(57)【要約】  本発明は、特に一次部品（３、１３０）と二次部品（５、１２０）とを有する同期機である電気機械（１、１１０）に関するものであり、前記一次部品（３、１３０）は、ａ）第１の磁界を生成するための第１の手段（９）と、ｂ）特に励起磁界である別の磁界を生成するための別の手段（１７、２７、２９）とを有しており、前記第１の手段（９）は少なくとも１つの巻線を有しており、前記別の手段（１７、２７、２９）は前記一次部品と前記二次部品の間の前記電気機械の作用空隙（２１）の領域に配置されており、少なくとも１つの永久磁石（１７）を各々備える磁極を有している。
2009531002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次部品（３、１３０）と二次部品（５、１２０）とを有する電気機械（１、１１０）において、前記一次部品（３、１３０）が、
ａ）第１の磁界を生成するための第１の手段（９）と、
ｂ）特に励起磁界である別の磁界を生成するための別の手段（１７、２７、２９）とを有しており、
前記第１の手段（９）が少なくとも１つの巻線を有し、前記別の手段（１７、２７、２９）が前記一次部品と前記二次部品の間の前記電気機械の作用空隙（２１）の領域に配置され、少なくとも１つの永久磁石（１７）を各々備える磁極を有している電気機械。
【請求項２】
軸方向の磁気漏れを減らすために、少なくとも幾つかの隣接する磁極の間に磁極ピッチ溝（１５０）が各々設けられている請求項１記載の電気機械。
【請求項３】
前記磁極ピッチ溝（１５０）の幅が少なくとも前記作用空隙（２１）の幅に相当している請求項２記載の電気機械
【請求項４】
前記磁極ピッチ溝（１５０）が空気冷却のために利用可能である請求項２又は３記載の電気機械。
【請求項５】
前記磁極ピッチ溝（１５０）が、液体冷却回路の冷却通路（１５３、１５４、１６０）を備える冷却通路部材（１５１）を少なくとも区域的に備えている請求項２又は３記載の電気機械。
【請求項６】
前記冷却通路（１５３、１５４、１６０）が積層薄板を通って蛇行状に延びている請求項５記載の電気機械。
【請求項７】
前記二次部品（５、１２０）の歯ピッチが前記一次部品（３、１３０）の磁石ピッチの整数倍である請求項１から６の１つに記載の電気機械。
【請求項８】
前記二次部品（５、１２０）の歯ピッチが前記一次部品（３、１３０）の磁石ピッチの整数倍とは異なっている請求項１から７の１つに記載の電気機械。
【請求項９】
前記電気機械（１、１１０）がリニア形の機械、又は回転形の機械（１１０）である請求項１から８の１つに記載の電気機械。
【請求項１０】
一次部品（３、１３０）を有する電気機械（１）の一次部品（３、１３０）において、  前記一次部品（３、１３０）が、
ａ）第１の磁界を生成するための第１の手段（９）と、
ｂ）別の磁界を生成するための少なくとも一つの別の手段（１７、２７、２９）とを有しており、
前記第１の手段（９）が巻線を有しており、前記別の手段（１７、２７、２９）が永久磁石を有している一次部品。
【請求項１１】
前記一次部品（３、１３０）は請求項１から９の１つに記載の電気機械（１、１１０）の一次部品である請求項１０記載の一次部品。
【請求項１２】
電気機械（１、１１０）の二次部品（５、１２０）において、前記二次部品（５、１２０）が磁気的な戻り閉鎖のための少なくとも１つの手段（３１、３３）を有しており、磁気の発生源（９、１７、２７、２９）を有していない二次部品。
【請求項１３】
前記二次部品（５、１２０）が、請求項１から９の１つに記載の電気機械の二次部品である請求項１２記載の電気機械（１、１１０）の二次部品。
【請求項１４】
電気機械（１、１１０）を有している搬送装置において、前記電気機械（１、１１０）が請求項１から９の１つに記載の電気機械（１、１１０）である搬送装置。
【請求項１５】
前記電気機械（１、１１０）が１つの平面で二次元の運動をするために設けられている請求項１４記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械ないし電気機械の一次部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械は一次部品と二次部品を有している。一次部品に、特に二次部品が向かい合っている。一次部品は電流を通電させるために設けられている。二次部品は、例えば永久磁石又は通電可能な巻線を有している。通電可能な巻線は、同期機では、例えば電流コンバータによって通電可能であり、非同期機では誘導によって通電が行われる。
