(57)【要約】磁気孤立相固定子が、二つの側を伴う固定子相セクションと、その固定子相セクションと別の固定子相セクションとから永久磁石磁界が共有されることを防ぐ、個々の側における磁気的に不活性の孤立領域とを含む。磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、磁気孤立相固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、回転子が、対向する磁極で並列に配置されて回転子の極を介して、回転子−固定子インタフェースの空隙を介して、及び固定子の極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの側を伴う固定子相セクションと、
その固定子相セクションと別の固定子相セクションとから永久磁石磁界が共有されることを防ぐ、個々の側における磁気的に不活性の孤立領域と
を含む磁気孤立相固定子を含む、システム。
【請求項２】
前記固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯と、前記固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムが、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含み、
前記磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、対向する磁極で並列に配置されて前記回転子の極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び前記固定子の極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を含む、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも一つの磁気的に不活性の孤立領域により相互に磁気的に孤立された少なくとも二つの磁気孤立固定子相セクションを含む磁気孤立相固定子を含み、
前記少なくとも一つの磁気的に不活性の孤立領域は、磁気孤立固定子相セクション間で永久磁石磁界が共有されることを防ぐ、
システム。
【請求項５】
前記固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯と、前記固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを有する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムが、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含み、
前記磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、対向する磁極で並列に配置されて前記回転子の極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び前記固定子の極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を含む、
請求項５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２０１１年１月１１日出願の米国出願第６１／４３１７７９号、発明の名称「Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」に優先権を有するものであり、その内容全体が参照の上本明細書に全て組み込まれる。２０１０年１０月１９日出願の米国出願公開第２０１１／００８９７７５号、発明の名称「Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｔｏｒ」も、参照の上本明細書に全て組み込まれる。
【０００２】
（連邦支援の研究又は開発）
適用なし。
【０００３】
（コンパクトディスク付録）
適用なし。
【背景技術】
【０００４】
回転子及び固定子を有する従来の永久磁石（ＰＭ）回転機械では、回転子は通常、回転子バックアイアンの表面上に搭載され、空隙磁気抵抗により下げられて、永久磁石の極面エリアの一つのエリアと等しい空隙磁束密度を生成する。更に、従来の三相重ね巻モータ／オルタネータ若しくはジェネレータデザインに適応するために、二つの永久磁石が三つの固定子極内に面するように、回転子上に磁石が配置される。この従来のデザインにおける永久磁石からの磁束は、三極により共有されるので、空隙磁束密度を増加させることに関して効果は減少する。更に、従来のデザインにおける一極が短絡されると、三極の全てが短絡されてしまい、このことによりマシンはロックされる。このことはフォルトトレラントデザインに備えるものでは無く、相の一つにおけるアンバランスは他の相を歪めてしまう。
【０００５】
レアアースの永久磁石マテリアルのコスト上昇により、回転機械のデザイナは、出力密度を犠牲にすること無く、用いられるレアアースマテリアルの量を減少する解決策を探している。この目的を達成する従来の方法は、固定子歯が占める３６０°（２πラジアン）に亘ってトルクを生成する固定子歯の数を増大させることである。
【０００６】
そのような機械的技術の一つは、単相永久磁石シンクロナスモータである。単相永久磁石（ＰＭ）シンクロナスモータ／ジェネレータの欠点は、回転子と固定子の全ては同じ時間間隔で、即ち同じ角度間隔でアラインメントに入り且つ出て行くのであり、同じ時に最小限の及び最大限のトルク（モータ）若しくは出力（ジェネレータ）を生成する、ということである。従って、平均出力（機械的出力／トルク若しくは電気的出力）は、所望の最適トルク若しくは出力よりも低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多相永久磁石機械はより高い平均トルク若しくは出力を生成する。個々の相が様々な角度間隔でトルク若しくは出力に寄与するからである。しかしながら、分散若しくは重ね巻永久磁石多相機械は、一つの角度間隔に亘ってトルク若しくは出力を生成しない一つ以上の固定子歯を有する。一つ以上の歯は固定子極を形成するからである。このことにより、２πラジアンに亘ってトルク若しくは出力生成歯の数が減少する。更に、永久磁石分布型若しくは重ね巻型多相機械の相は、同じフラックス源（即ち、永久磁石）を共有するが、このことは、所与の相に対して磁場に蓄えられる利用可能エネルギの量を制限する。このエネルギは機械の相の全てにより共有されるからである。集中巻き多相機械は、トルク若しくは出力を精製する歯の数を増加するが、同じフラックス源（即ち永久磁石）を共有する相に関する問題に対処するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
磁気孤立相固定子が、二つの側を伴う固定子相セクションと、個々の側における磁気的に不活性の孤立領域とを有する。固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯と、固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを有する。
【０００９】
別の磁気孤立相固定子が、少なくとも一つの孤立領域により相互に磁気的に孤立された少なくとも二つの磁気孤立固定子相セクションを有する。孤立領域は、磁気的に不活性の孤立領域若しくはエリアである。個々の固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯を有し、固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを伴う。相巻きは、一つの形態では集中巻きである。
【００１０】
磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、磁気孤立相固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含む。回転子が、対向する磁極（例えば、別の磁石のＮ極に面する磁石のＮ極、若しくは別の磁石のＳ極に面する磁石のＳ極）で配置された二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を有し、対向する磁極の配置は、本明細書では並列配置と称する。回転子内の永久磁石の対向する磁極は、回転子の極を介して、回転子−固定子インタフェースの空隙を介して、及び固定子の極を介して磁束を方向付ける。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】長方形永久磁石の次元の図である。
【図２】従来の回転子上の磁石の図である。
【図３】従来の回転子の図である。
【図４】並行構成の回転子の磁石の図である。
【図５】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図６】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図７】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図８】図６〜７に示す磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の孤立領域の図である。
【図９】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図１０】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図１１】アークセグメントを伴う磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図１２】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図１３】ブリッジの無い回転子を示す図である。
【図１４】回転子内の飽和可能ブリッジの図である。
【図１５】回転子内の飽和可能ブリッジの図である。
【図１６】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の配線図である。
【図１７】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の磁気極性の図である。
【図１８】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図１９】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図２０】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図２１】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図２２】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図２３】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域を形成する図である。
【図２４】鏡像化された磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図２５】鏡像化された磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図２６】鏡像化された磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械の図である。
【図２７】ジェネレータオペレーションの図である。
【図２８】ジェネレータオペレーションの図である。
【図２９】ジェネレータオペレーションの図である。
【図３０】ジェネレータオペレーションの図である。
