(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械の固定子に用いられるように構成されると共に、少なくとも１つの単一体によって構成される磁気導体ユニットであって、前記磁気導体ユニットは、
２つの極端部延長部によって構成されるネック部分であって、前記２つの極端部延長部は、外側を向く端部および前記電気機械の被駆動構成要素の一部分をその中に受け入れるためのスロットを形成するために十分に間隔を開けて配置される辺とを有し、前記２つの極端部延長部はその間に対称軸を規定するネック部分と、
前記２つの極端部延長部から延び、前記２つの極端部延長部の平面と同じかまたは平行な平面の上に載るフレームであって、前記フレームは、前記対称軸の一方の側に距離Ｗ１だけ延びる壁を有する第１フレーム部分と、対称軸のもう一方の側にＷ２＜Ｗ１である距離Ｗ２だけ延びる壁を有する第２フレーム部分とを有し、その場合、Ｗ１、Ｗ２は前記対称軸に垂直に測定され、かつ、少なくとも前記第１フレーム部分は、前記電気機械の前記固定子のコイルの一部をその中に受け入れるように構成される、フレームと、
を含み、
前記フレームは、前記第１フレーム部分と前記第２フレーム部分について共通の底部をさらに含み、前記フレームは、前記第１フレーム部分を通って前記コイルの前記部分を挿入し及び／又は取り外すのに十分な距離だけ前記対称軸に沿って前記ネック部分から離間している、
磁気導体ユニット。
【請求項２】
Ｗ２が、前記極端部延長部の一方と前記対称軸との間の距離に等しい、請求項１に記載の磁気導体ユニット。
【請求項３】
前記極端部延長部が真直である、請求項１または２に記載の磁気導体ユニット。
【請求項４】
前記フレームが長方形である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
【請求項５】
前記フレームが正方形である、請求項４に記載の磁気導体ユニット。
【請求項６】
前記フレームの一方の側が前記２つの極端部延長部の一方と共線である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
【請求項７】
前記２つの極端部延長部が、前記フレームから離れるに連れて狭くなるテーパ形状を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
【請求項８】
前記磁気導体ユニットが複数の平板から作製され、前記各平板は、厚さｙと、前記磁気導体ユニットの形状と同様の形状とを有し、前記平板は接合されて、厚さｙの合計である複合厚さＹの磁気導体ユニットを形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁気導体ユニット。
【請求項９】
前記平板が相互に溶接される、請求項８に記載の磁気導体ユニット。
【請求項１０】
少なくとも１つの閉輪郭のコイルと、前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの上に装着された請求項１〜９のいずれか一項に記載の複数の磁気導体ユニットであり、前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルは前記複数の磁気導体ユニットについて相互であり、それぞれの磁気導体ユニットが前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの前記輪郭に垂直な方位に向けられる複数の磁気導体ユニットとを含む電気機械の固定子であって、前記複数の磁気導体ユニットは前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの前記輪郭に沿って連続的に隣り合わせに交互の向きに配置され、２つの連続する磁気導体ユニットのどれにおいても、前記磁気導体ユニットの前記第１フレーム部分の壁が前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの一方の側に配置され、連続する次の磁気導体ユニットの前記第２フレーム部分の壁は前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの反対側に配置される、電気機械の固定子。
【請求項１１】
前記複数の磁気導体ユニットのネック部分が前記電気機械の被駆動構成要素用の通過スペースを一緒に形成するように、前記複数の磁気導体ユニットが配置される、請求項１０に記載の固定子。
【請求項１２】
前記被駆動構成要素が永久磁石構造である、請求項１１に記載の固定子。
【請求項１３】
前記永久磁石構造が軸の回りに回転するように構成される回転子である、請求項１２に記載の固定子。
【請求項１４】
前記永久磁石構造が、直線状の変位および／または往復動作用として構成されるリニア構成要素である、請求項１２に記載の固定子。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのコイルの前記閉輪郭が円形である、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の固定子。
【請求項１６】
直径Ｄ１の第１コイルおよびＤ２＜Ｄ１である直径Ｄ２の第２コイルを含み、前記第１コイル及び前記第２コイルは中心の相互軸の回りに延びている、請求項１５に記載の固定子。
【請求項１７】
前記コイルの閉輪郭が扇形の形である、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の固定子。
【請求項１８】
前記コイルが、半径Ｒ１の第１部分と、Ｒ２＜Ｒ１である半径Ｒ２の第２部分とを有し、Ｒ２は中心の相互軸の回りに延びている、請求項１７に記載の固定子。
【請求項１９】
前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの少なくとも一部分が嵌合する位置決めスロットを有するように形成される少なくとも１つの位置決めプレートをさらに含む、請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の固定子。
【請求項２０】
前記一部分が前記磁気導体ユニットの極端部延長部である、請求項１９に記載の固定子。
【請求項２１】
２つ以上の位置決めプレートを含み、前記位置決めプレートのそれぞれは、その中に、前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの異なる一部分を受け入れるように構成される、請求項１９または２０に記載の固定子。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの位置決めプレートが、前記磁気導体ユニットの平面に垂直な平面内に配置される、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の固定子。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの位置決めプレートが、前記電気機械のハウジングに固定取り付けされるように構成される、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の固定子。
【請求項２４】
電気機械の固定子の組み立て方法であって、次の各ステップ、すなわち、
−次の各項、すなわち、
・請求項１〜９のいずれか一項に記載の複数の磁気導体ユニットと、
・少なくとも１つの閉輪郭のコイルと、
・位置決めスロットを含む少なくとも１つの位置決めプレートであって、それぞれが、対応する磁気導体リングユニットの少なくとも一部分をその中に受け入れるように構成される位置決めプレートと、
を用意するステップと、
−前記複数の磁気導体ユニットを前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルと共に前記閉輪郭のコイルの反対側に交互となるよう組み立てて半組み立て固定子を形成して、連続する２つの磁気導体ユニットのどれをとっても、前記磁気導体ユニットの前記第１フレーム部分の壁が前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの一方の側に位置するとともに、前記連続する次の磁気導体ユニットの第２フレーム部分の壁が前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルの反対側に位置するようにさせるステップと、
−前記磁気導体ユニットを前記位置決めスロットの中に固定することによって、前記磁気導体ユニットを前記位置決めプレートの上に組み立てるステップと、
を含む方法。
【請求項２５】
前記固定子が複数の閉輪郭のコイルを含み、前記コイルのそれぞれは、対応するその磁気導体ユニットの上に載るように構成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記閉輪郭のコイルが、前記磁気導体ユニットのフレームの一部分を取り巻くように構成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの閉輪郭のコイルが、前記複数の磁気導体ユニットと相互作用するように構成される相互コイルである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記磁気導体ユニットが請求項１〜９のいずれか一項に記載のものである、請求項２７に記載の方法であって、
−各磁気導体ユニットが前記相互コイルの導線が延びる方向を横切る方向に向けられるように、最初に前記複数の磁気導体ユニットを前記相互コイルの上に装着して半組み立て固定子を形成するステップと、その後、
−大多数の前記磁気導体ユニットのそれぞれを前記位置決めプレートの各位置決めスロットの中に固定することによって、前記半組み立て固定子を前記位置決めプレートの上に装着するステップであって、それによって、組み立て固定子を１つの固定体の形に形成するステップと、
を含み、
その場合、前記位置決めスロットの配置が、前記磁気導体ユニットが一旦固定されると、前記相互コイルを前記組み立て固定子から取り外すことができないように行われる、
方法。
【請求項２９】
前記相互コイルが円形の閉輪郭を有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
円形の閉輪郭および直径Ｄ１の第１コイルと、円形の閉輪郭およびＤ２＜Ｄ１である直径Ｄ２の第２コイルとを設けるステップであって、前記第１及び第２コイルは中心の相互軸の回りに延びている、ステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
扇形の形の閉輪郭のコイルを設けるステップであって、前記コイルは、半径Ｒ１の第１部分と、Ｒ２＜Ｒ１である半径Ｒ２の第２部分とを有し、かつ中心の相互軸の回りに延びている、ステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記磁気導体ユニットがＵ字形である、請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記磁気導体ユニットがＧ字形である、請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記固定するステップの間、各磁気導体ユニットの少なくとも一部分を、前記位置決めプレートのそれぞれの位置決めスロットの中に挿入するステップを含む、請求項２４〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記一部分が前記磁気導体ユニットの極端部延長部である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
２つ以上の位置決めプレートを用意するステップと、各位置決めプレートが、前記複数の磁気導体ユニットのそれぞれの異なる一部分をその中に受け入れるように構成されるように、前記位置決めプレートに前記複数の磁気導体ユニットを固定するステップとを含む、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２４〜３６のいずれか一項に記載の方法によって組み立てた固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本提案は、多極の永久磁石電気機械の分野に関する。この電気機械は、発電機またはダイレクトドライブ（ギヤレス）モータとして用いることができる。提案される電気機械は横方向磁束永久磁石機械（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｆｌｕｘ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｍａｃｈｉｎｅ：ＴＦＰＭ）として分類することができる。
【背景技術】
【０００２】
磁石に基づく電気機械は公知であり、電流が電磁束を発生させるという原理またはその逆の原理に基づいて作動する。ほとんどのこの種の機械において、永久磁石を含む回転子が、電気が通過するコイルに関連付けられる複数の電磁ユニットが発生させる電磁場の内部で回転するように構成される。
【０００３】
その一例が、本出願人が国際公開第１００８９７３４号パンフレットに記述した電気機械である。この特許文献は、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子であってその両者の間に空気ギャップが設けられる回転子とを含む電気機械を開示している。固定子には、固定子の全外周に等しい間隔をもって配置される第１の複数の磁場源が設けられ、回転子には、回転子の全外周に等しい間隔をもって配置される第２の複数の磁場源が設けられる。少なくとも一方の複数の磁場源は電磁石であり、各電磁石は、磁気導体の上に装着される少なくとも１つの磁気コイルを含む。この磁気導体は、磁気等方性および／または磁気異方性の材料から作製される少なくとも１つの部材を含む。
【０００４】
異なる電気機械は、それぞれの形状および組み立て方法を有する種々の電磁ユニットを利用している。
【０００５】
別の例は米国特許第７，８５１，９６５号明細書である。この特許文献は、横方向および／または整流磁束機械およびその構成要素と、その作製方法および使用方法とを開示している。横方向および整流磁束機械に使用するためのいくつかの回転子を、反対の極性を有する磁束集中固定子部分間の「多対多（ｍａｎｙ  ｔｏ  ｍａｎｙ）」磁束スイッチ構成を容易にするように形成することができる。他のいくつかの回転子は、第１材料から形成することができ、第２材料から形成される磁束スイッチを含むことができる。さらに他のいくつの回転子は、機械加工、プレス加工、打抜き加工、折り曲げ加工および／または他の方式で機械的に形成することができる。このような回転子を用いることによって、横方向および／または整流磁束機械は、性能および効率の改善を実現でき、および／または、種々の用途に対して寸法決定または形状設定することができる。
【０００６】
さらに別の例は国際公開第０２３７６５１号パンフレットである。この特許文献は、リニアモータと、その製造方法とを開示しているが、電機子と可動要素との間に流れる漏洩磁束を低減して、電機子と可動要素との間に生成される一方向の磁気引力を低減する方策が用意されている。このリニアモータは、磁性体から形成されるコアと、そのコアの回りに巻回される巻線とを有する電機子を含み、さらに、このリニアモータは、ギャップを介して電機子に対して相対的に動くように支持される可動要素と、可動要素の上部または下部に配置される磁極歯であって、可動要素の動きの方向に沿って所定のピッチで配置されると共に、可動要素を介して互いに反対側に配置される磁極歯と、隣接しかつ反対側の磁極歯が異なる磁極を有するように磁極歯を励起するための巻線とを含み、この場合、前記可動要素は、所定の制御回路に従って巻線を励起することによって、電機子に対して往復動作する。
