(57)【要約】第１降伏強さを有する材料から形成される積層メンバーを有するロータ積層組付体を含む電気機械である。積層メンバーは、第１幅を有する第１ブリッジ部分と、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンとを有する。ロータ積層組付体はまた、第２厚さを有する第２ブリッジゾーンを有する少なくとも一つの積層セクションを含む。第２厚さは第１厚さよりも大きい。ロータ積層組付体はさらに、第１降伏強さよりも高い第２降伏強さを有する第２材料から形成される少なくとも一つの積層エレメントと、少なくとも一つの積層コンポーネントとを含む。少なくとも一つの積層コンポーネントは、第２幅を有する第２ブリッジ部分を含む。第２幅は第１幅よりも大きい。
2013527743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、前記ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む電気機械であって、
前記ロータ積層組付体は、
第１降伏強さを有する材料から形成される本体メンバーを含む少なくとも一つの積層メンバーと、
本体セクションを含む少なくとも一つの積層セクションと、
前記第１降伏強さよりも高い第２降伏強さを有する第２材料から形成される本体エレメントを含む少なくとも一つの積層エレメントと、
外径エッジを有する本体コンポーネントと少なくとも一つの磁石受入コンポーネントとを含む少なくとも一つの積層コンポーネントと
を含み、
前記本体メンバーは、外径エッジと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含み、
前記第１及び第２磁石受入メンバーのそれぞれは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第１及び第２磁石受入メンバーの少なくとも一方の第２端は前記外径エッジから離間されて、第１幅を有する第１ブリッジ部分を形成し、
前記第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入メンバーの第１端から離間され、
前記本体セクションは第１磁石受入セクションと第２磁石受入セクションとを有し、
前記第１及び第２磁石受入セクションのそれぞれは第２端セクションまで延びる第１端セクションを含み、
前記第１磁石受入セクションの第１端セクションは、前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入セクションの第１端セクションから離間され、
前記少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは第２端部分まで延びる第１端部分を含み、
前記第２端部分は前記外径エッジから離間されて、前記第１幅よりも大きい第２幅を有するブリッジ部分を形成する電気機械。
【請求項２】
前記少なくとも一つの積層エレメントは、
第２端まで延びる第１端を有する第１磁石受入エレメントと、
前記第１磁石受入エレメントに隣接する第２磁石受入エレメントと
を含み、
前記第２磁石受入エレメントは第２端まで延びる第１端を有し、
前記第１磁石受入エレメントの第１端は、前記第１厚さよりも大きい第３厚さを有する第３ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入エレメントの第１端から離間される、請求項１に記載の電気機械。
【請求項３】
前記少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは、
第２端部分まで延びる第１端部分を有する第１磁石受入コンポーネントと、
前記第１磁石受入コンポーネントに隣接する第２磁石受入コンポーネントと
を含み、
前記第２磁石受入コンポーネントは第２端部分まで延びる第１端部分を有し、前記第１磁石受入コンポーネントの第１端部分は、前記第１厚さよりも大きい第４厚さを有する第４ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入コンポーネントの第１端部分から離間される、請求項２に記載の電気機械。
【請求項４】
前記第２厚さは前記第３厚さとは別個であり、前記第３厚さは前記第４厚さとは別個である、請求項３に記載の電気機械。
【請求項５】
ステータと、前記ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む電気機械であって、
前記ロータ積層組付体は、
第１降伏強さを有する材料から形成される本体メンバーを含む少なくとも一つの積層メンバーと、
前記第１降伏強さよりも高い第２降伏強さを有する第２材料から形成される本体エレメントを含む少なくとも一つの積層エレメントと
を含み、
前記本体メンバーは、外径エッジと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含む電気機械。
【請求項６】
前記少なくとも一つの積層エレメントは非磁性材料から形成される、請求項５に記載の電気機械。
【請求項７】
前記少なくとも一つの積層エレメントは、ステンレス鋼、ガラス繊維、及びセラミックの一つから形成される、請求項６に記載の電気機械。
【請求項８】
