(57)【要約】【課題】向上した損失特性を有する電気機器及びその製造方法を提供する。【解決手段】電気機器（１０、４２）は、ステータ（１２、４４）とロータ（１４、４６）とを含む。ステータ（１２、４４）は、ロータ（１４、４６）を受けるように構成された中央開口部（１６、４８）を有する。ロータ（１４、４６）は、中央開口部（１６、４８）内で軸方向に延びるシャフト（２０）上に取付けられた第１の材料を含むほぼ円筒形の第１のセクション（１８、５２）と、第１のセクション（１８、５２）の少なくとも一部分を覆って一体にメッキされた所定の厚さの第２の材料を有する第２のセクション（２６、６６）を含む。第２の材料は、第１の材料と比べてより高い導電率を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央開口部（１６、４８）を有するステータ（１２、４４）と、
前記中央開口部（１６、４８）内に配置されたロータ（１４、４６）とを含む電気機器（１０、４２）であって、前記ロータが、
前記中央開口部（１６、４８）内で軸方向に延びるシャフト（２０）上に取付けられた、第１の材料を含むほぼ円筒形の第１のセクション（１８、５２）と、
所定の厚さを有する、前記第１のセクション（１８、５２）の少なくとも一部分を覆って一体にメッキされた第２の材料を含む第２のセクション（２６、６６）とを含み、前記第２の材料が、前記第１の材料と比べてより高い導電率を有することを特徴とする電気機器（１０、４２）。
【請求項２】
前記第２のセクション（２６、６６）が、電気メッキ、無電解メッキ、熱間等静圧圧縮成形又は高速粉末溶射の少なくとも１つによって前記第１のセクション（１８、５２）を覆ってメッキされていることを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項３】
前記第１の材料が磁性鋼を含むことを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項４】
前記第２の材料が、銅、銀或いは銅及び銀の組合せの１つを含むことを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項５】
前記ロータ（１４、４６）が、前記第１のセクション（１８、５２）と第２のセクション（２６、６６）との間に配置された第３のセクション（２８、７０）を含み、前記第３のセクションが、前記第２のセクション（２６、６６）の前記第１のセクション（１８、５２）を覆ってのメッキを強化するための付着面を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項６】
前記第３の材料がニッケルを含むことを特徴とする請求項５記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項７】
前記所定の厚さが、ステータ巻線特性、前記ステータ（１２、４４）及びロータ（１４、４６）の幾何学的形状、前記第１及び第２のセクション（１８、５２及び２６、６６）の材料特性、ステータ巻線電流形状又はその組合せの少なくとも１つに基づいていることを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項８】
該電気機器（１０、４２）が、高速運転で作動するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項９】
前記第１のセクション（１８、５２）が、複数の磁極面と複数の導電領域とを含み、前記第２のセクション（２６、６６）が、前記複数の磁極面と前記複数の導電領域における複数の突出面とを覆ってメッキされていることを特徴とする請求項１記載の電気機器（１０、４２）。
【請求項１０】
ロータ（１４、４６）を製造する方法であって、
ロータ（１４、４６）のほぼ円筒形の第１のセクション（１８、５２）を磁性材料で製作する段階と、