【０００７】
本明細書における上記参考文献の引用は、これらの参考文献が、本明細書に開示する主題事項の特許性に何らかの形で関連していることを意味すると推断されるべきではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主題事項の一態様によれば、電気機械の固定子に用いられるように構成されると共に、単一の固定体によって構成される電磁ユニットが提供される。この電磁ユニットは、２つの端部延長部によって構成されるネック部分を含み、その２つの端部延長部は、電気機械の被駆動構成要素の一部分をその中に受け入れるために十分に間隔を開けて配置されると共に、その間に対称軸を規定する。この電磁ユニットは、さらに、端部延長部から延びるフレームであって、その端部延長部の平面と同じかまたは平行な平面の上に載るフレームを含み、そのフレームは、対称軸の一方の側に範囲Ｗ１まで延びる第１フレーム部分と、対称軸のもう一方の側に範囲Ｗ２＜Ｗ１まで延びる第２フレーム部分とを有する。但し、Ｗ１、Ｗ２は対称軸に垂直に測定され、かつ、少なくとも第１フレーム部分は、電気機械のコイルをその中に受け入れるように構成される。
【０００９】
特異な一例によれば、端部延長部を真直にすることができる。さらに、端部延長部は、フレームから離れるに連れて狭くなるテーパ形状を有することができる。
【００１０】
フレームは、長方形とすることができるが、特異な一例によれば、正方形とすることができる。
【００１１】
特定の一例に従って、Ｗ２を、端部延長部の一方と対称軸との間の距離に等しくすることができる。具体的には、これは、フレームの一方の側が、端部延長部の一方と共線になる場合に生起する。
【００１２】
電磁ユニットは複数の平板から作製できる。各平板は、厚さｔと、その電磁ユニットの形状と同様の形状とを有し、その平板は接合されて、厚さｙの合計である複合厚さＹの電磁ユニットを形成する。平板は相互に溶接できる。
【００１３】
本願の主題事項の別の態様によれば、閉輪郭の相互コイルと、そのコイルの上に装着された本願の前記の態様による複数の電磁リングユニットであって、それぞれがその輪郭に垂直な方位に向けられる複数の電磁リングユニットとを含む電気機械の固定子が提供される。この場合、第１フレーム部分はコイルの閉輪郭の外側に配置され、第２フレーム部分はコイルの閉輪郭の内部に配置される。
【００１４】
電磁ユニットは、そのネック部分が、電気機械の被駆動構成要素用の通過スペースを一緒に形成するように配置できる。被駆動構成要素は永久磁石構造とすることができる。
【００１５】
一例によれば、その構造を、軸の回りに回転するように構成される回転子とすることができ、別の例によれば、その構造を、直線状の変位および／または往復動作用として構成されるリニア構成要素とすることが可能である。
【００１６】
電磁ユニットは、１つの電磁ユニットの第１フレーム部分が次に続く電磁ユニットの第１部分の反対方向を向く交互配置において、相互コイルの輪郭に沿って連続的に配置できる。
【００１７】
コイルの閉輪郭は円形とすることができる。特に、固定子は、直径Ｄ１の第１コイルおよび直径Ｄ２＜Ｄ１の第２コイルを備えることができ、それらのコイルは中心の相互軸の回りに延びている。
【００１８】
この場合には、電磁ユニットは、１つの電磁ユニットの第１フレーム部分が、第１コイルの円形の閉輪郭の境界の外側に位置し、一方、次に続く電磁ユニットの第１フレーム部分は、第２コイルの円形の閉輪郭の境界の内部に位置するように、交互順序においてコイル輪郭に沿って配置される。
【００１９】
代わりの方式として、コイルの閉輪郭が扇形の形である。具体的には、コイルが、半径Ｒ１の第１部分と、半径Ｒ２＜Ｒ１の第２部分とを有することができ、中心の相互軸の回りに延びている。
【００２０】
この場合には、電磁ユニットは、１つの電磁ユニットの第１フレーム部分が、コイルの第１部分の境界の外側に位置し、一方、次に続く電磁ユニットの第１フレーム部分は、コイルの第２部分の境界の内部に位置するように、交互順序においてコイル輪郭に沿って配置される。
【００２１】
固定子は、さらに、複数の電磁ユニットのそれぞれの少なくとも一部分が嵌合する位置決めスロットを有するように形成される少なくとも１つの位置決めプレートを含むことができる。特に、この一部分は、電磁ユニットの端部延長部とすることができる。
【００２２】
固定子は、２つ以上の位置決めプレートを含むことができ、その位置決めプレートのそれぞれは、その中に、複数の電磁ユニットのそれぞれの異なる一部分を受け入れるように構成される。
【００２３】
この配置によって、電磁ユニットを位置決めスロットの内部に位置決めすることにより、固定子を単一の固定体にすることができる。特に、少なくとも１つの位置決めプレートは、電磁ユニットの平面に垂直な平面内に配置できる。さらに、この少なくとも１つの位置決めプレートは、電気機械のハウジングに固定取り付けされるように構成できる。
【００２４】
本願の主題事項のさらに別の態様によれば、電気機械の固定子の組み立て方法が提供される。前記方法は、次の各ステップ、すなわち、
−次の各項、すなわち、
・それぞれが単一の固定体によって構成される複数の電磁ユニットと、
・少なくとも１つのコイルと、
・位置決めスロットを含む少なくとも１つの位置決めプレートであって、それぞれが、対応する電磁リングユニットの少なくとも一部分をその中に受け入れるように構成される位置決めプレートと、
を用意するステップと、
−複数の電磁ユニットをコイルと共に組み立てて、半組み立て固定子を形成するステップと、
−電磁ユニットを前記位置決めスロットの中に固定することによって、電磁ユニットを位置決めプレートの上に組み立てるステップと、
を含む。
この配置によって、電磁ユニットを位置決めプレートに固定した後、コイルを固定子から取り外すことはできないようにすることができる。
【００２５】
一例によれば、その固定子は複数のコイルを含み、そのコイルのそれぞれは、対応するその電磁ユニットの上に載るように構成され、さらに、そのコイルは、電磁ユニットのフレームの一部分を取り巻くように構成される。
【００２６】
別の例によれば、前記コイルは、複数の電磁ユニットと相互作用するように構成される相互コイルである。その場合、この方法は、
−各電磁ユニットが縦方向に対して横方向に向けられるように、最初に複数の電磁ユニットを相互コイルの上に装着して半組み立て固定子を形成するステップと、その後、
−大多数の電磁ユニットのそれぞれを位置決めプレートの各位置決めスロットの中に固定することによって、半組み立て固定子を位置決めプレートの上に装着するステップであって、それによって、組み立て固定子を１つの固定体の形に形成するステップと、
を含み、
その場合、位置決めスロットの配置は、電磁ユニットが一旦固定されると、相互コイルを組み立て固定子から取り外すことができないように行われる。
【００２７】
一例によれば、電磁ユニットをＵ字形とすることができ、別の例によれば、電磁ユニットをＧ字形とすることができる。
【００２８】
固定するステップは、各電磁ユニットの少なくとも一部分を、位置決めプレートのそれぞれの位置決めスロットの中に挿入するステップを含むことができる。特に、この一部分は、電磁ユニットの端部延長部とすることができる。
【００２９】
この方法は、２つ以上の位置決めプレートを設けるステップと、各位置決めプレートが、複数の電磁ユニットのそれぞれの異なる一部分をその中に受け入れるように構成されるように、その位置決めプレートに複数の電磁ユニットを固定するステップとを含むことができる。
【００３０】
本願の主題事項のさらに別の態様によれば、本願の主題事項の上記の態様の方法に従って組み立てられる固定子が提供される。
【００３１】
本明細書に開示される主題事項をさらによく理解するために、かつ、それを実際にどのように実施し得るかを例証するために、以下、添付の図面を参照して、非制限的な事例のみによって実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願の主題事項の一態様による電気機械の円形固定子の概略等角図である。
【図２】本願のリニア固定子の概略等角図である。
【図３】図２のリニア固定子の概略上面図である。
【図４】図３の固定子の概略等角図である。
【図５】図４の固定子の、永久磁石が取り外された概略等角図である。
【図６】図５の固定子の概略分解図である。
【図７】図２の固定子の電磁ユニットの組み立て中の概略等角図である。
【図８】図２の固定子の電磁ユニットの組み立てられた概略等角図である。
【図９】図１の電気機械に用いられる巻線の概略等角図である。
【図１０Ａ】電磁ユニットおよび永久磁石の一部分の概略正面図である。
【図１０Ｂ】電磁ユニットおよび永久磁石の一部分の側面図である。
【図１１】電磁ユニットを相互コイルの上に装着するステップの概略等角図である。
【図１２】図１１の別のステップの概略等角図である。
【図１３Ａ】固定子の電磁ユニットを相互コイルの上に装着するステップの概略等角図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａとは別のステップの概略等角図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａとはさらに別のステップの概略等角図である。
【図１３Ｄ】図１３Ａとはさらに別のステップの概略等角図である。
【図１４Ａ】コイルの上に装着された場合の電磁ユニットの概略正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの背面図である。
【図１５】図１４Ａ、１４Ｂのユニットの概略等角図であり、電磁ユニット内部における磁束を表している。
【図１６Ａ】固定子の電磁ユニットの概略正面図であり、固定子の組み立ての間、位置決めプレートを配置できる一平面を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ａとは別の平面を示す。
【図１６Ｃ】図１６Ａとはさらに別の平面を示す。
【図１６Ｄ】図１６Ａとはさらに別の平面を示す。
【図１７Ａ】底部位置決めプレートの概略等角図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの位置決めプレートが装着された固定子を示す。
【図１８Ａ】中央位置決めプレートの概略等角図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの位置決めプレートが装着された固定子を示す。
【図１９Ａ】頂部位置決めプレートの概略等角図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａの位置決めプレートが装着された固定子を示す。
【図２０】複数の位置決めプレートを含む組み立て固定子の概略等角図である。
【図２１】図２０と同様の別の等角図である。
【図２２】図２０と同様のさらに別の等角図である。
【図２３】図２０と同様のさらに別の等角図である。
【図２４Ａ】直線状の永久磁石を有する固定子の概略分解等角図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに類似の別の分解図である。
【図２５】直線状の永久磁石およびその組み立て用構築ブロックの概略分解等角図である。
【図２６】図２５と同様の別の等角図である。
【図２７Ａ】直線状の永久磁石アセンブリの概略分解等角図である。
【図２７Ｂ】永久磁石の概略分解等角図である。
【図２８】永久磁石の別の等角図である。
【図２９】永久磁石のさらに別の等角図である。
【図３０】冷却フィンを有する直線状の永久磁石の概略等角図である。
【図３１】図３０に類似の別の形の永久磁石の概略等角図である。
【図３２Ａ】冷却フィンの概略等角図である。
【図３２Ｂ】図３０に類似のさらに別の形の永久磁石の概略等角図である。
【図３３Ａ】電気機械のフィン装置の概略等角図である。
【図３３Ｂ】電気機械の回転子の概略等角図である。
【図３４】リニア電気機械の一部分の概略等角図である。
【図３５Ａ】図３４の部分の概略等角図である。
【図３５Ｂ】図３５Ａの側面図である。
【図３６】直線状の永久磁石を変位させた場合の図３４の電気機械の一部分の概略等角図である。
【図３７Ａ】図３６の部分の概略等角図である。
【図３７Ｂ】図３７Ａの側面図である。
【図３８】電気機械のリニア形態の別の例の概略等角図である。
【図３９】図３８の機械の概略側面図である。
【図４０】図３８の電気機械の概略正面等角図である。
【図４１】図３８の電気機械の概略正面等角図である。但し、明確化のため一部分が取り外されている。
【図４２】図３８の電気機械に使用する永久磁石の概略部分分解図である。
【図４３Ａ】電気機械の回転子および固定子の概略等角図である。
【図４３Ｂ】図４３Ａの上面図である。
【図４３Ｃ】固定子が円弧状の電気機械の回転子および固定子の概略等角図である。
【図４３Ｄ】図４３Ｃの概略分解等角図である。
【図４４Ａ】別の形の電気機械の図４３Ａに対応する概略等角図である。
【図４４Ｂ】図４４Ａの電気機械の図４３Ｂに対応する概略等角図である。
【図４４Ｃ】図４４Ａの電気機械の図４３Ｃに対応する概略等角図である。
【図４４Ｄ】図４４Ａの電気機械の図４３Ｄに対応する概略等角図である。
【図４５】図４３Ａ〜図４４Ｄの電気機械の概略正面図である。
【図４６Ａ】本願の電気機械の固定子および回転子の概略等角図である。
【図４６Ｂ】図４６Ａの上面図である。
【図４６Ｃ】図４６Ａの概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図４６Ｄ】図４６Ｃの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図４６Ｅ】図４６Ｃの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図４６Ｆ】図４６Ｃの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図４７】図４６Ａおよび図４６Ｂの電気機械の概略上面図である。
【図４８】電気機械の概略分解図である。
【図４９Ａ】図４８の電気機械の概略等角図である。
【図４９Ｂ】図４９Ａの側面図である
【図５０Ａ】図４８の電気機械の第１サブアセンブリの概略等角図である。
【図５０Ｂ】図５０Ａの正面図である。
【図５０Ｃ】図５０Ａの側面図である。
【図５１Ａ】図４８の電気機械の第２サブアセンブリの概略等角図である。
【図５１Ｂ】図５１Ａの正面図である。
【図５１Ｃ】図５１Ａの側面図である。
【図５２Ａ】図４８の電気機械の第３サブアセンブリの概略等角図である。
【図５２Ｂ】図５２Ａの別の等角図である。
【図５２Ｃ】図５２Ａの正面図である。
【図５３Ａ】図４８の電気機械の一部分の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図５３Ｂ】図５３Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図５３Ｃ】図５３Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図５３Ｄ】図５３Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図５４Ａ】図４８の電気機械の回転子サブアセンブリの概略等角図である。
【図５４Ｂ】図５４Ａの一部分の概略等角図である。
【図５４Ｃ】図５４Ａの別の一部分の等角図である。
【図５５】図４８の電気機械の概略分解等角図である。
【図５６Ａ】Ｇ字形電磁ユニットの追加的な例の概略正面図である。
【図５６Ｂ】Ｇ字形電磁ユニットの別の追加的な例の正面図である。
【図５７】本願の別の例による電気機械の一部分の概略等角図である。
