磁極部材がステータに実装され、４つの磁石極が円錐形磁石（例えば、４つの磁化領域を有する円錐形磁石構造）に実装されている。図示するように、界磁極部材の第１のサブセット７０２ａは、第１の箔導体を介して結合された界磁極部材７０４ａおよび７０６ａを含み、第１のサブセット７０２ａは、界磁極部材７０４ａおよび７０６ａに関連付けられた上側領域など、第１の領域で第１の箔導体部分７０３ａによって結合される少なくとも２つの界磁極部材を含む。第１の箔導体は、第１の領域で（例えば、上部から見た場合、すなわち、平面図Ｔ−Ｔ’において同じ反時計回りの方向に）巻き付けられた第１の箔導体部分７０３ａを含む。第１の箔導体はまた、リードイン（例えば、第１のサブセット７０２ａを励起するようにフェーズＡの電流を印加するためのリード７５０ａ）を含む第１の箔導体部分７０１ａと、リードアウト（例えば、コモンに結合するためのリード７５２ａ）を含む第１の箔導体部分７０５ａとを含む。界磁極部材７０４ａおよび７０６ａの破線矢印は、箔部分７０１ａ、７０３ａ、および７０５ａの矢印で示す方向に、フェーズＡの導体に電流が印加されるときの磁束の方向を示すことに留意されたい。箔導体が、同じ方向に２つの界磁極部材の周りに巻き付けられるように示されていることにも留意されたい。さらに、上側領域（または第１の領域）が、後続の図面の破線に関連して示されており、下側領域（または第２の領域）は、実線に関連して示されている。これらの決まりは、後続の図面にも適用され得る。
【００３６】
[0052]さらに、界磁極部材７０４ｂおよび７０６ｂの第２のサブセット７０２ｂが、第２の箔導体を介して結合されるように示され、第２のサブセット７０２ｂは、界磁極部材７０４ｂおよび７０６ｂに関連付けられた下側領域などの第２の領域で、第２の箔導体部分７０３ｂによって結合された、界磁極部材７０４ｂおよび７０６ｂなどの少なくとも２つの界磁極部材を含む。第２の箔導体は、第２の領域で（例えば、反時計回りなどの同じ方向に）巻き付けられた第２の箔導体部分７０３ｂを含み得る。第２の箔導体はまた、リードイン（例えば、第２のサブセット７０２ｂを励起するようにフェーズＢの電流を印加するためのリード７５０ｂ）を含む第２の箔導体部分７０１ｂと、リードアウト（例えば、コモンに結合するためのリード７５２ｂ）を含む第２の箔導体部分７０５ｂとを含み得る。この例において、部分７０１ｂおよび７０５ｂが、第１の領域に関連付けられる。さらに、図７に示す例に関して、界磁極部材７０４ｃおよび７０６ｃ間の接続を、第１のサブセット７０２ａの接続に類似させるが、フェーズＣ電圧と関連する第３のサブセット７０２ｃが実装される。第３の箔導体は、第２の領域で（例えば、同じ反時計回りの方向に）巻き付けられる第３の箔導体部分７０３ｃを含み得る。第３の箔導体はまた、リードイン（例えば、第２のサブセット７０２ｃを励起するようにフェーズＣの電流を印加するためのリード７５０ｃ）を含む第３の箔導体部分７０１ｃと、リードアウト（例えば、コモンに結合するためのリード７５２ｃ）を含む第３の箔導体部分７０５ｃとを含み得る。
【００３７】
[0053]図７は、界磁極部材が、図５および図６に示すものに類似したオフセット部分（図示せず）を実装し、界磁極部材７０４ａ、７０４ｂ、および７０４ｃの「引き出し」リードが、引き続き、界磁極部材７０６ａ、７０６ｂ、および７０６ｃの「引き込み」リードにそれぞれ変化することに留意されたい。詳細には、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの導体は、特に、信頼性を高めるために、界磁極部材間で「引き出し」リードおよび「引き込み」リードを取り替えるように構成される。箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃは、部分７０１ｂおよび７０５ｂを結合するためにワイヤを使用することなど、非モノリシック材料間の接続を低減することによって構造の信頼性を高め得る。さらに、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの導体は、サブセット７０２ａ、７０２ｂ、および７０２ｃを組み立てて、本発明の少なくともいくつかの実施形態によるステータを形成するために、界磁極部材７０４ａ、７０４ｂ、および７０４ｃと、それぞれの界磁極部材７０６ａ、７０６ｂ、および７０６ｃとの間に任意の長さを与えるように構成され得る。すなわち、このような長さは、上側領域および下側領域などの特定のコイル領域での巻数を確保するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの長さの２つ以上は、異なるものであるように構成されすることができ、各長さは、インタレースパターンに応じて決定される（例えば、互いの間で箔導体を織り込むパターンであり、その例を図８Ａに示し記載する）。