前記少なくとも一つの積層エレメントは高炭素鋼から形成される、請求項５に記載の電気機械。
【請求項９】
前記第２降伏強さは、前記第１降伏強さよりも少なくとも約３０％高い、請求項５に記載の電気機械。
【請求項１０】
前記第１磁石受入メンバーは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第２端は前記外径エッジから離間されて、第１幅を有する第１ブリッジ部分を形成する、請求項５に記載の電気機械。
【請求項１１】
前記本体エレメントは、外径エッジと、少なくとも一つの磁石受入エレメントとを含み、
前記少なくとも一つの磁石受入エレメントは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第２端は外径エッジから離間されて、前記第１幅及び前記第１幅よりも大きい第２幅の一方を有する第２ブリッジ部分を形成する、請求項１０に記載の電気機械。
【請求項１２】
前記第２ブリッジ部分は前記第２幅を有して形成される、請求項１１に記載の電気機械。
【請求項１３】
前記第１磁石受入メンバーは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第２磁石受入メンバーは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入メンバーの第１端から離間される、請求項５に記載の電気機械。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの積層エレメントは、第２端まで延びる第１端を有する第１磁石受入エレメントと、前記第１磁石受入エレメントに隣接する第２磁石受入エレメントとを含み、
前記第２磁石受入エレメントは第２端まで延びる第１端を有し、
前記第１磁石受入エレメントの第１端は、前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入エレメントの第１端から離間される、請求項１３に記載の電気機械。
【請求項１５】
前記第２ブリッジゾーンの第２厚さは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある、請求項１４に記載の電気機械。
【請求項１６】
ステータと、前記ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む電気機械であって、
前記ロータ積層組付体は、
外径エッジを有する本体メンバーと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含む少なくとも一つの積層メンバーと、
外径エッジを有する本体コンポーネントと、少なくとも一つの磁石受入コンポーネントとを含む少なくとも一つの積層コンポーネントと
を含み、
前記第１及び第２磁石受入メンバーのそれぞれは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第１及び第２磁石受入メンバーの少なくとも一つの第２端は前記外径エッジから離間されて、第１幅を有する第１ブリッジ部分を形成し、
前記少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは第２端部分まで延びる第１端部分を含み、
前記第２端部分は前記外径エッジから離間されて、前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有する第２ブリッジ部分を形成する電気機械。
【請求項１７】
前記本体コンポーネントは、第１降伏強さよりも高い第２降伏強さを有する第２材料から形成される、請求項１６に記載の電気機械。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの磁石受入メンバーは、磁石をロータ積層組付体に位置決めするべく構成配置される第１及び第２磁石保持メンバーを含む、請求項１６に記載の電気機械。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは、前記磁石を前記ロータ積層組付体に位置決めするべく構成配置される第１及び第２磁石保持コンポーネントを含み、
前記第１及び第２磁石保持コンポーネントは、前記ロータ積層組付体において前記第１及び第２磁石保持メンバーと位置合わせされる、請求項１８に記載の電気機械。
【請求項２０】
前記第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入メンバーの第１端から離間される、請求項１６に記載の電気機械。
【請求項２１】
前記少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは、
第２端部分まで延びる第１端部分を有する第１磁石受入コンポーネントと、
前記第１磁石受入コンポーネントに隣接して配置される第２磁石受入コンポーネントと
を含み、
前記第２磁石受入コンポーネントは第２端部分まで延びる第１端部分を有し、
前記第１磁石受入コンポーネントの第１端部分は、前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入コンポーネントの第１端部分から離間される、請求項２０に記載の電気機械。
【請求項２２】
