(57)【要約】  電気機械、特に車両駆動系のハイブリッド同期モータを回転させる積層ロータであって、前記積層ロータのロータプレート（６）が磁束障壁または磁石ポケットとして１個または複数の凹部（９）を有し、前記凹部が、前記凹部の間に存在するエッジ部からの／への、丸みを帯びた遷移領域（１３）として半径方向最内側および最外側のエッジ部を含み、前記遷移領域内の少なくとも１個が、円形または楕円形に構成されていて、前記凹部（９）の各々の丸みを帯びた遷移領域（１３）が楕円（１５）の外周の一部に従い整形され、隣接する凹部（９）間に横材（３２）が設けられていて、全ての横材（３２）の中心線（３４）が極軸（１０）に対して斜めに配置されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械、特に車両駆動系のハイブリッド同期モータを回転させる積層ロータであって、前記積層ロータのロータプレート（６）が磁束障壁または磁石ポケットとして１個または複数の凹部（９）を有し、前記凹部が、前記凹部の間に存在するエッジ部からの／への、丸みを帯びた遷移領域（１３）として半径方向最内側および最外側のエッジ部を含み、前記遷移領域内の少なくとも１個が、円形または楕円形に構成されていて、前記凹部（９）の各々の丸みを帯びた遷移領域（１３）が楕円（１５）の外周の一部に従い整形され、隣接する凹部（９）間に横材（３２）が設けられていて、全ての横材（３２）の中心線（３４）が極軸（１０）に対して斜めに配置されていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記横材（３２）の前記中心線（３４）が、前記極軸（１０）に対して１０〜５０°の角度（３３）、好適には３０°の角度をなしていることを特徴とする、請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記凹部（９）の第１のグループが、直径に関して、略半径方向スリットとして構成され、前記凹部（９）の別のグループが、永久磁石（３０）を備えた接線スリットとして構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
前記楕円の主軸が、少なくとも前記接線スリット内では基本的に半径方向に、好適には前記横材（３２）の前記中心線（３４）に平行に配置され、最も好適には略半径方向スリットの半径方向内側のエッジについても同様であることを特徴とする、請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
前記楕円の前記主軸が、前記略半径方向スリットの前記半径方向外側のエッジに対して、基本的に接するように向けられていることを特徴とする、請求項３または４に記載のロータ。
【請求項６】
磁束線（Ｍ）の半径方向における偏向または集中が増大した場合に、凹部（９）の前記第１のグループの半径方向外エッジが、ハムまたは腎臓状の輪郭に整形されることを特徴とする、請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
電気機械、特に車両駆動系のハイブリッド同期モータを回転させる積層ロータであって、前記ロータのロータプレート（６）が磁束障壁または磁石ポケットとして１個または複数の凹部（９）を有し、前記凹部が、前記凹部の間に存在するエッジ部からの／への、丸みを帯びた遷移領域（１３）として半径方向最内側および最外側のエッジ部を含み、前記遷移領域内の少なくとも１個が、円形または楕円形に構成されていて、前記ロータ極（２）の前記凹部（９）が半径方向スリットとして構成され、前記凹部（９）の内側エッジが、前記凹部（９）の前記中心線に接するように、且つ対称に配置された楕円（１５）の外周の一部に従い整形されていて、前記半径方向スリットの２個の隣接する部分（９Ａ，９Ｂ）の間にブリッジ（１９）が設けられていることを特徴とするロータ。
【請求項８】
前記接楕円（１５）の主軸（１６）が、前記半径方向スリット（９）の幅（１８）よりも４０〜６０％大きく、前記楕円（１５）の第２軸（１７）が前記スリット（９）の幅（１８）よりも７０〜８０％小さいことを特徴とする、請求項７に記載のロータ。
【請求項９】
前記半径方向内側の第１スリット部（９Ａ）が永久磁石（３０）を備えていることを特徴とする、請求項７または８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記半径方向外側の第２スリット部（９Ｂ）が永久磁石を備えているということを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１１】
両方のスリット部（９Ａ，９Ｂ）の少なくとも半径方向内側終端（１２または２０）が楕円形に構成されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１２】
追加的に、少なくとも前記第１スリット部（９Ａ）の半径方向外側終端（２１）もまた楕円形に構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のロータ。
【請求項１３】
前記半径方向スリット（９）の最外側点（２６）が、ロータ極（４）の外殻（２７）から半径方向距離（２８）に配置されていて、前記距離の値が好適には０．６〜０．７ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１４】
前記ロータプレート（６）の全ての凹部（９）および輪郭断面（２７）において、前記２次曲線（１５）が各遷移領域（１３）において楕円形に構成されていることを特徴とする、請求項７〜１３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１５】
前記ロータプレート（６）が、好適にはコバルト５０％と鉄５０％の比率の鉄コバルト合金製であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年７月９日出願の米国仮出願第６１／３６３，１９９号の優先権を、その通常出願として主張する。本出願はまた、２０１０年７月９日出願の先行欧州特許出願１０１６９１１５号を優先権主張する。欧州出願特許Ｐ１０１６９１１５号、および米国出願第６１／３６３，１９９号の全文を、その意図および目的の全てが本明細書に同等に開示されているかの如く、本明細書に明示的に引用するものである。
【０００２】
本発明は、電気機械、特に車両駆動系の高応力下のハイブリッド同期モータ（ＨＳＭ）を回転させる積層ロータに関する。本発明は、特に電気自動車を駆動する電気モータ内のロータプレートの形状の特別な構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械は、特許文献１で公知であり、これによれば固定子またはロータは、互いに分離された半径方向のティースモジュール／極を有している。磁気抵抗を増大させるべく、各ティースモジュール／極は、磁極片の半径方向および軸方向に延在する間隙として設けられた磁気抵抗障壁を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ／２００１／０４８８９０
