(57)【要約】  外ケーシング（２）、回転子、少なくとも一つの極性拡張部（５）および環状形状を有しかつ前記極性拡張部（５）を中心に設置された少なくとも一つの巻線（８）を有する固定子（３）を含む電気機械。前記ケーシング（２）は複数の突起（１３）を有し、各突起は前記巻線（８）の対応する一部を支持により保持し、前記巻線（８）と前記突起（３）との間の熱交換を可能にする。前記巻線（８）の一部（１２）は前記突起（１３）から電気的に絶縁される。
2010536313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外ケーシング（２）、
少なくとも一つの極性拡張部（５）、および環状形状を有しかつ前記極性拡張部（５）の内側に取り付けられた少なくとも一つの巻線（８）、ならびに
回転子を含み、
前記ケーシング（２）は、前記巻線（８）の一部と係合しかつ支持する少なくとも一つの当接部（１１）を有し、前記巻線（８）と前記当接部（１１）との間の熱交換を可能にし、
前記巻線（８）の一部（１２）は、前記当接部（１１）と前記巻線（８）の一部（１２）との係合を条件に前記当接部（１１）から電気的に絶縁される、ことを特徴とする電気機械。
【請求項２】
少なくとも一つの熱伝導性かつ電気絶縁性中間要素（１５）を含み、前記中間要素（１５）は少なくとも機械的圧縮強度特性を有しかつ前記巻線（８）の一部（１２）と前記当接部（１１）との間に設置されて、その間の熱交換を可能にすると共に相互から電気的絶縁を維持する、ことを特徴とする請求項１による電気機械。
【請求項３】
前記中間要素（１５）は前記巻線（８）の一部（１２）と前記当接部（１１）との間に取外し可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項２による電気機械。
【請求項４】
前記中間要素（１５）は一平面内に主に延在しかつ前記巻線（８）の一部（１２）と前記当接部（１１）との間の潜在的接触面に少なくとも等しい寸法を有するシムを含む、ことを特徴とする請求項２または３による電気機械。
【請求項５】
前記ケーシング（２）は、前記回転子の回転軸に実質的垂直の底壁（２ｂ）を含み、前記当接部１１）は前記底壁（２ｂ）の突起（１３）により形成され前記電気機械（１）の内側の空間と対面する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一による電気機械。
【請求項６】
前記突起（１３）は、前記回転子の回転軸に平行の線に沿って前記底壁（２ｂ）から突出している、ことを特徴とする請求項５による電気機械。
【請求項７】
前記突起（１３）は、前記巻線（８）の一部（１２）に実質的に対応する形状の当接面（１４）を有する、ことを特徴とする請求項５または６による電気機械。
【請求項８】
前記当接面（１４）は丸味があり前記電気機械（１）の内側の空間に対面するキャビティを有する、ことを特徴とする請求項７による電気機械。
【請求項９】
前記底壁（２ｂ）は、前記底壁（２ｂ）と前記電気機械（１）の外側との間の熱交換に適したフィン付き外面を有する、ことを特徴とする請求項４による電気機械。
【請求項１０】
前記当接部（１１）に対して前記巻線（８）の一部（１２）を付勢維持するために、前記巻線（８）の一部（１２）上に作用するスラスト手段（１７）を含む、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一による電気機械。
【請求項１１】
前記スラスト手段（１７）は、前記巻線（８）の一部（１２）と前記極性拡張部（５）との間に作用する少なくとも一つの弾性要素（１８）を含む、ことを特徴とする請求項１０による電気機械。
【請求項１２】
前記巻線（８）は、前記巻線（８）の一部（１２）と前記極性拡張部（５）との間に空間（Ｓ）を形成するように前記極性拡張部（５）上に巻回され、前記スラスト手段（１７）は前記空間（Ｓ）の内側に収容されている、ことを特徴とする請求項１０または１１による電気機械。
【請求項１３】
前記空間（Ｓ）は、前記極性拡張部（５）と前記巻線（８）との間に作用する電気絶縁要素（７）により上方が画定され、かつ前記巻線（８）の一部（１２）により下方が画定されている、ことを特徴とする請求項１２による電気機械。
【請求項１４】
