(57)【要約】  電気モーターまたは発電機に使用され、ローター集合体の質量が従来のローター集合体よりも小さいローター集合体。また、このローター集合体はサイズの異なる電気モーターに合わせて縮小拡大可能に構成されている。ローター集合体内で、ローター・ハブ、シャフト、及び永久磁石をそれぞれ独立にまたは一括して変更することによって質量を軽減することができる。１つの態様では、シャフトに隣接するローター・ハブ部分に通路及びスポークを形成する。他の態様では、シャフトとローター・ハブの間の中間ハブに軽量化のための孔を形成する。さらに他の態様では、ローター・ハブの一部の代わりに大径中空シャフトを使用する。さらに他の態様では、弧形を呈するように永久磁石を形成することにより、磁石の効率を低下させることなく磁石の厚さを薄くすることができる。
2009517989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周壁を有する電気機械用ローター・ハブであって、
ローター・ハブの外周壁の近傍に形成され、それぞれが長軸を有し、それぞれの長軸がローター・ハブの軸対称中心線から延びる対応の放射軸に対して非直交関係にある複数の細長いスロットと；
ローター・バブに形成され、少なくとも１つが細長いスロットの少なくとも１つの配向と相俟って、ローター・ハブの作用の完全性を維持しながらローター・ハブを最大限に軽量化する複数の通路を含む電気機械用ローター・ハブ。
【請求項２】
それぞれの細長いスロットの長軸が隣接する細長いスロットの長軸と非平行関係にある請求項１に記載のローター。
【請求項３】
互いに隣接する細長いスロットの長軸が互いに角度を形成する請求項１に記載のローター。
【請求項４】
互いに隣接する細長いスロットの長軸が両者間にローターの周壁に向かって開く鋭角を形成する請求項１に記載のローター。
【請求項５】
細長いスロットの形状がほぼ矩形である請求項１に記載のローター。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のローター・ハブを含むローター集合体であって、
それぞれの細長いスロットに収容される第１セットの永久磁石と；
ローター・ハブに嵌着されるように外径を寸法設定されたシャフトをも含むローター集合体。
【請求項７】
請求項６に記載のローター集合体を含む電気機械であって、
電流を供給されるとローター集合体の永久磁石と電磁的に相互作用するように配置された複数の巻線を有するステーターをも含む前記電気装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、例えば、永久磁石モーター及び発電機のような電気機械に係わる。
【関連技術の説明】
【０００３】
例えば、電気モーターや発電機のような電気機械は電気自動車から家庭用電気機器に至る広い分野で使用されている。あらゆるタイプの電気モーターにおいて、機械的性能、信頼性、効率及び出力密度の向上が望まれている。
【０００４】
電気機械は電気または電磁エネルギーを機械エネルギーに、または逆に機械エネルギーを電気または電磁エネルギーに変換する。
【０００５】
ローター集合体に使用される永久磁石はポケットに収容される。ポケットは多くの場合、電炉鋼を材料とするラミネーションから成り、ローター・ハブの外周壁の近傍に形成される。ローター集合体に電炉鋼を使用するのは、磁力線を伝導するための透磁性に優れているからである。ラミネーションでローターを構成する方法を採用するのは、特に回転速度が高い時に起こるローター・ハブにおける渦電流損失を軽減するためである。ローターはその外周面からシャフトと結合する内周面にまで達している。ローター集合体の総質量は特に電気モーターの加速特性、ローター集合体のコスト、及びローター集合体の種々の部品に作用する応力の量に影響するパラメータの１つである。
【０００６】
