(57)【要約】【課題】トルクリップルの低減。【解決手段】内部永久磁石機械または同期リラクタンス機械などのＸ相を有する電気機械であって、固定子歯および固定子コアを有し、Ｍ個のスロットを有する固定子アセンブリであって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリと、空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された、Ｎ個の極を有する回転子アセンブリであって、シャフト、およびシャフトの周りに円周状に配置された回転子コアを含む回転子アセンブリとを含む電気機械。機械は、ｋの値が、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である。電気機械は、回転子スポークの外部表面と固定子の内側固定子表面との間で不均一のギャップを含んでもよい。【選択図】図１
2015080403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ相を有する電気機械（１００）であって、
複数の固定子歯を備える固定子コア（１２）を備える固定子アセンブリ（１０）であって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、前記固定子アセンブリ（１０）が、空洞を画定する内表面（１６）とともに長手軸に沿って延在し、Ｍ個のスロットを有する固定子アセンブリ（１０）と、
前記空洞の内部に配設され、前記長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリ（２０）であって、Ｎ個の極を有し、
シャフト（４０）、
前記シャフト（４０）の周りに円周状に配置された回転子コア（２２）、および
複数の永久磁石（２４）であって、スタック間に配設され磁場を生成するように構成され、前記磁場が前記固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石（２４）を備える回転子アセンブリ（２０）と
を備え、
さらに、前記電気機械（１００）は、スポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である、電気機械（１００）。
【請求項２】
さらに、ｋがＹ．５であり、Ｙが整数である、請求項１に記載の電気機械（１００）。
【請求項３】
さらに、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．７であり、Ｙが整数であり、さらにｋ≠Ｙ．５である請求項１に記載の電気機械（１００）。
【請求項４】
前記固定子アセンブリ（１０）が中心Ｃ1を有する内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が中心Ｃ2を有する外側曲面を有する複数のスポーク（２２）を備え、Ｃ1≠Ｃ2である、請求項１に記載の電気機械（１００）。
【請求項５】
前記固定子アセンブリ（１０）が内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が、前記内側曲面に面する外表面（２６）を有する複数のスポーク（２２）を備え、前記内側曲面と前記外表面（２６）との間にギャップを画定し、前記ギャップは前記外表面（２６）の長さに沿って不均一距離を有する、請求項１に記載の電気機械（１００）。
【請求項６】
前記外表面（２６）が湾曲している、請求項５に記載の電気機械（１００）。
【請求項７】
請求項１に記載の電気機械（１００）と、前記電気機械（１００）に取り付けられた車両支持構造物とを備える車両。
【請求項８】
Ｘ相を有するスポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械であって、
複数の固定子歯を備える固定子コア（１２）を備える固定子アセンブリ（１０）であって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、前記固定子アセンブリ（１０）が、空洞を画定する内表面（１６）とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリ（１０）と、
回転子コア（２２）を備える回転子アセンブリ（２０）であって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、前記長手軸の周りで回転するように構成され、
シャフト（４０）、および
複数の永久磁石（２４）であって、前記回転子コア（２２）に配設され磁場を生成するように構成され、前記磁場が前記固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石（２４）を備える回転子アセンブリ（２０）と
をさらに備え、前記固定子アセンブリ（１０）が、内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が、前記内側曲面に面する外表面（２６）を有する複数のスポーク（２２）を備え、前記内側曲面と前記外表面（２６）との間にギャップを画定し、前記ギャップが前記外表面（２６）の長さに沿って不均一距離を有するスポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械。