複数の当接部（１１）を含み、その各当接部は対応する前記巻線（８）の一部（１２）と係合する、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一による電気機械。
【請求項１５】
前記ケーシング（２）は、角間隔で離隔した複数の突起（１３）を有し、その各突起は対応する前記巻線（８）の一部（１２）と係合する、ことを特徴とする請求項５による電気機械。
【請求項１６】
−側壁（２ａ）および底壁（２ｂ）を有するケーシング（２）を提供し、
−少なくとも一つの極性拡張部（５）を有しかつ電気機械の回転子の回転軸と一致する軸（Ｘ）を中心に延在する固定子（３）を提供し、
−極性拡張部（５）を中心にリード線による巻線（８）を形成し、かつ
−前記固定子（３）の軸（Ｘ）に平行の線に沿って前記ケーシング（２）内に前記固定子（３）を挿入する、各工程を含む電気機械の製造法において、
−前記巻線（８）を形成する工程が、
−前記極性拡張部（５）を中心に前記リード線を巻回して、前記ケーシング（２）の底壁（２ｂ）に対面する前記巻線（８）の一部（１２）と前記極性拡張部（５）との間に空間（Ｓ）を形成し、
−前記空間（Ｓ）に弾性要素（１８）を設置し、かつ
−前記巻線（８）の一部（１２）と前記ケーシング（２）の底壁（２ｂ）との間に熱伝導性かつ電気絶縁性中間要素（１５）を設置する、各工程を含み、
前記ケーシング（２）内に前記固定子（３）を挿入する工程が、
−前記固定子（３）の軸（Ｘ）に沿って前記固定子（３）を付勢し、前記巻線（８）の一部（１２）を前記ケーシング（２）の底壁（２ｂ）へ当接させて前記弾性要素（１８）を圧縮する工程を含む、ことを特徴とする電気機械の製造法。
【請求項１７】
前記空間（Ｓ）を形成する工程が、前記極性拡張部（５）と前記巻線（８）との間に作用する電気絶縁要素（７）と、前記極性拡張部（５）との間に前記空間（Ｓ）を形成することを含む、ことを特徴とする請求項１６による電気機械の製造法。
【請求項１８】
前記極性拡張部（５）を中心にリード線による巻線（８）を形成する工程が、前記極性拡張部（５）上にその導体を緩く巻回して前記空間（Ｓ）を形成し、かつ続いて前記弾性要素（１８）を前記空間（Ｓ）へ挿入することを含む、ことを特徴とする請求項１６または１７による電気機械の製造法。
【請求項１９】
前記極性拡張部（５）を中心にリード線による巻線（８）を形成する工程が、前記弾性要素（１８）と前記極性拡張部（５）を連結し、かつ続いて前記弾性要素（１８）と連結した前記極性拡張部（５）上のリード線を、前記弾性要素（１８）が収容される空間（Ｓ）を形成するように巻回することを含む、ことを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一による電気機械の製造法。
【請求項２０】
前記ケーシング（２）の底壁（２ｂ）は少なくとも一つの突起（１３）を有し、前記ケーシング（２）内に前記固定子（３）を挿入する工程が、前記巻線（８）の一部（１２）が前記突起（１３）に当接するように行われる、ことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一による電気機械の製造法。
【請求項２１】
前記ケーシング（２）内に前記固定子（３）を挿入する工程が、前記ケーシング（２）へ前記固定子（３）を永久的に固定し、前記固定子（３）の軸（Ｘ）に沿って前記固定子（３）を付勢する工程が、前記固定子（３）が固定されるまで維持される、ことを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一による電気機械の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機械に関する。
【０００２】
特に、本発明は、自動車用電気冷却ファンまたは発電機を駆動するために使用されるタイプのモータ等の固定子巻線（stator windings）を具備するタイプの回転電気機械に関する。好適には、本発明による電気機械はブラシ無しタイプの電気モータである。
【０００３】
本発明は、更に、封止（sealed）電気機械、特に粉塵環境、または電気機械の電子機械コンポーネントとの直接接触に適さない大気に特徴付けられる環境での使用に適した電気機械に関する。
【背景技術】
【０００４】