【図５８】図５７の電気機械のリニア形態方式を概略的に示す。
【図５９Ａ】図５８の電気機械の一部分の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図５９Ｂ】図５９Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図５９Ｃ】図５９Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図５９Ｄ】図５９Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６０Ａ】電気機械のさらに別の例の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図６０Ｂ】図６０Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図６０Ｃ】図６０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６０Ｄ】図６０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６１Ａ】電気機械のさらに別の例の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図６１Ｂ】図６１Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図６１Ｃ】図６１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６１Ｄ】図６１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６１Ｅ】図６１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６１Ｆ】図６１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図６２】図５８の固定子の電磁ユニットの組み立て中の概略等角図である。
【図６３】図５８の固定子の電磁ユニットの組み立てられた概略等角図である。
【図６４】図５８の電気機械に用いられる巻線の概略等角図である。
【図６５Ａ】電磁ユニットおよび永久磁石の一部分の概略正面図である。
【図６５Ｂ】図６５Ａの側面図である。
【図６６】図６５Ａ、６５Ｂのユニットの概略等角図であり、電磁ユニット内部における磁束を表している。
【図６７Ａ】固定子の電磁ユニットの概略正面図であり、固定子の組み立ての間、位置決めプレートを配置できる一平面を示す。
【図６７Ｂ】図６７Ａとは別の平面を示す。
【図６７Ｃ】図６７Ａとはさらに別の平面を示す。
【図６７Ｄ】図６７Ａとはさらに別の平面を示す。
【図６８Ａ】位置決めプレートの概略等角図である。
【図６８Ｂ】図６８Ａの位置決めプレートを使用した電気機械の一部分の概略等角図である。
【図６９】１つの設計の位置決めプレートの概略等角図である。
【図７０】別の設計の位置決めプレートの概略等角図である。
【図７１】さらに別の設計の位置決めプレートの概略等角図である。
【図７２Ａ】中央位置決めプレートの概略等角図である。
【図７２Ｂ】図７２Ａの位置決めプレートを含む電気機械の一部分の概略等角図である。
【図７３Ａ】頂部位置決めプレートの概略等角図である。
【図７３Ｂ】図７３Ａの位置決めプレートを含む電気機械の一部分の概略等角図である。
【図７４】電気機械のハウジングの概略断面等角図である。
【図７５】電気機械の固定子の組み立ての一段階を示す概略等角図である。
【図７６】電気機械の固定子の組み立ての別の段階を示す概略等角図である。
【図７７】電気機械の固定子の組み立てのさらに別の段階を示す概略等角図である。
【図７８】電気機械の固定子の組み立てのさらに別の段階を示す概略等角図である。
【図７９】リニア形態の電気機械の概略等角図である。
【図８０】図７９の側面図である。
【図８１】リニア形態の電気機械の別の例の概略等角図である。
【図８２】図８１の側面図である。
【図８３】図８１、８２の電気機械の概略分解等角図である。
【図８４Ａ】電気機械の回転構成の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図８４Ｂ】図８４Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図８５Ａ】図８４Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８５Ｂ】図８４Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８６Ａ】電気機械の回転構成の別の例の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図８６Ｂ】図８６Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図８６Ｃ】図８６Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８６Ｄ】図８６Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８６Ｅ】図８６Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８７】図８６Ａ〜８６Ｅの電気機械の概略上面図である。
【図８８Ａ】電気機械の回転構成のさらに別の例の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図８８Ｂ】図８８Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図８８Ｃ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｄ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｅ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｆ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｇ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｈ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｉ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８８Ｊ】図８８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図８９Ａ】本願のさらに別の例による電気機械の概略背面等角図である。
【図８９Ｂ】図８９Ａの電気機械の概略等角図である。
【図９０Ａ】図８９Ａ、８９Ｂの電気機械の内部構造を示す概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図９０Ｂ】図９０Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図９０Ｃ】図９０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９０Ｄ】図９０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９０Ｅ】図９０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９０Ｆ】図９０Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９１Ａ】図８９Ａ、８９Ｂの電気機械に使用する回転子の部分の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図９１Ｂ】図９１Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図９１Ｃ】図９１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９１Ｄ】図９１Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図９２Ａ】本願の電気機械のさらに別の例の概略等角図である。
【図９２Ｂ】図９２Ａの電気機械の回転子および固定子の概略等角図である。
【図９２Ｃ】図９２Ａの電気機械の回転子の概略等角図である。
【図９３】図９２Ａの電気機械の固定子の位置決めプレートの概略上面図である。
【図９４】図９３に類似の別図である。
【図９５】本願の電気機械のさらに別の例の概略等角図である。
【図９６】図９５の電気機械の概略分解等角図である。
【図９７】本願の主題事項のさらに別の例による電気機械の概略等角図である。
【図９８】図９７の電気機械のリニア形態の概略等角図である。
【図９９】図９８の電気機械の固定子の基本ユニットの概略等角図である。
【図１００】図９９の固定子に使用する電磁ユニットの概略等角図である。
【図１０１】図９８の固定子の基本的な構成要素の概略等角図である。
【図１０２】図９８の固定子の同様の構成要素の概略等角図である。
【図１０３】図９８の固定子の同様の構成要素の概略等角図である。
【図１０４】図９８の固定子のさらに別の構成要素の概略等角図である。
【図１０５】図９８の固定子の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図１０６】図１０５の類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図１０７】図１０５の類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１０８】図１０５の類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１０９Ａ】図９８の固定子に用いられる電磁ユニットの概略正面図である。
【図１０９Ｂ】図１０９Ａの側面図である。
【図１１０】図１０９Ａ、１０９Ｂの電磁ユニットの概略正面図であり、それを通過する磁束を示す。
【図１１１Ａ】固定子の電磁ユニットの概略正面図であり、固定子の組み立ての間、位置決めプレートを配置できる一平面を示す。
【図１１１Ｂ】図１１１Ａとは別の平面を示す。
【図１１１Ｃ】図１１１Ａとはさらに別の平面を示す。
【図１１１Ｄ】図１１１Ａとはさらに別の平面を示す。
【図１１２Ａ】ベース位置決めプレートの概略等角図である。
【図１１２Ｂ】ベース位置決めプレート上に装着された固定子の概略等角図である。
【図１１３Ａ】中央位置決めプレートの概略等角図である。
【図１１３Ｂ】中央位置決めプレート上に装着された固定子の概略等角図である。
【図１１３Ａ】頂部位置決めプレートの概略等角図である。
【図１１３Ｂ】頂部位置決めプレート上に装着された固定子の概略等角図である。
【図１１５】電気機械のハウジングの概略断面等角図である。
【図１１６】図１１５に類似の別図である。
【図１１７】固定子の組み立ての一段階を示す概略等角図である。
【図１１８】固定子の組み立ての別の段階を示す概略等角図である。
【図１１９】固定子の組み立てのさらに別の段階を示す概略等角図である。
【図１２０】固定子の組み立てのさらに別の段階を示す概略等角図である。
【図１２１】リニア固定子の概略底面等角図である。
【図１２２】図１２１のリニア固定子の概略等角図である。
【図１２３】図１２１のリニア固定子の概略側面図である。
【図１２４】リニア電気機械の別の形態の概略等角図である。
【図１２５】図１２４のリニア電気機械の別の概略等角図である。
【図１２６】図１２５の電気機械の一部分の概略等角図である。
【図１２７】図１２５の電気機械の一部分の概略分解等角図である。
【図１２８Ａ】電気機械の回転子および固定子の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図１２８Ｂ】図１２８Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図１２８Ｃ】図１２８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１２８Ｄ】図１２８Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１２９Ａ】別の形態の回転子および固定子の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図１２９Ｂ】図１２９Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図１２９Ｃ】図１２９Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１２９Ｄ】図１２９Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１３０】図１２８の電気機械の概略上面図である。
【図１３１】半組み立て電気機械の概略等角図である。
【図１３２】図１３１の電気機械の固定子の概略等角図である。
【図１３３】図１３１の電気機械の回転子の概略等角図である。
【図１３４Ａ】図１３１の電気機械の一部分の概略等角図であり、その組み立ての一段階を示す。
【図１３４Ｂ】図１３４Ａの類似図であり、その組み立ての別の段階を示す。
【図１３４Ｃ】図１３４Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１３４Ｄ】図１３４Ａの類似図であり、その組み立てのさらに別の段階を示す。
【図１３５】図１３１の電気機械の概略上面図である。
【図１３６】電気機械の概略分解等角図である。
【図１３７】図１３６の電気機械の回転子の概略等角図である。
【図１３８】電気機械の概略分解等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
一般に認められた略語
ＴＦＰＭ−横方向磁束永久磁石機械（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｆｌｕｘ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｍａｃｈｉｎｅ）
ＬＦＰＭ−リニア横方向磁束永久磁石機械（ｌｉｎｅａｒ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｆｌｕｘ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｍａｃｈｉｎｅ）
ＡＦＰＭ−軸方向磁束永久磁石機械（ａｘｉａｌ  ｆｌｕｘ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｍａｃｈｉｎｅ）
ＲＦＰＭ−半径方向磁束永久磁石機械（ｒａｄｉａｌ  ｆｌｕｘ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｍａｃｈｉｎｅ）
Φｐｍ−永久磁石の発生磁束
Ｉ−スロットの巻線を流れる電流
Ａ、Ｂ、Ｃ−固定子巻線の位相
Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ−断面
ｐ−極対の個数
ｐｓ−スロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数
ｔ−一位相におけるスロットの個数
ｓ−スロットの磁気導体の個数
τｐ−極ピッチ
τｓ−スロットのピッチ
Ｌｃ−巻線幅
ｈｃ−巻線高さ
Ｌｐｍ−磁石長さ
Ｌ２−磁気導体積層体の薄板の幅
ｈｏ−空気ギャップの距離
ｈｐｍ−磁化軸に沿う磁石高さ
Ｘｐｍ−磁石幅
Δｐｍ−隣接磁石間の距離
Ｘｅｍ−磁気導体の幅