【００３８】
[0054]さまざまな実施形態において、任意の数のコイル領域がありえ（例えば、３つ以上の領域が、各コイルまたはコイル対に対して別のリードを有する上側および下側領域を含んでも、含まなくてもよい）、界磁極部材のサブセット当たり任意の数の界磁極部材があり得る。少なくともいくつかの実施形態において、界磁極部材の任意の数のサブセットがあり得る。さらに、界磁極部材のサブセットの界磁極部材を結合するために使用可能な任意の数の導体があり得る。図７は、４つの磁石極に対して６つの界磁極部材を示すが、さまざまな実施形態は、任意の数の界磁極部材、任意の数のサブセット、および／または任意の数の磁石部材を含み得ることに留意されたい。
【００３９】
[0055]図８Ａは、本発明の実施形態による、図７に示す界磁極部材のサブセットが組み付けられたステータの平面図８００である。界磁極部材のサブセットが、箔導体を巻き付ける複数の領域を用いて、図７に示すように別々に巻き付けられ得ることに留意されたい。次に、界磁極部材の組み立てられたサブセットは、図８Ａに示す例のようなステータを形成するために組み合わせるか、または一体化され得る。平面図Ｔ−Ｔ’を参照しながら、異なる領域に関連付けられた箔導体を区別する目的で、下側領域に関連して巻き付けられる箔導体の部分を示すために実線が使用されるのに対して、上側領域を示すために破線が使用される。また、下側領域で巻き付けられた箔導体部分は、同じ下側領域で巻き付けられた別の箔導体部分と交差する必要も、干渉する必要もないことに留意されたい。上側領域の箔導体部分が、上側領域の別の箔導体部分と交差することも、干渉することもない。特に、サブセット７０２ａを構成する界磁極部材７０４ａ（「ＦＰ１」）および７０６ａ（「ＦＰ４」）が、ステータの中心にわたって互いに対向して設置され、この中心は、シャフト（図示せず）を含むように構成された内部領域である。サブセット７０２ｂおよび７０２ｃの他の対にある他の界磁極部材が、同様に位置付けられる。このようにして、本発明のさまざまな実施形態によれば、同じコイル領域の場所にステータの中心を介して界磁極部材の対を結合する導体は互いに干渉しない。図８Ａはまた、方向（例えば、平面図Ｔ−Ｔ’から見る場合、箔導体の時計回りまたは反時計回りの巻線）を示す。
【００４０】
[0056]さまざまな実施形態によれば、サブセット７０２ａ、７０２ｂ、および７０２ｃの箔導体にオフセット部分（図示せず）を実装すると、複数のコイル領域（例えば、図７の上側領域および下側領域）が使用しやすくなり得ることで、界磁極部材の対を結合すると、箔導体が互いを干渉しない場合が低減するか、またはなくなり得る。少なくともいくつかの実施形態において、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの長さは、同じであるか、または異なるように構成され得る。長さが異なると、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの１つにより、別のものが関連する界磁極部材を結合するのを防ぐかまたは邪魔したりする場合が低減し、またはなくなることもある。さまざまな実施形態において、箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの任意のものが、以下のうちの１つ以上を行うように構成され得る。すなわち、（１）図８Ａの箔導体部分７０３ｂなどのステータの中心を通る。