(57)【要約】  本発明は、主に、自動車用の回転電気機械に関する。回転電気機械は、回転子と、複数の相を有する巻線（１７）を含む固定子（１１）と、を備える。各相は、複数のコイルグループ（Ｇ１〜Ｇ４）を含む。固定子（１１）は、複数のコイルグループ（Ｇ１〜Ｇ４）内の電流が、−回転電気機械（１０）の極の数を最大にするために同じ方向に；または、−回転電気機械（１０）の極の数を最小限に抑えるために反対方向に、選択的に流れることができるように構成されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の回転電気機械（１０）であって、
回転子（１２）と、
複数の相を有する巻線（１７）を含む固定子（１１）であって、各相が、複数のコイルグループ（Ｇ１〜Ｇ４）を含む、固定子と、を備え、
前記固定子（１１）は、複数のコイルグループ（Ｇ１〜Ｇ４）内の電流が、
−回転電気機械（１０）の極の数を最大化するように同じ方向に；または、
−回転電気機械（１０）の極の数を最小化するように反対方向に、
選択的に流れることができるように構成されていることを特徴とする、回転電気機械（１０）。
【請求項２】
前記回転電気機械の回転速度が閾値を超えると、電気機械（１０）の極の数が最小化されることを特徴とする、請求項１に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項３】
１から８の間に含まれる前記極および前記相ごとにいくつかのノッチ（１８）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項４】
グループ（Ｇ１〜Ｇ４）のコイルが、Π／２ラジアンの角度で互いに分離されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項５】
２つの相が、２Π／３ラジアンの角度で互いに分離されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項６】
前記巻線（１７）が、分散型であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項７】
前記巻線（１７）が、集中型であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項８】
非同期型であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項９】
前記回転子（１２）が、ケージを備えた回転子であることを特徴とする、請求項８に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項１０】
同期型であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項１１】
前記回転子（１２）が、永久磁石を有することを特徴とする、請求項１０に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項１２】
巻線（１７）が、連続したワイヤまたはピンから形成されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【請求項１３】
固定子（１１）が、導体（Ｃ１、Ｃ２）の２つの半径方向層を備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転電気機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最適化された構成を備えた回転電気機械に関する。本発明は、電気またはハイブリッドタイプの自動車に使用される回転電気機械を用いた、特に有利であるが非排他的な用途を有する。
【背景技術】
【０００２】
既知の態様では、回転電気機械は、固定子と、シャフトと一体の回転子とを備える。回転子は、駆動および／または被駆動シャフトと一体にすることができ、オルタネーター、電気モーター、または両方のモードで動作することができる可逆機械の形態の回転電気機械に属することができる。
【０００３】
同期タイプの電気機械の場合、回転子は、金属板シートのスタックによって形成された本体と、永久磁石によって形成された極とを含む。非同期タイプの電気機械の場合、回転子は、ケージ付きの回転子の形態である。
【０００４】
さらに、固定子は、例えばローラーベアリングによって回転子シャフトを回転させるように構成されたハウジングに取り付けられている。固定子は、ノッチを画定する複数の歯を備えた本体と、複数の相を有する巻線とを備える。各相は、固定子のノッチに挿入されたターンを備えたコイルの複数のグループを含む。