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７０９６５７８−Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１００４５１２１−Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００７０４０７５０Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１００３０８６８６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知のように、電気自動車またはハイブリッド車の主駆動系の電気モータは多くの場合、最大毎分約１２０００回転の回転速度で動作する。これらの高い回転速度により、外周に極めて大きな遠心力が生じる。例えば、電流励起同期モータ（ＣＳＭ）を参照されたい。当初、このような電流励起同期モータまたは発電機は、回転速度が上述の値の分数である大型モータまたは発電所で用いられていた。電流励起同期モータは、電気自動車にこれまで用いられてきた他の種類のモータ（例：非同期および永久磁石同期モータ）とは巻線型電流励起ロータが実質的に異なる。
【０００６】
電気自動車の新たな用途において、特に銅巻き線の重量により生じて極帽に作用する極めて強い遠心力に起因して、ＣＳＭ内のロータの極／極磁片またはプレートスタックには特に強い応力が掛かる。とりわけ巻き線により生じ、極帽に梃子力で作用する強い遠心力に起因して、磁束障壁として機能するスロットの領域、すなわち水平から垂直方向への形状遷移箇所で強い切り欠き応力が生じる。また、従来の丸みを帯びた構成（円形）では、すなわち円形の丸みから直線に遷移する際に極めて強い応力ピークも生じる。昨今、これらの応力ピークにより、ＣＳＭ内におけるロータ形状の更なる発展の可能性が制約されるか、または高い回転速度が阻害される。しかし、例えばロータの安定性を増すことを意図した溶接されているかまたはねじ留め構造のケブラーケージを使用する従来の方法は性能を低下させる効果を有している。
【０００７】
しかし、自動車分野における主駆動系用の公知の、埋め込み磁石および／または穿孔磁束障壁用に凹部が設けられたハイブリッド同期モータ（ＨＳＭ）でも同様の効果が生じる。
【０００８】
従来の電流励起同期機械のロータ形状には、同一寸法のロータのプレートスタックも同様に、回転速度により生じた遠心力下において閉ロータプレートスタックを有する同等の電気モータよりも早くシャフトから浮き上がってしまうという別の問題がある。従ってシャフトからの浮き上がり現象は同様に、可能な回転速度を制約する。浮き上がり現象は閉極構造（例：ＨＳＭ）を有する機械では少ないもの、相当程度ある。
【０００９】
従って、改善された浮き上がり現象、すなわちプレートスタックをシャフトから簡単に放さないことも望ましい。ロータプレートの浮き上がり現象は理論的に、シャフトとロータプレート間のより大きな締まりばめの影響を受ける可能性がある。しかし、プレートの形状に掛かる応力は、半径方向スリットの領域において更に増大するが、上述の理由により望ましくない。従って、浮き上がり現象およびロータプレートスタックとシャフト間における切り欠き応力または増大した接触圧力、および増大した切り欠きは互いに不都合な仕方で作用し合う。
【００１０】
高回転速度（例：毎分約１２０００回転）において遠心力に起因する問題が無いロータ形状の発見を、優先すべき目的として定義できよう。
【００１１】
特許文献２にモータ用のロータが開示されている。しかし、この解決策は、ロータ外周に隣接するロータプレートの凹部のエッジ経路しか明示的に扱わず、専ら当該凹部の湾曲した終端だけが円形に、または適用可能ならば楕円形に構成されている。
【００１２】
上に示す二つの公知技術のいずれも提示した問題を満足に解決しない。
【００１３】
特許文献３によれば、電気モータ構造における磁気飽和を増大させるべく磁石回路にコバルト合金が用いられた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、改良されたロータ形状を生成する課題の解決に基づくものであり、上述の従来技術の短所が減少または除去される。すなわち、一方では、強い遠心力が存在しても応力ピーク、特にロータにおける切り欠き応力を大幅に低下させることができる。他方、本発明を通じて、ロータまたは電気モータの寿命が延びると共にトルクが増大し、従って浮き上がり現象も好ましい影響を受ける、すなわち減少する。
【００１５】
上述の課題は、添付の独立請求項の特徴により解決される。
【００１６】
本発明の解決策の更に有利な発展型を従属請求項に示す。
【００１７】
上述の課題を解決すべく、電気機械、特に車両駆動系のハイブリッド同期モータを回転させる積層ロータであって、ロータプレートが磁束障壁または磁石ポケットとして１個または複数の凹部を有する積層ロータを発展させる。これら凹部の半径方向に最も内側および最も外側エッジ部（丸みを帯びた遷移領域）は、その間に存在するエッジ部を含んでいて、これらの遷移領域のうち少なくとも１個が円形または楕円形に構成されている。本発明によれば、丸みを帯びた遷移領域の各々が少なくとも略２次曲線の一部に従い整形されていて、一方、各々の場合に隣接する凹部間に傾斜横材が設けられていて、その中心線は極軸に対して斜めに配置され、ここでは当該極軸と好適に約２０°〜５０°、特に３０°の角度をなしている。
【００１８】
「２次曲線」という用語は本出願において、明細書本文と請求項の両方で、円錐曲線と呼ばれ、楕円、放物線、または双曲線状に構成された（すなわち、円形でも角ばってもいない）曲線の形状を意味するものと理解されたい。
【００１９】
当該ロータプレートの形状は、特に高速動作ＨＳＭまたはＣＳＭに適している。
【００２０】
ＣＳＭにおいて、ロータは少なくとも２本のロータ極を含んでいて、その各々が励磁器巻線を有し、各ロータ極において少なくとも１個の磁束障壁が半径方向スリットの形状をなしている。ＨＳＭにおいて、ロータ極毎に少なくとも１個の磁石が磁石ポケットに収容されていて、積層もまた少なくとも１個の磁束障壁を有している。
【００２１】
発明者らの計算[有限要素方法（ＦＥＭ）による]および試験により、凹部遷移領域の楕円の形状が最小応力に関与することが確認された。発明者らの意見では、これは楕円の主軸の交点からの距離の連続的な変化に起因する。（これは半径の連続的な変化に対応する）。高さと幅の系統的な判定により、可能な限り最小の切り欠き応力に関して楕円の形状を最適化することができる。半径が異なる２個の協働する円形の丸みを用いれば楕円の良い近似を表すため、完全な円形の丸みと比較して明確な向上が既に実現されている可能性がある。凹部の遷移領域の楕円構成により、ロータの寿命が延びると共に、遠心力により生じる破損の危険性が低下する。