【０００３】
従ってこのような種類の電気機械では、一次部品と二次部品は両方とも、磁界を生起するために利用可能な能動的な磁気手段を有している。能動的な磁気手段は、例えば通電可能な巻線、永久磁石、或いは誘導によって電流を内部で惹起可能な巻線等であり、惹起された電流が流れることによって磁界を生成する。
【０００４】
一次部品と二次部品が両方とも磁界を生成する手段を有する必要があるので、この種の電気機械の構造は非常に複雑である。このことは、特に同期機に当てはまる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、簡素化された電気機械や、この種電気機械のための一次部品を提供することであり、もって構造を簡素化し、或いは低コスト化することにある。更には損失、特に軸方向の磁気漏れによる損失を低減することを意図する。このような種類の簡素化されて最適化された構造は、特に、同期機で望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、例えば請求項１に記載の構成要件を備える電気機械によって解決され、又は請求項１０に記載の構成要件を備える一次部品によっても達成され、或いはまた請求項１２に記載の構成要件を備える二次部品によっても達成され、或いは請求項１４に記載の構成要件を備える搬送装置においても達成される。従属請求項は、各々の装置の本発明による実施形態ないし発展例である。
【０００７】
一次部品と二次部品を有する本発明の電気機械では、一次部品は、磁界を生成するための２つの手段を有するよう製作されている。二次部品には、磁界を生成するための手段はない。即ち一次部品は、磁界を生成するための第１の手段と、磁界を生成するための別の手段とを有しており、磁界を生成するための第１の手段には交流電圧ないし交流を印加可能である。第１の磁界である磁界を生成するための第１の手段は、例えば巻線である。励起磁界である磁界を生成するための別の手段は、別の磁界、即ち少なくとも１つの第２の磁界を生成可能な手段である。別の磁界を生成する磁界励起は作動時に変化しないのが好ましく、即ち一定であるのが好ましい。このような別の磁界を生成する別の手段は、例えば永久磁石であるか、一定の電流が印加され又は印加可能な巻線である。
【０００８】
別の磁界を生成するための別の手段は、異極磁界励起を生成するための多数の別の手段を有しているのが好ましい。
【０００９】
第１の磁界を生成する第１の手段は、例えばコイル巻線であり、コイルから外に出る又はコイル内に入る第１の磁界は、別の磁界を生成するための少なくとも２つの別の手段が第１の磁界の磁界領域内に位置し、その結果両方の磁界の相互作用が成立するように、別の磁界を生成する別の手段（即ち第２の手段、第３の手段等）に対して誘導される。別の磁界を生成する別の手段は、各々互いに逆向きである多数の磁化方向を有しているのが好ましく、それによって異極磁化をもつ構造が成立する。
【００１０】
即ち、一次部品と二次部品を有し、一次部品は第１の磁界を生成する第１の手段を有すると共に、二次部品は磁界を案内する手段を有している電気機械は、一次部品が少なくとも２つの別の磁界を生成する少なくとも２つの別の手段を有するように構成されており、第１の磁界を生成する第１の手段は、第１の磁界と別の磁界との重ね合わせが可能となるように、別の磁界を生成する別の手段に対して配置されている。
【００１１】
電気機械のこの種の構造は、電気機械の二次部品が磁界を生成する能動的な手段を有していないという利点を有している。このような種類の電気機械の二次部品は、磁界を案内する手段を有しているにすぎず、従って簡単かつ安価に製作できる。二次部品は、渦電流を回避すべく、例えば積層化された状態で施工される。
【００１２】
一次部品と二次部品の設計的な構造に関しては、軟鉄部品を利用可能であるのと好ましい。この部品の積層化は渦電流を低減する。別の実施形態では、軟鉄部品は中実におよび／又は所謂粉末プレス部品として施工されていてもよい。
