(57)【要約】  変調極機械の固定子用の固定子コア部品であって、変調極機械は固定子と回転子とを備え、固定子及び回転子は、固定子及び回転子の間に磁束を通すために、回転子のインターフェイス表面及び固定子のインターフェイス表面の間に空隙を画定し、固定子コア部品は、複数の歯が径方向において回転子に向かって延出する環状部を備え、歯は環状部の周囲に沿って配置され、各々の歯は、空隙を向くインターフェイス表面を備え、且つ固定子と回転子との間に空隙を介して磁束を通すことができるように適合され、各々の歯のインターフェイス表面は、歯の周方向における歯スパンを定め、固定子コア部品は、第１の歯スパンを有する第１の歯の部分集合と、第１の歯スパンと異なる第２の歯スパンを有する第２の歯の部分集合とを少なくとも備える固定子コア部品。
2015520601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調極機械の固定子用の固定子コア部品であって、前記変調極機械は前記固定子と回転子とを有しており、前記固定子及び前記回転子は、前記固定子と前記回転子との間に磁束を通すために、前記回転子のインターフェイス表面と前記固定子のインターフェイス表面との間に空隙を画定しており、前記固定子コア部品は環状部を有しており、前記環状部から複数の歯が前記回転子に向かって径方向に延出しており、前記歯は前記環状部の周囲に沿って配置されており、各々の前記歯は、前記空隙を向いたインターフェイス表面を有し、且つ前記固定子と前記回転子との間に前記空隙を介して磁束を通すことができるように適合されており、各々の前記歯の前記インターフェイス表面は、前記歯の周方向における歯スパンを定めており、前記固定子コア部品は少なくとも、第１の歯スパンを有する第１の歯の部分集合と、前記第１の歯スパンと異なる第２の歯スパンを有する第２の歯の部分集合とを有している、固定子コア部品。
【請求項２】
前記第１の歯の部分集合は交互パターンで配置される、請求項１に記載の固定子コア部品。
【請求項３】
前記歯の少なくとも一部は、それぞれの隣り合う歯と異なるピッチを有するように位置決めされる、請求項１又は２に記載の固定子コア部品。
【請求項４】
前記第１の歯スパン及び前記第２の歯スパンは、異なるコギング・トルク波形を発生させるように選択される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の固定子コア部品。
【請求項５】
前記第１の歯の部分集合は、前記第２の歯の部分集合と異なる数の歯を含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載の固定子コア部品。
【請求項６】
前記固定子コア部品は軟磁性粉末から作られる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の固定子コア部品。
【請求項７】
変調極機械用の固定子であって、前記変調極機械は前記固定子と回転子とを有しており、前記固定子及び前記回転子は、前記固定子と前記回転子との間に磁束を通すために、前記回転子のインターフェイス表面と前記固定子のインターフェイス表面との間に空隙を画定しており、前記固定子は少なくとも１つの環状部を有する固定子コアを有しており、前記環状部から複数の歯が前記回転子に向かって径方向に延出しており、前記歯は前記環状部の周囲に沿って配置されており、各々の前記歯は、前記空隙を向いたインターフェイス表面を有し、且つ前記固定子と前記回転子との間に前記空隙を介して磁束を通すことができるように適合されており、各々の前記歯の前記インターフェイス表面は、前記歯の周方向における歯スパンを定めており、前記固定子コアは少なくとも、第１の歯スパンを有する第１の歯の部分集合と、前記第１の歯スパンと異なる第２の歯スパンを有する第２の歯の部分集合とを有している、固定子。
【請求項８】
前記固定子コアは、請求項１から６までのいずれか一項に定められるような２つの固定子コア部品であって、軸方向に並んで配置された固定子コア部品を有し、前記固定子コア部品の前記歯は、周方向において互いに対してずらされている、請求項７に記載の固定子。
【請求項９】
前記固定子コア部品同士の間に配置されたコイルを有する、請求項８に記載の固定子。
【請求項１０】
各々の前記歯は、基部と、前記歯から前記コイルに向かって延出する爪部材とを有し、前記爪部は前記インターフェイス表面を定めている、請求項９に記載の固定子。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか一項に定められるような固定子と、回転子と、前記固定子と前記回転子との間に磁束を通すための、前記回転子のインターフェイス表面及び前記固定子のインターフェイス表面の間の空隙とを有する変調極機械であって、前記回転子は、前記固定子に対して、動作方向に移動するように適合されている変調極機械。
