(57)【要約】  少なくとも、少なくとも二つの相（６）を有する空芯の巻線機器（３）を備え、一つの相（６）が、少なくとも二つの巻線コード（４）と少なくとも一つの電気接続部材（５）とを有する一次部分（２ａ，２ｂ）と、偶数の磁極（８）を備えた二次部分（７ａ，７ｂ）であって、これらの磁極が二次部分（７ａ，７ｂ）上に交互に配置されている二次部分とを備えた電気モータ（１）である。一つの相（６）の各巻線コード（４）が一つの磁極（８）に対向して配置されているように、並びに全ての磁極（８）が、力を発生するために同時に使用可能であるように、この巻線機器（３）が、一次部分（２ａ，２ｂ）上の一次部分（２ａ，２ｂ）と二次部分（７ａ，７ｂ）の間の空隙（９）内に一つの軸（１０ａ，１０ｂ）に対して相対的に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
少なくとも二つの相（６）を有する空芯の巻線機器（３）を備えた、一つの相（６）が、少なくとも二つの巻線コード（４）と少なくとも一つの電気接続部材（５）とを有する一次部分（２ａ，２ｂ）と、
偶数の磁極（８）を備えた二次部分（７ａ，７ｂ）であって、これらの磁極が二次部分（７ａ，７ｂ）上に交互に配置されている二次部分と、
を備えた電気モータ（１）であって、
一つの相（６）の各巻線コード（４）が一つの磁極（８）に対向して配置されているように、並びに
全ての磁極（８）が、力を発生するために同時に使用可能であるように、
この巻線機器（３）が、一次部分（２ａ，２ｂ）上の一次部分（２ａ，２ｂ）と二次部分（７ａ，７ｂ）の間の空隙（９）内に一つの軸（１０ａ，１０ｂ）に対して相対的に配置されている電気モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電気モータ（１）において、
当該の一次部分がステータ（２ａ）であり、当該の二次部分がロータ（７ａ）として構成され、当該の軸（１０ａ）が回転軸であり、この二次部分（７ａ）が、この一次部分（２ａ）上に、この軸（１０ａ）に対して平行に配置されている電気モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の電気モータ（１）において、
当該の一次部分がステータ（２ｂ）であり、当該の二次部分が電機子（７ｂ）として構成され、当該の軸（１０ｂ）が推力軸であり、この二次部分（７ｂ）が、一次部分（２ｂ）上に、この軸（１０ｂ）に対して垂直に配置されている電気モータ。
【請求項４】
請求項１に記載の電気モータにおいて、
当該の磁極（８）が、永久励磁又は他励可能な磁極である電気モータ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の二次部分（７ａ）が、一次部分（２ａ）の内部又は外部に配置されている電気モータ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
この電気モータが、直流モータとして構成され、極（８）毎にｎ個の相（６）を有し、ｎ−１個の相を同時に直流電圧で駆動可能である電気モータ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
この電気モータが、交流モータとして構成され、個々の相（６）が、互いに１８０°以内の位相差を有する交流電圧で駆動可能である電気モータ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の一次部分（２ａ）が、有利には、溝の無い表面を有する、薄い壁の中空シリンダ（７ａ）として構成されている電気モータ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の一次部分（２ａ）が中実シリンダとして構成されている電気モータ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の一次部分（２ａ）が、少なくとも一つの中空シリンダセグメント（１２）を備えている電気モータ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