電気モーターに使用されるシャフトは電炉鋼よりもやや密度及び強度が高い構造用鋼から形成されるのが普通である。１例として、ハイブリッド車である「トヨタ プリウス」の電気モーターは一体化されたキャリッジを有する中空シャフトを採用している。キャリッジは一端がメインシャフトに連結され、他端がキャリッジ支持体に連結されている中央ウェブを含み、キャリッジ支持体は中央ウェブから軸方向へ前後に延びている。永久磁石を含む積層ローター・ハブはキャリッジ支持体内に保持される。シャフトから半径方向へ延びる中央ウェブを含むことによって振動モードに関して特有の平衡化効果を発生させる。「トヨタ プリウス」の場合、中央ウェブから発生する曲げ応力をできる限り小さくなるように軸受を位置決めしなければならない。従って、「トヨタ プリウス」のシャフトは或る程度軽量化に寄与しているものの、ローター集合体の構成を他のタイプのまたは他のサイズのモーターに合わせて変換するのは容易ではない。
【０００７】
従来のローター集合体は矩形の永久磁石が収納される矩形のローター・ポケットを含む。このような従来型のローター集合体においては、磁石ポケット及びローター・ラミネーションへの応力集中は運転速度の上昇に伴って局部的な応力を深刻化する。ローターが高速回転すると、永久磁石が磁石ポケットに対して半径方向外向きの力を作用させ、その結果、ポケットの外隅に遠心力が加わる。従来型ローター集合体におけるこのような局部的な応力はローターに使用される材料量を増大せざるを得なくする。
【０００８】
製造を容易にし且つ異なるサイズの電気機械に合わせる寸法設定を容易にするようなローター集合体構成を維持しながら、ローター・ハブ、シャフト、及び永久磁石の質量を個別にまたは一括して軽減することが望まれる。
【発明の概要】
【０００９】
ここに開示する集合体及び構成部品は電気機械用のローター集合体を軽量化するための種々の方法を提供する。ローター集合体を軽量化することによって、自動車業界などの分野で、電気機械に関して定められた質量目標を達成しながらローターの高速回転を可能にする。
【００１０】
１つの実施態様では、ローター集合体が第１部分及び第２部分から成るローター・ハブとシャフトを含み、第１部分が外周面及び内周面を有するとともに周方向に一定間隔に配列する複数の磁石ポケットを有し、第２部分が内周面及び外周面を有し、第２部分の外周面が第１部分の内周面と当接し、第２部分が複数の通路をも含み、互いに隣接する通路がスポークによって隔てられ、それぞれのスポークが一定の厚さを有し、これらのスポークが第２部分の外周面をシャフト取り付け領域と接続し、シャフト取り付け領域が第２部分の内周面と一体に隣接するように形成されており；磁石ポケットのそれぞれに第１セットの永久磁石のそれぞれが収納され；ステーターがローター・ハブの第２部分の内周面と嵌合するようにサイズ設定された外周面を含む。
【００１１】
他の実施態様では、電気機械がローター・ハブとシャフトから成るローター集合体とステーターを含み、ローター・ハブが第１部分と第２部分から成り、第１部分が外周面及び内周面を有するとともに周方向に一定間隔に配列する複数の磁石ポケットを有し、第２部分が内周面及び外周面を有し、第２部分の外周面が第１部分の内周面と当接し、第２部分が複数の通路をも含み、互いに隣接する通路がスポークによって隔てられ、それぞれのスポークが一定の厚さを有し、これらのスポークが第２部分の外周面をシャフト取り付け領域と接続し、シャフト取り付け領域が第２部分の内周面と一体に隣接するように形成されており；磁石ポケットのそれぞれに第１セットの永久磁石のそれぞれが収納され；ステーターがローター集合体を電磁的に回転させるように位置決めされた複数の巻線を含む。
【００１２】
他の実施態様では、ローター集合体がその外周面と内周面の間に位置して周方向に一定の間隔を保つ磁石ポケットと；それぞれの磁石ポケットに収納された第１セットの永久磁石を含むローター・ハブと、外周面及び内周面を有するとともに、外周面と内周面との間に画定される領域に軸対称関係に配列された複数の軽量化のための孔を有し、外周面が中間ハブの内周面と嵌合するように寸法設定されているシャフトから成る。
【００１３】
他の実施態様では、電気機械がローター集合体とステーターを含み、ローター集合体が外周面と内周面の間に位置して周方向に一定の間隔を保つ磁石ポケットと；それぞれの磁石ポケットに収納された第１セットの永久磁石を含むローター・ハブと、シャフトと、外周面及び内周面を有するとともに、外周面と内周面との間に画定される領域に軸対称関係に配列された複数の軽量化のための孔を有し、外周面がローター・ハブの内周面と嵌合するように寸法設定されている中間ハブから成り；ステーターがローター集合体を電磁的に回転させるように位置決めされた複数の巻線を含む。
【００１４】