【００２２】
本発明により、遷移領域において磁力束の明らかに有効な偏向、または切り欠き効果の軽減が生じ、これにより危険ゾーンにおいて応力ピークが一切生じない。楕円形をその連続的な距離増大と合わせて利用することにより、これは特に調和的に生じる。（「距離」という用語は各々の場合において楕円の主軸の交点からの距離を意味するものと理解されたい。）連続的な距離増加の機能を実現するための条件も「距離勾配」と称する場合がある。しかし本発明によれば、条件としてのこの連続的な距離の増大は、楕円以外に、放物線（二次関数）、より高次の多項式、または互いに連接する異なる値の２個の半径による楕円の近似により満たすことができる。
【００２３】
従って本発明の当該部分は基本的に、切り欠き応力が生じる半径方向スリット、磁石ポケットおよび／または他の凹部を有する全ての電気モータにおいて使用されることが有利である。この点で、本発明はＣＳＭまたはＨＳＭに限定されず、凹部を有する任意のロータ形状に好都合に用いることができる。
【００２４】
好適な例示的バージョンにおいて、鉄シリコンプレートに代えて、少なくともロータプレートは、実現可能なロータトルクを増大させるべく、好適にはコバルト５０％および鉄５０％の比率で、鉄コバルト合金から製造される。この方式により、例えばＨＳＭのトルクが従って更に増大し、そのため出力密度を大幅に増大させることができる。
【００２５】
ＣＳＭの例示的バージョンにおいて、半径方向スロットは、横方向に配置されたブリッジにより、自身の主軸方向において、２個以上の領域に分割され、半径方向内側の第１スリット部が、永久磁石の受容に適用可能ならば、第１の磁束障壁として構成され、半径方向外側の第２スリット部が、永久磁石の受容に適用可能ならば、第２の磁束障壁として構成されている。永久磁石により、ロータプレートのロータ鉄は、ブリッジまたは残りの接続箇所において飽和しているため、これらの磁束領域は極を分割する働きをする。これにより、磁場線の効果をロータ極で最適化できる。
【００２６】
好都合なバージョンにおいて、連続的に距離を増大させる２個のスリット部の少なくとも半径方向内側終端が、楕円および／または放物線状に、および／または互いに連接する２個の半径により構成されている。第１スリット部の半径方向外側終端もまた、楕円および／または放物線状に、および／または楕円の近似として互いに連接する２個の半径により構成されていてよい。
【００２７】
適用可能ならば、半径方向外側のスリット部はまた、代替的または追加的に、永久磁石を受容してもよい。
【００２８】
本発明の好適な例示的バージョンにおいて、全ての凹部における遷移領域およびロータプレートの輪郭断面の２次曲線は、楕円または略楕円形に構成されていてよい。更なる好適な例示的バージョンにおいて、シャンクを有する少なくとも１個の突極を有するロータ部品が存在し、前記シャンクは半径方向シャンク軸を有し、前記少なくとも１個の突極は磁極片を有している。前記少なくとも１個の突極には半径方向に延在する長手方向スロットが存在し、前記半径方向に延在する長手方向スロットは前記シャンク軸に一致する中心スロット軸を有し、前記半径方向に延在する長手方向スロットは第１および第２の横方向側面を有し、前記第１および第２の横方向側面間の距離はスロット幅を画定する。更に、前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向最外側エッジ部が存在し、前記半径方向最外側エッジ部は前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向外側終端に配置されている。この半径方向最外側エッジ部は、少なくとも略２次曲線の形状をなす側面形状を有する湾曲した最外側遷移領域を含んでいる。前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向最内側エッジ部は、前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向内側終端に配置されている。この半径方向最内側エッジ部は、少なくとも略２次曲線の形状をなす側面形状を有する湾曲した最内側遷移領域を含んでいる。スロット幅にわたり前記第１および前記第２の横方向側面に接続するブリッジが、前記半径方向に延在する長手方向スロットを、第１の半径方向内側スロット部分および前記第２の半径方向外側がスロット部分に分割し、前記第１スロット部分は、少なくとも略２次曲線の形状をなす側面形状を有する個別の湾曲した外側遷移領域を有している。第２スロット部分は、少なくとも略２次曲線の形状をなす側面形状を有する個別の湾曲した内側遷移領域を有し、永久磁石は前記第１スロット部分に配置されている。この永久磁石が、前記磁束障壁の効果を前記少なくとも１個の突極の主軸の全領域に拡大すべく、前記ブリッジを飽和させる磁束を生成して前記ブリッジ内における更なる磁束に対する高磁気抵抗を生成すると共に、前記ブリッジの磁気伝導率を下げる。第２の半径方向外側のスロット部分は好適には、空の（空隙）空間磁束障壁であるか、または第２の永久磁石を内部に有していてよい。
【００２９】
好適には、ロータ極の凹部は半径方向スロットとして構成されていて、２次曲線は半径方向スリット内で楕円として接するように、且つ対称に配置されている。ここで、丸みを画定する接楕円の主軸は好適には半径方向スリットの幅より４０〜６０％大きく構成することができ、楕円の第２軸は好適にはスリットの幅よりも７０〜８０％小さく構成することができる。
【００３０】
しかし、適用可能ならば、遷移領域内の曲線は、遷移領域内の従来の完全な半径と比較した向上を実現するために、放物線状、双曲線状、従ってより高次（３次以上）の多項式に従い、あるいは楕円の近似として互いに連接する異なる値の２個の半径により構成されていてよい。従って、上述の更なる好適な例示的バージョンにおいて、前記湾曲した最外側遷移領域の輪郭形状、前記湾曲した最内側遷移領域の輪郭形状、前記湾曲した外側遷移領域の輪郭形状、および前記湾曲した内側遷移領域の輪郭形状は各々、楕円輪郭、放物線輪郭、およびより高次の多項式輪郭からなるグループから選択された個別の輪郭形状を含んでいてよい。
【００３１】
