(57)【要約】【課題】回転電気機械および前記回転電気機械を作るために特別に適合された方法を提供する。【解決手段】本発明は、回転電気機械（１０）であって、回転電気機械（１０）が回転子（１１）と、固定子（１２）と、導体バー（１７）とを含み、空隙（１３）が回転子（１１）を固定子（１２）から分離し、固定子（１２）がスロット（１４）を有し、導体バー（１７）がスロット（１４）内に延び、導体バー（１７）が第１のセグメントにおいて第１のプロファイルを有し、導体バー（１７）が第２のセグメントにおいて第２のプロファイルを有し、第１のプロファイルが第２のプロファイルと異なるという特徴を含む回転電気機械（１０）を提供する。本発明は、回転電気機械を作るために適合された方法をさらに提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械（１０）において、
前記回転電気機械（１０）が回転子（１１）と、固定子（１２）と、導体バー（１７）とを含み、
空隙（１３）が前記回転子（１１）を前記固定子（１２）から分離し、
前記固定子（１２）がスロット（１４）を有し、
前記導体バー（１７）が前記スロット（１４）内に延び、
前記導体バー（１７）が第１のセグメントにおいて第１のプロファイルを有し、
前記導体バー（１７）が第２のセグメントにおいて第２のプロファイルを有し、
前記第１のプロファイルが前記第２のプロファイルと異なる
ことを特徴とする、回転電気機械（１０）。
【請求項２】
前記導体バー（１７）が、湾曲した表面であって、交番磁界（１５）が前記スロット（１４）を通過するとき、前記交番磁界（１５）が前記表面で均一な磁束密度を有するような、湾曲した表面を有することを特徴とする、請求項１に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項３】
前記第１のセグメントおよび前記第２のセグメントは、前記回転子（１１）との距離が一致することを特徴とする、請求項１または２に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項４】
前記スロット（１４）が、前記回転子（１１）に面するスロット間隙と、前記回転子（１１）から離れて面するスロットベースとを有し、
前記スロット間隙での前記導体バー（１７）が第１の断面積を有し、
前記スロットベースでの前記導体バー（１７）が第２の断面積を有し、
前記第２の断面積が前記第１の断面積を上回る
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項５】
前記スロット間隙での前記導体バー（１７）および前記スロットベースでの前記導体バー（１７）が、前記交番磁界（１５）が所定の周波数で前記スロット（１４）を通過するときに同一の実効抵抗を有するように、前記断面積が選択されることを特徴とする、請求項４に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項６】
前記交番磁界（１５）が所定の周波数で前記スロット（１４）を通過するときに、前記スロット間隙での前記導体バー（１７）において、および前記スロットベースでの前記導体バー（１７）において同一の電力損失が実現されるように、前記断面積が選択されることを特徴とする、請求項４に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項７】
前記交番磁界（１５）が所定の周波数で前記スロット（１４）を通過するときに、前記スロット間隙での前記導体バー（１７）および前記スロットベースでの前記導体バー（１７）が、同一の電力損失密度を有するように、前記断面積が選択されることを特徴とする、請求項４に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項８】
回転電気機械（１０）、特に請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）を作るための方法において、
導体バー（１７）が導体ループ（１９）を形成するために巻かれ、
導電性接続部（１８）が、前記導体バー（１７）のセグメント間に確立され、
前記導体ループ（１９）が固定子（１２）の少なくとも１つのスロット（１４）に挿入され、
前記固定子（１２）が回転子（１１）に対して同軸に機械的に接続され、空隙（１３）が前記回転子（１１）と前記固定子（１２）との間に空けられる、ことを特徴とする、方法。
【請求項９】