【００１３】
更に上記の課題は、同期機である電気機械によって解決され、電気機械は一次部品と二次部品を有し、一次部品は第１の磁界を生成する第１の手段を有すると共に、更に、別の磁界を生成する別の手段を有しており、第１の手段は巻線であり、別の手段は少なくとも１つの永久磁石である。別の手段は特に多数の手段であり、多数の永久磁石である。本発明による電気機械のこのような構成では、磁界を生成するための全ての手段が一次部品にある。二次部品は磁界を案内するための手段を有しているにすぎず、例えば一次部品に対して方向付けされた表面に好ましくは歯付き構造を有するように施工されている。この手段は、特に、例えば積層薄板等の鉄を含有する手段である。歯付き構造の欠けた部分は非磁性材料で充填されているのが好ましく、その結果平坦な面が成立する。
【００１４】
二次部品および／又は一次部品は、例えばこれらが歯を有するように施工される。二次部品の歯ピッチと、一次部品の歯ピッチないし磁石ピッチは等しくてもよく、異なっていてもよい。例えば等しいピッチの場合、モータ位相巻線のコイルが群分けされて、他のモータ位相巻線の別のコイル群に対して３６０°／ｍのオフセットで配置される。記号「ｍ」は位相ないし位相巻線の数を表している。二次部品の歯のピッチ（Ｔａｕ＿Ｓｅｋ）は機械の磁極ピッチ（Ｔａｕ＿ｐ）を規定するものであり、
Ｔａｕ＿ｚａｈｎ、ｓｅｋ＝２×Ｔａｕ＿ｐ
の式が成り立つ。
【００１５】
本発明による電気機械の１つの実施形態では、二次部品の歯ピッチは、例えば一次部品の磁石ピッチの整数倍である。或いは電気機械は、二次部品の歯ピッチが一次部品の磁石ピッチの整数倍ではないように構成することも可能である。
【００１６】
本発明の電気機械により、例えばリニアモータを構成することができる。この種のリニアモータでは、例えばリニアモータのコイルを支持する一次部品に永久磁石が統合されている。この構造は、特に移動経路が長い場合にコスト面の利点をもたらす。その場合、リニアモータの二次部品は、例えば鉄製リアクションレールでできているにすぎない。その結果、同等のリニアモータと比べたとき、リニアモータの信頼性も高くなる。
【００１７】
この種のリニアモータでコスト面の利点が生じる理由は、例えば同期リニアモータであるリニアモータが、従来、永久磁石を装備した二次部品に向かい合う、電気的に励起可能な一次部品を有していることにある。この際、ロングステータ型式とショートステータ型式がいずれも可能である。一方の場合には非常に多量の銅が必要となり、他方の場合には非常に多量の磁性材料が必要となる。両者とも高いコストを引き起す。既知のリニアモータで二次部品に格納されている永久磁石は、開放型の区間を形成している。磁石（永久磁石）は長さ全体にわたり、切屑、オイル又はその他の汚れ等の環境要因に対し保護されており、コスト高につながる。更に永久磁石の吸引力が強いために、二次部品の長さにわたり人的保護に配慮がなされている。このような保護措置も、費用と技術コストを発生させる。本発明による電気機械の二次部品を用いて、コストを大幅に引き下げ得る。
【００１８】
本発明では、永久磁石は一次部品に統合させ、その結果コイル（巻線）と磁石（永久磁石）が電気機械の同一の部品（一次部品）に格納される。ショートステータ型式については、公知のモータ原理と比較したとき、はるかに少ない磁性材料しか必要でない。一次部品は従来から環境要因に対し防護されており、そこでは人的保護も既に考慮されているので、一次部品へ磁石を統合すれば、追加の保護装置を省略できる。いかなる危険も発生しない鉄製リアクションレールだけで、二次部品が構成されるという利点がある。
【００１９】
特に軸方向の漏れ損失を低減すべく、一次部品の各磁極間には磁気的な分離部がある。
【００２０】
この分離部は空気又は非磁性材料で充填されている。このような分離部により、一方で軟磁性材料が節約され、他方では有効磁束が明らかに増加する。このとき最大１００％迄の出力向上を実現可能である。
【００２１】
更にこの空隙は、強制的な空気冷却に適している。液体冷却を行う場合には、それに応じた非磁性材料からなる冷却通路がこの空隙に挿入される。この冷却通路は、一次部品の積層薄板を通じて蛇行状に延びているのが好ましい。
