(57)【要約】  本発明は、スイッチトリラクタンス機械（ＳＲＭ）のための複数の固定子コイルを成形することで複数の湾曲固定子巻線を製造する方法に関する。本発明は、２つの主たる実施形態である対称巻線及び非対称巻線を備える複数の湾曲固定子巻線を使用する装置及び方法を提案し、複数の湾曲固定子巻線は、湾曲固定子形状に高度に合致する。複数の湾曲固定子巻線は、ＳＲＭに高効率及び低騒音をもたらす。複数の湾曲固定子巻線は、固定子湾曲形状に合致し、銅充填率を最大にして機械内での銅の最大利用を可能にする。【選択図】      図３Ａ
2021536209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチトリラクタンス機械の固定子であって、
ａ．複数の固定子極を備え、前記複数の固定子極の各々は、複数の湾曲固定子巻線のうちの少なくとも１つに関連付けされており、前記複数の湾曲固定子巻線は、対称成形を提示し、複数の閉回路は、導電性材料を備え、且つ、前記湾曲固定子巻線が互いに実質的に同一であるように、前記湾曲固定子巻線の各々を成形パターンに追従させるようになっており、
ｂ．これによって、前記複数の湾曲固定子巻線は銅充填率が高くなっており、このことは、従来のスイッチトリラクタンス機械及び従来の巻線に比べて高い性能を得るために利用される、
スイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項２】
前記巻線の各々に関して、前記湾曲固定子巻線及び前記固定子極を示す前記スイッチトリラクタンス機械の断面で見ると、前記巻線は、実質的に滑らかな外側幾何学的円弧、及び前記実質的に滑らかな外側幾何学的円弧よりも半径が小さい実質的に滑らかな内側幾何学的円弧を有する、請求項１に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項３】
前記スイッチトリラクタンス機械は、断面で見ると、前記湾曲固定子巻線の間に配置された少なくとも１つの実質的に三角形の間隙を備える、請求項２に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項４】
全ての巻線と該巻線に隣接する巻線との間の距離は、最接近点で１−２ｍｍの間である、請求項２に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項５】
前記複数の湾曲固定子巻線は絶縁されている、請求項１に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項６】
スイッチトリラクタンス機械の固定子であって、
ａ．複数の固定子極を備え、前記複数の固定子極の各々は、複数の湾曲固定子巻線のうちの少なくとも１つに関連付けされており、前記複数の湾曲固定子巻線は、非対称成形を提示し、複数の閉回路は、導電性材料を備え、且つ、複数の異形形状の湾曲固定子巻線が互いに同一であるように及び複数の一様形状の湾曲固定子巻線が互いに同一であるように、前記湾曲固定子巻線の各々を成形パターンに追従させるようになっており、
ｂ．これによって、前記複数の湾曲固定子巻線は銅充填率が高くなっており、このことは、従来のスイッチトリラクタンス機械及び従来の巻線に比べて高い性能を得るために利用される、
スイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項７】
ａ．前記巻線の各々に関して、前記湾曲固定子巻線及び前記固定子極を示す前記スイッチトリラクタンスモータ機械の断面で見ると、前記巻線は、実質的に滑らかな外側幾何学的円弧、及び前記実質的に滑らかな外側幾何学的円弧よりも半径が小さい実質的に滑らかな内側幾何学的円弧を有し、
ｂ．前記スイッチトリラクタンス機械は、少なくとも１つの異形形状の湾曲固定子巻線から実質的に一貫した間隙で、少なくとも１つの一様形状の湾曲固定子巻線を備え、
ｃ．前記少なくとも１つの一様形状の湾曲固定子巻線は、前記少なくとも１つの異形形状の湾曲固定子巻線に対して形状が相補的である、請求項６に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項８】
前記巻線の各々の表面積及び容積は、互いに実質的に同一である、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項９】
前記巻線の各々は、他の巻線に隣接する側面を有し、前記側面の間の空間距離は、４ｍｍ未満である、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項１０】