【図３１】ジェネレータオペレーションの電圧のグラフである。
【図３２】ジェネレータオペレーションの電圧のグラフである。
【図３３】磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内の固定子の先端が改良された固定子極の図である。
【図３４】モータリングオペレーションの図である。
【図３５】モータリングオペレーションの図である。
【図３６】モータリングオペレーションの図である。
【図３７】モータリングオペレーションの図である。
【図３８】永久磁石間の回転子極セクションを接続するアーチブリッジを伴う回転子を示す。
【図３９】永久磁石間の回転子極セクションを接続するアーチブリッジを伴う回転子を示す。
【図４０】永久磁石間の回転子極セクションを接続するアーチブリッジを伴う回転子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の磁気的に孤立した相固定子は、少なくとも一つの孤立領域により相互に機械的に孤立した二つ以上の（セクタとも称する）固定子の相セクションを有する。孤立領域は、磁気的に不活性のマテリアルを伴う、一つ以上のアパーチャ及び／又は一つ以上のエリアなどの、磁気的に不活性の領域若しくはエリアである。個々の固定子の相セクションは、固定子歯と、個々の固定子歯周りに巻かれる集中相巻きとの間の巻きスロットにより、固定子極を規定する、一つ以上の固定子歯を有する。
【００１３】
磁気的に孤立した相内部永久磁石電気回転機械（ＭＩＰ−ＩＰＭ−ＥＲＭ）は、前述の固定子、回転子、及び、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙を含む。回転子は、対向する磁気極と共に配置された（例えば、磁石のＮ極が別の磁石のＮ極に面し、若しくは、磁石のＳ極が別の磁石のＳ極に面する）二つの、若しくは二つの倍数の永久磁石を有するが、本明細書ではそれらを並行構成と称する。回転子内の永久磁石の対向する磁場は、磁束を方向付けて、回転子の極を介し、回転子−固定子インタフェースを介し、及び固定子の極を介するものとする。機械は、例えば、モータ若しくはジェネレータとして、構成され得る。モータは、例えば、ハブモータ若しくは多のモータとして、構成され得る。別の例では、機械は、風力発電機若しくは風力タービンである。
【００１４】
ＭＩＰ−ＩＰＭ−ＥＲＭは、多相永久磁石機械のための、最も高い回転子から固定子への活性エリア（回転子極に対する固定子極の比率）を有するのであり、このことは非常に望ましい。この機械の回転子から固定子への活性エリアは、単相永久磁石同期回転機械のものに近似するのであり、相の各々を機械的に孤立させることで、同じフラックス源を共有する相に関連する問題に取り組むものである。即ち、相セクションの一つの極、若しくは全体の相セクションが短絡していても、他の相セクションは短絡せず、継続して動作する。このことは、フォルトトレラントデザインを与える。更に、相セクションの一つにおけるアンバランスが、他の相セクションを歪めるものでは無い。従来の内部永久磁石機械と比較すると、ＭＩＰ−ＩＰＭ−ＥＲＭは、５０％未満のレアアース永久磁石マテリアルを使用して出力密度において３０％増大するが、ここで、両方の機械は同じ外部次元若しくは体積を有するものである。
【００１５】
図１は、長方形永久磁石の次元を示し、該次元は、その長さ（ＬＭ）、幅（ＷＭ）及び深さ（ＤＭ）を含む。数１（Ｅｑ．１）は、永久磁石により生成される磁束密度を図１に示す永久磁石の次元と関連付ける双曲線関数を示す。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
永久磁石の磁束密度（Ｂ）は、その極面エリアにより調節され、極間の長さは磁界強度（Ｈ）を生成する。磁気回路の外にある永久磁石に対する最大限の磁束密度は、残留磁束密度（Ｂｒ）の半分に略等しく、回路内の永久磁石に対する最大限の磁束密度は、磁束密度がＢｒに等しい空隙の無い回路のものである。しかしながら、空隙の無い回路内の永久磁石は、ゼロに近い磁界強度を有する。永久磁石が回転機械内で用いられると、空隙内の磁束密度は稼働する場を与える。空隙内のリラクタンスにより、この磁束密度の値は、Ｂｒの半分と４分の３の間となる。
【００１８】
図２に示すように、幾つかの従来技術のモータの回転子２０２は内部永久磁石２０４を有する。しかしながら、回転子磁石は概略、回転子バックアイアン２０８の表面２０６上に搭載され、空隙のリラクタンスにより下げられて、永久磁石の極面エリアの一つのエリアに等しい空隙磁束密度を生成する。よって、磁束は、Ｌ０インチの極面長を有する一つの永久磁石２１０の極面エリアにより制限される。高グレードのネオジムの永久磁石を用いると、空隙の磁束密度は、約０．８テスラである。
【００１９】
更に、図３に示すように、二つの永久磁石が三つの固定子極内に面して従来の三相重ね巻デザインに適応するように、磁石は方向付けられる。この従来のデザインにおける永久磁石からの磁束は三極により共有されるので、空隙の磁束密度を増大させることに関して効果は減少する。更に、そのような従来のデザイン内の一つの極が短絡しているならば、全ての三極は短絡してしまい、もし短絡が重要な影響を与えるものであるならば、このことにより機械はロックされる。このことはフォルトトレラントデザインに備えるものでは無い。相の一つに関する得アンバランスは他の相を歪める。
【００２０】
本開示の機械は、永久磁石の極面エリアの制限によって、減少した空隙磁束密度の制限を克服する。またフォルトトレラントも与える。なぜならば、一つ若しくは複数の相が動作不能となると一つ以上の相が動作し得るからである。更に、一つの相が別の相を歪めないように、機械は相のバランスを与える。
【００２１】
図４は、永久磁石４０４が回転子バックアイアン４０８の内部４０６上に搭載された、本開示のＭＩＰ−ＩＰＭ−ＥＲＭの回転子４０２の一部を示す。並行に配置された二つの永久磁石４１０、４１２からの磁束は組み合わさって、従来の永久磁石（ＰＭ）回転機械内の回転子極を介して生成される磁束よりもずっと大きい磁束密度を、回転子極４１４を介して生成する。本開示の機械では、Ｌ１インチとＬ２インチの長さが夫々、Ｌ３インチの長さを有する極面内に面する、二つの永久磁石極面により、磁束は生成される。よって、二つの永久磁石は、回転子極４１４を介して（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ３の磁束を生成する。
【００２２】
例えば、図２の磁石２１０の極面が、０．２６２インチの長さＬ０を有するとき、図４内の磁石４１０と４１２の極面の長さＬ１及びＬ２は、両方とも０．３７５インチであり、図４内の回転子極４１４の長さＬ３は０．２６２インチであり、“仮想”永久磁石は、図２に示す回転子バックアイアン２０８の表面２０６上に搭載され得る磁石２１０の極面エリアよりも２．８６倍大きい極面エリアを有する、図４の回転子となる。
【００２３】
図５は、回転子５０４と固定子５０６を有する磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械５０２の一部を示す。回転子５０４は並列に配置された背部搭載永久磁石５０８を有する。固定子５０６は、相セクションＡ５１０、相セクションＢ５１２、及び相セクションＣ５１４を有し、夫々は、コイル５１６が歯５１８の周りにラップされている。
【００２４】
固定子５０６の相セクション５１０−５１４の各々は、固定子孤立領域などの、磁気孤立エリア５２０−５２４により孤立している。即ち、固定子相セクションは、固定子孤立領域などの、磁気孤立エリアにより別の固定子相セクションから磁気的に孤立している。
【００２５】
孤立領域は、一つ以上のアパーチャ、磁気的に不活性のマテリアルを伴う一つ以上のエリア、及び／又は、一つ以上の他の磁気的に不活性のエリアなどの、磁気的に不活性の領域若しくはエリアである。磁気的に不活性の領域により、永久磁石の磁場は、ある固定子の相セクションと別の固定子の相セクションとの間で共有されることが回避される。よって、所与の固定子の相セクションは、別の固定子の相セクションとは、回転子の永久磁石の磁束を共有しない。固定子の相セクションがアンバランスになっても、このことにより壊滅的な第三高調波歪みが回避される。更に、フォルトが一つの固定子の相セクション内で生じても、残余の固定子の相セクションの動作に影響を与えること無く、回路から除去することが可能であるので、結果としてフォルトトレラント機械となる。従来の重ね巻の機械では、相が短絡すると、その相の出力が回路から除去されても、故障相の短絡は空隙からエネルギを吸収し続け、よって他の相への格納エネルギの量を減少させ、残余の相にて歪みを生じ続ける。
【００２６】
図６〜８は、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械（ＭＩＰ−ＩＰＭ−ＥＲＭ）６０２の固定子−回転子インタフェースの例示の実施形態を示す。図６〜８の例は、三相機械（三電場相）を示すが、二電場相、四電場相、若しくは別の数の電場相が用いられてもよい。機械は、例えば、ジェネレータ、モータ、若しくはオルタネータでもよい。
【００２７】
機械６０２は固定子６０４と回転子６０６を有し、固定子−回転子インタフェースを規定する固定子と回転子の間には空隙６０７がある。
【００２８】
固定子６０４は、一つ以上の固定子孤立領域６２２−６３２などの、エリアを磁気的に孤立することにより各々相互に磁気的に孤立した（セクタとも称する）二つ以上の固定子の相セクションを有する。即ち、永久磁石の磁場を別の相と共有する固定子の相セクションは無い。固定子６０４の電場相は、均等に分布される。相セクションは、図６の固定子６０４に亘っても均等に分布される。一方、相セクションは、固定子の半分若しくは別の部分に亘って均等に分布されてもよい。
【００２９】
（コイルとも称する）相巻き６３４は、相巻きスロット６３８を介して（一方で固定子極６３７とも称される）固定子歯６３６周りに巻かれる。例えば、相巻きスロット６３８は、固定子コア部材６４０（固定子バックアイアン）内のアパーチャであり、固定子は二歯若しくは二歯の倍数分を有してよい。磁束は、固定子の極６３６を介して方向付けされる。
【００３０】
一つの例では、相巻きは集中巻きである。しかしながら、相巻きは、重ね巻き（分散）巻線でなくてもよい。本明細書に記載するように、一つの相が一つ以上の他の相に短絡するとき、重ね巻き（分散）巻線により機械が動かなくなったり、歪みを生じたりし得るからである。よって、この例における相巻きは、集中の非分散の巻きである。
【００３１】
図６〜８の例では、６個の固定子の相セクション６１０〜６２０と６個の固定子の孤立セクション６２２〜６３２が示されているが、二以上の固定子の相セクションの異なる整数倍分、及び、二以上の固定子の孤立セクションの異なる整数倍分、別の例で用いられてもよい。
【００３２】
固定子の孤立セクション６２２〜６３２は、各々、リファレンス６５４から、選択された距離など（例えば、所定の角度、若しくは円周距離）にある、個々の孤立領域軸６４２〜６５２上に若しくは周りに、配置されてもよい。例えば、リファレンス６５４が、回転軸６０８に沿って固定子６０２４上にゼロ度として指定されてもよく、孤立領域軸６４２〜６５２が、リファレンスからの、選択された数の角度などの、或る角距離６５５（図７参照）として、定義されてもよい。孤立領域軸６４２〜６５２は、別の分離領域軸からの或る各距離としても定義され得る。ラジアン、度、若しくは別の計測が用いられ得る。
【００３３】
