(57)【要約】  本発明は電気的回転機械用の能動回転子構造（３０１）の一部として使用対象の回転子ポールピース構造に関する。この能動回転子構造（３０１）は円形であり、ポールピースと回転子構造の円周方向に磁化された永久磁石（３０７）とを備える。回転子ポールピース構造（３０３，３０５）は一体化ブリッジによって連結された少なくとも２つの個別に間隔をあけたポールピースを持つ単一構造である。本発明はさらに回転子ポールピース構造（３０３，３０５）と、回転子ポールピース構造（３０３，３０５）を備えた電気的機械用の回転子（３０１）の製造方法に関する。本発明によるこれらの回転子ポールピース構造（３０３，３０５）を使用することによりポールピースに対する磁石（３０７）の組み立てが著しく向上する。
2011516017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的回転機械のための回転子であって、該回転子は前記電気的回転機械の固定子の固定子磁界と相互作用するための回転子磁界を発生するように構成され、前記回転子は管状であり、かつ該管状回転子の円周に沿って配置され、前記回転子磁界を発生するように前記回転子の円周方向に磁化された永久磁石を備え、該永久磁石がこの永久磁石によって発生される回転子磁界を半径方向に指向するための軸方向に延びる回転子ポール部によって回転子の円周方向に互いに分離されてなる回転子において、前記回転子ポール部の２つの少なくともそれぞれの部分が単一構造を形成するように一体化ブリッジにより互いに接続されていることを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記単一構造は軟磁性粉末のような軟磁性材料から作られる、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記少なくとも２つの回転子ポール部の各々が前記永久磁石の２つに磁気結合された軸方向に延びる能動部分と、その能動部分から延びかつ前記永久磁石から変位している接続部分とを有し、該接続部分が前記一体化ブリッジに接続されて成る、請求項１と請求項２のいずれかに記載の回転子。
【請求項４】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して半径方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分からある角度で延びて成る、請求項３に記載の回転子。
【請求項５】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して軸方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分から軸方向に延びて成る、請求項３に記載の回転子。
【請求項６】
前記接続部分が、前記少なくとも２つの回転子ポール部から前記一体化ブリッジを分離するための予め決まった切断点を有する、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項７】
前記ポール部の少なくとも２つが、前記回転子の円周に沿って互いから隔てられている、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項８】
前記一体化ブリッジは、前記少なくとも２つの回転子ポール部が前記回転子の軸方向に延びるそのもとを構成する環状一体化ブリッジである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項９】
前記一体化ブリッジが、少なくとも２つのポール部を接続するリングセグメントである、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１０】
前記回転子ポール部が、前記回転子ポール部間の距離よりも小さい幅を有する、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１１】
各ポールピース構造が一体化ブリッジにより接続された個別に間隔をあけた回転子ポール部を有する第１および第２のポールピース構造を備え、前記回転子ポール部が前記ポール部間の距離よりも小さい幅を有し、また前記第１および第２のポールピース構造がポール部間にスロットを形成するように配置され、少なくとも１つの永久磁石が前記第１および第２のポールピース構造間に配置されて成る、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１２】
各永久磁石が第１磁極と第２磁極を有し、前記第１のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第１ポールに磁気的に結合され、また前記第２のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第２磁極に磁気的に結合される、請求項１１に記載の回転子。
【請求項１３】
複数のポールピース構造を備え、前記少なくとも２つの回転子ポールピースの各々がそれぞれ第１および第２サブセクションに分割され、各回転子ポール部のそれぞれのサブセクションはそれぞれの回転子ポールピース構造の部分として形成される、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１４】
前記複数のポールピース構造の各々は前記永久磁石の１つのそれぞれの横側に沿い軸方向に延びる２つのポールサブセクションを備え、そのサブセクションは、軸方向と円周方向に前記永久磁石を取り囲むようにそれぞれの一体化ブリッジによって各端で互いに接続される、請求項１３に記載の回転子。