前記接続部（１８）が、圧力ばめ方式で、特に締付により確立されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記接続部（１８）が、密着した方式で、特にアーク融接または抵抗圧接により確立されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
スロット（１４）の少なくとも１つの導体バー（１７）のプロファイルが、前記導体バー（１７）の少なくとも１つの表面（２０）へのベクトル磁束の放射がおよそ最小であるような方法で、前記ベクトル磁束の数理物理学的計算により形成されることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械に関する。本発明はさらに、回転電気機械を作るために適合された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械構成において、コイルを形成するための巻線導電体の種類および導電体を巻く方法はいずれも、コイル巻線技術という総称でカバーされる。この場合、「コイル」は、個々の誘導性受動コンポーネントのみとして理解されることを意図されるものではなく、むしろ、本発明との関連においては、当該用語は、磁界を生成または検知するのに好適な全ての巻線および巻線材料を網羅する。アクチュエータの巻線、特に回転電気機械の固定子および回転子の巻線は、当該言葉のこのさらなる意味において、以下の文章において同様にコイルと呼ばれる。
【０００３】
したがって、巻線技術は、巻線を有する電気機械的アセンブリの特性を実質的に決定する。前記特性には、絶縁抵抗、品質係数、特定の性能または磁力のために求められるサイズ、またはそうでなければ浮遊磁界を含み得る。先行技術によるエネルギー効率の点での要件は大きく増大するため、特に、電気モータなどの電気機械的アセンブリのためのコンポーネントの開発に対する需要が増えている。
【０００４】
固定子および／または回転子における巻線動作は、主に、比較的細い個々のワイヤー−典型的には直径が最大で２ｍｍのもの−で通常は実施され、このワイヤーは、手動でまたは対応する巻線および引込み機械により固定子またはモータ鉄における開口（スロット）に挿入される。個々のワイヤーの代わりにバーを、スロットへ導入して前記個々のバーを形成し、次いで前記バーを端部で接続、例えば溶接して連続的な巻線を形成することは公知である。先行技術によると、ヘアピンを連想させる主として短いＵまたはＶ字形の個々のセグメントがこの目的のために使用されるため、この種類のバー巻線は、当該技術分野においては、ヘアピン導体と呼ばれることもある。
【０００５】
バー巻線は個々のワイヤー巻線よりも様々な利点を提供する。すなわち、高度な自動化にもかかわらず、個々のワイヤー巻線は製造中に様々な手動ステップを依然として必要とする一方で、バー巻線は完全に自動で生産され得る。この場合、バーは、通常は長方形断面を有するとともに、スロットにおいて等しい断面になるようセグメント化される。バー巻線は、したがって、高密度充填であっても空隙を残すとともに絶縁体コーティングにより空間の実質的な損失をもたらす個々のワイヤーよりも、スロットをより良好に活用することを可能にする。銅でスロットを充填するレベル（いわゆる銅充填率）がより高いことにより、小さい設置スペースにおけるより高い機械力が達成され得る。個々のワイヤーの場合、３０％〜５０％の充填率が一般的である一方で、バー巻線では、８０％を超える充填率でさえ達成され得る。良好に画定された表面およびヘアピンまたはバー導体の比較的大きい寸法により、バー間およびまたバーと鉄との間の両方でのより信頼性のある絶縁が可能となる。絶縁の劣化は、最も重要な経年劣化メカニズムの１つであるとともに、電気機械の使用可能期間の中心となるものである。Ｕ字型のセグメントの場合、個々のセグメントは製造中に端側でスロットに挿入されることができ、その結果として、空隙に向かって閉じているとともに半分開いているスロットを実現することができ、これは、（特許文献１）において説明されたとおり、連続的なワイヤーを備えた個々の巻線の場合は困難であるか不可能でさえある。バー巻線を備えた電気機械が高速回転速度範囲において作動される場合、電気機械の損失は高周波の影響のために増加する。
【０００６】
（特許文献２）は、細いスロット内に異なる巻線断面が提供される電気機械の固定子巻線を説明する。この場合、比較的小さい断面を有する巻線は、好ましくは、比較的大きい断面を有する巻線よりもさらに内側に位置する。
【０００７】
（特許文献３）は、長方形断面を有する半径方向に配置された導体セグメントを含む固定子巻線を備えた電気機械を説明する。
