(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械のためのステータであって、
前記ステータは、ステータブロック（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、少なくとも１つの第１相巻線（１１１，１１２）及び少なくとも１つの第２相巻線（２１３，２１４）と、を有し、
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び前記第２相巻線（２１３，２１４）には、それぞれ異なる位相の電流が給電され、
前記ステータはさらに、前記ステータブロック（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）内に位置する少なくとも１つのステータスロット（２ａ，３ａ）を有し、
前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内には、前記第１相巻線（１１１，１１２）の複数の層と、前記第２相巻線（２１３，２１４）の複数の層と、が設けられている、
ステータにおいて、
前記各層は、前記電気機械のロータのロータ軸線（４）に対して垂直な１つの平面に平行に延在しており、かつ、前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内にて上下に配置されており、
前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内にて、前記第１相巻線（１１１，１１２）の１つの層が前記第２相巻線（２１３，２１４）の１つの層に隣接しており、
前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内にて、前記第１相巻線（１１１，１１２）のいずれの層も、前記第１相巻線（１１１，１１２）の他の層には隣接していない、
ことを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び／又は前記第２相巻線（２１３，２１４）は、板金から製造されている、
請求項１記載のステータ。
【請求項３】
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び／又は前記第２相巻線（２１３，２１４）は、アルミニウムから製造されている、
請求項１又は２記載のステータ。
【請求項４】
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び／又は前記第２相巻線（２１３，２１４）は、予め製造されたアルミニウム部材からなる、
請求項１から３のいずれか１項記載のステータ。
【請求項５】
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び／又は前記第２相巻線（２１３，２１４）と、前記ステータブロック（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、の間の絶縁体は、酸化アルミニウム膜のみからなる、
請求項１から４のいずれか１項記載のステータ。
【請求項６】
前記ステータブロック（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）は、少なくとも２つの、前記ロータ軸線（４）に沿って互いに平行に延在するステータスロット（２ａ，３ａ）を有する、
請求項１から５のいずれか１項記載のステータ。
【請求項７】
前記第１相巻線（１１１，１１２）又は前記第２相巻線（２１３，２１４）は、前記第１相巻線（１１１，１１２）又は前記第２相巻線（２１３，２１４）を通って所定の方向に流れる電流の大きさが、逆方向に流れる電流の大きさとちょうど同じになるように、前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内に設けられている、
請求項６記載のステータ。
【請求項８】
前記第１相巻線（１１１，１１２）及び前記第２相巻線（２１３，２１４）は、複数の線路要素（５）をそれぞれ有し、
前記各層は、１つの平面上で異なる前記ステータスロット（２ａ，３ａ）内に延在する、前記第１相巻線（１１１，１１２）又は前記第２相巻線（２１３，２１４）の複数の前記線路要素（５）によって形成されている、
請求項６又は７記載のステータ。
【請求項９】
前記ステータブロック（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の単位長さ当たりの抵抗は、局所的に変化する、
請求項１から８のいずれか１項記載のステータ。
【請求項１０】
前記各層は、前記ロータ軸線（４）に対して垂直な方向において前記ステータスロット（２ａ，３ａ）の幅全体を覆うように成形されている、