前記第２ブリッジゾーンの第２厚さは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある、請求項２１に記載の電気機械。
【請求項２３】
ステータと、前記ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む電気機械であって、
前記ロータ積層組付体は、
第１降伏強さを有する材料から形成される本体メンバーを含む少なくとも一つの積層メンバーと、
本体セクションを含む少なくとも一つの積層セクションと
を含み、
前記本体メンバーは、外径エッジと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含み、
前記第１及び第２磁石受入メンバーのそれぞれは第２端まで延びる第１端を含み、
前記第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入メンバーの第１端から離間され、
前記本体セクションは第１磁石受入セクションと第２磁石受入セクションとを有し、
前記第１及び第２磁石受入セクションのそれぞれは第２端セクションまで延びる第１端セクションを含み、
前記第１磁石受入セクションの第１端セクションは、前記第１厚さよりも大きい第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって前記第２磁石受入セクションの第１端セクションから離間される、電気機械。
【請求項２４】
前記第１厚さは約１ｍｍから約２ｍｍの間にある、請求項２３に記載の電気機械。
【請求項２５】
前記第２厚さは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある、請求項２３に記載の電気機械。
【請求項２６】
前記第２厚さは約４ｍｍから約６ｍｍの間にある、請求項２３に記載の電気機械。
【請求項２７】
前記第２厚さは約５．５ｍｍである、請求項２３に記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は電気機械の技術に関し、詳しくは永久磁石電気機械のためのロータ積層組付体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械は、磁界を設定するロータを含む。ステータを介して流れる電流は磁界により影響を受け、ロータを回転させる起電力を生成する。所定の電気モータ／発電機はロータに永久磁石を使用する。永久磁石は、ロータに形成される磁石スロットに取り付けられる。当該ロータは典型的に複数の積層体から形成される。永久磁石は一般に、ロータの外側エッジ近くに取り付けられる。これは、トルクを最大にしかつ磁束損失を最小にするべく、当該外側エッジにできる限り近く取り付けられる。このようにして永久磁石を取り付けることは、ロータの磁石スロットと外側エッジとの間の薄いブリッジ領域をもたらす。
【０００３】
高速動作中、ロータの遠心力が薄いブリッジ領域に応力をもたらす。あまりにも高速で動作すると、当該応力は積層体の降伏強さを超過し得る。この場合、ロータは破損し得る。したがって、トルクを最大にすることと高速動作との間にはトレードオフの関係が存在する。すなわち、永久磁石をロータの外側エッジに近づけて取り付けることによってトルクを最大にすることにより、電気機械の全体的な動作速度が制限される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一側面によれば、電気機械は、ステータと、当該ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む。ロータ積層組付体は、本体メンバーを有する少なくとも一つの積層メンバーを含む。当該本体メンバーは、第１降伏強さを有する材料から形成される。本体メンバーは、外径エッジ、第１磁石受入メンバー、及び第２磁石受入メンバーを含む。第１及び第２磁石受入メンバーのそれぞれは第２端まで延びる第１端を含む。第１及び第２磁石受入メンバーそれぞれの第２端は外径エッジから離間され、第１幅を有する第１ブリッジ部分を形成する。第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって第２磁石受入メンバーの第１端から離間される。ロータ積層組付体はまた、本体セクションを含む少なくとも一つの積層セクションを含む。当該本体セクションは、第１磁石受入セクション及び第２磁石受入セクションを有する。第１及び第２磁石受入セクションはそれぞれ、第２端セクションまで延びる第１端セクションを含む。第１磁石受入セクションの第１端セクションは、第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって第２磁石受入セクションの第１端セクションから離間される。第２厚さは第１厚さよりも大きい。ロータ積層組付体はさらに、第２降伏強さを有する第２材料から形成される少なくとも一つの積層エレメントと、少なくとも一つの積層コンポーネントとを含む。第２降伏強さは第１降伏強さよりも大きい。少なくとも一つの積層コンポーネントは、外径エッジを有する本体コンポーネントと、少なくとも一つの磁石受入コンポーネントとを含む。少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは第２端部分まで延びる第１端部分を含む。第２端部分は外径エッジから離間され、第２幅を有する第２ブリッジ部分を形成する。第２幅は第１幅よりも大きい。