【０００８】
（特許文献４）は、長方形断面を有する巻数の多い固定子巻線を備えた電気機械を説明する。この場合、各巻きは、２つのセクションからなり、巻きの内側セクションは、隣接していないスロットにおける巻きの外側セクションへ、接続される。
【０００９】
（特許文献５）は、多数の線束を含む固定子巻線を備えた電気機械を説明し、線束の断面はフレキシブルである。この場合、線束は、隣接する線束が接触するように配置される。
【００１０】
（特許文献６）は、多数のコイル導体を含む固定子巻線を備えた電気機械を説明する。この場合、コイル導体は、異なる、特にまた湾曲した、断面を有し得る。
【００１１】
（特許文献７）は、巻きが半径方向に配置されるとともに、その断面がそれらの位置に依存して変化する、巻数の多い電気機械のための固定子を説明する。
【００１２】
（特許文献８）および（特許文献９）は、電気機械のための固定子巻線に関してさらなる先行技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第８，３３０，３１８号明細書
【特許文献２】特開２０１１−１４７３１２Ａ号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２０７２８４Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／００２５６６０Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１２／０２７４１７２Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１５／０３１１７５７Ａ１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１６／００１３６９２Ａ１号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８０１，４７１Ａ号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２５２，３２７Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、独立請求項により、回転電気機械、およびまた、回転電気機械を作るために適合された方法を提供する。
【００１５】
本発明は、中実で、略長方形の導体セグメントを主要割合で備えたバー巻線が、特に、例えば５００ｒｐｍの中程度の回転速度で従来の個々のワイヤー巻線よりも明らかな利点を提供することを確認する。しかしながら、例えば１５，０００ｒｐｍの高速回転速度では、この技術の欠陥が明らかとなり、これらの欠点の知識もまたこの発明の基礎を形成するとともに以下で説明される。
【００１６】
したがって、バー巻線は、中心的な問題を有する。すなわち、直観的に、達成可能なスロット充填率が高いほど、より低い巻線抵抗およびしたがってより低い損失を可能にするだろうということが想定され得る。しかしながら、これは直流についてのみ当てはまる。しかしながら、比較的高い周波数においては、回転電気機械において一般的にそうであるように、損失は実際には増加する。バー巻線は、低回転速度でのそれらの効率という点では通常は個々の巻線よりも明らかに優れているが、損失は、したがって、通常は高速回転速度では大幅に増加する。
【００１７】
この現象の原因は、スロットにおける導体を通過する回転磁界と、通常は正弦波である制御電流であって、それ自体がそれ自体の周りに磁界を引き起こす制御電流との両方の回転速度に伴って増加する周波数による、高周波の影響である。
【００１８】
回転速度に伴って増加する（およそ二次的に上昇する）損失を生じさせる原因は２つある。すなわち、第１の原因は、いわゆる表皮および近接効果であって、主に導体の実効抵抗を増加させ、結果として、電流が比較的高い抵抗をブリッジしなければならないため、比較的高い損失を間接的に生じさせる表皮および近接効果に見られ得る。第２の妨害要因は、損失の増加を直接的に引き起こす隣接する導体における渦電流であることがわかっている。本発明の目的の１つは、高速回転速度でのこれらの損失を、低回転速度でのより高い損失という代償を払って、減らすことである。
【００１９】