図６〜８の例では、リファレンス６５４はゼロ度（若しくはラジアン）として指定され、孤立領域軸６４２〜６５２への角距離はリファレンスから６０度（若しくは等価のラジアン）であり、相互の孤立領域軸はリファレンスから６０度（若しくは等価のラジアン）の間隔で、例えば、６０、１２０、１８０、２４０、３００及び３６０（０）度で定義される。他の機械に対しては、他の角距離が選択されてもよい。例えば、二相の機械の一つの実施形態では、角距離は、選択されたリファレンスから４５度（若しくは等価のラジアン）に選択され、四相の機械の実施形態では、距離は、選択されたリファレンスから２２．５度（若しくは等価のラジアン）に選択される。別の例では、二つ以上の孤立領域間の角距離は、等しいものではない。例えば、リファレンスから第１の孤立領域軸への角距離は第１の角距離であり、第１の孤立領域軸から第２の孤立領域軸への角距離は第２の角距離である。
【００３４】
選択されるリファレンスは、固定子上の、若しくは固定子に関する、どのリファレンスでもよい。図６〜図８の例では、リファレンス６５４は、固定子６０４の回転軸６０８の中心点６５６から固定子の外周６５７へ延びる軸に沿うものである。個々の相セクション６１０〜６２０を描出する個々の孤立領域軸６４２〜６５２に対する角距離は、そのリファレンス６５４から計測される。一方で、例えば、第１の相セクション６１２に対する第１の角距離は、リファレンス６５４から第１の孤立領域軸６４２まで計測され、第２の相セクション６１０に対する第２の角距離は、第１の孤立領域軸６４２から第２の孤立領域軸６５２まで計測される。一方で、固定子は二つ以上のセクションに分割され、個々のセクションは二つの端部を有し、個々の端部は孤立領域若しくは孤立領域の一部を有する。
【００３５】
図６では、二つの対向する孤立領域軸６４２及び６４８、６４４及び６５０、並びに、６４６及び６５２は、夫々、孤立領域平面６５６、６５８、及び、６６０を形成し、各々は、一つの孤立領域６２２、６２４及び６２６から、対向する孤立領域６２８、６３０及び６３２へ延在する。孤立領域平面６５６、６５８及び６６０は、固定子を６個の相セクションに分割する。
【００３６】
個々の固定子の相セクション６１０〜６２０は、一つの孤立領域により規定される一つの側面を有し、別の孤立領域により規定される別の側面を有する。例えば、第１の相セクション６１０は、一つの孤立領域６３２により規定される一つの側面６６４を有し、別の孤立領域６２２により規定される別の側面６６６を有する。一方で、孤立領域軸６３４〜６４４は、セクタ６１０〜６２０の側面を規定する。例えば、第１の相セクション６１０は、一つの孤立領域軸６５２により規定される一つの側面６６４を有し、別の孤立領域軸６４２により規定される別の側面６６６を有する。
【００３７】
図６を更に参照して、孤立領域６２２〜６３２の半分は、固定子６０４内の対応する孤立領域軸６４２〜６５２の個々の側面上で構成される。例えば、孤立領域６２２の、半分などの一部分は、孤立領域軸６５２の一つの側面６６８上で構成され、孤立領域の、もう一方の半分などの別の一部分は、孤立領域軸の別の側面６７０上で構成される。
【００３８】
孤立領域６２２〜６３２は、孤立領域軸周りのオフセットなどの、オフセット各距離６７２として規定され得る。図６〜８は、固定子６０４の対応する側面における孤立領域平面６５８〜６６２（及び対応する孤立軸）の個々の側面上で構成される、孤立領域６２２〜６３２の半分の一つを示しているが、孤立領域６２２〜６３２は、固定子６０４内の対応する孤立領域軸６４２〜６５２の個々の側面上で構成されるが、孤立領域平面（及び対応する孤立領域軸）に厳密には沿わずに構成される、というものであってもよい。
【００３９】
更に、孤立領域は、孤立領域軸と交差して半分に分割される必要は無い。孤立領域軸の一方の側に孤立領域のより多くの部分が構成され、孤立領域軸の他方の側に孤立領域のより少ない部分が構成される、というものであってもよい。更に、一つの孤立領域軸沿いの二つ以上の孤立領域の長さは、同じでも異なってもよい（一方の軸沿いの長さが他方のものより大きくてもよい）。更に、図６〜８の孤立領域６２２〜６３２は、（軸の次元沿いの）軸上の長さ６７４及びオフセット角距離６７２を有して、孤立領域の内側面６７６、外側面６７８、一方の縁側面６８０及び他方の縁側面６８２を規定する、概略円錐台形状として、描かれているが、孤立領域は、一つ以上の他の形状（長方形／長方形の、円形／円形の、楕円形／楕円形の、ノッチ、非一様エリアなど）を有してもよく、一つの孤立領域の形状若しくは形状群は、別の孤立形状若しくは形状群とは異なってもよい。一つの孤立領域により包囲される全体領域は、別の孤立領域により包囲される全体領域と同じであってもよいし異なってもよい。
【００４０】
孤立領域６２２〜６３２の一つ以上は、相巻きにより構成されてもよい。図７に示すように、孤立領域は、オフセット角距離６７２として規定されるアパーチャであり、オフセットの半分は孤立領域軸の各々の側にあり、孤立領域は、リファレンスから、選択された相セクション角距離６５５の等しい間隔にある。巻きスロットエリア６８４〜６８６は、孤立領域の各々の側に構成され、図８に示す巻きスロットの半分は孤立領域の個々の側にある。巻き６８７は、巻きスロットエリアに近接する歯の周りなど、巻きスロットエリア６８４〜６８６で巻かれ得る。
【００４１】
図７上により明確に描くように、極アーク７０２は、例えば、巻きスロット（及び、従って、回転子歯）間の距離を規定することにより、巻きスロットの位置を規定する。例えば、極アークは、（度、若しくはラジアンの）一つの角距離である。極アーク７０２は、孤立領域の一つの側から近接する巻きスロットまでの距離も規定する。図７の例では、極アーク７０２は、孤立領域６２２の一方の側７０４から近接する巻きスロット７０８の中心点即ち軸７０６までの、又は、孤立領域６２２の他方の側７１０から対向する近接の巻きスロット７０８の中心点即ち軸までの、（度、若しくはラジアンの）一つの角距離である（図６参照）。この例の極アーク７０２は、近接する巻きスロット７０８の中心点即ち軸７０６から、（孤立領域が介在せずに）隣の近接する巻きスロット７１４の中心点即ち軸７１２までの、（度、若しくはラジアンの）一つの角距離でもある。よって、孤立領域６２２の孤立領域軸６４２から、近接する巻きスロット７０８の中心点即ち軸７０６までの距離は、オフセット角距離６７２に一つの極アーク角距離７０２を加えたものの半分である。
【００４２】
再び図６を参照して、回転子６０６は二つ以上の回転子セグメント６８８を有する。個々の回転子セグメントは、回転子コア６９４に対し内部に搭載され、且つ回転子極６９４を介して磁束を伝えるように並列配置で構成された、二つの永久磁石６９０−６９２有する。並列配置は、一つの磁石のＮ磁極が別の磁石のＮ磁極に面し、又は、一つの磁石のＳ磁極が別の磁石のＳ磁極に面する、ことを意味する。並列に面する磁極の両方は、相互に並列に面する同じ磁気の方向の二つの極であり、回転子の極及び空隙を介して固定子の一つの極を指す。
【００４３】
第１の回転子セグメントは、例えば、並列に構成された二つの回転子内部永久磁石からの磁場を有する。第２の、近接する回転子セグメントは、第１の回転子セグメントではない対向する磁場で構成される。例えば、第１の回転子セグメントは、並列の、二つのＮ極が面する内部永久磁石により構成され、第２の、近接する回転子セグメントは、並列の、二つのＳ極が面する内部永久磁石により構成される。
【００４４】
固定子の相セクション６１０−６２０は、別の相セクションと永久磁石磁場を共有しない。結果として、個々の相セクションは、他の個々の相セクションから磁気的に孤立し、且つ、独立している。従って、一つの固定子の相セクションが動作不能となっても、他の個々の相セクションは未だ動作可能である。よって、機械６０２は冗長性を有する。更に、そのような磁気孤立は、機械がジェネレータとして構成されるとき、第三高調波歪み及び相不均衡発生を抑制する。機械がモータとして構成される場合には、そのような磁気孤立は、一つの電場相が短絡してもモータのロックアップの問題を抑制する。
【００４５】
前述のように、相セクション（若しくは、セクタ）は、二つ以上の極を有する。固定子の（及び、固定子のセクタの）極のトータル数は、少なくとも２で、若しくは２の倍数で、割ることができ、よって、等しい数の並列の対面する磁場（例えば、Ｎ極に対面するＮ極、若しくはＳ極に対面するＳ極）がある。一つの実施形態では、固定子の極のトータル数は、４で割ることができる。
【００４６】
図６〜８の例では、極アークは、固定子上の一つの極の中心から、孤立領域が介在せずに固定子上の近接する極の中心までの、度、若しくはラジアンの数である。同様に、二つの近接する極の間で間隔を空けるアパーチャが等しいとき、極アークは、固定子内の一つの極アパーチャの中心から、孤立領域が介在せずに固定子内の近接する極アパーチャの中心までの、度の数でもあることになる。
【００４７】
図６に関連して説明した方法は、図６に示すのとは異なる数の電場相を有し異なる数の相セクションを有する固定子のための、一つ以上の孤立領域を形成するのに用いられ得る。例えば、孤立領域は、二相、四相若しくは他相の機械、並びに／又は、二相、四相、及び他相セクションのために、形成され得る。しかしながら、一つ以上の領域は、本明細書に記載の記述を用いて回転子上に形成され得る。
【００４８】
一つの形態では、最も高い、回転子から固定子への活性エリアは、二つの（セクタとも称する）磁気孤立セクション相の間の個々の固定子孤立領域のエリアを最小限にすることにより、達成される。この形態では。孤立領域エリアは、最小の度数などの、最小の各距離を占める。
【００４９】
極アークは、以下の数２により決定される。
【００５０】
【数２】
2014508491.tif 000004
【００５１】
セクタ（即ち、セクタ内の度）及びセクタ毎の極の数は、選択可能な変数である。電気相の逆数は、１を電場相の数で割ったものに等しい。
【００５２】
相セクション（セクタ）、孤立領域により別の相セクションから磁気的に孤立される。孤立領域は、固定子における二つの相セクションを相互に磁気的に孤立するエリアである。一つの例では、孤立領域はアパーチャである。別の例では、孤立領域は、一つ以上のノッチなどの、一つ以上のアパーチャである。別の例では、孤立領域は、非磁気部材で構成される。
【００５３】
当然ながら、相セクションは、電場相とは異なる。電場相は概略、２相、３相、４相、８相、及び他相などの、機械内の電場相の数である。
【００５４】
孤立領域は、孤立領域オフセット、角距離、エリア、若しくは他のメカニズムにより規定される。一つの例では、孤立領域オフセットは、固定子の二つの極の間のアパーチャ（例えば、巻きスロット）に付加された（度での）オフセット、極からの開始及び終了の角距離、固定子上の選択した点からの（例えば、中心点の０度、４５度、６０度、９０度、１２０度からの）開始及び終了の（度での）時計回りの角距離若しくは（度での）反時計回りの角距離、リファレンス、軸若しくは平面（例えば、本明細書に記載の、孤立領域軸若しくは平面、又は相セクション軸）からの角距離、又は、別の距離である。一つの例では、孤立領域は、軸若しくは平面周りの（例えば、いずれかの側の部分の）角距離オフセットを有するアパーチャにより規定される。別の例では、孤立領域はアパーチャであり、軸若しくは平面（例えば、本明細書に記載の孤立領域軸若しくは平面）は孤立領域を二等分する。別の例では、孤立領域は、一つのセクションの極と別のセクションの極との間のオフセットで或るアパーチャにより規定され、アパーチャのトータルの角距離は、巻きスロットに孤立領域オフセットを加えたものに等しい。
【００５５】
孤立領域オフセットが、孤立領域軸若しくは平面、リファレンス、又は相セクション端部（又は巻きスロットからのリファレンス）からの若しくは周りの、角距離として決定されると、（セクタ毎の）トータルの孤立領域オフセットは（度により）以下の数３で与えられる。
【００５６】
【数３】
2014508491.tif 000005
【００５７】
この例では、孤立領域オフセットの少なくとも概略半分が、セクタの一方の側に実効的に設けられ、孤立領域のもう一方の概略半分が、セクタのもう一方の側に設けられる。この適用例は、複数の形式を採ると考えられ得る。孤立領域は個々のセクションと磁気的に孤立しているので、トータルの孤立領域の各々の半分は実効的に個々のセクタに割り当てられる。