請求項１から９のいずれか１項記載のステータ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載のステータを有する、電気機械。
【請求項１２】
１つのロータが設けられている、
請求項１１記載の電気機械。
【請求項１３】
ディスク形状のロータが設けられている、
請求項１１又は１２記載の電気機械。
【請求項１４】
前記電気機械は、横方向磁束型機械である、
請求項１１から１３のいずれか１項記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械のためのステータであって、前記ステータは、ステータブロックと、少なくとも１つの第１相巻線及び少なくとも１つの第２相巻線とを有し、前記第１相巻線及び第２相巻線には、それぞれ異なる位相の電流が給電され、前記ステータはさらに、前記ステータブロック内に位置する少なくとも１つのステータスロットを有し、前記ステータスロット内には、前記第１相巻線の複数の層と、前記第２相巻線の複数の層とが設けられている、ステータに関する。本発明はさらに、このようなステータを有する電気機械に関する。
【０００２】
本発明は、電気機械、例えば電気モータのためのステータに関する。電気機械は、多相に構成されている。ステータは、複数の相巻線が設けられたステータブロックを有し、これらの相巻線には、それぞれ異なる位相の電流が流される。これらの相巻線は、ステータブロック内に位置する１つ又は複数のステータスロット内に収容される。
【背景技術】
【０００３】
ステータブロックは、多くの場合、起伏のある箇所を有しており、このような起伏のある箇所の先端部には局所的に電界が集中する。従ってこれに伴い、ステータブロックからステータ巻線を絶縁させるという要求が高くなっている。ピーク電界強度を遮蔽するためには、ステータ巻線とステータとの間に比較的厚い電気絶縁体を設けなければならない。
【０００４】
通常、電気絶縁体は、不良の熱伝導体でもある。つまり、電気絶縁体によってステータ巻線の周りに低熱伝導率の絶縁膜も形成されるということを意味する。ステータ巻線に大電流が流れ、比較的大きな損失熱出力を排熱しなければならない場合には、このことは問題となる。
【０００５】
従来技術では、ステータの相巻線のために例えばエナメル絶縁体を備える銅ワイヤが使用される。１つのステータスロット内に、銅ワイヤの複数の層が互いに隣り合って上下に挿入される。この場合にはエナメルは、銅ワイヤの互いに隣接する層同士を互いに絶縁させる。しかしながらこのエナメル絶縁体は、銅ワイヤをステータブロックから絶縁させるためには不十分であることが多い。この理由から、銅ワイヤとステータブロックとの間に追加的なプラスチック又は紙の絶縁膜を設けることが公知である。
【０００６】
変圧器の場合には、相巻線をアルミニウムから製造することも公知である。通常は、酸化アルミニウムからなる電気絶縁性の陽極酸化皮膜が設けられたアルミニウム板金が使用される。この材料は、例えば最高５００℃の高温でも安定しており、上述したエナメル絶縁された銅ワイヤよりも約２桁大きい熱伝導値を有するという利点を有する。
【０００７】
高周波交流の場合には、隣接する導体間において近接効果が重要な役割を果たす。この近接効果は、導体間での漂遊磁束に起因する。これによって電流は導体の表面へと押しやられ、従って、有効な導体断面積が減少する。導体の単位長さ当たりの電気抵抗は、不利にも増加してしまう。
【０００８】
この効果により、陽極酸化されたアルミニウムテープでは、周波数が数１００Ｈｚを超えると損失抵抗が格段に増加する。この理由から、モータや発電機のような電気機械の場合には、ステータの相巻線がエナメル絶縁された細い銅ワイヤから製造されるのである。
【０００９】
しかしながら、絶縁された銅ワイヤの使用は、耐熱性が低いという欠点を有する。例えばエナメル絶縁体は、約２００℃の温度までしか耐久しない。さらには、エナメル絶縁された銅ワイヤと追加的なプラスチック又は紙の絶縁膜とからなる組み合わせは、熱伝導値が比較的小さい。このことはつまり、相巻線にて発生した熱がステータブロックを介して良好に排熱されないということを意味する。
【００１０】
さらなる欠点は、ステータスロット内において銅を収容可能な充填率が低いことである。ステータスロット内には多数の銅リッツ線が互いに隣り合って上下に配置されており、これらの銅リッツ線には、それぞれ個々にエナメル絶縁体が設けられている。従って、これらの個々のエナメル絶縁体のためにステータスロットのかなりの部分が必要となってしまうので、充填率は、多くの場合５０％ほどにしかならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って本発明の課題は、上述した課題をできるだけ回避した、電気機械のためのステータを提供することである。