本発明は、磁界はスロット開口の近くで主に生じるというさらなる知識に基づく。したがって、前記２つの効果はそこで最大になる。この理由は、通過する回転子極の磁界およびまた巻線自体の磁界であり、回転子極の磁界は開放スロットに注入され、巻線自体の磁界は、空隙およびその低い透磁性のために、もはやスロットから完全に出されて鉄に集中することはできず、むしろ、好ましくは横断方向に、予めスロットを通過して既に延びている。特に、渦電流は、追加的な電流によりスロット開口へ近接するにつれて増加する電流密度の原因となる。渦電流は、生成する交番磁界に垂直に延び、フローにおける渦と同様の通常は局所的な環電流を形成し、合計で従来の巻線電流になる。渦電流は、それらの大きさの点では、所望の外側に印加される巻線電流よりかなり小さい傾向がある。しかしながら、抵抗損失は電流密度に伴って二次的に増加するため、いずれの追加的な電流も損失に不均衡な影響を及ぼす。したがって渦電流損失は、一般的に、周波数（およびしたがって回転速度）ならびに電流強度（およびしたがって回転電気機械のトルク）に伴い少なくとも二次的に増加する。
【００２０】
電流断面全体を、それが、いわば、それ自体の磁界から逸脱するようにシフトする上記のシフト効果（表皮および近接効果）が、渦電流とは無関係に追加的に作用する。これは同様に、総磁界エネルギーを最小化するとして、または任意の電流素子の高インダクタンスを回避し、したがって最も低い複合抵抗を形成するとして見なされ得る。断面における電流の集中により、これは効果的に、抵抗の実質的な増大および結果としてより高い損失をもたらす。ここで、巻線電流のシフトも、一般に空隙の方向に断面において行われる。結果として、空隙の近くの損失および廃熱は、異常に大幅に局所的に増加する。
【００２１】
前記損失の基になっている高周波の影響は、特に、スロットにおける導体断面に伴って増大する。これは、したがって、抵抗を低下させると直観的に考えられる断面の増大は、高速回転速度では不利な影響を有するというジレンマをもたらす。
【００２２】
先行技術による公知の対策、例えば、複雑な表面構造を有するヘアピン導体の使用、高磁界密度が生じる空隙の近くのスロットのかなりの部分を開くこと、または、浮遊磁界をスロットから出して結果としての部分的な鉄の経路内へ変位させるためにスロット開口を部分的に閉鎖することは、スロットの全ての導体の全表面の全断面に対する比の増加、追加的な空隙、およびしたがってスロット充填率の低下という極めて大きい欠点の原因となる。これらの対応策は追加的な損失の原因を誤解している。例えば、複数の源を有する電磁界はむしろ、より高い抵抗およびまた渦電流損失の両方をもたらす。すなわち、スロットを越えて回転する回転子極の回転子磁界がスロットへ注入される。この影響は、スロット開口を部分的に閉鎖することにより少なくとも減らされ得る。スロットにおけるこれらの浮遊磁界は、一般的に高回転磁界コンポーネントにより生じる。スロット自体における導体の交流電流の磁界は、上記損失に寄与する。各導体セグメントは、それ自体に流れる電流およびスロットにおける全ての他の導体を流れる電流の両方に影響を及ぼす。スロット内での複雑な空間配置を伴う複数の相の導体が使用されないとすると、一方向の交番磁界成分が、通常はこの磁界成分において通常は優位を占める。
【００２３】
回転磁界は、それらのプロファイルが交番磁界の場合のように一定ではなく、したがって誘導電流経路も時間的に一定ではないということから、交番磁界とは異なる。しかしながら、回転磁界は、一般的に異なる周波数および／または相の、互いに垂直である複数の交番磁界により常に説明され得る。特に、２つの磁界の影響はスロットの全ての導体において同一ではない。両方の磁界成分の場合、最も大きい磁界強度は一般的にスロット開口の近くで生じ、一方でそれらはスロットベースで事実上無くなる。したがって、実効抵抗および高周波数損失の両方がスロット開口の近くで最大となる。損失のこの集中の理由は、主に空隙であり、より少ない程度で回転子磁界である。
【００２４】
したがって、無視できないほど大きい断面を有する同じ導体を通る２つの代替的経路ｉおよびｊについて、例えば、Ｚｉ≠Ｚｊが当てはまる。１つのスロットに、電気的に並列に接続された２つの導体セグメントがある場合、電流は結果としてより低い抵抗を有する電流へ変位される。電気的に並列な相互接続を前提とすると、１つのセグメントが電流に対して極めて低い抵抗を有する場合があるが、これは、隣接する高インピーダンスセグメントにより過補償されることを上回る。したがって、両方の場合において、総抵抗は均一な電流分布でもたらされるものよりも高い。同様の議論が、渦電流のための誘導電流ループについてなされ得る。したがって本発明は、より均一な電流分布を強制することが有利であると認識する。これは、スロットベースでは低い磁界強度のために一般的に必要ではない一方で、本発明による対策は空隙の近傍で主として開始されなければならない。