（２）箔導体部分７０３ａなど、ステータの外部境界領域を通る（例えば、界磁極部材の表面の外側にある領域７９０であり、この表面はステータの中心から概して最も遠い位置にある）（すなわち、界磁極部材（「ＦＰ２」）７０４ｂおよび（「ＦＰ３」）７０４ｃの間のステータの中心から出て、外部境界領域を通過して、例えば、反時計回りの方向（平面図Ｔ−Ｔ’で見た場合）において界磁極部材（「ＦＰ４」）７０６ａと結合するように、界磁極部材（「ＦＰ３」）７０４ｃおよび（「ＦＰ４」」）７０６ａの表面の外側を通り越す）。（３）箔導体部分７０３ａなどのステータの中心に入り、および／または出る（例えば、ステータの中心を通らずに）（例えば、部分７０３ａは、界磁極部材（「ＦＰ１」）７０４ａに隣接する外部境界領域から、界磁極界磁極部材（「ＦＰ１」）７０４ａおよび（「ＦＰ２」）７０４ｂの間の境界面に進んで、ステータの中心に入り、界磁極部材（「ＦＰ２」）７０４ｂと界磁極部材（「ＦＰ３」）７０４ｃとの間を出て、外部境界領域に伸びる）。および／または、（４）２つ以上の界磁極部材を結合する任意の他の構成を提供する。箔導体の任意またはすべての部分が、上述した構成の任意またはすべてを与えるように構成され得る。
【００４１】
[0057]箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃの任意のものは、ステータ内に組み付けるために他のものの１つ以上に対して同一または可変長さを有し得る。図示した例において、箔導体部分７０３ａの長さ（例えば、界磁極部材間の約５５本の「破線」、長さの単位に近似する破線）が、箔導体部分７０３ｃより大きいように示されている（例えば、ステータの中心を通るとき、界磁極部材間に約１４本の「破線」）。この構成により、以下の接続方式が得られる。すなわち、すべての３つのコモンが、内部または外部で接続または結合可能であり、フェーズＡ、ＢおよびＣが、標準的な「Ｙ」モータワイヤリング構成を完了するために外部ドライブに接続されるように利用可能であり得る。
【００４２】
[0058]図８Ｂ〜図８Ｃは、本発明の実施形態によるステータの組み立ての例を示す。図８Ｂは、図７のサブセット７０２ｃの組み立てを示し、図８Ｃは、サブセット７０２ａとサブセット７０２ｃとの一体化を示す。図示するように、箔導体部分７０３ｃは、図８Ｄに加えられる界磁極部材（「ＦＰ２」）７０４ｂと、ステータの中心との間を通過するように適応された部品７６０を有する。図８Ｄは、ステータを形成するために、サブセット７０２ｂの追加を含む。場合によっては、サブセット７０２ｂの界磁極部材（「ＦＰ２」）７０４ｂおよび（「ＦＰ５」）７０６ｂが、ステータを形成するために、図８Ｃに示すステータアセンブリの底部から挿入される。図８Ｂ〜図８Ｃにおいて、組み立て段階に関連するリードは、簡潔に説明するために、他を省略して図示していることに留意されたい。
【００４３】
[0059]図９、図１０Ａ、および図１０Ｂは、本発明の実施形態によるステータの別の箔構成を示す。ここで、箔構成は、６つの界磁極と、２つの磁石極とを有するモータを実装する。同図は、界磁極部材９０６ａ、９０６ｂ、および９０６ｃの磁束の方向が、サブセット９０２ａ、９０２ｂ、および９０２ｃの界磁極部材９０４ａ、９０４ｂ、および９０４ｃとはそれぞれ反対の方向に向けられているため、図７〜図８Ｄの例とは異なるものであることに留意されたい。例えば、箔導体部分９０３ａ、９０３ｂ、および９０３ｃの第１の端部セットが、平面図Ｒ−Ｒ’から見た場合、時計回りの方向に（「ＣＷ」）に界磁極部材９０６ａ、９０６ｂ、および９０６ｃ上に巻き付けられ得るのに対して、箔導体部分９０３ａ、９０３ｂ、および９０３ｃの第２の端部セットは、反時計回りの方向（「ＣＣＷ」）に界磁極部材９０４ａ、９０４ｂ、および９０４ｃ上に巻き付けられ得る。また、箔導体が２つの界磁極部材の周りを反対方向に巻き付けられるように示されていることにも留意されたい。図１０Ａは、２つの箔レベルを有するサブセット９０２ａ、９０２ｂ、および９０２ｃが組み付けられたステータの端面図１０００を示す。下側領域に巻き付けられた箔導体は、実線で示されているのに対して、上側領域の箔導体は、点線／破線として示される。この場合も、同一レベルまたは同じ領域にある箔が交差したり、互いを干渉したりすることがないことに留意されたい。図１０Ｂは、円錐形磁石ロータ構造の追加が示された図９のサブセット９０２と関連して組み立てられたステータの斜視図１０５０である。
【００４４】