さらに他の実施態様では、ローター・ハブが外周面及び内周面と：ローター・ハブの外周面に近く且つ外周面からやや半径方向に内方の領域に形成された複数の磁石ポケットと；それぞれの磁石ポケット内に配置された磁極弧/磁極ピッチ比が約0.9の少なくとも第１の永久磁石を含む。
【００１５】
さらに他の実施態様では、電気機械のための外周壁を有するローター・ハブはローター・ハブの外周壁の近傍に、それぞれがローター・ハブの軸対称中心から延びる対応の放射軸と非直交関係にある長軸を有する複数の細長いスロットを含む。これに加えて、またはこれに代わる態様として、ローター・ハブはローター・ハブに形成した複数の通路を含み、これら通路の少なくとも１つが細長いスロットの少なくとも１つの配向と相俟って、ローター・ハブの作用の完全性を維持しながらローター・ハブを極力軽量化する。
【００１６】
以上は本発明の概要であり、必然的に簡略化と一般化と細部の省略は免れない。従って、これはあくまでも解説のための概要であり、本発明を制限するものではない。特許請求項によってのみ定義される本発明の装置及び/または方法のその他の態様、特徴及び利点は制限を伴わない以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１７】
図面において、同一の参照番号は類似の素子または動作を特定する。図中、種々の素子のサイズや相対位置は必ずしも縮尺比に忠実に図示されてはいない。例えば、種々の素子の形状のほか、種々の角度も縮尺比に忠実ではなく、これらの素子の幾つかは見易くするために随意にサイズを拡大し、随意に位置を設定してある。また、図示されている素子の形状は特定素子の実際の形状に関する情報を伝えるように意図されたものではなく、あくまでも図面中から認識し易いように選択した形状である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の説明において、本発明の集合体、デバイス及びシステムの種々の実施態様が充分に理解されるように、幾つかの特定細部を提示する。但し、当業者には明らかなように、これらのまたは特定細部の１つまたは２つ以上を省いて、または他の方法、構成部品、材料、などを採用して本発明の集合体、デバイス及びシステムを実施することができる。また、本発明の集合体、デバイス及びシステムの実施態様説明がいたずらに煩雑になるのを避けるため、電気機械と関連する公知構造の図示及び説明を省略した。
【００１９】
特に必要な場合を除き、明細書及び後記の請求項において、表現「を含む（複数形）」及びその変形である「を含む（単数形）」や「を含む（現在分詞）」は広い包括的な意味に、即ち、「を含むが、これらに限定されない」という意味に解釈されたい。
【００２０】
本明細書において、「１つの実施態様」または「或る実施態様」という表現はこの実施態様に関して説明する特定の構成要件、構造または特徴が本発明の集合体、デバイス及びシステムの少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。従って、本明細書中の種々の箇所に現れる表現「１つの実施態様では」または「或る実施態様では」は必ずしも同一の実施態様を指すものではない。さらにまた、１つまたは２つ以上の実施態様において、特定の構成要件、構造、または特徴の組み合わせは適当に選択することができる。
【００２１】
本明細書中に設ける見出しは便宜的なものであり、本発明の範囲または思想を定義するものではない。
【００２２】
ローター集合体
図１は本発明の集合体、デバイス及びシステムの１つの実施態様としての電気機械2を示す。図示実施態様の電気機械2はハウジング4、ステーター6、及びローター集合体10を含む。ステーター6は図示しないが公知の巻線を含む。
【００２３】
図２及び３はローター・ハブ12、シャフト14、複数の永久磁石16、及び包帯層18を含むローター集合体10を示す。ローター集合体10は1対の端板20をも含む。シャフト14は転がり軸受22を介して取り付けられている。ローター集合体10は中心線24を軸線として回転するように質量平衡されている。質量平衡は端板20の材料を加減することによって行なうことができる。
【００２４】