【請求項１２】
前記回転子は、前記固定子の固定子磁場と相互作用するための回転子磁場を発生するように構成され、前記回転子は、前記回転子磁場を発生するように、前記回転子の周方向に磁化された複数の永久磁石を有し、前記永久磁石は、前記永久磁石によって発生される前記回転子磁場を少なくとも径方向及び軸方向に向けるための軸方向に延びる回転子極片によって、前記回転子の周方向において互いから分離されている請求項１１に記載の変調極機械。
【請求項１３】
前記固定子及び／又は前記回転子は、軸方向の磁束通路成分を含む三次元（３Ｄ）磁束通路を提供する、請求項１１又は１２に記載の変調極機械。
【請求項１４】
前記変調極機械は、２つの外側位相と、１つ又は複数の中心位相とを有する複相機械である、請求項１１から１３までのいずれか一項に記載の変調極機械。
【請求項１５】
前記回転子極片は、各々、周方向に極スパンを有し、前記第１の歯の部分集合は、前記極スパンより大きい歯スパンを有し、前記第２の歯の部分集合は前記極スパンより小さい歯スパンを有する、請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の変調極機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義の概念では、変調極機械（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｐｏｌｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。より詳細には、本発明は、そのような変調極機械のための固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたって、変調極機械などの電気機械設計は、より多くの関心を惹き付けてきた。これらの機械の原理を用いた電気機械は、Ｗ．Ｍ．Ｍｏｒｄｅｙによっておよそ１８９０年に開示され、またＡｌｅｘａｎｄｅｒｓｓｏｎ及びＦｅｓｓｅｎｄｅｎによっておよそ１９１０年に開示されている。膨らみ続ける興味の最も重要な理由の１つは、例えば誘導機、切換式リラクタンス機械、及び永久磁石ブラシレス機械にさえ関連して、非常に高いトルク出力を可能にすることである。さらに、そのような機械は、コイルを製造するのにしばしば容易である点において有利である。しかしながら、この設計の欠点の１つは、それらの製造が典型的には比較的高価なことである。
【０００３】
変調極電気機械の固定子は一般に、軟磁性コア構造によって形成された複数の歯に磁力を供給する中心の単一のコイルを使用する。コイルは巻線と称されることもある。軟磁性コアはコイルの周りに形成される一方、他の一般的な電気機械構造は、コア部品の歯の周りに形成されたコイルを用いている。変調極機械トポロジーの例は、例えばクロー・ポール機械、クロー・フィート機械、ランデル機械、横方向磁束機械（ＴＦＭ）としてしばしば認識される。埋設された磁石を備える変調極機械は、回転子極片によって分離された複数の永久磁石を含む能動回転子構造を有している。
【０００４】
国際公開第２００７／０２４１８４号パンフレットは、実質的に円形であって複数の歯を具備する第１の固定子コア部品と、実質的に円形であって複数の歯を具備する第２の固定子コア部品と、第１の固定子コア部品と第２の固定子コア部品との間に配置されたコイルと、複数の永久磁石を具備する回転子とを有する電気式の回転機械を開示している。第１の固定子コア部品、第２の固定子コア部品、コイル、及び回転子は、共通の幾何学的軸線の周りにあり、また第１の固定子コア部品及び第２の固定子コア部品の複数の歯は、回転子に向かって突出するように配置されている。さらに、第２の固定子コア部品の歯は第１の固定子コア部品の歯に対して周方向にずらされており、回転子の永久磁石は、軟磁性材料から作られた軸方向に延出する極片によって、周方向において互いから離間されている。
【０００５】
製作及び組立において比較的安価である変調極機械を提供することが一般的に望ましい。さらに、高い構造安定性、小さな磁気抵抗、効率的な磁束通路誘導性、軽量性、コンパクト性、高い容積比性能などの１つ又は複数といった、優れた性能パラメータを有するそのような機械を提供することが望ましい。加えて、そのような機械用の部品を提供することが望ましい。
【０００６】