【０００５】
相の巻数は、電気機械の極の巻数と極のペアの数の積に等しくなる。巻数が多いと始動時に大きなトルクが得られることが知られているが、電気機械の速度が上がるとトルクは低下する。トルクの低下は、同期タイプの電気機械よりも非同期タイプの電気機械の方が大きくなる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、特に高速でのトルクの低下を制限するために、電気機械の極の数（したがって、相の巻数）を適合させることである。
【０００７】
より具体的には、本発明の主題は、自動車用の回転電気機械であって、
回転子と、
複数の相を有する巻線を含む固定子であって、各相が、複数のコイルグループを含む、固定子と、を備え、
前記固定子は、複数のコイルグループ内の電流が、
−回転電気機械の極の数を最大化するために同じ方向に；または、
−回転電気機械の極の数を最小化するために反対方向に、
選択的に流れることができるように構成されていることを特徴とする、回転電気機械である。
【０００８】
従って、電流の循環方向に応じて極数を適合させることにより、本発明は、特にその回転速度に応じて、電気機械のトルク性能を改善することを可能にする。
【０００９】
実施形態によれば、回転電気機械の回転速度が閾値を超えると、回転電気機械の極の数が最小化される。
【００１０】
実施形態によれば、回転電気機械は、１から８の間に含まれる極ごとおよび相ごとにいくつかのノッチを含む。
【００１１】
一実施形態によれば、グループのコイルは、Π／２ラジアンの角度によって互いに分離されている。
【００１２】
一実施形態によれば、２つの相は、２Π／３ラジアンの角度によって互いに分離されている。
【００１３】
一実施形態によれば、巻線は分散型である。
【００１４】
一実施形態によれば、巻線は集中型である。
【００１５】
一実施形態によれば、回転電気機械は非同期型である。
【００１６】
一実施形態によれば、回転子は、ケージを備えた回転子である。
【００１７】
一実施形態によれば、回転電気機械は同期型である。
【００１８】
一実施形態によれば、回転子は永久磁石を有する。
【００１９】
一実施形態によれば、巻線は、連続したワイヤまたはピンから形成される。
【００２０】
一実施形態によれば、固定子は、導体の２つの半径方向層を含む。
【００２１】
以下の説明を読み、それに付随する図を考察することにより、本発明をよりよく理解することができる。これらの図は、単に例示として提供されており、本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明による回転電気機械の横断面図である。
【図２】図２は、線形に表された固定子のノッチにおける巻線の相の本発明による分布の概略図である。
【図３ａ】図３ａは、８極を有する電気機械および分散巻線を含む４極を有する電気機械について、電気角度に応じた起磁力のグラフ表示である。
【図３ｂ】３ｂは、８極を有する電気機械および分散巻線を含む４極を有する電気機械について、電気角度に応じた起磁力のグラフ表示である。
【図４ａ】図４ａは、巻線構成の概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、１２ノッチおよび８極の集中巻線を備えた電気機械の起磁力のグラフ表示である。
【図４ｃ】図４ｃは、１２ノッチおよび８極の集中巻線を備えた電気機械の高調波のグラフ表示である。
【図５ａ】図５ａは、巻線構成の概略図である。
【図５ｂ】図５ｂは、１２ノッチと４極の集中巻線を備えた電気機械の起磁力のグラフ表示である。
【図５ｃ】図５ｃは、１２ノッチと４極の集中巻線を備えた電気機械の高調波のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
同一、類似、または類似の要素は、ある図から別の図へ同一の参照符号を保持する。
【００２４】
図１は、多相であることができる巻線型固定子１１を備える回転電気機械１０を示す。固定子１１は、回転軸Ｘを有する回転子１２を同軸に取り囲んでいる。固定子１１および回転子１２は、回転子１２の外周と固定子１１の内周との間に広がるエアギャップによって互いに分離されている。電気機械１０は、非同期タイプまたは同期タイプであり得る。非同期タイプの場合、回転子１２はケージ付き回転子である。同期タイプの場合、回転子１２は、フーコー電流を減少させるために、平らな金属板の軸方向のスタックによって形成された本体、ならびに、特にフェライトまたは希土類で作られた永久磁石によって形成された極を含むことができる。
【００２５】