【０００５】
本発明の他側面によれば、電気機械は、ステータと、当該ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む。ロータ積層組付体は、本体メンバーを有する少なくとも一つの積層メンバーを含む。当該本体メンバーは、第１降伏強さを有する材料から形成される。当該本体メンバーは、外径エッジと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含む。ロータ積層組付体はまた、少なくとも一つの積層エレメントを含む。少なくとも一つの積層エレメントは、第２材料から形成される本体エレメントを含む。第２材料は、第１降伏強さよりも大きい第２降伏強さを有する。
【０００６】
本発明のさらに他の側面によれば、電気機械は、ステータと、当該ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む。ロータ積層組付体は少なくとも一つの積層メンバーを含む。少なくとも一つの積層メンバーは、外径エッジを有する本体メンバーと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含む。第１及び第２磁石受入メンバーはそれぞれ第２端まで延びる第１端を含む。第１及び第２磁石受入メンバーの少なくとも一方の第２端は外径エッジから離間され、第１幅を有する第１ブリッジ部分を形成する。ロータ積層組付体はまた、少なくとも一つの積層コンポーネントを含む。少なくとも一つの積層コンポーネントは、外径エッジを有する本体コンポーネントと、少なくとも一つの磁石受入コンポーネントとを含む。少なくとも一つの磁石受入コンポーネントは、第２端部分まで延びる第１端部分を含む。第２端部分は外径エッジから離間され、第２幅を有する第２ブリッジ部分を形成する。第２幅は第１幅よりも大きい。
【０００７】
本願発明のさらに他の実施例によれば、電気機械は、ステータと、当該ステータに対して回転するべく構成配置されるロータ積層組付体とを含む。ロータ積層組付体は、本体メンバーを有する少なくとも一つの積層メンバーを含む。当該本体メンバーは、第１降伏強さを有する材料から形成される。当該本体メンバーは、外径エッジと、第１磁石受入メンバーと、第２磁石受入メンバーとを含む。第１及び第２磁石受入メンバーはそれぞれ、第２端まで延びる第１端を含む。第１磁石受入メンバーの第１端は、第１厚さを有する第１ブリッジゾーンによって第２磁石受入メンバーの第１端から離間される。ロータ積層組付体はまた、本体セクションを有する少なくとも一つの積層セクションを含む。当該本体セクションには、第１磁石受入セクション及び第２磁石受入セクションが与えられる。第１及び第２磁石受入セクションはそれぞれ第２端セクションまで延びる第１端セクションを含む。第１磁石受入セクションの第１端セクションは、第２厚さを有する第２ブリッジゾーンによって第２磁石受入セクションの第１端セクションから離間される。第２厚さは第１厚さよりも大きい。
【０００８】
これらの及び他の利点及び特徴が、図面とともに以下の記載を参酌することにより明らかとなる。
【０００９】
本発明とされる主題が特に指摘され、本明細書の結びにある特許請求の範囲に明確に請求される。本発明に係る上述の及び他の特徴及び利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を参酌することにより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例により構成されるロータ積層組付体を含む電気機械の側断面図である。
【図２】図１のロータ積層組付体に係る積層メンバーの平面図である。
【図３】図２の積層メンバーに係る磁石受入メンバーの詳細図である。
【図４】図１のロータ積層組付体に係るロータ積層コンポーネントの平面図である。
【図５】図４の積層コンポーネントに係る磁石受入コンポーネントの詳細図である。
【図６】図１のロータ積層組付体に係るロータ積層エレメントの平面図である。
【図７】図６の積層エレメントに係る磁石受入エレメントの詳細図である。
【図８】一実施例に係るロータ積層セクションの平面図である。
【図９】図８の積層セクションに係る一対の磁石受入セクションの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明は、図面を参照しての例示により、本発明の実施例を利点及び特徴とともに説明する。
【００１２】
図１を参照すると、一実施例により構成される電気機械が一般に２で示される。電気機械２は、ステータ６が取り付けられたハウジング４を含む。ロータ９は、ステータ６に対して回転して起電力を生成する。図示の実施例において、ロータ９は、シャフト１３に取り付けられたハブ部分１１を含む。ロータ９は、複数の積層メンバーから形成されるロータ積層組付体１６と、積層コンポーネントと、積層エレメントと、積層セクションとを含む。積層メンバーの一つが２０で示され、積層コンポーネントの一つが２２で示され、積層エレメントの一つが２４で示され、及び積層セクションの一つが２６で示される。積層メンバー２０、積層コンポーネント２２、積層エレメント２４、及び／又は積層セクション２６が互いに接着されてロータ積層組付体１６が形成される。