前記磁性材料と比べてより高い導電率を示すように構成された、所定の半径方向厚さに施工される導電材料を含む第２のセクション（２６、６６）を、前記ロータ（１４、４６）の第１のセクション（１８、５２）の少なくとも一部分を覆ってメッキする段階とを具備するロータの製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には電気機器に関し、より具体的にはモータ及び／又は発電機のような電気機器のロータに関する。特に、本発明技術の実施形態は、電気機器における向上した損失特性を提供する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電気機器は、電力を機械動力に又は機械動力を電力に変換するために使用するロータ及びステータを含む。ステータは一般的に、互いに積み重ねられた多数の磁性材料の積層を含む。積層体の中心内にステータの長さ全体にわたって中央開口部が形成される。ロータもまた、ステータの中央開口部内に配置したシャフト上に取付けられた磁性材料を含むことができる。
【０００３】
ステータは、該ステータ内に磁極を形成するコイルつまり巻線を含むことができ、一方、ロータもまた、巻線を含むか或いは磁性材料の中実部分とすることができる。例えば、ステータは、該ステータの中央開口部に隣接して設置された巻線を含むことができ、一方、ロータは、ステータに隣接して該ロータの外側上に設置された巻線を含むことができる。
【０００４】
一般的に、時間変動磁場は、それでステータ及びロータが形成された材料のような導電材料内に渦電流を生成する能力がある。磁性金属は通常、比較的に高い電気抵抗を示す。渦電流の形成は、主としてロータ表面の電気的及び磁気的特性に応じて決まるので、ロータの周りに生成された磁場は、ロータ内に渦電流を誘起する。これらの渦電流は、ロータ内での抵抗加熱によってエネルギーを放散させ、この抵抗加熱によりロータの温度が上昇する。その結果、渦電流は、電気装置の効率を低下させ、また電気装置に熱の問題を生じさせる。さらに、電気機器の過渡性能は、その一部が、誘起渦電流がロータ表面で減衰する速度によって決まる。従って、これらの渦電流は、電気機器の作動に影響を与えることになる。
【０００５】
渦電流による熱を低減するために、ロータ表面の電気的及び磁気的特性は、アタッチメントによってこれらの問題に対処するように改良することができる。しかしながら、このようなアタッチメントは、ロータの回転によってこのようなアタッチメントに掛かる遠心力及び遠心応力によってアタッチメントがロータから分解してしまう可能性があるので、１００００回転／分を超える回転数のような高速で作動する電気機器においては有利ではないといえる。
【特許文献１】米国特許第４，８４３，２７１号公報
【特許文献２】米国特許第６，１４１，８５６号公報
【特許文献３】米国特許第６，５３１，８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、高速電気機器での使用に望ましい機械的強度を実現しながら、特にロータの表面近傍でのロータの磁気的及び電気的特性を制御することに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明技術は、上述した問題を未然に防ぐための新規な解決法を提供する。本発明技法の１つの実施形態では、ステータとロータとを有する電気機器を提供する。ロータは、ステータの中央開口部内に配置される。ロータは、中央開口部内で軸方向に延びるシャフト上に取付けられた、第１の材料を含むほぼ円筒形の第１のセクションを含む。ロータはさらに、所定の厚さを有しかつ第１のセクションの少なくとも一部分を覆って一体にメッキされた第２の材料を含む第２のセクションを含む。第２の材料は、第１の材料と比べてより高い導電率を有する。別の態様では、電気機器用のロータを提供する。本ロータは、第１の材料を含むほぼ円筒形の第１のセクションを含む。本ロータはさらに、第１のセクションを覆って一体にメッキされた第２の材料の層を含む第２のセクションを含む。この層は、所定の厚さを有し、また第２の材料は、第１の材料と比べてより高い導電率を有する。さらに別の態様では、ロータを製造する方法を提供する。本方法は、ロータのほぼ円筒形の第１のセクションを磁性材料で製作する段階を含む。本方法はさらに、ロータの第１のセクションの少なくとも一部分を覆って第２のセクションをメッキする段階を含む。第２のセクションは、第１のセクションを覆って所定の半径方向厚さで施工される導電材料を含む。導電材料は、磁性材料と比べてより高い導電率を示すように構成される。