【００２２】
この空隙幅は、（二次部品と一次部品の間の）作用空隙幅よりも広いか、又はこれと等しいのが好ましい。
【００２３】
本発明による電気機械は、特に同期機である。同期機は厳密に制御可能であり、運動精度と位置決め精度に関し高い要求を満たし得る。本発明による簡素ないしコンパクトな同期機の構造により、既に上記した多種多様な利点が得られる。
【００２４】
発生するコギングトルクは、既に公知の手法に基づいて低減可能である。この種の手法には、例えば永久磁石の傾斜、歯の傾斜等がある。
【００２５】
電気機械の別の実施形態では、二次部品は磁気的な戻り閉鎖(magnetischer Rueckschluss)のための少なくとも１つの手段を有する。この手段は、例えば積層薄板を備える。更に二次部品は、ここに磁気の発生源がないように構成するのが好ましい。磁気の発生源は、例えば永久磁石或いは通電される巻線等である。
【００２６】
１つの好ましい実施形態では、一次部品はモジュール形式で構成される。歯の個数や相応の巻線により、モータの長さを変更できる。その結果、モータの定格力を調節する可能性が生まれる。このとき、各々の磁極の磁気的な分離がなされるように留意する。
【００２７】
電気機械の別の実施形態では、二次部品に磁化性の異なる領域が交互に配される。異なる磁化性は、例えば鉄で製作可能な軟磁性材料と、空気ないしプラスチックとの間で成立する。このように交互に配した領域により、磁界を二次部品の内部で案内できる。
【００２８】
別の実施形態では、二次部品は、一次部品の方を向いた歯を有するように加工される。従って主磁束は二次部品の内部で歯と、場合により存在している戻り閉鎖体とを介して案内される。歯を介して磁束が案内される場合、磁束は、例えば各１本の歯だけ、又は少なくとも２本の歯を介して案内可能である。
【００２９】
別の好ましい実施形態では、例えば横桟とも呼べる、各々の歯の間の中間スペースが充填される。この充填材は、例えばプラスチックからなる。充填をすることで、例えば各々の歯の間に汚れが溜まることがない。
【００３０】
第１の磁界を生成するための第１の手段は、既述のように、通電可能な巻線であるとよい。機械の通電可能な巻線は、１つ又は複数の位相巻線（例えばＵ、Ｖ、Ｗ）で構成されている。各々の位相巻線は１つ又は複数のコイルで成り立っている。
【００３１】
コイルの好適な実施形態は、各々１本の歯に巻き付けられた集中巻のコイルであり（歯巻きコイル）、歯は１つ又は複数の極ないし永久磁石を支持できる。このとき歯巻きコイルは巻線の少なくとも１つの部分である。コイルは、個別のコイルとして形成しても、分割されたコイルとして形成してもよい。巻線の利点は、例えば交流によって変化する磁界を、巻線を用いて簡単な方法で製造可能なことである。電気機械は、例えば複数の巻線やコイルを有するように形成することも可能であり、これら巻線に三相電力源の各々異なる相を通電可能である。
【００３２】
電気機械は、二次部品が、相互にピッチ間隔Ｔａｕ＿Ｓｅｋをおいて配置された歯を有するように形成してもよい。電気機械の一次部品は、相互にピッチ間隔Ｔａｕ＿Ｐｒｉｍをおいて配置された多数の手段で具体化された（例えば多数の永久磁石）、励起磁界を生成するための第２の手段を含んでいる。
【００３３】
電気機械の１つの実施形態は、Ｔａｕ＿ＳｅｋとＴａｕ＿Ｐｒｉｍの間の関係を次式によって表現可能なことを特徴としている。
Ｔａｕ＿Ｓｅｋ＝ｎ×Ｔａｕ＿Ｐｒｉｍ  このときｎ＝１、２、３、・・・．
即ちＴａｕ＿Ｓｅｋは、Ｔａｕ＿Ｐｒｉｍの整数倍によって表現できる。
【００３４】
電気機械の別の実施形態では、Ｔａｕ＿ＳｅｋとＴａｕ＿Ｐｒｉｍの間の関係を次式
Ｔａｕ＿Ｓｅｋ≠ｎ×Ｔａｕ＿Ｐｒｉｍ  このときｎ＝１、２、３、・・・
によって表すことができる。即ちピッチ間隔Ｔａｕ＿Ｓｅｋは、ピッチ間隔Ｔａｕ＿Ｐｒｉｍの整数倍ではない。
【００３５】