電気機械用の従来巻線は、固定子または回転子タイプのいずれであっても、電気機械の固定子および／または回転子の二つまたはそれ以上の極性拡張部（polar expansions）を中心にリード線を巻回することにより、概ね銅等の導体材料を複数回回転させて形成される。電流が流れる巻線は、強磁性体で形成される極性拡張部から適宜絶縁されるべきである。この目的のために、従来技術は、巻回した巻線と対応する極性拡張部との間に電気絶縁層を設ける。
【０００５】
高電流を含む電流は、巻回した巻線へ流れ、かつジュール効果による加熱により巻線全体および電気機械の隣接領域へ広がる。
【０００６】
特に、このようにして生じる加熱は、リード線の導電性を低下させ、結果的に電流の通過に対して大きな抵抗を生じ、許容できない大きなエネルギ損失の原因になる。
【０００７】
更に、巻線の加熱は、巻線と巻線を巻回した対応する極性拡張部間に設置された電気絶縁材料による層の絶縁特性の早期劣化原因となる。この結果、顕著な短絡の危険および電気機械の永久的損傷が生じ、交換および高い維持費が必要となる。
【０００８】
このような状況は、封止タイプの回転電気機械で特に深刻であり、巻線は、事実上ジュール効果による加熱による連続的加熱を受ける封止環境に沈められる。この封止環境は空気交換を条件とせず、かつ安定状態条件下で、その環境内で巻線の加熱に好ましい高温になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特記無し
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の課題は、上述の欠点を有しない電気機械を提供することである。
【００１１】
本発明の一つの課題は、高レベルの信頼性を有する電気機械を提供することである。
【００１２】
本発明の他の課題は、利用可能動力を最良に利用し、エネルギ損失を最小限にする電気機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の技術課題および目的、ならびに他の目的は、請求項１およびその従属項に記載の電気機械より実質的に達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による電気機械の詳細の斜視図を示し、或る部分はより良い解説のために省略されている。
【図２】図１の詳細の分解斜視図を示す。
【図３ａ】図１の詳細の平面図を示す。
【図３ｂ】図１の詳細の第一部の平面図を示す。
【図４】図１の詳細の第二部の分解斜視図を示す。
【図５】図３ａに示されたＶ−Ｖ線を通る図１の詳細の断面図を示す。
【図６】図５に示されたＶＩ−ＶＩ線を通る図１の詳細の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の更なる特徴および利点は、電気機械の非制限的実施形態を示す添付図面を参照して更に詳細に説明される。
【００１６】
以下に詳細に説明する電気機械は、具体的には電気モータである。しかしながら、本発明の技術的特徴および教示は他の回転電気機械、特に発電機に適用できる。
【００１７】
添付図面を参照すると、参照番号１は本発明による電気モータの全体を示す。
【００１８】
電気モータ１は、外シエルを形成するケーシング２、ケーシング２の内側に永久的に連結された固定子３、および本発明に関係がないので図示されていない回転子を含む。
【００１９】
好適には、本発明による電気モータは、封止タイプである。この目的から、ケーシング２は、実質的筒状側壁２ａおよびその側壁２ａに堅く連結された底壁２ｂを含み、ベル形状の単一本体を形成する。底壁２ｂの反対側に、側壁２ａは実質的円形開口”Ａ”を有し、かつ永久的に図示されていない閉鎖キャップまたはカバーに、側壁２ａから突出したフランジ２ｃによって連結される。底壁２ｂはベアリングを収容するために使用される中央孔”Ｆ”に取り付けられる。
【００２０】
固定子３は巻回タイプであり、ドーナツ形の固定子本体４を含み、一緒に束にされた複数の重合積層４ａにより形成されて、図４に示されたような単一体を形成する。固定子本体４は少なくとも一つの極性拡張部５、好適には同一の角間隔で離隔した複数の極性拡張部を有する。各極性拡張部５は構成要件の軸”Ｘ”に向かって半径方向に延在し、固定子３は、回転子の回転軸と実質的に同心である、軸を中心に延在する。