【００１２】
とりわけ、近接効果が格段に低減されるステータを提供すべきである。
【００１３】
本発明の基礎となる課題はさらに、ステータの充填率を増加させること、すなわち導電性材料によって充填されたステータスロットの断面積を拡大させることである。
【００１４】
さらなる課題は、ステータブロックの漂遊磁界を低減することである。
【００１５】
さらには、良好な熱伝導値を有する相巻線を提供すべきである。相巻線の内部で発生した熱を、ステータブロックへと良好に排熱できるようにすべきである。
【００１６】
さらなる課題は、簡単に製造可能な、相巻線を有するステータを提供することである。
【００１７】
さらなる課題は、ステータを改良して、ステータブロックを介した排熱性を改善できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題の少なくとも１つは、電気機械のためのステータであって、前記ステータは、ステータブロックと、少なくとも１つの第１相巻線及び少なくとも１つの第２相巻線とを有し、前記第１相巻線及び前記第２相巻線には、それぞれ異なる位相の電流が給電され、前記ステータブロック内には、少なくとも１つのステータスロットが位置しており、前記ステータスロット内には、前記第１相巻線の複数の層と、前記第２相巻線の複数の層とが設けられている、ステータにおいて、前記ステータスロット内にて、前記第１相巻線の１つの層が前記第２相巻線の１つの層に隣接している、ことを特徴とするステータによって解決される。
【００１９】
本発明に係るステータは、多相の電気機械、電気モータ、又は発電機において使用される。本明細書の文脈における「多相」という用語は、それぞれ異なる位相を有する少なくとも２つの電流が電気機械に印加されるということを意味するものとする。相応にして、少なくとも１つの第１相巻線及び少なくとも１つの第２相巻線が設けられており、これらの相巻線を介してそれぞれ異なる位相の第１電流及び第２電流が流れる。さらなる別の相巻線を設けて、この別の相巻線に第１電流、又は第２電流、又は他の位相を有する１つ又は複数の別の電流を給電することも、充分に意義深いだろう。
【００２０】
ステータは、ステータブロックを有し、このステータブロック内には、少なくとも１つのステータスロットが収容されている。ステータスロットは、相巻線又は相巻線の一部を収容するために使用される。ステータスロットは、ステータブロック内において、好ましくは電気機械のロータの回転の中心である軸線の周りに円形又は扇形に延在している。
【００２１】
ステータスロットは、軸方向の長さ（ステータスロットの深さ）と、径方向の長さ（ステータスロットの幅）と、回転軸を中心にして円形又は扇形に延在している長さとを有する。本明細書における「径方向」及び「軸方向」の方向付けは、本発明に係るステータを有する電気機械のロータの回転の中心となる回転軸線に関連している。相巻線又は相巻線を構成する個々の線路要素は、複数の層になってステータスロット内に上下に挿入される。本明細書における「層」という用語は、軸方向に対して垂直な所定の平面を意味する。
【００２２】
本発明によれば、第１相巻線の線路要素も第２相巻線の線路要素も双方とも同じ１つのステータスロット内に収容される。これら２つの相巻線の個々の線路要素は、上下に配置された線路要素同士がそれぞれ異なる相巻線に所属するように、すなわち第１相巻線の層が第２相巻線の層に隣接するようにして設けられる。
【００２３】
互いに隣接している２つの相巻線を通って流れる電流同士の位相がずれているので、近接効果が格段に低減される。従って本発明によれば、細いワイヤとは異なる別の線路断面を使用することも可能となる。例えば、相巻線又は相巻線の１つの層の断面を大幅に変更することができ、例えばステータスロットの形状に適合させることが可能である。もはや、必ずしも細いワイヤ又は細いリッツ線を用いる必要はない。例えば、これまでは近接効果の不利な影響のせいで使用されてこなかったテープ導体のように、長方形の断面を使用することも可能となる。
【００２４】
有利には、第１相巻線及び第２相巻線の全ての層は、第１相巻線のいずれの層も、当該第１相巻線の他の層には隣接しないように配置されている。それぞれ異なる相巻線の層だけが互いに隣接するのである。このようにすると、それぞれ異なる相巻線を通ってそれぞれ異なる位相の電流が流れるので、近接効果が抑制され、電流の流れのために相巻線の断面全体が利用されるようになる。近接効果による相巻線の電気抵抗の増加、又は単位長さ当たりの抵抗の増加は回避される。
【００２５】