【００１３】
ここで図２を参照して一実施例に係る積層メンバー２０を記載する。積層メンバー２０は、外径エッジ３２と、ロータハブ受入部分３５を画定する内径エッジ３３とを有する本体メンバー３０を含む。外径エッジ３２は、ウェブ部分３８によって内径エッジ３３から離間される。本体メンバー３０は、第１降伏強さを有する材料から形成される。詳しくは、本体メンバー３０は、約３００ＭＰａから約３５０ＭＰａの間の降伏強さを有する材料から形成される。例えば、本体メンバー３０は、Ｍ１５積層鋼板から形成される。図示のように、積層メンバー２０は複数の磁石受入メンバー４２から５７を含む。複数の磁石受入メンバー４２から５７は、対応する複数の磁石（図示せず）をロータ積層組付体１６内に位置決めする。磁石受入メンバー４２から５７のそれぞれが同様の構造を含むので、ここで磁石受入メンバー４２及び５７を記載する図３を参照すると、残りの磁石受入メンバ４３から５６も同様に形成されることがわかる。
【００１４】
磁石受入メンバー４２は、中間部分６３を介して第２端６２まで延びる第１端６１を含む。第１磁石保持メンバー６７が第１端６１の近くに配列され、第２磁石保持メンバー６８が第２端６２の近くに配列される。第１及び第２磁石保持メンバー６７及び６８は、磁石７３を磁石受入メンバー４２内に位置決め及び保持する。第１空洞７６が磁石７３と第１端６１との間に確立され、第２空洞７７が第２端６２と磁石７３との間に形成される。第１及び第２空洞７６及び７７には、対応するフィラー材料８０及び８１が与えられる。フィラー材料８０及び８１は典型的に、磁石７３を所定位置に保持するのみならず積層組付体１６内に油が浸透するのも防ぐ射出プラスチックの形態をとる。
【００１５】
図示の実施例において、磁石受入メンバー４２の第２端６２は外径エッジ３２から離間され、幅μを有するブリッジ部分８４を確立する。本実施例の一側面によれば、幅μは約１．５ｍｍから約２．５ｍｍの間にある。高速動作中、ロータ積層組付体１６に作用する遠心力によりもたらされる応力集中に起因して、クラックがブリッジ部分８４に進行し得る。当該クラックを軽減するべく、ロータ積層組付体１６はまた、一以上のロータ積層コンポーネント２２及び／又は積層エレメント２４を含む。これらは以下に詳述される。
【００１６】
同様に、磁石受入メンバー５７は、中間部分８８を介して第２端８７まで延びる第１端８６を含む。第１磁石保持メンバー８９が第１端８６の近くに配列され、第２磁石保持メンバー９０が第２端８７の近くに配列される。第１及び第２磁石保持メンバー８９及び９０は、磁石９２を磁石受入メンバー５７内に位置決め及び保持する。第１空洞９４が磁石９２と第１端８６との間に確立され、第２空洞９５が第２端８７と磁石９２との間に形成される。第１及び第２空洞９４及び９５には、対応するフィラー材料（別個に識別せず）が与えられる。上述と同様の態様において、フィラー材料は典型的に、磁石９２を所定位置に保持するのみならず積層組付体１６内に油が浸透するのも防ぐ射出プラスチックの形態をとる。上述と同様の態様において、磁石受入メンバー５７の第２端８７は外径エッジ３２から離間され、幅μを有するブリッジ部分８５を確立する。
【００１７】
図示の実施例において、磁石受入メンバー４２の第１端６１は、ブリッジゾーン９８によって磁石受入メンバー５７の第１端８６から離間される。図示の実施例において、ブリッジゾーン９８は厚さαを含む。本実施例の一側面によれば、厚さαは約１ｍｍから約２ｍｍの間にある。ブリッジ部分８４に関して上述したものと同様の態様において、高速動作中、ロータ積層組付体１６に作用する遠心力によりもたらされる応力集中に起因して、クラックがブリッジゾーン９８に進行し得る。当該クラックを軽減するべく、一以上のロータ積層コンポーネント２２及び／又は積層エレメント２４が、高い応力集中に持ちこたえるように構成される。これは以下に詳述される。
【００１８】
図４に最も良く示されるように、積層コンポーネント２２は、外径エッジ１０２と、ロータハブ受入部分１０５を画定する内径エッジ１０３とを有する本体コンポーネント１００を含む。外径エッジ１０２はウェブ部分１０８によって内径エッジ１０３から離間される。本体コンポーネント１００は、第１降伏強さ及び第２降伏強さの一つを有する材料から形成される。詳しくは、本体コンポーネント１００は、本体メンバー３０と同じ材料から形成されるか、又は約４００ＭＰａから約４５０ＭＰａの間の高い降伏強さを有する異なる材料から形成される。本実施例の一側面によれば、本体コンポーネント１００は、ステンレス鋼、ガラス繊維、及びセラミックのような非磁性材料、並びに高炭素鋼のような磁性材料から形成される。
【００１９】
図示のように、積層コンポーネント２２は複数の磁石受入コンポーネント１１０から１２５を含む。複数の磁石受入コンポーネント１１０から１２５は外径エッジ１０２まわりのアレイとされて、当該複数の磁石（図４に示さず）をロータ積層組付体１６内に位置決めする。磁石受入コンポーネント１１０から１２５のそれぞれが同様の構造を含むので、ここで磁石受入コンポーネント１１０及び１２５を記載する図５を参照すると、残りの磁石受入コンポーネント１１１から１２４も同様に形成されることがわかる。