ローター・ハブ12は第１部分30及び第２部分32を含む。ローター・ハブ12はローター・ハブ12に発生する渦電流効果を軽減するための公知の方法であるラミネーションから成る。ラミネーションは積層され、クリート、リベットまたは溶接によって一体化された薄い鋼の層またはシートである。ローター・ハブ12の「アクティブ」部分と呼称されることが多い第１部分30は磁束線を伝導する。従って、第１部分30の断面積の寸法がデバイスの効率に影響する。第１部分30の断面積が小さければ、リラクタンス（例えば、抵抗）が増大する。従って、ローター集合体10を軽量化する１つの方法としてローター・ハブ12の第２部分32の断面積を小さくすることが考えられる。
【００２５】
第１部分30と第２部分32を一体形成することによってモノリシック構造またはワンピース構造のローター・ハブ12を得ることができる。但し、当業者には明らかなように、第１部分30と第２部分32を別体として形成し、例えば、締まり嵌め加工によって両者を機械的に接合することも可能である。
【００２６】
図４は図２のローター集合体10の断面図である。破線34はローター・ハブ12の第１部分30と第２部分32の間の境界を表わす。シャフト14は補完的な形状のキー溝26を介してローター・ハブ12の第２部分32とねじり連成されている。シャフト14とローター・ハブ12の間のねじり連成強度はシャフト14とローター・ハブ12の間に締まり嵌め加工を施すことによって強化することができる。締まり嵌め加工はキー溝26と併用することもできるが、締まり嵌め加工だけでもシャフト14をローター・ハブ12にねじり連成させる手段として有効である。図示の実施態様では、キー溝26は2条だけであるが、当業者には明らかなように、ローター集合体10にはこれより多い、または少ないキー溝26を採用することができる。
【００２７】
第２部分32をローター・ハブ12の第１部分30とシャフト14との間の機械的インターフェースとして設けるだけでなく、例えば、温度サイクリング、遠心力、及びその他の力に起因する応力のような電気機械の作用応力に耐え得る軽量化断面形状を付与することもできる。１つの実施態様では、ローター・ハブ12は約13,500−18,000 rpmの速度で回転することができる。また、ローター・ハブ12は上限約120℃の温度において動作することができる。他の実施態様では、ローター・ハブ12は上限約180℃の温度で動作することができる。
【００２８】
ローター・ハブ12を形成するのに使用されるラミネーション・シートは構造用鋼よりも強度が低い電炉鋼から形成されることが多い。例えば、「ラミネーション鋼」と故障されることもある電炉鋼はその引張強さ/比重の比が構造用鋼の引張強さ/比重の比よりも約50%小さい。この実施態様の場合、ラミネーション鋼は比重が7.6 g/cm3、引張強さが550 MPaであればよい。シャフト14に使用されるような構造用鋼は7.9 g/cm3の比重、850 MPaの引張強さを有することができる。
【００２９】
ローター・ハブの形成には比較的弱いラミネーション鋼を使用することが多いから、関係業界では第１部分30も第２部分も非中空に形成することが通例となっている。既に述べたように、第１部分30は充分な磁束線を効率よく伝導するため実質的に非中空でなければならない。しかし、第２部分が非中空であれば、使用する材料が増大し、ローター・ハブ12の重量が限界以上に大きくなる。
【００３０】
同じく図４に示す実施態様では、ローター・ハブ12の第２部分32にスポーク38を挟んで周方向に間隔を保つ複数の通路36が形成されている。通路36とスポーク38は共にシャフト取り付け領域40に隣接し且つこれにつながっている。シャフト取り付け領域40キー溝26を形成するのに充分な、且つシャフト14とトーター・ハブ12との相互作用から生ずるねじり応力に耐えるに充分な量の材料を提供する。通路36は図３に示すようにローター・ハブ12の第２部分32を軸方向に貫通している。図示の実施態様には8本の通路36をしめしてあるが、当業者には明らかなように、第２部分32にはこれより多い、または少ない本数の通路36を設けることができる。
【００３１】
再びローター・ハブ12の第１部分30について説明すると、図示の実施態様は、それぞれが16個の永久磁石16を収納するように構成された8個の磁石ポケット42を含む。永久磁石16は少なくとも180℃を上限とする温度で作用するのに好適な焼結Nd-Fe-Bから形成することができる。当業者には明らかなように、ローター・ハブ12の第１部分30が含む永久磁石16の数は上記の本数より多くても少なくてもよい。