本発明の更に更なる好適な例示的バージョンにおいて、シャンクを有する少なくとも１個の突極を有するロータ部品が存在し、前記シャンクは半径方向シャンク軸を有し、前記少なくとも１個の突極は磁極片を有している。前記少なくとも１個の突極の半径方向に延在する長手方向スロットは、前記シャンク軸に一致する中心スロット軸を有している。この半径方向に延在する長手方向スロットは第１および第２の横方向側面を有し、前記第１および第２の横方向側面間の距離がスロット幅を画定する。前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向最外側エッジ部は前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向外側終端に配置されていて、前記半径方向最外側エッジ部は少なくとも略２次曲線の形状をなす輪郭形状を有する湾曲した最外側遷移領域を含んでいる。更に、前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向最内側エッジ部は、前記半径方向に延在する長手方向スロットの半径方向内側終端に配置されている。この半径方向最内側エッジ部は、長さが前記スロット幅よりも４０〜６０％長い長径を有し、且つ長さが前記スロット幅よりも７０〜８０％短い短径を有する楕円により形成された楕円外周を少なくとも近似する輪郭形状を有する湾曲した最内側遷移領域を含んでいる。スロット幅にわたり前記第１および前記第２の横方向側面に接続するブリッジが存在し、当該ブリッジが、前記半径方向に延在する長手方向スロットを、第１の半径方向内側スロット部分および第２の半径方向外側スロット部分に分割している。永久磁石が前記第１スロット部分に配置されている。永久磁石が、前記磁束障壁の効果を前記少なくとも１個の突極の主軸の全領域に拡大すべく、前記ブリッジを飽和させる磁束を生成して前記ブリッジ内における更なる磁束に対する高磁気抵抗を生成すると共に、前記ブリッジの磁気伝導率を下げるならば更に有利である。次いで、第２の半径方向外側スロット部分は、好適には空スペースの磁束障壁であるか、または第２の永久磁石を内部に有しているかのいずれかである。
【００３２】
本発明のこれらの更なる好適な例示的バージョンの変型例において、前記湾曲した最外側遷移領域の輪郭形状を、楕円輪郭、放物線輪郭、およびより高次の多項式輪郭からなるグループから選択された輪郭形状を含むように構成することも更に有利であろう。あるいは、前記第１スロット部分を、長さが前記スロット幅よりも４０〜６０％長い個別の長径を有し、且つ長さが前記スロット幅よりも７０〜８０％短い個別の短径を有する個別の楕円により形成された個別の楕円外周を少なくとも近似する輪郭形状を有する個別の湾曲した外側遷移領域を有するように構成することも同様である。あるいは、前記第２スロット部分を、長さが前記スロット幅よりも４０〜６０％長い個別の長径を有し、且つ長さが前記スロット幅よりも７０〜８０％短い個別の短径を有する個別の楕円により形成された個別の楕円外周を少なくとも近似する輪郭形状を有する個別の湾曲した内側遷移領域を有するように構成することも同様である。追加的な変型例において、前記第１スロット部分の前記湾曲した外側遷移領域内の前記個別の楕円外周の個別の短径を、前記湾曲した最内側遷移領域内の楕円外周の前記短径よりも短く構成すること、または追加的に、前記第２スロット部分の前記湾曲した内側遷移領域内の前記個別の楕円外周の前記個別の短径を、前記湾曲した最内側遷移領域内の楕円外周の前記短径よりも短く構成することもまた有利であろう。
【００３３】
これらの例示的バージョンにおいて、ロータ極の外殻から半径方向距離に配置された半径方向スリットの最外側点の位置を、好適には値が０．６〜０．７ｍｍの間にあるように（当該ロータサイズで毎分１２０００回転に耐えるため）決定することも更に有利であろう。この配置は、前記半径方向に延在する長手方向スロットの前記半径方向最外側エッジ部の半径方向最遠端が、前記少なくとも１個の突極の外周から０．６〜０．７ｍｍの距離にあると言い換えることができる。
【００３４】
更に本発明によれば、従って各々の場合に、隣接する凹部の間（例えば磁石ポケットと磁束障壁の間）に傾斜横材が設けられている。これにより、最大応力を有する横材は、引っ張りに対して強い応力を、曲げに対して弱い応力を受ける。この結果、切り欠き応力が弱まるため、横材が破損する危険性が大幅に低下する。傾斜横材が、同時にその磁気飽和をより急速に行なえるように、可能な限り狭く構成されていれば、使用する磁気質量をより効果的に利用できるためモータの性能が向上するため、更に好都合である。
【００３５】
従って、更なる発展型において、本発明は有利に、中心軸を有し、且つ前記中心軸からの半径方向範囲を有しているロータ部品を含んでいてよい。第１の磁石ポケット凹部が、前記ロータ部品内に、且つ前記ロータ部品の半径に対して横方向に配置されている。当該磁石ポケット凹部は、前記半径方向範囲により画定されるロータ円の弦に一致する主軸を有している。磁石ポケット凹部は、半径方向外側上面壁および半径方向内側底面壁を有している。また、前記半径方向外側上面壁と前記半径方向内側底面壁の間で閉じた第１終端、および前記半径方向外側上面壁と前記半径方向内側底面壁の間で閉じた第２終端を有している。第１の磁束障壁凹部が、前記第１終端に近接して配置されていると共に前記磁石ポケット凹部の中心を貫通する前記ロータ部品の半径に対して１０°〜５０°の角度で斜めに配置された第１の傾斜横材により前記第１終端から分離されていて、前記第１の磁束障壁凹部は個別の上部壁および個別の下部壁を有している。第２の磁束障壁凹部が、前記第２終端に近接して配置されていると共に前記磁石ポケット凹部の中心を貫通する前記ロータ部品の半径に対して１０°〜５０°の角度で斜めに配置された第２の傾斜横材により前記第２終端から分離されている。当該第２の磁束障壁凹部は、個別の上部壁および個別の下部壁を有している。ポケット凹部の第１の外側遷移領域が前記半径方向外側上面壁と前記第１終端との間に存在する。ポケット凹部の第１の内側遷移領域が前記半径方向内側底面壁と前記第１終端との間に存在する。ポケット凹部の第２の外側遷移領域が前記半径方向外側上面壁と前記第２終端との間に存在する。ポケット凹部の第２の内側遷移領域が前記半径方向内側底面壁と前記第２終端との間に存在する。第１の磁束障壁上部遷移領域が前記第１の磁束障壁の個別の上部壁と前記第１の傾斜横材との間に存在する。第１の磁束障壁下部遷移領域が前記第１の磁束障壁の個別の下部壁と前記第１の傾斜横材との間に存在する。第２の磁束障壁上部遷移領域が前記第２の磁束障壁の個別の上部壁と前記第２の傾斜横材との間に存在する。第２の磁束障壁下部遷移領域が前記第２の磁束障壁の個別の下部壁と前記第２の傾斜横材との間に存在する。前記遷移領域の各々は好適には、個別の２次曲線の少なくとも概ね個別の形状をなす個別の輪郭形状を有している。変型例として、各遷移領域の輪郭形状は、楕円輪郭、放物線輪郭、およびより高次の多項式輪郭からなるグループから選択された個別の輪郭形状を含んでいてよく、あるいは、各遷移領域の輪郭形状は、個別の楕円輪郭である。本発明のこれらの発展型の範囲内においてもまた、上述のようにロータ部品が鉄コバルト合金から製造できる点が有利であることを再び理解されたい。
【００３６】
好適な例示的バージョンにおいて、半径方向外側を向いた凹部は、偏向が増大した、または磁束線が半径方向に集中した場合に、ハムまたは腎臓状の輪郭を有している。
【００３７】