【００２１】
図４に示されたように、固定子３は、絶縁材料で形成された一対の半割シエル６，７を含み、シエルは共に連結されて極性拡張部５を実質的に包囲する。特に、二つの絶縁半割シエル６，７は巻線８と極性拡張部５との間に電気絶縁要素を形成し、かつ固定子３の軸”Ｘ”に平行の方向に沿って固定子本体４の反対側から相互に接近する。更に詳細には、各半割シエル６，７は、それぞれ環状部６ａ，７ａおよび複数の突出部６ｂ，７ｂを有し、各々が各極性拡張部５を少なくとも一部で包囲するために使用される。
【００２２】
各極性拡張部５は、一対の突出部６ｂ，７ｂにより被覆され、固定子巻線８を上に形成するためのコアを形成している。図２に示されたように、各巻線８は環状形態でありかつ連続的に連結した複数の隣接かつ／または重合するコイル巻き（turns）を含み、単一リード線を前記コア上に巻回することにより形成される。絶縁半割シエルの突出部６ｂ，７ｂの存在は、対応する極性拡張部５に対する巻線８の電気絶縁を形成する。図２は巻線８が形成された後の固定子を示す。
【００２３】
固定子３は、特に慣習的打鍵（customary keying）または縮小法（shringing-on process）により、ケーシング２に挿入され、かつ固定子本体４の筒状側面９は、図１および５に示された形態に到達するために、ケーシング２の対応する筒状内面１０に連結される。固定子３は、固定子３の軸”Ｘ”に沿ってケーシング２内へ挿入される。
【００２４】
図３は、相互から角間隔を置いた、好適には同一間隔で離隔した１２個の極性拡張部５の角分布を詳細に示す。
【００２５】
有利には、ケーシング２の底壁２ｂは、好適には支持により、巻線８の一部１２と係合する少なくとも一つの当接部１１を有し、巻線８を冷却するために、巻線８の一部１２から当接部１１への熱交換を可能にする。この冷却効果を改良するために、そして図示されていない実施形態によれば、ケーシング２の底壁２ｂは外面を有し、即ち、電気モータの外側に対面する面を有し、底壁２ｂと外側環境との間の熱交換に好適なフィンがそこに取り付けられる。
【００２６】
好適には、当接部１１は、巻線８の一部２の外形に実質的に対応する形状に形成され、かつケーシング２の底壁２ｂ上に形成された突起１３により画定される。突起１３は底壁２ｂから電気モータの内側の空間まで突出し、かつ構成要件の軸”Ｘ”に対して好ましくは平行な方向に対面する。突起１３と係合する巻線８の部分１２は、特に、巻線８の前部であり、ケーシング２の固定子３を挿入する方向に沿ってケーシング２の底面に対面する。
【００２７】
突起１３は、丸味のある当接面１４を有し、そのキャビティは底壁２ｂに対して反対側に対面し、即ち、電気モータ１の内側の上述の空間に対面する。当接面１４は、従って、巻線８の一部１２と係合し、巻線の一部１２は巻線のドーナツ形状の一部であり、従って、カーブを描き、更に詳細には凸部である。
【００２８】
図３ｂに示されたように、底壁２ｂは複数の突起１３、特に１２個の突起１３を等角間隔で離隔し、固定子３の軸”Ｘ”を中心に設けられている。電気モータ１に組立後、即ち、固定子３がケーシング２内に取り付けられた後に、突起１３は底壁２ｂ上で巻線８のそれぞれの部分１２により対応する位置に位置決めされる。
【００２９】
有利には、各突起１３とそれぞれに対応する巻線８の一部もしくは部分１２との間には、少なくとも一つの中間要素１５があり、中間要素１５は硬質または可撓性であり、熱伝導かつ電気絶縁材料により形成される。好適には、中間要素１５は、シム(shim)１６の形態であり、かつ突起１３と巻線８の一部１２との間に取外し可能に取り付けられて、突起１３と巻線８の一部１２との間への熱力の伝達を可能にすると共に短絡防止のために電気絶縁性を維持する。
【００３０】
好適には、中間要素１５はSilpad（登録商標）製のシムであり、かつ少なくとも機械的圧縮強度特性を有する。
【００３１】
変形されない形態において、シム１６は、巻線８に対して突起１３の当接面１４全体を絶縁するために、巻線８の一部１２と突起１３との間の潜在的接触面に少なくとも同一の面に沿った測定で、所定寸法を有する領域上方の一平面内に主に延在する。
【００３２】