【請求項９】
前記外表面（２６）が湾曲している、請求項８に記載のスポークタイプＩＰＭ機械。
【請求項１０】
さらに、前記内側曲面が中心Ｃ1を有し、前記外側曲面が中心Ｃ2を有し、Ｃ1≠Ｃ2である、請求項８に記載のスポークタイプＩＰＭ機械。
【請求項１１】
さらに、前記ＩＰＭ機械は、ｋの値がｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である、請求項８に記載のスポークタイプＩＰＭ機械。
【請求項１２】
さらに、ｋがＹ．５であり、Ｙが整数である、請求項１１に記載のスポークタイプＩＰＭ機械。
【請求項１３】
さらに、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．７であり、ここでＹが整数であり、さらにｋ≠Ｙ．５である、請求項１１に記載のスポークタイプＩＰＭ機械。
【請求項１４】
請求項８に記載のスポークタイプＩＰＭ機械と、前記スポークタイプＩＰＭ機械に取り付けられた車両支持構造とを備える車両。
【請求項１５】
Ｘ相を有する電気機械（１００）であって、
複数の固定子歯を備える固定子コア（１２）を備える固定子アセンブリ（１０）であって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、前記固定子アセンブリ（１０）が、空洞を画定する内表面（１６）とともに長手軸に沿って延在し、前記固定子アセンブリ（１０）がＭ個のスロットを有する固定子アセンブリ（１０）と、
前記空洞の内部に配設され、前記長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリ（２０）であって、Ｎ個の極を有し、
シャフト（４０）、および
前記シャフト（４０）の周りに円周状に配置された回転子コア（２２）を備える回転子アセンブリ（２０）と
を備え、
さらに、前記電気機械（１００）は同期リラクタンス機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である、電気機械（１００）。
【請求項１６】
さらに、ｋがＹ．５であり、Ｙが整数である、請求項１５に記載の電気機械（１００）。
【請求項１７】
さらに、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．７であり、Ｙが整数であり、さらにｋ≠Ｙ．５である、請求項１５に記載の電気機械（１００）。
【請求項１８】
前記固定子アセンブリ（１０）が中心Ｃ1を有する内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が中心Ｃ2を有する外側曲面を有する複数のスポーク（２２）を備え、Ｃ1≠Ｃ2である、請求項１５に記載の電気機械（１００）。
【請求項１９】
前記固定子アセンブリ（１０）が内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が、前記内側曲面に面する外表面（２６）を有する複数のスポーク（２２）を備え、前記内側曲面と前記外表面（２６）との間にギャップを画定し、前記ギャップは前記外表面（２６）の長さに沿って不均一距離を有する、請求項１５に記載の電気機械（１００）。
【請求項２０】
前記外表面（２６）が湾曲している、請求項１９に記載の電気機械（１００）。
【請求項２１】
請求項１５に記載の電気機械（１００）と、前記電気機械（１００）に取り付けられた車両支持構造物とを備える車両。
【請求項２２】
Ｘ相を有する同期リラクタンス機械であって、
複数の固定子歯を備える固定子コア（１２）を備える固定子アセンブリ（１０）であって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、前記固定子アセンブリ（１０）が、空洞を画定する内表面（１６）とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリ（１０）と、
回転子コア（２２）およびシャフト（４０）を備える回転子アセンブリ（２０）であって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、前記長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリ（２０）と
を備え、
前記固定子アセンブリ（１０）が、内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が、前記内側曲面に面する外表面（２６）を有する複数のスポーク（２２）を備え、前記内側曲面と前記外表面（２６）との間にギャップを画定し、前記ギャップが前記外表面（２６）の長さに沿って不均一距離を有する同期リラクタンス機械。
【請求項２３】
前記外表面（２６）が湾曲している、請求項２２に記載の同期リラクタンス機械。
【請求項２４】
ｋの値がｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である、請求項２２に記載の同期リラクタンス機械。