前記巻線の各々は、他の巻線に隣接する側面を有し、前記側面の間の空間距離は、２ｍｍ未満である、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項１１】
前記巻線の各々は、他の巻線に隣接する側面を有し、前記側面の間の空間距離は、約４ｍｍである、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項１２】
前記巻線の各々は、他の巻線に隣接する側面を有し、前記側面の間の空間距離は、約２ｍｍである、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項１３】
前記複数の湾曲固定子巻線は絶縁されている、請求項７に記載のスイッチトリラクタンス機械の固定子。
【請求項１４】
スイッチトリラクタンス機械のための複数の湾曲固定子巻線を製造する方法であって、
ａ．導電材料の第１の固定子コイルを工具装置上に巻き付けて複数の閉回路を形成するステップと、
ｂ．前記第１の固定子コイルを前記工具装置上から取り外すステップと、
ｃ．単純な巻線を得るステップと、
ｄ．前記単純な巻線を円筒形成形工具の中に配置するステップと、
ｅ．前記単純な巻線を湾曲巻線型の中に押し込んで湾曲固定子巻線を作るステップと、
ｆ．ステップａ−ｅを複数回繰り返して複数の湾曲固定子巻線を作るステップと、
ｇ．前記巻線の各々の表面積及び容積が互いに実質的に同じになるように、前記湾曲巻線をスイッチトリラクタンス機械の固定子上に組み込むステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
テーピングを行うステップをさらに含む、請求項１４に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【請求項１６】
ニスを塗るステップをさらに含む、請求項１４に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【請求項１７】
前記導電材料は、接合可能な磁気ワイヤである、請求項１４に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【請求項１８】
前記接合可能な磁気ワイヤは、熱、電圧、電流、及び／又は化学的活性のうちの少なくとも１つによって活性化される、請求項１７に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【請求項１９】
前記接合可能な磁気ワイヤは、アルコールによって化学的に活性化される、請求項１７に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【請求項２０】
前記接合可能な磁気ワイヤは、抵抗加熱によって活性化される、請求項１７に記載の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本出願は、２０１８年１０月１２日出願の米国特許仮出願番第６２／７４４７０７号の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれている
【０００２】
（技術分野）
本出願は、一般に、スイッチトリラクタンス機械のための固定子巻線に関する。より詳細は、スイッチトリラクタンス機械の固定子形状及び固定子極形状に高度に合致した成形巻線に関する。
【背景技術】
【０００３】
スイッチトリラクタンス機械（ＳＲＭ）は、二重突極機械であり、すなわち、固定子及び回転子の両方に複数の極を備える。ＳＲＭは、複数の固定子極を有することができ、各々は、その周りに配置された導電性の電線又は全体でコイル又は巻線の複数の閉回路を備える。ＳＲＭの固定子極は、固定子の一体部分である。各機械相巻線を備える固定子巻線は、直列に又は並列に接続されるので、対応する１又が複数対の固定子極に生じる磁束は付加的に結合する。固定子の各相は、循環様式で順々に励磁されるので、励磁された固定子極と回転する回転子との間に磁力の引力が生じ、これによって、回転子が回転する。従来から知られているように、この電流は、回転子が固定子との整列位置に達した時点で負の又はブレーキ引力を生じることなく回転子極と励磁された固定子極との間に引力をもたらすために、適切な回転子の位置で適切な時間にオン・オフする必要がある。
【０００４】