Ｃｅｍ−隣接磁気導体間の距離
Ｘｓ−一位相内のスロット間の距離
Ｘｐｈ−位相間の距離
【００３４】
本明細書に記載する本発明は、２つの基本的な形態に分割できる例を含む。すなわち、
−ソレノイド巻線−各電磁ユニットに、それ自体のコイルが設けられ、その電磁ユニットのフレーム上に装着される、巻線と、
−分布巻線−１つ以上の相互コイルが設けられ、その各コイルは、複数の電磁ユニットをその上に装着するように構成される、巻線と、
である。
【００３５】
第２の分布巻線の例の場合、２つの異なる例が提供される。すなわち、Ｕ字形の電磁ユニットを使用する１つの例と、Ｇ字形の電磁ユニットを使用するもう１つの例とである。
【００３６】
最初に図１〜５５に注目する。これらの図においては、Ｇ字形の電磁ユニットを有する分布巻線が用いられる。
【００３７】
多極電気機械１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して動く（回転する）回転子１２０であって、それらの間に空気ギャップ１３０を有する回転子１２０とを含む（図１）。
【００３８】
固定子１１０はスロット１４０から組み立てられる。基本的なＬｅｇｏ部品としてのスロット１４０の概念を用いて、種々のＴＦＰＭのタイプ、すなわち、リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）、軸方向（ＡＦＰＭ）および半径方向（ＲＦＰＭ）磁束永久磁石機械を組み立てることができる。ここで、ＬＦＰＭ１００の例を用いて、固定子のスロット１４０の設計について考えてみよう。
【００３９】
固定子スロット
ＬＦＰＭ１００の例を用いて、固定子のスロット１４０の設計について考えてみる（図２）。多極ＬＦＰＭ１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して直線状に動く電機子１２０であって、それらの間に２つの空気ギャップ１３０を有する電機子１２０とを含む。図２は、固定子１１０が３個のスロット１４０として具現化され、かつ、電機子１２０が交互極性の永久磁石１２１を含むＬＦＰＭ１００を示す。
【００４０】
図３〜６は、磁気導体１４２および巻線１４１を含む固定子スロット１４０を示す。磁気導体１４２は、リニア機械１００の電機子１２０の移動方向に垂直な平面内に向けられている（図２）。磁気導体１４２はＧ字形の固体設計を有する（図７、８）。それは、積層体１４３に組み合わされた電磁鋼板の薄板１４６（図７）、あるいは、粉末状の軟磁性材料（図８）から作製できる。図９は、ホルダまたは型の上に巻回することによって作製し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理したスロットの巻線１４１を示す。
【００４１】
磁気導体１４２の極の延長部１４４のセクションは磁束集中器である。それは（鈍角を有する）直角三角形であり、その斜辺以外の辺の１つはもう一方の辺の２倍より大きい。すなわち、Ｌｐｍ＞２×Ｌ２である（図１０Ａ、１０Ｂ）。極延長部１４４の鈍角は、機械的強度を作出し、かつ磁気導体１４２のこのセクションの飽和を制限するために必要である（図１０Ａ、１０Ｂ）。
【００４２】
固体の磁気導体１４２をＧ字形に設計することによって、スロット１４０の組み立ての間の、巻線１４１の上への磁気導体１４２の装着が可能になる（図１１、１２）。スロット１４０組み立ての間の操作の順序が図１３Ａ〜１３Ｄに示される。磁気導体１４２は、図１３Ａ〜１３Ｄに示すように、先に製作された巻線１４１（ホルダの上に巻回され、絶縁され、かつワニス処理される）の固定部に装着して固定される。矢印は、巻線１４１に対する磁気導体１４２の移動方向を示す。磁気導体１４２のＧ字形の設計によって、スロット１４０の組み立ての間、それぞれの隣接する磁気導体が巻線１４１の反対側に装着されるように、磁気導体１４２を巻線１４１の上に装着することが可能になる。各後続の磁気導体１４２は、巻線１４１の一方の側に配置される各後続の磁気導体１４２の永久磁石１２１が発生する磁束Φｐｍの方向が、巻線１４１の反対部位に配置される先行の導体１４２における磁束に対して反対向きとなるように、先行する磁気導体に対して１８０°回転される（図１４Ａ、１４Ｂ）。
【００４３】
電気機械１００の発電機としての運転モードの場合は、磁束Φｐｍは巻線１４１のワイヤの回りに閉じており、磁石１２１を磁気導体１４２および巻線１４１に対して動かすと、それによって、巻線１４１のワイヤの中に信号が誘起され、起電力が発生する。巻線１４１の電気回路が閉じられると、それに電流Ｉが流れる（図１５）。磁束Φｐｍは空気ギャップ１３０を２回横切る。
【００４４】
ここで特に図１６Ａ〜１６Ｄを参照すると、一般的に符号１４２で示す電磁ユニットが示されている。この電磁ユニットは２つの端部延長部Ｅによって形成されるネック部分を含み、この２つの端部延長部は、その間に回転子の一部分を受け入れるように構成されるスロットを画定する。スロットは対称軸ＸＳを有する。
【００４５】
電磁ユニットは、さらに、対称軸の左側に距離Ｗ１だけに延びる第１フレーム部分Ｆ１と、対称軸の右側に距離Ｗ２＜Ｗ１だけに延びる第２フレーム部分Ｆ２と有するフレームＦを含む。実際には、第２フレーム部分Ｆ２は、右手側の端部延長部Ｅの単なる延長部である。
【００４６】
電磁ユニット１４２の上記の幾何学的形状を本明細書においては「Ｇ字形」と称する。「Ｇ字形」という用語は、図５６Ａおよび５６Ｂに表現するような付加的なすべての種々の形態を含むことが理解されるべきである。
【００４７】
以下に詳述するように、各電磁ユニット１４２の少なくとも第１フレーム部分は、その中に、電気機械の相互コイルの一部分を受け入れるように構成される。
【００４８】
固定子
固定子１１０の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体１４２を堅固に固定して、回転子１２０が固定子１１０に対して回転する間（電機子１２０を動かす間）、磁気導体１４２が、回転子の磁石１２１と磁気導体１４２の極の延長部１４４（本明細書では「端部延長部」Ｅとも呼称する）との間に発生する力に確実に耐えなければならない（図２）。Ｇ字形の磁気導体１４２が剛性の金属構造であることを考慮して、それを、図１１に示す横方向平面Ａ−Ａ、Ｂ−ＢまたはＣ−Ｃの少なくともいずれかにおいて固定することが提案される。磁気導体１４２のサイズに応じて、確実な固定に必要な横方向平面の位置および個数の選択肢を選ぶことができる。
【００４９】
磁気導体１４２を固定するために、次の選択肢が用意される。すなわち、
１．スロットの伝熱フレーム１５３（図１７Ａ、１７Ｂ）が、磁気導体１４２を装着するためのベースであり（Ｃ−Ｃ断面に対応する）、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される。フレーム１５３は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム１５３の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム１５３はＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム１５３によって、巻線１４７からＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。
２．固定用断熱ボード１５４（図１８Ａ、１８Ｂ）が、非磁性の非導電材料、例えばｋｅｖｌａｒから作製される（Ｂ−Ｂ断面に対応する）。ボード１５４によって、磁気導体１４２の相互の間の固定および外部ケーシング１５０との固定が確保される。そのボード１５４は、永久磁石１２１の領域を巻線１４７が発生する熱から部分的に防護する（熱から絶縁する）。
３．固定子のスロット１４０は、図１９Ａ、１９Ｂに示す少なくとも１つの制限ボード１５５であって、非磁性および／または非導電性の材料から作製される制限ボード１５５を含むことができる（断面Ａ−Ａに対応する）。ボード１５５は、磁気導体１４２の極の延長部１４４の任意の平面内に、例えば、図１９Ａ、１９Ｂに示すように極の延長部１４４の先端に装着することができる。ボード１５５は、接着剤を用いて磁気導体１４２に固定される。ボード１５５は、ＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定することができる。
４．エポキシベースの組成物１５６。この組成物１５６は、Ａ−Ａ断面に合致する磁気導体１４２の極の延長部１４４の領域に注ぎ込まれる。
【００５０】
磁気導体１４２を固定する選択肢のそれぞれは、独立に、あるいは、上記に検討した他の選択肢と任意に組み合わせて用いることができる（図２０〜２３）。
【００５１】
図２０は、固定用の断熱ボード１５４と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【００５２】
図２１は、制限ボード１５５と共に固定用断熱ボード１５４を適用する選択肢を示す。
【００５３】
図２２は、制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【００５４】
図２３は、固定用の断熱ボード１５４および制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【００５５】
固定子１１０の組み立て方法は、スロット１４０の組み立て、すなわち、
１．被加圧薄板１４６を積層体１４３に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体１４２を成形することによって磁気導体１４２を作製するステップと、
２．ホルダまたはフレームの上に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理して巻線１４１を作製するステップと、
３．図１３Ａ〜１３Ｄに示すように磁気導体１４２を巻線１４１の上に装着するステップと、
４．磁気導体１４２の不活性部分１４５をスロットフレーム１５３に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
５．巻線１４１を磁気導体１４２の上に接着剤によって固定するステップと、
６．磁気導体１４２の極の延長部１４４を、特殊な固定部において相互の間に固定するステップ（上記のように、磁気導体１４２の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる）と、
を含む。
【００５６】
その後、組み立てられたスロット１４０を、外部本体１５０、例えば電気機械１００の端部シールド１５１に装着して固定する。
【００５７】
スロット１４０の組み立て技術の特色は、先行して作製された磁気導体１４２が、用意された巻線１４１の上に装着され、引き続いて相互に固定され、それによってスロット１４０が形成されるという点にある。
【００５８】
回転子（電機子）
図２４〜２６はＬＦＰＭの電機子１２０を示す。磁石１２１の配置領域の内部においては、電機子１２０内に軟磁性材料は存在しない。各電機子磁石１２１の両極は、対応する磁気導体１４２の極の延長部１４４によって包囲されている（図２）。
【００５９】
電機子の永久磁石１２１は、磁気導体１４２の反対側で、その横方向表面がベース１２２に固定されている。この電機子のベース１２２は非磁性材料から作製される。電機子のベース１２２には溝１２３が設けられ、磁石１２１の横方向表面には少なくとも１つの孔１２４が配置され（図２７）、結合用のねじ１２５が用いられる。
【００６０】
電機子１２０上の磁石１２１は接着剤で固定される。図２５は、ギャップなしの磁石１２１を用いる電機子１２０の設計の選択肢を示し、図２６は、非磁性のインサート１２６を含む選択肢を示す。図２７は、磁石１２１用の溝１２３を有する電機子のベース１２２と、孔１２４を含む磁石１２１と、非磁性のインサート１２６と、ねじ１２５とを示している。孔１２４を磁石１２１の横方向表面上に配置する（図２８）と、公知の従来型のＲＦＰＭ１００の設計に適用される磁石１２１の極上への孔１２４の配置の場合（図２９）のような、作用磁束Φｐｍの損失が生じることはない。
【００６１】
電気機械の回転子（電機子）１２０には、永久磁石１２１を固定するねじ１２５の下部に装着されるファン１７０が設けられる（図３０〜３３）。このファン１７０は、インペラの形の非磁性材料から作製される。
【００６２】
インペラ１７０は、個別要素１７１として（図３０）、あるいは、磁石１２１間のインサート１２６として（図３１）、あるいは、羽根付き帯材１７２として（図３２Ａ、３２Ｂ）、あるいは、羽根付きリング１７３として（図３３）として作製することができる。大型の電気機械１００の場合には、帯材１７２およびリング１７３を数個の部品から構成することができる。
【００６３】
ファン１７０は、磁石１２１の回転子（電機子）のベース１２２への固定を改善し、熱対流を確実にする。
【００６４】
電気機械の構造
固体の磁気導体の巻線の上への装着を確実にするために、巻線の幅Ｌｃおよび高さｈｃ（図９）が次の関係式によって制限される（図１０Ａ、１０Ｂ）。すなわち、
ｈｃ＜Ｌｓ−３×Ｌ２−ｈｐｍ−２×ｈｏ  ［１］
Ｌｃ＜Ｌａ−Ｌｐｍ−Ｌ２  ［２］
【００６５】
各磁気導体によってスロットの巻線内に導かれる信号を組み合わせるために、次の条件が満たされなければならない（図１０Ａ、１０Ｂ）。すなわち、
１．スロットの磁気導体の個数ｓ（ｓ＝２、３、４．．．）は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数の２倍に等しくなければならない。すなわち、ｓ＝２ｐｓ  ［３］
２．極ピッチτｐは、スロットのピッチτｓに等しくなければならない。すなわち、τｐ＝τｓ  ［４］
３．極ピッチτｐは、磁石の幅Ｘｐｍと、隣接する磁石間の距離Δｐｍとの合計に等しくなければならない。すなわち、τｐ＝Ｘｐｍ＋Δｐｍ  ［５］
４．極ピッチτｓは、磁気導体の幅Ｘｅｍと、隣接する磁気導体間の距離Ｃｅｍとの合計に等しくなければならない。すなわち、
τｓ＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ，ｉ．ｅ．  ［６］
τｐ＝τｓ＝Ｘｐｍ＋Δｐｍ＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ  ［７］
【００６６】
各相のＴＦＰＭが、一位相において結合する信号用としてｔ個（但し、ｔ＝１、２、３．．．）のスロットを含む場合は、スロット間の距離Ｘｓは極ピッチτｐの倍数である。すなわち、Ｘｓ＝τｐ×ｎ（但し、ｎ＝１、２、３．．．）  ［８］
【００６７】
ｎの値は、スロットの巻線の２つの隣接する曲がり部分を配置するのに十分なように選択される。
【００６８】
ＴＦＰＭは多相構成を有することができる。例えば、３相のＴＦＰＭの場合には、各相の信号を１２０°にシフトするために、位相間の距離Ｘｐｈは次式になる。すなわち、
【数１】
0006634018.tif 000002
但し、ｍ＝１、２、４、５、７、８、１０．．．（すなわち３によって割り切れない正の整数）である。ｍの値は、スロットの巻線の２つの隣接する曲がり部分を配置するのに十分なように選択される。
【００６９】
３相のＴＦＰＭの場合には、コギングトルクの低い脈動値が、付加的な関係式、すなわち、
【数２】
0006634018.tif 000003
によって確保される。
【００７０】
コギングトルクの低い脈動値は、関係式［９］および［１０］、すなわち、位相間の距離の選択、つまり磁気導体の幅および導体間の距離の選択によって確保される。この場合、寄生トルクの脈動は、すべての相の脈動を合計する結果として相殺される。
【００７１】
ＬＦＰＭ
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）１００を、前記の原理を用いて製作した。