【請求項１５】
前記複数のポールピース構造の各々は楔形状で成る、請求項１３または請求項１４に記載の回転子。
【請求項１６】
軟磁性材料から作られた軸方向に延びる回転子ポール部によって円周方向に互いに分離される複数の永久磁石を備えた回転子を製造するための方法であって、
各構造が一体化ブリッジによって接続された個別に間隔をあけたポール部を有する、少なくとも第１および第２のポールピース構造を各々組み合わせ、それによってそれぞれの回転子ポール部間にスロットを形成し；
前記第１および第２ポールピース構造間に形成された各スロットに少なくとも１つの永久磁石を配置する諸ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの永久磁石の配置後１つまたはそれ以上の一体化ブリッジを除去することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気的回転機械用の回転子に関する。本発明はさらに、回転子ポールピース構造（ｒｏｔｏｒ  ｐｏｌｅ  ｐｉｅｃｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を持った電気的回転機械用の回転子の製造方法に関する。ポールピースに対する磁石の組み立ては本発明によるこれらの回転子ポール構造の使用により著しく向上する。
【背景技術】
【０００２】
長年の間、変調ポール機、かみあいポール機（ｃｌａｗ  ｐｏｌｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）、ルンドル機（ＬＵＮＤＥＬＬ  ｍａｃｈｉｎｅ）及び横磁束型機（ＴＦＭ）から発展した電気機械設計にますます関心が高まってきている。これらの機械の原理を用いる電気機械は１９１０年ごろ以前にアレクサンダーソン（ＡＬＥＸＡＮＤＥＲＳＳＯＮ）とフェッセンデン（ＦＥＳＳＥＮＤＥＮ）によって開示された。ますます関心を呼ぶ最も重要な理由の１つは、例えば誘導機、スイッチドリラクタンス機のみならず永久磁石ブラシレス機についてその設計が非常に高いトルク出力を可能にすることである。さらに、かかる機械は、コイルがしばしば製造し易い点で有利である。しかしながら、その設計の欠点の１つは、かかる機械は典型的には製造するのに比較的費用がかかることかつ、該機械は漏洩磁束が大きいために力率が低くかつ磁石材料を多く必要とすることである。力率が低いとパワー電子回路（即ち機械の同期使用時電源）のサイズを大きくする必要があり、該回路サイズを大きくすることは、トータルドライブの容積、重量及び費用を増大させる。
【０００３】
変調ポール機の固定子は基本的に、軟磁性コア構造により形成される多歯を磁気的に供給する中心単巻き線の使用を特徴とする。軟磁性コアは次いでその巻き線の周りに形成され、他方他の共通電気機械構造に対して巻き線は歯コア部の周りに形成される。変調ポール機トポロジイの複数例は例えば、かみ合いポール機、クローフィート（Ｃｒｏｗ−ｆｅｅｔ）機、ルンドル機またはＴＦＭ機として時には認識されている。埋め込み磁石をもった変調ポール機は、ポール部によって分離されている複数の永久磁石を備えた能動回転子構造を有することをさらに特徴としている。能動回転子構造は偶数のセグメントから構成され、他方そのセグメントの半数は軟磁性材料で作られかつ他の半分は永久磁石材料で作られている。その永久磁石は、永久磁石の磁化方向が実質的に円周方向、即ちそのＮ極（ｎｏｒｔｈ  ｐｏｌｅ）とＳ極（ｓｏｕｔｈ  ｐｏｌｅ）がそれぞれ略円周方向を指すように配置される。
【０００４】
現状の方法は、個別部品として、代表的には１０−５０の個別ピースの、かなり多数の回転子セグメントを作ることである。これらのセグメントの組み立ては、組み立て中にポール部を互いに反発しやすくする永久磁石セグメントの極性方向を対向させることによりさらに複雑化される。所望の機械構造における軟磁極部の磁気機能性は、完全に３次元的であり、かつ軟磁極部が、高透磁率を有し全３空間方向に磁束を効率的に担持できることが要求される。積層鋼板を使用する在来の設計は、鋼板の面に垂直な方向に要求される高透磁率を示さないし、また、積層鋼板構造の現状のものよりも高い磁束等方性を示す軟磁性構造及び材料を使うことがここでは有利である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施例は１つまたはそれ以上の上記問題を解決する回転子を提供する。
これは電気的回転機械用の回転子構造によって得られ、前記回転子構造は円形横断面を持つ管状であり、また回転子ポール部（セクション）と、２つの隣り合う永久磁石が回転子ポール部によって円周方向に分離されている場合に前記回転子の円周方向に磁化された永久磁石とを備えている。回転子構造の実施例は１つまたはそれ以上の回転子ポールピース構造を備え、各回転子ポールピース構造は一体化ブリッジ（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｂｒｉｄｇｅ）によって接続された２つの個別に間隔を置いた回転子ポール部の少なくともそれぞれの部品を有する単一構造の形をとっている。
【０００６】
若干の実施例では、接続されかつ一体化された回転子ポール部（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｒｏｔｏｒ  ｐｏｌｅ  ｓｅｃｔｉｏｎｓ）の全てが、磁気的に活性な永久磁石に対して組み立て後均一な磁気極性を示し、かつ同一の一体化構造（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のポール部間内の一体化ブリッジに起因する付加的磁気漏洩は何ら存在しない。