【００３２】
図示の実施態様には包帯層18も含まれ、この包帯層18はローター・ハブ12の第１部分30の外周28に沿って形成されている。周方向に間隔を保つ磁石ポケット42を複数のリブ44がそれぞれ分離している。磁石ポケット46のうち、永久磁石16が埋め残したスペース46を埋めるのにエポキシを使用する。埋め残りスペース46を埋めるのに好適なエポキシとしてガラス充填エポキシがある。追加手段として、または代替手段として、例えば、シアノアクリレート接着剤のような磁性接着剤で磁石ポケット42内に永久磁石16を接着することができる。図示実施態様の場合、永久磁石16は各辺が直線的で、厚さが約9.0 mmである。
【００３３】
ローター・ハブ12の周りに包帯層18を形成することの有益な効果として、包帯層18はローター・ハブ12及び永久磁石16を半径方向に補強する。これに加えて、包帯層18は永久磁石16を腐食から保護することができる。包帯層18はカーボン/エポキシ・マトリックスから成る。１つの実施態様では、包帯層18が65%カーボン/エポキシ・マトリックスから成る。カーボン/エポキシ複合材料を溶融状態でローター・ハブ12に塗付し、包帯層18の内周面とローター・ハブ12の外周面28とを接合する。電気機械用としては多くの場合、包帯層の厚さは約1.00 mm乃至2.00 mmで充分である。
【００３４】
図５Ａ及び５Ｂはいずれも通路36及びスポーク38の構成だけが以上に述べた実施態様と異なる実施態様を示す。図５Ａはローター集合体10の他の実施態様を示す。ローター集合体10はローター・ハブ112、シャフト114、永久磁石116、及び包帯層118を有する。通路120はその幅が比較的広く、換言すれば、それぞれのスポーク122の厚さが比較的薄い。スポークの幅縮小は、スポーク122がローター・ハブ112の第１部分124を支持するのに充分な断面積を維持できるように、有限要素解析またはプロトタイプ試験を利用することによって検証することができる。図５Ｂに示すローター集合体200はローター・ハブ212、シャフト214、永久磁石216、及び包帯層218を有するという点で上記実施態様と同様である。ローター・ハブ212には図５Ａの実施態様よりも少数の通路220と、同様に少数のスポーク222が形成されている。いずれの実施態様においても、約25%−35%の相対的軽量化を達成することができる。尚、上記軽量化の数値はローター・ハブ、特にローター・ハブの第２部分を非中空に形成した場合との比較に基づく値である。
【００３５】
図６、７及び８Ａは本発明の集合体、デバイス及びシステムの他の実施態様としてのローター集合体300を示す。ローター集合体300はローター・ハブ312、シャフト314、永久磁石316、及び包帯層318を有するという点で上記実施態様と同様である。但し、例えば、図３に示した実施態様の第２部分32の代わりに中間ハブ320が形成されている点でローター・ハブ312は図２乃至図５Ｂの実施態様とは異なる。
【００３６】
図８Ａはローター・ハブ312とシャフト314の間に介在する中間ハブ320を示す。この実施態様の場合、中間ハブ320はアルミニウム製である。比重が小さいわりには引張強さが大きいという点でアルミニウムは中間ハブ320の成分として好ましい。中間ハブ320はシャフト314と締まり嵌め加工することができる。ローター集合体300の作用温度範囲に鑑み、締まり嵌め加工中に中間ハブ320とシャフト314との間に発生する界面圧を増大させることができる。中間ハブ320とシャフト314との間に高い締まり嵌め効果を発生させる１つの方法としては中間ハブ320を加熱してこれをシャフト314と合体させた後、集合体を放冷する。
【００３７】
中間ハブ320はまた、ローター・ハブ312と物理的に相互作用する。図示実施態様の場合、中間ハブ320とローター・ハブ312とのねじり連成はキー溝322によって完全なものにすることができる。中間ハブ320とローター・ハブ312とのねじり連成を締まり嵌め加工、接着、溶接、またはその他の処理によって機械的に完全化することもできる。
【００３８】
中間ハブ320をその軸方向全長に亘って貫通する軽量化孔324を形成することによって中間ハブ320をさらに軽量化することができる。
【００３９】