【０００８】
さらに別の態様では、電気機器のロータを覆って導電層を施工する方法を提供する。本方法は、電気機器の作動パラメータに基づいて特定の表面特性を得るように導電層の厚さを決定する段階を含む。本方法はさらに、計算厚さに基づいてロータの表面を覆って導電材料の導電層をメッキする段階を含み、ここで導電層は、ロータよりも高い導電率を示すように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、同じ符号が図面全体にわたって同様の部品を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むとき、一層良く理解されるようになるであろう。
【００１０】
以下に説明する本発明技術は、高速電気機器におけるロータの金属表面上に導電材料をメッキすることを含む。ロータ表面上にメッキされた材料は、制御しかつ特定した厚さ及び導電率を有するように構成される。これらの材料により、高速電気機器の磁極面における渦電流損失を低減するようにロータ表面特性が向上する。本発明技術の一部の実施形態について、図１〜図５を全体的に参照しながら以下に説明する。
【００１１】
図１を参照すると、本発明技術の態様による電気機器１０を示している。電気機器１０は、例えばモータ又は発電機を含むことができる。図示するように、電気機器１０は、エネルギー（つまり電力）変換用に利用するステータ１２とロータ１４とを含む。ステータ１２は、ロータ１４を囲む該ステータ１２の長さに沿って延びる中央開口部１６を有する。ステータ１２は一般的に、互いに積み重ねられた少なくとも１つの磁性材料の多数の積層（図示せず）を含む。ロータ１４は、シャフト２０上に軸方向に取付けられたほぼ円筒形のセクション１８を含む。ロータ１４の円筒形セクション１８は一般的に、磁性鋼のような磁性材料で製作される。一部の実施形態では、シャフト２０はほぼ円筒形セクション１８に一体形に形成することができる。
【００１２】
電気機器１０は、低速又は高速作動に適合させることができる。低速電気機器は、例えば船舶電気駆動装置内の推進モータとして使用される。低速作動においては、ロータ回転数は一般的に、数百回転／分（ｒｐｍ）を超えない。これと対照的に、小型発電機として使用される電気機器のような高速電気機器においては、ロータ回転数は、１００００ｒｐｍを超える場合がある。高速モータのような高速電気機器の１つの実施形態では、ロータ１４のほぼ円筒形磁気セクション１８は、電流を流してロータ１４を磁化し、それによってステータ巻線によって生成された時間変動ＡＣ磁場を受けると、ロータ１４を回転させるようにすることができる。
【００１３】
一般的に、ロータがステータ１２によって生成された回転磁場と同期して回転するときには、そのような場合、ロータ１４上の各点は、実質的に一定の磁場を受けるので、渦電流は発生しない。しかしながら、多くの用途においては、ロータ１４のステータ１２とのこの同期作動は維持されない。例えば、一部のモータ用途では、サイリスタ又はシリコン制御式整流器のようなスイッチング装置を使用して、ステータ１２に印加するための所望の周波数及び振幅を有するＡＣ電力を合成する。また、所望の基本周波数に加えて、このようなスイッチによって合成されたＡＣ電力はまた、大きな望ましくない高調波を含む。当業者には知られているように、高調波は、電流又は電圧波形における高周波数の移行域を意味する。高調波により、ステータ１２及びロータ１４は高調波周波数での磁場の変動に晒され、それによってロータ１４の表面の過度の熱を生じさせる渦電流が発生する。
【００１４】
ステータ１２では、比較的薄い相互に絶縁された磁性金属積層体のため、渦電流損失は少ない。各積層は薄くかつ隣り合う積層から絶縁されていることにより、電流路が極めて高い抵抗を示し、それによって誘起渦電流が制限される。しかしながら、このような積層体の使用は、高速作動時におけるロータの回転によって加わる応力により積層構造体が破損を生じるおそれがあるので、ロータ１４の渦電流損失を制限するのには有利であるとはいえない。
【００１５】
