(57)【要約】電磁機械が、ハウジングと、ハウジングに回転様式で結合された軸と、ハウジング内に一般的に配置されて、ステータプレートと軸の周囲で回転可能であるように軸に結合されたステータベアリングとを含むステータアセンブリと、軸に固定され且つハウジング内に一般的に配置されて、ステータアセンブリの一部を受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含むロータアセンブリと、ステータベアリングを介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を含む。ハウジングは、そこに規定されたアクセス窓を含むことができ、ステータアセンブリがアクセス窓を通してアクセス可能である。
2021501554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに回転様式で結合された軸と、
前記ハウジング内に一般的に配置されて、ステータプレートと前記ステータプレートに形成された開口内に位置されたステータベアリングとを含むステータアセンブリであって、前記ステータベアリングが、前記ステータアセンブリが前記軸の周囲で回転可能であるように前記軸に結合されている、ステータアセンブリと、
前記軸に固定されて且つ前記ハウジング内に一般的に配置されて、前記ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含んでいる、ロータアセンブリと、
前記ステータベアリングを介した前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、
を備える、電磁機械。
【請求項２】
前記ハウジングが、第１の壁と前記第１の壁から空間を隔てた反対側の第２の壁とを含み、前記第１の壁が、そこに規定された第１のベアリング開口を有し、前記反対側の第２の壁が、そこに規定された第２のベアリング開口を有する、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項３】
前記第１の壁の前記第１のベアリング開口に結合された第１のベアリングと、
前記反対側の第２の壁の前記第２のベアリング開口に結合された第２のベアリングと、
前記ハウジングの前記第１の壁及び前記反対側の第２の壁に対して回転可能であるように前記第１のベアリングに結合され且つ前記第２のベアリングに結合された軸と、
をさらに備える、請求項２に記載の電磁機械。
【請求項４】
前記ハウジングの前記第１の壁が、そこに規定されたハウジングロッキングアパーチャを有し、前記ステータアセンブリが、そこに規定されたステータアセンブリロッキングアパーチャを有する、請求項２に記載の電磁機械。
【請求項５】
前記ロッキングメカニズムが、前記ハウジングロッキングアパーチャ及び前記ステータアセンブリロッキングアパーチャを通して挿入されて、前記ステータベアリングを介した前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を妨げるように構成されている、請求項４に記載の電磁機械。
【請求項６】
前記ステータアセンブリロッキングアパーチャが前記ステータプレートに規定されている、請求項４に記載の電磁機械。
【請求項７】
前記ロッキング機構が一つ又はそれ以上のファスナを含んでいる、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項８】
前記ロッキング機構が一つ又はそれ以上のばね付勢された又は線形に駆動されるピンを含んでいる、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項９】
前記ロッキング機構が一つ又はそれ以上のボルト及び一つ又はそれ以上のナットを含んでいる、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項１０】
前記ハウジング内に配置されたステータアセンブリをさらに備え、前記ステータアセンブリが、ステータプレートに搭載された周方向に延在しているコイルハウジングと、前記ステータプレートに形成されたステータ開口内に位置されたステータベアリングと、を含んでいる、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項１１】
前記ステータベアリングが、前記ステータアセンブリが前記軸の周囲で回転可能であるように前記軸に結合されている、請求項１０に記載の電磁機械。
【請求項１２】
前記ステータアセンブリがさらに、前記コイルハウジングに搭載された複数のコイルモジュールと前記ハウジング内に配置された回路板とを含んでおり、前記回路板が、電気的に一緒に結合されている複数の別個で且つ異なる回路セクションを含み、前記回路セクションの各々が前記複数のコイルモジュールのそれぞれの部分に電気的に接続されている、請求項１０に記載の電磁機械。
【請求項１３】
前記複数のコイルモジュールの各々がコアの周囲に巻かれたコイルを含んでいる、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項１４】
前記ステータアセンブリがさらに、前記複数のコイルモジュールと前記回路板との間に配置されたアライメントプレートを含んでいる、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項１５】
前記アライメントプレートが複数の別個で且つ異なるアライメントプレートセクションを含み、前記複数のアライメントプレートセクションの各々が前記複数の回路セクションのそれぞれ一つに対応している、請求項１４に記載の電磁機械。
【請求項１６】
前記複数のコイルモジュールの各々が、前記アライメントプレートに向かって前記コイルモジュールから離れて延在している少なくとも一つのコイルリード線を含んでいる、請求項１４に記載の電磁機械。
【請求項１７】
前記複数のコイルモジュールの各々の前記コイルリード線が、前記アライメントプレートに規定された複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャのそれぞれ一つを通って延在し、複数の回路板コンタクトエリアのそれぞれ一つで前記回路板に接触するように構成されており、前記アライメントプレートが、前記それぞれの回路板コンタクトエリアにおける前記複数のコイルモジュールの各々の前記コイルリード線と前記回路板との間の接触の維持を助ける、請求項１６に記載の電磁機械。
【請求項１８】
前記アライメントプレートと前記回路板との間の干渉フィットが、前記それぞれの回路板コンタクトエリアにおける前記複数のコイルモジュールの各々の前記コイルリード線と前記回路板との間の接触の維持を助ける、請求項１７に記載の電磁機械。
【請求項１９】
前記回路板が複数の回路板コイルリード線アパーチャを含み、前記複数の回路板コイルリード線アパーチャの各々が前記複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャのそれぞれ一つに対応している、請求項１７に記載の電磁機械。
【請求項２０】
複数のアライメント構成要素をさらに備えており、前記複数のアライメント構成要素の各々が、前記複数の回路板コイルリード線アパーチャの一つ及び前記複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャの対応する一つを通って延在するように構成されており、前記複数のアライメント構成要素の各々がさらに、前記それぞれのアライメントプレートコイルリード線アパーチャを通って延在している前記それぞれのコイルリード線に接触するように構成されている、請求項１９に記載の電磁機械。
【請求項２１】
前記回路板が前記ハウジングの前記第１の壁に規定されたアクセス窓を通してアクセス可能である、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項２２】
前記アクセス窓をカバーするように前記第１の壁に取り外し可能に結合されたアクセス窓カバーをさらに備えている、請求項２１に記載の電磁機械。
【請求項２３】
前記複数のコイルモジュールの各々が前記回路板セクションに電気的に接続されて単相電力を提供するか、又は前記複数のコイルモジュールの各々が前記回路セクションに電気的に接続されて三相電力を提供して、第１のセットのコイルモジュールが第１の電力相を提供し、第２のセットのコイルモジュールが第２の電力相を提供し、第３のセットのコイルモジュールが第３の電力相を提供する、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項２４】
前記第１のセットのコイルモジュールが電気的に直列に接続された第１のサブセットのコイルモジュールを含み、前記第２のセットのコイルモジュールが電気的に直列に接続された第２のサブセットのコイルモジュールを含み、前記第１のサブセットのコイルモジュールが前記第２のサブセットのコイルモジュールに電気的に並列に接続されている、請求項２３に記載の電磁機械。
【請求項２５】
前記第２のセットのコイルモジュールが電気的に直列に接続された第３のサブセットのコイルモジュール及び電気的に直列に接続された第４のサブセットのコイルモジュールを含み、前記第３のサブセットのコイルモジュールが前記第４のサブセットのコイルモジュールに電気的に並列に接続されている、請求項２４に記載の電磁機械。
【請求項２６】
前記第３のセットのコイルモジュールが電気的に直列に接続された第５のサブセットのコイルモジュール及び電気的に直列に接続された第６のサブセットのコイルモジュールを含み、前記第５のサブセットのコイルモジュールが前記第６のサブセットのコイルモジュールに電気的に並列に接続されている、請求項２５に記載の電磁機械。
【請求項２７】
前記複数のコイルモジュールが７２個のコイルモジュールを含んでいる、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項２８】
前記第１のセットのコイルモジュール、前記第２のセットのコイルモジュール、及び前記第３のセットのコイルモジュールの各々が２４個のコイルモジュールを含んでいる、請求項２７に記載の電磁機械。
【請求項２９】
前記第１のサブセットのコイルモジュール、前記第２のサブセットのコイルモジュール、前記第３のサブセットのコイルモジュール、前記第４のサブセットのコイルモジュール、前記第５のサブセットのコイルモジュール、及び前記第６のサブセットのコイルモジュールの各々が１２個のコイルモジュールを含んでいる、請求項２８に記載の電磁機械。
【請求項３０】
前記複数のコイルモジュールの各々が前記回路板セクションに電気的に接続された単相電力を提供する、請求項１２に記載の電磁機械。
【請求項３１】
前記ハウジングに配置されたロータアセンブリをさらに備えており、前記ロータアセンブリが軸に非回転的に結合されて周方向に延在するチャンネルを規定するロータハウジングを含んでおり、前記周方向に延在するチャンネルが、第１の表面と、反対側の第２の表面と、第３の表面とを規定している、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項３２】
前記第１の表面及び前記反対側の第２の表面が一般的に平行であって、前記第３の表面が、前記第１の表面及び前記反対側の第２の表面に一般的に直交していて且つ前記第１の表面と前記反対側の第２の表面とを接続している、請求項３１に記載の電磁機械。
【請求項３３】
前記チャンネルによって規定された前記第１の表面と前記チャンネルによって規定された前記第２の表面とが、両方とも前記軸の長手軸に平行である、請求項３２に記載の電磁機械。
【請求項３４】
円周様式で前記軸を取り囲むように前記周方向に延在しているチャンネル内に配置された複数の磁石セットをさらに含んでいる、請求項３２に記載の電磁機械。
【請求項３５】
前記複数の磁石セットの各々が、前記チャンネルによって規定された前記第１の表面に結合された第１の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記反対側の第２の表面に結合された第２の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記第３の表面に結合された第３の磁石と、を含んでいる、請求項３４に記載の電磁機械。
【請求項３６】
前記複数の磁石セットの各々における前記第１、第２、及び第３の磁石の各々が、第１の極面と反対側の第２の極面とを含んでいる、請求項３５に記載の電磁機械。
【請求項３７】
前記複数の磁石セットの第１の磁石セットにおける前記第１の磁石の第１の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第１の表面に突き当たっており、前記複数の磁石セットの前記第１の磁石セットにおける前記第２の磁石の第１の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第２の表面に突き当たっており、前記複数の磁石セットの前記第１の磁石セットにおける前記第３の磁石の第１の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第３の表面に突き当たっている、請求項３６に記載の電磁機械。
【請求項３８】
前記複数の磁石セットの第１の磁石セットにおける前記第１の磁石の第２の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第１の表面に突き当たっており、前記複数の磁石セットの前記第１の磁石セットにおける前記第２の磁石の第２の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第２の表面に突き当たっており、前記複数の磁石セットの前記第１の磁石セットにおける前記第３の磁石の第２の極面が、前記チャンネルによって規定された前記第３の表面に突き当たっている、請求項３７に記載の電磁機械。
【請求項３９】
前記第１の極面がＮ磁極にあたり、前記第２の極面がＳ磁極にあたる、請求項３８に記載の電磁機械。
【請求項４０】
前記第１の磁石セットが前記第２の磁石セットに隣接している、請求項３９に記載の電磁機械。
【請求項４１】
前記周方向に延在しているチャンネルが、複数のコイルを少なくとも部分的にそこに受容するようなサイズをしている、請求項３１に記載の電磁機械。
【請求項４２】
前記ステータプレートが、ステータプレートハブと、周方向に延在している外側ステータプレートリングと、前記ステータプレートハブと前記外側ステータプレートリングとの間に少なくとも部分的に配置された周方向に延在しているアライメントプレートと、を含んでおり、前記ステータプレートハブが、そこに形成された前記ステータ開口を有している、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項４３】
前記ステータプレートハブが前記アライメントプレートの内周の少なくとも一部に結合されており、前記外側ステータプレートリングが前記アライメントプレートの外周の少なくとも一部に結合されている、請求項４２に記載の電磁機械。
【請求項４４】
前記ステータプレートハブが一つ又はそれ以上のステータプレート搭載ブラケットを介して前記外側ステータプレートリングに結合されている、請求項４２に記載の電磁機械。
【請求項４５】
前記周方向に延在しているコイルハウジングは、前記１以上のステータプレート搭載ブラケットに結合されている、請求項４４に記載の電磁機械。
【請求項４６】
前記周方向に延在しているコイルハウジングが、そこに形成された複数のスロットを含んでおり、前記複数のスロットの各々が、前記複数のコイルの一つを受容するようなサイズをしている、請求項４５に記載の電磁機械。
【請求項４７】
前記周方向に延在しているコイルハウジングが、前記アライメントプレートに隣接して配置された第１のコイルハウジングリングと、前記第１のコイルハウジングリングの前記アライメントプレートとは反対側に配置された第２のコイルハウジングリングと、前記第１のコイルハウジングリングと前記第２のコイルハウジングリングとの間に配置された複数のコアモジュールと、を含んでいる、請求項４６に記載の電磁機械。
【請求項４８】
前記コイルハウジングがさらに複数のコイルハウジング搭載ブラケットを含んでおり、前記第１のコイルハウジングリング、前記複数のコアモジュール、及び前記第２のコイルハウジングリングが、前記複数のコイルハウジング搭載ブラケットと前記複数のステータプレート搭載ブラケットとの間に配置されている、請求項４７に記載の電磁機械。
【請求項４９】
前記複数のコイルハウジング搭載ブラケットの各々が前記複数のステータプレート搭載ブラケットの一つ又はそれ以上と結合されていて、それによって前記コイルハウジングを前記ステータプレートに結合している、請求項４８に記載の電磁機械。
【請求項５０】
前記複数のコイルハウジング搭載ブラケットの各々が、複数のコイルハウジング搭載構成要素を介して前記複数のステータプレート搭載ブラケットの一つに結合されていて、前記複数のコイルハウジング搭載構成要素の各々が、前記複数のステータプレート搭載ブラケットのそれぞれ一つ、前記第１のコイルハウジングリング、前記複数のコアモジュールのそれぞれ一つ、前記第２のコイルハウジングリング、及び前記複数のコイルハウジング搭載ブラケットのそれぞれ一つを通って延在するように構成されている、請求項４９に記載の電磁機械。
【請求項５１】
前記ロータハウジングが、背部と、前記背部の第１の表面から離れるように第１の方向に延在している内側リング部と、前記背部の前記第１の表面から離れるように前記第１の方向に延在している外側リング部と、を含んでおり、前記内側リング部及び前記外側リング部が前記軸の周囲に同心状に配置されている、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項５２】
前記チャンネルが前記内側リング部と前記外側リング部との間に規定されている、請求項５１に記載の電磁機械。
【請求項５３】
前記チャンネルによって規定される前記第１の表面が、前記外側リング部の内側表面によって形成されている、請求項５２に記載の電磁機械。
【請求項５４】
前記チャンネルによって規定される前記反対側の第２の表面が、前記内側リング部の外側表面によって形成されている、請求項５２に記載の電磁機械。
【請求項５５】
前記チャンネルによって規定される前記第３の表面が、前記外側リング部と前記内側リング部との間に配置された前記背部の前記第１の表面の一部によって形成されている、請求項５２に記載の電磁機械。
【請求項５６】
前記ロータハウジングがさらに、前記ロータハウジングに結合された一つ又はそれ以上のファンブレードを含んでいる、請求項５１に記載の電磁機械。
【請求項５７】
前記ロータハウジングが、そこに規定された一つ又はそれ以上の空気流アパーチャを含んでいる、請求項５６に記載の電磁機械。
【請求項５８】
前記ロータアセンブリの回転が、前記一つ又はそれ以上のファンブレードに、前記空気流アパーチャを通って空気を向けさせるように構成されている、請求項５７に記載の電磁機械。
【請求項５９】
前記一つ又はそれ以上のファンブレードが、前記内側リング部の内部に配置された前記背部の前記第１の表面の一部から、前記第１の方向に延在している、請求項５６に記載の電磁機械。
【請求項６０】
前記一つ又はそれ以上のファンブレードが、前記内側リング部の内側表面から、前記軸に向かって半径方向に延在している、請求項５６に記載の電磁機械。
【請求項６１】
前記外側リング部と前記内側リング部との間に少なくとも部分的に配置された少なくとも一つの保持構成要素をさらに備えており、前記少なくとも一つの保持構成要素は、（ｉ）各磁石セットの前記第１の磁石の前記第１の表面への結合、（ｉｉ）各磁石セットの前記第２の磁石の前記第２の表面への結合、（ｉｉｉ）各磁石セットの前記第３の磁石の前記第３の表面への結合、及び（ｉｖ）（ｉ）（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）の任意の組み合わせを手助けするように構成されている、請求項５１に記載の電磁機械。
【請求項６２】
前記少なくとも一つの保持構成要素が、少なくとも一つのクランプ又は少なくとも一つのピンを含む、請求項６１に記載の電磁機械。
【請求項６３】
前記少なくとも一つの保持構成要素が少なくとも一つの保持リングを含む、請求項６１に記載の電磁機械。
【請求項６４】
前記ステータベアリングが、前記軸上で第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項６５】
前記ステータベアリングが前記第１の位置に配置されていることに応じて、前記ステータベアリングが、前記ステータプレートに形成された前記ステータ開口内に少なくとも部分的に配置される、請求項６４に記載の電磁機械。
【請求項６６】
前記ステータベアリングが前記第２の位置に配置されていることに応じて、前記ステータベアリングが、前第１の壁に規定された前記第１のベアリング開口内に少なくとも部分的に配置される、請求項６４に記載の電磁機械。
【請求項６７】
前記壁の表面積に対する前記アクセス窓の表面積の割合が、約５％〜約５０％の間、約２０％〜約４０％の間、約１５％〜約３０％の間、約２５％、又は約８．３３％である、請求項２１に記載の電磁機械。
【請求項６８】
前記アクセス窓が、前記コイルの少なくとも約８．３３％へのアクセスを許容する、請求項６７に記載の電磁機械。