図８Ｂは中間ハブ420が多数の比較的大孔径の軽量化孔を含む点を除けば図８Ａのローター集合体300と同様のローター集合体400を示す。当業者には明らかなように、軽量化孔424のサイズ、形状、及び方向は種々の要因に応じて異なる可能性がある。１つの実施態様では、ローター集合体400の質量平衡化を高めるように軽量化孔424を形成することができる。結果として、非中空のローター・ハブ、特にローター・ハブの非中空第２部分と比較した場合、図６、７、８Ａ及び８Ｂに示す実施態様の相対的軽量化は約15%−25%となる。
【００４０】
ローター・ハブにおける弧形磁石
図９は、本発明の集合体、デバイス及びシステムの１つの実施態様としてのローター集合体500を示す断面図である。上記した実施態様との顕著な相違点のみを説明する。図示実施態様では、複数の永久磁石502がローター・ハブ内側506の外側部分504の周りに配列されている。それぞれの永久磁石502は内側円弧508と外側円弧510を有する環状を呈する。永久磁石502は一部がローター・ハブ506に嵌入し、包帯層512によってローター・ハブ506と一体に保持される。シノアクリレート接着剤のような（図示しないが）磁性接着剤を使用することによって永久磁石502をローター・ハブ506及び/または包帯層512と接合することができる。
【００４１】
図示の実施態様では、磁極弧測定値514を有するように形成されている。磁極弧測定値が約35.5-45.5°の範囲なら、永久磁石502の厚さを、従って、その重量を軽減することができる。１つの実施態様では、磁極弧測定値が約40.5°であり、これは磁極弧と磁極ピッチの比0.9と相互関係にある。磁極弧測定値514が焼く40.5なら、磁石の厚さを約7.5 mmまで縮小することができる。試験の結果によると、磁気装荷及び起電力(EMF)は磁極弧：磁極ピッチ比を0.9以下に降下し始める。この現象に対抗するには、追加の電気装荷が必要になるが、そのようにすれば、銅損失（即ち、I２R損失）が増大することになる。
【００４２】
ローター集合体における大径中空シャフト
図１０はローター・ハブ604に回転自在に連結された大径中空シャフト602を有するローター集合体600を示す。中空シャフト602の目的の１つは図３及び４に示したローター・ハブ12の第２部分32に代わることにある。中空シャフト602を設けることにより、補完的なキー溝、締まり嵌め加工、またはその他の機械的連結方法でローター・ハブ604を中空シャフト602に直接取り付けることができる。
【００４３】
図１１は大径中空シャフト702を有する多のローター集合体700を示す。ローター・ハブ72には中空シャフト702を嵌着することができる。上記実施態様とは異なり、図示実施態様の中空シャフト702はテーパーしながらそれぞれの軸頚端708と一体化する移行部分706を有する。移行部分706は局部的な応力集中を軽減し、負荷経路を伸ばす。図１０及び１１に示すような中空シャフト602、702を有する実施態様ではローター集合体全体を軽量化するだけでなく、ローター集合体600、700の部品数を減らすことになる。
【００４４】
ここに述べるローター集合体の実施態様の１つの利点はローター集合体の複雑形状部分の少なくとも大部分がローター集合体の積層領域内に収まることにある。このように構成することによって、残りのローター集合体部品を製造し易いようにデザインすることができ、結果として製造の複雑さとコストを軽減することができる。
【００４５】
図１２は外周壁802を有する電気機械のためのローター・ハブ800を示す。ローター・ハブ800はほぼ矩形及び/または楕円形を呈し、ローター・ハブ800の外周壁802の近傍に位置する複数の細長いスロット804を含む。細長いスロット804はそれぞれ長軸806を有する。細長いスロット804はそれぞれの長軸806がローター・ハブ800の回転軸または軸対称中心線810から延びるそれぞれの放射軸808と直交しないように配向されている。
【００４６】
ローター・ハブ800は図示実施態様のローター・ハブ800に形成された複数の通路812をも含む。細長いスロット804に対する通路812の配置関係によって、ローター・ハブ800の構造的及び/または作用の完全性を維持しながらローター・ハブを最大限に軽量化することができる。
【００４７】