ロータ１４においては、電気機器１０における非同期作動により生成された渦電流は、ステータ励磁回路（図示せず）の高周波高調波の結果と考えられる。渦電流は一般的に、ロータ１４の表面に局部限定され、これは、表皮効果と呼ばれる。この渦電流の局部限定によって、高周波電力損失が表面に限定されて、ロータ１４の内部は比較的に損失なしの状態になる傾向がある。従って、本発明技術によると、ロータ１４の円筒形セクション１８の表面は、磁性材料の導電率に比べて高い導電率を有する材料でメッキされる。熱及び電力分散の量はそれらが通る材料の抵抗に比例して変化するので、高導電率の材料でロータ１４をメッキすることにより、機械作動に関する問題を生じることなく、渦電流によって分散される電力量を減少させることができる。
【００１６】
他のアタッチメント方法では、ロータ表面の電気的及び磁気的特性は、ロータを高導電材料で包むか、或いは高導電制動（減衰）バー又はウェッジのような高導電材料をロータ表面に機械的に取付けることによって改良することができる。しかしながら、先に述べたように、このような方法は、高速時におけるロータの回転によってこのようなアタッチメントに掛かる遠心応力により、高速作動に伴う応力のためにアタッチメントがロータから分解してしまうおそれがあるので、高速用途においては望ましいものではないといえる。すなわち、導電皮膜及び機械式アタッチメントは、高速作動によって作用する力に耐えるのに十分に強い結合にはなり得ない。通常でないロータ形状又は曲率もまた、機械式アタッチメントを困難なものにする可能性がある。
【００１７】
さらに、ロータ１４の空気冷却のような他の方法は、高速電気機器において渦電流によって生成される熱を低減するのには利用可能ではないと考えられる。例えば、ロータ１４の空気冷却は、ロータ１４における空気摩擦の増加を引き起こし、これは、高速作動には不利である。具体的には、約１００００回転／分（ｒｐｍ）の速度で作動するロータの場合、空気摩擦は、電気機器１０の効率を低下させる風損を増大させることになる。実際には、高速電気機器は、風損を減少させるために実質的な真空状態で作動することを必要とすることもある。さらに、幾つかの電気機器の機械設計では、ロータとステータとの間のエアギャップを良好な空気冷却に十分な大きさにすることが可能でない場合がある。従って、ロータ１４の空気冷却は、このような用途においては実用的ではないといえる。
【００１８】
従って、高導電材料をロータ１４の表面に取付けて、熱を減少させかつ効率の悪さを低減することができる。例えば、高導電材料は、メッキによると円筒形セクション１８と高導電層との間により強力な結合をもたらすので、ロータ表面上に一体にメッキすることができる。この強力な結合は、円筒形セクション１８と高導電層との間の高い結合強度がロータ１４の高回転速度によって掛かる遠心応力に耐える上で望ましいような高速用途において特に有利である。導電層については、図２において以下にさらに詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本発明技術の態様による、図１の電気機器１０の正面図を示す。図示するように、ロータ１４は、磁気円筒形セクション１８を覆って所定の厚さｔ１に配置された高導電材料の導電層２６を含む。本明細書で用いる場合、導電率という用語は、電気伝達率を意味すると理解されたい。「高導電」とは、導電層２６が円筒形セクション１８よりも高い度合の導電率を示すようになっていることを意味する。高導電材料の１つの実例には、銅が含まれ、銅は、高導電率かつ望ましい耐食特性を示し、また比較的安価である。さらに、銅はまた、高い機械加工性及び延性の特性も示す（すなわち、疲労を受けずに曲げ及び捩りを受けることができる）。高導電材料の別の実例としては、銀があり、銀は、銅よりも高い導電率を示す。しかしながら、銀は、さび易い傾向がありかつ銅と比較すると相対的に機械的強度が低い。一部の実施形態では、導電層２６は、例えば銅と銀との組合せを含む銅合金を含み、均衡の取れた機械的、電気的及び熱的特性を維持しながら、所望のメッキ及び付着特性を達成することができる。
【００２０】