【請求項２５】
さらに、ｋがＹ．５であり、Ｙが整数である、請求項２４に記載の同期リラクタンス機械。
【請求項２６】
さらに、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．７であり、Ｙが整数であり、さらにｋ≠Ｙ．５である、請求項２４に記載の同期リラクタンス機械。
【請求項２７】
前記固定子アセンブリ（１０）が中心Ｃ1を有する内側曲面を有し、前記回転子アセンブリ（２０）が中心Ｃ2を有する外側曲面を有する複数のスポーク（２２）を備え、Ｃ1≠Ｃ2である、請求項２２に記載の同期リラクタンス機械。
【請求項２８】
請求項２２に記載の同期リラクタンス機械と、前記同期リラクタンス機械に取り付けられた車両支持構造とを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気機械に関し、より詳細には、スポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械および同期リラクタンス機械などの電気機械、ならびにトルクリップルに効果的に対処する設計の配置構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポークタイプＩＰＭ機械および同期リラクタンス機械などの電気機械におけるトルクリップルが問題である。トルクリップルが低いと電気機械の過渡損失の減少をもたらすとともに、電気的トルク入力へのよりスムーズな反動をもたらす。
【０００３】
トルクリップルを低減させる一技法は、スロットピッチにより固定子をシフトさせることである。この手法はトルクリップルを低減させるのに役立つが、この手法は、望ましくない応力をスロットの絶縁材料上にもたらすとともに機械のトルク成分を減少させることがある。固定子を軸線方向にわたってシフトさせ、またはまたがせると、スロット絶縁に切り込み得る鋭い縁部を作り出し最終的には電気機械の堅牢性および信頼性に影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８４２１２９１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
したがって、スポークタイプＩＰＭ機械および同期リラクタンス機械などの電気機械における現行の設計においてトルクリップルを効果的に低減させるように改良することが望ましい。
【０００６】
本発明の一実施形態によると、Ｘ相を有する電気機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在し、Ｍ個のスロットを有する固定子アセンブリと、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、シャフト、シャフトの周りに円周状に配置された回転子コア、および複数の永久磁石であって、スタック間に配設され磁場を生成するように構成され、この磁場が固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石を備える回転子アセンブリとを備え、さらに電気機械は、スポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である。
【０００７】
別の実施形態によると、Ｘ相を有するスポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリと、回転子コアを備える回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成され、さらに、シャフト、および複数の永久磁石であって、回転子コアに配設され磁場を生成するように構成され、この磁場が固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石を備える回転子アセンブリとを備え、固定子アセンブリが内側曲面を有し、回転子アセンブリが、内側曲面に面する外表面を有する複数のスポークを備え、内側曲面と外表面との間にギャップを画定し、ギャップが外表面の長さに沿って不均一距離を有する。
【０００８】
例示的実施形態によると、Ｘ相を有する電気機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在し、前記固定子アセンブリがＭ個のスロットを有する固定子アセンブリと、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された、回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、シャフト、およびシャフトの周りに円周状に配置された回転子コアを備える回転子アセンブリとを備え、さらに、電気機械は同期リラクタンス機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である。
【０００９】