【０００７】
永久磁石は回転子磁界を発生するから、また永久磁石は回転子ポール部のそれぞれに直接磁気結合されるので、回転子ポール部間距離をよく画定した回転子ポール部の安定した配置をもたらすように、一体化ブリッジは単に回転子ポール部相互の機械的接続体として働く。それによって、回転子ポール部間に形成されるスロットに迅速かつ正確に永久磁石を配置し易くしている。一体化ブリッジは、特に永久磁石がたとえばコイル無し回転子構造（ｃｏｉｌｌｅｓｓ  ｒｏｔｏｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）において回転子構造の磁気源（ソース）のみである場合磁束を担持するためには必要でなく、また通常所望すらされない。それ故、一体化ブリッジは、回転子ポール部間内に永久磁石の配置を許容するためにポールピース構造に充分な機械的強度を与えるに充分大きい形状と寸法をもってよい。さらに、一体化ブリッジは、どのような磁束漏洩も最小化するよう充分に小さい形状と寸法をもつようにしてよい。
【０００８】
ポール部間の一体化ブリッジは、回転子ポール部から、特に反対極性のそれぞれの他ポールピース構造の回転子ポール部から物理的に距離を置いてよい。その結果反対極性のポールピース構造間における漏洩は最小限に抑えられ、それにより空隙を交差する有効磁束の減少と機械のトルクの潜在減少を最小限に抑える。
【０００９】
ある実施例において、回転子ポールピース構造は、最初に回転子ポールピース構造を位置付け固定し、次に回転子ポールピース構造のポール部間に形成されたスロットに永久磁石を滑り込ませることにより回転子を形成するように組み立てることができる。ポール部に対する磁石の組み立ては著しく向上する。それは、一体化された回転子ポールピース構造の軟磁性ポール部の幾何学的事前位置付けのためである。ある実施例において、永久磁石は、接着によるかまたはポールピース構造の一体化された幾何学的特徴によりつくられる機械的かみ合わせにより固定することが可能である。
【００１０】
その組み立てが行われた後、回転子は使用可能状態になり、従って一体化ブリッジは除去可能であり、例えば機械加工によって取り除くことができる。それにより完成回転子の重量を低減する。ある実施例では、回転子はポール部の半分に対し１つの回転子ポールピース構造を使って形成することができ、次いで永久磁石及び追加ポール部をそれぞれ加えて回転子を形成する。
【００１１】
ある実施例では、前記構造は軟磁性粉末のような軟磁性材料から作られる。ポール部を軟磁性粉末から作ることによって回転子の製造を簡単化でき、また有効３次元磁束路の利点を利用して磁束集中化がさらに効率的になる。
【００１２】
ある実施例では、その構造は円形であり、個別に間隔を置いた回転子ポール部を接続する円形またはリング形状の一体化ブリッジを含む。それにより回転子の組み立て作業をさらに向上する回転子を形成するには２つの構造のみが必要である。
【００１３】
ある実施例では、前記構造は、少なくとも２つのポール部を接続するリングセグメントの形で一体化ブリッジを備える円形サブセクションである。それにより、より小さくかつ複雑性がより少ない要素を製造する必要があり、その結果製造の複雑性を低減する。
【００１４】
この構造の製造プロセスと要求される磁束要件に依存して、一体化ブリッジは前記ポール部に対して半径方向の距離をおいて置かれるか、または前記ポール部に対して軸方向距離をおいて置かれてよい。一体化ブリッジを、半径方向距離をおいてもたせることは、一体化ブリッジを軸方向距離にもたせるよりも短いが広い回転子をもたらす。この回転子は軸方向回転機械と半径方向回転機械の両方に使うことができる。
【００１５】
ある実施例では、ポール部は前記ポール部間距離よりも小さい幅をもつ。それにより、回転子の少なくとも一部を生成するようにポールピース構造は類似のポールピース構造と一緒に使うことができ、組み立て後永久磁石に対する空間を残す。
【００１６】
若干の実施例では、少なくとも２つの回転子ポールピースの各々はそれぞれ第１と第２サブセクションに分割され、各回転子ポール部のそれぞれのサブセクションは、それぞれの回転子ポールピース構造の一部であり、即ち２つの回転子ポール部の第１のそれの第１サブセクションは２つの回転子ポール部の第２のそれの第１サブセクションに第１の一体化ブリッジを介して接続され、かつ第１の回転子ポール部の第２のサブセクションは第２の回転子ポール部の第２のサブセクションに第２の一体化ブリッジを介して接続されている。各回転子ポールピース構造は永久磁石の１つの少なくとも一部を受けるときのための１つまたはそれ以上のスロットを備える。そのスロットは一体化ブリッジにより互いに接続されるサブセクションによって少なくとも部分的に画定されている。
【００１７】
それ故この実施例では、一体化ブリッジは、永久磁石との組み立て後異なる磁気極性を持つ回転子ポール部のサブセクションを接続しかつ一体化する。たとえかかる配置がある量の磁気漏洩をもたらすにせよこの実施例は、少なくとも円周方向のスロットのサイズが異なるポールピース構造の組み立てにより画定されるよりもむしろ個別の一体化された回転子ポールピース構造の寸法によって画定される場合永久磁石を受けるためのスロットを与える。それ故、回転子構造の部品を、精度を上げて組み立てることができる。
【００１８】