更なる発展型において、本発明は有利に、前記ロータ部品内および前記ロータ部品の半径に対して横方向に配置された外側磁石ポケット凹部を含んでいてよく、当該外側磁石ポケット凹部は第１の磁石ポケット凹部の主軸に平行な個別の主軸有している。当該外側磁石ポケット凹部は、個別の半径方向外側上面壁および個別の半径方向内側底面壁を有している。また、自身の個別の半径方向外側上面壁と自身の個別の半径方向内側底面壁との間で閉じた個別の第１終端、および自身の個別の半径方向外側上面壁と自身の個別の半径方向内側底面壁との間で閉じた第２終端を有している。第１の半径方向外側に存在する凹部が前記第１終端に近接して配置されていて、当該第１の半径方向外側に存在する凹部はハム状または腎臓状の輪郭を有している。第２の半径方向外側に存在する凹部が前記第２終端に近接して配置されていて、当該第２の半径方向外側に存在する凹部がハム状または腎臓状の輪郭を有している。以下で容易に理解できるように、有利な変型例において、前記外側磁石ポケット凹部の半径方向外側上面壁と、前記外側磁石ポケット凹部の第１終端と間に、外側磁石ポケット凹部の第１の外側遷移領域が存在し、前記外側磁石ポケット凹部の半径方向内側底面壁と、前記外側磁石ポケット凹部の第１終端と間に、外側磁石ポケット凹部の第１の内側遷移領域が存在し、前記外側磁石ポケットの半径方向外側上面壁と、前記外側磁石ポケットの第２終端との間に、外側磁石ポケット凹部の第２の外側遷移領域が存在し、前記外側磁石ポケットの半径方向内側底面壁と、前記外側磁石ポケットの第２終端との間に、外側磁石ポケット凹部の第２の内側遷移領域が存在する。これらの外側磁石ポケットの遷移領域の各々は有利に、個別の２次曲線の少なくとも概ね個別の形状をなす個別の輪郭形状を有していてよい。更に容易に理解できるように、変型例において、前記外側磁石ポケットの遷移領域グループの各遷移領域は有利に、楕円輪郭、放物線輪郭、およびより高次の多項式輪郭からなるグループから選択された個別の輪郭形状を含んでいてよい。あるいは変型例として、各遷移領域の個別の輪郭形状は、個別の楕円輪郭であってよい。
【００３８】
本発明による楕円または略楕円形あるいは２次曲線に従い切り欠き内で丸みを帯びた磁束障壁を有するコバルト／鉄合金のプレートのロータ１を備えたＨＳＭ（またはＣＳＭ）は従って、車両駆動系の電気自動車構造における重要な基準である空間または重量当たりの出力密度の驚異的な向上をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明について、本発明による１個のＣＳＭおよび２個のＨＳＭ積層のロータ形状の好適な例示的バージョンを示す添付の図面を参照しながら、例を用いて以下に詳細に説明する。
【図１】本発明によるロータ形状の第１の例示的な実施形態の説明図である。
【図２】図１における部分ＩＩの拡大図である。
【図３】図２における部分ＩＩＩの比例拡大図である。
【図４】本発明によるロータ形状の第２の実施形態の部分図（６０°切片）である。
【図５】本発明によるＨＳＭ用のロータ形状の第３の好適な実施形態である。
【図６】図５における部分ＶＩの比例拡大図である。
【図７】図６における部分ＶＩＩの比例拡大図である。
【図８】図６における部分の更なる比例拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１に、例えば車両駆動系に適した電流励起同期モータ（ＣＳＭ）用に提供される、本発明によるロータ１（ロータシャフト無し）の例示的バージョンを示す。この例示的バージョンではロータ１は６極実施形態を有しているが、適用可能ならば、２極に、４極、８極等のロータ形状もまた本発明の範囲に含まれる。ロータ極は図１〜２に示されている。
【００４１】
ロータ１は、図１に突極ロータとして示されており、ロータ極２の各々はポールシャンク３および磁極片４を有している。各ロータ極２には、ポールシャンク３の周囲に配置された励磁器巻線５が公知の方法で設けられている。励磁器巻線５の断面は、図１に概要のみ示してハッチングを付している。
【００４２】
この場合におけるロータ１は、均一なロータプレート６のスタック（束）からなり、例えば接着、溶接、または押込嵌め（図示せず）により接続等、公知の方法で組み合わされている。
【００４３】
図１において、ここで積層が、技術的にハブ７と称する閉リング要素から、その上に外から接続された６個のロータ極２に変化し、励磁器巻き線５の導線（例えば銅線）により各々周囲が巻かれていることが分かる。ロータシャフト（図示せず）を受容するロータ１の中央開口部を参照番号８で示す。
【００４４】
各ロータ極２において、磁束障壁として機能する半径方向凹部、すなわち極軸１０に沿ったスリット９が設けられている。凹部またはスリット９はここではロータ極２においてほぼ平行なエッジまたは側面１１（図１、２）を有する中央長手方向開口部として構成されている。
【００４５】
ロータ極、または本例示的バージョンのロータ極２におけるスリット９の寸法および相対的な配置を図１、２に示す。本発明により、新規のロータ形状を示す。[実質的に、その意図および目的の全てを本明細書に引用している独国特許１０２００７０４０７５０Ａ１公報におけるＡｒｎｏ  Ｍａｔｈｏｙによる構造（ＣＳＭ内の磁束障壁の磁気的構造）（米国特許２０１００３０８６８６Ａ１号公報）がここでも機械的に最適化されている。
【００４６】
本発明は、ロータプレート６内の半径方向スリット９を、少なくともその原点、すなわち、その遷移領域１３内のスリット９の半径方向内側終端１２において、当該遷移領域１３（図３）における切り欠き応力を現実に可能な限り減らすべく、楕円形に、すなわち楕円１５の主軸１６と第２軸１７の交点Ｏからの距離１４ａ，．．．１４ｇが連続的に増大するように構成するものである。楕円１５は従って理想的には、自身の主軸１６が、高い回転速度でのトルク伝達に必要な高い圧力および強い遠心力の両方により（両方の力がロータを半径方向外向きに広げるように働くため）生じる高い半径方向応力に接するように配置されている。楕円１５は従って、極軸１０に対して略横方向に配置されている。図３において、凹部またはスリット部９Ａは、左側面１１（エッジ）から半径方向最深点Ｐを越えて右側面１１（エッジ）まで３個の遷移領域１３を有している。
【００４７】
本発明の当該バージョンにおいて、連続的に増大する距離１４ａ〜１４ｇは、楕円１５（図３）の一部として構成されている。完全な楕円１５は、図３に一点鎖線で示すのみである。半径方向スリット９の内側終端１２（前面）において、楕円１５は従って極軸１０に接するように、すなわち自身の主軸１６が極軸１０に垂直に配置されている（図２）。
【００４８】
図に示す例示的バージョンにおいて、楕円１５の主軸１６は好適には、スリット９の幅１８よりも４０〜６０％長い。楕円１５の第２軸１７は好適には、スリット９の幅１８よりも７０〜８０％短い。図３による例示的バージョンにおいて、スリット９の幅１８は約２．５ｍｍに、主軸１６は約３．６ｍｍに、および楕円１５の第２軸１７は約１．４ｍｍに各々選択されている。
【００４９】
発明者らが実行した計算および考察によれば、本構成により、遷移領域１３において応力の効果的、且つ調和した偏向が生じる。しかし、条件としての距離のこの連続的な増大もまた、既に上述のように本発明に従い、楕円１５に加えて、より高次の多項式としての放物線（二次関数）、双曲線により、または直径が異なる円（楕円の近似）の互いに連接する２個以上の半径により実現可能である。