【００７２】
図３４〜３５Ｂは一例であるが、このＬＦＰＭ１００の相は３個のスロット１４０（ｔ＝３）を含み、各スロット１４０は８個の磁石１２１（ｐｓ＝８）と、８個の磁気導体１４２（ｓ＝８）とを含み、相のスロット１４０間の距離Ｘｓは次式、すなわち、Ｘｓ＝τｐ×ｎ＝２Ｘｐｍ（τｐ＝Ｘｐｍ、ｎ＝２）による。
【００７３】
図３６〜３７Ｂは一例を示すが、この３相のＬＦＰＭ１００の各相は、１つのスロット１４０と、相間の距離Ｘｐｈ、すなわち、
【数３】
0006634018.tif 000004
とを含む。
【００７４】
図３８〜３９は３相のＬＦＰＭ１００の一例であり、この場合、各相は３個の直線状のスロット１４０を含み、相は円周状の配置パターンを有する。さらに、電機子１２０の移動方向に沿う相間の距離Ｘｐｈは、
【数４】
0006634018.tif 000005
であり、電機子１２０の移動方向に沿う一位相におけるスロット１４０間の距離Ｘｓは、Ｘｓ＝τｐ×ｎ＝２Ｘｐｍ（τｐ＝Ｘｐｍ、ｎ＝２）による。
【００７５】
図４０は３相のＬＦＰＭ１００の一例を示す。この場合、各相は、相の円周上の位置を有する１つのスロット１４０を含み、電機子１２０の移動に沿う相間の距離Ｘｐｈは、次式、すなわち、
【数５】
0006634018.tif 000006
による。
【００７６】
図４１、４２は、結合ねじ１２５による磁石１２１の電機子ベース１２２に対する固定方法を示す。電機子ベース１２２は溝１２３を備えている。電機子１２０が移動するガイドおよびステム１２７を備えた中空シリンダとしての電機子ベース１２２の実施例が示されている。
【００７７】
ＡＦＰＭ
提案される軸方向磁束永久磁石機械（ＡＦＰＭ）１００を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体１４２は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【００７８】
図４３Ａ〜４３Ｄは、内部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示す。
【００７９】
図４４Ａ〜４４Ｄは、外部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示す。
【００８０】
内部および外部回転子１２０を備えた典型的なＡＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２６（すなわち回転子１２０上の磁石１２１の個数２ｐ＝５２）、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝１６、この機械は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離Ｘｐｈ、Ｘｐｈ＝（４／３）Ｘｐｍ（図４５）、である。
【００８１】
ＲＦＰＭ
提案される半径方向磁束永久磁石機械（ＲＦＰＭ）１００を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石１２１の表面と、それに面する磁気導体１４２の極延長部１４４の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体１４２は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【００８２】
図４６Ａ〜４６Ｆは３相のＲＦＰＭ１００の構成の別の例を示す。
【００８３】
典型的なＲＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２６、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝１６、この機械は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離Ｘｐｈ、Ｘｐｈ＝（４／３）Ｘｐｍ（図４７）、である。
【００８４】
図４８は、３相４セクションのＲＦＰＭ１００の構成例を示す。固定子１１０の４個の類似セクションのそれぞれは、円周状の配置パターンを有する３相（スロット１４０）として具現化されている。回転子１２０は２つのセクションを含み、そのそれぞれは、回転子の２つのベース１２２の両側に固定される２群の磁石１２１を含む。
【００８５】
図４９〜５１Ｃは、二重層および二重セクションの３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。固定子１１０の２つの類似セクション（図５０Ａ〜５０Ｃ）のそれぞれは、スロット１４０の２つの同心の層が固定された端部シールド１５１として具現化される。外部および内部の層は、３個のスロット１４０を含み、従って相Ａ、ＢおよびＣを形成する。回転子１２０（図５１Ａ〜５１Ｃ）は、回転子のベース１２２の両側に固定される磁石１２１の２つのリングを含む（外部リングおよび内部リング）。
【００８６】
円周状の分布巻線を含むＲＦＰＭ（外部および内部回転子を含むＡＦＰＭを同様に具現化することができる）
図５２Ａ〜５４Ｃは、単相のＲＦＰＭ１００の構成例であり、その固定子１１０は、円周状の同心の分布巻線１４１を含む。
【００８７】
固定子１１０（図５３Ａ〜５３Ｄ）は、Ｇ字形の固体磁気導体１４２と２つの巻線１４１とを含むスロット１４０である。第１磁気導体１４２が巻線１４１の１つを包囲すれば、１８０°回転されている次の導体１４２のそれぞれがもう１つの巻線１４１を包囲しなければならない。磁気導体１４２はスロットの伝熱フレーム１５３上に装着される。
【００８８】
回転子１２０（図５４Ａ〜５４Ｃ）は、回転子のベース１２２に固定される磁石１２１を含む。磁石１２１は、回転子のベース１２２の溝内にねじ１２５によって固定される。
【００８９】
円周状の分布巻線を有する３セクションのＲＦＰＭ
図５５は、円周状の分布巻線１４１を含む３セクションの３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。
【００９０】
固定子１１０の３個の類似セクションのそれぞれは、図５２〜５３に示すスロット１４０として具現化される。固定子１１０のセクションのそれぞれは、ＲＦＰＭ１００の相である。各相の信号を１２０°にシフトするために、位相間の距離Ｘｐｈは次式になる。すなわち、
【数６】
0006634018.tif 000007
但し、ｍ＝１、２、４、５、７、８、１０．．．（すなわち３によって割り切れない正の整数）である。各セクションは、先行セクションに対して、距離Ｘｐｈにシフトされる。
【００９１】
回転子１２０は２つのセクションを含み、その内の１つは、回転子のベース１２２の両側に固定される磁石１２１の２つのリングを含み、もう一方は、図５４Ａ〜５４Ｃに示すのと同様に具現化される。
【００９２】
ここで図５７〜９６を参照して、少なくとも１つの相互コイルをも有する電気機械の別の例であって、電磁ユニットの設計に唯一の差異が存する電気機械の例を検討したい。具体的には、以上の例がＧ字形の電磁ユニットを扱っていたのに対して、この例の電気機械はＵ字形の電磁ユニットを使用する。
【００９３】
多極電気機械１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して動く（回転する）回転子１２０であって、それらの間に空気ギャップ１３０を有する回転子１２０とを含む（図５７）。固定子１１０はスロット１４０から組み立てられる。基本的なＬｅｇｏ部品としてのスロット１４０の概念を用いて、種々のＴＦＰＭのタイプ、すなわち、リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）、軸方向（ＡＦＰＭ）および半径方向（ＲＦＰＭ）磁束永久磁石機械を組み立てることができる。
【００９４】
固定子スロット
ＬＦＰＭ１００の例を用いて、固定子のスロット１４０の設計について考えてみる（図５８）。多極ＬＦＰＭ１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して直線状に動く電機子１２０であって、それらの間に２つの空気ギャップ１３０を有する電機子１２０とを含む。図５８は、固定子１１０が３個のスロット１４０として具現化され、かつ、電機子１２０が交互極性の永久磁石１２１を含むＬＦＰＭ１００を示す。
【００９５】
図５９Ａ〜６１Ｆは、巻線１４１および磁気導体１４２を含む固定子スロット１４０の設計の選択肢と、ＬＦＰＭの電機子１２０の構成とを示す。磁気導体１４２は、リニア機械１００の電機子１２０の移動方向に垂直な平面内に向けられている（図５８）。
【００９６】
図５９Ａ〜５９Ｄは、その磁気導体１４２が巻線１４１の一方の側を包囲する固定子スロット１４０を示す。磁気導体１４２は、スロットの伝熱フレーム（ベース）１５３に固定される。電機子１２０は、複数の磁石１２１からなる１つの帯材を含む。
【００９７】
図６０Ａ〜６０Ｄは、その磁気導体１４２が巻線１４１の両側を包囲する固定子スロット１４０を示す。磁気導体１４２は、スロットの伝熱フレーム（ベース）１５３に固定される。電機子１２０は、磁石１２１からなる２つの帯材を含む。巻線１４１の一方の側に配置される磁気導体１４２は、巻線１４１のもう一方の側に配置される磁気導体１４２に対して反対の極性の磁石１２１を包囲する。
【００９８】
図６１Ａ〜６１Ｆは、その磁気導体１４２が巻線１４１の両側を包囲する固定子スロット１４０を示す。磁気導体１４２は、スロットの伝熱フレーム（ベース）１５３に固定される。電機子１２０は、複数の磁石１２１からなる２つの帯材を含む。巻線１４１の一方の側に配置される磁気導体１４２は、巻線１４１のもう一方の側に配置される磁気導体１４２に対して反対の極性の磁石１２１を包囲し、電機子１２０の移動方向に沿って、極の量だけシフトされる。磁気導体１４２はＵ字形の固体設計を有する（図６２、６３）。それは、積層体１４３に組み合わされた電磁鋼板の薄板１４６（図６２）、あるいは、粉末状の軟磁性材料（図６３）から作製できる。図６４は、ホルダまたは型の上に巻回することによって作製し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理したスロットの巻線１４１を示す。巻線１４１は、他のスロット１４０の巻線１４１と接続され、それによって、固定子巻線１４７が形成される。
【００９９】
固体の磁気導体１４２のＵ字形の設計によって、スロット１４０の組み立ての間の、スロット巻線１４１の磁気導体１４２の内側への装着および固定が可能になる（図５９Ａ〜６１Ｆ）。
【０１００】
磁気導体１４２の極の延長部１４４は磁束集中器である。そのセクションは（鈍角を有する）直角三角形であり、その斜辺以外の辺の１つはもう一方の辺の２倍より大きい。すなわち、Ｌｐｍ＞２×Ｌ２である（図６５Ａ、６５Ｂ）。極延長部１４４の鈍角は、機械的強度を作出し、かつ磁気導体１４２のこのセクションの飽和を制限するために必要である（図６５Ａ、６５Ｂ）。
【０１０１】
図６６は、図６０Ａ〜６１Ｆの固定子のスロット１４０の選択肢用の磁気導体１４２内において永久磁石１２１が発生する作用磁束Φｐｍの方向を示す。
【０１０２】
巻線１４１の一方の側に配置される磁気導体１４２内に永久磁石１２１が発生する磁束Φｐｍは、巻線１４１の反対側に配置される磁気導体１４２内の磁束Φｐｍに対して逆方向を有する（図６６）。電気機械１００の発電機としての運転モードの場合には、磁束Φｐｍは巻線１４１のワイヤの回りに閉じており、磁石１２１を磁気導体１４２および巻線１４１に対して動かすと、それによって、そのワイヤの中に信号が誘起され、起電力が発生する。巻線１４１の電気回路が閉じられると、それに電流Ｉが流れる（図６６）。磁束Φｐｍは空気ギャップ１３０を２回横切る。
【０１０３】
固定子
固定子１１０の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体１４２を堅固に固定して、回転子１２０が固定子１１０に対して回転する間（電機子１２０を動かす間）、回転子の磁石１２１と磁気導体１４２の極の延長部１４４との間に発生する力に確実に耐えなければならない（図５８）。
【０１０４】
Ｕ字形の磁気導体１４２が剛性の金属構造であることを考慮して、それを、図６７Ａ〜６７Ｄに示す横方向平面Ａ−Ａ、Ｂ−ＢまたはＣ−Ｃの少なくともいずれかにおいて固定することが提案される。磁気導体１４２のサイズに応じて、確実な固定に必要な横方向平面の位置および個数の選択肢を選ぶことができる。
【０１０５】
磁気導体１４２を固定するために、次の選択肢が用意される。すなわち、
１．スロットの伝熱フレーム１５３（図６８Ａ、６８Ｂ）が、磁気導体１４２を装着するためのベースであり、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される（Ｃ−Ｃ断面に対応する）。フレーム１５３は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム１５３の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム１５３はＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム１５３によって、巻線１４７からＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。図６９〜７１は、図５９Ａ〜６１Ｆに表現されるスロット１４０の設計の選択肢用の固定子スロットの伝熱フレーム１５３の設計の選択肢を示す。
２．固定用断熱ボード１５４（図７２Ａ、７２Ｂ）が、非磁性の非導電材料、例えばｋｅｖｌａｒから作製される（Ｂ−Ｂ断面に対応する）。ボード１５４によって、磁気導体１４２の相互の間の固定および外部ケーシング１５０との固定が確保される。そのボード１５４は、永久磁石１２１の領域を巻線１４７が発生する熱から部分的に防護する（熱から絶縁する）。
３．固定子のスロット１４０は、図７３Ａ、７３Ｂに示す少なくとも１つの制限ボード１５５であって、非磁性および／または非導電性の材料から作製される制限ボード１５５を含むことができる（断面Ａ−Ａに対応する）。ボード１５５は、磁気導体１４２の極の延長部１４４の任意の平面内に、例えば、図７３Ａ、７３Ｂに示すように極の延長部１４４の先端に装着することができる。ボード１５５は、接着剤を用いて磁気導体１４２に固定される。ボード１５５は、ＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定することができる。
４．エポキシベースの組成物１５６。この組成物１５６は、Ａ−Ａ断面に合致する磁気導体１４２の極の延長部１４２の領域に注ぎ込まれる（図７４）。図７４は、組成物１５６注入用の固定部の一例を示す。
【０１０６】
磁気導体１４２を固定する選択肢のそれぞれは、独立に、あるいは、上記に検討した他の選択肢と任意に組み合わせて用いることができる（図７５〜７８）。
【０１０７】
図７５は、固定用の断熱ボード１５４と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１０８】
図７６は、制限ボード１５５と共に固定用断熱ボード１５４を適用する選択肢を示す。
【０１０９】
図７７は、制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１１０】
図７８は、固定用の断熱ボード１５４および制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１１１】
固定子１１０の組み立て方法は、スロット１４０の組み立て、すなわち、
７．被加圧薄板１４６を積層体１４３に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体１４２を成形することによって磁気導体１４２を作製するステップと、
