【手続補正書】
【提出日】平成19年7月24日(2007.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー変換装置であって、
円筒型ケーシング（１２８）、および前記ケーシングの内部に配置された所定数の永久磁石（３１８）を含むロータ（１１２）であって、前記ケーシング（１２８）の軸周りを回転速度の所定の作動範囲にわたって回転するようにされたロータ（１１２）と、
コアおよび少なくとも一つの導電巻線（３３０）を含むステータ（１１４）であって、
前記コアは、ほぼ円筒型の外周面と、およびそこに形成された所定数のスロットとを含み、
前記巻線（３３０）は、前記スロットを通って前記コア周りに巻かれており、そして前記コアから外側に張り出したエンドターンを含み、
前記ステータ（１１４）は、前記ロータケーシング（３１６）の前記内部に同心円状に配置され、前記ステータ・コア（３２８）の周囲面は、前記ロータ磁石（３１８）に近接して前記磁石（３１８）から所定のギャップ距離だけ隔てて配置され、前記ロータ（１１２）とステータ（１１４）との相対的運動によって前記磁石（３１８）からの磁束流が前記ステータの巻線（３３０）と電磁的に相互作用し、
前記ロータ（１１２）の、前記速度の範囲内の所定の速度以上での回転が、熱の発生を引き起こす傾向があり、前記熱が放散されない場合、前記磁石（３１８）の温度を、所定の破壊的レベルまで上昇させるように、前記ロータ（１１２）およびステータ（１１４）が構成されている、ステータと、
冷却媒体の流れを、前記巻線（３３０）および磁石（３１８）の少なくとも一つと熱接触するように導く冷却システムであって、前記冷却システムは、所定の流路を通して、発生した熱を放散させ、そして前記磁石（３１８）の温度を該所定の破壊的レベル未満に維持するために充分な冷却媒体の流れを、所定の速度以上で発生させる、冷却媒体と、
を含む装置。
【請求項２】
請求項１の装置であって、エンドプレートをさらに含み、
前記ステータ（１１４）は前記エンドプレートに取り付けられており、
前記ロータ（１１２）は、前記エンドプレートに対して回転するように取り付けられている、
装置。
【請求項３】
請求項２の装置であって、前記冷却システムには、さらに、前記エンドプレートを通り前記所定の流路と流体連通している、少なくとも第一通路がさらに含まれる、装置。
【請求項４】
請求項１の装置であって、前記冷却システムには、さらに、前記ステータ・コア（３２８）を通る少なくとも１つの通路、および前記ロータ（１１２）を通り前記ステータ・コアの通路と流体連通している第一通路が少なくとも含まれる、装置。
【請求項５】
請求項４の装置であって、前記冷却システムには、前記ロータ（１１２）とともに回転するように取り付けられて、冷却媒体を前記ステータ・コアの通路を通して移動させるよう配置されたファンがさらに含まれる、装置。
【請求項６】
請求項３の装置であって、前記冷却媒体はエアであり、前記冷却システムには、前記エンドプレートの通路（１５０４）および前記所定の流路を通してエアを移動させるために配置された強制エア供給源がさらに含まれる、装置。
【請求項７】
請求項１の装置であって、外力に反応してロータ（１１２）の位置が動くのを防止するように配置され、前記磁石（３１８）と前記ステータ（１１４）とが衝突するのを回避するように、前記ステータ（１１４）に前記所定距離より近接して配置された少なくとも一つの緩衝材をさらに含む装置。
【請求項８】
請求項２の装置であって、前記装置は、前記エンドプレートに回転可能に連結されたシャフトをさらに含み、前記ロータ（１１２）は、前記シャフトともに回転するように前記シャフトに連結されている装置。
【請求項９】
請求項８の装置であって、
前記シャフトは、前記シャフトの両端の間に前記ステータ（１１４）に対し所定の位置に配置されたテーパ部分を含み、前記テーパ部分の径は所定のテーパ度を持ち、
前記ロータ（１１２）は、前記シャフトの前記テーパ部分のテーパ度に対応する所定のテーパ度を持つ中心貫通穴を含み、
前記シャフトは、シャフトのテーパ部分が前記ロータ（１１２）の穴に保持されるように、前記ロータ（１１２）のテーパ穴に軸通しされ、前記ロータ（１１２）のテーパ穴とシャフトのテーパ部分とが協働して、前記シャフトおよび前記ステータ（１１４）に対し前記ロータ（１１２）を位置決めする、
装置。
【請求項１０】
請求項６の装置であって、前記強制エア供給源は前記ロータ（１１２）の回転に対し非同期のファンを含む、装置。
【請求項１１】
請求項１の装置であって、前記ステータ（１１４）のスロットとロータ（１１２）の磁石（３１８）との少なくとも一つの前記配置は、前記ステータの前記軸に対し所定量だけ傾斜している、装置。
【請求項１２】
請求項４の装置であって、前記巻線（３３０）のエンドターンは、前記ステータ・コアの通路を通って流れる冷却媒体の前記通り道に配置される、装置。