一つの相（６）の巻線コード（４）の間で電流の向きが交互に替わる電流を発生できるように、当該の電気接続部材（５）が一つの相（６）の巻線コード（４）と接続されており、全ての磁極（８）が力を発生するために同時に使用可能である電気モータ。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の電気接続部材が巻線コードの第一の終端（４ａ）と第二の終端（４ｂ）に交互に、有利には、曼陀羅形状に配置されるように、当該の電気接続部材（５）が巻線コード（４）と接続されている電気モータ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の電気接続部材が円周方向に対して異なる面ｘ−ｙ、ｘ−ｚ、ｙ−ｚ上に立体的に配置されるように、当該の電気接続部材（５）が巻線コード（４）と接続されている電気モータ。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線コード（４）が、一つ又は複数の部分から構成され、四角形又は円環セグメントとして形成された横断面（１１）を有し、この横断面（１１）の高さ（Ｈ）が、その幅（Ｂ）よりも小さく、この横断面（１１）が、一つ又は複数の部分（１１’）を有する電気モータ。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の横断面（１１）の高さ（Ｈ）が、当該の空隙（９）内の磁力線（１３）の延び具合に対して平行な方向を向いている電気モータ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線コード（４）が、当該の回転軸（１０ａ）に対して平行な方向を向いている電気モータ。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線コード（４）が、当該の推力軸（１０ｂ）に対して垂直な方向を向いている電気モータ。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線コード（４）が、電気接続部材（５）を用いて、一次部分（２ａ，２ｂ）に固定されている電気モータ。
【請求項１９】
請求項１から１８までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線コード（４）が、電気接続部材（５）と共に一体的に構成されている電気モータ。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか一つに記載の電気モータにおいて、
当該の巻線機器（３）が、一次部分（２ａ，２ｂ）と共に一体的に構成されている電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他励又は永久励磁可能な磁極を有する、空芯巻線を備えた電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータは、多くの使用分野で用いられており、益々増加する傾向に有る。そのようなモータでの電気機械式エネルギー変換は、永久磁石を用いて永久励磁された形、或いは、例えば、特許文献１により周知の通り、ロータとステータ内の二つの別個のコイル構成を用いて他励された形で行なわれている。このエネルギー変換の間に、基本的に抵抗損、渦電流損、ヒステリシス損及び摩擦損から成る損失が発生する。
【０００３】
多数の巻線の使用によって、大きなエネルギー出力が可能であるが、それにより抵抗損も増大する。多くの巻線材料を使用する程、供給する電気エネルギーに対して得られる機械エネルギー（発電機動作の場合は、この逆）の比率が大きくなる。
【０００４】
巻線は、一般的にモータ鉄心から成るステータによって形成され、そのステータの溝には、個々の巻線コードが敷設されるか、或いはその鉄心の磁極片の周りに、巻線コードが巻回されている。
【０００５】
それ以外に、特許文献２と３により、例えば、硬化した合成樹脂内に埋め込まれているか、或いは自立した構造形態で実現された空芯巻線構造が知られている。
【０００６】
更に、例えば、特許文献１、３及び４から周知の通り、溝の無いステータ実施形態が有る。
【０００７】
ロータとステータの間の空隙内に巻線を配置することは、例えば、特許文献１〜３、５及び６により周知である。
【０００８】
電気モータの巻線内の磁界は時間的に変化するので、モータの鉄心部分に凝縮する熱の形の渦電流損が発生する。そのような現在の電気モータは、渦電流の拡大を防止するために部分的に絶縁された積層板を使用している。そのような積層板式ステータの製作は、比較的負担がかかり、異なる製作業者によって部分的にしか提供されていない。更に、益々多くの永久励磁式電気モータが製作されているが、非同期モータに関しては検討されていない。永久磁石の使用によって、巻線を置き替えることに成功した結果、抵抗損が低減されて、エネルギー収量が向上している。