通常、従来のＳＲＭにおいて、固定子及び回転子の各々は、突極構造を有する。固定子は、磁気抵抗の変動に従ってリラクタンストルクを発生するためにその突極部分に巻回された巻線を有するが、回転子は、コイル又は永久磁石などの磁化機構を持っていない。回転子は、中心部分で回転軸に結合しこれと一緒に回転し、回転軸は機械の駆動力を伝達する。ＳＲＭは、リラクタンストルクを機械力に変換する電気機械である。トルクは、各極の整列傾向（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｔｅｎｄｅｎｃｙ）によって生じる。回転子は、磁気回路のリラクタンスが最小になりかつ固定子の励起された巻線のインダクタンスが最大になる位置に変位することになる。ＳＲＭは、磁気抵抗の変動によって生じたリラクタンストルクを利用して回転子を回転させる。
【０００５】
米国特許第８，５４１，９２０号に開示された１つの従来型ＳＲＭは、複数の極を有する固定子を備え、その各々は、所要数の機械相を実現する方法で接続された集中巻線を有する。従来型ＳＲＭは、複数の極を有する回転子をさらに備え、回転子極上にはコイル又は磁石が設けられていない。ここに開示される巻線は、Ｌ形又は三角形であり、いずれも極巻線の片側上のコイルの一部を表す。これらの各々は極巻線のコイル側面を構成するので、極巻線は、コイル側面を占める各導線を相互接続した状態で固定子極上に配置するために、それらのうちの２つを横並びに有することになる。各固定子極の間の空間ボリュームは、ＳＲＭの相巻線当たり最大数のターンを有するように、最大数の巻線ターンで満たされる。実際に実現するために及び自動で製造するために輪郭及び外形は単純である。しかしながら、この従来の手法では、固定子の湾曲形状に合致する湾曲した固定子巻線を製作することができない。またこの手法は、潜在的な銅の充填率（ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）を十分に利用することができない。
【０００６】
他の従来の手法は、回転式電気機械を説明し、回転式電気機械は、開放スロット構成と複数の固定子極とを有する固定子を含み、各固定子極の周りにはコイルが配置されている。Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ社の米国特許第９，１１８，２２５号に説明されているように、コイルは、導線群を形成する複数の導電性線を有し、導線群は、ほぼ固定子極の周りに巻き付いて複数のターンを形成する。コイルは、ほぼ対称な断面で形成することができ、固定子極上にコイルを取り付ける間の各ターンの導電性線の少なくとも一部の横方向の移動は、コイルの形状を変更して、その一部にわたってほぼ非対称の断面を形成することができる。非対称の断面は、固定子極によって隔てられている隣接する一対の固定子スロットの一部にわたって延びることができる。この機械の組立体は、複雑である。さらにこの従来の手法は、巻線の成形を教示せず、ＳＲＭのための固定子形状に合致する巻線の形成を容易にしない。
【０００７】
他の手法が米国特許公開第２００５／０２５８７０２号に開示されており、複数の固定子歯、第１セットの巻線及び第２セットの巻線を備える固定子が開示されている。第１セットの巻線は、固定子歯の一部に巻回されており第１の断面を形成し、第１の断面は、固定子歯に沿ってほぼ同じターン数を含み、略矩形である。第２セットの巻線は、他の固定子歯の周りに形成され、各々は第２の断面を形成し、第２の断面は、増加しているターン数を含み、略台形である。第１セット及び第２セットの巻線は、固定子の歯の周りで交互配置されている。この多重形状巻線法は、電気機械のトルク密度を改善する。しかしながら、この手法は、巻線の成形を実現するための二段階プロセスに従っていない。さらに、この手法では、固定子湾曲形状に合致する湾曲した固定子巻線を製作できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８，５４１，９２０号
【特許文献２】米国特許第９，１１８，２２５号