[0060]図１０Ｃは、本発明のさまざまな実施形態による、さまざまなコイル構造およびステータを含むロータ・ステータ構造の例を示す。図１０Ｃは、シャフト１０９４および磁石（例えば、円錐形磁石１０９２ａおよび１０９２ｂ）から構成されたロータと、ステータ１０９２とを含むロータ・ステータ構造１０９０を示す。図示した例において、ステータ１０９２は、図１０Ｂの図１０５０に示すステータに類似した構造および／または機能のものである。少なくともいくつかの実施形態において、ステータ１０９２は、任意の数の界磁極部材と、任意の数のコイル構造と、フェーズＡ、フェーズＢ、およびフェーズＣなどの各フェーズに対して界磁極部材のセットを結合するための任意のタイプの巻線パターンとを含み得る。
【００４５】
[0061]図１１および図１２は、本発明の実施形態によるステータの箔構成のさらなる別の例を示す。図１１は、点１１０６で平面図Ｓ−Ｓ’から見た場合、上側レベル（すなわち、第１の領域）から下側レベル（すなわち、第２の領域）へ箔導体１１０２を移行するように構成された移行部分１１０４を含む箔導体１１０２に結合された３つの界磁極の３つのセットのうちの１つのセット１１００を示し、点１１０６は、例えば、図１２の図１２００に示すように、最終構成における界磁極部材間の距離のおよそ３分の２であり得る。本明細書で用いられる「移行部分」という用語は、少なくともいくつかの実施形態において、同一の界磁極部材に関連付けられた２つのコイル間に配置される必要のないオフセット部分をさすだけでなく、２つのコイルが異なる界磁極部材に関連付けられている状態で、１つの領域から別の領域へ箔導体を移行する箔導体の部分をさし得る。場合によっては、移行領域は、界磁極部材間の任意の位置に設置され得る。移行領域は、界磁極部材の別のサブセットの別の界磁極部材に隣接するように配向され得る。
【００４６】
[0062]図１２に示すように、３つの能動界磁極部材の３つのセット（すなわち、全部で９つの界磁極部材）は、上側レベルまたは領域（すなわち、点線で示すような）を箔で適切に仕上げられるように、インタリーブ式またはインタレース式に組み立てられ得る。この方式により、３セットすべての界磁極に同じ巻き付けパターンを実施できるため、簡易な製造が可能となる。ステータを組み立てる１つの例を説明するために、界磁極部材ＦＰ１、ＦＰ４、およびＦＰ７が、界磁極部材の初期サブセットを構成し、このセットに、界磁極部材の次のサブセットとして、界磁極ＦＰ２、ＦＰ５、およびＦＰ８が追加される場合を考えてみる。次に、界磁極部材ＦＰ３、ＦＰ６、およびＦＰ９は、ステータを形成するために、界磁極部材の別のサブセットとして追加される。１つの例において、移行領域１１０４は、界磁極部材Ｎ＋２、または界磁極部材ＰＦ３に半径方向に隣接するように位置付けられる。図１１および図１２は、９つの界磁極および６つの磁石極の動電型装置用の箔導体巻き付け構成を示しているが、上述した技術は、各フェーズにおける追加の均等間隔の界磁極と、任意の数の界磁極部材、フェーズ、および／または領域を有する構成に展開し得ることに留意されたい。
【００４７】
[0063]図１３および図１４は、本発明の実施形態による、セット数が比較的より多い界磁極部材の箔構成のさらなる別の例を示す。図１３は、平面図Ｕ−Ｕ’において界磁極部材の３つのセット１３０２ａ、１３０２ｂ、および１３０２ｃを示す図１３００であり、各セットは４つの界磁極部材を含み得ることで、８つの磁石極構成に対して１２の界磁極部材を与える。図１４は、界磁極部材の３つのセット１３０２ａ、１３０２ｂ、および１３０２ｃが、下側領域（例えば、実線で図示）または互いと干渉するか、または交差する上側領域（例えば、破線で図示）に箔がない場合にステータ内に組み付けられ得ることを示す平面図（「Ｕ−Ｕ’」）１４００である。
【００４８】
[0064]前述した記載を考慮して、図７〜図１４は、界磁極部材および磁石極の特定の組み合わせに対する代表的な箔導体巻き付け構成およびパターンを示す。これらの図は、本発明のさまざまな実施形態によって提供されるさまざまな箔導体巻き付け構成およびパターンの例示にすぎない。このように、当業者であれば、他の箔導体巻き付け構成を実装するための本明細書に記載する技術の使用法を認識できるであろう。また、図７〜図１４の特定の構成に対して示すインタレースパターンは、ステータを形成するために界磁極部材のサブセットを一体化するための多数の方法の数例にすぎない。インタレースパターンは、例えば、ステータの中心を通って箔導体の少なくともいくつかを、ステータの中心内へおよび／または中心外へ通し、および／または、ステータの外部境界を通すことによって、界磁極部材を織り混ぜたり結合したりするために、界磁極部材に対して箔導体を織り合わせる導体（例えば、箔導体）のパターンである。