【０００９】
更に、モータの絶対重量とモータのサイズの両方は、ステータ、ロータ及び巻線の形状及び大きさによって決まり、多くの用途に対して、特に、携帯機器の駆動用途に対しても非常に重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ドイツ特許公開第６９７３５８２５号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第３４０１７７７６号明細書
【特許文献３】ドイツ特許公開第４４１４５２７号明細書
【特許文献４】ドイツ特許公開第６９４０７９０８号明細書
【特許文献５】ドイツ特許公開第４１３００１６号明細書
【特許文献６】ドイツ特許第１２０６０６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の背景技術に鑑みて、本発明の課題は、前述した電気モータの技術的な問題を軽減できる電気モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本課題は、請求項１に記載された電気モータ及び従属請求項に記載された更に別の有利な実施構成によって解決される。
【００１３】
少なくとも次の構成部分を有する電気モータを提案する。
（１）少なくとも二つの相を有し、一つの相が少なくとも二つの巻線コードと少なくとも一つの電気接続部材とを有する、空芯の巻線機器を備えた一次部分
（２）偶数の磁極を備えた二次部分であって、これらの磁極が二次部分上に交互に配置されている二次部分
【００１４】
この場合、この巻線機器は、
一つの相の各巻線コードが一つの磁極に対向して配置され、
全ての磁極が力を発生するために同時に使用可能である、
ように、一次部分上の一次部分と二次部分の間の空隙内に軸に対して相対的に配置されている。
【００１５】
この電気モータは、回転動作式モータとしても、並進動作式リニアモータとしても使用することができる。
【００１６】
ここで、「力を発生する」との用語は、回転モータでは回転トルクを発生することである、並びにリニアモータでは、それと同等の力を発生することであると解釈する。巻線の形の導体に電流が流れると、その導体の周りに磁界が発生して、例えば、対向する永久磁石と反発し合い、それにより、ロータの場合には回転運動が起こる。
【００１７】
空芯巻線とは、導体の間に鉄心材料を備えない巻線であると解釈する。それと逆に、従来のモータは、例えば、溝又は磁極片と、それに対応して統合された巻線とを備えている。
【００１８】
有利には、そのような電気モータでは、従来のモータよりも少ない損失が発生し、それによって、高いエネルギー密度と組み合わせて高い効率を達成することができる。そのような少ない損失の発生は、導体材料とモータ鉄心の材料使用量が少ないことを理由とする比較的簡単なモータ構造に起因する。この電気モータは、特に、携帯機器での駆動用途、例えば、電子携帯機器の分野において望ましいコンパクトな軽い構造形態を特徴とする。
【００１９】
このモータの巻線は、有利な溝の無い表面を有するステータと、永久励磁又は他励される極を備えた、回転モータ用のロータ又はリニアモータ用の電機子との間の空隙内に有る。個々の巻線コードの横断面が四角形又は円環セグメント形である場合、巻線コードは、高さ及び幅として解釈すべき、短い方の側Ｈと長い方の側Ｂを有する。
【００２０】
本発明では、一次部分と二次部分の間の空隙が出来る限り小さくなるように努めている。そのため、一つの導体に作用する磁束が出来る限り大きくなり、それにより比較的大きな磁力が発生可能なように、巻線コードの横断面に関して、Ｂ／Ｈの比率が出来る限り大きいことが有利である。有利には、Ｂ／Ｈの比率が２〜１００であり、特に有利には、４〜２０である。しかし、技術的に実現可能な限り、如何なるＢ／Ｈの組合せも可能である。
【００２１】
ここで、短い方の側Ｈが磁力線の延び具合に対して平行な方向を向くように、巻線が空隙内に配置される。それによって、一体的な巻線にも関わらず、比較小さい空隙を実現することができ、そのため、比較的大きな力を発生可能であることが達成できる。巻線材料としては、全ての導体材料及び合金、例えば、銅、アルミニウム、金などが検討の対象となる。
【００２２】