【００２０】
磁石受入コンポーネント１１０は、中間部分１３２を介して第２端部分１３１まで延びる第１端部分１３０を含む。第１磁石保持コンポーネント１３６が第１端部分１３０の近くに配列され、第２磁石コンポーネント１３７が第２端部分１３１の近くに配列される。第１及び第２磁石保持コンポーネント１３６及び１３７は、磁石７３を磁石受入コンポーネント１１０内に位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー６７及び６８と位置合わせされる。上述と同様の態様において、第１空洞１４０が磁石７３と第１端部分１３０との間に確立され、第２空洞１４１が第２端部分１３１と磁石７３との間に形成される。第１及び第２空洞１４０及び１４１には、対応するフィラー材料１４３及び１４４が与えられる。また、上述のように、フィラー材料１４３及び１４４は典型的に、磁石７３を所定位置に保持する射出プラスチックの形態をとる。
【００２１】
図示の実施例において、磁石受入コンポーネント１１０の第２端部分１３１は外径エッジ９２から離間されて、幅βを有するブリッジ部分１５０を確立する。本実施例の一側面によれば、幅βは約４．０ｍｍから約４．５ｍｍの間にある。さらに、ブリッジ部分１５０はブリッジ部分８４よりも大きい。幅βが外径エッジ９２における磁束を増加させる一方、いずれの損失も当該増加した動作包絡線によって埋め合わせられる。すなわち、この配列により積層コンポーネント２２は、隣接する積層メンバー２０への支持を与える。これにより、高速動作が促進される一方、隣接ブリッジ部分８４が支持されて破損が防止される。
【００２２】
同様に、磁石受入コンポーネント１２５は、中間部分１５３を介して第２端部分１５２まで延びる第１端部分１５１を含む。第１磁石保持コンポーネント１５４が第１端部分１５１の近くに配列され、第２磁石コンポーネント１５５が第２端部分１５２の近くに配列される。第１及び第２磁石保持コンポーネント１５４及び１５５は、磁石９２を磁石受入コンポーネント１２５内に位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー８９及び９０と位置合わせされる。上述と同様の態様において、第１空洞１５７が磁石９２と第１端部分１５１との間に確立され、第２空洞１５８が第２端部分１５２と磁石９２との間に形成される。第１及び第２空洞１５７及び１５８には、対応するフィラー材料（別個に識別せず）が与えられる。また、上述のように、フィラー材料は典型的に、磁石９２を所定位置に保持する射出プラスチックの形態をとる。上述と同様の態様において、磁石受入コンポーネント１２５の第２端部分１５２は外径エッジ９２から離間されて、厚さβを有するブリッジ部分１５１を確立する。
【００２３】
図示の実施例において、磁石受入メンバー１１０の第１端部分１３０は、ブリッジゾーン１５９によって磁石受入メンバー１２５の第１端部分１５１から離間される。図示の実施例において、ブリッジゾーン１５９は厚さδを含む。本実施例の一側面によれば、厚さδは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある。本実施例の他側面によれば、厚さδは約４ｍｍから約６ｍｍの間にある。本実施例のさらなる他側面によれば、厚さδは約５．５ｍｍである。さらに、ブリッジゾーン１５９はブリッジゾーン９８よりも大きい。この配列により、積層コンポーネント２２は、隣接する積層メンバー２０への支持を与える。これにより、高速動作が促進される一方、隣接ブリッジゾーン９８が支持されて破損が防止される。なお、すべての積層コンポーネントが大きなブリッジ部分１５０及びブリッジゾーン１５９を含まなければならないわけではないことはもちろんである。様々な積層コンポーネントが、電気機械２のための所望動作パラメータに応じて一方、他方、又は双方を含む。
【００２４】
付加的に又は積層コンポーネント２２の代替として、ロータ積層組付体１６はまた、一以上の積層エレメント２４を含む。図６に最も良く示されるように、積層エレメント２４は、外径エッジ１６２と、ロータハブ受入部分１６６を画定する内径エッジ１６３とを有する本体エレメント１６０を含む。外径エッジ１６２はウェブ部分１６９によって内径エッジ１６３から離間される。本体エレメント１６０は、第２降伏強さを有する材料から形成される。詳しくは、本体コンポーネント９０は、第１降伏強さよりも高い降伏強さを有する材料から形成される。本実施例の一側面によれば、本体コンポーネント９０は、約４００ＭＰａから約４５０ＭＰａの間の降伏強さを有する材料から形成される。すなわち、第２降伏強さは第１降伏強さよりも約３０％高い。本実施例の一側面によれば、本体エレメント１６０は、ステンレス鋼、ガラス繊維、及びセラミックのような非磁性材料、並びに高炭素鋼のような磁性材料から形成される。
【００２５】