【請求項１３】
請求項４の装置であって、前記ステータの巻線（３３０）は、前記ステータ・コアの通路を通流する冷却媒体の前記通り道の中へ曲がり込むエンドターンを備える、装置。
【請求項１４】
請求項４の装置であって、前記冷却システムが、前記ステータ（１１４）とロータ（１１２）との間に配置されたデフレクタ表面をさらに備え、前記ステータの通路からの冷却媒体の流れを、巻線（３３０）のエンドターンと熱接触させるように方向付ける、装置。
【請求項１５】
請求項１の装置であって、シャフトと、第一および第二エンドプレートと、外部ケーシング（１２８）をさらに含み、
前記ロータケーシング（３１６）、ステータ・コア（３２８）、および外部ケーシング（１２８）は前記シャフトと同心円状になっており、
前記シャフトは、前記第一および第二エンドプレートと回転可能に連結されており、
前記ステータ（１１４）は、前記第二エンドプレートに取り付けられており、
前記ロータ（１１２）は、前記第一エンドプレートと第二エンドプレートとの間で前記外部ケーシング（１２８）内に、前記シャフトにこれとともに回転するように結合されている、
装置。
【請求項１６】
請求項１５の装置であって、
前記シャフトは、前記シャフトの両端の間に、前記ステータ（１１４）に対して所定の位置に配置されたテーパ部分を含み、前記テーパ部分の径は所定のテーパ度を持ち、
前記ロータ（１１２）は、前記シャフトの前記テーパ部分のテーパ度に対応する所定のテーパ度を持つ中心貫通穴を含み、
前記シャフトは、前記ロータ（１１２）のテーパ穴に軸通しされ、シャフトのテーパ部分が、前記ロータの穴に保持され、前記テーパされたロータの穴とテーパされたシャフト部分との協働により、前記シャフトおよび前記ステータ（１１４）に対して前記ロータ（１１２）を位置決めする、
装置。
【請求項１７】
請求項８の装置であって、
前記ロータ（１１２）は、前記円筒型ケーシングを前記シャフトに取り付けるエンドキャップを含み、
前記ケーシングとエンドキャップとは一体化ユニットとして形成されている、
装置。
【請求項１８】
請求項１７の装置であって、前記ロータ（１１２）およびシャフトが一体化ユニットで形成される、装置。
【請求項１９】
請求項１５の装置であって、冷却システムは、前記ステータ・コア（３２８）を通る通路と、前記ステータ・コアの通路と流体連通し、前記ロータ（１１２）を通る通路をさらに含む、装置。
【請求項２０】
請求項１９の装置であって、冷却媒体の流れが、前記ステータ・コアの通路を通って前記巻線（３３０）のエンドターンに熱接触し、前記ロータ（１１２）の通路を通って前記磁石（３１８）と熱接触するよう導かれるように、前記ロータ（１１２）の通路が配置されている、装置。
【請求項２１】
請求項１５の装置であって、前記第一および第二エンドプレートとそれぞれ協働して前記第一および第二エンドプレートを前記外部ケーシング（１２８）に押し付ける連結ロッドをさらに含み；前記第一および第二エンドプレートと、外部ケーシング（１２８）と、連結ロッドとが、前記シャフトと、ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）との整列を維持する、装置。
【請求項２２】
請求項１５の装置であって、前記第二エンドプレートは、前記ステータ・コアの通路と流体連通し冷却媒体の流れを可能にしている、少なくとも第一通路を含む、装置。
【請求項２３】
請求項２２の装置であって、前記冷却媒体はエアであり、前記冷却システムは、前記エンドプレート通路（１５０４）および前記ステータ・コアの通路を通してエアを移動させるように配置された強制エア供給源をさらに含む、装置。
【請求項２４】
請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記シャフトに対し非同期である、装置。
【請求項２５】
請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は電気ファンを含む、装置。
【請求項２６】
請求項２５の装置であって、前記電気ファンは前記第二エンドプレートに搭載されている、装置。
【請求項２７】
請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記第二エンドプレートに通ずる管路を含み、前記第二エンドプレートから離れた場所からエアを供給する、装置。
【請求項２８】
請求項２３の装置であって、前記第一エンドプレートはシールされ、前記第二エンドプレートは、少なくとも２つの別個のエア通路を持ち、前記装置はさらに、前記エンドプレートの通路（１５０４）の一つに通じる第一エア流路と、前記エンドプレートの他方の通路（１５０４）に通じる第二エア流路とを持つ二重壁のシュノーケルを含む管路を備え、前記強制エア供給源は、一方のシュノーケル・エア流路を通してエアを取入れて、前記エンドプレートの通路（１５０４）の一つと、ロータ（１１２）およびステータ・コア（３２８）と、もう一方のエンドプレート通路（１５０４）とを通してエアを移動させ、他方のシュノーケル・エア流路を通して排気するように配置された、装置。