電気機械において発生する１つの望ましくない影響は、いわゆるコギング・トルク、すなわち回転子の永久磁石と固定子の鉄との間の相互作用によるトルクである。これは、ディテント・トルク又は「無電流」トルクとしても知られている。ＭＰＭにおけるコギング・トルクは、永久磁石の鋸歯状の（又は歯付の）鉄構造との相互作用によって発生する。永久磁石は、磁束ができるだけ最小の抵抗路の周りに流れるように意図して並んでいる。コギング・トルクは、機械の性能にとって有害な可能性があり、望ましくない振動及び騒音を引き起こす可能性がある。そのため、コギング・トルクの低減がしばしば望まれる。例えば機械が風車において発電機として使用される場合、発電機が非常に小さい風速で回転できるようにするために、コギング・トルクは小さい必要がある。およそ５０〜１００Ｎｍまでといった、より小さなモータの場合、コギング・トルクは、手でモータを回転させることによって容易に認識できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０２４１８４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６３４８２６５号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１１／０３３１０６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
変調極機械（ＭＰＭ）においては、コギング・トルクの大きさは非常に多くの要因に依存している。コギング・トルクを低減するためのある公知の対策が存在するが、コギングの低減は設計がより複雑になるため、機械のコストをしばしば増加させる。コスト及び複雑性を伴う方法の例は、回転子及び／又は固定子をスキューすることである。それゆえ変調極機械のコギングを低減しつつ機械の複雑性及び／又はコストを増加させないことが望ましい。さらに、効率よく低コストで製造され得る機械を提供することが望ましい。
【０００９】
さらに、多くの用途において、トルク・リップルを低減するために、逆起電力（逆ＥＭＦ）の高調波成分を低減することが望ましい。その結果、コギング・トルクの低減及び／又は逆ＥＭＦの望ましくない高調波成分の低減を可能にする機械を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の観点によれば、本明細書で開示されるのは、変調極機械の固定子用の固定子コア部品であって、変調極機械は固定子と回転子とを備え、固定子及び回転子は、固定子と回転子との間に磁束を通すために、回転子のインターフェイス表面と固定子のインターフェイス表面との間に空隙を画定し、固定子コア部品は、複数の歯が径方向において回転子に向かって延出する環状部を備え、歯は環状部の周囲に沿って配置され、各々の歯は、空隙を向くインターフェイス表面を備え、固定子と回転子との間に空隙を介して磁束を通すことができるように適合され、各々の歯のインターフェイス表面は、歯の周方向における歯スパンを定め、固定子コア部品は、第１の歯スパンを有する第１の歯の部分集合（サブセット）と、第１の歯スパンと異なる第２の歯スパンを有する第２の歯の部分集合とを少なくとも備える固定子コア部品である。
【００１１】
したがって、本明細書で開示されるのは、機械のコギング・トルクの相当の低減を可能にする変調極機械（ＭＰＭ）の歯構成の実施例である。機械の歯が全て同じ大きさ及びスパンである従来の歯の様式を用いるのではなく、この方法は、異なるスパンの歯の組み合わせを用いる。発明者は、異なる歯スパンの組み合わせが、逆起電力（逆ＥＭＦ）の高調波成分を比較的低く保ちつつ、コギング・トルクを低減させることができることに気が付いた。
【００１２】
固定子部品の不均一な歯スパンは、結果的にできる機械の製作コスト又は複雑性を大幅に増加させることなく作ることができる。さらに、回転子の変更が必要とされない。
【００１３】
発明者は、さらに、変調極機械の歯スパンがコギング・トルクに影響を与えるために変えられるとき、ある歯スパンが、回転子の位置に対するコギング・トルクの波形の特定の高調波を低減することを見出した。さらに、歯スパンが変更され、高調波が低減されるとき、それぞれの高調波の位相も変化すること、すなわち、コギング・トルクの有効な方向が逆転され得ることが見出された。そのため、影響力のあるコギング・トルク高調波の位相が逆転される歯スパンの組み合わせは、これらの高調波の相殺をもたらし、したがって、コギング・トルク全体の低減をもたらす。この方法は、機械の逆ＥＭＦ波形における高調波の影響を低減するために、同じ方法で用いられてもよい。逆ＥＭＦにおける特定の高調波は、歯スパンの変化で位相も変化させ、したがって、歯スパンは、これらの高調波を相殺するために用いられてもよい。
【００１４】