図１３は１つの実施態様におけるローター・ハブ800の周縁802の近傍に位置する細長いスロット804の拡大図である。第１スロット804aの長軸は隣接する、または次のスロット804bの長軸と角度814（即ち、0°より大きく180°より狭い角度）を形成する。隣接という語を使用したが、スロット804a、804bは直接隣接していなくてもよい。例えば、それぞれのスロット804a、804bはローター・ハブ800の部分816によって分離されていてもよい。例えば、それぞれのスロット804a、804bをローター・ハブ800の部分816によって分離することができる。また、スロット804、具体的にはローター・ハブ800の周縁に向かって開く角度814を形成するスロット804a、804bの配置、方向はスロット804とローター・ハブ800との間に位置するローター・ハブ800の領域であるブリッジ領域818に作用する作用応力を軽減することができる。
【００４８】
図１２及び１３に関連して説明する実施態様の利点として考えられるのは、ブリッジ領域818における作用応力を軽減できる細長いスロット804をローター・ハブ800に設けたことで、包帯層18を使用せずにローター・ハブを一体化することができることにある。
【００４９】
本発明の集合体、デバイス、及びシステムの種々の実施態様を以上に説明した。但し、これらの実施態様は本発明の集合体、デバイス、及びシステムの原理の説明を目的とするものである。当業者ならば、本発明の集合体、デバイス及びシステムの思想と範囲を逸脱することなく多様な変更を加えることができる。
【００５０】
以上に述べた種々の実施態様を組み合わせることによってさらに異なる実施態様を案出することができる。本明細書中に取上げた上記米国特許、特許出願及び文献のすべて、及び2002年12月10日付け米国仮特許出願第60/432,468号明細書；2003年12月4日つけ米国特許出願第１0/728,715号明細書；2002年12月11日付け米国仮特許出願第60/432,727号明細書；2003年12月8日つけ米国特許出願第１0/730,759号明細書；2004年7月30日付け米国仮特許出願第60/608,930号明細書；及び米国特許出願第１1/192,321号明細書のすべてを本願明細書中に引用した。必要とあれば、本発明の実施態様を変更することによって種々の特許、出願及び文献のデバイス、構成要件、及びコンセプトを採用し、本発明のさらに他の実施態様を案出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】１つの実施態様として示す電気機械の断面図である。
【図２】１つの実施態様として示す電気モーターのためのローター集合体の左前方から見た斜視図である。
【図３】図２のローター集合体の断面図である。
【図４】周方向へ順次間隔を置いて配列された通路及びスポークを形成した図２のローター・ハブを示す図３の4-4線における断面図である。
【図５Ａ】他の実施態様として示すスポークが薄く形成されているローター集合体の断面図である。
【図５Ｂ】他の実施態様として示す通路及びスポークの数を減らしたローター集合体の断面図である。
【図６】他の実施態様として示す中間ハブを有するローター集合体の左前方から見た斜視図である。
【図７】図６のローター集合体の断面図である。
【図８Ａ】中間ハブに軽量化のための孔を形成した図６のローター・ハブを示す図７の8-8線における断面図である。
【図８Ｂ】中間ハブに図８Ａの構成とは異なる軽量化のための孔を形成した他の実施態様としてのローター集合体の断面図である。
【図９】１つの実施態様として、シャフトを全層ローター・ハブとねじり連成させたローター集合体を示す断面図である。
【図１０】１つの実施態様として、拡径中空シャフトを有するローター集合体を示す断面図である。
【図１１】別の実施態様として、拡径中空シャフトを端板と軸受の間の範囲においてテーパーさせてあるローター集合体を示す断面図である。
【図１２】１つの実施態様として、多数の通路とともに多数の傾斜した細長いスロットを有するローター・ハブを示す断面図である。
【図１３】図１２のローター・ハブの1対の細長いスロットを示す拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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