【００５８】
固定子極のトータル数は以下の数４により与えられる。
【００５９】
【数４】
2014508491.tif 000006
【００６０】
回転子の形状を満たすため、極アークは、３６０を極アークで分割すると
２で割り切れる数となる。
【００６１】
回転子は二つ以上の極を有する。回転子内の極のトータル数は、少なくとも２若しくは２の数倍により、割り切ることができ、よって、等しい数だけ、並列で対面する磁気極（例えば、Ｎ極−Ｎ極、若しくはＳ極−Ｓ極）がある。回転子極のトータル数は、以下の数５で与えられる。
【００６２】
【数５】
2014508491.tif 000007
【００６３】
数２〜５は、最適化式と称されてもよい。
【００６４】
２相の形状の例
【００６５】
一つの形態では、二相の形状が選択される。二相の形状では、セクタ（例えば、セクタ内の度数、相セクションとも称する）は、４の倍数で３６０を割ったものに、例えば、９０、４５、３０、２２．５、１８、１５、若しくは１２などに、等しい。一つの例では、セクタ（例えば、セクタ毎の度数）は、９０度に選択され、セクタ内の固定子極の数は１２に等しく選択される。よって数２から、極アークは７．２度となる。
【００６６】
【数６】
2014508491.tif 000008
【００６７】
数３を適用して、孤立領域オフセットは３．６度となる。
【００６８】
【数７】
2014508491.tif 000009
【００６９】
固定子極の数は４８と等しくなる。
【００７０】
【数８】
2014508491.tif 000010
【００７１】
そして、回転子極の数は５０に等しい。
【００７２】
【数９】
2014508491.tif 000011
【００７３】
他の例の解は、以下の表１により特定される。
【００７４】
【表１】
2014508491.tif 000012
【００７５】
図９は、最適化式の結果を用いて構成した２相機械の例を示す。
【００７６】
３相の形状の例
【００７７】
別の形態では、三相の形状が選択される。三相の形状では、セクタ（例えば、セクタ内の度数、相セクションとも称する）は、３の倍数で３６０を割ったものに、例えば、１２０、６０、３０、若しくは１５などに、等しい。一つの例では、セクタ（例えば、セクタ毎の度数）は、６０度に選択され、セクタ内の固定子極の数は８に等しく選択される。よって数２から、極アークは７．２度となる。
【００７８】
【数１０】
2014508491.tif 000013
【００７９】
数３を適用して、孤立領域オフセットは２．４度となる。
【００８０】
【数１１】
2014508491.tif 000014
【００８１】
固定子極の数は４８と等しくなる。
【００８２】
【数１２】
2014508491.tif 000015
【００８３】
そして、回転子極の数は５０に等しい。
【００８４】
【数１３】
2014508491.tif 000016
【００８５】
他の例の解は、以下の表２により特定される。
【００８６】
【表２】
2014508491.tif 000017
【００８７】
図１０は、最適化式の結果を用いて構成した３相機械の例を示す。
【００８８】
今度は図１１及び図１２を参照して、磁気相孤立は、相セクション（セクタ）が磁気的に「接続している」ことを要求しない。従って、孤立領域は、一つ以上のアパーチャ、ノッチ、若しくは内側の凹状エリアで相セクションを形成することにより、形成され得る。一方で、一つ以上の他のアパーチャに近接するエリアから部材を除去して、孤立領域を形成してもよい。これらの実施形態は、固定子を形成するのに用いられる磁気コア部材の量を減少させるのに用いられ得る。
【００８９】
図１１を参照して、相セクション（セクタ）は、一つ以上の孤立領域にて、若しくは一つ以上の孤立領域により、分離する独立の相セクションである。図１１の機械１１０２に示すように、固定子固定子１１０４の相セクション１〜６は、連続リングに対向して、個別のアークセグメント１１０６〜１１１６として構築され得る。孤立領域１１１８〜１１２８は、固定子固定子のアークセグメント内で凹状エリアを形成することにより作成される。例えば、第１の相セクションアークセグメント１１０６は、（オフセットの半分、第１のノッチの半分、及び第２のノッチの半分を、各々含む）凹状エリア１１３０〜１１３４を有し、第２の相セクションアークセグメント１１０８は、（オフセットの半分、第１のノッチの半分、及び第２のノッチの半分を、各々含む）凹状エリア１１３６〜１１４０を有する。アークセグメント１１０６及び１１０８の各々は、半分の巻きスロットエリア１１４２〜１１４４も含む。更に、凹状エリア１１３０〜１１３４及び１１３６〜１１４０は、孤立領域オフセット、第１のノッチ、及び第２のノッチを有する孤立領域を形成する。しかしながら、相セクションは、一つ以上のアパーチャ、ノッチ、及び／又は、内側の凹状エリアを伴う孤立エリアを有してもよい。
【００９０】
アークセグメント１１０６〜１１１６の各々は、固定子コア部材に、同じ相セクション内の他のアークセグメントに、若しくは、固定デバイス１１４６〜１１４８により他のアークセグメントに、固定され得る。例えば、アークセグメントラミナントの積層は、個々の相セクションのために積層され、ピンにより、リベットにより、ｔロックにより、クランプにより、相セクションを搭載するためのノッチにより、又は、コア部材若しくはバックアイアンなどの構造の内部で若しくは構造上で相セクションの円形アークを保持する他の固定デバイスにより、固定され得る。一方で、アークセグメントは、固定子コア部材に固定される単体のラミナントである。
【００９１】
図１１の実施形態では、電場相−相セクション（例えば、セクタ）の関係は以下の通りである。相セクション１（１１０６）及び４（１１１２）が電場相１を形成し、相セクション２（１１０８）及び５（１１１４）が電場相２を形成し、相セクション３（１１１０）及び６（１１１６）が電場相３を形成する。図１１の例の孤立領域は、個々のアークセグメント内に孤立領域オフセットと二つのノッチエリアを含むが、オフセットの一つ以上、一つ以上のノッチエリア、及び／又は、一つ以上の他の凹状エリアが、用いられてもよい。
【００９２】
図１２を参照して、コア部材が一つ以上のアパーチャに近接するエリアから除去され孤立領域を形成してもよい。機械１２１６内の固定子１２１４の相セクション１２０２〜１２１２間の磁気孤立は、例えば、孤立領域において、相セクション間で固定子コアからコア部材１２４２を除去することなどにより、孤立領域１２３０〜１２４０にて一つ以上のアパーチャ１２１８〜１２２８を形成することによって、達成され又は強化され得る。
【００９３】
図１３〜１５を参照して、機械１３０４の回転子コア１３０２は、連続するリングに対向する、個別のアークセグメントであればよい。回転子コア１３０２が単体のリングから成るならば、セグメントは「飽和可能の」ブリッジセクション１４０２により相互に接続され、回転子永久磁石が回転子コア部材内部で「短絡」することを防ぐ。目的は、回転子１３０２と固定子１３０８との間の空隙１３０６に亘って、できるだけ多くの永久磁石磁束を配置することである。図１３に示すように、「飽和可能の」ブリッジが用いられないならば、永久磁石１３１２〜１３１４からの磁束１３１０は、空隙１３０６を亘って固定子相セクション部材介するのではなく、回転子コアアイアン１３１６を介して横断するに過ぎず、結果として、磁束は、回転子コア部材１３１４内で短絡してしまう。
【００９４】
図１４に示すように、回転子コアの一部が、永久磁石１３１２のＮ極とＳ極を分離する永久磁石形成空隙１４０４〜１４０６周りで、除去されているのが望ましい。コアアイアンの小さいセクションは、残存して回転子セグメント１４０８〜１４１０を接続する飽和可能のブリッジ１４０２を形成する。永久磁石（ＰＭ）の磁束１４１２は、飽和可能のブリッジを横断する。ブリッジセクションは小さい横断面を有するに過ぎないので、ブリッジセクションは飽和してしまい、ＰＭ磁束１４１２の大部分を空隙１３０６を超えて固定子相セクション（例えば、固定子セクタ）内に向かわせる。
【００９５】
図１５の回転子１３０２のセクション１５０２の拡大図を参照して、飽和ブリッジ１４０２は、永久磁石１５１０のＮ極１５０６及びＳ極１５０８から磁束を横断させる回転子アイアン１３１４の最も小さいセクションであることがわかる。飽和ブリッジ１４０２内に付加された（若しくは、残余する）突起部１５１２は、永久磁石１５１０を保持するように作用し、磁気的な活性要素に対向する構成要素である。
【００９６】
図１６は、３相磁気孤立相内部永久磁石機械のための巻き図の例示の実施形態を示し、電場相の各々は二度繰り返されるものである。図１６の図は、相内での直列の巻きを示す。一方で、巻きは、並列に接続されてもよく、並列接続及び直列接続が組み合わされてもよい。
【００９７】
回転子永久磁石の磁極
【００９８】
図１７を参照して、固定子内の孤立領域が占める角度の数は、選択した電場相の数、及び、相セクション内部の極のための極アークにより、決定される。本明細書に記載の例示の最適化式では、極アークは他の変数に依存する。例えば、角度の大きい割合、若しくは他の割合を有する極アークが特定され得る。図１０の三相の実施形態（数１０〜１３）に示す固定子極の数は、（図１７に示す）８極から１２極に増加するならば、式は４．８６４８６４８６４・・・８６４度の極を答える。極アークがその割合の角度である固定子を製造することは困難である。角度の割合部分が結果として、３６０度において蓄積されたエラーとなるからである。しかしながら、これらの極アークは本開示の範囲から除外されるものではない。他の蓄積エラーが相の間に均等に分配されるからである。これらの極アークは、本明細書に開示の方法を用いて動作機械を形成するべく稼働する。例えば、二相機械に対して、磁気孤立領域が相セクション間で占める角度数は、極アークを２で割ったものである。三相機械に対して、磁気孤立領域が相セクション間で占める角度数は、極アークを３で割ったものである。四相機械に対して、磁気孤立領域が相セクション間で占める角度数は、極アークを４で割ったものである、などとなる。孤立領域が占める角度数は、相間でオフセットする機械上及び電場上の両方の度数を決定する。
【００９９】
図１８〜１９は、磁気孤立二相内部永久磁石電気回転機械内で、一つ以上の孤立領域を形成する別の例示の実施形態を示す。単体の相トポロジの固定子セクション１８０２は、図１８に示される。固定子セクション１８０２は、二つの固定子セグメント１８０４及び１８０６に分割され、第２の固定子セグメントは極アークの半分の一つに等しい角度数だけ時計回りに回転する。図１０の上記例では、極アークは７．２度である。その例に関し続けると、第２のセグメント１８０６は３．６度回転する。第２の固定子セグメント１８０６の回転の後、固定子コア１８１０の間隙１８０８は、孤立領域となり、固定子セグメントの各々は機械の相セクションとなる。回転子１８１２が反時計回りに回転したら、一つの固定子歯（の距離）の回転子歯は、第１の固定子セグメント１８０４により形成される相に対する電場角度を表す。第２の固定子セグメント１８０６が時計回りに回転し、回転子が反時計回りに回転しているので、第２の固定子セグメント１８０６により形成される相は、第１の固定子セグメント１９０４により形成される相を９０電場角度だけ「リード」する。機械角度と電場角度の間の関係は以下の式で与えられる。
【０１００】
【数１４】
2014508491.tif 000018
及び
【０１０１】
【数１５】
2014508491.tif 000019
【０１０２】
従って、個々の機械角度は２５電場角度に等しい。３．６機械角度だけ第２の固定子セグメント１８０６を回転することにより、相間の電場角度内のシフトは以下に示すように９０度である。
【０１０３】
【数１６】
2014508491.tif 000020