【特許文献３】米国特許公開第２００５／０２５８７０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、ＳＲＭ用の銅充填率を高めるために固定子巻線を成形する必要性がある。関連する固定子巻線を成形ための方法は、湾曲固定子巻線を製造することができる。湾曲固定子巻線は、固定子形状に高度に合致する、この必要とされる巻線を成形する方法は、２つの主たる実施形態、すなわち対称成形及び非対称成形を含むことができる。さらに、このような固定子の湾曲形状に合致する湾曲固定子巻線は、ＳＲＭ内により多くの銅を可能にすることができる。この固定子巻線を成形する方法を用いるデザインにより、モータは、より大きなトルク、より高い速度、高い出力密度、低騒音、及び／又は全体的な優れた性能のためのスマートなトレードオフを提示するのが可能になる。このようなシステムは、非常に効率的で信頼性が高いことになる。本実施形態は、これらの重要な目的を達成することでこの領域の欠点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、従来技術に見られる制約を最小にするための及び明細書を読むことで明らかになるであろう他の制約を最小にするための、スイッチトリラクタンス機械（ＳＲＭ）のための複数の固定子巻線を成形するプロセスである。本発明は、装置及び複数の湾曲固定子巻線を利用して装置を作るための方法を提案し、本発明は、２つの主たる実施形態、すなわち対称巻線及び非対称巻線を備える。いずれの場合も、複数の固定子極は、固定子形状に高度に一致する。複数の湾曲固定子巻線は、さらに追加の自由度を提供するので、この方法を用いるモータは、より大きなトルク、より高い速度、高い出力密度、低騒音、及び／又は、高効率、低騒音、全体的な優れた性能のためのスマートなトレードオフを提示することが可能になり、このような高い性能は、機械の高い出力効率、大きなトルク、及び低い温度上昇である。複数の湾曲固定子巻線は、固定子の湾曲形状に合致し、銅充填率を高め、このことは結果として、機械内の最大限の銅が可能になり、最終的に、機械の高効率及び低騒音につながる。銅の充填率の増大は、限定されるものではないが、ターン数を増やすために、太い厚い磁気ワイヤを使用するために、及び大きなターン数と太い磁気ワイヤの組み合わせを含む様々な方法に利用される。
【００１１】
ＳＲＭ用の複数の固定子巻線を成形することで複数の湾曲固定子巻線を製造する方法は、限定されるものではないがマンドレル、金型、又は治具などの工具装置上に磁気ワイヤの第１の固定子コイルを巻き付けることで始まる。次のステップで、第１の固定子コイルを加熱して直線形状にし、次に、第１の固定子コイルを工具から取り外して単純な巻線コイルをもたらす。好ましい実施形態において、次のステップで、単純な巻線コイルを円筒形の形成工具の中に取り付ける。次に、単純な巻線コイルを加熱し、この単純な巻線コイルを湾曲固定子巻線型に押し付ける。最後に、随意的に、複数の絶縁手段を利用することで湾曲固定子巻線に対して絶縁を施す。従って、複数の湾曲固定子巻線は、ＳＲＭ内の複数の固定子コイルを成形することで製造される。本明細書に記載の加熱ステップの順番に関して融通性があることに留意されたい。加熱ステップは本方法から完全に除外することもできる。
【００１２】
本発明の第１の目的は、ＳＲＭのための複数の固定子巻線を成形することで複数の湾曲固定子巻線を製造する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、ＳＲＭのための銅充填率を高めるために巻線を成形する方法を提供することである。
【００１４】
本発明の第３の目的は、固定子形状に一致した湾曲固定子巻線を製造することである。
【００１５】
本発明の第４の目的は、高効率及び低騒音を可能にするＳＲＭ内の湾曲固定子巻線を製造することである。
【００１６】
本発明の上記及び特徴は、当業者者が本発明を理解できるように具体的に説明される。
【００１７】
図中の要素は、それらの明瞭性を高め、本発明のこれらの様々な要素及び実施形態の理解を改善するために、必ずしも縮尺通りに示されていない。さらに、本発明の様々な実施形態の明確な視点を提供するために、当業者に一般的であることが知られており、よく理解されている要素は示されていない。従って、図面は、見やすく簡潔にするために形の上では一般化されている。
【００１８】
本発明の上述の態様及びそれに伴う利点の多くは、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照することによって本発明をよりよく理解できるようになるので、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の好ましい実施形態による複数の対称湾曲固定子巻線及び複数の固定子極を含む固定子を有するスイッチトリラクタンス機械の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態による複数の対称湾曲固定子巻線及び複数の固定子極を含む固定子を有するスイッチトリラクタンス機械の断面図である。
【図２】対称湾曲固定子巻線を含む本発明の好ましい実施形態の１つの実施形態である。