導電層２６に加えて、ボンディング層２８を使用して付着特性を向上させ、従って高い結合強度を得ることができる。すなわち、磁気円筒形セクション１８と導電層２６との間にボンディング層２８を配置して、導電層２６の磁気円筒形セクション１８への付着強度を増大させることができる。１つの実施形態では、ボンディング層２８は、円筒形セクション１８の表面上に所定の厚さｔ２にメッキしたニッケルの層を含むことができる。ニッケルは、銅との間で所望の付着が得られるが、銅よりも高い電気抵抗（従って、より低い導電率）を示す利点がある。従って、ロータ１６の表面特性を最適化する計算値に基づいて、導電層２６及びボンディング層２８の厚さｔ１及びｔ２のような特定の厚さでボンディング層を施工することができる。多くのこのようなボンディング層は、メッキの技術分野では公知であり、通常、「ストライク層」と呼ばれる。
【００２１】
導電層２６及びボンディング層２８の厚さを決定するために、様々な要因を利用して最適な厚さを求めることができる。例えば、導電層２６の厚さｔ１及びボンディング層２８の厚さｔ２は、電磁場理論により計算したパラメータ並びに特定の機械の仕様パラメータに基づいたものとすることができる。設計パラメータとしては、例えばステータ巻線細部（例えば、位相数、ステータ巻線の位相当たりのコイル数、コイル当たりの巻数、ステータスロット数、巻線層の数、位相当たりの並列回路の数、ピッチ比など）、様々な直径（例えば、ステータ巻線内径及び外径、エアギャップ直径、ロータ表面直径など）、ステータ及びロータの材料特性（所定の作動温度での磁気及び電気特性）並びにステータ巻線電流波形（そのフーリエ高調波成分−振幅とロータ速度ベースの周波数とによって定まる）を含むことができる。厚さｔ１及びｔ２は、所望の強度及び付着特性を得ながら、総ロータ表面損失を低減するように計算される。さらに、厚さｔ１及びｔ２は、以下にさらに詳細に説明する電気メッキ、熱間等静圧圧縮成形及び／又は高速粉末溶射のようなメッキに使用する方法の性質に応じて決めることができる。１つの特定の実施形態では、厚さｔ１及びｔ２は、電気機器１０、ロータ１４及び／又はステータ１２の設計パラメータを厚さｔ１及びｔ２の最適値に到達するための入力として受けるコンピュータプログラムによって実行される反復法によって、計算することができる。
【００２２】
図３は、本発明技術の１つの実施形態による、図１の電気機器１０のような電気機器用の巻線なしロータを製造する例示的なプロセス３０を示すフローチャートである。プロセス３０は、ブロック３２で始まる。ブロック３２において、ロータのほぼ円筒形部分は、磁性鋼のような磁性材料で製作することができる。この製作は、磁性鋼のブロックから円筒形状部分を鍛造する段階を含むことができる。ブロック３４では、上述したように、高導電層及び／又はボンディング層の最適厚さは、電気機器の設計パラメータに基づいて計算することができる。
【００２３】
導電層及びボンディング層の厚さを計算した後、磁気ロータ１８の表面処理に続いてブロック３６に示すように、ボンディング層の計算厚さに基づいて円筒形部分の表面を覆ってボンディング層が施工される。ボンディング層は、円筒形部分全体を覆って施工することはできないが、ロータの一部分を覆うことができる。次に、ブロック３８では、ボンディング層を覆って導電層が施工される。ボンディング層と同様に、導電層は、円筒形部分全体を覆って施工することはできないが、円筒形セクションの特定の部分を覆うことができる。ブロック３６及び３８におけるボンディング層及び導電層の施工は、様々な電気化学的及び冶金学的ボンディングプロセスで行うことができる。例えば、１つの実施形態では、導電層は、円筒形セクションの表面を覆って電気メッキすることができる。電気メッキは、導電層の滑らかな表面仕上げが得られるので有用である。この滑らかな表面によって、高速電気機器における風損が低減される。さらに、電気メッキ法によって導電層２６内の気孔率が低下し、その結果、導電層の高い導電率が得られる。また、電気メッキ法は、メッキ速度を制御して、導電層を特定の厚さに施工することを可能にする。その上さらに、電気メッキ法は、上で説明したように、高速用途に有利である高い結合強度を有する望ましい付着特性が得られるように構成することができる。また、これらの付着特性は、円筒形部分と導電層との間にボンディング層を配置することによって高めることができる。
【００２４】