若干の実施例では、回転子ポールピース構造は永久磁石のそれぞれの横側に沿って軸方向に延びる２つのポールサブセクションを備え、それらのサブセクションは軸方向と円周方向に永久磁石を取り囲むようにそれぞれの一体化ブリッジによって各端で互いに接続されると共に、ポールピース構造を介して半径方向に延びる開口が永久磁石を受けるようにしている。ポールピース構造の横方向の外方側面は回転子を形成するポールピース構造のような他の対応する側面に接している。１つの実施例では側面は軸方向に平行であり、一方他の実施例では、回転子ポールピースの横方向側面は、楔形ポールピース構造を形成するように軸方向に関してある角度で配置される。それ故、楔形ポールピース構造の、軸方向に見た端の１つは他端より円周方向に広い。かかる楔形構造は交互配向で配置されてよい。すなわち、第１ポールピース構造の広い端はそれぞれの隣接する楔形ポールピース構造の狭い端に隣接して配置されている。個別のポールピース構造が、軸圧を加えることによって互いに対して整列可能であるので、回転子の組み立てがさらに容易になることがこの実施例の利点である。特に、回転子ポールピース構造の軸方向整列により円周方向の正確な磁石間距離を確実にしている。さらに、次いで永久磁石をそれぞれのポールピース構造のスロットに差し込むことが可能である。
【００１９】
本発明はさらに、ここに開示するように回転子の製造方法に関する。回転子ポールピース構造は、ツールでの軟磁性粉末のコンパクト化によってワンピースに成形可能である。
【００２０】
軟磁性粉末は、実質的に純水で微粒子にされた鉄粉末（ｐｕｒｅ  ｗａｔｅｒ  ａｔｏｍｉｓｅｄ  ｉｒｏｎ  ｐｏｗｄｅｒ）または電気的絶縁物で被覆された不整形粒子を有するスポンジ鉄粉末であればよい。この文脈において、「実質的に純」という用語は、粉末は実質的に異物がないことと、不純物Ｏ、Ｃ及びＮの量が最小限に保持されるべきことを意味する。平均粒子寸法は一般に３００ミクロン（μｍ）より小さく１０ミクロンより大きい。
【００２１】
しかしながら、軟磁性特性が充分でありまたその粉末がダイコンパクト化（ｄｉｅ  ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）に適している限り、任意の軟磁性金属粉末または金属合金粉末を使用してよい。
【００２２】
粉末粒子の電気的絶縁物は、無機材料で作られてよい。特に、（本願に援用される）米国特許６，３４８，２６５号公報（ＵＳ  ６３４８２６５）に開示の絶縁物の種類が適当である。この特許は、絶縁用酸素で砒素含有障壁を有する基本的に純鉄からなる基材粉末の粒子に関する。絶縁された粉末を有する粉末は、Ｈｏｅｇａｎａｓ  ＡＢ，Ｓｗｅｄｅｎから入手可能なＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）５００、Ｓｏｍａｌｏｙ（登録商標）５５０  またはＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）７００として利用できる。それにより単一のコンパクト化ツール装置で粉末作成がなされる場合一体化されたポール部は、その粉末作成法の使用により同一操作で効率的に作られる。
【００２３】
ここに記載した方法の実施例は、
第１及び第２のポールピース構造の各々が一体化ブリッジにより接続された個別に間隔をあけた回転子ポール部を有し、該第１及び第２のポールピース構造を組み合わせてそれらのポール部間にスロットを形成すること、
前記第１及び第２のポールピース構造間に少なくとも１つの永久磁石を配置することの諸ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
次に本発明の好適な実施例を、図を参照して説明する。
【００２５】
【図１】現状の半径方向変調ポール電気機械と従来技術の回転子／固定子設計の模式的破断透視図である。
【図２】図１の半径方向変調ポール電気機械の横断面図である。
【図３ａ】本発明による電気的機械用の回転子を例示する。
【図３ｂ】本発明による電気的機械用の回転子を例示する。
【図４】図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは回転子を形成するため回転子ポールピース構造を組み立てる組み立て原理の実施例を例示する。
【図５】軸方向に変位した一体化ブリッジを持つ回転子ポールピース構造の実施例を例示する。
【図６】半径方向に変位した一体化ブリッジを持つ回転子ポールピース構造の実施例を例示する。
【図７】回転子を形成するため回転子ポールピース構造を組み立てる組み立て原理の別の実施例を例示する。
【図８】回転子のさらに別の実施例を例示する。
【図９】回転子のさらに別の実施例を例示する。
【００２６】
本説明の目的のため、用語、軸の、円周の、及び半径の、は一般に回転子の幾何を言い、すなわち、軸方向の用語は回転子等の軸方向を言う。
【実施例】
【００２７】
本発明は変調ポール電気機械１００の分野であり、その１つの例が図１に模式破断透視図で図示されている。変調ポール電気機械の固定子１０は、軟磁性コア構造により形成された多歯１０２を磁気的に供給する中心単巻線２０を使用することを基本的に特徴とする。固定子コアは、次いで巻線２０のまわりに形成されると共に、他の共通電気機械構造に対しては、その巻線は個別の歯部コア部の周りに形成される。変調ポール機械トポロジーの例が時として例えば、かみあいポール機、クローフィート機、ルンドル機またはＴＦＭ機として認識されている。さらに特に、図示の変調ポール電気機械１００は、２つの固定子コア部１４，１６と、その各固定子コア部は複数の歯部１０２を含み実質的に円形であり、第１及び第２の円形固定子コア部間に配置されたコイル２０と、複数の永久磁石２２を含む回転子３０とを備える。さらに、固定子コア部１４，１６、コイル２０及び回転子３０は共通幾何軸１０３を丸く取り囲み、また複数の固定子コア部１４，１６は閉回路磁束路を形成するため回転子３０方向に突出するように配置される。図１の機械は、回転子を取り囲む固定子とこの場合回転子に向い半径方向に固定子歯が突出しているため、放射状タイプである。しかしながら、以下の若干図に例示されているタイプである、固定子が回転子に関して内部に置かれるものであってもよい。次に提示する発明の範囲は、特定タイプの変調ポール電気機械になんら限定されず、また軸タイプと放射状タイプ両方の機械に、かつ回転子に関し内側と外側の両方に置かれた固定子に対しても等しく適用可能である。同様に、本発明は単相機に限定されず、多相機にも等しく適用可能である。