【請求項６９】
前記アクセス窓が、前記コイルの約８．３３％〜前記コイルの約２５％の間へのアクセスを許容する、請求項６７に記載の電磁機械。
【請求項７０】
前記ハウジングが第１の壁及び第２の壁から形成されている、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項７１】
前記第２の壁が前記プライムムーバに結合された構成要素から形成されている、請求項１に記載の電磁機械。
【請求項７２】
前記ステータアセンブリの前記チャンネル内に受容される部分の外周と前記複数の磁石セットとの間の距離が約１．２ミリメートルである、請求項３４に記載の電磁機械。
【請求項７３】
そこに規定されたアクセス窓を有するハウジングと、
前記ハウジングに回転様式で結合された軸と、
前記ハウジング内に一般的に配置されていて、そこに搭載された複数のコイルを含むステータアセンブリと、
前記ハウジング内に一般的に配置されていて、前記ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含んでいる、ロータアセンブリと、
前記ステータベアリングを介した前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、
を備えており、
前記アクセス窓が前記複数のコイルのうちの少なくとも一つのコイルへのアクセスを提供するように構成されている、電磁機械。
【請求項７４】
電磁機械に保守作業をする方法であって、
前記電磁機械のハウジングからアクセス窓カバーを取り外して、前記ハウジングに規定されたアクセス窓を通してステータアセンブリへのアクセスを提供するステップと、
前記ステータアセンブリの回路板の一部から、現存しているコイルモジュールを電気的に切り離すステップと、
前記ステータアセンブリから前記回路板の一部を取り外すステップと、
前記電気的に切り離された現存しているコイルモジュールを新しいコイルモジュールと交換するステップと、
前記回路板の一部を前記ステータアセンブリ内に再び取り付けるステップと、
前記新しいコイルモジュールを前記回路板の再び取り付けられた部分に電気的に接続するステップと、
前記電磁機械のハウジングに前記取り外されたアクセス窓カバーを再び取り付けて、前記ステータアセンブリへのアクセスを妨げるステップと、
を包含する、方法。
【請求項７５】
前記交換ステップに先立って、前記回路板の一部と前記現存しているコイルモジュールとの間に配置されたアライメントプレートの少なくとも一部を取り外すステップをさらに包含する、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
ロッキング機構を外して前記ハウジングに対する前記ステータアセンブリの回転を許容するステップと、
前記回路板の所望の部分が前記アクセス窓を通してアクセス可能になるまで、前記ステータアセンブリを回転するステップと、
をさらに包含する、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
前記ロッキング機構を外すステップが、一つ又はそれ以上のロッキング部材を、前記ハウジングに規定された一つ又はそれ以上のアパーチャ及び前記ステータアセンブリに規定された一つ又はそれ以上の対応するアパーチャから取り外すステップを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記ロッキング機構を再係合して、前記ハウジングに対する前記ステータアセンブリの回転を防ぐステップをさらに包含する、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
そこに規定された第１のベアリング開口を有する第１の壁とそれに反対側の第２の壁とを有し、前記第１の壁がさらにそこに規定されたアクセス窓を有しているハウジングと、
前記第１の壁の前記ベアリング開口に結合された第１のベアリングと、
前記第１のベアリングに、前記ハウジングの前記第１の壁及び前記反対側の第２の壁に対して回転可能であるように結合された軸と、
前記ハウジングの前記第１の壁及び前記反対側の第２の壁との間に一般的に配置されたステータアセンブリであって、ステータプレートに搭載された周方向に延在しているコイルハウジングと、前記ステータプレートに形成されたステータ開口内に位置されたステータベアリングと、を含み、前記ステータベアリングが、前記ステータアセンブリが前記軸の周囲で回転可能であるように前記軸に結合されており、前記ステータアセンブリがさらに、前記コイルハウジングに搭載された複数のコイルモジュールと、前記ハウジングの前記第１の壁と前記複数のコイルモジュールとの間に配置された回路板と、をさらに含んでおり、前記回路板が、電気的に一緒に結合されている複数の別個で且つ異なる回路セクションを含み、前記回路セクションの各々が前記複数のコイルモジュールのそれぞれの部分に電気的に接続されていて、前記回路板が前記ハウジングの前記第１の壁に規定された前記アクセス窓を通してアクセス可能である、ステータアセンブリと、
前記ハウジングの前記第１の壁と前記反対側の第２の壁との間に一般的に配置されているロータアセンブリであって、前記軸に非回転的に結合されて周方向に延在するチャンネルを規定するロータハウジングを含んでおり、前記周方向に延在するチャンネルが第１の表面と反対側の第２の表面と第３の表面とを規定しており、前記第１の表面と前記反対側の第２の表面とが一般的に平行であって、前記第３の表面が、前記第１の表面及び前記反対側の第２の表面に一般的に直交していて且つ前記第１の表面と前記反対側の第２の表面とを接続しており、前記ロータアセンブリがさらに、円周様式で前記軸を取り囲むように前記周方向に延在しているチャンネル内に配置された複数の磁石セットを含んでおり、前記複数の磁石セットの各々が、前記チャンネルによって規定された前記第１の表面に結合された第１の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記反対側の第２の表面に結合された第２の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記第３の表面に結合された第３の磁石と、を含んでおり、前記周方向に延在しているチャンネルが、前記コイルハウジングに搭載された前記複数のコイルモジュールの各々が前記周方向に延在しているチャンネル内部に少なくとも部分的に配置されているように前記ステータアセンブリの前記コイルハウジングを少なくとも部分的に受容するサイズを有している、ロータアセンブリと、
前記ステータベアリングを介した前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、
を備える、電磁機械。
【請求項８０】
第２のベアリング開口が、前記第２の壁に規定されている、請求項７９に記載の電磁機械。
【請求項８１】
第２のベアリングが前記第２のベアリング開口に結合されている、請求項８０に記載の電磁機械。
【請求項８２】
前記軸が、さらに前記第２のベアリングに結合されている、請求項８１に記載の電磁機械。
【請求項８３】
ハウジングと、
前記ハウジングに規定された開口に配置されたベアリングアセンブリと、
前記ハウジングに一般的に配置されており、開口を規定するステータマウントを含み、前記ベアリングアセンブリがさらに前記ステータマウントによって規定される前記開口に配置されている、ステータアセンブリと、
前記ハウジング及び前記ステータアセンブリに対して回転可能であるように前記ステータアセンブリに結合されている軸と、
前記軸に固定されて且つ前記ハウジング内に一般的に配置されていて、前記ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含んでいる、ロータアセンブリと、
前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、
を備える、電磁機械。
【請求項８４】
前記ハウジングがそこに規定されたハウジングロッキングアパーチャを有し、前記ステータアセンブリがそこに規定されたステータアセンブリロッキングアパーチャを有する、請求項８３に記載の電磁機械。
【請求項８５】
前記ロッキング機構が、前記ハウジングロッキングアパーチャ及び前記ステータアセンブリロッキングアパーチャを通して挿入されて、前記ステータアセンブリの前記ベアリングアセンブリを介した前記軸の周囲での回転を妨げるように構成されている、請求項８４に記載の電磁機械。
【請求項８６】
前記ステータアセンブリロッキングアパーチャが前記ステータマウントに規定されている、請求項８４に記載の電磁機械。
【請求項８７】
前記ステータマウントが内側ステータマウント及び外側ステータマウントを含む、請求項８３に記載の電磁機械。
【請求項８８】
前記ステータアセンブリが前記内側ステータマウント及び前記外側ステータマウントに結合された周方向に延在しているコイルハウジングを含んでいる、請求項８７に記載の電磁機械。
【請求項８９】
前記コイルハウジングがそこに搭載された複数のコイルモジュールを含んでおり、前記複数のコイルモジュールの各々がコアの周囲に巻かれたコイルを含んでいる、請求項８８に記載の電磁機械。
【請求項９０】
前記ステータアセンブリがさらに、回路板と、前記複数のコイルモジュールと前記回路板との間に配置されたアライメントプレートと、を含んでいる、請求項８８に記載の電磁機械。
【請求項９１】
前記複数のコイルモジュールの各々が、前記アライメントプレートに向かって前記コイルモジュールから離れて延在している少なくとも一つのコイルリード線を含んでいる、請求項９０に記載の電磁機械。
【請求項９２】
前記複数のコイルモジュールの各々の前記少なくとも一つのコイルリード線がコイルナットの周囲に巻かれている、請求項９１に記載の電磁機械。
【請求項９３】
前記複数のコイルモジュールの各々の前記コイルリード線及び前記コイルナットが、前記アライメントプレートに規定された複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャのそれぞれ一つを通って延在して複数の回路板コンタクトエリアのそれぞれ一つで前記回路板に接触するように構成されており、前記アライメントプレートが、前記それぞれの回路板コンタクトエリアにおける前記複数のコイルモジュールの各々の前記コイルリード線と前記回路板との間の接触の維持を助ける、請求項９１に記載の電磁機械。
【請求項９４】
前記回路板が複数の回路板コイルリード線アパーチャを含み、前記複数の回路板コイルリード線アパーチャの各々が前記複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャのそれぞれ一つに対応している、請求項９２に記載の電磁機械。
【請求項９５】
複数のアライメント構成要素をさらに備えており、前記複数のアライメント構成要素の各々が、前記複数の回路板コイルリード線アパーチャの一つ及び前記複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャの対応する一つを通って延在するように構成されており、前記複数のアライメント構成要素の各々がさらに、前記複数のコイルモジュールのそれぞれ一つの前記コイルナットに結合するように構成されている、請求項９３に記載の電磁機械。
【請求項９６】
前記アライメント構成要素と前記コイルナットとの結合が、前記コイルリード線と前記回路板との間の接触の維持を助ける、請求項９５に記載の電磁機械。
【請求項９７】
前記コイルナットの各々が、前記コイルナットが前記アライメントプレートコイルリード線アパーチャの内部で回転することを制限する一般的に六角形の形状を有している、請求項９３に記載の電磁機械。
【請求項９８】
前記ベアリングアセンブリが前記ハウジング及び前記ステータアセンブリの両方に結合されている、請求項８３に記載の電磁機械。
【請求項９９】
前記ロータアセンブリが周方向に延在するチャンネルを規定し、前記ロータアセンブリが、円周様式で前記軸を取り囲むように前記周方向に延在しているチャンネル内に配置された複数の磁石セットを含んでおり、前記複数の磁石セットの各々が、前記チャンネルによって規定された前記第１の表面に結合された第１の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記反対側の第２の表面に結合された第２の磁石と、前記チャンネルによって規定された前記第３の表面に結合された第３の磁石と、を含んでおり、前記周方向に延在しているチャンネルが、前記コイルハウジングに搭載された前記複数のコイルモジュールの各々が前記周方向に延在しているチャンネル内部に少なくとも部分的に配置されるように前記ステータアセンブリの前記コイルハウジングを少なくとも部分的にそこに受容するサイズを有している、請求項８３に記載の電磁機械。
【請求項１００】
ハウジングと、
前記ハウジング内に一般的に配置されたステータアセンブリと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された一つ又はそれ以上のベアリングと、
前記ハウジング及び前記ステータアセンブリに対して回転可能であるように回転様式で前記一つ又はそれ以上のベアリングに結合された軸と、
前記軸に固定されて且つ前記ハウジング内に一般的に配置されて、前記ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含んでいる、ロータアセンブリと、
前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、
を備える、電磁機械。
【請求項１０１】
そこに規定された第１の開口を有する第１の壁と反対側の第２の壁とを有し、前記第１の壁がさらにそこに規定されたアクセス窓を有しているハウジングと、
前記ハウジングの前記第１の壁と前記反対側の第２の壁との間に一般的に配置されて、第２の開口をそこに規定し、コイルと対応するコアとを含む複数のコイルモジュールを含む、ステータアセンブリと、
少なくとも部分的に前記第１の壁の前記第１の開口及び前記ステータアセンブリの前記第２の開口を通って延在して、前記第１の壁及び前記ステータアセンブリに非回転的に結合され、第１のベアリング及び第２のベアリングを含み、前記第１のベアリングが前記第１の壁の前記第１の開口に一般的に一致して位置され、前記第２のベアリングが前記ステータアセンブリの前記第２の開口と前記第２の壁との間に一般的に位置されているベアリングアセンブリと、
前記第１の壁及び前記ステータアセンブリに対して回転可能であるように前記ベアリングアセンブリに回転的に結合された軸と、
前記軸に非回転的に結合されて、前記複数のコイルモジュールに隣接して位置された複数の磁石を含むロータアセンブリと、
を備える、電磁機械。
【請求項１０２】
前記ステータアセンブリがさらに、前記ハウジングの前記第１の壁と前記複数のコイルモジュールとの間に配置された回路板をさらに含んでおり、前記回路板が、電気的に一緒に結合されている複数の別個で且つ異なる回路セクションを含み、前記回路セクションの各々が前記複数のコイルモジュールのそれぞれの部分に電気的に接続されている、請求項１０１に記載の電磁機械。
【請求項１０３】
前記第１の壁がそこに規定されたアクセス窓を有し、前記回路板が前記アクセス窓を通してアクセス可能である、請求項１０２に記載の電磁機械。
【請求項１０４】
前記複数の回路板セクションのうちの所望の一つが前記アクセス窓を通してアクセス可能であるように、前記ステータベアリングを介した前記軸の周囲での前記ステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構をさらに備える、請求項１０３に記載の電磁機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本願は、参照によってその全体がここに援用される２０１７年１０月２９日付けで出願された米国予備特許出願第６２／５７８，５０８号への優先権及びその恩恵を主張する。
【０００２】
本開示は、電気エネルギーを機械エネルギーに、及びその逆に変換するために使用される電磁機械に関する。より具体的には、本開示は、モジュール化された構成要素及びアクセス窓を有する電磁機械の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在の電磁機械及びその使用方法は、様々な用途におけるそれらの有用性を制限する動作上の制約を有する。この制限は、設計、製造プロセス、及び電磁機械を修理したり新しい使用のために改変したりするための電磁機械の構成要素へのアクセスのような、その他の物理的な制約まで辿られることができる。異なる用途に対して電磁機械の機能的有用性及び可カスタム性を改善することができる新しい装置及びこれらの装置を使用する方法が、必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、これらの問題の解決、ならびにその他の問題の解決に向けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の局面によれば、電磁機械が、ハウジングと、ハウジングに回転様式で結合された軸と、ハウジング内に一般的に配置されて、ステータプレートとこのステータプレートの開口内に位置されたステータベアリングとを含むステータアセンブリであって、ステータベアリングが、ステータアセンブリが前記軸の周囲で回転可能であるように軸に結合されているステータアセンブリと、軸に固定され且つハウジング内に一般的に配置されて、ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在するチャンネルを規定するロータハウジングを含むロータアセンブリと、ステータベアリングを介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を備える。
【０００６】
本開示のさらなる局面によれば、電磁機械が、そこに規定されたアクセス窓を有するハウジングと、ハウジングに回転様式で結合された軸と、ハウジング内に一般的に配置されていて、そこに搭載された複数のコイルを含むステータアセンブリと、ハウジング内に一般的に配置されていて、ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含むロータアセンブリと、ステータベアリングを介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を備えており、アクセス窓が複数のコイルの少なくとも一つのコイルへのアクセスを提供するように構成されている。
【０００７】
本開示の付加的な局面によれば、電磁機械に保守作業をする方法が、電磁機械のハウジングからアクセス窓カバーを取り外してハウジングに規定されたアクセス窓を通してステータアセンブリへのアクセスを提供するステップと、ステータアセンブリに配置された回路板の一部から現存しているコイルモジュールを電気的に切り離すステップと、回路板の一部を取り外すステップと、少なくとも一つのコイルモジュールを新しいコイルモジュールで置き換えるステップと、回路板の一部を再設置するステップと、新しいコイルモジュールを回路板のその部分に電気的に接続するステップと、電磁機械のハウジングにアクセス窓カバーを結合してステータアセンブリへのアクセスを妨げるステップと、を包含する。
【０００８】
本開示のまたさらなる局面によれば、電磁機械が、そこに規定された第１のベアリング開口を有する第１の壁とそこに規定された第１のベアリング開口を有する反対側の第２の壁とを有し、第１の壁がさらにそこに規定されたアクセス窓を有しているハウジングと、第１の壁の第１のベアリング開口に結合された第１のベアリングと、第２の壁の第２のベアリング開口に結合された第２のベアリングと、ハウジングの第１の壁及び反対側の第２の壁に対して回転可能であるように第１のベアリングに及び第２のベアリングに結合された軸と、ハウジングの第１の壁と反対側の第２の壁との間に一般的に配置されたステータアセンブリであって、ステータプレートに搭載された周方向に延在しているコイルハウジングと、ステータプレートに形成されたステータ開口内に位置されたステータベアリングと、を含み、ステータベアリングが、ステータアセンブリが軸の周囲で回転可能であるように軸に結合されており、ステータアセンブリがさらに、コイルハウジングに搭載された複数のコイルモジュールと、ハウジングの第１の壁と複数のコイルモジュールとの間に配置された回路板と、をさらに含んでおり、回路板が、電気的に一緒に結合されている複数の別個で且つ異なる回路セクションを含み、回路セクションの各々が複数のコイルモジュールのそれぞれの部分に電気的に接続されていて、回路板がハウジングの第１の壁に規定されたアクセス窓を通してアクセス可能である、ステータアセンブリと、ハウジングの第１の壁と反対側の第２の壁との間に一般的に配置されているロータアセンブリであって、軸に非回転的に結合されて周方向に延在するチャンネルを規定するロータハウジングを含んでおり、周方向に延在するチャンネルが第１の表面と反対側の第２の表面と第３の表面とを規定しており、第１の表面及び反対側の第２の表面が一般的に平行であって、第３の表面が、第１の表面及び反対側の第２の表面に一般的に直交していて且つ第１の表面を反対側の第２の表面に接続しており、ロータアセンブリがさらに、円周様式で軸を取り囲むように周方向に延在しているチャンネル内に配置された複数の磁石セットを含んでおり、複数の磁石セットの各々が、チャンネルによって規定された第１の表面に結合された第１の磁石と、チャンネルによって規定された反対側の第２の表面に結合された反対側の第２の磁石と、チャンネルによって規定された第３の表面に結合された第３の磁石と、を含んでおり、周方向に延在しているチャンネルが、コイルハウジングに搭載された複数のコイルモジュールの各々が周方向に延在しているチャンネル内部に少なくとも部分的に配置されているようにステータアセンブリのコイルハウジングを少なくとも部分的にそこに受容するサイズを有している、ロータアセンブリと、ステータベアリングを介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を備える。