第１相巻線及び／又は第２相巻線は、それぞれ好ましくは複数の線路要素から製造されている。これらの線路要素は互いに導電的に接続されており、そうしてそれぞれの相巻線を形成している。
【００２６】
有利には、第１相巻線及び／又は第２相巻線、若しくは、第１相巻線及び／又は第２相巻線の一部又は線路要素は、板金から製造されており、及び／又は、テープ形状に構成されている。板金又はテープは、良好な導電性を有する材料、通常は金属から、とりわけ銅又はアルミニウムから製造されている。
【００２７】
この実施形態は、円形の断面を有する相巻線、すなわち通常のワイヤとは異なり、板金又はテープの断面をステータスロットの断面に適合させることができるという利点を有する。例えば、テープの幅をステータスロットの幅に相応するように構成して、ステータスロットの幅を相巻線の層によってぴったり充填するようにすることができる。このようにすると、充填率、すなわちステータスロットの断面全体に対する導電材料の断面の比率を格段に増加させることが可能である。
【００２８】
さらには、大量生産の場合、ステータスロット内に複数の平行な細い銅ワイヤ又は銅リッツ線を収容することは非常に実現困難である。本発明によれば、ステータの製造が格段に容易になる。
【００２９】
ステータスロット内に２つ又は３つ以上のテープを径方向に隣り合うように挿入することも可能である。しかしながら好ましくは、ステータスロットの幅全体に亘って径方向に延びる１つのテープが設けられる。
【００３０】
酸化アルミニウムからなる絶縁膜を有するアルミニウムは、耐熱性が良好であるという点において優れている。従って、相巻線を陽極酸化されたアルミニウムから製造することが好ましい。アルミニウムは、酸化されることによって、アルミニウム表面に酸化アルミニウムからなる電気絶縁性の膜を獲得する。有利には、相巻線のために、陽極酸化されたアルミニウムからなる板金又はテープ形状の要素が使用される。
【００３１】
製造上の理由から、ステータスロットに適合された形状及び寸法を有するテープ形状の線路要素を、板金から切り出し、又は打ち抜き、又はその他の方法で予め製造しておくことが特に有利である。線路要素の陽極酸化後、この線路要素を簡単にステータスロット内に挿入することができる。
【００３２】
テープ形状の線路要素は、管又は同様の異形材を押圧して平坦にすることによって製造することもできる。管又は異形材は、工具を用いて所期の形状に屈曲させ、押圧して平坦にすることができる。このことは、打ち抜きに比べて縁部が尖らずに丸くなるという利点を有する。つまり、陽極酸化時に、尖った縁部には酸化保護膜が形成されないか、又は充分に良好には形成されないという危険が存在する。この危険は、押圧して平坦にした場合に形成される丸みによって回避される。
【００３３】
その後、これらの複数の線路要素は、ステータスロット内に例えば軸方向に上下に挿入され、次いで互いに導電的に接続され、しかも、上下に配置された複数の線路要素のうち１つ置きに位置する線路要素が第１相巻線の層の一部又は全体を形成するように、且つこれらの間に配置されている線路要素が第２相巻線の層を形成するように、互いに導電的に接続される。
【００３４】
好ましくは、個々の線路要素同士の電気的な接続と、相巻線の個々の層同士の電気的な接続とは、ステータスロットの外部で実施される。このために線路要素、又は板金、又はテープ、又はテープ形状の要素がステータスロットから引き出されて接続部が設けられる。そうすると、もはやこれらの接続部同士を互いに接続させるだけでよくなる。
【００３５】
酸化アルミニウム膜は、多くの場合、充分な電気絶縁体を提供するので、個々のアルミニウム要素、アルミニウム板金、又はアルミニウムテープの間に追加的な絶縁体は必要ないということが判明している。
【００３６】
さらには、ステータブロック内に少なくとも２つのほぼ平行に延在するステータスロットを設けると有利であることが判明している。これらのステータスロット同士は、好ましくは径方向に互いにずらされて配置される。相巻線は、１つのステータスロット内において当該相巻線の全ての線路要素を通る電流の流れが同じ１つの方向に延在するように、ステータスロット内に収容される。これに対して、当該相巻線の別のステータスロット内に収容された線路要素を通る電流の流れは、逆方向に平行に方向決めされている。このようにして、相巻線の、或る１つのステータスロット内に収容された線路要素の漂遊磁界が、当該相巻線の、別のステータスロット内に収容された線路要素によって、外部へと補償される。
【００３７】