【００２８】
能動回転子構造３０は偶数セグメント２２，２４から作られており、一方、回転子ポール部２４とも呼ぶセグメントの数の半分は軟磁性材料で作られ、セグメントのもう半分は永久磁石材料２２で作られる。方法の技術の現状は個別部品としてこれらのセグメントを作ることである。しばしばセグメントの数は、典型的には１０から５０のオーダーの個別部でかなり大きくてよい。永久磁石２２は、その永久磁石の磁化方向がほぼ円周であり、即ち磁石のＮ極とＳ極がそれぞれほぼ円周方向に面するように配列される。さらに、円周方向に数えて２番目毎の永久磁石２２はその他の永久磁石に対して反対方向にその磁化方向をもつように配置される。所望機械構造における軟磁性ポール部２４の磁気機能性は完全に３次元であり、かつ軟磁性ポール部２４が全３空間方向に高透磁率を持つ変化する磁束を効率的に担持できることが要求される。積層鋼板を使用する従来設計ではその鋼板の面に垂直方向に要求される高透磁率を示さないであろう。また現状技術の積層鋼板構造よりも高い磁束等方性を示す軟磁性構造及び材料を用いることが本発明では有益である。
【００２９】
図２は図１と同じ半径方向変調ポール電気機械であるが、固定子歯１０２が回転子方向へ延びる仕方及び２つの固定子コア部１４，１６の固定子歯が互いに対し回転変位する仕方を、さらに明瞭に示す組み立て機械の横断面図に示す。
【００３０】
図３ａでは、本発明の実施例に従う電気的機械のための回転子３０１を例示する。回転子は第１と第２の回転子ポールピース構造３０３，３０５を備え、各回転子ポールピース構造は回転子の回転子ポール部の半分を有し、第１と第２の回転子ポールピース構造からの隣接する回転子ポール部間のスロットに、それぞれ永久磁石３０７が位置付けされている。
【００３１】
回転子ポールピース構造のポール部は一体化ブリッジによって接続される。一体化ブリッジはリング状要素の形またはリングセグメントの形を有してよい。この実施例では、回転子ポールピース構造の各々は同じそれぞれの極性のポールピースに接続される。
【００３２】
図３ａでは、各回転子ポールピース構造は１つの一体化ブリッジであり、それにより永久磁石の数に従う２つの回転子ポールピース構造が回転子を形成するために必要であるが、しかし代替実施例では、各回転子ポールピース構造は多数の相互接続された回転子ポールピース構造によって作ることができる。
【００３３】
図３ｂは多数の相互接続された回転子ポールピース構造が回転子を作るために使用される場合の実施例を例示する。４個の相互接続された回転子ポールピース構造３０９，３１１，３１３，３１５がここでは図３ａに例示された回転子ポールピース構造３０３を構成する。
【００３４】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃでは、回転子ポールピース構造を組み立てる組み立て原理を例示する。
【００３５】
図４ａにおいて、回転子ポールピース構造すなわち回転子ポールピース構造４０１の一部が例示されており、回転子ポールピース構造は一体化ブリッジ４０７によって接続されたポール部４０３，４０５を備える。類似の回転子ポールピース構造４０９のポール部が例示矢印に従う挿入によって付加されている。図４ｂでは、複数ポールピース構造が位置付けかつ固定され、そこでは回転子ポール部間距離と回転子ポール部の寸法によりスロット４１１がポール部間に存在することを確実にしている。図４ｃでは、永久磁石４１３がポール部間に形成のスロット内に差し込まれている。
【００３６】
ポール部間一体化ブリッジは、反対極性のポールピース構造間における漏洩が最小限にされるようポール部に対して物理的に隔てられる。それにより、空隙を交差する有効磁束及び機械の潜在的に減少するトルクの減少は最小限に抑えられる。図４の例では、一体化ブリッジ４０７は他のポールピース構造４０９の回転子ポール部から軸方向に変位しており、漏洩を防止している空隙４１４を残している。この目的のため回転子ポール部４０５は、永久磁石４１３の１つと直接磁気結合している能動部４１５と、一体化ブリッジ４０７に接続されかつ永久磁石４１３と直結しない接続部４１６とを備えている。
【００３７】
図５には、軸方向に変位した一体化ブリッジを持つ回転子ポールピース構造の実施例を例示する。この実施例では、ブリッジ５０７は２つの横方向のリング形状側面を有し、半径方向の内周面と外周面を有するリング形状構造である。回転子ポール部５０３は横側面の１つに接続され、かつその１側面から軸方向に延びている。
【００３８】
図６では、半径方向に変位した一体化ブリッジを持つ回転子ポールピース構造の実施例を例示する。この実施例では、一体化ブリッジ６０７は２つの横方向のリング形状側面と、半径方向の内周面及び外周面を有するリング形状構造である。回転子ポール部６０３はその円周面の１つに接続され、かつその１円周面から、この例では半径方向内方面から軸方向に延びている。回転子ポール部６０３はＬ形構造を有し、該Ｌ形構造は回転子に組み立てられるとき永久磁石と接触状態となる軸方向部分６１５と、軸方向部分から半径方向に延びかつ一体化ブリッジ６０７に接続される接続部分６１６を備える。接続部分６１６は９０度とは異なる角度で軸方向部分６１５から延びてもよいことが評価されよう。