有利には、電気モータ１は、突起１３に対して巻線８の一部１２を付勢維持するために、巻線８の一部１２上に作用するスラスト手段１７を含む。スラスト手段１７は、固定子３上に取り付けられ、かつ巻線８の一部１２と固定子本体４、特に固定子本体の極性拡張部５との間に作用する少なくとも一つの弾性要素１８を含む。
【００３３】
図５および６の図示実施形態によれば、各弾性要素１８は固定子本体４と下半割シエル７との間、更に具体的には固定子本体４の下面２１と下半割シエル７の突出部７ｂの上面２２との間に設置される。
【００３４】
基本的に、固定子本体４と下半割シエル７は、空間”Ｓ”を画定し、この空間は比率の関係で図示されていないが、弾性要素１８を収容する。
【００３５】
空間”Ｓ”は、固定子本体４の下面２１により上方が画定され、かつ下半割シエル７の突出部７ｂの上面２２により下方が画定される。
【００３６】
弾性要素１８は、巻線１８が形成される前に、空間”Ｓ”内に位置決めされる。当接部１１と係合する巻線８の各一部１２は、弾性要素１８の作用下で固定子本体４から移動可能である。更に、下半割シエル７は極性拡張部５に打鍵されて極性拡張部５上を摺動する。
【００３７】
上述のタイプの固定子３は、即ち、各巻線８のための弾性要素１８に取り付けられた固定子は、介在するシム１６を介してそれぞれの突起１３に対して巻線８の一部１２を当接させるまで、固定子の軸”Ｘ”に沿ってケーシング２内側へ挿入される。特に、固定子３は、各巻線８の一部１２がケーシング２の底壁２ｂ上に形成された突起１３と接触するまで、軸”Ｘ”に沿って付勢され、かく更に各弾性要素１８を圧縮するまで付勢される。この圧縮に続き、固定子３は、例えば図示されていない当接突起上に、好適には不可逆的に、永久的に固定される。
【００３８】
基本的に、固定子は、永久的に固定された当接突起により確認される作業位置に達するまで、ケーシング２内側へ、例えばホット（hot）、挿入される。
【００３９】
この位置で、弾性要素１８は、巻線８の対応する一部１２上、即ち、下半割シエル７上に、所定の永久的実質的定常的スラストを付与する。その結果、シム１６が使用される場合には、実質的面圧、例えばSilpad（登録商標）製シムの場合に少なくとも１．５ｋｇ／ｃｍ２を条件として、その電気絶縁性および熱伝導性が最適値に達する。
【００４０】
上述のごとく、固定子３は固定子本体４の筒状側面９とケーシング２の筒状内面との間の干渉によりケーシング２に固定される。この干渉は、振動を加えることにより達成され、その場合にケーシング２の膨張が生じ、ケーシング２の底壁２ｂに対する固定子３上へのスラスト作用は、固定子３が固定されているまで維持される、即ち、上述の干渉の安定性が達成されているまで維持される。このようにして、シム１６上への圧縮作用の損失または減少の原因になる、ケーシング２の冷却時に弾性要素１８の弾性復帰の危険は回避される。
【００４１】
本発明は、上述目的を達成しかつ従来技術の欠点を克服する。
【００４２】
本発明による電気機械は、巻線内の回路の短絡原因となる接触を伴うことなく、巻線とケーシング間の伝導により熱交換を可能にするSilpad（登録商標）製シムの採用により効果的冷却作用を提供する。結果として、巻線の最適作業温度を維持でき、従って、巻線の伝導特性を劣化させることなく、または固定子本体に打鍵される半割シエルの絶縁特性を減衰することなく、長期に巻線を使用できる。
【００４３】
最後に、巻線上に作用するスラスト手段の存在は、ケーシングの突起に対する巻線の所望値による実質的定常スラスト作用を維持しながらケーシング上への固定子の取り付けを可能にする。このスラストは、特に、Silpad（登録商標）製シムの最適作用を達成するために決定されてよい。更に、Silpad（登録商標）製シムによる機械的圧縮強度は、巻線と突起間でのシムの『挟持』を可能にし、かつ同時に熱伝導性および電気絶縁性に大きく寄与する。
【図１】
2010536313.tif 000003
【図２】
2010536313.tif 000004
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
2010536313.tif 000008
【図６】
2010536313.tif 000009
【国際調査報告】
2010536313.tif 000010
2010536313.tif 000011