本発明の一つの実施構成では、電気モータの一次部分がステータであり、二次部分がロータとして構成され、前記の軸が回転軸であり、二次部分が、この軸と平行に一次部分上に配置される。一次部分と二次部分で使用される鉄の材料には、モータ構造で使用できる全ての材料が含まれる。
【００２３】
本発明の別の実施構成では、モータの一次部分がステータであり、二次部分が電機子として構成され、前記の軸が推力軸であり、二次部分が、この軸と垂直に一次部分上に配置される。従って、本発明は、回転動作式モータにも、並進動作式モータにも有効である。この物理的な構造は、両方の変化形態において、同じ方式の空隙巻線に基づき行なわれ、その基本的な相違点は、力を発生させる位置と向きである。
【００２４】
この電気モータの磁極は、永久励磁又は他励可能とすることができる。これらの二つの変化形態は利点と欠点を有する。永久励磁された極は、他励される極よりも著しく高い磁束密度を空隙内に実現し、外部からのエネルギー供給を必要とせず、比較的簡単にロータに統合できる。コンパクトな永久磁石は、比較的重い正味重量を有するが、それにも関わらず、モータをコンパクトに構成でき、それ以外の場所の材料を節約できるので、エネルギー密度に関して有利である。
【００２５】
永久磁石の材料としては、例えば、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ、ＡｌＮｉＣｏ、ＳｒＦｅＢａＦｅなどの全ての使用可能な磁石材料を用いることができる。電磁石は、永久磁石と比べて、著しく有利であるが、鉄心と共に磁界を形成する追加電流を流さなければならないコイルを必要とする。
【００２６】
この二次部分は、一次部分の内部にも外部にも配置することができる。この柔軟性によって、様々な用途分野のための広範な構造変化形態が可能である。特に、直接駆動方式の場合には、例えば、外側の電機子を備えたモータ、例えば、ホイールハブモータは著しい能力を有する。
【００２７】
この電気モータは、直流モータとして構成することができる。その場合、モータは、極毎にｎ個の相を有し、ｎ−１個の相は、直流電圧により同時に駆動される。この場合も、磁極を永久励磁又は他励することができ、例えば、慣用の駆動方法に基づき、有利には、ブロック波整流形式の直流電圧により駆動することができる。
【００２８】
本発明の別の実施構成では、電気モータは、交流モータとして構成することができ、その場合、個々の相は、互いに１８０°以内の位相差を有する交流電圧により駆動可能である。この場合、慣用の駆動方法、例えば、正弦波整流形式を使用することができる。
【００２９】
永久励磁又は他励される各磁極の下に、それぞれ全ての相の一つの巻線コードが存在するように配置された少なくとも二つの相が必要である。より多くの相を使用する程、より細かく各巻線コードを駆動することが可能であり、それによって、回転トルクの変動を低減することができる。
【００３０】
本発明によるモータは、モータ動作でも発電機動作でも動作することができる。
【００３１】
本発明の別の実施構成では、電気モータの一次部分は、有利には、溝の無い表面を有する薄い壁の中空シリンダとして構成される。その利点は、より少ない材料使用量が全体重量を低減することである。この中空シリンダの厚さは、磁力線の大量貫流による鉄材料の磁気飽和が起こらないような大きさとしなければならない。この薄い壁の中空シリンダを軸支するための接続は、様々な材料の組合せによって行なうことができ、その場合、モータの強度と排熱を保証しなければならない。
【００３２】
このステータは、モータ用の鉄から構成され、十分な強度とそれに対応する透磁性を有するように選定される。
【００３３】
渦電流損は、既に知られたステータの積層板方法により防止することができ、そのステータの磁束誘導部分の非常に簡単な幾何学的形状が非常に簡単で安価な積層板構造を可能としている。
【００３４】
この一次部分は、中実シリンダとして構成することができる。その場合、製作の実現可能性による制限が存在し、特に、非常に小さい構造形態では、製作技術的な理由から、ステータを中実シリンダとして構成することが考えられる。
【００３５】
本発明では、一次部分は、少なくとも一つの中空シリンダセグメントを備えることができる。このステータ構成の利点は、完全なステータの一つの部分だけを必要とすることである。更に、スペースの不足、重量の低減などの理由から、有利には、ステータを完全な形で構成せずに、シリンダセグメント又は中空シリンダセグメントとして構成することができる。