【００４９】
[0065]図１５〜図１８は、本発明のさまざまな実施形態による、可変幅の箔導体を実装するコイル構造のさまざまな実施例を示す。図１５は、界磁極部材１５０４上に配置された（例えば、周囲に巻き付けられた）コイル構造１５０２を実装する能動界磁極部材１５００を示す図である。磁極片部分１５０８上に配置されたコイル構造１５０２の部分１５０７を実装することによって、磁極片部分１５０８が箔導体で覆われていなければ存在したであろう磁束漏れが低減され得る。
【００５０】
[0066]図１６は、本発明の実施形態による可変幅を有する箔導体を実装するコイル構造である。コイル構造１６００は、可変幅を有する箔導体１６０４と、リード１６０２ａおよび１６０２ｂを含む。特に、箔導体１６０４は、界磁極部材の磁極面を露出するように構成された第１の箔導体部分１６１２の１つ以上と、別の磁極片部分を覆うように構成された第２の箔導体部分１６１０の１つ以上とを含む。部分１６１２が界磁極部材の底部（例えば、回転軸に最も近い位置）と整列するように構成され、界磁極部材上に配置される（例えば、周囲に巻き付けられる）と、部分１６１０が界磁極部材の上部（例えば、回転軸から最も遠い位置であり、例えば、ステータの外部境界領域）と整列するように構成され得ることに留意されたい。少なくとも１つの実施形態において、箔導体１６０４の可変幅は、幅「Ｗ２」を有する図２に示す箔巻線と比較すると、箔巻線全体の平均抵抗を低減でき、箔導体１６０４が、より狭い部分（「Ｗ２」）１６２２より低い抵抗を有するより幅広い部分（「Ｗ１」）１６２０を含むため、（少なくとも場合によっては）比較的一定であり得る。
【００５１】
[0067]図１７は、本発明の実施形態による複数の箔導体部分を実装する能動界磁極部材を示す。能動界磁極部材１７００は、ギャップ１７０４を形成する複数の箔導体部分１７０１ａおよび１７０１ｂを含む。箔導体部分１７０１ａおよび１７０１ｂは、リード１７０５ａおよび１７０５ｂにそれぞれ結合され得る。もしくは、リード１７０５ａおよび１７０５ｂは、箔導体部分１７０１ａおよび１７０１ｂの一方に結合され、他方の箔導体部分が他のリード（図示せず）に結合され得る。少なくともいくつかの実施形態において、導体部分１７０１ａおよび１７０１ｂは、オフセット位置（図示せず）を介して結合され得る。さまざまな実施形態において、複数の導体部分１７０１ａおよび１７０１ｂは、任意の数のコイル領域で任意の数の導体部分を含み、各コイル対は、別個のリードを含み得る。
【００５２】
[0068]図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明の実施形態の少なくともいくつかによれば、ギャップによってオフセットされる複数の箔導体部分を生じるように使用される箔導体の例および１つのタイプの折り畳みパターンの例を示す。図１８Ａは、複数の箔導体部分１８０１ａおよび１８０１ｂを発生するためのオフセット部分１８０４を含む箔導体１８０２を示す。図１８Ａは、箔導体１８０２（予め巻き付けられた箔導体として図示）が、折り畳みパターン線１８９０に沿って折り畳まれるときの折り畳みパターン線１８９０を含むオフセット部分１８０４を示す。図１８Ｂは、ギャップ１８０８を発生するように折り畳まれたオフセット部分１８０４を含む箔導体１８０２（後で巻き付けられる箔導体として図示）を示す。少なくともいくつかの実施形態において、箔導体１８０２は、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すリードの代わりに、１つ以上の箔導体部分を実装可能であり、例えば、図１３に示すサブセットの１つ以上などのサブセットに界磁極部材を結合するように、可変幅箔導体を与えるために、追加の箔導体部分１８０１ａおよび１８０１ｂ（図示せず）が任意に実装される。このようにして、図１３のサブセット１３０２ａ、１３０２ｂ、および１３０２ｃ、または本明細書に記載し、本明細書に参照された任意の他の構造が、可変幅の箔導体を使用するように構成され得る。