【図３Ａ】非対称で組み合わされる湾曲固定子巻線を含む本発明の追加の実施形態を示す。
【図３Ｂ】非対称で組み合わされる湾曲固定子巻線を含む本発明の追加の実施形態を示す。
【図３Ｃ】非対称で組み合わされる湾曲固定子巻線を含む本発明の追加の実施形態を示す。
【図３Ｄ】非対称で組み合わされる湾曲固定子巻線を含む本発明の追加の実施形態を示す。
【図４】本発明の好ましい実施形態の複数の湾曲固定子巻線を製造する方法のフローチャートである。
【図５Ａ】本発明による対称湾曲固定子巻線を備えるスイッチトリラクタンス機械の別の実施形態の正面図である。
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態の第１の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の別の実施形態の第２の断面図である。
【図６Ａ】本発明の追加の実施形態の対称湾曲固定子巻線に関する駆動端の正面図である。
【図６Ｂ】本発明の追加の実施形態の対称湾曲固定子巻線に関する非駆動端の背面図である。
【図７Ａ】本発明の１つの実施形態の断面図である。
【図７Ｂ】本発明の１つの実施形態の側面図である。
【図７Ｃ】本発明の１つの実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態及び用途について検討する以下の説明では、本発明の一部を構成する添付図面を参照し、添付図面には、本発明が実施され得る特定の実施形態が例として示される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、変更が加えられてもよいことが、理解されるべきである。
【００２１】
本発明の様々な特徴を以下で説明するが、これらの特徴は、それぞれを互いに独立して使用することも、他の特徴と組み合わせて使用することもできる。しかし、本発明の何らかの単一の特徴は、上述の課題のいずれにも対処しない場合があり、又は上述の課題のうちのうちの１つのみに対処する場合がある。さらに、上述の課題のうちの１又は２以上は、以下に説明する特徴のうちのいずれの特徴によっても完全には対処されない場合がある。本発明のいくつかの実施形態及び用途を検討する以下の説明では、本発明の一部を構成する添付図面を参照し、添付図面には、本発明が実施され得る特定の実施形態が例として示される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、変更が加えられてもよいことが、理解されるべきである。
【００２２】
本発明で想定される成形プロセスは、湾曲固定子巻線１０４を製造し、この湾曲固定子巻線１０４は、全ての実施形態において固定子形状に高度に合致している。この成形方法は、対称成形及び非対称成形を含む２つの主たる実施形態で構成される。これらの２つの実施形態の間の主たる相違点は最終製品の形状である。
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂは、上述の最終製品の断面図である。好ましい実施形態において、最終製品は、複数の対称湾曲固定子巻線１０４及び複数の固定子極１０６を含む固定子１０２を有するスイッチトリラクタンス機械（ＳＲＭ）１００を構成する。特に、対称の実施形態における湾曲固定子巻線１０４は、形状が同じであり、所定のＳＲＭ機械内で何らかの他の巻線と互換性がある。加えて、対称湾曲巻線の好ましい実施形態において、全ての巻線（又はコイル）とその隣接する巻線との間の距離は、１−２ｍｍである。従来のコイルと比較すると、銅で充填される形状は、コイルの対称成形に起因して湾曲固定子巻線１０４においてより大きい。対称成形の特徴は図１Ａに示されており、湾曲固定子巻線１０４の間に存在する三角形の間隙で例示される。上記に加えて、好ましい対称成形の実施形態において、図１Ａに示されるように、少なくとも６つの同じコイルが存在する。図５Ａ−５Ｃは、本発明の１つの実施形態による巻線の断面及び内部図を含む、対称湾曲固定子巻線及び複数の固定子極を備えるＳＲＭ機械の追加の図を提示する。
【００２４】
上記に加えて、図１Ａ及び図２に示すように、一部の実施形態において、対称成形は、湾曲固定子巻線１０４及び固定子極１０６に合致した少なくとも１つの導電性材料を含むことができる。湾曲固定子巻線１０４及び固定子極１０６を示すスイッチトリラクタンスモータの断面図から見て（図１Ａ）、巻線は、実質的に滑らかな外側幾何学的円弧と、実質的に滑らかな内側幾何的円弧とを有し、内側幾何的円弧の半径は外側幾何学的円弧のものよりも小さく、対称成形モデルの各湾曲固定子巻線１０４の間には、複数の三角形の間隙が存在する。