別の好ましい実施形態では、本発明による電気機械は電流コンバータと接続される。電流コンバータは、特に、第１の磁界を生成するための第１の手段に通電をするために設け得るインバータである。電気機械と電流コンバータが１つの駆動装置を形成する。従って電気機械は、一次部品が複数の巻線を有するように構成でき、異なる巻線に、位相位置の異なる交流電圧ないし交流を通電可能である。異なる位相位置を利用することで、電気機械の一次部品および／又は二次部品が移動するときの均等な力推移を惹起できる。この種の均等な力推移は、電気機械の一次部品の異なる巻線が各々の二次部品に対する位置に関して、一層均等な力推移が可能となるよう位相ずれしているように構成してもよい。例えば３相の機械（ｍ＝３）の場合、電気的に１２０°の位相ずれを選択するとよい。
【００３６】
上述のとおり、電気機械の別の実施形態では、少なくとも１つの第２の磁界を生成する別の手段として永久磁石を設ける。これら永久磁石は、各々異なる方向に励起磁界を生成すべく、一次部品に配置するとよい。
【００３７】
永久磁石の構造の１つの実施形態では、各永久磁石の磁化方向が平行ではあるが交互に反対を向いている。
【００３８】
電気機械の別の実施形態では、永久磁石の磁化方向は、歯付きの二次部品の運動によって、コイルを支持している一次部品の磁気回路区域で交番磁束が生成され、その結果コイルの交番磁束鎖交が成立するように方向付けられている（交番磁束構造）。
【００３９】
別の実施形態では、永久磁石の磁化方向は、歯付きの二次部品の運動によって、コイルを支持している一次部品の磁気回路区域で脈動する定常磁束が生成され、それによってコイルの定常磁束鎖交が成立するように方向付けることができる（定常磁束構造）。
【００４０】
好ましい実施形態は、磁界が案内される平面についての別の観点からも得られる。磁界は、例えば運動方向に対し横向きに方向付けられた平面で案内される（横方向磁束の磁気回路）。このことは、積み重ねられたモータ薄板の枚数によって、一次部品の積層薄板を長手方向の長さに関して変更可能であるという利点がある。
【００４１】
別の実施形態では、磁界は運動方向と平行に向いている平面で案内される（長手方向磁束の磁気回路）。このことは、積み重ねられたモータ薄板の枚数によって積層薄板幅を変更可能であるという利点がある。
【００４２】
横方向磁束の方向付けが、即ち横方向磁束の磁気回路が、長手方向磁束の方向付けと、即ち長手方向磁束の磁気回路と組み合わされるのも好ましい。このことは、リニアモータの場合であれば０度ないし１８０度と等しくない角度にある種々の運動方向用として電気機械が意図されるという利点がある。
【００４３】
本発明による電気機械は、回転形の電気機械としてだけでなく、リニア形の機械としても形成できる。回転形の機械の利点は、例えば大きな半径をもつ特別に大型の電気機械を構成可能という点にある。このときロータとステータを、いずれも一次部品ないし二次部品として形成できる。ステータを一次部品として形成するとよい。それによって電流供給が容易になるからである。
【００４４】
電気機械の別の実施形態では、電気機械は既述のようにリニア形の機械として構成される。リニア機械の場合、特に、二次部品が磁界を生成するための手段を有していないという利点が考慮の対象となる。従って、二次部品を非常に簡単かつ低コストに構成できる。
【００４５】
別の好ましい実施形態では、電気機械の一次部品によって、１つの二次部品が可動であるだけでなく、少なくとも２つ又はそれ以上の二次部品が可動である。このことは、例えば、例えば木箱等の搬送物を支持する多種多様な二次部品を一次部品によって可動である搬送システムの場合に考えられる。このとき一次部品は、例えば二次部品の位置決め、二次部品の加速、二次部品の制動の内の１つ又は複数の課題のために利用され得る。
【００４６】
電気機械は、一次部品が可動であるか、又は二次部品が可動であるか、又は両方の部分が可動であるようにフレキシブルに構成可能である。
【００４７】
電気機械の別の実施形態では、電気機械は１つの一次部品と２つの二次部品を有する。一次部品は両方の二次部品の間に配置される。この構造では、有効磁束によって形成される磁気回路が、一次部品および両方の二次部品を経て閉じるように構成されている。
【００４８】
電気機械の別の実施形態では、電気機械は２つの一次部品と１つの二次部品を有する。二次部品は両方の一次部品の間に配置される。これら一次部品と二次部品は、有効磁束により形成される磁気回路が、両方の一次部品と二次部品を経て閉じるように構成できる。