電気メッキ法に加えて、円筒形セクションを覆うボンディング層及び導電層のメッキは、無電解メッキ、熱間等静圧圧縮成形及び高速粉末溶射などのような他の電気化学的又は冶金学的なボンディングプロセスによっても行うことができることを理解されたい。無電解メッキは、電気を必要としない化学メッキ法であり、熱間等静圧圧縮成形は、通常は金属粉末で始めて、高圧及び高温を用いて金属を固結するプロセスであり、高速粉末溶射は、金属粉末を部分的に溶かすのに十分な速度で金属面に当てることによって、金属粉末を皮膜として固結するものである。
【００２５】
導電層をボンディング層又は円筒形部分に施工した後、ロータは、ステータと組立てることができる。ブロック４０に示すように、ロータは、ステータの中央開口部内に軸方向にロータを位置合わせすることによって組立てることができる。ロータとステータとの組立ては、他の制御回路をステータ及びロータに結合する段階並びに組立てたロータ及びステータの回りにフレームを形成する段階のような他の段階を含むことができる。従って、他の組立て段階を実行して、電気機器の組立てを完成させることができる。
【００２６】
図２及び図３に関して上に説明した方法と同様に、導電層のメッキは、図４に示すような界磁巻線を有するロータにも利用することができる。図４は、ステータ４４と該ステータ４４の中心における長手方向開口部４８の内側に配置したロータ４６とを有する電気機器４２の正面図を示す。ステータ４４及びロータ４６は、図２及び図３に関して上に説明したステータ及びロータと同様に作動しかつ機能することができる。
【００２７】
しかしながら、この実施形態におけるロータ４６は、巻線を支持するように構成することができる。例えば、ロータ４６は、磁性材料で作ることができるほぼ円筒形部分５２を含むことができる。円筒形部分５２は、該円筒形部分５２の表面上に機械加工された長手方向のスロット５４を有することができる。長手方向スロット５４は、界磁巻線５６を支持するように構成することができる。界磁巻線５６は、通電されると、ロータ４６の表面上に磁極５８及び６０を形成する。
【００２８】
上での説明と同様に、ロータ４６は、磁極面５８及び６０並びに導電領域６２及び６４の歯６８を覆ってメッキされた高導電材料を含む導電層６６を含む。先の実施形態においてと同様に、導電層６６は、磁極面及び導電領域内の歯６８における渦電流による損失を低減するように構成された特定の厚さｔ３を有する。また、円筒形部分５２と導電層６６との間にボンディング層７０を所定の厚さｔ４に配置して、上で説明したように、導電層６６と円筒形セクションとの間の付着特性を向上させることができる。導電層６６及びボンディング層７０の厚さｔ３及びｔ４は、上での説明と同様に、電気機器４２の設計パラメータに基づいて決定することができる。
【００２９】
図５は、本発明技術の別の実施形態による、巻線スロットを有するロータを製造する例示的なプロセス７２を示すフローチャートである。この実施形態では、全体的な製造プロセスは、巻線なしロータに関しての上での説明と同様である。従って、ブロック７４〜８０は、図３のブロック３２〜３８と原理において類似している。
【００３０】
しかしながら、上で述べたプロセスとは異なり、このプロセスのロータは、ロータに機械加工した巻線用スロットを有する。例えば、ブロック８２では、ロータの表面を高導電材料でメッキした後に該表面状に長手方向スロットが機械加工される。メッキは、歯及び磁極面を覆って均一な厚さの高導電材料を形成するために、スロットを機械加工する前に行われ、従って高速作動時における風損が低減される。その後、プロセス７２は、ロータ表面上に機械加工したスロットにコイルを巻くことによってブロック８４に進む。コイルが所定の位置に配置されると、ブロック８６に示すように、ロータをステータの内側に組立てることができる。
【００３１】
上述したメッキ法もまた、電気機器のステータ内の一部の構成部品における損失を低減するのに役立つ。このような構成部品の実例には、ステータコア締付けフランジがある。本発明技術は、比較的簡単な機械的構造としながら、コア締付けフランジ表面内での渦電流を低減する上で有利であると考えられる。
【００３２】