【０００９】
本開示のさらなる局面によれば、電磁機械が、ハウジングと、ハウジングに規定された開口に配置されたベアリングアセンブリと、開口内に一般的に配置されており、開口を規定するステータマウントを含み、ベアリングアセンブリがさらにステータマウントによって規定される開口に配置されている、ステータアセンブリと、ハウジング及びステータアセンブリに対して回転可能であるようにステータアセンブリに回転可能な様式で結合されている軸と、軸に固定されて且つハウジング内に一般的に配置されていて、ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含むロータアセンブリと、軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を備える。
【００１０】
本開示のまたさらなる局面によれば、電磁機械が、ハウジングと、ハウジング内に一般的に配置されたステータアセンブリと、ハウジング内に少なくとも部分的に配置された一つ又はそれ以上のベアリングと、ハウジング及びステータアセンブリに対して回転可能であるように回転様式で一つ又はそれ以上のベアリングに結合された軸と、軸に固定されて且つハウジング内に一般的に配置されて、ステータアセンブリの一部をそこに受容するサイズを有する周方向に延在しているチャンネルを規定するロータハウジングを含むロータアセンブリと、軸の周囲でのステータアセンブリの回転を選択的に阻止及び許容するように構成されたロッキング機構と、を備える。
【００１１】
本開示のまたさらなる局面によれば、電磁機械が、そこに規定された第１の開口を有する第１の壁と反対側の第２の壁とを有し、第１の壁がさらにそこに規定されたアクセス窓を有しているハウジングと、ハウジングの第１の壁と反対側の第２の壁との間に一般的に配置されて、第２の開口をそこに規定し、コイルと対応するコアとを含む複数のコイルモジュールを含む、ステータアセンブリと、第１の壁の第１の開口とステータアセンブリの第２の開口とを通って少なくとも部分的に延在して、第１の壁及びステータアセンブリに非回転的に結合され、第１のベアリング及び第２のベアリングを含み、第１のベアリングが第１の壁の第１の開口に一般的に一致して位置され、第２のベアリングがステータアセンブリの第２の開口と第２の壁との間に一般的に位置されているベアリングアセンブリと、第１の壁及びステータアセンブリに対して回転可能であるようにベアリングアセンブリに回転的に結合された軸と、軸に非回転的に結合されて、複数のコイルモジュールに隣接して位置された複数の磁石を含むロータアセンブリと、を備える。
【００１２】
本開示の前述の及び付加的な局面及び具現化は、図面を参照してなされる様々な具現化及び／又は具現化の詳細な記述を参照して、当業者に明らかになるであろう。図面の簡潔な記述が次に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本開示の局面に従った電磁機械の一つの具現化の斜視図である。
【図１Ｂ】本開示の局面に従った図１Ａの電磁機械の具現化の付加的な斜視図である。
【図２Ａ】本開示の局面に従った図１Ａの電磁機械の具現化の分解斜視図である。
【図２Ｂ】本開示の局面に従った図１Ａの電磁機械の具現化の付加的な分解斜視図である。
【図３Ａ】本開示の局面に従ったステータアセンブリの一つの具現化の斜視図である。
【図３Ｂ】本開示の局面に従った図３Ａのステータアセンブリの具現化の付加的な斜視図である。
【図３Ｃ】本開示の局面に従った図３Ａのステータアセンブリの具現化の分解斜視図である。
【図３Ｄ】本開示の局面に従った図３Ａのステータアセンブリの具現化の付加的な分解斜視図である。
【図４】本開示の局面に従った図３Ａのステータアセンブリの具現化の拡大斜視図である。
【図５Ａ】本開示の局面に従ったコイルハウジングのある具現化の分解斜視図である。
【図５Ｂ】本開示の局面に従った図５Ａのコイルハウジングの具現化の付加的な分解斜視図である。
【図６Ａ】本開示の局面に従った図５Ａのコイルハウジングの具現化の拡大斜視図である。
【図６Ｂ】本開示の局面に従った図５Ａのコイルハウジングの具現化の付加的な拡大斜視図である。
【図７Ａ】本開示の局面に従ったロータアセンブリのある具現化の斜視図である。
【図７Ｂ】本開示の局面に従った図７Ａのロータアセンブリの具現化の付加的な斜視図である。
【図７Ｃ】本開示の局面に従った図７Ａのロータアセンブリの具現化のロータハウジングの斜視図である。
【図７Ｄ】本開示の局面に従った図７Ｃのロータハウジングの断面図である。
【図８】本開示の局面に従った図１Ａの電磁機械の断面図である。
【図９Ａ】本開示の局面に従った電磁機械の他の具現化の斜視図である。
【図９Ｂ】本開示の局面に従った図９Ａの電磁機械の具現化の付加的な斜視図である。
【図１０Ａ】本開示の局面に従った図９Ａの電磁機械の具現化の分解斜視図である。
【図１０Ｂ】本開示の局面に従った図９Ａの電磁機械の具現化の付加的な分解斜視図である。
【図１１Ａ】本開示の局面に従った軸及びベアリングアセンブリの斜視図である。
【図１１Ｂ】本開示の局面に従った図１１Ａの軸及びベアリングアセンブリの付加的な斜視図である。
【図１１Ｃ】本開示の局面に従った図１１Ａの軸及びベアリングアセンブリの分解斜視図である。
【図１１Ｄ】本開示の局面に従った図１１Ａの軸及びベアリングアセンブリの断面図である。
【図１２Ａ】本開示の局面に従ったステータアセンブリの他の具現化の斜視図である。
【図１２Ｂ】本開示の局面に従った図１２Ａのステータアセンブリの具現化の付加的な斜視図である。
【図１２Ｃ】本開示の局面に従った図１２Ａのステータアセンブリの分解斜視図である。
【図１２Ｄ】本開示の局面に従った図１２Ａのステータアセンブリの付加的な分解斜視図である。
【図１３Ａ】本開示の局面に従った図１２Ａのステータアセンブリの拡大斜視図である。
【図１３Ｂ】本開示の局面に従った図１２Ａのステータアセンブリのコイルの斜視図である。
【図１４Ａ】本開示の局面に従ったコイルハウジングの他の具現化の分解斜視図である。
【図１４Ｂ】本開示の局面に従った図１４Ａのコイルハウジングの具現化の付加的な分解斜視図である。
【図１５Ａ】本開示の局面に従った図１４Ａのコイルハウジングの具現化の拡大斜視図である。
【図１５Ｂ】本開示の局面に従った図１４Ａのコイルハウジングの具現化の付加的な拡大斜視図である。
【図１６Ａ】本開示の局面に従ったロータアセンブリの他の具現化の斜視図である。
【図１６Ｂ】本開示の局面に従った図１６Ａのロータアセンブリの具現化の付加的な斜視図である。
【図１６Ｃ】本開示の局面に従った図１６Ａのロータアセンブリの具現化のロータハウジングの斜視図である。
【図１６Ｄ】本開示の局面に従った図１６Ｃのロータハウジングの断面図である。
【図１７】本開示の局面に従った図９Ａの電磁機械の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の前述の及び他の利点は、以下の詳細な記述を読み且つ図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１５】
本開示は様々な改変及び代替形態が可能である一方で、特定の具現化及び具現化が図面における例によって示されており、且つここで詳細に記述される。しかし、本開示が、開示された特定の形態に限定されることが意図されていないことが理解されるべきである。むしろ本開示は、添付の特許請求項によって規定されるように、本開示の思想及び視野の範囲内に入る全ての改変、等価、及び代替をカバーするものである。
【００１６】
本開示の局面によれば、電磁機械が、非電気エネルギーを電気エネルギーに変換するため（発電機）、及び電気エネルギーを非電気エネルギーに変換するため（モータ）の両方で使用されることができる。そのような使用のための電磁機械は一般的に、ロータと呼ばれる回転している構成要素、及びステータと呼ばれる静止した構成要素を含む。一般的に、ロータは、ロータの回転が軸の対応する回転を生じさせるように、軸に結合されている。逆に、軸の回転は、ロータの対応する回転を生じさせる。少なくともいくつかの具現化では、ステータは一つ又はそれ以上のコイルを含むことができ、これは、オプションとしてコアの周囲に巻かれたワイヤのコイルを含む。ロータはそれから、それ以上の磁石を含むことができ、これは、放射状の磁石及び軸方向の磁石を含むことができる。少なくともいくつかの具現化では、ステータは一つ又はそれ以上の磁石（放射状及び／又は軸方向）を含み、ロータは一つ又はそれ以上のコイルモジュールを含む。電磁機械が発電機として使用されるときには、外部構成要素が軸に結合されて、ロータの回転を生じさせる。この外部構成要素はプライムムーバと呼ばれることができて、例えば、タービン又は水車であることができる。プライムムーバの回転は軸の回転を生じさせ、これが今度はロータをステータに対して回転させる。ロータがステータに対して回転すると、電流がコイルモジュールに誘起されて、これがそれからオプションとして電気エネルギーを電気的貯蔵装置に蓄えるために使用されることができる。電磁機械がモータとして使用されるときには、電源がコイルモジュールに結合される。電流がコイルモジュールを通って流されて、これが磁界を生成する。この磁界が電磁機械に配置された磁石と相互作用して、ロータ及びこれより軸を回転させる。軸の回転はそれから、任意の適切な目的のために利用されることができる。
【００１７】
ここで図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、例示的な電磁機械１００がハウジング１０２を含み、これが、第１の壁１０４Ａ、第２の壁１０４Ｂ、カバーパネル１０６、及びベース１０８を有する。この電磁機械１００は接続ボックス１１０を含む。この接続ボックス１１０は、電磁機械１００の内部構成要素を、電磁機械がどのようにして使用されるべきであるかに応じて、電源、電気的負荷、又は電気的貯蔵装置に電気的に接続する電気的構成要素を収容している。ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａは、そこに規定されて電磁機械１００の内部構成要素へのアクセスを許容する一つ又はそれ以上のアクセス窓１１２を含む。アクセス窓１１２は、そこに規定されたアクセス窓１１２を除いたハウジング１０２の第１の壁１０４Ａの表面積の内のある割合となっている表面積を有する。ハウジング１０２の第１の壁の表面積に対するアクセス窓１１２の表面積の比率は、約５％〜約５０％の間、約２０％〜約４０％の間、約１５％〜約３０％の間、約２５％、又は約８．３３％であることができる。
【００１８】
ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａは、取り外し可能に取り付けられた一つ又はそれ以上のアクセス窓カバー１１４を含む。アクセス窓カバー１１４はアクセス窓１１２をカバーするように構成されており、これが、電磁機械１００の内部構成要素へのアクセスを妨げて、これらの構成要素を保護する。一般的に、各アクセス窓１１２は、対応するアクセス窓カバー１１４を有する。アクセス窓カバー１１４は、ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａに、ねじ、ボルト、クリップなどのような任意の適切な様式で結合されることができる。電磁機械１００の動作の間、各アクセス窓カバー１１４は、個人又は任意の他の物体が回転し、移動し、駆動し、又はその他の方法で使用中であり得る任意の内部構成要素に接触できないように、ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａに結合される。電磁機械が使用されていないときには、アクセス窓カバー１１４は、個人がアクセス窓１１２を通して安全に内部構成要素へアクセスできるように、取り外されることができる。
【００１９】
ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａは第１の開口を有し、そこに第１のベアリング１１６Ａが結合されている。同様に、ハウジング１０２の第２の壁１０４Ｂは第２の開口を有し、そこに第２のベアリング１１６Ｂが結合されている。軸１０５が一般的に第１の壁１０４Ａ及び第２の壁１０４Ｂを通して配置されて、軸１０５が第１の壁１０４Ａ及び第２の壁１０４Ｂに対して回転可能であるように、第１のベアリング１１６Ａ及び第２のベアリング１１６Ｂに結合されている。ハウジング１０２はまた、そこに規定された数多くの空気流アパーチャも有することができて、動作中に空気流がハウジング１０２を通って流れることを可能にする。例えば、第１の壁１０４Ａ及び第２の壁１０４Ｂは、そこに規定された空気流アパーチャ１１８Ａ及び１１８Ｂをそれぞれ有することができる。同様に、カバーパネル１０６は空気流アパーチャ１１８Ｃを含むことができる。空気流は、電磁機械１００の内部構成要素を冷却して機械の温度を許容可能な範囲内に保つ手助けをすることができて、これによって電磁機械１００がより広い様々な条件及びシナリオで使用されることを可能にする。第１の壁１０４Ａ、第２の壁１０４Ｂ、カバーパネル１０６、ベース１０８、及び内部構成要素は、ねじ、釘、ボルト、ピン、クリップ、溶接、又は任意の他の適切な結合機構のような様々な手段によって、機械的に結合されることができる。ある具現化では、第２の壁１０４Ｂはハウジング１０２の独立した構成要素ではない。むしろ、第２の壁１０４Ｂは、プライムムーバのハウジングの一部のような、電磁機械１００に結合された別個の構成要素の一部であることができる。さらなる具現化では、ハウジングの第２の壁１０４Ｂはロータの外側ハウジングであることができる。
【００２０】
図１Ａ及び図１Ｂの電磁機械の分解図が、図２Ａ及び図２Ｂにそれぞれ示されている。ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａは、アクセス窓カバー１１４Ａがアクセス窓１１２Ａから分解されている一方で、アクセス窓カバー１１４Ｂはハウジング１０２の第１の壁１０４Ａに取り付けられたままに示されている。第１のベアリング開口１２０Ａが、ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａに規定されている。第２のベアリング開口１２０Ｂが、ハウジング１０２の第２の壁１０４Ｂに規定されている。電磁機械１００の内部構成要素は、ステータアセンブリ２００と、軸１０５を含むロータアセンブリ３００とを含む。ステータアセンブリは、一般的に第１の壁１０４Ａとロータアセンブリ３００との間に配置され、ロータアセンブリは、一般的にステータアセンブリ２００と第２の壁１０４Ｂとの間に配置される。
【００２１】
電磁機械１００のある具現化では、ステータアセンブリ２００は一つ又はそれ以上のコイルモジュールを含み、これらは磁性材料の透磁性コアの周囲に巻かれたワイヤのコイルを含んでおり、一方でロータアセンブリ３００は、電磁機械１００の使用中にワイヤのコイルに隣接して配置されるように構成された一つ又はそれ以上の磁石を含んでいる。他の具現化では、ステータアセンブリ２００が磁石を含み、ロータアセンブリ３００がコイルモジュールを含む。より詳細にここで論じられるように、ロータアセンブリ３００は一般的にチャンネルを規定し、その周囲に磁石が配置される。電磁機械１００の動作の間、ステータアセンブリ２００に取り付けられたコイルモジュールは、ロータアセンブリ３００によって規定されるチャンネル内に配置される。
【００２２】
ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａは、そこに規定された一つ又はそれ以上のハウジングロッキングアパーチャ１２２を含む。同様に、ステータアセンブリ２００は、そこに規定された一つ又はそれ以上のステータアセンブリロッキングアパーチャ２２２を含む。ハウジングロッキングアパーチャ１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ２２２の各々は、ステータベアリングを介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を妨げるためにロッキング機構がそこを通って取り外し可能に挿入され得るようなサイズになっている。電磁機械１００の動作の間、ステータアセンブリ２００は、所定の位置にロックされて不必要な又は望まれない動きを妨げることができる。電磁機械１００が保守作業を受ける必要があるときには、ロッキング機構はハウジングロッキングアパーチャ１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ２２２から取り外されることができて、ステータアセンブリの所望の位置がアクセス窓を通してアクセス可能になるまで、ステータアセンブリが回転されることを許容する。ロッキング機構は、例えば、ボルト、ピン、ばね付勢されたピン、又はリニア駆動されたピンであることができる。他の具現化では、ハウジング及びステータに規定されたアパーチャを利用しない、クリップ又はファスナのようなロッキング機構が使用されることができる。図面はハウジングロッキングアパーチャ１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ２２２の潜在的な位置を示しているが、これらのアパーチャは、ロッキング機構が両アパーチャを通して挿入されることができて、それによってハウジングに対するステータアセンブリの回転を妨げることができる限りは、電磁機械１００のどこにでも規定されることができる。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂはステータアセンブリ２００の斜視図を描き、図３Ｃ及び図３Ｄは、図３Ａ及び図３Ｂのステータアセンブリ２００の分解図をそれぞれ描いている。ステータアセンブリ２００は一般的に、ステータプレート２１０、回路板２３０、及びステータプレート２１０に搭載されたコイルハウジング２４０を含んでいる。コイルハウジング２４０はスロットを含み、そこには、電磁機械１００の動作の間にコイルモジュールが配置され得る。ステータプレート２１０は一般的に、ステータプレートハブ２１２と、周方向に延在しているステータプレートリング２１４とを含む。ステータプレートハブ２１２は、そこに規定されたステータベアリング開口２１６を有する。ステータベアリング２１８はステータベアリング開口２１６に結合される。電磁機械１００の構成要素が組み立てられると、ステータベアリング２１８は、ステータアセンブリ２００が軸１０５に対して回転することを可能にする。同様に、ステータベアリング２１８は、軸１０５がステータアセンブリ２００に対して回転することを可能にする。ステータアセンブリロッキングアパーチャ２２２は、ステータプレートリング２１４に規定されている。ステータベアリング２１８はステータベアリング開口２１６に取り外し可能に結合され得て、これにより軸１０５に沿って移動可能であり得て、電磁機械１００の休止時間中の修理を可能にする。
【００２４】
例えば、もし第１のベアリング１１６Ａが故障したら、軸は第１のベアリング１１６Ａによって十分に支持され得なくなり、このことは軸１０５又はロータアセンブリ３００がハウジング１０２又はステータアセンブリ２００と接触することを可能にする。普通は、交換部品が製造されて第１のベアリング開口１２０Ａに結合され、これによって軸１０５を支持するまで、機械は停止される必要がある。しかし、電磁機械１００のステータベアリング２１８は、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である。第１の位置では、ステータベアリング２１８は少なくとも部分的にステータベアリング開口２１６内に配置されて、これによりステータを支持する。第２の位置では、ステータベアリング２１８は、ハウジング１０２の第１の壁１０４Ａに規定された第１のベアリング開口１２０Ａ内に少なくとも部分的に配置される。この第２の位置では、ステータベアリング２１８は軸１０５を支持して、軸１０５が電磁機械１００の任意の他の構成要素と接触するようになることを防ぐ。ある具現化では、ステータベアリング２１８の深さは、第１のベアリング開口１２０Ａとステータベアリング開口２１６との間の最短距離よりも小さい。この具現化では、第１のベアリング１１６Ａは、ステータベアリングが第１のベアリング開口１２０Ａ内に少なくとも部分的に配置されるまで第１のベアリング開口１２０Ａ内に少なくとも部分的に配置されたままでいて、軸１０５を支持しなければならない。他の具現化では、ステータベアリング２１８の深さは第１のベアリング開口１２０Ａとステータベアリング開口２１６との間の最短距離よりも大きく、これにより、第１のベアリング開口１２０Ａ及びステータベアリング開口２１６の両方の中に少なくとも部分的に配置されることができる。