【請求項２９】
請求項２８の装置であって、前記強制エア供給源は、それぞれ反対角に設定され同心円状に配置された羽を備えるファンを含み、一方の羽は、エアを、前記取入れ用のシュノーケル・エア流路と通じている前記エンドプレートの通路（１５０４）中へエアを推進するように位置合わせされ、前記他方の羽は、前記他方のエンドプレート通路（１５０４）からエアを排出するように位置合わせされた、装置。
【請求項３０】
請求項２３の装置であって、前記強制エア供給源は、前記シャフトとともに回転するよう配置されたファンを含む、装置。
【請求項３１】
請求項２２の装置であって、
前記ロータ（１１２）は、前記ロータを通る通路を備え、そして前記ロータケーシング（３１６）は、所定の距離だけ前記外部ケーシング（１２８）からスペースを設けており；
前記第一エンドプレートは、前記ロータ通路と流体連通する通路を含み、
第一冷却媒体フロー経路が、前記第二エンドプレート通路と第一エンドプレート通路との間に、前記ステータ・コアの通路およびロータ通路を通って設けられ、
第二冷却媒体フロー経路が、前記第二エンドプレート通路と第一エンドプレート通路との間に、前記ロータケーシング（３１６）と前記外部ケーシング（１２８）との間の前記スペースを通って設けられる、
装置。
【請求項３２】
請求項２２の装置であって、
前記ロータ（１１２）は、前記ロータを通る通路を備え、そして前記ロータケーシング（３１６）は、所定の距離だけ前記外部ケーシング（１２８）からスペースを設けており；
前記第二エンドプレートは第二通路を含み、
冷却媒体フロー経路が、前記ステータ・コアの通路、前記ロータ通路、および前記ロータケーシング（３１６）と前記外部ケーシング（１２８）との間の前記スペースを通って、前記第二エンドプレートの第一通路と第二通路との間に設けられる、装置。
【請求項３３】
請求項１５の装置であって、前記第一および第二エンドプレートはシールされており、前記外部ケーシング（１２８）は熱交換器を含む、装置。
【請求項３４】
請求項３３の装置であって、冷却媒体を前記ロータ（１１２）およびステータ・コア（３２８）に循環させて前記熱交換器と接触させるため、前記シャフトとともに回転するように配置された内部ファンを含む装置。
【請求項３５】
請求項１の装置であって、前記冷却媒体の流路が、前記ステータ・コア（３２８）を通る通路、および前記コアから外側にかつ前記ステータ・コアの半径方向内側に張り出して配置された巻線（３３０）のエンドターンを含む、装置。
【請求項３６】
請求項１の装置であって、前記ステータが、複数の巻線（３３０）を含み、前記巻線の前記エンドターンが、異なった距離で前記コアを越えて外側に張り出して、前記冷却媒体の流路内に格子様の構造を提供する、装置。
【請求項３７】
前記異なった距離が、１．５インチ（３．８１ｃｍ）までの範囲である、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記異なった距離が、約０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）〜約１インチ（２．５４ｃｍ）の範囲である、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
前記ステータ（１１４）が、複数の巻線（３３０）を含み、隣接する巻線の前記エンドターンが、徐々に増えながら異なる距離で前記コアを越えて外側に張り出している、請求項１に記載の装置。
【請求項４０】
前記徐々に増える距離が、約０．５インチ（１．２７ｃｍ）である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記ロータケーシング（３１６）が、２．５インチ（６．３５ｃｍ）〜５インチ（１２．７ｃｍ）の範囲の直径を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４２】
前記ロータケーシング（３１６）が、５インチ（１２．７ｃｍ）〜８インチ（２０．３２ｃｍ）の範囲の直径を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４３】
前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、既存車両の装備改良のためのコンパクト高出力オルタネータとして協働する、請求項１に記載の装置。
【請求項４４】
前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、車両のためのコンパクト高出力オルタネータとして協働する、請求項１に記載の装置。
【請求項４５】