【００２５】
図６Ａ及び図６Ｂは、駆動端の正面図（図６Ａ）及び非駆動端の背面図（図６Ｂ）を含む対称湾曲固定子巻線を備えるＳＲＭ機械の追加の図を示す。図６Ａ及び図６Ｂの駆動端正面図及び非駆動端背面図は、６つの実質的に同じで連続的に番号付けされた固定子巻線を示す。図７Ａ−７Ｃは、対称湾曲固定子巻線及びコイル寸法の断面図を含む、本発明のさらに他の実施形態を示す。上述のように、本発明の対称湾曲巻線を備える一部の実施形態において、全てのコイルとその隣接するコイルとの間の距離は、約１−２ｍｍである。他の実施形態において、この距離は、１ｍｍ以上で２ｍｍ未満である。さらに他の実施形態において、この距離は、１ｍｍ以上であり、さらに他の実施形態において、この距離は約１ｍｍである。
【００２６】
図３Ａに示されるように、好ましい非対称成形の実施形態において、隣接するコイルは、同一ではなく、組み合わさるセグメントを形成する。一般に、非対称モデルの意図は、ＳＲＭ機械の機械的及び機能的特性を強化するために、各巻線（又はコイル）の間の一貫した最小の距離を維持することである。図３Ａは、３つの湾曲した異形（ｏｄｄ）形状固定子巻線１０４及び３つの湾曲した一様（ｅｖｅｎ）形状固定子巻線１０４を含む非対称モデルを示す。図３Ａに示すように、異形形状のコイル及び一様形状のコイルは、互いに隣接いて配置されており、組み合わさるセグメントを形成する。１つの実施形態において、コイル１、３、及び５は異形形状であり互いに同一であるが、コイル２、４、及び６は一様形状であり互いに同一である。好ましい実施形態において、何らかの巻線又は非対称モデルの境界のどの部分も、隣接するコイルの隣接する縁部のいずれの部分から１ｍｍ以上離れない。他の実施形態において、この距離は２ｍｍ未満である。特に、各非対称巻線の形状が所定のＳＲＭ機械で同一でないという事実にもかかわらず、本発明の好ましい実施形態において、各非対称巻線の表面積又は容積は実質的に同一である。
【００２７】
図３Ａ−３Ｄは、本発明の他の実施形態による固定子構成の非対称巻線を示す。ほぼ間違いなく、非対称巻線は、銅充填率に関して最大の利益をもたらす。しかしながら、この巻線パターンは、固定子巻線１、３、５及び固定子巻線２、４、６などの２種類の形状を必要とするので、組み立てのより一層の複雑さにつながる。図３Ｂ−３Ｄは、非対称湾曲固定子巻線１０４の入れ子式組立体を示す。１つの実施例において、非対称湾曲固定子巻線１０４は、３つの異形形状の湾曲固定子巻線１、３、及び５、及び３つの一様形状の湾曲固定子巻線２、４、及び６を備えることができる。湾曲固定子巻線１、３、及び５の各々は、一様形状の湾曲固定子巻線２、４、及び６の間に組み合わせ嵌合でもって配置される。上記の実施例において、異形形状の湾曲固定子巻線は互いに同一であり、一様形状の湾曲固定子巻線は互いに同一である。
【００２８】
上記に加えて、図３Ａ及び図２に示されるように、一部の実施形態において、対称成形は、湾曲固定子巻線１０４及び固定子極１０６に合致した少なくとも１つの導電性材料を含むことができる。上述のように、湾曲固定子巻線１０４及び固定子極１０６を示すスイッチトリラクタンスモータの断面図から見て（図１Ａ）、巻線は、実質的に滑らかな外側幾何学的円弧と、実質的に滑らかな内側幾何的円弧とを有し、内側幾何的円弧の半径は外側幾何学的円弧のものよりも小さく、巻線は、少なくとも１つの異形形状の湾曲固定子巻線と組み合わせ嵌合する少なくとも１つの一様形状の湾曲固定子巻線をさらに備える。
【００２９】
上述のように、好ましい実施形態において、全ての対称巻線は、実質的に形状が同じである。他の実施形態において、対称巻線は、さらに容積及び表面積が実質的に同じである。その結果、対称システムの全ての固定子巻線は、ＳＲＭ内の他のいずれかの巻線と互換性がある。他方で、非対称モデルの好ましい実施形態において、巻線の形状は同じではなく、これらは所定のＳＲＭ内の他の非対称巻線と実質的に同じ表面積及び容積を保持し続ける。特に、非対称モデルの好ましい実施形態において、巻線は、隣接する巻線から距離で１ｍｍを超えない。比較的好ましい実施形態において、巻線は、隣接する巻線から距離で２ｍｍを超えない。
【００３０】