図示のように、積層エレメント２４は複数の磁石受入エレメント１８０から１９５を含む。複数の磁石受入エレメント１８０から１９５は外径エッジ１６２まわりのアレイとされて、当該複数の磁石（図６に示さず）をロータ積層組付体１６内に位置決めする。磁石受入エレメント１８０から１９５のそれぞれが同様の構造を含むので、ここで磁石受入エレメント１８０及び１９５を記載する図７を参照すると、残りの磁石受入エレメント１８１から１９４も同様に形成されることがわかる。磁石受入エレメント１８０は、中間部分２０６を介して第２端２０５まで延びる第１端２０４を含む。第１磁石保持エレメント２１０が第１端２０４の近くに配列され、第２磁石保持エレメント２１１が第２端２０５の近くに配列される。第１及び第２磁石保持エレメント２１０及び２１１は、磁石７３を位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー６７及び６８と位置合わせされる。
【００２６】
上述と同様の態様において、第１空洞２１４が磁石７３と第１端２０４との間に確立され、第２空洞２１５が第２端２０５と磁石７３との間に形成される。第１及び第２空洞２１４及び２１５には、対応するフィラー材料２１８及び２１９が与えられる。フィラー材料２１８及び２１９は典型的に、磁石７３を所定位置に保持するのみならず積層組付体１６に油が浸透するのも防ぐ射出プラスチックの形態をとる。図示の実施例において、磁石受入エレメント１８０の第２端２０５は外径エッジ１６２から離間されて、幅ωを有するブリッジ部分２２５を確立する。本実施例の一側面によれば、幅ωは幅μと実質的に等しく、約１．５ｍｍから約２．５ｍｍの間にある。
【００２７】
同様に、磁石受入エレメント１９５は、中間部分２４２を介して第２端２４１まで延びる第１端２４０を含む。第１磁石保持エレメント２４５が第１端２４０の近くに配列され、第２磁石保持エレメント２４６が第２端２４１の近くに配列される。第１及び第２磁石保持エレメント２４５及び２４６は、磁石９２を磁石受入コンポーネント１９５内に位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー８９及び９０と位置合わせされる。上述と同様の態様において、第１空洞２５０が磁石９２と第１端２４０との間に確立され、第２空洞２５１が第２端２４１と磁石９２との間に形成される。第１及び第２空洞２５０及び２５１には、対応するフィラー材料（別個に識別せず）が与えられる。また、上述のように、フィラー材料は典型的に、磁石９２を所定位置に保持する射出プラスチックの形態をとる。図示の実施例において、磁石受入エレメント１９５の第２端２４１は外径エッジ１６２から離間されて、厚さωを有するブリッジ部分２２６を確立する。本実施例の一側面によれば、厚さωは厚さμと実質的に等しく、約１．５ｍｍから約２．５ｍｍ．の間にある。
【００２８】
図示の実施例において、磁石受入エレメント１８０の第１端２０４は、ブリッジゾーン２６０によって磁石受入エレメント１９５の第１端２４０から離間される。図示の実施例において、ブリッジゾーン２６０は厚さρを含む。本実施例の一側面によれば、厚さρは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある。本実施例の他側面によれば、厚さρは約４ｍｍから約６ｍｍの間にある。本実施例のさらなる他側面によれば、厚さρは約５．５ｍｍである。上述と同様の態様において、ブリッジゾーン２６０はブリッジゾーン９８よりも大きい。本実施例の一側面によれば、ブリッジゾーン２６０はブリッジゾーン１５９と実質同一である。本実施例の他側面によれば、ブリッジゾーン２６０は別個であるか又はブリッジゾーン１５９よりも大きいか若しくは小さい。ブリッジゾーン１５９及びブリッジゾーン２６０はブリッジゾーン９８よりも大きい。
【００２９】
この配列により、積層エレメント２４は積層メンバー２０に対して支持を与え、ブリッジ部分８４の破損に配慮しつつ電気機械２の高速動作を促進する。すなわち、積層エレメント２４を高い降伏強さを有する材料から形成することにより、ブリッジ部分２２５は、高速動作によりもたらされる高い応力に持ちこたえることができる。さらに、積層エレメント２４は、隣接する積層メンバー２０、積層コンポーネント２２、及び／又は積層セクション２６への支持を与え、電気機械２が拡張された動作速度包絡線において動作できるようになる。付加的に、ブリッジゾーン９８よりも大きな厚さを有するブリッジゾーン２６０を含めることにより、積層エレメント２４は、隣接する積層メンバー２０、積層コンポーネント２２、及び／又は積層セクション２６をさらに支持することができる。これにより、高速動作が促進される。なお、すべての積層エレメント２４がブリッジゾーン９８よりも大きなブリッジゾーン２６０を含まなければならないわけではないことはもちろんである。
【００３０】
付加的に又は積層コンポーネント２２及び積層エレメント２４の代替として、ロータ積層組付体１６はまた、一以上の積層セクション２６を含む。図８に最も良く示されるように、積層セクション２６は、外径エッジ３６２と、ロータハブ受入部分３６６を画定する内径エッジ３６３とを有する本体セクション３６０を含む。外径エッジ３６２はウェブ部分３６９によって内径エッジ３６３から離間される。一実施例によれば、本体セクション３６０は、第１降伏強さを有する材料から形成される。
【００３１】
図示のように、積層セクション２６は複数の磁石受入セクション３８０から３９５を含む。複数の磁石受入セクション３８０から３９５は、外径エッジ３６２まわりのアレイとされて、当該複数の磁石（図８に示さず）をロータ積層組付体１６内に位置決めする。磁石受入セクション３８０から３９５のそれぞれが同様の構造を含むので、ここで磁石受入セクション３８０及び３９５を記載する図９を参照すると、残りの磁石受入セクション３８１から３９４も同様に形成されることがわかる。