【００４９】
ただしこれら一次部品と二次部品は、有効磁束によって形成される磁気回路が、各々１つの一次部品と共通の二次部品とを介して閉じるようにも構成可能である。
【００５０】
本発明は、電気機械だけでなく、電気機械の一次部品をも対象としている。電気機械の一次部品は、本発明に従い、磁界を生成する第１の手段を有するように構成され、この一次部品は磁界を生成する少なくとも１つの別の手段を有し、第１の手段と別の手段は、第１の手段と別の手段（第２の手段および／又は第３の手段、・・・）により生成される磁界が、これら磁界を増幅又は減衰すべく重畳するように、互いに方向付けられる。ここで増幅又は減衰とは、第１の手段により生成される磁界に依存して増大ないし減少可能な、全体的な発生磁界を指している。
【００５１】
上記一次部品は、特に、上述の何れかの実施形態による電気機械の一次部品である。
【００５２】
電気機械の二次部品、特に上述の実施形態の何れかに記載した電気機械の二次部品は、磁界を案内する少なくとも１つの手段を有し、二次部品には磁気の発生源がない。
【００５３】
本発明は搬送装置も対象としている。搬送装置は、本発明による電気機械を有すると好ましい。搬送装置は、例えば少なくとも１つの一次部品と少なくとも１つの二次部品とを備える。搬送装置が複数の一次部品を備える場合、これら一次部品は、例えば互いに独立して複数の別個のモータとして、又は共同で１つのモータとして作動させ得る。例えばｘ軸とｙ軸を有する平面に複数の一次部品が配置されていれば、一次部品の総数が２つの群に区分することで、二次元の運動を具体化できる。第１の群はｘ軸への運動用、第２の群はｙ軸への運動用として使用される。これに応じ、方向付けも明らかとなる。これら２つの群は、例えば市松模様のパターンに従ってｘｙ平面に配分される。そして二次部品の能動面は、相応にｘ運動方向ないしｙ運動方向についての２つの領域へ区分される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
図面は、本発明による電気機械の実施形態の例を示す。
【００５５】
図１は電気機械１を示し、該機械１は、一次部品３と二次部品５を備える。一次部品３は巻線９と永久磁石１７を有する。一次部品３の運動方向を、長手方向１１に延びる二重矢印で示す。別の二重矢印は横方向１３を表している。第３の二重矢印により法線１５を規定しており、該法線は空隙平面１９を基準とするものである。空隙平面１９は、図１には図示せず、図２に該平面１９を図示している。電気機械１は、接続ケーブル１６を介して接続された電流コンバータ１４によって作動可能なリニアモータである。
【００５６】
図２は電気機械１を示す。一次部品３は積層薄板として形成され、一次部品３は巻線９を有している。巻線９は位相巻線であり、交流を通電可能である。ある時点の電流の方向を、図２に点２３と十字線２５により表している。積層されて形成された一次部品３は、二次部品５のほうを向いている側に永久磁石１７を有している。
【００５７】
永久磁石１７は、その磁化が法線１５の方向で交代するよう、一次部品３に取り付けられている。即ち磁石（永久磁石１７）は、上方（一次部品３の方に向かう）と下方（二次部品５の方に向かう）に向く磁束を交互に生成する。即ち、ＮＳ永久磁石（Ｎ−Ｓ）２７（磁化方向が二次部品のほうを向く）が、ＳＮ永久磁石（Ｓ−Ｎ）２９（磁化方向が一次部品３のほうを向く）と交互に配されている。一次部品３と二次部品５の間には、作用空隙２１が形成され、該空隙２１は、空隙平面１９を通って広がっている。本例ではリニア形の機械である電気機械１の運動は、長手方向１１の方向へ生ずる。このとき、一次部品３が定置で二次部品５が動くか、又は二次部品５が定置で一次部品３が二次部品５の上を通って動くことが可能である。
【００５８】
巻線９は第１の磁界を生成する第１の手段、永久磁石１７は別の磁界を生成する別の手段である。図２は、電気機械１の横方向磁束の形成形態を示す。横方向磁束の形成形態では、二次部品５は例えば支持体３１と横桟３３を有するように加工されている。少なくとも横桟３３は積層されて形成されている。この積層は、長手方向１１に薄板が連続するように行われている。横桟３３は支持体３１の上に、例えば接着、ろう付け又は溶接され、又はこれら取付方法の相互の組み合わせで結合されている。積層は渦電流を回避する上で好ましい。負の渦電流現象がさほど強く発生しない場合（例えば電気的な基本周波数が十分に低い用途）には、積層を省略して低コストな中実部品を使用できる。