さらに、固定子１１は、本体１４および巻線１７を備える。固定子本体１４は、平らな金属板の軸方向の積み重ねからなる。本体１４は、ヨーク１６から得られた歯１５を含み、その歯は、角度的に規則的に分布している。これらの歯１５は、各ノッチ１８が２つの連続する歯１５によって区切られるように、ノッチ１８を区切る。ノッチ１８は、固定子本体１４の軸方向端面に向かって軸方向に開く。ノッチ１８はまた、固定子本体の内部に向かって半径方向に開く。
【００２６】
巻線１７は、「Ｕ」の形をした全体的なピンから、または連続ワイヤから形成することができる。これらの導体は、たとえば、エナメルなどの絶縁材料の層で覆われた銅で構成されている。巻線１７の導体は、図２に示すように、ヨーク１６に最も近いノッチの基部にある導体の第１の放射状層Ｃ１に従って、およびエアギャップに最も近い導体の第２の放射状層Ｃ２に従って配置することができる。
【００２７】
巻線１７は、複数の相Ａ、Ｂ、Ｃを含む。各相は、複数のコイルグループＧ１〜Ｇ４を含む。固定子１１は、コイルグループＧ１〜Ｇ４内の電流が、電気機械１０の極の数を最大化するように同じ方向に、または、電気機械１０の極の数を最小化するように反対方向に、選択的に流れることができるように構成される。
【００２８】
図２は、４８のノッチ、８つの極、および３つの相、すなわち、極ごとおよび相ごとに２つのノッチを有する機械のためのコイルグループＧ１〜Ｇ４を含む分散巻線１７の相Ａの分布を示している。より一般的には、電気機械１０は、１から８の間に含まれる極ごとおよび相ごとの数のノッチを含むことができる。大文字Ａは、Ｎ極（Ｎ）のための電流の入力領域に対応し、小文字ａは、Ｓ極（Ｓ）のための電流の出力領域に対応する。
【００２９】
グループＧ１〜Ｇ４のコイルは、Π/２ラジアンの角度で互いに分離されている。他の２つの面ＢおよびＣは、相Ａと同様の方法で形成される。２つの相は、２Π／３ラジアンの角度によって互いに分離されている。
【００３０】
コイルグループＧ１〜Ｇ４内の電流は、電気機械１０の極の数を適合させるために、同じ方向または反対方向に流れることができる。
【００３１】
８つの極を得るためにコイルグループＧ１〜Ｇ４で電流が同じ方向に流れる場合の、電気角Ａ＿ｅｌｅｃによる起磁力ＭＭＦの図が、図３ａに示されている。電流の方向を反転させ、４つの極を得るためにコイルを並列に配置した場合の起磁力ＭＭＦの図が、図３ｂに示されている。このように、電気機械１０は、電流の循環の方向を変えることによって、４極または８極の機械として動作することができる。
【００３２】
電気機械１０の回転速度が閾値を超える場合、極数を減らした動作が有利に実施される。
【００３３】
あるいは、巻線１７は集中型であり、すなわち、固定子１１の対応する歯１５の周りに巻かれ、対応するノッチ１８の内部に配置されるコイルから形成される。このタイプの構成は、機械の巻線の長さを低減することを可能にする。
【００３４】
図４ａおよび５ａは、１２個のノッチと８個の極を備えた集中巻線を備えた機械の形態を示している。各相Ａ、Ｂ、Ｃは、コイルＧ１〜Ｇ４の２つのグループから形成される。従って、ノッチ１、２および７、８のコイルは、１つの相のコイルグループＧ１〜Ｇ２を形成し、ノッチ４、５および１０、１１のコイルは、別の相のコイルグループＧ３〜Ｇ４を形成する。
【００３５】
コイルグループＧ１〜Ｇ４で電流を同じ方向に循環させることにより、図４ｂに示す電気角Ａ＿ｅｌｅｃに従って、８極の起電力の図が得られる。図４ｃは、支配的な高調波が４次の高調波であることを示している。
【００３６】
異なる数の極を得るために、電流は異なる位相のコイルグループＧ１〜Ｇ４で反転され、図５ｂに示す４極の起電力の図が得られる。その場合、図５ｃに示すように、支配的な高調波は２次の高調波になる。
【００３７】
前述の説明は、単なる例として提供されており、本発明の分野を限定するものではない。種々の要素をその他の均等物に置き換えることによっては、本発明からの逸脱は構成されない。
【００３８】
さらに、本発明の種々の特性、変形、および／または実施形態は、それらが矛盾しなければ、又は相互に排他的でなければ、種々の組み合わせに従って互いに関連付けることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
2021532717.tif 000008
【図４ｃ】
2021532717.tif 000009
【図５ａ】
2021532717.tif 000010
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
2021532717.tif 000012
【国際調査報告】
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