図４は、本発明の好ましい実施形態の複数の湾曲固定子巻線１０４を製造するための方法を示すフローチャートである。スイッチトリラクタンス機械用の複数の固定子コイルを成形することで複数の湾曲固定子巻線を製造する方法（４００）は、ブロック４０２に示すように、限定されるものではないがマンドレル、金型、又は治具などの工具装置上に磁気ワイヤの第１の固定子コイルを巻き付けることで始まる。随意的に、次のステップのために第１の固定子コイルを加熱して直線形状にすることができる。次に、ブロック４０４に示すように、第１の固定子コイルを工具から取り外し、ブロック４０６に示すように、単純な巻線を得る。次に、ブロック４０８に示すように、単純な巻線を円筒形の形成工具の中に取り付ける。随意的に、ブロック４１０に示すように、最終ステップとして、単純な巻線を加熱して、湾曲固定子巻線１０４の湾曲固定子巻線型に押し付ける。従って、ブロック４１２に示すように、ＳＲＭ内の複数の固定子コイルを成形することで複数の湾曲固定子巻線１０４が製造される。代替的な随意的実施形態において、湾曲固定子巻線１０４は、複数の絶縁手段を利用することができ、これが随意的なプロセスステップとして巻線に加えることができる。
【００３１】
上述のように、本発明は、ＳＲＭのための複数の固定子コイルを成形するためのプロセスである。特に、本発明は、複数の湾曲固定子巻線１０４を利用する装置も提案し、２つの主たる実施形態である対称巻線及び非対称巻線を有する。複数の湾曲固定子巻線１０４は、固定子形状に高度に合致する。複数の湾曲固定子巻線１０４は、ＳＲＭに対して、高効率及び低騒音出力を含むいくつかの性能向上をもたらす。また、複数の湾曲固定子巻線１０４は、もう１つの自由度をもたらすので、この方法を用いるモータは、より大きなトルク、より高い速度、高い出力密度、低騒音、及び／又は他の多くの全体的な高い性能につながる有用なトレードオフが可能になる。このような高い性能は、機械の高い出力効率、大きなトルク、及び低い温度上昇をさらに含む。上述のように、複数の湾曲巻線１０４が固定子湾曲形状にもしっかり合致するので、銅充填率が高くなり、これによって機械内の銅の最大利用が可能になる。銅の最大利用は、低騒音、最大巻線ターン数、及び／又は導電性材料の長さに沿った業界基準よりも大きな太さを備えた導電性材料につながる。また、複数の湾曲固定子巻線１０４は、一部の実施形態において、業界基準に対してより高度に絶縁することができる。
【００３２】
本明細書で説明されるように、本方法は、磁気ワイヤ又は何らかの導電性の高い金属などの導電性材料を、導電性材料の長さに沿って業界基準よりも大きな太さでもって使用することを可能にする。磁気ワイヤは、単純な又は接合可能な磁気ワイヤとすることができる。さらに、磁気ワイヤは、アルミ製又は何らかの同等の磁気ワイヤとすることができる。接合可能な磁気ワイヤの場合、接合可能な磁気ワイヤは、アルコール、適切な化学物質、熱、又は磁気ワイヤへの電圧／電流の印加による抵抗加熱などの多くの手段で活性化させることができる。磁気ワイヤは、室温とすること、又は何らかのプロセスステップの間に加熱することができる。さらに、巻回又は成形に用いられる金型は、室温とすること又は加熱することができ、これは何らかのプロセスステップで行うことができる。
【００３３】
請求項に記載された主題は、ここでは１又は２以上の特徴又は実施形態を参照して提示されている。当業者であれば、ここに提示された例示的な実施形態の詳細な内容にもかかわらず、全体的に意図された範囲を限定することなく又は逸脱することなく変形又は変更をこの実施形態に適用することができることを認識して理解できるはずである。ここに提示された実施形態の上記の及び種々の他の適応及び組み合わせは、特許請求の範囲及びこれらの一式の均等物によって定義される、開示された主題の範囲にある。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態の上述の説明は、例示及び説明の目的のために提示されている。それは、包括的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記に教示するＳＲＭの固定子コイル成形において、多くの変更及び変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されず、添付の特許請求の範囲及び特許請求の範囲の均等物によって限定されないことが意図される。
【符号の説明】
【００３５】
１００  スイッチトリラクタンス機械（ＳＲＭ）
１０２  固定子
１０４  湾曲固定子巻線
１０６  固定子極
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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