【００５９】
更に図２は、一次部品３の各々の磁極の間の磁極ピッチ溝１５０を示す。このような磁気的な分離により、軸方向の磁気漏れが著しく低減される。この分離は、例えば積層薄板の溝によって、簡単な方法で実現できる。溝は非磁性材料で少なくとも部分的に充填されており、特に、図１０又は図１１では、冷却通路部材１５１又はスペーサが積層薄板の溝に設けられている。
【００６０】
図３は、永久磁石１７で生成される励起磁界を有する横方向磁束リニアモータの幾何学形態を模式的に示す。有効磁束は、図３の運動方向１１に対し横向きに方向付けられた平面１０６で案内されている。有効磁束は、巻線９と結合ないし鎖交している磁束である。このように方向付けられた有効磁束が、横方向磁束の磁気回路を形成する。
【００６１】
リニアモータは、積層された一次部品３と積層された二次部品５とを有している。積層薄板の積み重ね方向を原理的に図示している。永久磁石１７の磁化方向９４は矢印で図示している。一次部品３の可能な運動方向は長手方向１１である。
【００６２】
そしてこの場合、図４に磁極ピッチ溝１５０のない電気機械１で示す、普通ならば存在するはずの軸方向の漏れ磁束（・）が低減される。
【００６３】
図５は、一次部品４と二次部品５を示す。一次部品４と二次部品６は電気機械１を構成しており、電気機械１は長手方向磁束の構造を有している。長手方向磁束の構造は、特に磁界が一次部品ないし二次部品の運動方向に対して横向きに閉じるのではなく、一次部品の運動方向に沿って、又は二次部品の運動方向に沿って閉じることを特徴としている。平面１０８で案内される磁束が有効磁束であり、平面１０８は運動方向１１と平行に向いている。有効磁束は、巻線９と結合されている磁束である。このように方向付けられた有効磁束が、長手方向磁束の磁気回路を形成する。
【００６４】
二次部品５は、図５では支持体３１の領域でも横桟３３の領域でも積層されて形成されている。空隙平面１９における磁石の構造は、横方向磁束の構造とは異なり、市松模様にではなく帯状に形成されている。磁石は、長手方向磁束の態様では、横桟（磁束誘導片）と実質的に平行に方向付けられている。ただし力の波打ちを低減すべく、磁石は一種の斜め姿勢で適確に位置決めされていてよい。
【００６５】
別の好ましい実施形態では、二次部品５は、モータ幅全体にわたり相前後して積み重ねた薄板から製作される。この薄板では、支持体３１と歯７５は１つの部分で成り立っている。薄板を相前後して積み重ねることで、横桟３３を備える二次部品の歯付き構造が生じる。積層の方法は図５に示す。二次部品は、例えば長手方向で多部分から構成されていてよく、その結果、１つの二次部品５が後続する二次部品に接している。但し、運動方向で接するこの別の二次部品は、図５には図示していない。更に図５は永久磁石を示す。永久磁石はＮ−Ｓ永久磁石２７又はＳ−Ｎ永久磁石２９である。これら永久磁石は、例えば一次部品３の積層薄板幅７７の全体にわたって延びている。磁極溝１５０は、磁気漏れを低減するために、様々に異なって構成されていてよい。
【００６６】
一次部品３は、図６に示す別の実施形態では、磁極片７９を有するように構成されている。磁極片７９は、永久磁石２７、２９のための載置面を拡張している。その結果、電気機械１の力の収量を増加できる。永久磁石を位置決めするための面積が増大することで、巻線９を一次部品３に挿入可能な領域が狭められるので、一次部品３は巻付体を有するように形成するのが好ましい。巻付体は磁極片７９ばかりか巻付ネック８４を有している。巻付ネック８４の周りに巻線９を巻付け可能である。
【００６７】
他のモータ位相巻線（例えばＶおよびＷ）も、同様に構成された一次部品３によって具体化可能である。図示した位置の際、永久磁石２７および２９は励起磁束８６を生成し、その総体が巻線９の磁束鎖交Ψを形成する。図６の図面から明らかなように、有効磁束をなす励起磁束８６は長手方向磁束の磁気回路を形成する。