【０１０４】
図２０〜２１は、磁気孤立三相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域の別の実施形態を示す。単体の相トポロジの固定子セクション２００２が図２０に示される。固定子セグメント２００２は、三つの固定子セグメント２００４−２００８に分割される。第２の及び第３の固定子セグメント２００６−２００８は、極アークの３分の１に等しい角度数だけ時計回りに回転する。極アークが７．２度である上記例では、第２及び第３の固定子セグメント２００６−２００８は、第１の固定子セグメント２００４に関して２．４度回転する。次に、第３の固定子セグメント２００８は、第２の固定子セグメント２００６に関して２．４度回転する。第２及び第３の固定子セグメント２００６−２００８の回転の後、固定子コア２０１４の間隙２０１０−２０１２は、孤立領域となり、固定子セグメント２００４−２００８の各々は機械の相セクションとなる。二相の説明のように、一つの機械角度は２５電場角度に等しいと判断された。第２の固定子セグメント２００６が第１の固定子セグメント２００４に関して時計回りに２．４度回転し、第３の固定子セグメント２００８が第２の固定子セグメント２００６に関して時計回りに２．４度回転したので、結果として以下の相の関係となる。
【０１０５】
【数１７】
2014508491.tif 000021
【０１０６】
よって、機械の相の各々は、相互の間で１２０電場角度の相シフトを有する。
【０１０７】
図２２−２３は、磁気孤立四相内部永久磁石電気回転機械内の一つ以上の孤立領域の別の実施形態を示す。単体の相トポロジの固定子セクション２２０２が図２２に示される。固定子セグメント２２０２は、四つの固定子セグメント２２０４−２２１０に分割される。第２、第３の及び第４の固定子セグメント２２０６−２０１０は、極アークの４分の１に等しい角度数だけ時計回りに回転する。極アークが７．２度である上記例では、第２、第３及び第４の固定子セグメント２２０６−２２１０は、第１の固定子セグメント２２０４に関して１．８度回転する。次に、第３及び第４の固定子セグメント２２０８−２２１０は、第２の固定子セグメント２２０６に関して１．８度回転し、第４の固定子セグメント２２１０は、第３の固定子セグメント２２０８に関して１．８度回転する。第２、第３及び第４の固定子セグメント２２０６−２２１０の回転の後、固定子コア２２１８の間隙２２１０−２２１６は、孤立領域となり、固定子セグメント２２０４−２２１０の各々は機械の相セクションとなる。二相の説明のように、一つの機械角度は２５電場角度に等しいと判断された。第２、第３及び第４の固定子セグメント２２０６−２２１０が相互に関して時計回りに１．８度回転したので、結果として以下の相の関係となる。
【０１０８】
【数１８】
2014508491.tif 000022
【０１０９】
よって、機械の相の各々は、相互の間で４５電場角度の相シフトを有する。
【０１１０】
いかなる数の所望の電場相を伴うモータも、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械内で生成され得る。
【０１１１】
上記例では、磁気孤立二相内部永久磁石電気回転機械は、セグメント毎に１２歯を伴う、各々９０度に及ぶ４つの固定子セグメントを有し、磁気孤立三相内部永久磁石電気回転機械は、セグメント毎に８歯を伴う、各々６０度に及ぶ６つの固定子セグメントを有し、磁気孤立四相内部永久磁石電気回転機械は、セグメント毎に６歯を伴う、各々４５度に及ぶ８つの固定子セグメントを有し、全ては７．２度の極アークを有する。このことにより、全ての三つの機械は４８固定子歯と５０回転子歯を有する、という結果となる。しかしながら、一つのセグメント／相、固定子歯、回転子歯、極アーク、及びオフセットに対して、他の数の固定子セグメント／相セクション、電場角度を有する、他の機械が、形成されて用いられてもよい。
【０１１２】
磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械では、固定子歯の全ては、同時に且つ異なる角度間隔でトルクを生成しており、これにより、回転子の９６％に対する固定子のインタフェースでトルク若しくは力を生成している。これに対して従来の多くの永久磁石回転機械においては７０％以下に過ぎない。
【０１１３】
図２４を参照すると、鏡像化された磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械２４０２のための実施形態は、１８０度の角度に亘って所望の数の相セクションを分布させ同時に残りの１０８度の角度に亘って相セクションレイアウトを「鏡像化する」ことに基づくものである。
【０１１４】
固定子内の電場相は、均等に分布されている。一つの例では、二つの対向する孤立領域２４０４及び２４０６の一つ以上のセットは、二つの対向する孤立領域（２４０８及び２４１２；２４１０及び２４１４）の一つ以上のセット、若しくは別途磁気的に相セクションを孤立させる孤立領域を含む、二つの他の孤立領域２４０８−２４１４の一つ以上のセットより大きい。しかしながら、電場相は均等に分布される。例えば、機械は、分割若しくは鏡像軸２４２０に沿って、上方半分２４１６と下方半分２４１８とに分割される。上方半分２４１６及び下方半分２４１８を分割する孤立領域２４０４及び２４０６の対向するセットは、上方及び下方半分内の孤立領域２４０８−２４１４よりも大きい孤立領域エリアを有する。
【０１１５】
最適化式が、所与の数の回転子極、セグメント毎の歯、若しくは設計基準に関する別のものに対して、所望の結果を返さないとき、この方法は、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を構築するのに用いられ得る。例えば、回転子が３０極を有することが望ましい三相トポロジでは、最適化方程式は、１１．９９６８００８５３１０５８３９度の極アークを答え、セグメント毎の４．６６８歯を要求する。従って、１２（３６０／３０）度の極アークも用いられ得る。孤立領域に対して最適化された角度オフセット（変位）を用いることも更に望ましい。この場合、１２は３（例えば、電場相の数）で割ることができる。従って、孤立領域は４度に等しくなる。二つの孤立領域により分離された三つの固定子セグメントは、１８０度に亘って均等に分布され、残りの１８０度に亘って鏡像化される。このようにすることで、鏡像化が生じる鏡像化軸に配置される、異なる角度変位を伴う孤立領域となる。
【０１１６】
一方で、図２５に示すように、第１の１８０度を占める三固定子セグメントは、三相間での１２０電場角度の変位を失うこと無く、極アークの３分の２に等しい二つの孤立した領域により分離され得る。この構成は、残りの１８０度にも鏡像化される。鏡像化された機械を生成するための図２４−２５の方法は、レアアース磁石のコストを減少させ、これにより、低コスト、低ワットのモータとなる。図２４−２５の鏡像化された機械は、図６及び１０の最適化された機械の代替案である。
【０１１７】
図２６を参照して、上述の最適化された孤立相内部永久磁石電気回転機械と同様に、鏡像化機械２６０４の孤立領域内の固定子コア部材２６０２も除去され得る。この例では、固定子アークセグメント２６０６−２６１６は、図１１の例のような相セクションに対して形成されている。但し、鏡像化機械アプローチを用いており、更に少なくとも二つの対向する孤立領域２６１８−２６２０は、二つ以上の他の対向する孤立領域２６２２−２６２８若しくは他の孤立領域よりも、大きい。
【０１１８】
ジェネレータの動作
【０１１９】
図２７−３１を参照して、この例では、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械はジェネレータとして動作している。固定子２７０２及び回転子２７０４の角度セクションは、固定子相セクション毎に二歯を伴う、三固定子相セクション２７０６−２７１０若しくはセグメント（相一２７０６、相二２７０８、及び相三２７１０）と共に、示されている。この簡素化されたアプローチは、ジェネレータの動作の原理を容易に図示し説明するために用いられているのであり、必ずしも好ましい実施形態を表すものでは無い。
【０１２０】
回転子の初期角位置は、フェーズ１の回転子及び固定子歯が整列し、両方のゼロ電場角度及び０機械角度にあり（図２７）、等しく、図３１の電圧アウトプットグラフの軸上のゼロ（フェーズ１機械角度）、及び、図３２の電圧アウトプットグラフの軸上のゼロ（フェーズ１電場角度）にある。フェーズ２では、図３１−３２の電圧アウトプットグラフ上に示すように、フェーズ１が０機械角度及び−１２０電場角度にあるとき、２．４機械角度だけ整列から「外れて」動いている。フェーズ３では、図３１−３２の電圧アウトプットグラフ上に示すように、フェーズ１が０機械角度及び１２０電場角度にあるとき、４．８機械角度だけ整列に「向かって」動いている。
【０１２１】
回転子は反時計回りに回転している。図２８に示すポイントでは、フェーズ１の固定子及び回転子歯は、２．４機械角度だけ整列から外れて動いており、図３１−３２の電圧アウトプットグラフ内で６０電場角度にある。フェーズ３の固定子及び回転子極は、整列に入りつつあり、図３１−３２の電圧アウトプットグラフ内で０機械角度に及び０電場角度にある。フェーズ２は、３．６機械角度を通過する際、磁束反転を受けており、回転子の次のセットがその固定子歯と整列に入りつつあり、図３１−３２の電圧グラフ上に示すように、４．８機械角度及び−６０電場角度にある。
【０１２２】
回転子が反時計回りに回転することを継続し、図２９に示すポイントにあるときは、フェーズ１は、３．６機械角度を通過する際、磁束反転を受けており、回転子の次のセットがその固定子歯と整列に入りつつあり、図３１−３２の電圧グラフ内で４．８機械角度及び１２０電場角度にある。フェーズ２の回転子及び固定子極は、整列に入り、図３１−３２の電圧グラフ内で０機械角度及び０電場角度にある。フェーズ３の回転子及び固定子歯は、２．４機械角度だけ整列から外れて動いており。図３１−３２の電圧グラフ上で−６０電場角度にある。
【０１２３】
回転子が反時計回りに回転することを継続し、図３０に示すポイントにあるときは、フェーズの全ては、図２７に示すように、同じ機械角度に戻る。フェーズ１は０機械角度にあり、フェーズ２は２．４機械角度にあり、フェーズ３は４．８機械角度にある。図２７と図３０の差異は、磁束が、相巻きの全て及び相の各々に対する電場角度の全てを介して反転したことであり、図３１−３２内に示すように、相巻き及び電場角度は、フェーズ１：０電場角度、フェーズ２：１２０電場角度、及びフェーズ３：−１２０電場角度である。
【０１２４】
ジェネレータとして動作する孤立相内部永久磁石電気回転機械内の誘導電圧は、他のジェネレータと同様にファラデーの法則に従う。
【０１２５】
【数１９】
2014508491.tif 000023
【０１２６】
ここで、Ｎ＝ターンの数、ｄΦ＝磁束（ウエーバー）の変化、及び、ｄｔ＝時速の変化が生じる時間増分、である。回転機械では、ｄｔは通常、秒／ラジアンで置換される。
【０１２７】
孤立相内部永久磁石電気回転機械トポロジを用いるジェネレータのためのアウトプット波形は、極成形を用いて調整され得る。例えば、アウトプット波形が矩形波に似ているならば、固定子極（歯）先端から部材を除去して図３３に示すような、先端の修正された（カットされた／除去された）固定子極（歯）３３０２、若しくは回転子極先端を形成することにより、極は正弦波により近接して近似するような形状となり得る。
【０１２８】
動作をモニタすること
【０１２９】
図３４〜３７を参照して、例示の孤立相内部永久磁石電気回転機械３４０２がモータとして動作する。固定子３４０４及び回転子３４０６の角セクションは、回転子相セクション毎に２歯を伴って、三固定子セクション３４０８〜３４１２若しくはセグメント（相一３４０８、相二３４１０、及び相三３４１２）により示される。この簡素化されたアプローチは、モータの動作の原理を容易に図示し説明するために用いられているのであり、必ずしも好ましい実施形態を表すものでは無い。