【００２５】
ステータプレート２１０はさらに、周方向に延在しているアライメントプレート２２０（図３Ｃ及び３Ｄ）を含み、これは、ステータプレートハブ２１２とステータプレートリング２１４との間に、少なくとも部分的に配置されている。アライメントプレート２２０は一般的に円形の形状を有し、その中心に開口が規定されていて、これにより内周及び外周を有する。アライメントプレート２２０の内周はステータプレートハブ２１２の周にオーバーラップして結合されており、アライメントプレート２２０の外周は、ステータプレートリング２１４の内周にオーバーラップして結合されている。ある具現化では、アライメントプレート２２０はモジュール化されていて、複数の別個で異なるアライメントプレートセクションから形成されており、これらはステータプレートハブ２１２の周囲に配置されている。他の具現化では、アライメントプレート２２０は単一の一元ピースである。
【００２６】
回路板２３０は、アライメントプレート２２０に結合され且つ一般的にオーバーラップしている。アライメントプレート２２０と同様に回路板２３０はモジュール化されることができて、複数の別個で異なる回路板セクションから形成されることができる。回路板セクションの各々は、アライメントプレートセクションの一つに対応することができる。回路板セクションは、一つ又はそれ以上の回路板ジャンパ線２３２によって一緒に電気的に接続されることができて、且つ一般的に、ねじ、ロッド、ピンなどのようなファスナを介して、アライメントプレートセクションに取り付けられる。他の具現化では、回路板２３０は単一の一元ピースである。回路板２３０の間の電気的接続は、電磁機械１００の特定の用途に対して要求される任意の方法で設計されることができて、用途の要件が変わるたびに置き換えられ得る。ここでより詳細に論じられるように、アライメントプレート２２０は、コイルモジュールからの電気リード線を回路板セクションに位置合わせして、コイルモジュールからの電気リード線と回路板２３０との間の接触の維持を手助けするために使用される。
【００２７】
ステータプレートハブ２１２は、一つ又はそれ以上のステータプレート搭載ブラケット２４２を介してステータプレートリング２１４に接続される。各ステータプレート搭載ブラケット２４２は、ステータプレートハブ２１２に結合された第１の端と、ステータプレートリング２１４に結合された第２の端と、を有する。ステータプレート搭載ブラケット２４２はコイルハウジング２４０にも結合されており、これによりコイルハウジング２４０をステータプレート２１０に結合する。ステータプレート搭載ブラケット２４２は、ねじ、ピン、ボルトなどのような任意の適切な機構を使って他の構成要素に結合され得る。
【００２８】
コイルモジュール、回路板、及びアライメントプレートの間の配置が図４に描かれている。図４は、ステータアセンブリ２００の３つの部分２０１Ａ，２０１Ｂ、及び２０１Ｃを描いている。第１の部分２０１Ａは、回路板セクション２３１Ａと、回路板セクション２３１Ａの下の下地アライメントプレートセクション２２１Ａと、を含む。第２の部分２０１Ｂは回路板セクションを取り除いて示しており、下地アライメントプレートセクション２２１Ｂのみが残されている。第３の部分２０１Ｃは、回路板セクション及び下地アライメントプレートセクションの両方を取り除いて示している。示されるように、複数のコイルモジュールの各々は、コイルハウジングから外にアライメントプレート及び回路板に向かって延在している２つのコイルリード線２２５Ａ及び２２５Ｂを含んでいる。アライメントプレートセクション２２１Ａとともに示されているように、各アライメントプレートセクションは１セットのアライメントプレートコイルリード線アパーチャ２２４を含んでおり、これらはコイルモジュールの各々のコイルリード線２２５Ａ及び２２５Ｂを受領するように構成されている。ある具現化では、コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂは、アライメントプレートコイルリード線アパーチャ２２４から外に延在して約９０度曲げられるように構成されており、これにより、コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂがアライメントプレートセクション２２１Ａの表面と同一面上に置かれる。
【００２９】
第１の部分２０１Ａに関して示されるように、回路板セクションはアライメントプレートセクションの頂部に直接に配置され、これにより、コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂをアライメントプレートセクションと回路板セクションとの間に挟み込んでいる。この構成では、コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂはそれぞれの回路板コンタクトエリアで回路板に接触し、これによりコイルモジュールを回路板に電気的に接触する。アライメントプレートセクションは、コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂを適切な回路板コンタクトエリアと位置合わせする手助けをする。コイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂへの圧力もまた、コイルモジュールと回路板との間の電気的接続を維持する手助けをする。ある具現化では、各回路板セクションは、そこに規定された複数の回路板コイルリード線アパーチャ２２７を有しており、これらは複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャ２２４に対応する。この具現化では、ねじ、ボルト、ピン、クランプなどのようなアライメント構成要素が、回路板コイルリード線アパーチャ２２７及びアライメントプレートコイルリード線アパーチャ２２４を通して挿入されることができる。このことは、回路板セクション及びアライメントプレートセクションを一緒に結合すること、及びコイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂと回路板セクションとの間の電気的接続を完了し且つ維持することの両方の役に立つ。アライメント構成要素は導電性であることができて、回路板コイルリード線アパーチャを通して配置されたときに回路板、及びコイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂの終端２２６Ａ，２２６Ｂの両方に接触するように構成されることができて、これによりコイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂが回路板に電気的に接続されることを確実にする手助けをする。
【００３０】
ここで図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、コイルハウジング２４０は第１のコイルハウジングリング２４４及び第２のコイルハウジングリング２４６を含む。コイルハウジングリング２４４、２４６はスロットを規定し、ここに、コイル２４３及び対応する透磁性コイルコア２５１（図６Ａ及び６Ｂを参照）が挿入される。コイルハウジング２４０はさらに複数の独立したコアモジュール２４８を含み、これらは第１のコイルハウジングリング２４４と第２のコイルハウジングリング２４６との間に配置される。複数のバッキング構成要素２５０もまた、コイルハウジング２４０のコイル２４３が挿入されている側とは反対のコイルハウジング２４０の側に配置される。コイルハウジングは、そこに結合された一つ又はそれ以上のステータプレート搭載ブラケット２４２、ならびにコイルハウジング２４０のステータプレート搭載ブラケット２４２から反対側に配置された一つ又はそれ以上のコイルハウジング搭載ブラケット２５２を含む。
【００３１】
複数のコイルハウジング搭載構成要素２５４が、ステータプレート搭載ブラケット２４２の各々をコイルハウジング搭載ブラケット２５２の対応する一つ又は第１のコイルハウジングリング２４４に結合して、コイルハウジング２４０の全ての構成要素を所定の位置に保持する張力を提供するように構成されている。コイルハウジング搭載構成要素２５４は一般的に、コイルハウジング搭載構成要素の内側セット及びコイルハウジング搭載構成要素の外側セットを含む。外側セットの各コイルハウジング搭載構成要素２５４は、（ｉ）ステータプレート搭載ブラケット２４２の一つの外周から、（ｉｉ）第１のコイルハウジングリング２４４の外周、独立したコアモジュール２４８の一つの外周、及び第２のコイルハウジングリング２４６の外周を通って、（ｉｉｉ）コイルハウジング搭載ブラケット２５２の一つの外周まで、延在するように構成されている。同様に、内側セットの各コイルハウジング搭載構成要素２５４は、（ｉ）ステータプレート搭載ブラケット２４２の一つの内周から、（ｉｉ）第１のコイルハウジングリング２４４の内周、独立したコアモジュール２４８の一つの内周、及び第２のコイルハウジングリング２４６の内周を通って、（ｉｉｉ）コイルハウジング搭載ブラケット２５２の一つの内周まで、延在するように構成されている。一般的に、コイルハウジング搭載構成要素２５４の各々は、ボルト、ピン、ねじなどである。これより、コイルハウジング２４０の様々な構成要素は一緒に結合され、コイルハウジング２４０はステータプレート搭載ブラケット２４２を介してステータプレート２１０に結合される。
【００３２】
コイルハウジング２４０の詳細図が図６Ａ及び図６Ｂに描かれている。コイルハウジング２４０の構成要素の様々な部分が図から取り除かれていて、内部の詳細を示している。示されているように、各コイル２４３は対応する透磁性コイルコア２５１を含む。この方法で、各コイル２４３はそれ自身の個別のコア２５１の周囲に巻かれている。コイルコア２５１は、積層された電気鋼のような強磁性材料から形成されることができる。いくつかの具現化では、各々の独立したコア２５１は、その対応するコイル２４３の内部に完全に配置されるように構成されている。他の具現化では、各々の独立したコア２５１は、各コア２５１の少なくとも一部がその対応するコイル２４３の境界の外側に延在するように、その対応するコイル２４３内に部分的に配置される。いくつかの具現化では、各コイル２４３は一般的に方形の形状を有することができて、第１の側面２６０Ａ、第２の側面２６０Ｂ、及び第３の側面２６０Ｃを含む。コア２５１は、同様に一般的に方形の形状を有することができる。コイル２４３及びコア２５１の他の形状もまた企図される。
【００３３】
コイルハウジング２４０は、第１のコイルハウジングリング２４４及び第２のコイルハウジングリング２４６を含む。これらのコイルハウジングリングの各々は、積層された電気鋼のような強磁性材料から形成されることができる。コイルハウジングリング２４４、２４６の両方は、一般的に円形の形状で内周及び外周を有する。第１のコイルハウジングリング２４４は複数の反復しているコラム２４５Ａを含み、これらは第１のコイルハウジングリング２４４の内周と外周とを接続する。第１のコイルハウジングリングはまた、複数のギャップ２４５Ｂも規定する。各ギャップ２４５Ｂは隣接するコラム２４５Ａの間に規定されて、コイルがギャップ２４５Ｂを通ってフィットするようなサイズである。
【００３４】
同様に、第２のコイルハウジングリング２４６は複数の反復しているコラム２４７Ａを含み、これらは第２のコイルハウジングリング２４６の内周と外周とを接続する。第２のコイルハウジングリング２４６は、複数のギャップ２４７Ｂを規定する。各ギャップ２４７Ｂは隣接するコラム２４５Ａの間に規定されて、コイル２４３がギャップ２４７Ｂを通ってフィットするようなサイズである。第１のコイルハウジングリング２４４に規定されたギャップ２４５Ｂ及び第２のコイルハウジングリング２４６に規定されたギャップ２４７Ｂはオーバーラップしていて、これにより第１のコイルハウジングリング２４４及び第２のコイルハウジングリング２４６は、コイルハウジング２４０の一部として組み立てられると、複数のコイル２４３を受容するようなサイズをしている複数のスロット２４１を規定し、各スロット２４１は各コイル２４３を受容する。
【００３５】
図６Ａ及び６Ｂは、第１のコイルハウジングリング２４４と第２のコイルハウジングリング２４６との間に配置されている独立したコアモジュール２４８の２つを示す。独立したコアモジュール２４８は、コイルハウジング２４０の他の構成要素と同様に積層した電気鋼のような強磁性材料で形成されることができる。独立したコアモジュール２４８は、独立したコアモジュール２４８の各々の第１のコイルハウジングリング２４４に隣接した端がコラム２４５Ａの一つに突き当たり、独立したコアモジュール２４８の各々の第２のコイルハウジングリング２４６に隣接した反対側の端がコラム２４７Ａの対応する一つに突き当たるように、第１のコイルハウジングリング２４４と第２のコイルハウジングリング２４６との間に配置されている。独立したコアモジュール２４８は、隣接するコイル２４３の間のそうでなければ空の空間である第１のコイルハウジングリング２４４と第２のコイルハウジングリング２４６との間のエリアに配置されている。これより、図６Ａ及び６Ｂのコイル２４３及び対応するコア２５１がコイルハウジング２４０のスロット２４１内に受容されると、コイル２４３及び対応するコア２５１は、図６Ａ及び６Ｂに描かれている１対の独立したコアモジュール２４８の間に配置される。電磁機械１００が完全に組み立てられると、コイル２４３とコア２５１との各組み合わせは、隣接する独立したコアモジュール２４８の間に配置される。
【００３６】
いくつかの具現化では、独立したコアモジュール２４８の各々は、外側放射状リップ２５７及び内側放射状リップ２５８を含む。独立したコアモジュール２４８の各々の外側放射状リップ２５７は、コイル２４３の対応する一つの第１の側面２６０Ａ上に延在するように構成されている。同様に、独立したコアモジュール２４８の各々の内側放射状リップ２５８は、コイル２４３の対応する一つの第２の側面２６０Ｂ上に延在するように構成されている。放射状リップ２５７、２５８の存在は、コイル２４３の側面２６０Ａ，２６０Ｂと電磁機械１００の放射状磁石との間の任意のギャップを低減するか又は無くす。このことは、放射状磁石からコイル２４３まで、磁束をより効率的に通すことを手助けする。
【００３７】
複数のバッキング構成要素２５０及び複数のコイルハウジング搭載ブラケット２５２は、コイルハウジング２４０のステータプレート２１０の反対側に配置されている。バッキング構成要素２５０は、コイルハウジング２４０の他の構成要素と同様に積層した電気鋼のような強磁性材料で形成されることができる。バッキング構成要素２５０の各々はそこに規定された溝を有し、これは、バッキング構成要素２５０とコイルハウジング搭載ブラケット２５２とが一緒に連動するように、対応するコイルハウジング搭載ブラケット２５２のエッジと係合する。各バッキング構成要素２５０は、コイル２４３の対応する一つの第３の側面２６０Ｃ上に延在するように構成されている軸方向リップ２５９を含む。バッキング構成要素２５０の軸方向リップ２５９は、第３の側面２６０Ｃと電磁機械１００の軸方向磁石との間のギャップを低減するか又は無くす。このことは、軸方向磁石からコイル２４３まで、磁束をより効率的に通すことを手助けする。
【００３８】
コイルハウジング２４０の強磁性構成要素は、第１のコイルハウジングリング２４４、第２のコイルハウジングリング２４６４、独立したコアモジュール２４８、バッキング構成要素２５０、及びコイルコア２５１を含むことができる。コイルハウジング２４０の構成要素の全ては低ヒステリシス及び関連した低コア損失を有する高透磁性材料であることができて、これらは、コイルハウジング２４０の領域における磁界強度を最大化するために利用され得る。
【００３９】
電磁機械のハウジングに規定されたアクセス窓、独立したステータベアリングを介して軸に結合されているステータ、セクションに形成されている回路板及びアライメントプレート、ならびにコイルハウジング内の個々のスロット内に収容されているコイルモジュールの組み合わせは、電磁機械がモジュール化された機械であることを許容して、個別のコイルモジュールが、機械全体をばらばらにする又は分解する必要なしに、交換、修理、又はアップグレードされることができる。回路板セクションは、異なる配置のコイルモジュールをワイヤ接続するために容易に交換されることができ、これにより電磁機械が広範囲の用途で使用されることを可能にする。ハウジングにアクセス窓を設けることによって、ハウジング全体を取り外すことなしに、個人が電磁機械の内側構成要素にアクセスできる。このことは、ロータとステータとの間の位置合わせを維持するという追加の恩恵を有する。さらに、コイルモジュールは、動作のためにコイルハウジングに規定された個別のスロットに単純に挿入されて、且つこれにより電磁機械から容易に取り外される。
【００４０】
ひとたびアクセス窓カバーが取り外されると、個人はロッキング機構を非活性化することができ、ステータアセンブリをステータベアリングの周囲でハウジングに対して回転させることを可能にする。個人はそれから、処理される必要がある回路板セクション又はコイルモジュールが窓を通してアクセス可能になるまで、ステータアセンブリを回転させることができる。回路板は別個で且つ異なったセクションに形成されることができるので、その下方のコイルモジュールのいずれかにアクセスするために取り外される必要があるのは単一の回路板セクションのみである。これにより、単一のコイルモジュールを交換するために電磁機械のコイルの全てを電気的に切り離さなければならない代わりに、個人は、単一の回路板セグメントに接続されたコイルモジュールを電気的に切り離さなければならないだけである。ある具現化では、電磁機械は、ステータに周方向に配置された７２個のコイルモジュールと、１２個の回路板セクションとを含む。これより、各回路板セクションは６個のコイルのみに電気的に直接接続され、このことは、回路板を取り除くために取り外される必要があるコイルの数を、７２個のコイルから６個のコイルに減らす。他の具現化では、電磁機械は、１２個、３６個、１４４個、又は任意の他の数のコイルモジュール、及び３個、４個、６個、２４個、又は任意の他の数の回路板セクションを含む。
【００４１】
図７Ａ及び図７Ｂはロータアセンブリ３００の斜視図を描き、図７Ｃはロータアセンブリ３００のロータハウジング３０２の斜視図を描いている。図７Ｄは、図７Ｃに示されている断面線７Ｄに沿った断面図を描いている。示されているように、ロータアセンブリ３００は電磁機械１００の磁石を収容する。ロータアセンブリは軸１０５に結合されたロータハウジング３０２を含み、軸１０５の回転がロータハウジング３０２を回転させる。逆に、ロータハウジング３０２の回転は軸１０５を回転させる。ある具現化では、軸１０５は回転ロッキング形状を有し、これはロータハウジング３０２の回転ロッキング形状と非回転的に係合し、軸１０５とロータハウジング３０２との間の相対的な回転を防ぐ。軸１０５の回転ロッキング形状は突起、リング、小塊、又はその他の構造的な形状であることができ、ロータハウジング３０２の回転ロッキング形状はロータハウジング３０２に規定された溝又はアパーチャであることができ、あるいはその逆であることができる。他の具現化では、軸１０５は、単一の一体的ピースとしてロータハウジング３０２に固定的に結合される。ロータハウジング３０２は、背部３０４、外側リング部３０６、及び内側リング部３０８を含む。外側リング部３０６及び内側リング部３０８は、一般的に軸の周囲に同心状に配置されて、背部３０４の表面３１０から一般的に第１の方向に離れるように延在する。ある具現化では、外側リング部３０６及び内側リング部３０８は平行である。他の具現化では、外側リング部３０６及び内側リング部３０８は、お互いに対して又は背部３０４に対して、角度を有して配置されることができる。周方向に延在するチャンネル３１２が、外側リング部３０６と内側リング部３０８との間に規定される。チャンネル３１２は一般的に、第１の表面、第２の表面、及び第３の表面によって規定される。第１の表面は、ロータハウジング３０２の外側リング部３０６の内側表面３１４から形成される。第２の表面は、ロータハウジング３０２の内側リング部３０８の外側表面３１６から形成される。第３の表面は、背部３０４の表面３１０の外側リング部３０６と内側リング部３０８との間に配置されている部分から形成される。一般的に、背部３０４、外側リング部３０６、及び内側リング部３０８は全て、単一の一元ピースとして形成される。
【００４２】
一般的に、外側リング部３０６の内側表面３１４及び内側リング部３０８の外側表面３１６は、お互いに及び軸１０５の長軸に平行である。これより、チャンネル３１２によって規定される第１の表面及び第２の表面は、お互いに平行である。背部３０４の表面３１０は、一般的に外側リング部３０６の内側表面３１４及び内側リング部３０８の外側表面３１６の両方に直交する。これより、チャンネル３１２がＵ字形状の断面を有するように、チャンネル３１２によって規定される第３の表面は第１の表面及び第２の表面の両方に一般的に直交する。チャンネル３１２の他の断面形状もまた企図される。
【００４３】