ステータブロックは、部分的にバリ、先端部、及び表面粗さを有する。酸化アルミニウム膜も、比較的粗い表面を有する。このような不均一な箇所には、高い電界強度が生じ得る。万が一、例えばアルミニウム板金の上に陽極酸化皮膜を充分な厚さで形成できないが故に、相巻線同士の電気絶縁が充分でないというような場合には、ステータブロックを、少なくとも所定の領域において、とりわけステータスロットに隣接する領域において、半導体の桁数の電気比抵抗、例えば１０４Ωｍｍ２／ｍ〜１０８Ωｍｍ２／ｍの間の電気比抵抗を有するように構成することが有利である。ステータブロックの、比較的高抵抗ではあるが、或る程度は導電性であるこの領域は、ステータスロットの領域における電界、とりわけ相巻線の絶縁体における電界を均一にするために使用され、これによって電界ピークが平らにされる。
【００３８】
好ましい１つの実施形態では、ステータブロックのこの高抵抗の領域は、５０ｋΩ（５００００Ω）より高い抵抗、１００ｋΩより高い抵抗、２００ｋΩより高い抵抗、又は５００ｋΩより高い抵抗を有する。この高抵抗の領域は、好ましくは１０メガΩ未満、５メガΩ未満、又は１メガΩ（１００００００Ω）未満の値を有する。
【００３９】
この高抵抗の領域の抵抗は、有利には相巻線の抵抗の１００倍よりも高く、又は１０００倍よりも高い。
【００４０】
１つの実施形態では、ステータブロック、又はステータブロックの各領域は、単位長さ当たりの抵抗が高い注型材料又は複合材料によって製造される。これに関して例えば、導電性ではあるが、単位長さ当たりの抵抗が高い注型材料又は複合材料が使用される。単位長さ当たりの抵抗、すなわち単位長さ当たりの電気抵抗は、好ましくは相巻線の単位長さ当たりの抵抗よりも少なくとも２桁又は３桁高い。注型材料又は複合材料としては、例えばグラファイト又は酸化アルミニウムからなる導電性粒子が混合された、例えば樹脂、シリコーン、又はプラスチックが考えられる。
【００４１】
ステータブロックは、好ましくは軟磁性材料（Soft Magnetic Composite - SMC）から製造されている。これにより、渦電流損失が非常に小さく、且つ等方性の磁気特性を有する複雑な幾何形状のステータを、低コストに製造することが可能となる。
【００４２】
本発明は、電気モータのためにも、発電機のためにも、とりわけ横方向磁束型機械として構成された電気機械のためにも適している。横方向磁束型機械とは、ステータ内の磁束が回転子又はロータの移動方向又は回転方向に対してほぼ垂直な位置にある平面上で移動する電気機械であると理解される。ステータの１つ又は複数の相巻線を通って流れる電流が、回転子／ロータの移動方向に対してほぼ平行に流れるとも言うことができる。磁束がステータとロータの間の空隙を通ってほぼ径方向に延在する径方向・横方向磁束型機械とは対照的に、磁束がステータとロータの間の空隙を通ってほぼ軸方向に延在する軸方向・横方向磁束型機械のために、本発明は特に適している。
【００４３】
本発明の好ましい１つの実施形態では、相巻線は、ステータスロット内に位置する複数の線路要素を有し、この場合、１つ又は複数の線路要素は平面的に配置されており、１つの層を形成している。つまり、１つ又は複数の線路要素が１つの平面上に、とりわけ電気機械のロータのロータ軸線に対して垂直な１つの平面上に方向決めされているということを意味する。個々の層は、ステータスロットの外部において互いに接続され、しかも、直列に接続されて１つの相巻線を形成するように互いに接続される。ステータスロット内では、相巻線の個々の層が互いに平行に、且つロータのロータ平面に対して平行に延在している。同じ１つの相巻線の線路要素同士も、複数の異なる相巻線の線路要素同士も、ステータスロット内で交差することはない。
【００４４】
本発明は、請求項１に記載のステータを有する電気機械にも関する。本発明は、電気機械、電気モータ、又は発電機が１つのロータ、とりわけ厳密に１つのロータを有する場合には特に有利である。本発明によれば、一定のトルクを有する電気機械が可能となる。一定のトルクを形成するために、単相の機械を複数個互いに機械的に結合させる必要はない。機械的な結合に関連する問題は、これによって回避される。
【００４５】
２相の電気機械の場合には２つの相巻線が設けられており、これらの相巻線にはそれぞれ９０°位相シフトされた電流が印加される。ステータは、例えばそれぞれ１組のステータスロットを有する４つのステータブロックを有し、各組のステータスロットにはそれぞれ、互いに平行に延在する１つの径方向内側のステータスロットと１つの径方向外側のステータスロットとが含まれる。１つのステータブロック内には２つの相巻線が配置され、しかも、１つのステータスロット内において同じ１つの相巻線のいずれの層も互いに隣接しないように配置され、且つ、外側のステータスロット内における、相巻線の１つの線路要素につき１つ設けられる層内に、内側のステータスロット内における、当該相巻線の対応する線路要素が設けられるように配置され、この場合には、内側のステータスロット内の線路要素を通る電流の流れは、外側のステータスロット内の電流の流れとは逆方向に延在している。