【０１３０】
図３４では、反時計回りの回転子３６０４を想定して、相一の３４０８固定子歯が回転子歯と整列し、相二の３４１０固定子歯が「先導する」回転子歯から２．４度だけオフセットし、相三の３４１２が「後を追う」回転子歯から２．４度だけオフセットする。この回転子位置では、（歯上に巻かれる）モータの相内のコイルは電圧を加えられて図示する極を生成する。この位置での回転子３４０６に作用する力は、コイルが電圧を加えられて、回転子セグメントを介して反転する永久磁石からの磁束により固定子セグメントと反発したり若しくは引き合ったりする磁束を生成することによる。フェーズ１コイルにより生成される磁束は、整列する回転子セグメントと反発するものであり、フェーズ２及びフェーズ３内のコイルにより生成される磁束は、「先導する」回転子セグメントと反発するのであり、「後を追う」回転子セグメントと引き合うものである。回転子上に作用する力の合計は、反時計回りの方向に回転子３４０６を回転させる。
【０１３１】
図３５に示すように、回転子が２．４度の角距離だけ移動すると回転子３４０６が反時計回りの方向に回転するので、回転子極はフェーズ１の回転子歯との整列から移動し、回転子極はフェーズ２の固定子歯に関して２．４度進み、更に回転子極はフェーズ３の固定子歯との整列に向けて移動する。フェーズ３の固定子歯上に巻かれたコイルを介する電流は反転し、そのことにより、フェーズ３の回転子歯上の磁極が反転され、反時計回りの方向の回転子の回転をサポートする、整列した回転子歯と反発する。
【０１３２】
回転子３４０６は、反時計回りの方向で回転を継続する。図３６に示すように回転子３４０６が更に２．４度進むと、回転子極はフェーズ２での整列に入る。フェーズ２の固定子上に巻かれたコイルを介する電流が反転し、そのことにより、フェーズ２の回転子歯上の磁極が反転され、反時計回りの方向の回転子の回転をサポートする、整列した回転子歯と反発する。
【０１３３】
図３７に示すように、回転子３４０６が更に２．４度進むと、回転子極はフェーズ１の固定子歯との整列に戻る。フェーズ１の固定子歯上に巻かれたコイルを介する電流が反転し、そのことにより、フェーズ１の回転子歯上の磁極が反転され、反時計回りの方向の回転子の回転をサポートする、整列した回転子歯と反発する。
【０１３４】
相の固定子歯の各々に巻かれたコイルにおいて、このように続けてスイッチングすることで、反時計回りの方向で回転子が回転し続ける。一方で、磁極が、図３４に示す位置で開始するフェーズ２及び３の回転子歯上で反転すると、回転子は時計回りの方向で回転する。相コイル内の電流により回転子上に生成される磁力の合計は、モータのアウトプットシャフト上のトルクとして現れる。２．４度のスイッチング角の或る前進若しくは遅延は、インダクタンス及び逆起電力の効果により動作を最適化するように機能し得る。
【０１３５】
一つの実施形態では、図３８〜４０に示すように、回転子は、永久磁石間で回転子極セクションを接続するブリッジを有する。この実施形態のブリッジは、内部アーチ若しくは他のアーチとして、又は、と共に、構成される。アーチは、永久磁石間で回転子極セクションを接続するブリッジにおいて、ノッチを有する回転子からの機械的に弱いスポットを除去する。
【０１３６】
アーチは、更なる非磁気層を挿入する必要を除去し、パーツ点数、コスト、及び製造プロセス必需品を大きく減少させる。
【０１３７】
アーチは、回転子上に平滑表面を形成することにより、従来の回転子−固定子インタフェースに内在する偏流（及び付随するノイズ）を減少させる。偏流の損失はスピードの関数として増加するので、アーチは、より高速度の及び変速での動作の間に大きい利点をもたらす。
【０１３８】
アーチは、回転子若しくは固定子上への積層を歪める必要なく固定子銀組力を減少する。このことは更に障害を減少し効率を増大する。
【０１３９】
当業者であれば、本明細書に開示の特定の実施形態からの変更は本発明の想定するところである、と理解するであろう。本発明は前期の実施形態に限定されるものでは無く、添付の特許請求の範囲により評価されるべきものである。
【符号の説明】
【０１４０】
２０２・・・回転子、２０４・・・内部永久磁石、２０８・・・回転子バックアイアン、４０４・・・永久磁石、４０８・・・回転子バックアイアン、４１４・・・回転子極。
【図１】
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【図２】
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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】
2014508491.tif 000030
【図９】
2014508491.tif 000031
【図１０】
2014508491.tif 000032
【図１１】
2014508491.tif 000033
【図１２】
2014508491.tif 000034
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014508491.tif 000037
【図１６】
2014508491.tif 000038
【図１７】
2014508491.tif 000039
【図１８】
2014508491.tif 000040
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2014508491.tif 000043
【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【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】
複数の電場相を有する機械のための磁気孤立相固定子を含み、
前記磁気孤立相固定子は、少なくとも二つの固定子歯を伴う少なくとも一つの固定子相セクションと、前記少なくとも二つの固定子歯の間の角度距離を有する少なくとも一つの巻きスロットと、前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離を前記電場相の数と掛けたものに等しい、角度距離を有する少なくとも一つの磁気的に不活性な孤立領域と
を含む、システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離が極アークを含み、
前記極アークは、孤立領域が介在することなく、前記少なくとも一つの巻きスロットの第１の中心軸から近接の巻きスロットの第２の中心軸までの角度距離を規定し、更に、孤立領域の一つの側から、巻きスロットの第１の中心軸までの角度距離、若しくは、孤立領域のもう一つの側から、対向する近接の巻きスロットの別の中心軸までの角度距離を規定する
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
固定子歯が固定子極を規定し、
前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離が極アークを含み、
該極アークは、電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の量により、固定子相セクション当たりの度数を割ったものに等しい、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
磁気孤立相固定子における固定子極の全数が、固定子相セクション当たりの角度に固定子相セクション当たりの固定子極の数を掛けた数により、３６０度を割ったものに等しい、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが前記機械を含み、
前記機械は、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子は複数の回転子極を含み、前記回転子内の回転子極の全数は、電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の第２の量により、固定子相セクション当たりの度数の第１の量を割ったもので更に、３６０度を割ったものに等しい
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項６】
前記磁気孤立相固定子が、複数の固定子相セクションと、複数の磁気的に不活性な孤立領域とを含む
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の固定子相セクションの各々がアークセグメントを含み、前記複数の磁気的に不活性の孤立領域が一つ以上の凹状エリアにより形成されている
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記一つ以上の凹状エリアは各々、孤立領域オフセットの半分と、一つ以上のノッチの半分とを含む
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記一つ以上の凹状エリアは各々、孤立領域オフセットの半分と、第１のノッチの半分と、第２のノッチの半分とを含む
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各々の一つ以上の凹状エリアは更に、半分の巻きスロットエリアを含む
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域の各々は、孤立領域角度距離を含み、少なくとも一つの孤立領域角度距離は、別の孤立領域角度距離とは異なる
請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域の各々は、対応する磁気的に不活性な孤立領域の孤立領域軸に沿って軸長を有し、少なくとも一つの軸長は、別の軸長と同じである請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域は、選択された相セクション角度距離の等しい間隔にある、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
巻きスロットエリアは、前記磁気的に不活性な孤立領域の各々の側に構成されている
請求項６に記載のシステム。
【請求項１５】
前記固定子相セクションは固定子に亘って均等に分布されている
請求項６に記載のシステム。
【請求項１６】
前記固定子相セクションは固定子の一部に亘って均等に分布されている
請求項６に記載のシステム。
【請求項１７】
前記固定子相セクションは固定子の半分に亘って均等に分布され、均等に分布された相セクションは固定子の別の半分に亘って鏡像化されている
請求項６に記載のシステム。
【請求項１８】
磁気的に不活性な孤立領域の少なくとも一つは、少なくとも一つの別の磁気的に不活性な孤立領域より大きい、
請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
磁気的に不活性な孤立領域の対向するセットは、対向する磁気的に不活性な孤立領域の別のセットより大きい、
請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
磁気孤立相固定子が分割軸に沿って第１の半分と第２の半分に分けられ、第１と第２の半分に分かれる磁気的に不活性な孤立領域の対向するセットは、第１と第２の半分の内の、磁気的に不活性な孤立領域の別の対向するセットの別の孤立領域よりも大きい孤立領域を有する
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
磁気孤立相固定子は、６個の固定子相セクションと６個の磁気的に不活性な孤立領域とを含む
請求項６に記載のシステム。