ロータアセンブリ３００はさらに、周方向に延在しているチャンネル３１２内に配置された複数の磁石を含む。これらの複数の磁石は、周方向に延在している磁石のグループに配置されている。図７Ａに示されているように、複数の磁石は、ロータハウジング３０２の外側リング部３０６の内側表面３１４に結合された外側放射状磁石３１８を含む。外側放射状磁石３１８の隣接した各対は、外側放射状スペーサ３２０によって分けられることができる。外側放射状磁石３１８及び外側放射状スペーサ３２０は、外側放射状磁石３１８及び外側放射状スペーサ３２０が一般的に軸１０５を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル３１２に沿って配置されている。
【００４４】
複数の磁石はさらに、ロータハウジング３０２の内側リング部３０８の外側表面３１６に結合された内側放射状磁石３２２を含む。内側放射状磁石３２２の隣接した各対は、内側放射状スペーサ３２４によって分けられることができる。内側放射状磁石３２２及び内側放射状スペーサ３２４は、内側放射状磁石３２２及び内側放射状スペーサ３２４が一般的に軸１０５を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル３１２に沿って配置されている。
【００４５】
最後に、複数の磁石は、ロータハウジング３０２の背部３０４の内側リング部３０８と外側リング部３０６との間の表面３１０（図７Ｃ）に結合された軸方向磁石３２６を含む。外側放射状磁石３１８及び内側放射状磁石３２２の様に、磁石３２６の軸方向グループにおける軸方向磁石３２６は、軸方向磁石３２６が一般的に軸１０５又はロータハウジング３０２の内側リング部３０８の半径を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル３１２に沿って配置されている。
【００４６】
磁石３１８、３２２、及び３２６の各々は、様々な方法でロータハウジング３０２のそれぞれの表面に結合され得る。例えば、接着層が磁石とロータハウジングの表面との間に配置されることができて、それによって磁石をロータハウジング３０２の表面に接着的に結合する。磁石はまた、ロータハウジング３０２の表面にねじ留めされることもできる。いくつかの具現化では、ロータハウジング３０２は、磁石のいずれかをロータハウジング３０２に結合する手助けをする保持構成要素を含むことができる。保持構成要素は、磁石のいずれかを対応する表面に保持するように設計されている一つ又はそれ以上のクランプ又はピンを含むことができる。保持構成要素はまた、一つ又はそれ以上の保持リングを含むこともできる。一般的に、保持リングはチャンネル３１２に配置されて、チャンネル３１２の周の少なくとも一部の周囲にフィットするように形成される。この方法で、保持リングの湾曲半径は一般的に、ロータハウジング３０２の外側リング部３０６の半径又はロータハウジング３０２の内側リング部３０８の半径に等しい。
【００４７】
図７Ｂに示される具現化では、ロータアセンブリ３００は、第１の保持リング構成要素３２８Ａ〜Ｄから形成される第１の保持リングを含む。第１の保持リング構成要素３２８Ａ〜Ｄは、ロータハウジング３０２の背部３０４から間隔を空けて離れている外側リング部３０６のエッジに配置される。第１の保持リング構成要素３２８Ａ〜Ｄは、ねじ、接着剤、又は任意の適切な機構を介してロータハウジング３０２に結合されることができて、外側放射状磁石３１８の各々の一つのエッジを所定の位置に保持する手助けをするように構成される。同様に、第２の保持リング構成要素３３０Ａ〜Ｅから形成される第２の保持リングが、ロータハウジング３０２の背部３０４に突き当たっている外側リング部３０６のエッジに配置されることができる。第２の保持リング構成要素３３０Ａ〜Ｄは、外側放射状磁石３１８の各々の反対側のエッジを所定の位置に保持する手助けをする。ロータアセンブリ３００はさらに、第３の保持リング構成要素３３２Ａ〜Ｄから形成される第３の保持リング及び第４の保持リングを含むことができて、これらは内側放射状磁石３２２の各々を所定の位置に保持する手助けをする。他の具現化では、保持リングのいずれか又は全てが、単一の一元ピースとして形成されることができ、あるいは複数の構成要素として形成されることができる。他の具現化では、保持リングのいずれかが代わりに保持ピンであることができて、これは、合い釘を含むか又は合い釘であることができる。
【００４８】
外側放射状磁石３１８、内側放射状磁石３２２、及び軸方向磁石３２６の各々は、Ｎ極及びＳ極を有する双極磁石である。これらの磁石の各々の各極は対応する極面を有しており、それらは、それぞれの極に対応している磁石の終端表面である。これより、外側放射状磁石３１８、内側放射状磁石３２２、及び軸方向磁石３２６の各々の両側の表面は、各磁石の２つの極面である。ロータアセンブリ３００では、磁石の各々の一つの極面が、磁石が結合されているチャンネルによって規定されたそれぞれの表面に面している。磁石がロータハウジング３０２に搭載されると、チャンネルによって規定された表面に面している各磁石のこの極面が、チャンネルに突き当たり、且つ／又は接触する。磁石の各々の反対側の極面は、磁石が結合されているチャンネルのそれぞれの表面から離れるように向いている。これより、外側放射状磁石３１８の各々について、極面の一つがロータハウジング３０２の外側リング部３０６の内側表面３１４に突き当たり、外側放射状磁石３１８の各々の他の極面が、ロータハウジング３０２の外側リング部３０６の内側表面３１４から離れるように向いている。各内側放射状磁石３２２について、極面の一つがロータハウジング３０２の内側リング部３０８の外側表面３１６に突き当たり、内側放射状磁石３２２の各々の他の極面が、ロータハウジング３０２の内側リング部３０８の外側表面３１６から離れるように向いている。各軸方向磁石３２６について、一つの極面が、外側リング部３０６と内側リング部３０８との間のロータハウジング３０２の背部３０４の表面３１０に突き当たり、軸方向磁石３２６の各々の他の極面が、外側リング部３０６と内側リング部３０８との間のロータハウジング３０２の背部３０４の表面３１０から離れるように向いている。
【００４９】
ロータハウジング３０２のチャンネル３１２内に配置された磁石３１８、３２２、３２６のグループは、磁石セットに分類されることができる。各磁石セットは、一つの外側放射状磁石３１８、一つの内側放射状磁石３２２、及び一つの軸方向磁石３２６を含む。各磁石セットの３つの磁石は、軸１０５に対して、チャンネル３１２内の同一の周方向位置に置かれることができる。これより、図７Ｂのチャンネル３１２の方向に対してチャンネル３１２内で３時の方向に置かれた外側放射状磁石３１８を含んでいる磁石セットは、両方ともやはりまた３時の位置に置かれている内側放射状磁石３２２及び軸方向磁石３２６を含む。電磁機械１００のある例示的な具現化では、ロータアセンブリ３００は、軸１０５の周囲でチャンネル３１２内に周方向に配置された２４セットの磁石を含む。各磁石セットの磁石は、お互いに対して互い違いに配置されることもでき、磁石が結合されているロータハウジング３０２の表面及び他の表面の両方に対して様々な角度に向けられることもできる。
【００５０】
任意の所与の磁石セットの各磁石は、そのセットの他の磁石と比較して、ロータハウジング３０２の表面に突き当たっている同一の極面を有する。これより、磁石セットの各磁石は、チャンネル３１２それ自身に向かう方向に向けられた同一の極面を有する。各磁石セットにおけるチャンネル３１２に向けられた極面は、周方向に隣接する磁石セット毎に交互になっている。例えば、第１の磁石セット及び第２の磁石セットは、チャンネル３１２内で周方向にお互いに隣接して配置され得る。この第１の磁石セットの各磁石は、チャンネルを規定している表面に突き当たっている同じ極面を有する。一つの例として、この第１の磁石セットの３つの磁石の各々は、チャンネル３１２を規定しているそれぞれの表面に突き当たっているＮ極面を有し得て、これよりチャンネルそれ自身に向かって面しているＳ極面を有する。そのとき、周方向に隣接する第２の磁石の各磁石は、チャンネル３１２を規定しているそれぞれの表面に突き当たっているＳ極面を有し、且つこれよりチャンネルそれ自身に向かって面しているＮ極面を有する。
【００５１】
各磁石セットに対する極面のこの交互配置は、周方向にチャンネル３１２を回って継続する。磁石セットの極面の交互配置は、チャンネルを通って交番して且つループしている様式で磁束をＮ極面からＳ極面へ向ける手助けとなる。小さなエアギャップ領域を除いて、機械が動作状態にあると、チャンネル３１２の大半はステータアセンブリ２００、特にコイル２４３及びコイルコア２５１を含むコイルハウジング２４０によって占有される。コイルハウジング２４０の材料の高透磁性はチャンネルにおける磁界を増して、磁束を最も効率的にコイル２４３を通って導くように設計される。
【００５２】
任意の所与の磁石セットにおいて、外側放射状磁石の極面の一つはコイル２４３の第１の側面２６０Ａに向かって面している。その磁石セットにおける内側放射状磁石の同じ極性の極面は、コイル２４３の第２の側面２６０Ｂに向かって面している。その磁石セットにおける軸方向磁石の同じ極性の極面は、コイル２４３の第３の側面２６０Ｃに向かって面している。電磁機械１００の動作の間、ロータはステータに対して回転する。これより、単一の磁石セットにおける磁石３１８、３２２、３２６の同じ極性の極面は、ロータの回転につれて、コイル２４３の各々のそれぞれの側面２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃに向かって回転順に面する。隣接した磁石セットもまた、極面が反対の極性であることを除いて、コイルのそれぞれの側面に向かって面する同じ極性の極面を有する。コイル２４３のそれぞれの側面に向かって面する各磁石セットの極面の極性が交互になっているので、磁石からの磁束は、磁束がコイル２４３及び／又はコア２５１によって規定される平面に垂直であるように、コイルに向けられる。
【００５３】
ロータハウジング３０２は、それに結合された一つ又はそれ以上のファンブレード３４２を含むことができる。ある具現化では、ファンブレード３４２は、内側リング部３０６と軸１０５との間に配置された背部３０４の表面３１０の部分に結合されることができる。ファンブレード３４２はこれより、表面３１０から外に向かって、一般的に第１の方向に延在しており、これは外側リング部３０６及び内側リング部３０８と同じである。他の具現化では、ファンブレード３４２は内側リング部３０８の内側表面３１５に結合され、軸１０５に向かって放射状方向に延在する。ロータハウジング３０２はさらに、背部３０４に規定された一つ又はそれ以上の空気流アパーチャ３４４を含む。ロータアセンブリ３００の回転の間、回転しているファンブレード３４２は、空気を空気流アパーチャ３４４を通るように向けて、これにより電磁機械１００の内部構成要素を冷却する。
【００５４】
組み立てられた電磁機械１００の断面図が図８に描かれている。ハウジングの第１の壁１０４Ａが、接続ボックス１１０とともに示されている。軸１０５は、第１のベアリング１１６Ａ、第２のベアリング１１６Ｂ、及びステータベアリング３１８の各々に結合されている。軸１０５はこれより、ハウジング及びステータアセンブリに対して回転可能である。ステータアセンブリ及びロータアセンブリが一緒に動作と、コイル２４３及び対応するコア２５１が、ロータハウジング３０２によって形成されたＵ字形状のチャンネルに配置される。最後に、図８はロッキング機構のある具現化を示している。見ることができるように、ロッキング機構は、ハウジングの第１の壁１０４Ａとステータアセンブリとの両方に挿入されたロッキング部材２５６を含む。これより、ステータアセンブリがステータベアリング２１８のために軸１０５に対して回転可能である一方で、ロッキング部材２５６は、ロッキング部材２５６が活性化又は係合されている間にステータアセンブリが回転することを防ぐ。
【００５５】
図８に示されるように、外側放射状磁石３１８は一般的に、頂部のコイル２４３及び底部のコイル２４３の両方で、常にコイル２４３の第１の側面２６０Ａに向かって面している。同様に、内側放射状磁石３３３は常にコイル２４３の第２の側面２６０Ｂに向かって面しており、軸方向磁石３２６は常にコイル２４３の第３の側面２６０Ｃに向かって面している。
【００５６】
ロータハウジング３０２を単一の一元ピースとして設計すること及び軸１０５が一方の端でベアリングによって支持されていることの両方が、動作の間、コイルハウジング２４０とロータハウジング３０２内の磁石の表面との間に非常に小さなエアギャップが維持されることを可能にする。一般的に、コイルハウジング２４０の外周とロータハウジング３０２内の磁石との間の距離は、約１．２ミリメートルである。このエアギャップのサイズは電磁機械の出力パワー及び効率に反比例し、より小さいエアギャップが、コイルハウジング２４０及びコイルコア２５１により強い磁界を提供する。しかし、機械の動作中に非常に小さいエアギャップを維持するためには、タイトな機械的公差が要求される。
【００５７】
コイル及び回路板セクションのモジュール性のために、電磁機械１００は、様々な方法で構成されることができる。ある具現化では、コイルは三相電力を提供するように構成される。この具現化では、コイルは３つの異なるコイルセットに分けられて、各コイルセットが電力の相の一つに対応する。各相では、コイルはさらに２つの異なるコイルのサブセットに区分されることができる。これより、各電力相に対するコイルセットは、直列配線されたコイルの２つの異なるサブセットを備えることができて、各サブセットは並列に配線される。各電力相はそれゆえ、コイルのバックアップグループを有する。もしある電力相の一つのサブセットのコイルの一つが故障したら、その電力相の他のサブセットのコイルは、これらのサブセットが並列に配線されているので、依然としてその相に対する電力を提供することができる。２つのサブセットに限定されず、３つのサブセット、４つのサブセット、あるいは５つ又はそれ以上のサブセットのような、任意の数のサブセットが企図される。さらなる具現化では、多相システムにおける各電力相に対するコイルの全てが一緒に直列に配線される。他の具現化では、コイルは、単相電力を提供するように配線される。この具現化におけるコイルは、全て直列に配線されるか、あるいは、直列に配線されたコイルの２つ又はそれ以上のサブセットに区分されることができて、サブセットが一緒に並列に配線される。また更なる具現化では、電磁機械は７２個の一緒に配線されたコイルモジュールを含んで、三相電力を提供する。第１の電力相に対する第１のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含み、第２の電力相に対する第２のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含み、第３の電力相に対する第３のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含む。各コイルセットは、並列に配線された等しい数のサブセットに区分され、各サブセットは、直列に配線された１２個のコイルモジュールを含む。
【００５８】
ここで記述された電磁機械に対して保守作業を提供するには、電磁機械は、外部の電力システムから切り離されなければならない。接続されたプライムムーバは停止されなければならず、且つロックアウトされるべきである。ひとたび電磁機械が安全に隔離されて動作していないと、アクセス窓カバーが電磁機械のハウジングから取り外されることができて、アクセス窓を通したステータアセンブリへのアクセスを提供する。ロッキング機構が非活性化されて、ステータアセンブリがハウジング内で回転することが可能になる。ある具現化では、ロッキング機構は、ロッキング部材をハウジングに規定されたアパーチャ及びステータアセンブリに規定されたアパーチャから取り外すことによって、非活性化される。ステータアセンブリはそれから、回路板の所望の部分がアクセス窓を通してアクセス可能になるまで、回転される。回路板セクションに電気的に接続された任意のコイルモジュールが切り離さなければならず、その回路板セクションはそれから、取り外されることができる。回路板セクションの下方のアライメントプレートセクションもまた、コイルモジュールへのアクセスを提供するために取り外される。所望のコイルモジュールが、交換又は修理のためにステータアセンブリから取り外されることができる。コイルモジュールがそれからステータアセンブリに挿入されて戻され、アライメントプレートセクション及び回路板セクションがそれから再設置される。新しいコイルモジュールが回路板に電気的に接続され、アクセス窓カバーがそれからハウジングに再設置されることができる。ロッキング機構はそれから活性化されて、ハウジングに対するステータアセンブリの回転を防ぐ。ある具現化では、ロッキング機構は、ロッキング部材をハウジングに規定されたアパーチャ及びステータアセンブリに規定されたアパーチャに挿入することによって、活性化される。
【００５９】
図９Ａ〜１７は、電磁機械１１００の付加的な具現化を示している。一般的に、電磁機械１００の特徴のいずれもが電磁機械１１００と組み合わされることができ、また電磁機械１１００の特徴のいずれもが電磁機械１００と組み合わされることができる。
【００６０】
ここで図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、例示的な電磁機械１１００がハウジング１１０２を含み、これが、第１の壁１１０４Ａ、第２の壁１１０４Ｂ、カバーパネル１１０６、及びベース１１０８を有する。この電磁機械１１００は接続ボックス１１１０を含む。この接続ボックス１１１０は、電磁機械１１００の内部構成要素を、電磁機械がどのようにして使用されるべきであるかに応じて、電源、電気的負荷、又は電気的貯蔵装置に電気的に接続する電気的構成要素を収容している。ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａは、そこに規定されて電磁機械１１００の内部構成要素へのアクセスを許容する一つ又はそれ以上のアクセス窓１１１２を含む。アクセス窓１１１２は、そこに規定されたアクセス窓１１１２を除いたハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａの表面積の内のある割合となっている表面積を有する。ハウジング１１０２の第１の壁の表面積に対するアクセス窓１１１２の表面積の比率は、約５％〜約５０％の間、約２０％〜約４０％の間、約１５％〜約３０％の間、約２５％、又は約８．３３％であることができる。
【００６１】
ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａは、そこに取り外し可能に結合された一つ又はそれ以上のアクセス窓カバー１１１４を含む。アクセス窓カバー１１１４はアクセス窓１１１２をカバーするように構成されており、これが、電磁機械１１００の内部構成要素へのアクセスを妨げて、これらの構成要素を保護する。一般的に、各アクセス窓１１１２は、対応するアクセス窓カバー１１１４を有する。アクセス窓カバー１１１４は、ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａに、ねじ、ボルト、クリップなどのような任意の適切な様式で結合されることができる。電磁機械１１００の動作の間、各アクセス窓カバー１１１４は、個人又は任意の他の物体が回転し、移動し、駆動し、又はその他の方法で使用中であり得る任意の内部構成要素に接触できないように、ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａに結合される。電磁機械が使用されていないときには、アクセス窓カバー１１１４は、個人がアクセス窓１１１２を通して安全に内部構成要素へアクセスできるように取り外されることができる。
【００６２】
図９Ｂに示されるように、軸１１０５は一般的に、第２の壁１１０４Ｂを通って、及び第２の壁１１０４Ｂに結合されたファンガード１１１９を通って、延在する。軸１１０５は、一つ又はそれ以上のベアリング又はベアリングアセンブリを介してハウジング１１０２に結合されており、これらはここでより詳細に議論される。電磁機械１１００は１対のガセット１１０７を含み、これらは各々第１の壁１１０４Ａ及びベース１１０８の両方に結合されている。ガセット１１０７は、電磁機械１１００が例えば軸１１０５の回転による大きな機械的ストレスを経験しているときに、動作中に電磁機械１１００に対して機械的安定性を提供する。ガセットカバー１１０９が、第１の壁１１０４Ａ、ベース１１０８、及びガセット１１０７の各々に結合される。
【００６３】
ハウジング１１０２はまた、そこに規定された数多くの空気流アパーチャも有することができて、動作中に空気がハウジング１１０２を通って流れることを可能にする。例えば、カバーパネル１１０６が空気流アパーチャ１１１８を含むことができる。空気流は、電磁機械１１００の内部構成要素を冷却して電磁機械の温度を許容可能な範囲内に保つ手助けをすることができて、これによって電磁機械１１００がより広い様々な条件及びシナリオで使用されることを可能にする。第１の壁１１０４Ａ、第２の壁１１０４Ｂ、カバーパネル１１０６、ベース１１０８、及び内部構成要素は、ねじ、釘、ボルト、ピン、クリップ、溶接、又は任意の他の適切な結合機構のような様々な手段によって、機械的に結合されることができる。ある具現化では、第２の壁１１０４Ｂはハウジング１１０２の独立した構成要素ではない。むしろ第２の壁１１０４Ｂは、プライムムーバのハウジングの一部のような、電磁機械１１００に結合された別個の構成要素の一部であることができる。さらなる具現化では、ハウジングの第２の壁１１０４Ｂはロータの外側ハウジングであることができる。