図６は、上述の実施形態による例示的な電気機器８８を示す。電気機器８８は、磁性材料の複数の積層９６で形成されたステータコア９２を有するステータ部材９０を含む。ステータ部材９０はさらに、積層ステータコア９２の周りに巻いたアーマチュア巻線９６を含む。ステータコア９２は、コア締付けフランジ９８によってその両側で（片側を示す）締付けられる。ロータ１００は、ステータコア９２内に配置され、界磁巻線１０２を含むことができる。ロータ１００の一部の実施形態は、先に示したような界磁巻線を含まない場合がある。ロータ１００は、エアギャップ１０４によってステータコア９２から分離される。
【００３３】
電気機器８８の作動中、ロータ１００からの磁束１０６は、ステータコア９２及びコア締付フランジ９８とリンクすることができる。ステータコア９２内の積層９４により、ステータコア９２にリンクした磁束は、ステータコア９２上に大きな渦電流を生成しない。しかしながら、コア締付フランジ９８の表面上には渦電流が形成され、それによってフランジ９８が加熱される可能性がある。これまでの方法では、導電シールドを使用して、コア締付フランジ９８を該コア締付フランジ９８にリンクした磁束によって生じる渦電流から遮蔽していた。しかしながら、このようなシールドは一般的に、冷却媒体がシールド間を通過するのを可能にするためにフランジ９８から離れるように吊り下げる必要があり、このことが、機械的構造を複雑なものにしている。本発明技術によると、上で説明した電気化学的又は冶金学的プロセスのいずれかにより、コア締付フランジ９８の表面を覆って導電層１０８がメッキされる。一部の実施形態では、導電層１０８は、先に説明したような、例えば銅又は銅合金を含むことができる。さらに、導電層１０８とコア締付フランジ９８との間にボンディング層１１０を配置して、先に説明したような所望の付着特性を得ることができる。先に説明したように、導電層１０８は、基本周波数及び高周波高調波によって引き起こされたコア締付フランジ９８内の渦電流損失を低減するようになっている。しかしながら、このような実施形態では、強制流体冷却を備えた空洞化フランジを使用するような別の冷却方法を使用する必要がある。
【００３４】
本発明技術は、高速電気機器におけるロータ及び他の構成部品の表面特性を制御するためのコスト効果がある方法を提供する利点がある。これらの方法は、モータ損失を低減しかつ電気機器の過渡特性を最適化することができる。説明した方法は、それら方法が損失を低減するように表面特性を設計することを可能にするので、特に有利である。さらに、本方法では、ロータ及び他の構成部品の表面に施工する導電層の厚さ及び導電率が制御される。従って、本発明技術は、電気機器の効率を向上させかつ過渡特性のマイナスの影響を低減する。
【００３５】
本明細書では本発明の一部の特徴のみを図示しかつ説明してきたが、当業者には多くの改良及び変更が浮かぶであろう。従って、特許請求項の範囲は、そのような全ての改良及び変更を本発明の技術思想の範囲内に属するものとして保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明技術の態様による電気機器の部分斜視図。
【図２】本発明技術の１つの実施形態に従って形成したステータ及び巻線なしロータの断面図。
【図３】本発明技術の１つの実施形態による、図２のロータを製造する例示的な方法のフローチャート。
【図４】本発明技術の別の実施形態に従って形成した界磁巻線用スロットを有するステータ及びロータの断面図。
【図５】本発明技術の１つの実施形態による、図４のロータを製造する例示的な方法のフローチャート。
【図６】本発明技術による、コア締付フランジを有するロータ及びステータの正面断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１０、４２  電気機器
１２、４４  ステータ
１４、４６  ロータ
１６、４８  中央開口部
１８、５２  円筒形セクション
２０  シャフト
２６、６６  導電層
２８、７０  ボンディング層
５４  長手方向スロット
５６  界磁巻線
５８、６０  磁極面
６８  歯
【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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