【００３６】
これらの電気接続部材は、立体的な配置構成において最も距離が近いｎ番目の隣接部材、即ち、ｎ番目の巻線コードと接続する部材であり、その結果、一つの相の隣接し合う巻線コードに交互に替わる電流を流すことを実現できる。この交互に替わる電流を流すとは、電気接続部材によって接続された一つの相の隣接し合う巻線コードの間の電流の向きが交互に替わっていることを意味する。それによって、磁極が永久励磁又は他励されるか否かに関わらず、力の発生又は回転トルクの発生のために全ての磁極を同時に使用することができる。それに対して、確かに従来の電気モータは全ての極を使用しているが、全ての極を同時には使用していない。更に、非常に短い接続部材によって、抵抗損が小さく維持され、そのため、モータの効率が向上する。
【００３７】
この磁気回路は、それぞれ一次部分と二次部分における薄い壁の鉄の還流部、永久励磁又は他励される極、比較的小さい空隙及び少ない巻線数の空隙巻線を特徴とする。この磁気回路は、比較的小さい磁気抵抗を有し、そのため、比較的大きな力の発生に有利である。
【００３８】
この回転数／回転トルク特性曲線は、パラメータ、例えば、極対の数、位相の数及びそれと同等の事項の比較的簡単な変更によって制御可能である。それによって、モータの任意の動作点を比較的簡単に設定することができる。
【００３９】
この電気モータを直流駆動する場合、ｎ−１番目の相、即ち、電気が流れていない相により、相互インダクタンスを測定して、それをロータの角度位置の決定に使用することができる。それぞれ電流が流れていない相は、誘導電圧を測定することによって、位置センサとして使用することができる。このセンサは、二つの隣接し合う極の間の転極点を検出するためにデジタル方式でも、電気モータの力（ＥＭＫ）の推定及びロータ位置の逆算によるアナログ方式でも実現することができる。そのため、センサを用いること無く回転数、回転トルク、電流又は位置の制御が可能である。
【００４０】
本発明による電気モータの動作時に、全ての極での永久的な回転トルクの同時発生によって、比較的小さい回転トルク変動を達成することができる。
【００４１】
本発明の有利な実施構成では、電気接続部材が巻線コードの第一と第二の終端に交互に配置されるように、電気接続部材を巻線コードと接続することができる。有利には、これらの巻線コードは、電気接続部材と共に曼陀羅形状に配置される。
【００４２】
これらの電気接続部材は、それらを各巻線コードの面上に、例えば、曼陀羅形状又は円周方向に取り付ける、即ち、回転軸の異なる面ｘ−ｙ、ｘ−ｚ、ｙ−ｚ上に立体的に配置することができるように巻線コードと接続される。
【００４３】
電気モータが、複数の部分から成る、四角形又は円環セグメントとして構成された横断面を有する巻線コードを備えることが有利であることが分かっている。有利には、その横断面の高さＨは、その幅Ｂよりも小さく、その横断面を複数の部分に分割することができる。この巻線コードの横断面を複数の部分から構成するとは、それが複数の導体から構成されるものと解釈する。
【００４４】
有利には、空隙巻線が統合されているにも関わらず、比較的小さい空隙を実現できるように、横断面の高さＨは、空隙内の磁力線の延び具合に対して平行に延びる。
【００４５】
回転モータでは、この電気モータの巻線コードは、回転軸に対して平行な方向を向いている。
【００４６】
リニアモータでは、この電気モータの巻線コードは、推力軸に対して垂直な方向を向いている。
【００４７】
これらの電気接続部材は、更に、巻線を固定するために使用することができる。有利には、これらの電気接続部材を用いて、巻線コードを一次部分に固定するものと規定する。
【００４８】
本発明の更に別の構成では、巻線コードは、電気接続部材と共に一体的に構成される。
【００４９】
同様に、巻線機器が一次部分と共に一体的に構成されるものと規定する。
【００５０】
従来のモータが、相応の巻線溝又は磁極片を配備された非常に重いステータを備えているので、この薄い壁のステータと空隙巻線を備えた電気モータの全体重量は従来のモータと比べて軽い。
【００５１】
本発明によるモータの巻線コード及び電気接続部材は、選定された材料又は材料の組合せに応じて、以下の方法により単独で、或いは組み合わせて、一つ又は複数の部分から、特に、単層又は複層形態で製作することができる。
（１）切断方法、例えば、レーザ切断、ウォータージェット切断、パンチング又はそれらと同等の方法