【請求項２２】
磁気的に不活性な孤立領域が、オフセット角度距離として規定される
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２３】
磁気的に不活性な孤立領域が、少なくとも一つの円錐台領域、少なくとも一つの矩形、少なくとも一つの円形、少なくとも一つの楕円、少なくとも一つのノッチ、少なくとも一つの凹状エリア、及び少なくとも一つの非一様エリアのうちの、少なくとも一つを含む
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２４】
磁気的に不活性な孤立領域が、一つ以上のアパーチャ、一つ以上のノッチ、一つ以上の凹状エリア、及び磁気的に不活性な部材のうちの、少なくとも一つを含む
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２５】
磁気的に不活性な孤立領域が、磁気孤立相固定子上のリファレンスから、選択された角度距離にある孤立領域軸周りに配置されている
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも二つの固定子歯の各々は固定子極を規定し、各々は相巻きを有する
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２７】
固定子歯は固定子極を規定し、固定子相セクション当たりの固定子極の数は２若しくは２の倍数で割ることができる
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２８】
少なくとも一つの固定子相の少なくとも二つの固定子歯が、偶数の固定子歯を含む
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項２９】
永久磁石磁場が、回転子永久磁石からの磁束を含み、磁気的に不活性な孤立領域は、回転子永久磁石からの磁束が、回転子相セクション及び別の固定子相セクションから共有されることを防ぐように寸法取りされている、
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項３０】
前記システムが、前記機械を含み、
前記機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、
永久磁石の磁極が別の永久磁石の同じ磁極と面する、対向する磁極で並列に配置されて、回転子極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び一つの固定子極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を、回転子の内部に含む、
請求項１乃至６のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項３１】
複数の回転子セグメントを含む回転子を含み、
個々の回転子セグメントが回転子極を形成し、
更に、個々の回転子セグメントが、
一つの永久磁石の一つの磁極が永久磁石別の一つの一つの同じ磁極と面する、対向する磁極で並列に配置されて、一つの回転子セグメントの一つの回転子極を介して、回転子と固定子との間の回転子−固定子インタフェースの空隙を介して、及び一つの固定子極を介して、並列に配置された永久磁石からの磁束を方向付ける二つの永久磁石を、回転子の内部に有する、
請求項１乃至６のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項３２】
前記回転子内の回転子極の全数は、
電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の第２の量により、固定子相セクション当たりの度数の第１の量を割ったもので更に、３６０度を割ったものに等しい
請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
回転子内の回転子極の全数は、少なくとも２若しくは２の倍数で割ることができる
請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
少なくとも一つ回転子セグメントが、少なくとも一つの回転子永久磁石から、回転子の空隙を介して、回転子のコア部材への飽和可能ブリッジを含む
請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
少なくとも一つの回転子セグメントが、回転子極を接続するブリッジを含み、該ブリッジは構造上アーチを含む
請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
永久磁石の極面は同じ長さである、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記機械は、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３８】
電場相の数が、二つの電場相、三つの電場道、及び四つの電場相のうちの少なくとも一つを含む、請求項６又は３５に記載のシステム。
【請求項３９】
固定子が、二相セクション、四相セクション、六相セクション、及び八相セクションのうちの少なくとも一つを含む、請求項６又は３５に記載のシステム。
【請求項４０】
前記機械が、ジェネレータ、モータ、及びオルタネータのうちの少なくとも一つを含む、
請求項１乃至６，３５のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項４１】
前記少なくとも一つの固定子相セクションの全ての固定子歯は、異なる角度間隔で同時にトルクを生じる
請求項６又は３１に記載のシステム。
【請求項４２】
前記機械が、４８個の固定子歯を含み、前記機械の固定子−回転子インタフェースにて９６パーセントのトルクを生じる、
請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
複数の電場を有する機械のための、磁気孤立相固定子を含み、
前記磁気孤立相固定子は、複数の磁気孤立固定子相セクション、及び複数の磁気的に不活性な孤立領域を含み、磁気孤立固定子相セクションは各々、少なくとも一つの磁気的に不活性な孤立領域により相互に磁気的に孤立しており、個々の磁気孤立固定子相セクションは、少なくとも二つの固定子歯と、前記少なくとも二つの固定子歯の間の角度距離を有する少なくとも一つの巻きスロットとを含み、複数の磁気的に不活性な孤立領域は、前記少なくとも一つの巻きスロット角度距離と電場相の数の逆数とを掛けた量と等しい
システム。
【請求項４４】
前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離が極アークを含み、
前記極アークは、孤立領域が介在することなく、前記少なくとも一つの巻きスロットの第１の中心軸から近接の巻きスロットの第２の中心軸までの角度距離を規定し、更に、孤立領域の一つの側から、巻きスロットの第１の中心軸までの角度距離、若しくは、孤立領域のもう一つの側から、対向する近接の巻きスロットの別の中心軸までの角度距離を規定する
請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
固定子歯が固定子極を規定し、
前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離が極アークを含み、
該極アークは、電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の量により、固定子相セクション当たりの度数を割ったものに等しい、
請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
磁気孤立相固定子における固定子極の全数が、固定子相セクション当たりの角度に固定子相セクション当たりの固定子極の相セクション数を掛けた数により、３６０度を割ったものに等しい、請求項４３乃至４５のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項４７】
前記システムが前記機械を含み、
前記機械は、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子は複数の回転子極を含み、前記回転子内の回転子極の全数は、電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の第２の量により、固定子相セクション当たりの度数の第１の量を割ったもので更に、３６０度を割ったものに等しい
請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記複数の固定子相セクションの各々がアークセグメントを含み、前記複数の磁気的に不活性の孤立領域が一つ以上の凹状エリアにより形成されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項４９】
前記一つ以上の凹状エリアは各々、孤立領域オフセットの半分と、一つ以上のノッチの半分とを含む
請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記一つ以上の凹状エリアは各々、孤立領域オフセットの半分と、第１のノッチの半分と、第２のノッチの半分とを含む
請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
各々の一つ以上の凹状エリアは更に、半分の巻きスロットエリアを含む
請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域の各々は、孤立領域角度距離を含み、少なくとも一つの孤立領域角度距離は、別の孤立領域角度距離とは異なる
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５３】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域の各々は、対応する磁気的に不活性な孤立領域の孤立領域軸に沿って軸長を有し、少なくとも一つの軸長は、別の軸長と同じである請求項４３に記載のシステム。
【請求項５４】
前記複数の磁気的に不活性な孤立領域は、選択された相セクション角度距離の等しい間隔にある、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５５】
巻きスロットエリアは、前記磁気的に不活性な孤立領域の各々の側に構成されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５６】
前記固定子相セクションは固定子に亘って均等に分布されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５７】
前記固定子相セクションは固定子の一部に亘って均等に分布されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５８】
前記固定子相セクションは固定子の半分に亘って均等に分布され、均等に分布された相セクションは固定子の別の半分に亘って鏡像化されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項５９】
磁気的に不活性な孤立領域の少なくとも一つは、少なくとも一つの別の磁気的に不活性な孤立領域より大きい、
請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
磁気的に不活性な孤立領域の対向するセットは、対向する磁気的に不活性な孤立領域の別のセットより大きい、
請求項５９に記載のシステム。
【請求項６１】
磁気孤立相固定子が分割軸に沿って第１の半分と第２の半分に分けられ、第１と第２の半分に分かれる磁気的に不活性な孤立領域の対向するセットは、第１と第２の半分の内の、磁気的に不活性な孤立領域の別の対向するセットの別の孤立領域よりも大きい孤立領域を有する