例示的実施形態によると、Ｘ相を有する同期リラクタンス機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリと、回転子コアおよびシャフトを備える回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリとを備え、固定子アセンブリが内側曲面を有し、回転子アセンブリが、内側曲面に面する外表面を有する複数のスポークを備え、内側曲面と外表面との間にギャップを画定し、ギャップが外表面の長さに沿って不均一距離を有する。
【００１０】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および有利な点は、以下の詳細な説明を、添付図面を参照して読むとよりよく理解されるであろう。ここで添付図において同様の符号は、図面全体にわたって同様の部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の例示的実施形態によるスポークタイプＩＰＭ機械の回転子アセンブリおよび固定子アセンブリの横断面図である。
【図２】本発明の別の例示的実施形態によるスポークタイプＩＰＭ機械の回転子アセンブリおよび固定子アセンブリの単極部分のクローズアップ横断面図である。
【図３】図２に示された単極の固定子回転子界面のさらなるクローズアップ横断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に詳細に論じるように、本発明の実施形態は、スポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械および同期リラクタンス機械を含めて、電気機械のトルクリップルを低減させる、電気機械に適用可能な設計技法を対象とする。この設計は、分布巻線を有しながら製造の複雑さを低減させる電動モータに使用することができる。方法は、極当たり相当たりの組合せの特殊なスロットを再考することによってトルクリップルを目指し、この組合せは分割されたスポーク回転子と組み合わされた特有の数のスロットを有する固定子によって実現される。方法の別の態様は、回転子スポークの外部表面の形、および／または回転子スポークと固定子との間にギャップを構成することによりトルクリップルに目標を向ける。本発明の実施形態は、電気機械におけるトルクリップルを効果的に低減させる、一方または両方の態様を用いることができる。
【００１３】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「一つの（ａ）」、「一つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」および「前記」は、１つまたは複数の要素があることを意味するように意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は包括的であることを意図し、列挙された要素以外に追加の要素があり得ることを意味する。動作パラメータの例はいずれも、開示された実施形態の他のパラメータを排除するものではない。
【００１４】
図１を参照すると、アセンブリ１００の正面斜視図が示されている。アセンブリ１００は、回転子アセンブリ２０を取り囲む固定子アセンブリ１０を備え、さらに回転子アセンブリ２０は、シャフトまたは車軸４０を取り囲む。図示のように、回転子アセンブリ２０は、一般に、周囲の固定子アセンブリ１０により画定される空洞の内部に配設される。アセンブリ１００は電気機械として機能することができ、したがって、回転子アセンブリ２０は重心軸（「ｚ」のマークを付けている）の周りで回転し、それによって最終的に回転エネルギーをシャフト４０で与えることができる。電気機械１００すなわちアセンブリは、これらに限られないがオフハイウエートラック（ＯＨＶ）、鉱業車両等などを含めて車両用のトラクション駆動モータを含む様々な用途に使用することができる。
【００１５】
固定子アセンブリ１０は、固定子コア１２であって、複数の固定子スロット１４間に挿入された複数の固定子歯を有するとともに、交流（ＡＣ）により励起されると、固定子巻線（図示せず）が固定子磁場を生成するように構成される固定子コア１２を備えることができる。固定子コア１２は、長手軸（「ｚ」）に沿って延在する。固定子コア１２の内表面は、空洞を画定する。固定子アセンブリ１０はＭ個のスロットを含み、Ｍはスロットの量である。Ｍは実質的に任意の偶数であり得る。一定の実施形態では、Ｍは例えば、３６、５４、６０等などであってもよい。
【００１６】
回転子アセンブリ２０は、空洞内部に配設され、長手軸およびシャフト４０の周りで回転するように構成される。回転子アセンブリ２０は、Ｎ個の極を有し、Ｎは極の量である。回転子アセンブリ２０は、シャフト４０の周りに円周状に配置された回転子コア２２を備える。Ｎは、実質的に２よりも大きい任意の偶数であってもよい。一定の実施形態では、Ｎは、例えば、８、１２等などであってよい。
【００１７】
回転子アセンブリ２０は、回転子コアの一部を形成する複数のスポーク２２を含んでもよい。図１では、ＩＰＭ機械を示し、回転子アセンブリ２０は、図示のように軸線方向に分布するとともに、スポーク２２が挿入される複数の磁石２４をさらに備える。
【００１８】
回転子アセンブリ２０および固定子アセンブリ１０は、集合的にＸ相を有する電気機械１００を備える。電気機械１００の実施形態における一般的なＸの値は、三相である。
【００１９】