【００６４】
図９Ａ及び図９Ｂの電磁機械の分解図が、図１０Ａ及び図１０Ｂにそれぞれ示されている。ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａは、アクセス窓カバー１１１４Ａ及び１１１４Ｂがアクセス窓１１１２Ａ及び１１１２Ｂから分解されて示されている。電磁機械１１００の内部構成要素は、ステータアセンブリ１２００及びロータアセンブリ１３００を含む。ステータアセンブリ１２００は、一般的に第１の壁１１０４Ａとロータアセンブリ１３００との間に配置され、ロータアセンブリ１３００は、一般的にステータアセンブリ１２００と第２の壁１１０４Ｂとの間に配置される。
【００６５】
第１の壁１１０４Ａは第１の壁開口１１２０Ａを規定し、第２の壁１１０４Ｂは第２の壁開口１１２０Ｂを規定する。ステータアセンブリ１２００はステータ開口１２１６を規定する。電磁機械１１００はベアリングアセンブリ１４００を含み、これは、第１の壁開口１１２０Ａとステータ開口１２１６とを通過して且つ第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリ１２００の両方に非回転的に結合されるように構成されている。軸１１０５は、ベアリングアセンブリ１４００を通って、且つこれより第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリ１２０６を通って延在している。ベアリングアセンブリ１４００は、軸１１０５がベアリングアセンブリ１４００、第１の壁１１０４Ａ、及びステータアセンブリ１２０６に対して回転することを許容しながら、軸１１０５を支持している。軸１１０５は一般的に、第１の壁開口１１２０Ａを通って且つ第１の壁１１０４Ａを通過して延在する。しかし、ガセット１１０７及びガセットカバー１１０９が一般的に、第１の壁１１０４Ａを通過して延在する軸１１０５の端を取り囲む。
【００６６】
電磁機械１１００のある具現化では、ステータアセンブリ１２００は一つ又はそれ以上のコイルモジュールを含み、これらは磁性材料の透磁性コアの周囲に巻かれたワイヤのコイルを含んでおり、一方でロータアセンブリ１３００は、電磁機械１１００の使用中にワイヤのコイルに隣接して配置されるように構成された一つ又はそれ以上の磁石を含んでいる。他の具現化では、ステータアセンブリ１２００が磁石を含み、ロータアセンブリ１３００がコイルモジュールを含む。より詳細にここで論じられるように、ロータアセンブリ１３００は一般的にチャンネルを規定し、その周囲に磁石が配置される。電磁機械１１００の動作の間、ステータアセンブリ１２００に取り付けられたコイルモジュールは、ロータアセンブリ１３００によって規定されるチャンネル内に配置される。
【００６７】
ハウジング１１０２の第１の壁１１０４Ａは、そこに規定された一つ又はそれ以上のハウジングロッキングアパーチャ１１２２を含む。同様にステータアセンブリ１２００は、そこに規定された一つ又はそれ以上のステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２を含む。ハウジングロッキングアパーチャ１１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２の各々は、ベアリングアセンブリ１４００を介した軸の周囲でのステータアセンブリの回転を防ぐためにロッキング機構がそこを通って取り外し可能に挿入され得るようなサイズになっている。電磁機械１１００の動作の間、ステータアセンブリ１２００は、不必要な又は望まれない動きを防ぐために所定の位置にロックされることができる。電磁機械１１００が保守作業を受ける必要があるときには、ロッキング機構はハウジングロッキングアパーチャ１１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２から取り外されることができて、ステータアセンブリの所望の位置がアクセス窓を通してアクセス可能になるまで、ステータアセンブリが回転されることを許容する。ロッキング機構は、例えばボルト、ピン、ばね付勢されたピン、又はリニア駆動されたピンであることができる。他の具現化では、ハウジング及びステータに規定されたアパーチャを利用しない、クリップ又はファスナのようなロッキング機構が使用されることができる。図面はハウジングロッキングアパーチャ１１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２の潜在的な位置を示しているが、これらのアパーチャは、ロッキング機構が両アパーチャを通して挿入されることができて、それによってハウジングに対するステータアセンブリの回転を妨げることができる限りは、電磁機械１１００のどこにでも規定されることができる。
【００６８】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、ベアリングアセンブリ１４００に搭載された軸１１０５の斜視図を示している。図１１Ｃは、軸１１０５及びベアリングアセンブリ１４００の分解斜視図を示している。図１１Ｄは、軸１１０５及びベアリングアセンブリ１４００の断面図を示している。ベアリングアセンブリ１４００は、第１の壁１１０４Ａの第１の開口１１２０Ａ及びステータアセンブリ１２００のステータ開口１２１６に部分的に配置されるように構成されている。ベアリングアセンブリ１４００は、ボディ部１４０２Ａ及びボディ部１４０２Ｂを含む一般的に円筒形のボディを有している。ベアリングアセンブリ１４００はまた、ボディ部１４０２Ａ及びボディ部１４０２Ｂを分離する周方向に延在しているフランジ１４０４も含んでいる。
【００６９】
電磁機械１１００が完全に組み立てられると、ベアリングアセンブリ１４００は、ボディ部１４０２Ｂが第１の壁１１０４Ａの開口１１２０Ａに配置されるように位置される。フランジ１４０４は、電磁機械１１００の内部に位置される。ベアリングアセンブリ１４００はまた、ボディ部１４０２Ａの少なくとも一部がステータアセンブリ１２００の開口１２１６に配置されるように位置されるように、ステータアセンブリ１２００を通って延在する。これより、ベアリングアセンブリ１４００のフランジ１４０４は、第１の壁１１０４Ａとステータアセンブリ１２００との間に挟み込まれる。フランジ１４０４は、フランジ１４０４を通って軸方向に延在している多数のアパーチャ１４０６を含む。アパーチャ１４０６は、第１の壁１１０４Ａを通って延在するファスナを受領して第１の壁１１０４Ａ及びベアリングアセンブリ１４００を非回転的に固定するように構成されている。いくつかの具現化では、ファスナはまた、ステータアセンブリ１２００を通って延在してステータアセンブリ１２００を第１の壁１１０４Ａ及びベアリングアセンブリ１４００に非回転的に固定する。
【００７０】
ベアリングアセンブリ１４００及び軸１１０５は一般的に第１のベアリング１４０８Ａ及び第２のベアリング１４０８Ｂを含み、これらが軸１１０５をベアリングアセンブリ１４００に結合する。第１のベアリング１４０８Ａはベアリングアセンブリ１４００内に配置され、一般的にベアリングアセンブリ１４００のボディ部１４０２Ｂと一致する。これより、第１のベアリング１４０８Ａはまた、一般的に第１の壁１１０４Ａの第１の開口１１２０Ａとも一致する。第２のベアリング１４０８Ｂは、ベアリングアセンブリ１４００の第１のベアリング１４０８Ａとは反対側の端に配置され、電磁機械１１００の内部に配置されるように一般的に位置される。ベアリングアセンブリ１４００及び軸１１０５が完全に組み立てられると、軸１１０５は、第１のベアリング１４０８Ａ及び第２のベアリング１４０８Ｂを介してベアリングアセンブリ１４００に結合される。軸１１０５はこれより、ベアリングアセンブリ１４００に対して回転可能である。ベアリングアセンブリ１４００は、非回転的に第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリ１２００に固定されるので、軸１１０５はまた、第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリ１２００に対しても回転可能である。
【００７１】
第１のベアリング１４０８Ａは一般的に、軸１１０５がベアリングアセンブリ１４００から取り外されるときに第１のベアリング１４０８Ａが電磁機械１１００の内部に配置されたままになるように、ベアリングアセンブリ１４００のボディ部１４０２Ｂの内部に結合される。しかし、第２のベアリング１４０８Ｂは一般的に、摩擦フィットを介して軸１１０５に結合される。この方法では、軸１１０５がベアリングアセンブリ１４００から取り外されるとき、第２のベアリング１４０８Ｂは軸１１０５に結合されたままである。しかし、他の具現化では、第１及び第２のベアリング１４０８Ａ，１４０８Ｂは、任意の適切な方法でベアリングアセンブリ１４００及び／又は軸１１０５に結合されることができる。
【００７２】
図１１Ｃに最も良く示されているように、ベアリングアセンブリ１４００はさらに、ばね１４１０、多数のカラー構成要素１４１２、１４１４、及び１４１６を含む。カラー構成要素１４１２、１４１４、及び１４１６は全て、ばね１４１０を第１のベアリング１４０８Ａに押し付けるように、軸１１０５にねじ留めされている。これが、第１のベアリング１４０８Ａをベアリングアセンブリ１４００内の内部肩１４１８に押し付けて、それによって第１のベアリング１４０８Ａを所定の位置に保持する。ばね１４１０は、これより第１のベアリング１４０８Ａに負荷を前もって与えて、第１のベアリング１４０８Ａにおける軸方向の遊びを除去する。ひとたび軸１１０５がベアリングアセンブリ１４００に挿入されると、第２のベアリング１４０８Ｂが、ベアリングアセンブリ１４００の他の内部肩１４２０ならびに軸１１０５の肩１４２２に押し付けられる。これは、第２のベアリング１４０８Ｂに負荷を前もって与えて軸方向の遊びを除去する手助けとなる。
【００７３】
図１２Ａ及び図１２Ｂはステータアセンブリ１２００の斜視図を描き、図１２Ｃ及び図１２Ｄは、図１２Ａ及び図１２Ｂのステータアセンブリ１２００の分解図をそれぞれ描いている。ステータアセンブリ１２００は一般的に、ステータプレート１２１０、回路板１２３０、及びステータプレート１２１０に搭載されたコイルハウジング１２４０を含んでいる。コイルハウジング１２４０はスロットを含み、そこには、電磁機械１１００の動作の間にコイルモジュールが配置され得る。ステータプレート１２１０は一般的に、内側ステータマウント１２１２、周方向に延在している外側ステータプレートマウント１２１４、及びハブ保持器１２１７を含む。内側ステータマウント１２１２はステータ開口１２１６を規定する。ハブ保持器１２１７は内側ステータマウント１２１２に結合されて、一般的に内側ステータマウント１２１２のステータ開口１２１６内に位置されている。ハブ保持器１２１７それ自身は一般的に開口を規定し、電磁機械１１００が組み立てられると軸１１０５及びベアリングアセンブリ１４００がそこを通って配置される。ベアリングアセンブリ１４００は一般的に、ベアリングアセンブリのフランジ１４０４におけるアパーチャ１４０６を通って延在するファスナを介して、ハブ保持器１２１７の内周に結合される。ロッキング機構がハウジングロッキングアパーチャ１１２２及びステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２から取り外されると、ハブ保持器１２１７は、ステータアセンブリ１２００の軸１１０５及びベアリングアセンブリ１４００に対する軸方向位置合わせを保持する。ステータアセンブリ１２００はこれより、ベアリングアセンブリ１４００のベアリング１４０８Ａ，１４０８Ｂを介して、軸１１０５の周囲で依然として回転することができる。ハブ保持器１２１７はまた、内側ステータマウント１２１２の内側エッジのベアリング１４００のフランジ１４０４との位置合わせを維持する手助けをする。
【００７４】
ステータアセンブリロッキングアパーチャ１２２２は、外側ステータマウント１２１４に規定されるか又はそれに結合される。いくつかの具現化では、内側ステータマウント１２１２が、第１の壁１１０４Ａとベアリングアセンブリ１４００のフランジ１４０４とを通って延在するファスナを受領する。他の具現化では、ステータアセンブリ１２００の他の構成要素がファスナを受領する。
【００７５】
ステータプレート１２１０はさらに、周方向に延在しているアライメントプレート１２２０（図１２Ｃ及び１２Ｄ）を含み、これは、内側ステータマウント１２１２と外側ステータマウント１２１４との間に、少なくとも部分的に配置されている。アライメントプレート１２２０は一般的に円形の形状を有し、その中心に開口が規定されていて、これにより内周及び外周を有する。アライメントプレート１２２０の内周は内側ステータマウント１２１２の周にオーバーラップして結合されており、アライメントプレート１２２０の外周は外側ステータマウント１２１４の内周にオーバーラップして結合されている。ある具現化では、アライメントプレート１２２０はモジュール化されていて、複数の別個で異なるアライメントプレートセクションから形成されており、これらは内側ステータマウント１２１２の周囲に配置されている。他の具現化では、アライメントプレート１２２０は単一の一元ピースである。
【００７６】
回路板１２３０は、アライメントプレート１２２０に結合され且つ一般的にオーバーラップしている。アライメントプレート１２２０と同様に回路板１２３０はモジュール化されることができて、複数の別個で異なる回路板セクションから形成されることができる。回路板セクションの各々は、アライメントプレートセクションの一つに対応することができる。回路板セクションは、一つ又はそれ以上の回路板ジャンパ線１２３２によって一緒に電気的に接続されることができて、且つ一般的にねじ、ロッド、ピンなどのようなファスナを介してアライメントプレートセクションに取り付けられる。他の具現化では、回路板１２３０は単一の一元ピースである。回路板２３０の間の電気的接続は、電磁機械１００の特定の用途に対して要求される任意の方法で設計されることができて、用途の要件が変わるたびに置き換えられ得る。ここでより詳細に論じられるように、アライメントプレート１２２０は、コイルモジュールからの電気リード線を回路板セクションに位置合わせして、コイルモジュールからの電気リード線と回路板１２３０との間の接触の維持を手助けするために使用される。
【００７７】
内側ステータマウント１２１２は、内側ステータマウント１２１２の外周からコイルハウジング１２４０に向かって延在している複数のフランジ１２１３を含む。同様に、外側ステータマウント１２１４は、外側ステータマウント１２１４の内周からコイルハウジング１２４０に向かって延在している複数のフランジ１２１５を含む。ここでさらに詳細に記述されるように、フランジ１２１３はコイルハウジング１２４０の内周に結合するように構成され、フランジ１２１５はコイルハウジング１２４０の外周に結合するように構成される。
【００７８】
コイルモジュール、回路板、及びアライメントプレートの間の配置が図１３Ａに描かれている。図１３Ａはステータアセンブリ１２００の３つの部分１２０１Ａ，１２０１Ｂ、及び１２０１Ｃを描いている。第１の部分１２０１Ａは、回路板セクション１２３１Ａと回路板セクション１２３１Ａの下の下地アライメントプレートセクション１２２１Ａとを含む。第２の部分１２０１Ｂは回路板セクションを取り除いて示しており、下地アライメントプレートセクション１２２１のみが残されている。第３の部分１２０１Ｃは、回路板セクション及び下地アライメントプレートセクションの両方を取り除いて示している。
【００７９】
示されるように、複数のコイルモジュールの各々は、コイルハウジングから外にアライメントプレート及び回路板に向かって延在している２つのコイルリード線１２２５Ａ及び１２２５Ｂを含んでいる。各コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂは、一般的にそれぞれのコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂの周囲に巻かれている。コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂは、導電性材料又は非導電性材料から形成されることができる。コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂは、各アライメントプレートセクションによって規定されるアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４にフィットするようなサイズになっている。アライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４は、一般的に方形の断面を有している。このことは、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂがアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４にフィットし且つ通ることを許容するが、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂがアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４内で回転することは制約する。
【００８０】
コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂがコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂの周囲に巻かれているので、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂは、セクション１２０１Ｂに示されるように、アライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４を通って延在する。第１の部分１２０１Ａに関して示されるように、回路板セクションはアライメントプレートセクションの頂部に直接に配置され、これにより、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂをコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂと回路板セクションとの間に挟み込んでいる。この構成では、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂはそれぞれの回路板コンタクトエリアで回路板に接触し、これによりコイルモジュールを回路板に電気的に接続する。アライメントプレートセクションは、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂを適切な回路板コンタクトエリアと位置合わせする手助けをする。コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂへの圧力もまた、コイルモジュールと回路板との間の電気的接続を維持する手助けをする。
【００８１】
ある具現化では、各回路板セクションは、そこに規定された複数の回路板コイルリード線アパーチャ１２２７を有しており、これらは複数のアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４に対応する。この具現化では、ねじ、ボルト、ピン、クランプなどのようなアライメント構成要素１２３５が、回路板コイルリード線アパーチャ１２２７及びアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４を通して挿入されることができる。アライメント構成要素１２３５はそれから、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂに規定されたアパーチャを通過し、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂに規定されたキャビティに挿入する。アライメント構成要素１２３５はこれより、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂを所定の位置に固定する。いくつかの具現化では、アライメント構成要素１２３５は、ヘッドと溝が刻まれたボディとを有するねじである。ねじのヘッドは一般的に回路板コイルリード線アパーチャ１２２７より大きく、ねじの溝が刻まれたボディは回路板コイルリード線アパーチャ１２２７より小さい。
【００８２】
いくつかの具現化では、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂに規定されたキャビティは、ねじがコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂに締め付けられることができるように、溝が刻まれている。ねじが締められると、終端１２２６Ａ，１２２６Ｂは回路板セクションとコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂとの間に挟み込まれる。このことは、回路板セクションとアライメントプレートセクションとを結合すること、及びコイルリード線２２５Ａ，２２５Ｂと回路板セクションとの間の電気的接続を完成し且つ維持することを手助けすることの両方の役に立つ。いくつかの具現化では、アライメント構成要素１２３５は導電的であることができて、回路板コイルリード線アパーチャを通して配置されるときの回路板、及びコイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂの両方に接触するように形成されることができ、これにより、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂが回路板に電気的に接続されることを確実にする手助けをする。