【００２５】
したがって本発明は、スロットにおける位置に依存して、導体の断面の形を構成することを含む。特に交番磁界の場合、導体自体およびスロットにおける隣接する導体における誘電電界および電流プロファイルは厳密に予測され得るため、導体は、電力損失を最小化するようにセグメント化され得る。誘電電界および関連する電流プロファイルが常に磁力線に垂直であるため、最適なセグメント化は、厳密にその電界および／または電流経路を妨げる。２つの導体間の分離線および結果としてその表面は、したがって、本発明によると可能な限り磁力線のプロファイルに従う。
【００２６】
局所的磁界条件によりスロットの導電体を形成することは、２つの側面を含む。磁界の強度が増すにつれ（磁力線の集中により示されることが多い）、磁力線に垂直なスロット断面におけるセグメントの範囲は、電流フローおよび磁界の蓄積を抑えるために減少しなければならない。導体の形は水平方向において磁力線に従わなければならず、したがって可能な限り小さい磁界が流れなければならない。本発明に従ってセグメント化された導体が使用されるので、位置に依存して、専用のセグメントが使用され得るとともに、例えば薄いおよび厚いセクションを有する連続的な導体ループを形成するために他のセグメントと組み合わされ得る。
【００２７】
この場合、本発明の特定の実施形態は、異なる断面積を有する導体への巧みな局所的セグメント化に基づく。高い交番磁界を有する位置において、磁界による望ましくない電流フローを回避するために、導体セグメントは対応して精密に細分化されなければならない。２つの導体の間の絶縁境界領域であって、絶縁体（絶縁紙、絶縁体コーティング、酸化）または少なくとも不十分に導電性の遮蔽体（複数の巻きセクションに沿って長手方向に銅よりもかなり導電性が劣る）のいずれかにより形成され得る絶縁境界領域が、セグメント化無しで、渦電流経路または変位方向に対して横断方向に可能な限り作られなければならない。これは例えば、磁界方向に沿った境界領域のプロファイルで提供される（がそれに限らない）。磁束密度は一般的にスロット開口で最も高いため、事実上全てのタイプの回転電気機械について、最も精密なセグメント化がまた一般的に好都合であるだろう。
【００２８】
従来の回転電気機械は、通常は、本発明によるアプローチに合致して、導体セグメントがスロット開口および空隙の方向に次第に細くならなければならないような種類の磁界比を有する。最も単純な場合において、セグメントは長方形断面を有することができ、少なくとも１つのエッジがスロット壁にほぼ垂直に延びる。特定の実施形態において、２つのセグメント間の境界は、スロットベースの近くで事実上理想的には局所的に水平に延びるとともに、空隙に向かってスロットベースに向けられた曲率を有する磁界に従う。
【００２９】
バー巻線のためのセグメントは、通常は、賦形ロッドから、前記賦形ロッドを屈曲ステップの前の長さに切ることにより、製造中に直接製造される。別個に形成され得るセグメントを製造することは、圧延などの形成プロセス、または多数の異なる賦形ロッドブランクのいずれかを必要とする。特定の実施形態において、２つまたは３つのみの異なる断面形状を、したがって使用することができ、したがってこれらは、製造費用と回転電気機械の性能との間に妥協策を見つけるように組み合わされる。
【００３０】
したがって、本発明による回転電気機械の利点の１つは、高周波の影響を最小化することにより従来の回転電気機械に対して減らされるその損失である。
【００３１】
本発明のさらに有利な改良形態は、独立特許請求項において特定される。したがって、回転電気機械の回転軸に沿って、バーの多数の異なる実施形態−例えば、異なるサイズの湾曲した、長方形のまたは水平にセグメント化されたバー−があり得る。曲率が、例えば、放射軸に対して好ましくは対称に提供される。この場合、曲率は両方向において作ることができ、曲率の程度は空隙からの距離に依存して異なり得る。特に、特に表面の形を含む形状、断面のサイズは、両方とも以下の文章においてプロファイリングという用語によりカバーされるが、これらはスロットにおける対応する位置で、ベクトル磁界プロファイルまたはベクトル磁束プロファイルに従い得る。ベクトル磁界またはベクトル磁束の空間的プロファイルは、公知の計算方法、例えば有限要素法（ＦＥＭ）、有限差分法（ＦＤＭ）または同等の数理物理学的アプローチを使用して回転電気機械を設計および計算するときに、好ましくは確かめられ得る。本発明によると、導体バーのそれぞれのプロファイルは、したがって、少なくとも１つの導体バーの表面の少なくとも１つのそれぞれの局所的表面法線に放射するベクトル磁束が最小となるように、形成され得る。導体バーのプロファイルは、好ましくは、少なくとも１つの導体バーの、スロットベースに略平行な２つの表面のそれぞれの局所的表面法線に放射するベクトル磁束密度が最小となるように、形成される。