電気機械１００は、Ｍ個のスロット、Ｎ個の極、およびＸ相を有するように構成され、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であり、ｋは非整数である。実施形態では電気機械１００は、ｋ＝Ｙ．５であるように構成され、Ｙは整数である。他の実施形態では、電気機械１００は、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．７であるように構成され、Ｙは整数である。
【００２０】
図のように、ｋのある値はいくつかの利点を有することがあるが、ｋに対して他の値を使用してもよい。例えば、値ｋ＝Ｙ．５は、トルクリップルを低下させることに関して一定の利点を有することが分かっている。しかしながら、Ｙ．５（例えば、Ｙ．３≦ｋ≦Ｙ．４またはＹ．６≦ｋ≦Ｙ．７）以外のｋの値を使用してもよい。これらの特定の実施形態ではトルクリップルの低減は、追加の鉄損を伴う場合がある。鉄損に対処するために様々な冷却手段を、例えば空気または液体冷却により回転子の部分を冷却することを含めて、鉄損に対処するのに使用してもよい。
【００２１】
したがって限定でない例により、電気機械１００の実施形態は、一実施形態においては８極、３６スロット、および三相を有してもよく、それによってｋ＝１．５である。別の実施形態では、電気機械１００は、１２極、５４スロット、三相を有してもよく、それによってｋ＝１．５である。別の実施形態では、電気機械１００は、８極、６０スロット、三相を有してもよく、それによってｋ＝２．５である。別の実施形態では、電気機械１００は、１０極、７５スロット、三相を有してもよく、それによってｋ＝２．５である。他の組合せは、本発明の態様から逸脱することなく可能である。
【００２２】
限定でない例により、図１に示す実施形態は、６０スロット（すなわち、Ｍ＝６０）および８極（すなわち、Ｎ＝１０）を有する三相（すなわち、Ｘ＝３）電気機械１００である。
【００２３】
図２および図３の両方においてクローズアップ図を参照すると、本発明の別の態様は、電気機械におけるトルクリップルの低減を支援するために、単独でまたは前述の態様と組み合わせて適用することができる。図２および図３は、回転子および固定子界面の別の実施形態の単極部分のみを示しており、例えば説明を明瞭にするためにのみ磁石２４を示していない。図示のように、固定子アセンブリ１０の内表面１６は、回転子アセンブリ２０のスポーク２２の外表面２６に面している。ギャップが、内表面１６と外表面２６との間で画定される。ギャップは、外表面２６の長さ（「Ｌ」で表される）に沿って不均一である。図３に示すように、ギャップの距離は、スポーク２２のＤ軸線に沿って中間点でＸ1であってもよく、スポーク２２の端部でＸ2であってもよく、ここでＸ1＞Ｘ2である。スポーク２２に沿ったギャップの差は、例えば、内表面１６および外表面２６の曲率の中心点の差により与えられる。図示のように、内表面１６は、半径Ｒ1および中心点Ｃ1を有する曲率を有する。同様に、外表面２６は、半径Ｒ2および中心点Ｃ2を有する曲率を有する。電気機械１００は、Ｃ2≠Ｃ1であるように構成してもよい。このようにして、外表面２６と内表面１６との間のスポーク２２の長さに沿ったギャップは、不均一である。
【００２４】
外表面２６の長さＬに沿って不均一ギャップを設けることにより、より正弦波の磁場がギャップに与えられ、最終的に電気機械１００のトルクリップルを低減するのに役立つ。外表面２６の構成は、実施形態に応じて変化する。例えば、図２および図３におけるスポーク２２の外表面２６は連続した凸状曲面である。他の湾曲した形および構成を使用してもよい。さらに他の実施形態では、外表面２６は湾曲する必要がない。例えば、外表面２６は、代わりに角張っている、直線、弓型等であってもよい。Ｄ軸線に対応する外表面２６の長さＬの中間点は、固定子コア１２の内表面１６への外表面２６の最近接点であってもよい。
【００２５】
限定でない例により、図２および図３に示される実施形態は４８スロット（すなわち、Ｍ＝４８）および８極（すなわち、Ｎ＝８）を有する三相（すなわち、Ｘ＝３）電気機械１００であってもよい。したがって、図２および図３に示される実施形態では、ｋの値は、たまたま２．０であってもよい。
【００２６】
Ｘ1、Ｘ2、Ｃ1、Ｃ2、Ｒ1、およびＲ2の値は、特定の電気機械１００に応じて変動するであろう。Ｘ1の典型的な値の例は、約０．５ｍｍから約１．２ｍｍの範囲の大きさである。同様にＸ2の典型的な値の例は、実施形態では、Ｘ2＞Ｘ1のとき、約１．５ｍｍから約４．０ｍｍの範囲の大きさである。Ｒ1およびＲ2の典型的な値の例は、約２０ｍｍから約３００ｍｍの範囲にある。他の値は、範囲から逸脱することなく使用してもよい。
【００２７】
電気機械１００は、様々な電気機械であってよい。図は、回転子アセンブリ２０内に磁石２４を示しているが、磁石を使用する必要がある。例えば、電気機械１００は、スポークタイプＩＰＭ機械（すなわち、磁石２４を有する）、同期リラクタンス機械（すなわち、磁石を有しない）等などであってもよい。
【００２８】