【００８３】
図１３Ｂは、単一のコイル１２４３のコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂのズームインされた図を示す。示されるように、２つのコイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂはコイル１２４３から離れるように延在し、それぞれのコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂの周囲に巻かれる。コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの終端１２２６Ａ，１２２６Ｂは同じ方向に面しており、そこに規定されたそれぞれのアパーチャ１２３３Ａ，１２３３Ｂを有する。アパーチャ１２３３Ａ，１２３３Ｂはコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂのアパーチャに位置合わせされていて、このことは、アライメント構成要素１２３５（図１３Ａ）がコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂのキャビティに挿入されることを許容する。
【００８４】
図１３Ｂに見ることができるように、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂは一般的に六角形の断面形状を有している。このことは、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂがアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４を通して挿入されることを可能にする。しかし、アライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４は一般的に方形の断面を有しているので、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂはアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４内で回転することはできない。コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂはまた、回路板コイルリード線アパーチャ１２２７よりも大きく、これにより、アライメント構成要素１２３５がコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂに固定されることに反応してコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂがアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４より延在し過ぎることを防いでいる。コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂ及びアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４はまた、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂがアライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４内で回転することを防ぐように、他の形状を有することもできる。
【００８５】
いくつかの具現化では、コイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂは一般的に、そこに溝１２３９Ａ，１２３９Ｂが形成された少なくとも一つの面を有する。溝１２３９Ａ，１２３９Ｂの幅は、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂが溝１２３９Ａ，１２３９Ｂにフィットすることができるように、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの幅にほぼ等しい。このことは、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂがコイルナット１２２９Ａ，１２２９Ｂのその面の残りの部分と同じ高さになることを可能にする。この構成では、アライメントプレートコイルリード線アパーチャ１２２４は、単にコイルリードナット１２２９Ａ，１２２９Ｂが通過できるだけ十分に大きいことが必要とされるのみで、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの厚さに対する余分な空間を提供する必要はない。図１３Ｂに見ることができるように、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂは一般的に、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂの長さにおいて少量のたるみを提供するように、折り畳まれるか又は曲げられる。コイル１２４３がステータアセンブリ１２００に挿入されて回路板１２３０に固定されると、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂのたるみは、電磁機械１１００の組み立て又は分解の間にコイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂが破損したりダメージを受けたりすることを防ぐように、ならびにコイル１２４３が引っ張られてコイルハウジング１２５０内の位置合わせから外れることを防ぐように、コイルリード線１２２５Ａ，１２２５Ｂがわずかに伸びることを可能にする。
【００８６】
ここで図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、コイルハウジング１２４０は、周方向に配置された様々な異なる構成要素を含む。コイルハウジング１２４０は第１のコイルハウジングリング１２４４及び第２のコイルハウジングリング１２４６を含む。コイルハウジングリング１２４４、１２４６はスロットを規定し、ここに、コイル１２４３及び対応する透磁性コイルコア１２５１（図１５Ａ及び１５Ｂを参照）が挿入される。コイルハウジング１２４０はさらに複数の独立したコアモジュール１２４８を含み、これらは第１のコイルハウジングリング１２４４と第２のコイルハウジングリング１２４６との間に配置される。複数の第１のバッキング構成要素１２５３及び複数の第２のバッキング構成要素１２５０が、コイルハウジング１２４０のコイル１２４３が挿入されている側とは反対のコイルハウジング１２４０の側に配置される。
【００８７】
コイルハウジング１２４０はまた、コイルハウジング１２４０のコイル１２４３が挿入されている端に位置される複数のステータプレート搭載ブラケット１２４２、ならびにコイルハウジング１２４０の反対側の端に配置された複数のコイルハウジング搭載ブラケット１２５２を含む。コイルハウジング搭載ブラケット１２５２は、第１及び第２のバッキング構成要素１２５３、１２５０の間に位置されている。第２のバッキング構成要素１２５０の各々は、コイルハウジング搭載ブラケット１２５２の一部が嵌まり込むように構成された溝を有しており、それによって第２のバッキング構成要素１２５０を所定の位置にロックする。
【００８８】
最後に、コイルハウジング１２４０は複数のコイルハウジング搭載構成要素１２５４を含み、これらは、コイルハウジング１２４０の構成要素を一緒に結合するように構成されている。コイルハウジング搭載構成要素１２５４は一般的に、コイルハウジング搭載構成要素１２５４の内側セット及びコイルハウジング搭載構成要素１２５４の外側セットを含む。各コイルハウジング搭載構成要素１２５４は一般的に、（ｉ）ステータプレート搭載ブラケット１２４２から、（ｉｉ）第１のコイルハウジングリング１２４４、独立したコアモジュール１２４８、第２のコイルハウジングリング１２４６、及び第１のバッキング構成要素１２５３を通って、（ｉｉｉ）コイルハウジング搭載ブラケット１２５２まで、延在するように構成されている。コイルハウジング搭載構成要素１２５４はボルト、ピン、ねじなどであることができて、必要な構成要素の全てを通って配置されると、所定の位置にロックするように構成される。コイルハウジング搭載構成要素１２５４はこれより、コイルハウジング１２４０の構成要素の全てを所定の位置に維持する張力を提供する。一般的に、コイルハウジング搭載構成要素１２５４の内側セットはコイルハウジング１２４０の構成要素の内周を通って延在し、コイルハウジング搭載構成要素１２５４の外側セットはコイルハウジング１２４０の構成要素の外周を通って延在する。
【００８９】
コイルハウジング搭載構成要素１２５４の一部はまた、コイルハウジング１２４０を内側ステータマウント１２１２及び外側ステータマウント１２１４に結合するように形成される。図１４Ａ及び１４Ｂに示されるように、ステータプレート搭載ブラケット１２４２は、コイルハウジング１２４０の周りに周方向に配列される。しかし、この周方向の配列のある位置で、ステータプレート搭載ブラケット１２４２のいくつかが無くて、隣接するステータプレート搭載ブラケット１２４２の間にギャップが残される。これらのギャップは、内側ステータマウント１２１２のフランジ１２１３及び外側ステータマウント１２１４のフランジ１２１５と位置合わせされる。失われたステータプレート搭載ブラケット１２４２に対応する周方向位置でコイルハウジング１２４０を通って延在する内側コイルハウジング搭載構成要素１２５４が、代わりに内側ステータマウント１２１２のフランジ１２１３と結合する。失われたステータプレート搭載ブラケット１２４２に対応する周方向位置でコイルハウジング１２４０を通って延在する外側コイルハウジング搭載構成要素１２５４が、代わりに外側ステータマウント１２１４のフランジ１２１５と結合する。これらのコイルハウジング搭載構成要素１２５４が依然としてコイルハウジング１２４０の構成要素の残りを通って延在するので、コイルハウジング１２４０はそれによって、内側ステータマウント１２１２及び外側ステータマウント１２１４の両方と結合される。いくつかの具現化では、コイルハウジング１２４０はステータプレート搭載ブラケット１２４２を含まず、コイルハウジング搭載構成要素１２５３のいずれかが、内側ステータマウント１２１２のフランジ１２１３及び外側ステータマウント１２１４のフランジ１２１５のみに取り付けられる。
【００９０】
コイルハウジング１２４０の詳細図が図１５Ａ及び図１５Ｂに描かれている。コイルハウジング１２４０の構成要素の様々な部分が図から取り除かれていて、内部の詳細を示している。示されているように、各コイル１２４３は対応する透磁性コイルコア１２５１を含む。この方法で、各コイル１２４３はそれ自身の個別のコア１２５１の周囲に巻かれている。コイルコア１２５１は、積層された電気鋼のような強磁性材料から形成されることができる。いくつかの具現化では、各々の独立したコア１２５１は、その対応するコイル１２４３内に完全に配置されるように構成されている。他の具現化では、各々の独立したコア１２５１は、各コア１２５１の少なくとも一部がその対応するコイル１２４３の境界の外側に延在するように、その対応するコイル１２４３の内部に部分的に配置される。いくつかの具現化では、各コイル１２４３は一般的に方形の形状を有することができて、第１の側面１２６０Ａ、第２の側面１２６０Ｂ、及び第３の側面１２６０Ｃを含む。コア１２５１は、同様に一般的に方形の形状を有することができる。コイル１２４３及びコア１２５１の他の形状もまた企図される。
【００９１】
コイルハウジング１２４０は、第１のコイルハウジングリング１２４４及び第２のコイルハウジングリング１２４６を含む。これらのコイルハウジングリングの各々は、積層された電気鋼のような強磁性材料から形成されることができる。コイルハウジングリング１２４４、１２４６の両方は一般的に円形の形状をしており、内周及び外周を有する。第１のコイルハウジングリング１２４４は複数の反復しているコラム１２４５Ａを含み、これらは第１のコイルハウジングリング１２４４の内周と外周とを接続する。第１のコイルハウジングリングはまた、複数のギャップ１２４５Ｂも規定する。各ギャップ１２４５Ｂは隣接するコラム１２４５Ａの間に規定されて、コイルがギャップ１２４５Ｂを通ってフィットするようなサイズである。
【００９２】
同様に、第２のコイルハウジングリング１２４６は複数の反復しているコラム１２４７Ａを含み、これらは第２のコイルハウジングリング１２４６の内周と外周とを接続する。第２のコイルハウジングリング１２４６は、複数のギャップ１２４７Ｂを規定する。各ギャップ１２４７Ｂは隣接するコラム１２４７Ａの間に規定されて、コイル１２４３がギャップ１２４７Ｂを通ってフィットするようなサイズである。第１のコイルハウジングリング１２４４に規定されたギャップ１２４５Ｂと第２のコイルハウジングリング１２４６に規定されたギャップ１２４７Ｂとはオーバーラップしていて、これにより第１のコイルハウジングリング１２４４及び第２のコイルハウジングリング１２４６は、コイルハウジング１２４０の一部として組み立てられると、複数のコイル１２４３を受容するようなサイズをしている複数のスロット１２４１を規定して、各スロット１２４１は各コイル１２４３を受容する。
【００９３】
図１５Ａ及び１５Ｂは、第１のコイルハウジングリング１２４４と第２のコイルハウジングリング１２４６との間に配置されている独立したコアモジュール１２４８の２つを示す。独立したコアモジュール１２４８は、コイルハウジング１２４０の他の構成要素と同様に、積層した電気鋼のような強磁性材料で形成されることができる。独立したコアモジュール１２４８は、独立したコアモジュール１２４８の各々の第１のコイルハウジングリング１２４４に隣接した端がコラム１２４５Ａの一つに突き当たり、独立したコアモジュール１２４８の各々の第２のコイルハウジングリング１２４４に隣接した反対側の端がコラム１２４７Ａの対応する一つに突き当たるように、第１のコイルハウジングリング１２４４と第２のコイルハウジングリング１２４６との間に配置されている。独立したコアモジュール１２４８は、隣接するコイル１２４３の間のそうでなければ空の空間である第１のコイルハウジングリング１２４４と第２のコイルハウジングリング１２４６との間のエリアに配置されている。これより、図１５Ａ及び１５Ｂのコイル１２４３及び対応するコア１２５１がコイルハウジング１２４０のスロット１２４１内に受容されると、コイル１２４３及び対応するコア１２５１は、図１５Ａ及び１５Ｂに描かれている１対の独立したコアモジュール１２４８の間に配置される。電磁機械１１００が完全に組み立てられると、コイル１２４３とコア１２５１との各組み合わせは、隣接する独立したコアモジュール１２４８の間に配置される。
【００９４】
いくつかの具現化では、独立したコアモジュール１２４８の各々は、外側放射状リップ１２５７及び内側放射状リップ１２５８を含む。独立したコアモジュール１２４８の各々の外側放射状リップ１２５７は、コイル１２４３の対応する一つの第１の側面１２６０Ａ上に延在するように構成されている。同様に、独立したコアモジュール１２４８の各々の内側放射状リップ１２５８は、コイル１２４３の対応する一つの第２の側面１２６０Ｂ上に延在するように構成されている。放射状リップ１２５７、１２５８の存在は、コイル１２４３の側面１２６０Ａ，１２６０Ｂと電磁機械１１００の放射状磁石との間のギャップを低減するか又は無くす。このことは、放射状磁石からコイル１２４３まで、磁束をより効率的に導くことを手助けする。
【００９５】
複数の第１のバッキング構成要素１２５３、複数の第２のバッキング構成要素１２５０、及び複数のコイルハウジング搭載ブラケット１２５２は、コイルハウジング１２４０のステータプレート１２１０の反対側に配置されている。第１及び第２のバッキング構成要素１２５３及び１２５０は、コイルハウジング１２４０の他の構成要素と同様に、積層した電気鋼のような強磁性材料で形成されることができる。第１及び第２のバッキング構成要素１２５３及び１２５０の各々はそこに規定された溝を有し、これは、バッキング構成要素２５０とコイルハウジング搭載ブラケット２５２とが一緒に連動するように、対応するコイルハウジング搭載ブラケット２５２のエッジと係合する。第２のバッキング構成要素１２５０の各々は、コイル１２４３の対応する一つの第３の側面１２６０Ｃ上に延在するように構成されている軸方向リップ１２５９を含む。バッキング構成要素１２５０の軸方向リップ１２５９は、第３の側面１２６０Ｃと電磁機械１１００の軸方向磁石との間のギャップを低減するか又は無くす。このことは、軸方向磁石からコイル１２４３まで、磁束をより効率的に導くことを手助けする。
【００９６】
コイルハウジング１２４０の強磁性構成要素は、第１のコイルハウジングリング１２４４、第２のコイルハウジングリング１２４６４、独立したコアモジュール１２４８、第１のバッキング構成要素１２５３、第２のバッキング構成要素１２５０、及びコイルコア１２５１を含むことができる。コイルハウジング１２４０の構成要素の全ては低ヒステリシス及び関連した低コア損失を有する高透磁性材料であることができて、これらは、コイルハウジング１２４０の領域における磁界強度を最大化するために利用され得る。
【００９７】
電磁機械のハウジングに規定されたアクセス窓、ベアリングアセンブリを介して軸に結合されているステータ、セクションに形成されている回路板及びアライメントプレート、ならびにコイルハウジング内の個々のスロット内に収容されるコイルモジュールの組み合わせは、電磁機械１１００がモジュール化された機械であることを許容して、個別のコイルモジュールが、機械全体をばらばらにする又は分解する必要なしに、交換、修理、又はアップグレードされることを可能にする。回路板セクションは、異なる配置のコイルモジュールをワイヤ接続するために容易に交換されることができて、これにより電磁機械が広範囲の用途で使用されることを可能にする。ハウジングにアクセス窓を設けることによって、ハウジング全体を取り外すことなしに、個人が電磁機械の内側構成要素にアクセスすることができる。このことは、ロータとステータとの間の位置合わせを維持するという追加の恩恵を有する。さらに、コイルモジュールは、動作のためにコイルハウジングに規定された個別のスロットに単純に挿入され、且つこれにより電磁機械から容易に取り外される。
【００９８】
ひとたびアクセス窓カバーが取り外されると、個人はロッキング機構を非活性化することができて、ステータアセンブリをステータベアリングの周囲でハウジングに対して回転させることを可能にする。個人はそれから、処理される必要がある回路板セクション又はコイルモジュールが窓を通してアクセス可能になるまで、ステータアセンブリを回転させることができる。回路板は別個で異なったセクションに形成されることができるので、その下方のコイルモジュールのいずれかにアクセスするために取り外される必要があるのは単一の回路板セクションのみである。これにより、単一のコイルモジュールを交換するために電磁機械のコイルの全てを電気的に切り離さなければならない代わりに、個人は、単一の回路板セグメントに接続されたコイルモジュールを電気的に切り離さなければならないだけである。ある具現化では、電磁機械は、ステータに周方向に配置された７２個のコイルモジュールと、１２個の回路板セクションとを含む。これより、各回路板セクションは６個のコイルのみに電気的に直接接続され、このことは、回路板を取り除くために取り外される必要があるコイルの数を、７２個のコイルから６個のコイルに減らす。他の具現化では、電磁機械は、１２個、３６個、１４４個、又は任意の他の数のコイルモジュール、及び３個、４個、６個、２４個、又は任意の他の数の回路板セクションを含む。
【００９９】
図１６Ａ及び図１６Ｂはロータアセンブリ１３００の斜視図を描き、図１６Ｃはロータアセンブリ１３００のロータハウジング１３０２の斜視図を描いている。図１６Ｄは、図１６Ｃに示されている断面線１６Ｄに沿った断面図を描いている。示されているように、ロータアセンブリ１３００は電磁機械１１００の磁石を収容する。ロータアセンブリは軸に結合されたロータハウジング１３０２を含み、軸の回転がロータハウジング１３０２を回転させる。逆に、ロータハウジング１３０２の回転は軸を回転させる。ある具現化では、軸は回転ロッキング形状を有し、これはロータハウジング１３０２の回転ロッキング形状と非回転的に係合し、軸とロータハウジング１３０２との間の相対的な回転を防ぐ。軸の回転ロッキング形状は突起、リング、小塊、又はその他の構造的な形状であることができ、ロータハウジング１３０２の回転ロッキング形状はロータハウジング１３０２に規定された溝又はアパーチャであることができ、あるいはその逆であることができる。他の具現化では、軸は、単一の一体的なピースとしてロータハウジング３０２に固定的に結合される。