８．ホルダまたはフレームの上に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理して巻線１４１を作製するステップと
９．磁気導体１４２の不活性部分１４５をスロットフレーム１５３に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
１０．巻線１４１を磁気導体１４２の極の延長部１４４に接着剤によって装着および固定するステップと、
１１．磁気導体の極の延長部１４４を、特殊な固定において相互の間に固定するステップ（上記のように磁気導体１４２の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる）と、
を含む。
【０１１２】
その後、組み立てられたスロット１４０を、外部本体１５０、例えば電気機械１００の端部シールド１５１に装着して固定する。
【０１１３】
スロット１４０の組み立て技術の特色は、先行して作製された磁気導体１４２が、相互の間に固定され、先に作製された巻線１４１が、磁気導体１４２の内部に接着剤によって装着および固定されるという点にある。操作順序は、磁気導体１４２の選択された固定方法に応じて異なる。
【０１１４】
回転子（電機子）
この例は、図１〜５６に関して前記に記述したのと同じ電機子を利用する。磁石１２１の配置領域の内部においては、電機子１２０内に軟磁性材料が存在しない。各電機子磁石１２１の両極は、対応する磁気導体１４２の極の延長部１４４によって包囲される（図２）。電機子の永久磁石１２１は、磁気導体１４２の反対側で、その横方向表面がベース１２２に固定されている。この電機子のベース１２２は非磁性材料から作製される。電機子のベース１２２には、溝１２３が設けられ、磁石１２１の横方向表面には、少なくとも１つの孔１２４が配置され（図２５）、結合用のねじ１２５が用いられる。電機子１２０上の磁石１２１は接着剤で固定される。図２３は、ギャップなしの磁石１２１を用いる電機子１２０の設計の選択肢を示し、図２４は、非磁性のインサート１２６を含む選択肢を示す。図２５は、磁石１２１用の溝１２３を有する電機子のベース１２２と、孔１２４を含む磁石１２１と、非磁性のインサート１２６と、ねじ１２５とを示す。
【０１１５】
孔１２４を磁石１２１の横方向表面上に配置すると、公知の従来型のＲＦＰＭ１００の設計に適用される磁石１２１の極上への孔１２４の配置の場合のような、作用磁束Φｐｍの損失が生じることはない。
【０１１６】
電気機械の回転子（電機子）１２０には、永久磁石１２１を固定するねじ１２５の下部に装着されるファン１７０が設けられる。このファン１７０は、インペラの形の非磁性材料から作製される。
【０１１７】
インペラ１７０は、個別要素１７１として、あるいは、磁石１２１の間のインサート１２６として、あるいは、羽根付き帯材１７２として、あるいは、羽根付きリング１７３として作製することができる。大型の電気機械１００の場合には、帯材１７２およびリング１７３を数個の部品から構成することができる。
【０１１８】
ファン１７０は、磁石１２１の回転子（電機子）のベース１２２への固定を改善し、熱対流を確実にする。
【０１１９】
電気機械の構造
各磁気導体によってスロットの巻線内に導かれる信号を組み合わせるために、次の条件が満たされなければならない（図６５Ａ、６５Ｂ）。すなわち、
スロットの磁気導体の個数ｓ（ｓ＝１、２、３．．．）は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数ｐｓに等しくなければならない。すなわち、
ｓ＝ｐｓ  ［１］
２つの極ピッチｐは、スロットのピッチτｓに等しい。すなわち、
τｐ＝τｓ  ［２］
極ピッチτｐは、磁石の幅Ｘｐｍと、隣接する磁石間の距離Δｐｍとの合計に等しい。すなわち、
τｐ＝Ｘｐｍ＋Δｐｍ  ［３］
極ピッチτｓは、磁気導体の幅Ｘｅｍと、隣接する磁気導体間の距離Ｃｅｍとの合計に等しい。すなわち、
τｓ＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ  ［４］
２τｐ＝τｓ＝２×（Ｘｐｍ＋Δｐｍ）＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ  ［５］
ＴＦＰＭの各相が、一位相において結合する信号用としてｔ個（但し、ｔ＝１、２、３．．．）のスロットを含む場合は、スロット間の距離Ｘｓは次式による。すなわち、
Ｘｓ＝τｐ×ｎ（但し、ｎ＝１、２、３．．．）  ［６］
ｎの値は、スロットの巻線の２つの隣接する曲がり部分を配置するのに十分なように選択される。
【０１２０】
ＴＦＰＭは多相構成を有することができる。例えば、３相のＴＦＰＭの場合には、各相の信号を１２０°にシフトするために、位相間の距離Ｘｐｈは次式になる。すなわち、
【数７】
0006634018.tif 000008
但し、ｍ＝１、２、４、５、７、８、１０．．．（すなわち３によって割り切れない正の整数）である。ｍの値は、スロットの巻線の２つの隣接する曲がり部分を配置するのに十分なように選択される。
【０１２１】
３相のＴＦＰＭの場合には、コギングトルクの低い脈動値が、付加的な関係式、すなわち、
【数８】
0006634018.tif 000009
によって確保される。
コギングトルクの低い脈動値は、関係式［７］および［８］、すなわち、位相間の距離の選択、つまり磁気導体の幅および導体間の距離の選択によって確保される。この場合、寄生トルクの脈動は、すべての相の脈動を合計する結果として相殺される。
【０１２２】
ＬＦＰＭ
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）１００を、前記の原理を用いて製作した。
【０１２３】
図７９は一例を示すが、このＬＦＰＭ１００の相は３個のスロット１４０（ｔ＝３）を含み、各スロット１４０は１６個の磁石１２１（２ｐｓ＝１６）と、８個の磁気導体１４２（ｓ＝８）とを含み、相のスロット１４０間の距離Ｘｓは次式、すなわち、Ｘｓ＝τｐ×ｎ＝０（τｐ＝Ｘｐｍ、ｎ＝０）による。
【０１２４】
図８０は一例を示すが、この３相のＬＦＰＭ１００の各相は、１つのスロット１４０と、相間の距離Ｘｐｈ、すなわち、
【数９】
0006634018.tif 000010
と、を含む。
【０１２５】
図８１、８２は３相のＬＦＰＭ１００の一例であり、この場合、各相は円周上の相配置を有する１つのスロット１４０を含む。さらに、電機子１２０の移動方向に沿う相間の距離Ｘｐｈは、
【数１０】
0006634018.tif 000011
である。
【０１２６】
図８３は、結合ねじ１２５による磁石１２１の電機子ベース１２２に対する固定方法を示す。電機子ベース１２２には溝１２３が設けられる。電機子１２０が移動するガイドおよびステム１２７を備えた中空シリンダとしての電機子ベース１２２の実施例が示されている。
【０１２７】
図７９〜８３は、図５９Ａ〜５９Ｄのスロット１４０を使用するＬＦＰＭ１００の設計の選択肢を示す。このＬＦＰＭ１００は、さらに、図６０Ａ〜６１Ｆのスロット１４０を使用するものとしても具現化することができる。この場合、電機子１２０は、永久磁石１２１を備えた２つの帯材を含む。
【０１２８】
ＡＦＰＭ
提案される軸方向磁束永久磁石機械（ＡＦＰＭ）１００を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体１４２は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【０１２９】
図８４Ａ、８４Ｂは、内部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示し、図８５Ａ、８５Ｂは、外部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示す。内部および外部回転子１２０を備えた典型的なＡＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２５（すなわち回転子上の磁石１２１の個数２ｐ＝５０）、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝８、この機械は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離、Ｘｐｈ＝（２／３）Ｘｐｍ、である。回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた１つのリングを含む。
【０１３０】
図８４Ａ〜８５Ｂは、図５９Ａ〜５９Ｄのスロット１４０を使用するＡＦＰＭ１００の設計の選択肢を示す。このＡＦＰＭ１００は、さらに、図６０Ａ〜６１Ｆのスロット１４０を使用するものとしても具現化することができる。この場合、回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた２つのリングを含む。
【０１３１】
ＲＦＰＭ
提案される半径方向磁束永久磁石機械（ＲＦＰＭ）１００を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石１２１の表面と、それに面する磁気導体１４２の極延長部１４４の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体１４２は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【０１３２】
図８６Ａ〜８７は、図５９Ａ〜５９Ｄのスロット１４０を使用する３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。
【０１３３】
典型的なＲＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２５、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝８、この機械は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離、Ｘｐｈ＝（２／３）Ｘｐｍ（図８７）、である。回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた１つのリングを含む。
【０１３４】
図８８は、図６１Ａ〜６１Ｆのスロット１４０に基づく３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。この典型的なＲＦＰＭ１００の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２５、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝１６、この機械１００は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離、Ｘｐｈ＝（２／３）Ｘｐｍ、である。回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた２つのリングを含む（外部および内部回転子１２０を含むＡＦＰＭ１００を同様に具現化することができる）。
【０１３５】
円周状の分布巻線を含むＲＦＰＭ（外部および内部回転子を含むＡＦＰＭを同様に具現化することができる）
図８９Ａ〜９１Ｄは、円周状の３個の分布巻線１４１を含むスロット１４０に基づく３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。
【０１３６】
検討されたこのＲＦＰＭ１００の構成は、図６１Ａ〜６１Ｆのスロット１４０の製作原理に基づいて具現化されている。図５９Ａ〜６０Ｄのスロット１４０の製作原理を用いるＲＦＰＭ１００を同様に具現化することができる。
【０１３７】
図９０Ａ〜９０Ｆは、円周状の配置パターンを有する３群の磁気導体１４２として具現化される固定子１１０を示す。磁気導体１４２の各群は、一相を形成するそれ自体の同心の巻線１４１を有する。また、磁気導体１４２の各群は、隣接する群に対して（２／３）Ｘｐｍの距離にシフトされており、これによって、巻線１４１の位相Ａ、ＢおよびＣの１２０°の角度への変位が確実に行われる。図９１Ａ〜９１Ｄは、ベース１２２上に固定された永久磁石１２１の３個のリングとして作製された回転子１２０を示す。
【０１３８】
この典型的なＲＦＰＭ１００の設計の選択肢（図８９Ａ〜９１Ｄ）のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２４、巻線１４１と共に相を形成する群内の磁気導体１４２の個数、ｓ＝２４、この機械１００は３相構成を有し、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、である。回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた３個のリングを含む。
【０１３９】
円周状の分布巻線を含む二重セクションのＲＦＰＭ
図９２Ａ〜９２Ｃは、３個の円周状の分布巻線１４１を含むスロット１４０に基づく３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。回転子１２０は、回転子ベース１２２の両側に固定された３群の電磁石１２１を含む。
【０１４０】
固定子１１０の２セクションの（スロット）１４０のそれぞれは、円周状の配置パターンを有する３群の磁気導体１４２として具現化されている。磁気導体１４２の各群はそれ自体の同心の巻線１４１を有する。また、磁気導体１４２の各群は、隣接する群に対して（２／３）Ｘｐｍの距離にシフトされており、これによって、巻線１４１の位相Ａ、ＢおよびＣの１２０°の角度への変位が確実に行われる。
【０１４１】
巻線１４７の対称な配置を確保するために、スター接続またはデルタ接続の場合の相のパラメータは次の通りである。すなわち、第１セクションの相Ａを第２セクションの相Ｃと接続し、第１セクションの相Ｃを第２セクションの相Ａと接続し、両セクションの相Ｂを相互に接続する（図９３、９４）。
【０１４２】
この典型的なＲＦＰＭ１００の設計の選択肢（図９２Ａ〜９４）のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２４、群内の磁気導体１４２の個数、ｓ＝２４、この機械１００は３相構成を有し、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、である。回転子１２０は、永久磁石１２１を備えた３個のリングを含む。
【０１４３】
円周状の分布巻線を含む４セクションのＲＦＰＭ
図９５、９６は、円周状の分布巻線１４１を含む４セクションの３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。
【０１４４】
固定子１１０の４個の類似セクションのそれぞれは、円周状の配置パターンを有する３群の磁気導体１４２として具現化されている。磁気導体１４２の各群はそれ自体の同心の巻線１４１を有する。
【０１４５】
回転子１２０は２つのセクションを含み、そのそれぞれは、回転子の２つのベース１２２の両側に固定された３群の磁石１２１を含む。
【０１４６】
ここで図９７〜１３８を参照すると、Ｕ字形の電磁ユニットを使用する電気機械のさらに別の例が示されている。この例と前記の例との間の差異は、（前記の例の場合に記述した相互コイルとは違って、）複数のソレノイドコイルを使用するという点にある。このコイルのそれぞれは、そのそれぞれの電磁ユニット上への装着用として構成される。
【０１４７】
多極電気機械１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して動く（回転する）回転子１２０であって、それらの間に空気ギャップ１３０を有する回転子１２０とを含む（図９７）。
【０１４８】