結果的に、ある実施例では、第１の部分集合の歯スパンと第２の部分集合の歯スパンとは、第１の歯スパンの歯のみを備える固定子に関してのコギング・トルク又は逆ＥＭＦの少なくとも一方の１つ又は複数の所定の高調波を、第２の歯スパンの歯のみを備える固定子に関してのコギング・トルク又は逆ＥＭＦの少なくとも一方の対応する１つ又は複数の所定の高調波に対して、位相をほとんど一致させないようにするように選択される。ある機械の設計では、一部の高調波が、例えば多相機械の異なる位相の影響のため相殺することが理解されるであろう。それでもなお、全体の機械の設計に関係なく、コギング・トルク及び／又は逆ＥＭＦの波形の１つ又は複数の高調波が残り、そのため、本明細書で説明されるような異なる歯スパンによって、低減又は排除すらされるのが望ましいとして留まる支配的な高調波として見なされることがある。
【００１５】
ある実施例では、第１の歯の部分集合は周囲の第１のセグメントに沿って配置され、第２の集合の歯は、第１のセグメントと異なる周囲の第２のセグメントに沿って配置される。具体的には、環状の固定子コア部品は、各々のセグメント内の全ての歯が同じ歯スパンを有すると共に別のセグメントの歯が異なる歯スパンを有する、多くの重なり合わないセグメントに分割される。一実施例では、固定子コア部品は２つのそのようなセグメントに分割される。歯のそのような構成は、例えば有限要素モデリングを用いるといったことで、コギング・トルク及び／又は逆ＥＭＦのより効果的なシミュレーションを可能にし、その結果、各々の部分集合の歯スパン及び歯の数のより信頼できる選択を可能にする。
【００１６】
ある実施例では、第１の部分集合及び第２の部分集合の各々の歯は、例えば交互パターンで、固定子コア部品の全周に沿って分配され、ある実施例では、交互パターンは全周に沿って均一であってもよい。例えば、一方の部分集合の各々の歯は、隣接する歯として、他方の部分集合の２つの歯を備えてもよく、或いはパターンは、例えば一方の部分集合の２つの歯が他方の部分集合の単一の歯と交互であってもよいといった、周期的であってもよい。他の実施例では、交互パターンは周囲に沿って変化してもよい。具体的には、第１の部分集合及び第２の部分集合が異なる数の歯を備える実施例では、交互パターンは不均一であってもよく、例えば部分集合のうちの一方の歯が他方の部分集合の歯よりも多い周囲のセグメントがあってもよい。各々の部分集合の歯の周囲に沿った均一又は少なくともほとんど均一の分配は、周囲に沿った力のより均一な分配をもたらすことができる。
【００１７】
ある実施例では、それぞれの部分集合の歯スパンは、例えばそれぞれの歯スパンに対するコギング・トルクが両極性を有するようにといった、コギング・トルクの異なる特性をもたらすように選択される。一実施例では、第１の歯の部分集合は１４０°より大きい歯スパンを有し、第２の歯の部分集合は１４０°より小さい歯スパンを有する。例えば、第１の歯の部分集合は、例えば１２０°などの１１５°から１３０°までの間といった、１１０°から１３５°までの間の歯スパンを有してもよく、一方、第２の歯の部分集合は、例えば１７０°などの１５０°から１７５°までの間といった、１４５°から１８０°までの間の歯スパンを有してもよい。ここで及び以下において、明確に述べられていない場合、角度は、電気角度で表されることになり、すなわち３６０°が完全な電気サイクルの間の回転子の回転に対応する。電気角度は、磁極の対の数によって分割された機械角度と同等である。
【００１８】
ある実施例では、第１の部分集合及び第２の部分集合は同じ数の歯を備える一方で、他の実施例では、第１の歯の部分集合は第２の歯の部分集合と異なる数の歯を備える。具体的には、第１の部分集合及び第２の部分集合に含まれることになる歯のそれぞれの数は、第１の歯スパンの歯だけを備える固定子、及び、第２の歯スパンの歯だけを備える固定子のコギング・トルク及び逆ＥＭＦの少なくとも一方の１つ又は複数の高調波の大きさに基づいて決定されてもよい。具体的には、第１の歯スパンに関する１つ又は複数の高調波の大きさが第２の歯スパンに関する対応する大きさよりも大きいとき、第２の歯スパンを有する歯の数は、第１の歯スパンを有する歯の数よりも多くなるように選択されてもよい。
【００１９】
概して、第１の部分集合及び第２の部分集合における、第１の歯スパン及び第２の歯スパンの大きさ並びに歯のそれぞれの数は、第１の歯スパンの歯のみを備える固定子に関してのコギング・トルク又は逆ＥＭＦの少なくとも一方の１つ又は複数の所定の高調波に、第２の歯スパンの歯のみを備える固定子に関してのコギング・トルク又は逆ＥＭＦの少なくとも一方の対応する１つ又は複数の所定の高調波を、例えば歯のそれぞれの数によって計量される対応する高調波の合計が減少又は最小化すらされるように、歯スパンと歯の数とを選択するといったことによって、ほとんど相殺させるように選択される。それぞれの高調波の大きさ、及び／又はそれらの計量される合計は、それらの大きさとして、それらのエネルギー含量として、及び／又は波形の大きさの他の適切な測定によって、決定されてもよい。