前記ロータケーシング（３１６）が、３インチ（７．６２ｃｍ）〜１０インチ（２５．４ｃｍ）の範囲の長さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４６】
外力に起因する前記磁石（３１８）とステータ（１１４）との間のクラッシングを防止するための手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４７】
前記ロータ（１１２）と、ステータ（１１４）と、冷却システムとが、コンパクト高出力オルタネータとして協働し、そして前記ロータ（１１２）とステータ（１１４）との相対的運動が、速度の作動範囲内の所定の回転速度以上で、前記ステータの巻線（３３０）において少なくとも所定レベルの電流を誘導する、請求項１に記載の装置。
【請求項４８】
前記エンドターンが、前記コアの外周部分の側面を越えて外側に張り出して、前記エンドターンとコアの外周部分の側面との間にスペースを設け、これによって、前記巻尖（３３０）において発生した熱の放散が促進される、請求項１に記載の装置。
【請求項４９】
前記ステータ・コア（３２８）が、半径方向に張り出す第一側面および第二側面を備え；前記スロットが、該第一側面と第二側面との間に延び、そして前記巻線（３３０）が、前記スロットを通して前記コアに周りに巻かれて、それぞれの側面においてエンドターンを形成している、請求項１に記載の装置。
【請求項５０】
前記スロットの、前記コアの第一側面における円周位置が、前記スロットの、前記コアの第二側面における円周位置からずれている、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記スロットが、ほぼらせんの形状を有する、請求項４９に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
巻線３３０は、適切に絶縁された導電体、望ましくは、モータ用ワニス銅線で形成され、コア３２８に巻き付けられ、それぞれのスロット４０４を通り、コア３２８の外部側面沿いに所定数の歯型４０２を回って、別のスロット４０４を通って戻る。コア３２８の両側側面沿いにスロット４０４の外側に伸びている巻線３３０の一部を、本明細書では、それぞれ、前側エンドターン３３２Ａおよび後側エンドターン３３２Ｂという（まとめてエンドターン３３２という）。従来方法では、巻線３３０のエンドターン３３２を、コア３２８の側面に固く引き付け、巻線の量（従ってインピーダンス）を最小化している。しかしながら、後記で論ずるように、本発明の一つの実施形態によって、エンドターン３３２を緩く巻き、エンドターン３３２をコア３２８から外側に伸ばして、多くのワイヤとコア３２８との間にエア・スペースを取ることによって、冷却を促進することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
本発明において、ロータ１１２は、シャフト１１０に対し、確実に位置決めされ整列される。さらに具体的には、前記したように、シャフトは、ねじ切り部分１３４の直ぐ前、前部ベアリング１１８と後部ベアリング１２４との間に所定のテーパされた（妥当には、７インチ長さあたり１インチ直径、から１６インチ長さあたり１インチ直径、望ましくは、１フィートあたり１インチ）部分３１０を含む。シャフトのテーパ部分３１０の最小直径は、妥当には、ねじ切り部分１３４の直径よりわずかに大きい。ロータ・ハブ３２４は、シャフト部分３１０のテーパに対応する所定のテーパを持つ通し穴３２６を含む。テーパ貫通穴３２６の最大直径は、シャフトのテーパ部分３１０の最大直径に対応（例、ほぼ等しいかわずかに小さい）し、テーパ貫通穴３２６の最小直径は、シャフトのテーパ部分３１０の最小直径に対応（例、ほぼ等しいかわずかに小さい）する。ハブ３２４の軸方向寸法は、完全据え付けしたときに、シャフトの部分３１０の端をわずかに超えるようにする、ハブ３２４の軸方向寸法は、完全据え付けしたときに、シャフトの部分３１０の端をわずかに超えるようにする。組立てとして、シャフト１１０は、シャフトのテーパ部分３１０が、穴３２６に受け止められるように穴３２６に軸通しされる。ねじ切りシャフト部３１２とジャムナット１２０との協働により、ロータ・ハブのテーパ面３２６を、軸方向にシャフト部分１３２のテーパされた擦れ接触面中に、双方の面が合体するまで押し込む。こうして、ロータ１１２は、強力な機械的結合により、シャフト上に正確に位置付けされ中心取りされ整列される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