（２）変形方法、例えば、曲げ、押圧、注入、深絞り、捩じり、研磨等
（３）接合方法、例えば、溶接、接着、鑞付け等
【００５２】
更に、巻線コード及び接続部材は、例えば、導電性を高めるとともに、例えば、噴霧、鍍金、スパッタリング及びそれらと同等の積層方法により成膜した層を備えることができる。
【００５３】
本発明による電気モータの電気抵抗は、空隙巻線が比較的大きな横断面を有し、全体として比較的少ない巻線材料しか必要としないので、比較的低い。更に、相の個々のコードの間に比較的短い電気接続導体を使用している。このステータの薄い壁のシリンダリングのために、そのシリンダリングの製作に少ない鉄材料しか必要としないので、転極時の損失が従来のモータよりも小さくなっている。
【００５４】
例えば、曼陀羅形状の比較的短い巻線接続部と、比較的小さく維持された空隙とを特徴とする本発明による電気モータのヒステリシス損、渦電流損及び抵抗損は比較的小さい。
【００５５】
更に、それは、比較的高いエネルギー密度に対して非常に軽い重量を特徴としており、非常に簡単に製作可能であり、一次部分、二次部分、巻線機器及び磁極のサイズを比較的簡単に変更することが可能である。
【００５６】
ここで提案した電気モータは、現在の電気モータの全ての使用分野で用いることが可能であり、更に、例えば、電子携帯機器の分野などの新しい使用分野でも用いることができ、本発明は、ここで示した使用形態、材料及びそれらの組合せに限定されない。
【００５７】
以下の図面において、本発明の実施例を図示して、詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１ａ】外側の電機子（例えば、三相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えた電気モータの構造の模式図
【図１ｂ】内側の電機子（例えば、三相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えた電気モータの構造の模式図
【図１ｃ】リニアモータの構造の模式図
【図１ｄ】中空シリンダセグメントの構造の模式図
【図２】一つの巻線相の構造の模式図
【図３ａ】巻線コードの横断面の模式図
【図３ｂ】巻線コードの横断面の模式図
【図３ｃ】リニアモータの磁力線の延び具合の模式図
【図４】永久励磁された極を備えたモータの磁界分布の部分図
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１ａは、外側の電機子を備えた電気モータ１の構造を模式的に図示している、即ち、一次部分２ａと巻線機器３は、磁極８を備えた二次部分７ａの内部に有る。この場合、巻線機器３は、符号Ｕ，Ｖ及びＷでも表示された三つの相６から構成され、一つの相は、図１ａに図示されておらず、図２から読み取れる複数の巻線コード４と電気接続部材５から構成されており、一つの相６の少なくとも一つの巻線コード４は、空隙９内の磁極８の下に有り、詳しくは、巻線コード４が回転軸１０ａに対して平行な方向を向いており、その結果、全ての永久な磁極８が回転トルクを発生するために使用できるように配置されている。この磁極８の磁化は、回転軸１０ａに向かって半径方向に行なわれており、それぞれ隣接し合う磁極８の間で交互に切り替わっている。この一次部分２ａと二次部分７ａは、共通の回転軸１０ａに軸支されている。
【００６０】
図１ｂは、内側の電機子を備えた電気モータ１の構造を模式的に図示している、即ち、一次部分２ａと巻線機器３は、磁極８を備えた二次部分７ａの外部に有る。この場合、巻線機器３は、符号Ｕ，Ｖ及びＷでも表示された三つの相６から構成され、一つの相は、図１ｂに図示されておらず、図２から読み取れる複数の巻線コード４と電気接続部材５から構成されており、一つの相６の少なくとも一つの巻線コード４は、空隙９内の磁極８の下に有り、詳しくは、巻線コード４が回転軸１０ａに対して平行な方向を向いており、その結果、全ての永久な磁極８が回転トルクを発生するために使用できるように配置されている。この磁極８の磁化は、回転軸１０ａに向かって半径方向に行なわれており、それぞれ隣接し合う磁極８の間で交互に切り替わっている。この一次部分２ａと二次部分７ａは、共通の回転軸１０ａに軸支されている。
【００６１】