【００３２】
本発明の例示的な実施形態が、図面において示されるとともに以下の文章においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】固定子（１２）と回転子（１１）とを含む第１の回転電気機械を示す。
【図２】第１の回転電気機械の断面を示す。
【図３】第２の回転電気機械の前記長手方向断面を、固定子巻線なしで、複数の領域において示す。
【図４】第２の回転電気機械の対応する長手方向断面を、固定子巻線とともに示す。
【図５】第３の回転電気機械の前記長手方向断面を、固定子巻線なしで、複数の領域において示す。
【図６】第３の回転電気機械の対応する長手方向断面を、固定子巻線とともに示す。
【図７】第４の回転電気機械の拡張された長手方向断面を示す。
【図８】接続点の領域における第１の導体バーの複数のセグメントの拡大図を示す。
【図９】第２の導体バーの複数のセグメントのそれぞれ対応する斜視図を示す。
【図１０】導体ループの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、回転子（１１）と、固定子（１２）と、複数の導体バー（１７）を含む固定子巻線とを有する回転電気機械（１０）の機械的設計を示す。
【００３５】
図２は回転電気機械の断面を示す。拡大した縮尺で示されたスロット（１４）は、異なる断面および／または異なる曲率の導体バー（１７）を含む。一例として、導体バー（１７）の断面は空隙（１３）に向かって減少する。
【００３６】
図３は、回転電気機械（１０）の固定子（１２）のスロット（１４）における交番磁界プロファイル（１５）を示す。
【００３７】
この場合、固定子（１２）は、空隙（１３）により最初は従来のやり方で、回転電気機械（１０）の回転子（１１）から分離される。本文脈において、「空隙」という用語は、電気工学において慣習となっている用語法に従って、中間スペースであって、強磁性材料の不在によってのみ識別されるが、そのあり得る空気量によっては必ずしも識別されない中間スペースの意味において、理解されたい。したがって、非強磁性リベット、ホイルまたは粉状治金用複合材料であって、その中間スペースが技術分野で「分散した空隙」と呼ばれることもある材料が同様に使用され得る。
【００３８】
図４は、この交番磁界プロファイル（１５）であって、これによりスロット間隙の近くの磁束が回転子（１１）に向かって次第に偏向される（参照符号１６）交番磁界プロファイル（１５）に基づいて、交番磁界成分のプロファイルに平行な表面を有する導体バー（１７）の本発明による形成を示す。ここで、個々の導体バー（１７）の断面積の大きさは、それらの設置場所での磁界強度と逆相関している。具体的には、導体バー（１７）は、例えば同一の電流での同じエネルギー損失のために設計される。
【００３９】
図５および図６は、第２の回転電気機械（１０）に適用される本発明による構造上の原理を示し、第２の回転電気機械（１０）の回転子（１１）により注入される交番磁界は、その磁力線の凸形プロファイルにより印加される。この場合においても、個々の導体バー（１７）の断面積の大きさは、それらの設置場所で磁界強度と実質的に逆相関している。
【００４０】
図７は、一例として、回転磁界の垂直成分を減らすための図に従った水平方向のセグメント化を示す。この種類の回転磁界は、その大きさの点でのみ変化する、時間的に変わらないプロファイルを有しないという欠点を有する。しかしながら、この種類の回転磁界は２〜３つの交番磁界成分に細分化され得る。この場合、２つの交番磁界成分、具体的には、図によると、スロット（１４）の内部における水平および垂直交番磁界は、典型的には、回転磁界の交番磁界成分をモデル化するために十分である。上で説明された方法は、図に従って、一つの垂直な交番磁界成分をセグメント化するためだけに使用され得るのではなく、むしろまた水平な交番磁界成分へ移され得る。これは、第２のセグメント化方向であって、同時に観察されなければならないとともに、一般的に他方のセグメント化方向にほぼ垂直に延びる第２のセグメント化方向を生成する。説明されたタイプの回転磁界は、回転子位置に依存して非常に変化する磁気抵抗を前提として、例えば固定子磁界について、作動中に周期的に生じる強い回転子浮遊磁界により、または、スロット（１４）における相が同一ではない回転子および固定子磁界の重畳により、生成され得る。