【００６８】
各相巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、３相電源の１つの相毎に設けられている。必要な位相ずれは、位相巻線相互の幾何学的なオフセットによって実現される。ここで幾何学的なオフセットΔｘは、図示している３相機械については電気的に１２０°に相当している。各々の位相巻線Ｕ、ＶおよびＷには、巻線９の１つの歯巻きコイルが付属しているだけでなく、その２つの歯巻きコイル７と８も各々の位相巻線Ｕ、ＶおよびＷについて付属している。
【００６９】
図７は、回転形の電気機械１１０を示す。この回転形の電気機械１１０は、例えば同期電動機或いは同期発電機である。電気機械１１０はステータ１３０とロータ１２０を有する。ロータ１２０は軸１２２を中心として回転可能である。ロータ１２０は電機機械１１０の二次部品である。ステータ１３０は電気機械１１０の一次部品である。ロータ１２０は、上に説明したリニアモータの二次部品と同様に、歯３３を有している。電気機械１１０のステータ１３０は、磁極片７９を有する歯９８の回りに巻線９を有すると共に、永久磁石１７を有している。図７に示す回転形の電気機械１１０の実施形態は、回転形の電気機械の様々な実施形態の一例にすぎない。
【００７０】
回転形の電気機械の図示しない別の実施形態は、例えば図面の説明に基づく前述のリニアモータの実施形態を相応に転用することで得られる。更に、回転形の機械の場合も、１つの一次部品に２つの二次部品が付属している実施形態や、１つの二次部品に２つの一次部品が付属している実施形態を適用できる。但し、これらの変形例は図示していない。
【００７１】
図８は、図７の詳細部分図である。図８では、前の実施形態を物理的に基礎としつつ、作用空隙２１における永久磁石１７の位置決めをより詳細に示している。
【００７２】
図９は、冷却通路部材１５１を備えている磁極溝１５０を、別の詳細な原理図で示す。冷却通路部材１５１は、電気機械の作動時に冷却液が貫流する冷却通路１６０を有する。この際冷却通路部材１５１は、例えばプラスチックやセラミック等の非磁性材料で構成される。ここで決定的に重要なのは、各々の磁極の間で軸方向の漏れ磁界が形成ないと言うことである。それにより、図４に従来技術として示すような漏れ磁界が回避される。
【００７３】
図１０は、冷却通路部材１５１が、別様に成形された複数の冷却通路断面１５３、１５４を有し得ることを示している。かくして、平行又は逆方向に形成された、一次部品３における冷却通路の配線を調整可能である。
【００７４】
図１１は、冷却通路部材１５１がどのように磁極空隙１５０に配置されるかを、リニアモータの一次部品３を見る視線方向で原理的な図として示している。このとき、蛇行状に延びる冷却コイルが１部分又は多部分で構成され得る。多部分からなる構成の場合、直線状の冷却通路部材１６２が、適当な手段１６３を介して、湾曲した方向転換部１６１と連結されていると好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】リニアモータの原理図である。
【図２】一次部品に永久磁石を備える本発明のリニアモータの実施形態である。
【図３】一次部品に永久磁石を備える本発明のリニアモータの実施形態である。
【図４】磁極ピッチ溝のないリニアモータの磁界の推移である（従来技術）。
【図５】一次部品に永久磁石を備える本発明のリニアモータの実施形態である。
【図６】リニアモータの３相の図面である。
【図７】回転形の電気機械である。
【図８】回転形の電気機械である。
【図９】磁極ピッチ溝の一例としての構成である。
【図１０】磁極ピッチ溝の一例としての構成である。
【図１１】リニアモータの冷却コイルである。
【符号の説明】
【００７６】
１、１１０  電気機械、３  一次部品、５  二次部品、９  巻線、１７  永久磁石、２１  作用空隙、２７  ＮＳ永久磁石、２９  ＳＮ永久磁石、１２０  ロータ、１３０  ステータ、１５０  磁極ピッチ溝
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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