【００５０】
そのような楕円への近似は例えば図６、すなわち磁束障壁の半径方向外側の丸みに見ることができ、図６によれば各々の場合に異なる半径を有する３個の円で構成されている一方、図４による同等の丸みは円形であるかまたは完全に楕円形に構成できる。遷移箇所が角張った、または単一円（半径が一定の）の形ではなく、点Ｏからの距離１４ａ．．．１４ｇが連続的に増大することで生じることが明らかに重要である。
【００５１】
本発明は、楕円と同様の他の２次曲線（双曲線または放物線）に従うように構成することにより、「距離勾配」の要件、すなわち楕円の中心点Ｏ（図３）からの個々の楕円点の距離１４ａ．．．１４ｇが連続的に変化するという要件もまた指定される。
【００５２】
図１〜３で分かるように、当該バージョンにおいて、半径方向スリット９は自身の長軸（ここで極軸１０と一致する）方向に見て、ブリッジまたは横材１９により２個の部分に分割されており、半径方向内側の第１スリット部９Ａは追加的な磁束障壁（図１も参照）として永久磁石３０を受容すべく構成され、半径方向外側の第２スリット部９Ｂは補強されたエアギャップ磁束障壁として構成されている。
【００５３】
本発明による開示内容を用いることにより、以下の部分を好適には楕円および／または放物線状に構成することができる。
・スリット９、または第１スリット部９Ａの半径方向内側終端１２、
・両スリット部９Ａ、９Ｂの各内側端１２または２０、
・第１スリット部９Ａ、またはスリット部９Ａ、９Ｂの半径方向外側終端２１、
・同様に、楕円もまた想定でき、第２スリット部９Ｂの最外側点２６で好適に用いることができる。
【００５４】
好適な例示的バージョンにおいて、ロータ極２のスリット部９Ａ、９Ｂの当該終端１２、２０、２１だけでなく、ロータ形状の開口部または凹部の中実部分への全ての遷移箇所が、遠心力により誘発されてロータプレートにかかる応力を更に弱めるべく距離勾配を有するように、特に楕円形に構成されている。
【００５５】
図２によるバージョンにおいて、ブリッジ１９の幅を参照番号２２で示す。ブリッジ１９の幅２２の値はここでは約１．２ｍｍに、内側の第１スリット部９Ａの長さ２３は約１５．５ｍｍに、半径方向外側の第２スリット部９Ｂの長さ２４は約１２．５ｍｍに選択されている。
【００５６】
第２スリット部９Ｂの外側終端２５の領域はここでは、半径Ｒ１の円形に広げられていて（図２）、その値はここでは約２．６ｍｍである。スリット部９Ｂの最外側点２６は、磁極片４の外殻２７から半径方向距離２８に配置され、この場合その値は約０．７ｍｍである。本例示的バージョンにおいて、最大ロータ半径Ｒは８２ｍｍ（図１）に選択され、ロータ１の開口部８の直径は８５ｍｍに選択されている。
【００５７】
図２において、遷移領域１３内の丸みまたは曲線として同じ楕円１５’が第１スリット部９Ａの外側終端２１および第２スリット部９Ｂの内側終端２０で用いられているが、その第２軸１７’は第１スリット部９Ａの内側終端１２の楕円１５の第２軸１７よりも（約１．０ｍｍ）小さいことが分かる。楕円１５’は、楕円１５と同一主軸１６を有している。
【００５８】
図２、３において、楕円１５または１５’はスリット９の側面１１（エッジ）と半径２９により接続されていて、ここではその値は約５．０ｍｍに選択されている。図１において、スリット９の開口部８と最内側Ｐとの間の半径方向距離（図３も参照）を参照番号３１で示す。この場合の距離３１は１０．０ｍｍ．の値を有している。
【００５９】
本発明によるロータ形状はモータ設計者の新たな可能性を開くものであり、以下の発見に基づいている。
【００６０】
従来技術ではこの構造のおよび出力規模の電流励起同期モータのモータ種類について何ら基本原理を提示しないにため、上述の概念を実現すべく広範な試験、計算およびモデリングが発明者らにより実施された。第１ステップにおいて、ロータシャフトとロータのプレートスタックとの間におけるシリンダの締嵌が試験された。特に毎分８０００〜１２０００回転の高回転速度域において、ハイブリッド同期モータまたはＩＰＭ（内部永久磁石により励磁されるモータ）と同様に、従来のプレートスタックと比較して動作挙動の明確な差をここで確証することができた。
【００６１】
これらの２個の積層を接合圧に関して比較すれば、最大回転速度において約７０％の減少を確証することができた。中位径がより大きく、それに付随して遠心力がより強いことに起因して、回転速度が上がるにつれてシャフトに対するハブ７の拡張がより急速に増大するため、締まりばめが、従って接合圧が減少する。従って、電流励起同期モータの形状に関する本発明によれば、締まりばめの増大は、高回転速度でもロータハブの浮き上がりを防止するため、決定的に好適である。この浮き上がりは、あらゆる動作状況においてロータシャフトとプレートスタックとの間のトルク伝達を確実にするために防止しなければならない。ここでは上の理由により、本発明によれば、図４と類似の公知の従来技術による閉じた積層の場合と同一の接合圧がロータシャフトとハブの間に生じる筈である。
【００６２】
本発明のこれらの発見に基づいて、ロータプレート６の形状寸法を、本発明による安定性に関してより客観的に決定することができた。完成したロータスタックの動作時における故障を防止すべく、必要な構成要素が応力に関して試験されて、形状的に首尾よく適合されている。
【００６３】
提案されたロータプレート６の形状もまた、ロータ１のシャフトからの浮き上がり現象に対して極めて明示的に影響を及ぼす。本発明によるロータ形状に起因するロータシャフトからのロータハブの浮き上がりについて、毎分１２０００回転の最大回転速度において、公差位置に応じた最小接合圧６１２２ＭＰａおよび最大接合圧１４８６２ＭＰａが、本発明によるプロトタイプにおいて測定された。機械シャフトからロータハブを浮き上がらせる回転速度の下限の大幅な増大は、根源的且つ極めて有利な技術的効果をもたらし、この理由のため革新的であると考えられる。
【００６４】
（有限要素方法による）積層の寸法決定は６０°切片のモデルの解析を通じて行なわれるが、シリンダの締嵌の計算に既に利用されていた。凹部（半径方向部スリット９）は極軸に配置されていて、励磁電流無しで利用可能なトルクの磁気抵抗モーメントを増大させるのに役立つ。この特性は、故障時に（車両駆動系における）緊急動作特性を得るＣＳＭにとって必須の重要事項である。
【００６５】
物理的観点から、当該磁束障壁は、反対方向に向う２本の磁束線を互いから分離して、電流軸と磁場軸の間に過度に大きい位相ずれが生じるのを防止する。従って、生じたトルクもまた依然としてロータ巻線の電流供給無しでも（例えば緊急動作時においても）名目トルクに保持できる。
【００６６】