【００３９】
図７は回転子を作るため回転子ポールピース構造を組み立てる組み立て原理の別の実施例を例示する。この実施例では、回転子ポールピース構造７０１と７０９が永久磁石７１３と共に配置されて回転子をつくる。回転子ポールピース構造７０１と７０９は図４、図５および図６に関して説明した回転子ポールピース構造と類似している。しかしながら、この実施例では、回転子ポールピース７０５と７０３の組み合わせ長さが永久磁石７１３の軸方向長さと同じかまたはそれよりも大きくなるように、ポールピース７０３と７０５の軸方向の長さは永久磁石７１３の軸方向の長さより短い。さらに、図７の実施例では、同じ回転子ポールのポール部間の円周方向距離は永久磁石７１３の幅に実質的に等しい。組み立てられた回転子において、回転子ポールピース構造７０１のポール部７０５の末端面７２０が、永久磁石７０３のスロットを形成するように回転子ポールピース構造７０９のポール部７０３の対応する端面と接するように回転子ポールピース構造７０１と７０９は配置される。
【００４０】
図８は回転子のさらに別の実施例を例示する。図８ａは上面図、すなわち全体を８０１で指す回転子ポールピース構造の実施例の、半径方向に見た上面図を示す。図８ｂは回転子ポールピース構造８０１の横断面図を示し、図８ｃは４個の同様な回転子ポールピース構造８０１を含む回転子の一部の半径方向に見た上面図を示し、かつ図８ｄは回転子の一部の横断面図を示す。
【００４１】
この実施例の回転子は多数のポールピース構造８０１と同様な数の永久磁石８１３から構成される。各ポールピース構造８０１は２つの永久磁石を円周方向に分離するポール部のサブセクション８０２を備える。この目的のため、ポールピース構造は軸方向に互いに平行に延びる２つの細長い側部８０２を備える。それらの端部で側部８０２が一体化ブリッジ８０３により互いに接続され、永久磁石８１３を受容するためのスロット８０４を側部８０２間に残す。それ故、この実施例では、隣接するポールピース構造が互いに接する面８２０は全て軸方向と平行である。
【００４２】
図９は回転子のさらに別の実施例を例示する。図９ａは上面図、すなわち全体を９０１で指す回転子ポールピース構造の実施例の、半径方向に見た上面図を示す。図９ｂは回転子ポールピース構造９０１の横断面図を示し、図９ｃは４個の同様な回転子ポールピース構造９０１を含む回転子の一部の半径方向に見た上面図を示し、かつ図９ｄは回転子の一部の横断面図を示す。
【００４３】
この実施例の回転子は多数のポールピース構造９０１と同様な数の永久磁石９１３とから図８の回転子と類似方法で構成される。図８におけるように、図９の実施例の各ポールピース構造９０１は軸方向に互いに平行に延びる対応する内方に対向する側面を有する２つの細長い側部９０２を備える。それらの端部で側部９０２が一体化ブリッジ９０３ａおよび９０３ｂにより互いに接続され、永久磁石９１３を受容するためのスロット９０４を側部９０２間に残す。しかしながら、図８のポールピース構造８０１はその軸長全体に亘り円周方向に同一幅を持つが、ポールピース構造９０１の幅は広端９０３ｂから狭端９０３ａへ徐々に変化しその結果、楔形構造をもたらしている。図９ｃと図９ｄに例示されているように楔形構造９０１は交互配向の配置とされ管状回転子構造を形成する。従って、この実施例では、隣接するポールピース構造が互いに接する面９２０は軸方向に対してある角度で配置される。
【図１】
2011516017.tif 000003
【図２】
2011516017.tif 000004
【図３ａ】
2011516017.tif 000005
【図３ｂ】
2011516017.tif 000006
【図４ａ】
2011516017.tif 000007
【図４ｂ】
2011516017.tif 000008
【図４ｃ】
2011516017.tif 000009
【図５】
2011516017.tif 000010
【図６】
2011516017.tif 000011
【図７】
2011516017.tif 000012
【図８ａ】
2011516017.tif 000013
【図８ｂ】
2011516017.tif 000014
【図８ｃ】
2011516017.tif 000015
【図８ｄ】
2011516017.tif 000016
【図９ａ】
2011516017.tif 000017
【図９ｂ】
2011516017.tif 000018
【図９ｃ】
2011516017.tif 000019
【図９ｄ】
2011516017.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月6日(2010.7.6)
【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】
電気的回転機械のための回転子であって、該回転子は前記電気的回転機械の固定子の固定子磁界と相互作用するための回転子磁界を発生するように構成され、前記回転子は管状であり、かつ該管状回転子の円周に沿って配置され、前記回転子磁界を発生するように前記回転子の円周方向に磁化された永久磁石を備え、該永久磁石がこの永久磁石によって発生される回転子磁界を半径方向に指向するための軸方向に延びる回転子ポール部によって回転子の円周方向に互いに分離されてなる回転子において、前記回転子ポール部の２つの少なくともそれぞれの部分が単一構造を形成するように一体化ブリッジにより互いに接続され、前記少なくとも２つの回転子ポール部の各々が前記永久磁石の２つに磁気結合された軸方向に延びる能動部分と、その能動部分から延びかつ前記永久磁石から変位している接続部分とを有し、該接続部分は前記一体化ブリッジに接続されており、前記接続部分が、前記少なくとも２つの回転子ポール部から前記一体化ブリッジを分離するための予め決まった切断点を有することを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記単一構造は軟磁性粉末のような軟磁性材料から作られる、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して半径方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分からある角度で延びて成る、請求項１に記載の回転子。