【００４６】
１つのステータブロック内にて、例えば第１相巻線に電流＋Ｉ１が印加され、第２相巻線に９０°位相シフトされた交流電流＋Ｉ２が印加される。他の３つのステータブロックでは、２つの相巻線にそれぞれ＋Ｉ１，−Ｉ２の組み合わせ、−Ｉ１，＋Ｉ２の組み合わせ、及び−Ｉ１，−Ｉ２の組み合わせが通電される。このようにすると、できるだけ良好なトルクの均一性が実現される。
【００４７】
本発明は、２相の電気機械には限定されていない。本発明に係る概念は、３相又は４相以上の機械にも相応に拡張可能である。
【００４８】
他方では、非常に大型の機械の場合には、それぞれ互いに位相シフトされて構成された２相の機械を複数個互いに組み合わせることも意義深いだろう。この場合には、ステータは、例えばそれぞれに４つのステータブロックを有する複数のステータセクションを有することができる。ステータセクション内では、個々のステータブロックが上述したように構成されている。ステータセクション内には、第１相巻線及び第２相巻線が設けられており、これらは位相シフトされて通電される。それぞれ異なるステータセクションの相巻線同士も、互いに位相シフトされている。
【００４９】
本発明は、公知の概念に比べて多数の利点を有する。例えば大きな断面積を有する相巻線を使用しても、近接効果が著しく低減される。相巻線の個々の層を平面的に配置して、それぞれの層がロータのロータ平面に対して平行な平面上に延在するようにすることができる。ステータスロット内において「平面の交替」は不要である。相巻線は、簡単かつ迅速に製造することができる。なぜならそれぞれの相巻線は、複数の同形状の線路要素からモジュール式に組み立てることができるからである。
【００５０】
本発明、並びに本発明のさらなる詳細、及び実施形態は、以下に概略図に基づいてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るステータの巻線図である。
【図２】２つの相巻線を構成している線路要素を示す図である。
【図３】図１のステータブロック１ａ内における２つの相巻線の各層の配置を示す図である。
【図４】図１のステータブロック１ｂ内における２つの相巻線の各層の配置を示す図である。
【図５】ステータブロック１ａ内において発生した磁束ベクトルを示す図である。
【図６】ステータブロック１ｂ内において発生した磁束ベクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１には、２相の電気モータのステータが概略的に図示されている。ステータは、４つのステータブロック１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを含み、これらはそれぞれ４分円形に構成されている。各ステータブロック１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにはそれぞれ、内側のステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、外側のステータスロット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとが設けられている。ステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、互いに平行に延在しており、且つ、見やすくするために図示していないロータの回転軸線４を中心にして円形に延在している。
【００５３】
ステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内には、第１相巻線の複数の層と、第２相巻線の複数の層とが挿入されている。第１相巻線及び第２相巻線は、図２に図示されているような線路要素５から構成されている。
【００５４】
線路要素５は、陽極酸化されたアルミニウム板金から製造されており、２つの半円形のアーチ６，７からなり、これらのアーチ６，７の形状及び寸法は、内側のステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び外側のステータスロット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに適合されている。内側のアーチ６と外側のアーチ７とは、各自の一方の端部において連結片８を介して互いに接続されている。アーチ６，７のそれぞれ他方の端部には、接続要素９，１０が設けられている。アーチ６，７と、連結片８と、接続要素９，１０とからなる線路要素５全体は、例えばアルミニウム板金からの打ち抜きによって製造することができる。
【００５５】