この理由により、当該磁束障壁に寸法決めに対し益々注目が集まっている。理想的には、極は垂直軸において完全に分離されていなければならない。しかし、機械的理由によりこれが不可能なため、磁束障壁は極力大きくなり、「磁気ブリッジ」と称する残りの機械的接続は、永久磁石または基本的に存在する磁束により、好適には磁気的に飽和されている。ブリッジが飽和したならば直ちに磁束障壁として作用する。このように、磁束に関する２個の領域の完全な分離が実現される。
【００６７】
出願人の試験により、標準的寸法決めを伴う本発明が無ければ、ＭＩＳＥＳによる８７０ＭＰａ超の比較応力に対して、ロータプレートの毎分２０００回転において応力ピークに到達する。
【００６８】
パラメータは、相互に影響を及ぼしながら、本発明でしか断ち切れない悪循環を形成していた。本発明により、少なくとも同一性能および同一回転速度範囲を有するＩＰＭと同じ全体的なサイズのＣＳＭを提供することが初めて可能になる。
【００６９】
（半径方向スリット９の）磁束障壁の領域において、水平から垂直への形状遷移箇所で極めて強い切り欠き応力が生じた。従来の丸みでは、応力ピークもまた接線方向の遷移箇所で生じた。本発明により、また変分法により事実として確認されたように、形状的変化により、応力を最小限に抑えることができ、楕円の形状が最終的に最小応力での遷移をモータらした。これは明らかに、切り欠きまでの距離の連続的増大に帰することができる。
【００７０】
楕円１５は従って（図１〜３）、「横向き」すなわち主軸１６がスリット９に垂直に、または半径方向スリット９の終端に接するように構成される。定義から、切り欠き応力は、切り欠きおよび突起に対する力の偏向の結果として応力が集中したものである。本発明によれば、力の偏向は、より「調和的に」構成することができ、これは本発明の重要な効果である。積層内の応力は、外周方向における半径方向応力が主であり、これらは凹部（スリット９）の領域内に偏向される。連続的に距離が増大する楕円１５により、この力の偏向は特に調和的に生じる。
【００７１】
図４において、本発明によるＨＳＭ用のロータ１のロータプレート６の形状の第２のバージョンの部分図を示す。ここで、ロータプレート６には磁束障壁としての凹部９が設けられており、凹部９の第１のグループが直径に関して略半径方向スリットとして構成されているのに対し、凹部９の別のグループは接線スリット（磁石ポケット）として構成されているが、いずれの場合も永久磁石３０を備えている。本バージョンにおいて、全ての凹部９の機械的に極めて強い応力を受ける遷移領域１３が楕円形に構成されている。
【００７２】
各々の場合において隣接する凹部９の間に横材３２が設けられており、その幅は飽和目的で、且つ遠心力に機械的に耐えるように可能な限り狭く構成されている。図４で分かるように、本バージョンでは横材３２は極軸１０に平行な位置を有している。横材３２の中心線は図４において参照番号３４で示す。
【００７３】
図５−８において、本発明によるＨＳＭ用のロータ１のロータプレート６の形状の第３の且つ好適なバージョンを示し、図５はロータプレート６の完全図、図６は図５のＶＩを比例的に拡大した部分図、図７および８は各々同様に図６の比例的に拡大した部分図である。
【００７４】
図５〜８によるＨＳＭ用のプレート形状が図４によるバージョンと実質的に異なるのは、ここではロータプレート６の隣接する凹部９間の横材３２の中心線３４が極軸１０に対して斜めに、好適には約１０〜５０°、特に３０°の角度３３で構成されている点である。
【００７５】
本発明による横材３２が傾く理由は以下の通りである。
・高回転速度では、極軸の半径方向において、永久磁石および永久磁石間の追加的な鉄極による材料の蓄積に起因して、最も強い遠心力がこの方向に生じるため、強い遠心力が影響を及ぼして横材３２を極軸１０の方向に引っ張り、本発明による傾きにより、最大応力の下で、横材３２における材料疲労の兆候を防止して破損の危険性を減らすべく、横材３２は長手方向の張力に対して最も強い応力が掛かるようにし、曲げ応力に対する応力を可能な限り小さくすることが実現される。
・楕円１５を用いることにより、力が偏向している箇所における局所切り欠き効果が減少する。
・横材３２における応力は、傾きの増大に伴い連続的に減少させることができる。
・横材３２の傾きにより、遷移（楕円）の実装が向上したのと合わせて、共働効果が生じて切り欠き効果を更に減らす。
【００７６】
従って本発明により、傾斜横材３２および特別な、特に凹部９の楕円遷移により、ロータプレート６における機械的応力が大幅に軽減される。
【００７７】
この応力減少により、特に以下の結論が得られる。
・傾斜横材３２を明らかにより狭く構成することができ、これは磁石材料に関する材料の節約、従って一定程度の重量削減につながり、
・傾斜横材３２を明らかにより狭く構成することができ、且つ磁気質量は不変のためトルクおよび出力に関して機械の性能が向上し、または
・ロータ１または機械の（最大回転速度に関する）安全性を明らかに向上させることができる。
【００７８】
図８に、図６の更なる部分図を示し、（最小磁石の側の）ロータプレート６の２個の半径方向最外側の凹部９の特別なハムまたは腎臓状の形状を比例的に拡大して見ることができる。半径方向外側に存在する全ての凹部９の全ての曲線形状はここでは、平坦であってロータの外周にほぼ接している楕円１５の一部（完全な楕円１５は図８に一点鎖線で示すのみ）、または実際に楕円を近似するように互いに連接する異なる値の２個の半径の一部のいずれかからなる。従って、例えば左右に２個のより小さい半径を用い、半径方向外側を指す中心には1個のより大きい半径を用いてもよい。
【００７９】
または図８において、半径Ｒ２またはＲ３が各々楕円１５の両側に接続されていて、当該半径は、より小さい半径Ｒ４により互いに接続されていることが分かる。上でより広範に述べてきたように、最小磁石３０の側にある横材３２はまた、本バージョンにおいて特別の傾斜配置、すなわち、ロータプレート６内隣接する凹部９間の横材３２の中心線３４が、極軸１０に対して、値が約１０〜５０°、特に１５〜３０°の角度３３で斜めに配置されている。
【００８０】
本発明による凹部９（図８）の（楕円終端領域を有するハムまたは腎臓状の）曲線形状により、破損に対する有利な応力減少とは別に、これらが「磁気レンズ」（磁束線Ｍに焦点を合わせるレンズ）を形成し、且つ磁束線Ｍを半径方向最外側の小型磁石から略半径方向（図８）に束ねるかまたは偏向させることができる。一方、傾斜横材形状により力の偏向が減少するため、極端に強い切り欠き応力が弱められる。
【００８１】
その結果、例えば磁気質量が減少した本発明によるＨＳＭはより軽量で、且つ外側領域の磁気レンズにより機械的応力に対する安定性が増すと共に、より大きなトルクを有している。（これらの違いのため、図４の構造はこの点では余り好適ではない。）
【００８２】
また、少なくとも本発明によるロータプレート６は、但し適用可能ならば固定子プレートもまた、好適には鉄コバルト合金製であることにも言及する。これにより、電気モータの性能および温度に対する不感性が向上すると共に、熱損失を少なくすることができる。この合金では、好適にはコバルト約５０％と鉄約５０％の合金が得られる。
【００８３】