【請求項４】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して軸方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分から軸方向に延びて成る、請求項１に記載の回転子。
【請求項５】
前記ポール部の少なくとも２つが、前記回転子の円周に沿って互いから隔てられている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項６】
前記一体化ブリッジは、前記少なくとも２つの回転子ポール部が前記回転子の軸方向に延びるそのもとを構成する環状一体化ブリッジである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項７】
前記一体化ブリッジが、少なくとも２つのポール部を接続するリングセグメントである、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項８】
前記回転子ポール部が、前記回転子ポール部間の距離よりも小さい幅を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項９】
各ポールピース構造が一体化ブリッジにより接続された個別に間隔をあけた回転子ポール部を有する第１および第２のポールピース構造を備え、前記回転子ポール部が前記ポール部間の距離よりも小さい幅を有し、また前記第１および第２のポールピース構造がポール部間にスロットを形成するように配置され、少なくとも１つの永久磁石が前記第１および第２のポールピース構造間に配置されて成る、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１０】
各永久磁石が第１磁極と第２磁極を有し、前記第１のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第１ポールに磁気的に結合され、また前記第２のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第２磁極に磁気的に結合される、請求項９に記載の回転子。
【請求項１１】
複数のポールピース構造を備え、前記少なくとも２つの回転子ポールピースの各々がそれぞれ第１および第２サブセクションに分割され、各回転子ポール部のそれぞれのサブセクションはそれぞれの回転子ポールピース構造の部分として形成される、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１２】
前記複数のポールピース構造の各々は前記永久磁石の１つのそれぞれの横側に沿い軸方向に延びる２つのポールサブセクションを備え、そのサブセクションは、軸方向と円周方向に前記永久磁石を取り囲むようにそれぞれの一体化ブリッジによって各端で互いに接続される、請求項１１に記載の回転子。
【請求項１３】
前記複数のポールピース構造の各々は楔形状で成る、請求項１１または請求項１２に記載の回転子。
【請求項１４】
前記一体化ブリッジはどのような磁束漏洩も最小化するような充分に小さい形状と寸法を有する、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１５】
軟磁性材料から作られた軸方向に延びる回転子ポール部によって円周方向に互いに分離される複数の永久磁石を備えた回転子を製造するための方法であって、
各構造が一体化ブリッジによって接続された個別に間隔をあけたポール部を有する、少なくとも第１および第２のポールピース構造を各々組み合わせ、それによってそれぞれの回転子ポール部間にスロットを形成し；
前記第１および第２ポールピース構造間に形成された各スロットに少なくとも１つの永久磁石を配置し；
前記少なくとも一つの永久磁石を配置した後に一つ又はそれ以上の前記一体化ブリッジを除去する諸ステップを含むことを特徴とする方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月1日(2010.12.1)
【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】