【０１００】
ロータハウジング１３０２は、背部１３０４、外側リング部１３０６、及び内側リング部１３０８を含む。外側リング部１３０６及び内側リング部１３０８は、一般的に軸の周囲に同心状に配置されており、背部１３０４の表面１３１０から一般的に第１の方向に離れるように延在する。ある具現化では、外側リング部１３０６及び内側リング部１３０８は平行である。他の具現化では、外側リング部１３０６及び内側リング部１３０８は、お互いに対して又は背部１３０４に対して、角度を有して配置されることができる。周方向に延在するチャンネル１３１２が、外側リング部１３０６と内側リング部１３０８との間に規定される。チャンネル１３１２は一般的に、第１の表面、第２の表面、及び第３の表面によって規定される。第１の表面は、ロータハウジング１３０２の外側リング部１３０６の内側表面１３１４から形成される。第２の表面は、ロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の外側表面１３１６から形成される。第３の表面は、背部１３０４の表面１３１０の外側リング部１３０６と内側リング部１３０８との間に配置されている部分から形成される。一般的に、背部１３０４、外側リング部１３０６、及び内側リング部１３０８は全て、単一の一元ピースとして形成される。
【０１０１】
一般的に、外側リング部１３０６の内側表面１３１４及び内側リング部１３０８の外側表面１３１６は、お互いに及び軸の長軸に平行である。これより、チャンネル１３１２によって規定される第１の表面及び第２の表面は、一般的にお互いに平行である。背部１３０４の表面１３１０は、一般的に外側リング部１３０６の内側表面１３１４及び内側リング部１３０８の外側表面１３１６の両方に直交する。これより、チャンネル１３１２がＵ字形状の断面を有するように、チャンネル１３１２によって規定される第３の表面は第１の表面及び第２の表面の両方に直交する。チャンネル１３１２の他の断面形状もまた企図される。
【０１０２】
ロータアセンブリ１３００はさらに、周方向に延在しているチャンネル１３１２内に配置された複数の磁石を含む。これらの複数の磁石は、周方向に延在している磁石のグループに配置されている。図１６Ａに示されているように、複数の磁石は、ロータハウジング１３０２の外側リング部１３０６の内側表面１３１４に結合された外側放射状磁石１３１８を含む。外側放射状磁石１３１８の隣接した各対は、外側放射状スペーサ１３２０によって分けられることができる。外側放射状磁石１３１８及び外側放射状スペーサ１３２０は、外側放射状磁石１３１８及び外側放射状スペーサ１３２０が一般的に軸を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル１３１２に沿って配置されている。
【０１０３】
複数の磁石はさらに、ロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の外側表面１３１６に結合された内側放射状磁石１３２２を含む。内側放射状磁石１３２２の隣接した各対は、内側放射状スペーサ１３２４によって分けられることができる。内側放射状磁石１３２２及び内側放射状スペーサ１３２４は、内側放射状磁石３２２及び内側放射状スペーサ１３２４が一般的に軸を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル１３１２に沿って配置されている。
【０１０４】
最後に、複数の磁石は、ロータアセンブリ１３０２の背部１３０４の内側リング部１３０８と外側リング部１３０６との間の表面１３１０（図１６Ｃ）に結合された軸方向磁石１３２６を含む。外側放射状磁石１３１８及び内側放射状磁石１３２２の様に、磁石１３２６の軸方向グループにおける軸方向磁石１３２６は、軸方向磁石１３２６が一般的に軸又はロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の半径を取り囲むように、周方向に延在しているチャンネル１３１２に沿って配置されている。
【０１０５】
磁石１３１８、１３２２、及び１３２６の各々は、様々な方法でロータハウジング１３０２のそれぞれの表面に結合され得る。例えば、接着層が磁石とロータハウジング１３０２の表面との間に配置されることができて、それによって磁石をロータハウジング１３０２の表面に接着的に結合する。磁石はまた、ロータハウジング１３０２の表面にねじ留めされることもできる。いくつかの具現化では、ロータハウジング１３０２は、磁石のいずれかをロータハウジング１３０２に結合する手助けをする保持構成要素を含むことができる。保持構成要素は、磁石のいずれかを対応する表面に保持するように設計されている一つ又はそれ以上のクランプ又はピンを含むことができる。保持構成要素はまた、一つ又はそれ以上の保持リングを含むこともできる。一般的に、保持リングはチャンネル１３１２に配置されて、チャンネル１３１２の周の少なくとも一部の周囲にフィットするように形成される。この方法で、保持リングの湾曲半径は一般的に、ロータハウジング１３０２の外側リング部１３０６の半径又はロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の半径に等しい。
【０１０６】
図１６Ｂに示される具現化では、ロータアセンブリ１３００は、第１の保持リング構成要素１３２８Ａ〜Ｄから形成される第１の保持リングを含む。第１の保持リング構成要素１３２８Ａ〜Ｄは、ロータハウジング１３０２の背部１３０４から間隔を空けて離れている外側リング部１３０６のエッジに配置される。第１の保持リング構成要素１３２８Ａ〜Ｄは、ねじ、接着剤、又は任意の適切な機構を介してロータハウジング１３０２に結合されることができて、外側放射状磁石１３１８の各々の一つのエッジを所定の位置に保持する手助けをするように構成される。同様に、第２の保持リング構成要素１３３０Ａ〜Ｅから形成される第２の保持リングが、ロータハウジング１３０２の背部１３０４に突き当たっている外側リング部１３０６のエッジに配置されることができる。第２の保持リング構成要素１３３０Ａ〜Ｄは、外側放射状磁石１３１８の各々の反対側のエッジを所定の位置に保持する手助けをする。ロータアセンブリ１３００はさらに、第３の保持リング構成要素１３３２Ａ〜Ｄから形成される第３の保持リング及び第４の保持リングを含むことができて、これらは内側放射状磁石１３２２の各々を所定の位置に保持する手助けをする。他の具現化では、保持リングのいずれか又は全てが単一の一元ピースとして形成されることができて、あるいは複数の構成要素として形成されることができる。他の具現化では、保持リングのいずれかが代わりに保持ピンであることができて、これは、合い釘を含むか又は合い釘であることができる。
【０１０７】
外側放射状磁石１３１８、内側放射状磁石１３２２、及び軸方向磁石１３２６の各々は、Ｎ極及びＳ極を有する双極磁石である。これらの磁石の各々の各極は対応する極面を有しており、それらは、それぞれの極に対応している磁石の終端表面である。これより、外側放射状磁石１３１８、内側放射状磁石１３２２、及び軸方向磁石１３２６の各々の両側の表面は、各磁石の２つの極面である。ロータアセンブリ１３００では、磁石の各々の一つの極面が、磁石が結合されているチャンネルによって規定されたそれぞれの表面に面している。磁石がロータハウジング１３０２に搭載されると、チャンネルによって規定された表面に面している各磁石のこの極面が、チャンネルに突き当たり、且つ／又は接触する。磁石の各々の反対側の極面は、磁石が結合されているチャンネルのそれぞれの表面から離れるように向いている。これより、外側放射状磁石１３１８の各々について、極面の一つがロータハウジング１３０２の外側リング部１３０６の内側表面１３１４に突き当たり、外側放射状磁石１３１８の各々の他の極面が、ロータハウジング１３０２の外側リング部１３０６の内側表面１３１４から離れるように向いている。各内側放射状磁石１３２２について、極面の一つがロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の外側表面１３１６に突き当たり、内側放射状磁石１３２２の各々の他の極面が、ロータハウジング１３０２の内側リング部１３０８の外側表面１３１６から離れるように向いている。各軸方向磁石１３２６について、一つの極面が外側リング部１３０６と内側リング部１３０８との間のロータハウジング１３０２の背部１３０４の表面１３１０に突き当たり、軸方向磁石１３２６の各々の他の極面が、外側リング部１３０６と内側リング部１３０８との間のロータハウジング１３０２の背部１３０４の表面１３１０から離れるように向いている。
【０１０８】
ロータハウジング１３０２のチャンネル１３１２内に配置された磁石１３１８、１３２２、及び１３２６のグループは、磁石セットに分類されることができる。各磁石セットは、一つの外側放射状磁石１３１８、一つの内側放射状磁石１３２２、及び一つの軸方向磁石１３２６を含む。各磁石セットの３つの磁石は、軸に対して、チャンネル１３１２内の同一の周方向位置に置かれることができる。これより、図１６Ｃのチャンネル１３１２の方向に対してチャンネル１３１２内で３時の位置に置かれた外側放射状磁石１３１８を含んでいる磁石セットは、やはりまた両方とも３時の位置に置かれている内側放射状磁石１３２２及び軸方向磁石１３２６も含む。電磁機械１１００のある例示的な具現化では、ロータアセンブリ１３００は、軸の周囲でチャンネル１３１２内に周方向に配置された２４個の磁石セットを含む。各磁石セットの磁石は、お互いに対して互い違いに配置されることもでき、磁石が結合されているロータハウジング１３０２の表面及び他の表面の両方に対して様々な角度に向けられることもできる。
【０１０９】
任意の所与の磁石セットの各磁石は、そのセットの他の磁石と比較して、ロータハウジング１３０２の表面に突き当たっている同一の極面を有する。これより、磁石セットの各磁石は、チャンネル１３１２それ自身に向かう方向に向けられた同一の極面を有する。各磁石セットにおけるチャンネル１３１２に向けられた極面は、周方向に隣接する磁石セット毎に交互になっている。例えば、第１の磁石セット及び第２の磁石セットは、チャンネル１３１２内で周方向にお互いに隣接して配置され得る。この第１の磁石セットの各磁石は、チャンネルを規定している表面に突き当たっている同じ極面を有する。一つの例として、この第１の磁石セットの３つの磁石の各々は、チャンネル１３１２を規定しているそれぞれの表面に突き当たっているＮ極面を有し得て、これよりチャンネルそれ自身に向かって面しているＳ極面を有する。そのとき、周方向に隣接する第２の磁石の各磁石は、チャンネル１３１２を規定しているそれぞれの表面に突き当たっているＳ極面を有し、これよりチャンネルそれ自身に向かって面しているＮ極面を有する。
【０１１０】
各磁石セットに対する極面のこの交互配置は、周方向にチャンネル１３１２を回って継続する。磁石セットの極面の交互配置は、チャンネルを通って交番して且つループしている様式で磁束をＮ極面からＳ極面へ向ける手助けとなる。小さなエアギャップ領域を除いて、機械が動作状態にあると、チャンネル１３１２の大半はステータアセンブリ１２００、特にコイル１２４３及びコイルコア１２５１を含むコイルハウジング１２４０によって占有される。コイルハウジング１２４０の材料の高透磁性はチャンネルにおける磁界を増して、磁束を最も効率的にコイル１２４３を通って導くように設計される。
【０１１１】
任意の所与の磁石セットにおいて、外側放射状磁石の極面の一つは、コイル１２４３の第１の側面１２６０Ａに向かって面している。その磁石セットにおける内側放射状磁石の同じ極性の極面は、コイル１２４３の第２の側面１２６０Ｂに向かって面している。その磁石セットにおける軸方向磁石の同じ極性の極面は、コイル１２４３の第３の側面１２６０Ｃに向かって面している。電磁機械１１００の動作の間、ロータはステータに対して回転する。これより、単一の磁石セットにおける磁石１３１８、１３２２、１３２６の同じ極性の極面は、ロータの回転につれて、コイル１２４３の各々のそれぞれの側面１２６０Ａ，１２６０Ｂ，１２６０Ｃに向かって回転順に面する。隣接した磁石セットもまた、極面が反対の極性であることを除いて、コイルのそれぞれの側面に向かって面する同じ極性の極面を有する。コイル１２４３のそれぞれの側面に向かって面する各磁石セットの極面の極性が交互になっているので、磁石からの磁束は、磁束がコイル１２４３及び／又はコア１２５１によって規定される平面に垂直であるようにコイルに向けられる。
【０１１２】
ロータハウジング１３０２は、それに結合された一つ又はそれ以上のファンブレード１３４２を含むことができる。ある具現化では、ファンブレード１３４２は、内側リング部１３０６と軸１１０５との間に配置された背部１３０４の表面１３１０の部分に結合されることができる。ファンブレード１３４２はこれより、表面１３１０から外に向かって、一般的に第１の方向に延在しており、これは外側リング部１３０６及び内側リング部１３０８と同じである。他の具現化では、ファンブレード１３４２は内側リング部１３０８の内側表面１３１５に結合され、軸に向かって放射状方向に延在する。ロータハウジング１３０２はさらに、背部１３０４に規定された一つ又はそれ以上の空気流アパーチャ１３４４を含む。ロータアセンブリ１３００の回転の間、回転しているファンブレード１３４２は、空気を空気流アパーチャ１３４４を通るように向けて、これにより電磁機械１１００の内部構成要素を冷却する。
【０１１３】
組み立てられた電磁機械１００の断面図が図１７に描かれている。ハウジングの第１の壁１１０４Ａが、接続ボックス１１１０とともに示されている。軸１１０５はベアリングアセンブリ１４００に結合されている。軸１１０５はこれより、ハウジング及びステータアセンブリに対して回転可能である。ステータベアリング及びロータアセンブリが一緒に動作すると、コイル１２４３及び対応するコア１２５１が、ロータハウジングによって形成されたＵ字形状のチャンネルに配置される。最後に、図１７はロッキング機構のある具現化を示している。見ることができるように、ロッキング機構は、ハウジングの第１の壁１１０４Ａとステータアセンブリとの両方に挿入されたロッキング部材１２５６を含む。これより、ステータアセンブリ一般的にベアリングアセンブリ１４００に対して回転可能であり得る一方で、ロッキング部材１２５６は、ロッキング部材１２５６が活性化又は係合されている間にステータアセンブリが回転することを防ぐ。
【０１１４】
図１７はまた、ベアリングアセンブリ１４００の第１のベアリング１４０８Ａ及び第２のベアリング１４０８Ｂを示している。示されているように、第１のベアリング１４０８Ａは軸１１０５を支持して第１の壁１１０４Ａ内に位置されている。第２のベアリング１４０８Ｂは軸１１０５を支持して、電磁機械１１００の内部に位置されている。示されているように、ベアリングアセンブリ１４００のフランジ１４０４が、第１の壁１１０４Ａとステータアセンブリとの間に位置されている。ファスナ１２６１が、第１の壁１１０４Ａとベアリングアセンブリ１４００のフランジ１４０４とを通って延在し、それによってベアリングアセンブリ１４００を第１の壁１１０４Ａに非回転的にロックする。軸１１０５が第１のベアリング１４０８Ａ及び第２のベアリング１４０８Ｂを介して回転的にベアリングアセンブリ１４００に結合されているので、軸１１０５は第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリに対して回転することができる。軸１１０５に非回転的に結合されているロータアセンブリは、これより第１の壁１１０４Ａ及びステータアセンブリに対しても回転することができる。
【０１１５】
図１７に示されるように、外側放射状磁石１３１８は一般的に、頂部のコイル１２４３及び底部のコイル１２４３の両方で、常にコイル１２４３の第１の側面１２６０Ａに向かって面している。同様に、内側放射状磁石１３３３は常にコイル１２４３の第２の側面１２６０Ｂに向かって面しており、軸方向磁石１３２６は常にコイル１２４３の第３の側面１２６０Ｃに向かって面している。
【０１１６】
ロータハウジング１３０２を単一の一元ピースとして設計すること及び軸１１０５がベアリングアセンブリ１４００によって支持されていることの両方が、動作の間、コイルハウジング１２４０とロータハウジング１３０２内の磁石の表面との間に非常に小さなエアギャップが維持されることを可能にする。一般的に、コイルハウジング１２４０の外周とロータハウジング１３０２内の磁石との間の距離は、約１．２ミリメートルである。このエアギャップのサイズは、電磁機械の出力パワー及び効率に反比例し、より小さいエアギャップが、コイルハウジング１２４０及びコイルコア１２５１により強い磁界を提供する。しかし、機械の動作中に非常に小さいエアギャップを維持するためには、タイトな機械的公差が要求される。
【０１１７】
コイル及び回路板セクションのモジュール性のために、電磁機械は様々な方法で構成されることができる。ある具現化では、コイルは三相電力を提供するように構成される。この具現化では、コイルは３つの異なるコイルセットに分けられて、各コイルセットが電力の相の一つに対応する。各相では、コイルはさらに２つの異なるコイルのサブセットに区分されることができる。これより、各電力相に対するコイルセットは、直列配線されたコイルの２つの異なるサブセットを備えることができて、各サブセットは並列に配線される。各電力相はそれゆえ、コイルのバックアップグループを有する。もし、ある電力相の一つのサブセットのコイルの一つが故障したら、その電力相の他のサブセットは、これらのサブセットが並列に配線されているので、依然としてその相に対する電力を提供することができる。２つのサブセットに限定されず、３つのサブセット、４つのサブセット、あるいは５つ又はそれ以上のサブセットのような、任意の数のサブセットが企図される。さらなる具現化では、多相システムにおける各電力相に対するコイルの全てが一緒に直列に配線される。他の具現化では、コイルは、単相電力を提供するように配線される。この具現化におけるコイルは全て直列に配線されるか、あるいは直列に配線されたコイルの２つ又はそれ以上のサブセットに区分されることができて、サブセットが一緒に並列に配線される。また更なる具現化では、電磁機械は７２個の一緒に配線されたコイルモジュールを含んで、三相電力を提供する。第１の電力相に対する第１のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含み、第２の電力相に対する第２のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含み、第３の電力相に対する第３のコイルセットは２４個のコイルモジュールを含む。各コイルセットは、並列に配線された等しい数のサブセットに区分され、各サブセットは、直列に配線された１２個のコイルモジュールを含む。
【０１１８】
ここで記述された電磁機械に対して保守作業を提供するには、電磁機械は、外部の電力システムから切り離されなければならない。接続されたプライムムーバは停止されなければならず、且つロックアウトされるべきである。ひとたび電磁機械が安全に隔離されて動作していないと、アクセス窓カバーが電磁機械のハウジングから取り外されることができて、アクセス窓を通したステータアセンブリへのアクセスを提供する。ロッキング機構は、ステータアセンブリがハウジング内で回転することを可能にするために非活性化されることができる。ある具現化では、ロッキング機構は、ロッキング部材をハウジングに規定されたアパーチャ及びステータアセンブリに規定されたアパーチャから取り外すことによって非活性化される。ステータアセンブリはそれから、回路板の所望の部分がアクセス窓を通してアクセス可能になるまで、回転される。回路板セクションに電気的に接続された任意のコイルモジュールが切り離されなければならず、その回路板セクションは、それから取り外されることができる。回路板セクションの下方のアライメントプレートセクションもまた、コイルモジュールへのアクセスを提供するために取り外される。所望のコイルモジュールが、交換又は修理のために、ステータアセンブリから取り外されることができる。コイルモジュールがそれからステータアセンブリに挿入されて戻され、アライメントプレートセクション及び回路板セクションがそれから再設置される。新しいコイルモジュールが回路板に電気的に接続され、アクセス窓カバーがそれからハウジングに再設置されることができる。ロッキング機構はそれから活性化されて、ハウジングに対するステータアセンブリの回転を防ぐ。ある具現化では、ロッキング機構は、ロッキング部材がハウジングに規定されたアパーチャ及びステータアセンブリに規定されたアパーチャにロッキング部材を挿入することによって活性化される。
【０１１９】
本開示が一つ又はそれ以上の具体的な具現化を参照して記述されてきたが、当業者は、本開示の思想及び範囲から逸脱することなく、多くの変更がなされ得ることを認識するであろう。これらの具現化及びそれらの明らかな変形の各々は、本開示の思想及び視野の範囲内に入ることが企図されている。本開示の局面に従った付加的な具現化が、ここで記述された具現化のいずれかから任意の数の特徴を組み合わせ得ることもまた、企図されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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