固定子１１０はスロット１４０から組み立てられる。基本的なＬｅｇｏ部品としてのスロット１４０の概念を用いて、種々のＴＦＰＭのタイプ、すなわち、リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）、軸方向（ＡＦＰＭ）および半径方向（ＲＦＰＭ）磁束永久磁石機械を組み立てることができる。
【０１４９】
固定子スロット
ＬＦＰＭ１００の例を用いて、固定子のスロット１４０の設計について考えてみる（図９８）。
【０１５０】
多極ＬＦＰＭ１００は、固定子１１０と、固定子１１０に対して直線状に動く電機子１２０であって、それらの間に２つの空気ギャップ１３０を有する電機子１２０とを含む。
【０１５１】
図９８は、固定子１１０が３個のスロット１４０として具現化され、かつ、電機子１２０が交互極性の永久磁石１２１を含むＬＦＰＭ１００を示す。
【０１５２】
固定子のスロット１４０（図９９）は、少なくとも１つの共通の巻線スリーブ１４９によって接続された一群の電磁石１４１を含む。図９９の固定子のスロット１４０は、２つの巻線スリーブ１４９を含む。各電磁石１４１（図１００）は、磁気導体１４２および少なくとも１つのソレノイドコイル１４８を含む（図１０１）。図１００の電磁石１４１は２つのコイル１４８を含む。磁気導体１４２は、リニア機械１００の電機子１２０の作動方向に垂直な平面内に向けられる（図９８）。
【０１５３】
磁気導体１４２はＵ字形の固体設計（図１０２、１０３）を有する。それは、積層体１４３に組み合わされた電磁鋼板の薄板１４６（図１０２）、あるいは、粉末状の軟磁性材料（図１０３）から作製できる。ソレノイドコイルは、型の上に巻回することができるか、あるいは、図１０４に示すように型なしとすることができる。コイル１４８は、図１００に示すように、Ｕ字形の磁気導体１４２の極の延長部１４４の上に装着される。図１０５〜１０８は、スロット１４０の設計の選択肢の１つを示す。図１０５はスロットの巻線スリーブ１４９を示すが、これは、ホルダまたはホルダの上に装着される型の上に、コイル１４８を、相互の間に相互接続することなく連続的に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理することによって製造される。
【０１５４】
スロットの巻線スリーブ１４９は、他のスロット１４０のスリーブ１４９と、並びに相互の間において、直列または並列に接続することができ、これによって固定子の巻線１４７が形成される（図９７）。固体の磁気導体１４２をＵ字形に設計することによって、スロット１４０の組み立ての間の、スロットの磁気導体１４２の極の延長部１４４の上へのコイルのスリーブ１４９の装着が可能になる。
【０１５５】
磁気導体１４２の極の延長部１４４は磁束集中器である。そのセクションは（鈍角を有する）直角三角形であり、その斜辺以外の辺の１つはもう一方の辺の２倍より大きい。すなわち、
Ｌｐｍ＞２×Ｌ２
である（図１０９Ａ、１０９Ｂ）。
【０１５６】
極延長部１４４の鈍角は、機械的強度を作出し、かつ磁気導体１４２のこのセクションの飽和を制限するために必要である（図１０９Ａ、１０９Ｂ）。
【０１５７】
図１１０は、永久磁石１２１が磁気導体１４２内に発生する作用磁束Φｐｍの方向を示す。磁束Φｐｍは空気ギャップ１３０を２回横切る。電気機械１００の発電機としての運転モードの場合は、磁束Φｐｍは巻線１４７のワイヤの回りに閉じており、磁石１２１を磁気導体１４２および巻線１４７に対して動かすと、それによって、巻線１４７のワイヤの中に信号が誘起され、起電力が発生する。巻線１４７の電気回路が閉じられると、それに電流Ｉが流れる。
【０１５８】
固定子
固定子１１０の構造の主要な問題はその固体設計の確保である。すなわち、磁気導体１４２を堅固に固定して、回転子１２０が固定子１１０に対して回転する間（電機子１２０を動かす間）、磁気導体１４２が、回転子の磁石１２１と磁気導体１４２の極の延長部１４４との間に発生する力に確実に耐えなければならない（図９８）。Ｕ字形の磁気導体１４２が剛性の金属構造であることを考慮して、それを、図１１１Ａ〜１１１Ｄに示すように横方向平面Ａ−Ａ、Ｂ−ＢまたはＣ−Ｃの少なくともいずれかにおいて固定することが提案される。磁気導体１４２のサイズに応じて、確実な固定に必要な横方向平面の位置および個数の選択肢を選ぶことができる。
【０１５９】
磁気導体１４２を固定するために、次の選択肢が用意される。すなわち、
５．スロットの伝熱フレーム１５３（図１１２Ａ、１１２Ｂ）が、磁気導体１４２を装着するためのベースであり（Ｃ−Ｃ断面に対応する）、非磁性材料、例えばアルミニウムまたはその合金から作製される。フレーム１５３は、エポキシベースの伝熱性組成物から作製することができるか、あるいは、伝熱性組成物の層をスロットのアルミニウムフレーム１５３の上に注ぎ込むことができる。スロットフレーム１５３はＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定される。アルミニウムフレーム１５３によって、巻線１４７からＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングへの熱の除去が確実に行われる。
６．固定用断熱ボード１５４（図１１３Ａ、１１３Ｂ）が、非磁性の非導電材料、例えばｋｅｖｌａｒから作製される（Ｂ−Ｂ断面に対応する）。ボード１５４によって、磁気導体１４２の相互の間の固定および外部ケーシング１５０との固定が確保される。そのボード１５４は、永久磁石１２１の領域を巻線１４７が発生する熱から部分的に防護する（熱から絶縁する）。
７．固定子のスロット１４０は、図１１４Ａ、１１４Ｂに示す少なくとも１つの制限ボード１５５であって、非磁性および／または非導電性の材料から作製される制限ボード１５５を含むことができる（断面Ａ−Ａに対応する）。ボード１５５は、磁気導体１４２の極の延長部１４４の任意の平面内に、例えば、図１１４Ａ、１１４Ｂに示すように極の延長部１４４の先端に装着することができる。ボード１５５は、接着剤を用いて磁気導体１４２に固定される。ボード１５５は、ＴＦＰＭ１５０の外部ケーシングに固定することができる。
８．エポキシベースの組成物１５６。この組成物１５６は、Ａ−Ａ断面に合致する磁気導体１４２の極の延長部１４４の領域に注ぎ込まれる（図１１５、１１６）。図１１５は、組成物１５６注入用の固定部の例を示し、図１１６は、極の延長部１４４の領域に組成物１５６を含むＲＦＰＭ１００の例を示す。
【０１６０】
磁気導体１４２を固定する選択肢のそれぞれは、独立に、あるいは、上記に検討した他の選択肢と任意に組み合わせて用いることができる（図１１７〜１２０）。
【０１６１】
図１１７は、固定用の断熱ボード１５４と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１６２】
図１１８は、制限ボード１５５と共に固定用の断熱ボード１５４を適用する選択肢を示す。
【０１６３】
図１１９は、制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１６４】
図１２０は、固定用の断熱ボード１５４および制限ボード１５５と共にスロットの伝熱フレーム１５３を適用する選択肢を示す。
【０１６５】
固定子１１０の組み立て方法は、スロット１４０の組み立て、すなわち、
１２．被加圧薄板１４６を積層体１４３に組み合わせることによって、あるいは、粉末を圧縮して固体の磁気導体１４２を成形することによって磁気導体１４２を作製するステップと、
１３．ホルダまたはそのホルダの上に装着される型の上に、コイル１４８を、相互の間に相互接続することなく連続的に巻回し、引き続いて絶縁およびワニス浸透処理することによって巻線スリーブ１４９を作製するステップと
１４．磁気導体１４２の不活性部分１４５をスロットフレーム１５３に接着することによって、固定部に装着および取り付けるステップと、
１５．巻線のスリーブ１４９を磁気導体１４２の極の延長部１４４に接着剤によって装着および固定するステップと、
１６．磁気導体１４２の極の延長部１４４を、特殊な固定において相互の間に固定するステップ（上記のように、磁気導体１４２の固定用として種々の選択肢を選ぶことができる）と、
を含む。
【０１６６】
その後、組み立てられたスロット１４０を、外部本体１５０、例えば電気機械１００の端部シールド１５１に装着して固定する。
【０１６７】
スロット１４０の組み立て技術の特色は、先行して作製された磁気導体１４２が、相互の間に固定され、先に作製された巻線のスリーブ１４９が、磁気導体１４２の極の延長部１４４に装着および接着されるという点にある。操作順序は、磁気導体１４２の選択された固定方法に応じて異なる。
【０１６８】
回転子（電機子）
図１２１は、固定子のスロット１４０およびＬＦＰＭの電機子１２０を示す。磁石１２１の配置領域の内部においては、電機子１２０内に軟磁性材料が存在しない。各電機子磁石１２１の両極は、対応する磁気導体１４２の極の延長部１４４によって包囲される。図１２１に見られるように、電機子の永久磁石１２１は、磁気導体１４２の反対側で、その横方向表面がベース１２２に固定されている。この電機子のベース１２２は非磁性材料から作製される。電機子のベース１２２には、溝１２３が設けられ、磁石１２１の横方向表面には、少なくとも１つの孔１２４が配置され、結合用のねじ１２５が用いられる。電機子１２０上の磁石１２１は接着剤で固定される。図２６は、ギャップなしの磁石１２１を用いる電機子１２０の設計の選択肢を示し、図２７は、非磁性のインサート１２６を含む選択肢を示す。図２８は、磁石１２１用の溝１２３を有する電機子のベース１２２と、孔１２４を含む磁石１２１と、非磁性のインサート１２６と、ねじ１２５とを示す。
【０１６９】
孔１２４を磁石１２１の横方向表面上に配置すると、公知の従来型のＲＦＰＭ１００の設計に適用される磁石１２１の極上への孔１２４の配置の場合のような、作用磁束Φｐｍの損失が生じることはない。
【０１７０】
電気機械の回転子（電機子）１２０には、永久磁石１２１を固定するねじ１２５の下部に装着されるファン１７０が設けられる。このファン１７０は、インペラの形の非磁性材料から作製される。
【０１７１】
インペラ１７０は、個別要素１７１として、あるいは、磁石１２１の間のインサート１２６として、あるいは、羽根付き帯材１７２として、あるいは、羽根付きリング１７３としてとして作製することができる。大型の電気機械１００の場合には、帯材１７２およびリング１７３を数個の部品から構成することができる。
【０１７２】
ファン１７０は、磁石１２１の回転子（電機子）のベース１２２への固定を改善し、熱対流を確実にする。
【０１７３】
電気機械の構造
各電磁石によってスロットの巻線内に導かれる信号を組み合わせるために、次の条件が満たされなければならない（図１０９Ａ、１０９Ｂ）。すなわち、
スロットの磁気導体の個数ｓ（ｓ＝２、３、４．．．）は、そのスロットの内側に配置される機械可動部分の極対の個数の２倍２ｐｓに等しくなければならない。すなわち、
ｓ＝２ｐｓ  ［１］
極のピッチτｐは、スロットのピッチτｓに等しい。すなわち、
τｐ＝τｓ  ［２］
極ピッチτｐは、磁石の幅Ｘｐｍと、隣接する磁石間の距離Δｐｍとの合計に等しい。すなわち、
τｐ＝Ｘｐｍ＋Δｐｍ  ［３］
極ピッチτｓは、磁気導体の幅Ｘｅｍと、隣接する磁気導体間の距離Ｃｅｍとの合計に等しい。すなわち、
τｓ＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ  ［４］
τｐ＝τｓ＝Ｘｐｍ＋Δｐｍ＝Ｘｅｍ＋Ｃｅｍ  ［５］
ＴＦＰＭの各相が、一位相において結合する信号用としてｔ個（但し、ｔ＝１、２、３．．．）のスロットを含む場合は、スロット間の距離Ｘｓは次式による。すなわち、
Ｘｓ＝τｐ×ｎ（但し、ｎ＝０、１、２、．．．）  ［６］
ＴＦＰＭは多相構成を有することができる。例えば、３相のＴＦＰＭの場合には、各相の信号を１２０°にシフトするために、位相間の距離Ｘｐｈは次式になる。すなわち、
【数１１】
0006634018.tif 000012
但し、ｍ＝１、２、４、５．．．（すなわち３によって割り切れない正の整数）である。
３相のＴＦＰＭの場合には、コギングトルクの低い脈動値が、付加的な関係式、すなわち、
【数１２】
0006634018.tif 000013
によって確保される。
コギングトルクの低い脈動値は、関係式［７］および［８］、すなわち、位相間の距離の選択、つまり磁気導体の幅および導体間の距離の選択によって確保される。この場合、寄生トルクの脈動は、すべての相の脈動を合計する結果として相殺される。
【０１７４】
ＬＦＰＭ
提案される横方向磁束リニア永久磁石機械（ＬＦＰＭ）１００を、前記の原理を用いて製作した。
【０１７５】
図１２２、１２３は、３相のＬＦＰＭ１００の各相が１つのスロット１４０を含む場合の例であるが、各スロット１４０は、８個の磁石１２１を取り囲む（２ｐｓ＝８）８個の磁気導体１４２（ｓ＝８）を含み、相間の距離Ｘｐｈは次式、すなわち、
【数１３】
0006634018.tif 000014
による。
【０１７６】
図１２４、１２５は３相のＬＦＰＭ１００の例を示す。この場合、各相は、相の円周上の位置を有する１つのスロット１４０を含み、電機子１２０の動きに沿う相間の距離は、次式、すなわち、
【数１４】
0006634018.tif 000015
による。
【０１７７】
図１２６、１２７は、磁石１２１が、溝１２３が設けられるベース１２２に、結合ねじ１２５によって固定される電機子１２０を示す。電機子１２０が移動するガイドおよびステム１２７を備えた中空シリンダとしての電機子ベース１２２の実施例が示されている。
【０１７８】
ＡＦＰＭ
提案される軸方向磁束永久磁石機械（ＡＦＰＭ）１００を、上記のリニア型と同じ原理に基づいて製作した。磁気導体１４２は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【０１７９】
図１２８Ａ〜１２８Ｄは、内部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示し、図１２９Ａ〜１２９Ｄは、外部回転子１２０を含む３相のＡＦＰＭ１００の構成例を示す。
【０１８０】
内部および外部回転子１２０を備えた典型的なＡＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２５（すなわち回転子１２０上の磁石１２１の個数２ｐ＝５２）、スロットの磁気導体１４２の個数、ｓ＝１６、この機械１００は３相構成を有し、各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離、Ｘｐｈ＝（２／３）Ｘｐｍ（図１３０）、である。
【０１８１】
ＲＦＰＭ
提案される半径方向磁束永久磁石機械（ＲＦＰＭ）１００を、上記の軸方向流れ型、リニア型と同じ原理に基づいて製作した。永久磁石１２１の表面と、それに面する磁気導体１４２の極延長部１４４の表面とは、対応する半径を有するように具現化される。磁気導体は軸１６０を貫通する平面内に向けられる。
【０１８２】
図１３１〜１３５は３相のＲＦＰＭ１００の構成例を示す。図１３１は固定子１１０および回転子１２０を示し、図１３２は固定子１１０を、図１３３は回転子１２０を示す。
【０１８３】
図１３４は、固定子のスロット１４０とその構成要素とを示す。
【０１８４】
典型的なＲＦＰＭ１００の設計の選択肢のパラメータは次の通り、すなわち、極対の個数、ｐ＝２５、スロット１４０の磁気導体の個数、ｓ＝１６、３相の機械１００の各相は１つのスロット１４０を有する、ｔ＝１、回転子磁石１２１の間のギャップはない、Δｐｍ＝０、および、相間の距離、Ｘｐｈ＝（２／３）Ｘｐｍ（図１３５）、である。
【０１８５】
二重セクションのＲＦＰＭ１００
図１３６、１３７は、３相のＲＦＰＭ１００の設計の別の実施例を示す。固定子１１０は２つの類似のセクションを含み、そのそれぞれは３個のスロット１４０を含む（図１３６）。回転子１２０は、そのベース１２２の両側に固定される２群の電磁石１２１を含む（図１３７）。