電気的回転機械のための回転子であって、該回転子は前記電気的回転機械の固定子の固定子磁界と相互作用するための回転子磁界を発生するように構成され、前記回転子は管状であり、かつ該管状回転子の円周に沿って配置され、前記回転子磁界を発生するように前記回転子の円周方向に磁化された永久磁石を備え、該永久磁石がこの永久磁石によって発生される回転子磁界を半径方向に指向するための軸方向に延びる回転子ポール部によって回転子の円周方向に互いに分離されてなる回転子において、前記回転子ポール部の２つの少なくともそれぞれの部分が単一構造を形成するように一体化ブリッジにより互いに接続され、前記少なくとも２つの回転子ポール部の各々が前記永久磁石の２つに磁気結合された軸方向に延びる能動部分と、その能動部分から延びかつ前記永久磁石から変位している接続部分とを有し、該接続部分は前記一体化ブリッジに接続されており、前記接続部分が、前記少なくとも２つの回転子ポール部から前記一体化ブリッジを分離するための予め決まった切断点を有することを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記単一構造は軟磁性粉末のような軟磁性材料から作られる、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して半径方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分からある角度で延びて成る、請求項１に記載の回転子。
【請求項４】
前記一体化ブリッジが前記ポール部の能動部分に対して軸方向の距離をもって置かれるように、前記接続部分が前記能動部分から軸方向に延びて成る、請求項１に記載の回転子。
【請求項５】
前記ポール部の少なくとも２つが、前記回転子の円周に沿って互いから隔てられている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項６】
前記一体化ブリッジは、前記少なくとも２つの回転子ポール部が前記回転子の軸方向に延びるそのもとを構成する環状一体化ブリッジである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項７】
前記一体化ブリッジが、少なくとも２つのポール部を接続するリングセグメントである、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項８】
前記回転子ポール部が、前記回転子ポール部間の距離よりも小さい幅を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項９】
各ポールピース構造が一体化ブリッジにより接続された個別に間隔をあけた回転子ポール部を有する第１および第２のポールピース構造を備え、前記回転子ポール部が前記ポール部間の距離よりも小さい幅を有し、また前記第１および第２のポールピース構造がポール部間にスロットを形成するように配置され、少なくとも１つの永久磁石が前記第１および第２のポールピース構造間に配置されて成る、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１０】
各永久磁石が第１磁極と第２磁極を有し、前記第１のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第１ポールに磁気的に結合され、また前記第２のポールピース構造の回転子ポール部が前記永久磁石のそれぞれの第２磁極に磁気的に結合される、請求項９に記載の回転子。
【請求項１１】
複数のポールピース構造を備え、前記少なくとも２つの回転子ポールピースの各々がそれぞれ第１および第２サブセクションに分割され、各回転子ポール部のそれぞれのサブセクションはそれぞれの回転子ポールピース構造の部分として形成される、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１２】
前記複数のポールピース構造の各々は前記永久磁石の１つのそれぞれの横側に沿い軸方向に延びる２つのポールサブセクションを備え、そのサブセクションは、軸方向と円周方向に前記永久磁石を取り囲むようにそれぞれの一体化ブリッジによって各端で互いに接続される、請求項１１に記載の回転子。
【請求項１３】
前記複数のポールピース構造の各々は楔形状で成る、請求項１１または請求項１２に記載の回転子。
【請求項１４】
前記一体化ブリッジはどのような磁束漏洩も最小化するような充分に小さい形状と寸法を有する、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の回転子。
固定子と回転子を備える電気的回転機械であって、該回転子は前記電気的回転機械の固定子の固定子磁界と相互作用するための回転子磁束を発生するように構成され、前記回転子は管状であり、かつ該管状回転子の円周に沿って配置され、前記回転子磁束を発生するように前記回転子の円周方向に磁化された永久磁石を備え、該永久磁石がこの永久磁石によって発生される前記回転子磁束を半径方向に指向するための軸方向に延びる回転子ポール部によって前記回転子の円周方向に互いに分離されてなる電気的回転機械において、
前記回転子ポール部の２つの少なくともそれぞれの部分が単一構造を形成するように一体化ブリッジにより互いに接続され、
前記一体化ブリッジによって互いに接続された前記回転子ポール部の全てが同じ磁気極性を有し、前記一体化ブリッジは磁束を担持することなく単に回転子ポール部相互の機械的接続体として働くことを特徴とする電気的回転機械。
【請求項１５】
軟磁性材料から作られた軸方向に延びる回転子ポール部によって円周方向に互いに分離される複数の永久磁石を備えた回転子を製造するための方法であって、
各構造が一体化ブリッジによって接続された個別に間隔をあけたポール部を有する、少なくとも第１および第２のポールピース構造を各々組み合わせ、それによってそれぞれの回転子ポール部間にスロットを形成し；
前記第１および第２ポールピース構造間に形成された各スロットに少なくとも１つの永久磁石を配置し；
前記少なくとも一つの永久磁石を配置した後に一つ又はそれ以上の前記一体化ブリッジを除去する諸ステップを含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2011516017.tif 000021
2011516017.tif 000022