【００５３】
[0069]折り畳み部分を含むように、箔導体構造およびその形成方法の例がいくつか示されているが、少なくともいくつかの実施形態は、例えば、図５に記載するように、折り畳まれた箔導体部分または折り畳みパターンを実装する必要はない。少なくともいくつかの実施形態において、オフセット部分が、導体の折り畳み部分を使用することなく形成され得る。例えば、箔シートを箔導体にカットするためにダイ（または、導体を切断するためにレーザを使用するような任意の他の切断技術）を使用することによって、オフセット部分が形成されることで、箔導体はオフセット部分を含む。
【００５４】
[0070]図１９Ａは、本発明の少なくともいくつかの実施形態による、オフセット部分を含むコイル構造の部分を示す。コイル構造部分１９００は、箔導体１９０６に形成されたオフセット部分１９０２を含むように図示されている。オフセット部分１９０２は、複数の箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂを形成し、それらの間にギャップ１９０４を形成するように構成される。このようにして、複数の箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂが、界磁極部材の異なる領域（図示せず）の周りに巻き付けられ得る。少なくともいくつかの実施形態において、箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂのいずれかなどの箔導体部分が、界磁極部材上の対応するコイル領域上に配置されるように構成され得る。図示した例において、オフセット部分１９０２は、モノリシックである箔導体から形成されていることで、箔導体部分１９０１ａは、箔導体部分１９０１ｂとモノリシックである。少なくともいくつかの実施形態において、オフセット部分１９０２は、他の伝導性材料から形成され、箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂに結合され得る。箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂの各々が、任意の巻数を有することができ、同じ巻数に限定される必要はなく、オフセット部分１９０２に対して反対方向（例えば、時計回りおよび反時計回り）に巻き付けられ得ることで、箔導体部分１９０１ａおよび１９０１ｂの各々を通って流れる電流が、同じ方向に界磁極部材にアンペアターン（「ＡＴ」）磁束を誘導し得ることに留意されたい。図１９Ｂは、図１８Ｂにおいて要求されたように導体を折り畳むことなく、ギャップ１９５８を発生させるために形成（例えば、切断）されたオフセット部分１９５４を含む可変幅の箔導体１９５２を示す。
【００５５】
[0071]図２０Ａおよび図２０Ｂは、本発明の少なくともいくつかの実施形態による、コイル構造の例の別のセットを示す。図２０Ａに示すように、コイル構造２０００は、界磁極部材の第１のサブセット上に巻き付けられたコイル構造部分２００２ａと、界磁極部材の第２のサブセット上に巻き付けられたコイル構造部分２００２ｂと、界磁極部材の第３のサブセット上に巻き付けられたコイル構造部分２００２ｃとから構成される。図２０Ａのコイル構造の例は、図示した形状を形成するために切断パターンを使用して、箔シートからカットされ得る。図示した例において、コイル構造２０００の寸法は、正確な縮尺ではない。例えば、明確にするために、水平（すなわち、幅）寸法と比較すると、垂直（すなわち、長さ）寸法を縮小している。この例において、コイル構造部分２００２ａ、２００２ｂ、および２００ｃは、コモン点２００９で結合される。特に、コイル構造部分２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃは、コモン点２００９でモノリシックに結合された（すなわち、別個の導体から形成されない）箔導体として構成可能であることで、特定のサブセットのリード（例えば、共通フェーズのリード）に対して別のリードを使用することなく、コイル構造部分２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃにモノリシック相互接続が与えられる。このように、ステータの３つのリードは、フェーズＡ、Ｂ、Ｃを適用するのに十分である。任意に、コモン点２００９とコモン間にリードが使用され得る。