【００４１】
平行な経路の群における個々の経路の断面の例示的な設計基準は以下のリストに見ることができる。すなわち、
１．周波数ωで同一の実効抵抗
２．周波数ωで同一の電力損失
３．周波数ωで同一の電力損失密度
４．経路の抵抗のパーセント偏差を、予め特定された周波数帯内へ限定する
５．周波数ωで同様の抵抗
【数１】
2018093715.tif 000003
の増加または損失
【数２】
2018093715.tif 000004
の増加を達成する
６．周波数ωでの２つの経路のうちの１つへの電流の変位が抑制されるような方法での分割
７．比較的高速回転速度での損失の減少、低回転速度でのわずかな増加
８．所定の荷重スペクトルまたは所定の駆動サイクルのシステム損失を最小化する。
【００４２】
本発明によると、少なくとも１つのスロット（１４）における少なくとも１つの導体バー（１７）のプロファイルは、スロットを通って流れる交番磁界（１５）のベクトル磁界プロファイルまたはベクトル磁束プロファイルに、交番磁界（１５）により引き起こされる電流が少なくとも１つの導体バー（１７）において効果的に低減され得るような方法で、合致させられ得る。少なくとも１つの導体バー（１７）のプロファイルは、結果として少なくとも１つの表面（２０）がベクトル磁束の局所的方向に対して実質的に接線方向に延びるように、好ましくは、少なくとも１つの導体バーの表面（２０）の少なくとも１つのそれぞれの局所的表面法線に放射するベクトル磁束密度が最小となるように形成される。少なくとも１つの表面（２０）の少なくとも５０％、特に有利には７５％超が、好ましくはベクトル磁束の局所的方向に対して接線方向に延びる。
【００４３】
さらに、本発明によると、少なくとも１つの導体バー（１７）の、互いにおよそ反対側に位置する少なくとも２つの表面（２０）は、およそ反対側に位置する少なくとも２つの表面（２０）が、ベクトル磁束の局所的方向に対して大部分接線方向に延びるような方法で、ベクトル磁束密度に従い得る。ファラデーの誘導法則により、磁界により誘導されるとともに渦電流および電流変位効果の最終的な原因となる電界は常に、ベクトル磁束の経時変化に対して垂直に延びるため、局所的ベクトル磁束に沿って延びる表面は、少なくとも交番磁界の場合においては、誘電電界が表面に垂直に延びることを確実にし、したがって、表面の誘電電界のための閉鎖した電流経路はなく、したがってこれらは局所的に生じない。
【００４４】
図８および９は、不均一な断面を有するセグメントの、および個々の経路の、平行な経路への移行のための本発明による接続技術を示す。接続部（１８）は、したがって、例えば溶接、主にタングステン不活性ガス溶接（ガスタングステンアーク溶接、ＧＴＡＷ、タングステン不活性ガス、ＴＩＧ）および抵抗溶接により作られ得る。さらに、硬ろう付けまたは締付が、本発明の範囲から逸脱すること無しに実施可能である。このような方法で、導電性接続部（１８）が、異なる断面の３つ以上のセグメント間に、または全てのセグメントの下位区分間に確立され得る。
【００４５】
上の実施形態が波巻線に主に関連しているとしても、本発明の作動原理はループ巻線にも適用可能である。図１０は、ループ巻線用の予めセグメント化されたコイル要素の本発明による使用を示す。３つ以上のスロットセクションを備えた比較的長い導体セグメントは、ここでは、セグメントの下位区分のより複雑な接続を、直列および並列接続部の事実上任意の所望の組合せにおいて、可能にする。特に、空隙（１３）の近くに位置する複数の細かい下位区分を並列に接続すること、および同様に、スロットベース上にさらに据えられた大きいサブセグメントとの直列接続を形成することが可能である。
【００４６】
この構成は、セグメントの個々の下位区分の異なる断面にもかかわらず、並列および直列接続により同様の実効断面が作られ、したがって、最適な抵抗比を利用可能な銅で作り出すことができるという利点を提供する。
【符号の説明】
【００４７】
１０  回転電気機械
１１  回転子
１２  固定子
１３  空隙
１４  スロット
１７  導体バー
【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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【外国語明細書】
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