さらに、本発明によって、磁石３１８の変位がエアギャップ４１２を超える前に、所定正常位置からのロータの歪を制止する一つ以上の緩衝材を配置することによって衝突を防止する。ケーシング３１６又はエンドキャップ３１４の一つ又は両方と相互作用する緩衝材を、ロータ１１２の内部又は外部のいずれか、又は双方に配置することができる。ロータケーシング３１６はその形状を維持するので、エアギャップの幅に対応する所定限度を超えるケーシング３１６又はエンド３１４の内側又は外側いずれかへの歪みを防げて、衝突を防止することができる。緩衝材は、比較的滑らかで弾力性がある材料で、所定の変形量に達すると、最大荷重（例２０Ｇの重力）に対応するロータ１１２の歪みを制止するような、所定のデュロメータ硬度を持つ材料で形成される。このような材料の例には、テフロン（登録商標）、ガラス含浸テフロン（登録商標）およびオイル含浸焼結青銅がある。緩衝材を、例えば、後部エンドプレート１１２、前部エンドプレート１１６又は他の支持構造（例、連結ロッド１３０）の構成部分に配置することができ、ロータ１１２の一部を受け支え面として用いることができる。これに換えて、緩衝材をロータ１１２に配置し、受け支え面として支持構造体の外部面を使うことができ、又は、場合によっては、磁石３１８とステータ１１４との間のエアギャップ４１２中にこれを挿入することができる。緩衝材は、対応する受け支え面から所定幅だけ離して配置され、本明細書では、この距離を「支えギャップ」ともいい、例えば０．０１インチとする。支えギャップは、支えギャッププラス緩衝材の変形最大量が磁気エアギャップ４１２より小さくなるように選定する。さらに、緩衝材と相互作用する受け支え面を、例えば、摩擦低減処理および／又は硬化処理することができる。例として、クロム又は何か他の種類の金属亜鉛タイプの仕上げを用いることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
本発明によって、シャフト１１０に対し垂直方向の力の成分に反応して生じる、ロータケーシング３１６（磁石３１８）の所定正常位置からの歪、および部品の直径差による揺動は、磁石３１８とアンカー点との軸方向距離を短縮することにより低減できる。これは、ステータの巻線３３０のために内部キャビティ３２０に十分なスペースを確保しながら、エンドキャップ３１４の形状を設定して、ロータケーシング３１６の最前端（前部エンドプレート１１６に最も近い）を、ケーシング３１６内部の磁石３１８により近付いたアンカー点に結合することによって実現できる。ロータエンドキャップ３１４の少なくとも一部（例、クロスアーム３２２）は、ロータケーシング３１６（従ってシャフト１１０）に対し、事実上９０°以外の角度となることになる。角度付けした部分を直線（例、エンドキャップ３１４の一部がほぼ円錐形のように）又は曲線（例、エンドキャップ３１４の一部がほぼベル形状のように）とすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
本発明の他の実施形態によって、以下の一つ以上の方法により冷却を促進する；巻線のエンドターン３３２を緩く巻き、実質的に巻線３３０の表面積を増やす；ステータの巻線の少なくとも一部の上を通す空気流を設定する（望ましくは、ゆる巻きにしたエンドターンを通り抜けるようにして）；磁石３１８と熱接触している素子上に空気流の一部を流して（例、ロータケーシング３１６上）磁石３１８を冷却する；ロータが取り付けられているシャフトと非同期の源泉からエアフローを供給する、例、電気ファン；および、冷却流体を流して巻線のエンドターン３３２と熱接触させる（望ましくは、ステータ・コアとほぼ同心円状でループに配置され、前部エンドターン３３２Ａおよび／又は後部エンドターン３３２Ｂと熱接触する一つ以上の部分を含む、熱伝導性管路を通して）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
環境によっては、例えば、砂塵、高湿、又は他の過酷な条件下では、おそれのある外部からの汚染に対して、エア冷却オルタネータをシールすることができる。本発明の別の実施形態では、内部エアフローと、熱交換器として機能するオルタネータ外部ケース上への外部冷却エアフローとを別個に設定することによって、シールされたエア冷却オルタネータを提供する。内部および外部のエアフローは、内部用および外部用ファンにより適切に供給される。内部エアフローは、ステータ・コイル、ロータおよび熱交換器内部に導かれ、コイルおよび磁石から熱交換器に熱を運ぶ。外部エアフローは、交換器の外側に向けられ、熱を放散する。必要に応じ、外部エアフローの発生源をオルタネータから離して設置し、例えば、プレナム又はシュノーケルを通し供給することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
本発明を様々な例示的実施形態に関連させて説明しているが、本発明は示された特定の形態に限定されるものでなく、本発明から逸脱することなく、本発明の他の実施形態を創出できると思われる。以下の請求内容に述べるように、本発明に基づき、設計および配置中の部品、材料、値、構造および他の様態の変形を作ることができる。