【００５６】
[0072]コイル構造部分２００２ａ、２００２ｂ、および２００２ｃは、界磁極に巻き付けられると、フェーズ電流Ａ、Ｂ、およびＣをそれぞれ印加しやすくなるように、図７のサブセット７０２ａ、７０２ｂ、および７０２ｃとして、構造および／または機能面で同様であり得る。箔導体部分２００１ａ、２００１ｂ、および２００１ｃは、図７の箔導体部分７０１ａ、７０１ｂ、および７０１ｃに類似した「引き込み」リード（図示せず）を与えるように構成され、一方で、箔導体部分２００５ａ、２００５ｂ、および２００５ｃは、図７の箔導体部分７０５ａ、７０５ｂ、および７０５ｃに類似した、例えば、コモンへの「引き出し」リードを与えるように構成される。箔導体部分２００３ａ、２００３ｂ、および２００３ｃは、図７の箔導体部分７０３ａ、７０３ｂ、および７０３ｃと同様の構造および／または機能を与えるように構成されるが、この場合、モノリシックに相互接続される。また、箔導体を界磁極部材の異なるコイル領域に適応するために、箔導体部分をオフセットするように構成されたオフセット部分２００４ａ、２００６ａ、２００４ｂ、２００６ｂ、２００４ｃ、および２００６ｃが示されている。
【００５７】
[0073]図２０Ｂは、本発明の少なくともいくつかの実施形態による、図７に使用されるものに類似したパターンで界磁極のそれぞれにコイルを巻き付けることができるように折り畳まれた図２０Ａのコイル構造を示す。特に、フェーズＢは、界磁極２および５の上側領域に「引き込み」および「引き出し」リードを有するのに対して、フェーズＡおよびＣは、それぞれの界磁極の下側領域に「引き込み」および「引き出し」リードを有する。これにより、図８Ａ〜図８Ｄに記載した組み立て方式に類似した組み立て方式で、組み立てられたステータを形成することが容易になる。結果的に得られるステータは、アセンブリの内部にモノリシック接続を有し、これは、コイル構造が、アルミニウム箔または高信頼性の相互接続が困難である何らかの他の導体から作製されるときに特に有益であり得る。本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すコイル構造は、本明細書に記載する可変幅の箔導体および別の構造または機能を実装し得る。
【００５８】
[0074]前述の記載は、説明上、本発明を完全に理解してもらうために特殊な用語法を使用した。しかしながら、本発明を実施するために特別の詳細な情報は必要ないことは、当業者には明らかであろう。事実、本明細書は、本発明の任意の特徴または態様を任意の実施形態に限定するように読まれるべきではなく、むしろ１つの実施形態の特徴および態様は、容易に他の実施形態と相互に入れ替え可能なものであってもよい。例えば、上に述べた実施形態の説明は、モータに関するが、こうした内容は発電機などのすべての動電型装置に適用できる。
【００５９】
[0075]したがって、本発明の特定の実施形態に関する上記記述は、説明および解説のためのものである。これらは、網羅的でも、本発明を開示されている形態に限定することを意図しない。上記教示を考慮すれば、多くの変更および変形が可能であることは明らかであろう。これらの実施形態は、本発明の原理とその実際的な適用例を最良に説明するために選択および記載された。したがって、当業者であれば、本発明およびさまざまな実施形態を、想定される特定の使用法に適したさまざまな変更とともに最も適切に利用することができるであろう。なお、本明細書に記載するすべての利点を本発明の各実施形態で実現する必要はなく、いずれの特定の実施形態も上に述べた利点のうちの一つあるいは複数を提供するものであり得る。以下の特許請求の範囲およびその均等物は、本発明の範囲を規定することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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