線路要素５は、ステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内に平面的に嵌め込まれる。線路要素５は、径方向においてステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの幅全体を覆うように成形されている。
【００５６】
第１線路要素１１１は、ステータスロット２ａ，２ｂ，３ｂ，３ａ内に挿入されており、第２線路要素１１２は、ステータスロット２ｄ，２ｃ，３ｃ，３ｄ内に挿入されている。この場合、これら２つの線路要素１１１，１１２は、各自の接続要素１１１−１，１１１−２，１１２−１，１１２−２が、２つのステータブロック１ａ，１ｄの間の空隙の領域内にくるように位置決めされる。これら２つの線路要素１１１，１１２は、第１相巻線の第１層１０１（図３参照）を形成している。第１層１０１は、各ステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内において１つの平面上に平面的に位置している。
【００５７】
線路要素１１１，１１２の上には、同様にして２つの線路要素２１３，２１４が載置される。この場合、線路要素２１３，２１４は、線路要素１１１，１１２に対して９０°回転されている。すなわち、線路要素２１３は、ステータスロット２ｄ，２ａ，３ａ，３ｄ内に位置しており、相応にして線路要素２１４は、ステータスロット２ｃ，２ｂ，３ｂ，３ｃ内に位置している。この場合にも、接続要素２１３−１，２１３−２，２１４−１，２１４−２は、互いに隣り合って配置されている。これら２つの線路要素２１３，２１４は、第２相巻線の第１層２０１を形成している。
【００５８】
さてここで、第２相巻線の第１層２０１の上に第１相巻線の第２層１０２が載置される。第１相巻線の第２層１０２は、第１相巻線の第１層１０１と同一である。次は、この上に第２相巻線の第２層２０２が載置される。このようにして、第１相巻線及び第２相巻線の複数の層が交互に上下に載置される（図３，図４参照）。同じ１つの相巻線に所属する全ての層は、同一に構成されている。
【００５９】
相巻線に所属する線路要素の接続要素１１−１，１２−１又は１３−１，１４−１は、ステータスロット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外部で隣り合って又は上下に位置している。接続要素１１−１，１２−１又は１３−１，１４−１は、接続ブリッジ１５，１６を介して互いに接続され、しかも、１つの相巻線に所属する全ての線路要素が直列に接続されて所期の相巻線を形成するように互いに接続される。
【００６０】
図３は、第１相巻線の層１０１，１０２及び第２相巻線の層２０１，２０２が、ステータブロック１ａの内側のステータスロット２ａ及び外側のステータスロット３ａ内に配置されている様子を図示している。図４には、ステータブロック１ｂの場合の対応する配置が図示されている。
【００６１】
図５は、２つの相巻線の通電と、この結果としてステータブロック１ａに発生する磁束ベクトル１７ａとを概略的に図示している。第１相巻線を通って電流ＩＡｓｉｎｗｔが流れ、第２相巻線を通って電流ＩＢｃｏｓｗｔが流れるものとする。つまり、２つの相巻線には、それぞれ９０°位相シフトされた交流電流が流れるということを意味する。
【００６２】
図１の概略図では、２つの電流ＩＡｓｉｎｗｔ及びＩＢｃｏｓｗｔが、それぞれ反時計回りにステータブロック１ａ内の線路要素５を流れている。この方向を、正と呼ぶこととする。従って、結果的に発生する電流は、＋ＩＡｓｉｎｗｔ＋ＩＢｃｏｓｗｔとなる。その結果、これらの電流の位相シフトを考慮して、図５に図示された磁束ベクトル１７ａが発生する。
【００６３】
全てのステータブロック１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについても同様に考慮することができる。結果的に発生する磁束ベクトル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ互いに９０°位相シフトされていることが判明している。図６は、このことを改めてステータブロック１ｂを例にして図示している。
【００６４】
個々のステータブロック１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにおいて結果的に発生した各磁束ベクトル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの位相シフトによって、全体として１つの均一なトルクが形成されることが保証される。
【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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