図１ｃは、リニアモータ１の構造を模式的に図示している、即ち、一次部分２ｂと巻線機器３は、磁極８を備えた二次部分７ｂに対向して置かれており、二次部分７ｂが電機子であり、図１ａ，１ｂの回転モータの場合のようなロータを備えていない。この磁極８の磁化は、空隙９に向かって半径方向に行なわれており、それぞれ隣接し合う磁極８の間で交互に切り替わっている。この実施形態では、巻線機器３は、三つの相Ｕ，Ｖ及びＷから構成され、一つの相６の一つの巻線コード４は、それぞれ空隙９内の磁極８の下に有り、詳しくは、巻線コード４が推力軸１０ｂに対して垂直な方向を向いており、その結果、全ての永久な磁極８が回転トルクを発生するために使用できるように配置されている。この一次部分２ｂと二次部分７ｂは、共通の推力軸１０ｂに軸支されている。
【００６２】
図１ｄは、外側の電機子に関する（図示されていない）一次部分２ａのための中空シリンダセグメント１２を備えた電気モータ１の構造を模式的に図示している、即ち、一次部分２ａと巻線機器３は、磁極８を備えた二次部分７ａの内部に有り、一次部分２ａは、完全な中空シリンダではなく、少なくとも二つの磁極８だけに対応する中空シリンダセグメント１２として構成することができる。この磁極８の磁化は、回転軸１０ａに向かって半径方向に行なわれており、それぞれ隣接し合う磁極８の間で交互に切り替わっている。この実施形態では、巻線機器３は、三つの相Ｕ，Ｖ及びＷから構成され、一つの相６の（図示されていない）一つの巻線コード４は、それぞれ空隙９内の磁極８の下に有り、詳しくは、中空シリンダセグメント１２上にのみ有り、詳しくは、巻線コード４が回転軸１０ａに対して平行な方向を向いており、その結果、全ての永久な磁極８が回転トルクを発生するために使用できるように配置されている。この一次部分２ａと二次部分７ａは、共通の回転軸１０ａに軸支されている。
【００６３】
図２は、図１ａによる外側の電機子を備えたモータ又は図１ｂによる内側の電機子を備えたモータに関する（この場合、図２には図示されていない）巻線機器３の一つの相６の例を模式的に図示している。この場合、巻線コード４は、回転軸１０ａに対して平行に延びていることが分かる。この巻線コード４の横断面１１は、円環セグメントとして形成され、固体材料から構成されている。これらの電気接続部材５は、巻線コード４を延長する形に構成されるか、或いは回転軸１０ａに対して円周方向に取り付けられている。電気接続部材５と巻線コード４の間の接続は、全ての接合方法により行なうことができるか、或いは全ての相６が、一つの部材として製作されている、即ち、巻線コード４と電気接続部材５が、導体材料を繋いだ後、所望の形状に曲げられた形で構成されている。
【００６４】
図３ａは、巻線コード４の固体材料から成る横断面１１を模式的に図示しており、この横断面１１は、円環セグメントとして形成されている。この場合、その高さＨは、幅Ｂよりも数倍小さい。
【００６５】
図３ｂは、巻線コード４の複数の部分１１’から成る高さＨと幅Ｂの横断面１１を模式的に図示している。
【００６６】
図３ｃは、磁極８を備えた電機子７ｂ、ステータ２ｂ及びステータ２ｂ上のステータ２ｂと電機子７ｂの間の空隙９内に推力軸１０ｂに対して相対的に配置された巻線機器３を有するリニアモータ１の磁力線１３の延び具合を模式的に図示している。
【００６７】
図４は、永久励磁された極８を備えたモータにおける磁界分布の一部を図示しており、特に、磁気回路が、それぞれ隣接し合う磁石を介して閉じており、従って、従来のモータと比べて著しく短くなっていることが示されている。磁束の長さが短くなるために抵抗が低下することによって、空隙内の磁束密度が永久磁石の残留磁束密度と比べて大きくなっている。その結果、漏れ磁界が小さく維持されている。
【符号の説明】
【００６８】
１    電気モータ
２    一次部分
２ａ  回転モータのステータ
２ｂ  リニアモータのステータ
３    巻線機器
４    巻線コード
４ａ  巻線コードの第一の終端
４ｂ  巻線コードの第一の終端４ａと逆側の終端
５    電気接続部材
６    相
７    二次部分
７ａ  ロータ
７ｂ  電機子
８    磁極
９    空隙
１０    軸
１０ａ  回転軸
１０ｂ  推力軸
１１    一つの導体から成る巻線コードの横断面
１１’  複数の導体から成る巻線コードの横断面
１２    中空シリンダセグメント
１３    磁力線の延び具合
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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