【０１８６】
４セクションのＲＦＰＭ
図１３８は、３相のＲＦＰＭ１００の設計の別の例を示す。固定子１１０は４個の類似のセクションを含み、そのそれぞれは３個のスロット１４０を含む。回転子１２０は２つのセクションを含み、そのそれぞれは、回転子の２つのベース１２２の両側に固定される２群の磁石１２１を含む。
【符号の説明】
【０１８７】
１００      電気機械
１１０      固定子
１２０      回転子（電機子）
１２１      永久磁石
１２２      回転子（電機子）のベース
１２３      溝
１２４      孔
１２５      ねじ
１２６      非磁性インサート
１２７      電機子のステム
１３０      空気ギャップ
１４０      固定子のスロット
１４１      電磁石
１４２      磁気導体
１４３      磁気導体の積層体
１４４      磁気導体の極（の）延長部
１４５      磁気導体の不活性部分
１４６      磁気導体の積層体の薄板
１４７      固定子巻線
１４８      ソレノイドコイル
１４９      ソレノイドコイルを含む巻線スリーブ
１５０      電気機械の外部ケーシング
１５１      端部シールド
１５２      電気機械の外部ケーシングの中央部分
１５３      スロットの伝熱フレーム
１５４      固定用の断熱ボード
１５５      制限ボード
１５６      組成物
１６０      回転軸
１７０      ファン
１７１      インペラの要素
１７２      羽根付き帯材
１７３      羽根付きリング
【図１】
0006634018.tif 000016
【図２】
0006634018.tif 000017
【図３】
0006634018.tif 000018
【図４】
0006634018.tif 000019
【図５】
0006634018.tif 000020
【図６】
0006634018.tif 000021
【図７】
0006634018.tif 000022
【図８】
0006634018.tif 000023
【図９】
0006634018.tif 000024
【図１０Ａ−１０Ｂ】
0006634018.tif 000025
【図１１】
0006634018.tif 000026
【図１２】
0006634018.tif 000027
【図１３Ａ−１３Ｂ】
0006634018.tif 000028
【図１３Ｃ】
0006634018.tif 000029
【図１３Ｄ】
0006634018.tif 000030
【図１４Ａ−１４Ｂ】
0006634018.tif 000031
【図１５】
0006634018.tif 000032
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
0006634018.tif 000034
【図１６Ｃ】
0006634018.tif 000035
【図１６Ｄ】
0006634018.tif 000036
【図１７Ａ】
0006634018.tif 000037
【図１７Ｂ】
0006634018.tif 000038
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0006634018.tif 000045
【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４３Ｃ】
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【図４３Ｄ】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４４Ｃ】
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【図４４Ｄ】
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【図４５】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４６Ｃ】
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【図４６Ｄ】
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【図４６Ｅ】
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【図４６Ｆ】
0006634018.tif 000086
【図４７】
0006634018.tif 000087
【図４８】
0006634018.tif 000088
【図４９Ａ】
0006634018.tif 000089
【図４９Ｂ】
0006634018.tif 000090
【図５０Ａ】
0006634018.tif 000091
【図５０Ｂ】
0006634018.tif 000092
【図５０Ｃ】
0006634018.tif 000093
【図５１Ａ】
0006634018.tif 000094
【図５１Ｂ】
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【図５１Ｃ】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５２Ｃ】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５３Ｃ】
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【図５３Ｄ】
0006634018.tif 000103
【図５４Ａ】
0006634018.tif 000104
【図５４Ｂ】
0006634018.tif 000105
【図５４Ｃ】
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【図５５】
0006634018.tif 000107
【図５６Ａ】
0006634018.tif 000108
【図５６Ｂ】
0006634018.tif 000109
【図５７】
0006634018.tif 000110
【図５８】
0006634018.tif 000111
【図５９Ａ】
0006634018.tif 000112
【図５９Ｂ】
0006634018.tif 000113
【図５９Ｃ】
0006634018.tif 000114
【図５９Ｄ】
0006634018.tif 000115
【図６０Ａ】
0006634018.tif 000116
【図６０Ｂ】
0006634018.tif 000117
【図６０Ｃ】
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【図６０Ｄ】
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【図６１Ａ】
0006634018.tif 000120
【図６１Ｂ】
0006634018.tif 000121
【図６１Ｃ】
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【図６１Ｄ】
0006634018.tif 000123
【図６１Ｅ】
0006634018.tif 000124
【図６１Ｆ】
0006634018.tif 000125
【図６２】
0006634018.tif 000126
【図６３】
0006634018.tif 000127
【図６４】
0006634018.tif 000128
【図６５Ａ−６５Ｂ】
0006634018.tif 000129
【図６６】
0006634018.tif 000130
【図６７Ａ】
0006634018.tif 000131
【図６７Ｂ】
0006634018.tif 000132
【図６７Ｃ】
0006634018.tif 000133
【図６７Ｄ】
0006634018.tif 000134
【図６８Ａ】
0006634018.tif 000135
【図６８Ｂ】
0006634018.tif 000136
【図６９】
0006634018.tif 000137
【図７０】
0006634018.tif 000138
【図７１】
0006634018.tif 000139
【図７２Ａ】
0006634018.tif 000140
【図７２Ｂ】
0006634018.tif 000141
【図７３Ａ】
0006634018.tif 000142
【図７３Ｂ】
0006634018.tif 000143
【図７４】
0006634018.tif 000144
【図７５】
0006634018.tif 000145
【図７６】
0006634018.tif 000146
【図７７】
0006634018.tif 000147
【図７８】
0006634018.tif 000148
【図７９】
0006634018.tif 000149
【図８０】
0006634018.tif 000150
【図８１】
0006634018.tif 000151
【図８２】
0006634018.tif 000152
【図８３】
0006634018.tif 000153
【図８４Ａ】
0006634018.tif 000154
【図８４Ｂ】
0006634018.tif 000155
【図８５Ａ】
0006634018.tif 000156
【図８５Ｂ】
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【図８６Ａ】
0006634018.tif 000158
【図８６Ｂ】
0006634018.tif 000159
【図８６Ｃ】
0006634018.tif 000160
【図８６Ｄ】
0006634018.tif 000161
【図８６Ｅ】
0006634018.tif 000162
【図８７】
0006634018.tif 000163
【図８８Ａ】
0006634018.tif 000164
【図８８Ｂ】
0006634018.tif 000165
【図８８Ｃ】
0006634018.tif 000166
【図８８Ｄ】
0006634018.tif 000167
【図８８Ｅ】
0006634018.tif 000168
【図８８Ｆ】
0006634018.tif 000169
【図８８Ｇ】
0006634018.tif 000170
【図８８Ｈ】
0006634018.tif 000171
【図８８Ｉ】
0006634018.tif 000172
【図８８Ｊ】
0006634018.tif 000173
【図８９Ａ】
0006634018.tif 000174
【図８９Ｂ】
0006634018.tif 000175
【図９０Ａ】
0006634018.tif 000176
【図９０Ｂ】
0006634018.tif 000177
【図９０Ｃ】
0006634018.tif 000178
【図９０Ｄ】
0006634018.tif 000179
【図９０Ｅ】
0006634018.tif 000180
【図９０Ｆ】
0006634018.tif 000181
【図９１Ａ】
0006634018.tif 000182
【図９１Ｂ】
0006634018.tif 000183
【図９１Ｃ】
0006634018.tif 000184
【図９１Ｄ】
0006634018.tif 000185
【図９２Ａ】
0006634018.tif 000186
【図９２Ｂ】
0006634018.tif 000187
【図９２Ｃ】
0006634018.tif 000188
【図９３】
0006634018.tif 000189
【図９４】
0006634018.tif 000190
【図９５】
0006634018.tif 000191
【図９６】
0006634018.tif 000192
【図９７】
0006634018.tif 000193
【図９８】
0006634018.tif 000194
【図９９】
0006634018.tif 000195
【図１００】
0006634018.tif 000196
【図１０１】
0006634018.tif 000197
【図１０２】
0006634018.tif 000198
【図１０３】
0006634018.tif 000199
【図１０４】
0006634018.tif 000200
【図１０５】
0006634018.tif 000201
【図１０６】
0006634018.tif 000202
【図１０７】
0006634018.tif 000203
【図１０８】
0006634018.tif 000204
【図１０９Ａ−１０９Ｂ】
0006634018.tif 000205
【図１１０】
0006634018.tif 000206
【図１１１Ａ】
0006634018.tif 000207
【図１１１Ｂ】
0006634018.tif 000208
【図１１１Ｃ】
0006634018.tif 000209
【図１１１Ｄ】
0006634018.tif 000210
【図１１２Ａ】
0006634018.tif 000211
【図１１２Ｂ】
0006634018.tif 000212
【図１１３Ａ】
0006634018.tif 000213
【図１１３Ｂ】
0006634018.tif 000214
【図１１４Ａ】
0006634018.tif 000215
【図１１４Ｂ】
0006634018.tif 000216
【図１１５】
0006634018.tif 000217
【図１１６】
0006634018.tif 000218
【図１１７】
0006634018.tif 000219
【図１１８】
0006634018.tif 000220
【図１１９】
0006634018.tif 000221
【図１２０】
0006634018.tif 000222
【図１２１】
0006634018.tif 000223
【図１２２】
0006634018.tif 000224
【図１２３】
0006634018.tif 000225
【図１２４】
0006634018.tif 000226
【図１２５】
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【図１２６】
0006634018.tif 000228
【図１２７】
0006634018.tif 000229
【図１２８Ａ】
0006634018.tif 000230
【図１２８Ｂ】
0006634018.tif 000231
【図１２８Ｃ】
0006634018.tif 000232
【図１２８Ｄ】
0006634018.tif 000233
【図１２９Ａ】
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【図１２９Ｂ】
0006634018.tif 000235
【図１２９Ｃ】
0006634018.tif 000236
【図１２９Ｄ】
0006634018.tif 000237
【図１３０】
0006634018.tif 000238
【図１３１】
0006634018.tif 000239
【図１３２】
0006634018.tif 000240
【図１３３】
0006634018.tif 000241
【図１３４Ａ】
0006634018.tif 000242
【図１３４Ｂ】
0006634018.tif 000243
【図１３４Ｃ】
0006634018.tif 000244
【図１３４Ｄ】
0006634018.tif 000245
【図１３５】
0006634018.tif 000246
【図１３６】
0006634018.tif 000247
【図１３７】
0006634018.tif 000248
【図１３８】
0006634018.tif 000249