このような「コバルトプレート」により、これ以外はＨＳＭの同一機械設計でも驚くことに（従来の鉄プレートによるＨＳＭと比較して）約４０％高いトルクが生じる。従って特に高性能レース用の電気エンジンの理想的な構造が見出された。従ってこの方式もまた、発明として重要であると考えられる。
【００８４】
適用可能ならば、これらの鉄コバルトプレートはまた、永久磁石として構成することができ、永久磁石（ＨＳＭ）または電磁石（ＣＳＭ）により生じた磁場がロータプレート６を磁化させる効果が得られる。これはＨＳＭでは本質的な役割を果たさない。一方、ＣＳＭでは、励磁電流の遮断（故障）後であってもロータ磁場が存続し、これをトルク生成に利用できるという効果をもたらす。一方、磁気極性が変化する固定子では、好適には永久磁気プレートは一切用いられることはない。
【００８５】
上述のように、本発明による方式、すなわち他の積層および好適には凹部９の全ての遷移領域に対する楕円（または他の２次曲線）の利用と拡張は実際に極めて重要である。本発明によれば、ＨＳＭ内のロータプレート６の切り欠き応力を２５％も減らすことができたが、これもまた本発明の驚くべき効果である。
【００８６】
電気モータの積層は、明らかに極めて多様である。原理的には少なくともシャフトの近く（内側形状の近く）に存在する凹部９の全ての遷移箇所（高い応力が掛かっている遷移箇所）は、本発明に従いこのように構成することができる。この形状はまた、曲げ応力の軽減にも利用できるであろう。
【００８７】
外側領域の遷移領域１３における好適には楕円による切り欠き応力の系統的軽減は、これにより外側領域における磁気的短絡を大幅に減少させることが可能なため、機械的利点に加えて磁気的利点をモータらし、従って効率が幾分向上することも強調しておく。ロータ１の外側領域における上述の（楕円１５による）磁気的短絡面の減少およびこれによる性能向上もまた、性能の向上と同時にモータの安定性の向上という全体的な目的に属するものである。
【００８８】
遷移領域１３における楕円１５を備えた本発明によるロータプレート構造は、傾斜横材３２と組み合わせることにより、破損（すなわち、横材３２のロータプレート６の固体材料への遷移箇所における）の危険がある箇所に掛かる応力を大幅に軽減することが可能となる。提案された傾斜横材３２により応力の原因が大幅に軽減でき、且つ楕円１５により応力効果が有効に軽減でき、そのため両方の方策により上述の目的の観点からロータの向上が共生的に生じることが試験により確認された。
【００８９】
提案されたロータ形状は、ツールに関して製造コストが僅かに増大するもの、安定性に関して高い要求がなされる用途の場合、凹部の遷移領域１３における楕円または放物線の使用は依然として絶対的に推奨される。
【００９０】
また、提案された傾斜横材３２が比較的長いことにも注意されたい。このため、傾斜横材３２により、磁気経路もまた若干長くなり、従ってこれによる攪乱的、磁束逸脱効果も幾分軽減される。提案された傾斜横材３２は従って、磁場に対するより大きな磁気抵抗をモータらし、そのようにして更なる磁束に対して飽和的に、すなわち「非磁気的に」より急速に作用する。
【００９１】
提案された傾斜横材３２の使用の現実的な観点から更に重要な側面が、傾斜に伴い機械的応力が３０％減少するという点に見られ、これにより、
・傾斜横材３２を明らかにより狭く構成することができ、これは磁石材料に関する材料の節約、従って一定程度の重量削減につながり、
・傾斜横材３２を明らかにより狭く構成することができ、且つ磁気質量は不変のためトルクおよび出力に関して機械の性能が向上し、または
・ロータ１または機械の（最大回転速度に関する）安全性を明らかに向上させることができる。
【００９２】
シリンダ接合圧の試験にも用いた、本発明およびこれに続くＡＮＳＹＳプログラムを用いた有限要素方法による解析を用いて、６０°切片のモデルに基づいて、スリットを不都合無く設けることができ、励磁電流が存在しない場合に利用可能なトルクの磁気抵抗モーメントを増大すべく機能できることが分かった。
【００９３】
この特性は、故障の際に緊急時動作特性を得るためにＣＳＭにとり必須の重要性を有し、本発明に従い搭載される電気自動車に好適である。また、永久磁石ロータプレートを選択する場合、この効果は更に強まる。
【００９４】
この磁束障壁は、反対方向に向かう２本の磁束線を互いから分離して、電流軸と磁場軸の間に過度に大きい位相ずれ生じるのを防止する。従って、生じるトルクは依然としてロータ巻線の電流供給無しでも名目トルクに保持でき、これは機能的な安全性とは無関係に電気自動車において極めて重要な役割を果たす。
【００９５】
本発明により、ロータスタック全体、従ってハイブリッド同期モータ（ＨＳＭ）（および適用可能ならば、本発明の利用に従い、電流励起同期モータＣＳＭも）が変革される。本発明は従って、特に毎分約１２０００回転で高い角速度による強い遠心力に起因して動作時に積層に集中的に応力が掛かるため、ロータプレート内の強い力を従来技術よりもうまく扱う改良された積層を提供する。
【００９６】
更なる実施形態、本発明の変型例、およびそれらの組み合わせもまた、添付の請求項に従い権利保護される範囲の枠組み内で考えられるが、本発明の開示内容に関する知識があれば、当業者は本発明による知見を得た後で更なる技術情報を一切必要としない。
【符号の説明】
【００９７】
１  ロータ、２  ロータ極、３  ポールシャンク、４  磁極片、５  励磁器巻線（断面）、６  ロータプレート、７  ハブ、８  中央開口部（接合部直径）、９  凹部／スリット、または輪郭断面、９Ａ  第１スリット部、９Ｂ  第２スリット部、１０  極軸、１１  側面／縁（凹部／スリット９）、１２  （スリットまたは第１スリット部９Ａの）内側終端、１３  遷移領域、１４ａ〜１４ｇ  主軸および第２軸の交点からの距離、１５，１５’  ２次またはより高次の、好適には楕円、１６  主軸（楕円の）、１７，１７’ （楕円１５または１５’の）第２軸、１８  （スリットの）幅、１９  ブリッジ、２０  （第２スリット部９Ｂの）内側終端、２１  （第１スリット部９Ａの）外側終端、２２  （ブリッジ１９の）幅、２３  （第１スリット部９Ａの）長さ、２４  （第２スリット部９Ｂの）長さ、２５  （第２スリット部９Ｂの）外側終端、２６  （第２スリット部９Ｂの）最外側点、２７  外殻（ロータ極の輪郭部分）、２８  半径方向距離、２９  半径、３０  永久磁石、３１  距離、３２  横材、３３  角度、３４  （横材の）中心線、Ｍ  磁束線、Ｏ  （楕円の主軸および第２軸の）交点、Ｐ  半径方向最内側の凹部／スリット、Ｒ  ロータ半径、Ｒ１  （第２スリット部９Ｂの）半径、Ｒ２〜Ｒ４  半径。
【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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【国際調査報告】
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