電気機械は、上記で述べたように、例えば、様々な車両上のトラクションモータを含めて様々な用途によく適することができる。しかしながら、そのような電気機械は様々な他の用途に使用してもよい。電気機械は、トラクション応用、風力タービンおよびガスタービン、航空用途の始動電気機械、工業応用、電気器具等などの他の限定されない例にも使用することができる。
【００２９】
したがって、本発明の一実施形態によると、Ｘ相を有する電気機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在し、Ｍ個のスロットを有する固定子アセンブリと、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、シャフト、シャフトの周りに円周状に配置された回転子コア、および複数の永久磁石であってスタック間に配設され磁場を生成するように構成され、この磁場が固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石を備える回転子アセンブリとを備え、さらに電気機械は、スポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である。
【００３０】
別の実施形態によると、Ｘ相を有するスポークタイプ内部永久磁石（ＩＰＭ）機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在する固定アセンブリと、回転子コアを備える回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成され、さらに、シャフト、および複数の永久磁石であって、回転子コアに配設され磁場を生成するように構成され、この磁場が固定子磁場と相互作用してトルクを生成する永久磁石を備える回転子アセンブリとを備え、固定子アセンブリが、内側曲面を有し、回転子アセンブリが、内側曲面に面する外表面を有する複数のスポークを備え、内側曲面と外表面との間にギャップを画定し、ギャップが外表面の長さに沿って不均一距離を有する。
【００３１】
例示的実施形態によると、Ｘ相を有する電気機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、さらに固定子巻線が、交流により励起されると固定子磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在し、前記固定子アセンブリがＭ個のスロットを有する固定子アセンブリと、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された、回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、シャフト、およびシャフトの周りに円周状に配置された回転子コアを備える回転子アセンブリとを備え、さらに、電気機械は同期リラクタンス機械を備え、ｋの値は、ｋ＝Ｍ／（Ｘ＊Ｎ）であるように構成され、ここでｋは約１．３よりも大きい非整数である。
【００３２】
例示的実施形態によると、Ｘ相を有する同期リラクタンス機械は、複数の固定子歯を備える固定子コアを備える固定子アセンブリであって、Ｍ個のスロットを有し、さらに固定子巻線が、交流により励起されると磁場を生成するように構成され、該固定子アセンブリが、空洞を画定する内表面とともに長手軸に沿って延在する固定子アセンブリと、回転子コアおよびシャフトを備える回転子アセンブリであって、Ｎ個の極を有し、前記空洞の内部に配設され、長手軸の周りで回転するように構成された回転子アセンブリとを備え、固定子アセンブリが内側曲面を有し、回転子アセンブリが、内側曲面に面する外表面を有する複数のスポークを備え、内側曲面と外表面との間にギャップを画定し、ギャップが外表面の長さに沿って不均一距離を有する。
【００３３】
当然ながら、上述したこのような目的または利点のすべては、任意の特定の実施形態により必ずしも実現できるとは限らないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者は、本明細書で説明されたシステムおよび技法が、必ずしも本明細書において教示されまたは示唆され得る他の目的または利点を実現することなく本明細書で教示された（１つまたはグループの）利点を実現しまたは最適化する仕方で実施されまたは実行され得ることを認識するであろう。
【００３４】
本発明のいくつかの特徴のみが本明細書で例示され説明されたが、多くの変更および変形は当業者が想到するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に入るような、このようなすべての変更および変形を包含することを意図していることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  固定子アセンブリ
１２  固定子コア
１４  固定子スロット
１６  内表面
２０  回転子アセンブリ
２２  回転子コア、スポーク
２４  磁石
２６  外表面
４０  シャフト、車軸
１００  アセンブリ、電気機械
【図１】
2015080403.tif 000003
【図２】
2015080403.tif 000004
【図３】
2015080403.tif 000005
【外国語明細書】
2015080403000001.pdf