【００３２】
磁石受入セクション３８０は、中間セクション４０６を介して第２端セクション４０５まで延びる第１端セクション４０４を含む。第１磁石保持セクション４１０が第１端セクション４０４の近くに配列され、第２磁石保持セクション４１１が第２端セクション４０５の近くに配列される。第１及び第２磁石保持セクション４１０及び４１１は、磁石７３を位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー６７及び６８と位置合わせされる。詳しくは、ひとたびロータ積層組付体１６が形成されると、積層メンバー、積層コンポーネント、積層エレメント、及び／又は積層セクションに磁石が挿入される。したがって、磁石保持メンバー、磁石保持コンポーネント、磁石保持エレメント、及び／又は磁石保持セクションが整合され、当該磁石のロータ積層組付体１６内への適切な位置決めが可能になる。
【００３３】
上述と同様の態様において、第１空洞４１４が磁石７３と第１端セクション４０４との間に確立され、第２空洞４１５が第２端セクション４０５と磁石７３との間に形成される。第１及び第２空洞４１４及び４１５には、対応するフィラー材料４１８及び４１９が与えられる。フィラー材料４１８及び４１９は典型的に、磁石７３を所定位置に保持するのみならず積層組付体１６内に油が浸透するのも防ぐ射出プラスチックの形態をとる。図示の実施例において、磁石受入セクションエレメント３８０の第２端セクション４０５は外径エッジ３６２から離間されて、幅σを有するブリッジ部分４２５を確立する。本実施例の一側面によれば、幅σは幅μと実質的に等しく、約１．５ｍｍから約２．５ｍｍの間にある。
【００３４】
同様に、磁石受入セクション３９５は、中間セクション４４２を介して第２端セクション４４１まで延びる第１端セクション４４０を含む。第１磁石保持セクション４４５が第１端セクション４４０の近くに配列され、第２磁石保持セクション４４６が第２端セクション４４１の近くに配列される。第１及び第２磁石保持セクション４４５及び４４６は、磁石９２を磁石受入セクション３９５内に位置決め及び保持するべく、第１及び第２磁石保持メンバー８９及び９０と位置合わせされる。上述と同様の態様において、第１空洞４５０が磁石９２と第１端セクション４４０との間に確立され、第２空洞４５１が第２端セクション４４１と磁石９２との間に形成される。第１及び第２空洞４５０及び４５１には、対応するフィラー材料（別個に識別せず）が与えられる。また、上述のように、フィラー材料は典型的に、磁石９２を所定位置に保持する射出プラスチックの形態をとる。
【００３５】
図示の実施例において、磁石受入セクション３８０の第１端セクション４０４は、ブリッジゾーン４６０によって磁石受入セクション３９５の第１端セクション４４０から離間される。図示の実施例において、ブリッジゾーン４６０は厚さπを含む。本実施例の一側面によれば、厚さπは約３ｍｍから約８ｍｍの間にある。本実施例の他側面によれば、厚さπは約４ｍｍから約６ｍｍの間にある。本実施例のさらなる他側面によれば、厚さπは約５．５ｍｍである。上述と同様の態様において、ブリッジゾーン４６０はブリッジゾーン９８よりも大きい。本実施例の一側面によれば、ブリッジゾーン４６０はブリッジゾーン１５９及び２６０と実質同一である。本実施例の他側面によれば、ブリッジゾーン４６０は別個であるか又はブリッジゾーン１５９及び２６０よりも大きいか若しくは小さい。いずれにせよ、ブリッジゾーン１５９、２６０、及び４６０はブリッジゾーン９８よりも大きい。
【００３６】
この配列により、積層セクション２６は積層メンバー２０に対して支持を与え、ブリッジ部分８４の破損に配慮する必要なく電気機械２の高速動作を促進する。すなわち、ブリッジゾーン９８よりも大きな厚さを有するブリッジゾーン４６０を含めることにより、積層セクション２６は、隣接する積層メンバー２０、積層コンポーネント２２、及び／又は積層エレメント２４をさらに支持することができる。これにより、高速動作が促進される。
【００３７】
なお、この点において、積層メンバー、積層コンポーネント、及び積層エレメントの具体的な配置、配列、及び数は特許請求の範囲から逸脱することなく変えることができる。すなわち、電気機械２は、性能を犠牲とすることなく高速動作を促進するべく、積層メンバー２０に加えて、一以上の積層コンポーネント、一以上の積層エレメント、及び／又は一以上の積層セクションを含むことができる。
【００３８】
本発明が限定数の実施例のみに関連して詳細に記載されてきたが、本発明は当該開示実施例に限定されないことが容易に理解できる。むしろ、本発明は、本明細書には開示されていないが本発明の要旨及び範囲に相応する任意数の変形例、代替例、置換例、均等例の配列を組み入れるべく修正することができる。加えて、本発明の様々な実施例が記載されてきたが、本発明の側面は当該開示実施例のいくつかのみを含むにすぎない。したがって、本発明は上述の記載により制限されるものとみなすべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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