請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
磁気孤立相固定子は、６個の固定子相セクションと６個の磁気的に不活性な孤立領域とを含む
請求項４３記載のシステム。
【請求項６３】
磁気的に不活性な孤立領域が、オフセット角度距離として規定される
請求項４３に記載のシステム。
【請求項６４】
磁気的に不活性な孤立領域が、少なくとも一つの円錐台領域、少なくとも一つの矩形、少なくとも一つの円形、少なくとも一つの楕円、少なくとも一つのノッチ、少なくとも一つの凹状エリア、及び少なくとも一つの非一様エリアのうちの、少なくとも一つを含む
請求項４３に記載のシステム。
【請求項６５】
磁気的に不活性な孤立領域が、一つ以上のアパーチャ、一つ以上のノッチ、一つ以上の凹状エリア、及び磁気的に不活性な部材のうちの、少なくとも一つを含む
請求項４３に記載のシステム。
【請求項６６】
磁気的に不活性な孤立領域が、磁気孤立相固定子上のリファレンスから、選択された角度距離にある孤立領域軸周りに配置されている
請求項４３に記載のシステム。
【請求項６７】
前記少なくとも二つの固定子歯の各々は固定子極を規定し、各々は相巻きを有する
請求項４３に記載のシステム。
【請求項６８】
固定子歯は固定子極を規定し、固定子相セクション当たりの固定子極の数は２若しくは２の倍数で割ることができる
請求項４４に記載のシステム。
【請求項６９】
少なくとも一つの固定子相の少なくとも二つの固定子歯が、偶数の固定子歯を含む
請求項４３に記載のシステム。
【請求項７０】
永久磁石磁場が、回転子永久磁石からの磁束を含み、磁気的に不活性な孤立領域は、回転子永久磁石からの磁束が、回転子相セクション及び別の固定子相セクションから共有されることを防ぐように寸法取りされている、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項７１】
前記システムが、前記機械を含み、
前記機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、
永久磁石の磁極が別の永久磁石の同じ磁極と面する、対向する磁極で並列に配置されて、回転子極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び一つの固定子極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を、回転子の内部に含む、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項７２】
複数の回転子セグメントを含む回転子を含み、
個々の回転子セグメントが回転子極を形成し、
更に、個々の回転子セグメントが、
一つの永久磁石の一つの磁極が永久磁石別の一つの一つの同じ磁極と面する、対向する磁極で並列に配置されて、一つの回転子セグメントの一つの回転子極を介して、回転子と固定子との間の回転子−固定子インタフェースの空隙を介して、及び一つの固定子極を介して、並列に配置された永久磁石からの磁束を方向付ける二つの永久磁石を、回転子の内部に有する、
請求項４３に記載のシステム。
【請求項７３】
前記回転子内の回転子極の全数は、
電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の第２の量により、固定子相セクション当たりの度数の第１の量を割ったもので更に、３６０度を割ったものに等しい
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７４】
回転子内の回転子極の全数は、少なくとも２若しくは２の倍数で割ることができる
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７５】
少なくとも一つ回転子セグメントが、少なくとも一つの回転子永久磁石から、回転子の空隙を介して、回転子のコア部材への飽和可能ブリッジを含む
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７６】
少なくとも一つの回転子セグメントが、回転子極を接続するブリッジを含み、該ブリッジは構造上アーチを含む
請求項７２に記載のシステム。
【請求項７７】
永久磁石の極面は同じ長さである、請求項７２に記載のシステム。
【請求項７８】
前記機械は、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含む、請求項７２に記載のシステム。
【請求項７９】
電場相の数が、二つの電場相、三つの電場道、及び四つの電場相のうちの少なくとも一つを含む、請求項４３乃至７８のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項８０】
固定子が、二相セクション、四相セクション、六相セクション、及び八相セクションのうちの少なくとも一つを含む、請求項４３乃至７８のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項８１】
前記機械が、ジェネレータ、モータ、及びオルタネータのうちの少なくとも一つを含む、
請求項４３乃至７８のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項８２】
前記少なくとも一つの固定子相セクションの全ての固定子歯は、異なる角度間隔で同時にトルクを生じる
請求項４３乃至７８のうちのいずれか一に記載のシステム。
【請求項８３】
複数の電場相を有する機械のための磁気孤立相固定子を設けるステップを含み、
前記磁気孤立相固定子は、少なくとも二つの固定子歯を伴う少なくとも一つの固定子相セクションと、前記少なくとも二つの固定子歯の間の角度距離を有する少なくとも一つの巻きスロットと、前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離を前記電場相の数と掛けたものに等しい、角度距離を有する少なくとも一つの磁気的に不活性な孤立領域と
を含む、方法。
【請求項８４】
更に、極アークを含む前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離を設けるステップを含み、
前記極アークは、孤立領域が介在することなく、前記少なくとも一つの巻きスロットの第１の中心軸から近接の巻きスロットの第２の中心軸までの角度距離を規定し、更に、孤立領域の一つの側から、巻きスロットの第１の中心軸までの角度距離、若しくは、孤立領域のもう一つの側から、対向する近接の巻きスロットの別の中心軸までの角度距離を規定する、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
固定子歯が固定子極を規定し、
更に、極アークを含む前記少なくとも一つの巻きスロットの角度距離を設けるステップを含み、
該極アークは、電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の量により、固定子相セクション当たりの度数を割ったものに等しい、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
更に、固定子相セクション当たりの角度に固定子相セクション当たりの固定子極の数を掛けた数により、３６０度を割ったものに等しい、磁気孤立相固定子における固定子極の全数を設けるステップを含む、
請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
更に、複数の固定子相セクションと、複数の磁気的に不活性な孤立領域とを含む、前記磁気孤立相固定子を設けるステップを含む、
請求項８３乃至８６のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項８８】
更に、複数の回転子セグメントを含む回転子を設けるステップを含み、
個々の回転子セグメントが回転子極を形成し、
更に、個々の回転子セグメントが、
一つの永久磁石の一つの磁極が永久磁石別の一つの一つの同じ磁極と面する、対向する磁極で並列に配置されて、一つの回転子セグメントの一つの回転子極を介して、回転子と固定子との間の回転子−固定子インタフェースの空隙を介して、及び一つの固定子極を介して、磁束を方向付ける二つの永久磁石を、回転子の内部に有する、
請求項８３乃至８６のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項８９】
電場相の数の逆数を加えた、固定子相セクション当たりの固定子極の数の第２の量により、固定子相セクション当たりの度数の第１の量を割ったもので更に、３６０度を割ったものに等しい、前記回転子内の回転子極の全数を、更に設けるステップを含む、
請求項８３乃至８８のうちのいずれか一に記載の方法。
【請求項９０】
更に、少なくとも２若しくは２の倍数で割ることができる、回転子内の回転子極の全数を設けるステップを含む、
請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
請求項８乃至４２のうちのいずれか一に記載のシステムを設けるステップを更に含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９２】
二つの側を伴う固定子相セクションと、
その固定子相セクションと別の固定子相セクションとから永久磁石磁界が共有されることを防ぐ、個々の側における磁気的に不活性の孤立領域と
を含む磁気孤立相固定子を含む、システム。
【請求項９３】
前記固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯と、前記固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを有する、
請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記システムが、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含み、
前記磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、対向する磁極で並列に配置されて前記回転子の極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び前記固定子の極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を含む、
請求項９３に記載のシステム。
【請求項９５】
少なくとも一つの磁気的に不活性の孤立領域により相互に磁気的に孤立された少なくとも二つの磁気孤立固定子相セクションを含む磁気孤立相固定子を含み、
前記少なくとも一つの磁気的に不活性の孤立領域は、磁気孤立固定子相セクション間で永久磁石磁界が共有されることを防ぐ、
システム。
【請求項９６】
前記固定子相セクションが、固定子極を規定する二つ以上の固定子歯と、前記固定子歯間の巻きスロットと、個々の固定子歯周りに巻かれる相巻きとを有する、
請求項９５に記載のシステム。
【請求項９７】
前記システムが、磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械を含み、
前記磁気孤立相内部永久磁石電気回転機械が、前記固定子と、回転子と、回転子−固定子インタフェースを規定する固定子と回転子の間の空隙とを含み、
前記回転子が、対向する磁極で並列に配置されて前記回転子の極を介して、前記回転子−固定子インタフェースの前記空隙を介して、及び前記固定子の極を介して磁束を方向付ける二つの永久磁石、若しくは２の倍数分の永久磁石を含む、
請求項９６に記載のシステム。
【国際調査報告】
2014508491.tif 000064