【００２０】
固定子コア部品が２つを超える歯の部分集合を備えてもよく、各々の部分集合がそれぞれの数の歯を備えてもよく、各々の歯の部分集合が他方の部分集合の歯スパンと異なるそれぞれの歯スパンを有してもよいことが理解されるであろう。例えば、固定子コア部品は、２つ、３つ、４つ、５つ、又はさらに多くの部分集合を備えてもよい。
【００２１】
ある実施例では、歯のうちの少なくとも一部は、例えば一方の側の隣接する歯とのピッチ距離が反対側で隣接する歯とのピッチ距離より大きいといった、それぞれの隣接している歯と異なるピッチ距離を有するように位置決めされる。発明者は、不均一な歯スパンと、歯同士の間の変えることができるピッチ距離との組み合わせが、コギング・トルク及び／又は逆ＥＭＦのさらなる低減を可能にすることを見出した。２つの歯のピッチ距離は、中心同士の間の角距離、又は、例えば各々の歯のそれぞれの後方の側壁同士の間、若しくは、各々の歯のそれぞれの前方の側壁同士の間といった歯の対応する側壁同士の間の角距離として測定され得る。
【００２２】
ある実施例では、固定子コア部品は、同じ位相の歯の集合のうちの別のものを備える別の固定子コア部品との主として軸方向の磁束通路のやり取りを提供する継鉄部をさらに備える。環状部及び継鉄部は、それぞれの固定子コア部品の隣接する歯（これらは、動作の方向において互いに対してずらされている）の間に磁束通路を提供する。継鉄部は、例えば、フランジ、及び、環状の固定子コア部品から軸方向に突出する環状のフランジとして形成されてもよい。
【００２３】
ある実施例では、各々の歯は、各々が隣接する歯に向かい合う前側壁と後側壁とを備え、インターフェイス表面とそれら側壁とは、境界面を前側壁及び後側壁とにそれぞれ繋げる前縁及び後縁をそれぞれ形成し、歯の歯スパンは、前縁と後縁との間の距離として定義される。ある実施例では、インターフェイス表面は、回転子から実質的に一定の距離を有している。歯スパンは、インターフェイス表面の周方向の広がりとして定義され得る。歯のインターフェイス表面の周方向の広がりが軸方向に沿って変わる実施例では、歯スパンは、歯の軸方向幅にわたって平均化された周方向の広がりとして定義できる。代替で、歯スパンは、歯の前側面と後側面との間の角度として定義されてもよい。本説明の目的のために、歯スパンの別の測定が、歯スパンの同じ測定が全ての歯に対して用いられる限り、採用されてもよい。
【００２４】
本発明は、前述及び後述する固定子コア部品と、固定子と、変調極機械と、並びに／或いは、装置、方法、及び／又は製品とを備える異なる観点にも関するものであり、各々が前述の観点のうちの１つ又は複数と関連して説明された１つ又は複数の便益及び利点のうちの１つ又は複数を生み出すと共に、各々が他の観点のうちの１つ又は複数との関連で説明された実施例、及び／又は、添付の特許請求の範囲で開示された実施例に対応する。
【００２５】
具体的には、本明細書で開示されるのは、変調極機械用の固定子であって、変調極機械は固定子と回転子とを備え、固定子及び回転子は、固定子と回転子との間に磁束を通すために、回転子のインターフェイス表面と固定子のインターフェイス表面との間に空隙を画定し、固定子は、複数の歯が径方向において回転子に向かって延出する少なくとも１つの環状部を備える固定子コアを備え、歯は環状部の周囲に沿って配置され、各々の歯は、空隙を向くインターフェイス表面を備え、固定子と回転子との間に空隙を介して磁束を通すことができるように適合され、各々の歯のインターフェイス表面は、歯の周方向における歯スパンを定め、固定子コアは、第１の歯スパンを有する第１の歯の部分集合と、第１の歯スパンと異なる第２の歯スパンを有する第２の歯の部分集合とを少なくとも備える固定子の実施例である。
【００２６】
固定子コアは、単一の構成部品として、又は、複数の構成部品から製造されてもよい。固定子は、歯の周方向のそれぞれの列が径方向に突出する環状のコア・バックを備えてもよく、その場合、１つの列、一部の列、又は各々の列の歯は、第１の歯スパン及び第２の歯スパンをそれぞれ有する第１の歯の部分集合と第２の歯の部分集合とを備える。ある実施例では、固定子コアは、本明細書で説明されるように、２つ以上の固定子コア部品を備える。固定子の実施例は、固定子コアと同軸に配置されると共に歯の列のうちの２つの間で軸方向に配置されたコイルを備える。複相機械では、固定子コアは、歯の２つを超える列と、各々が歯のそれぞれの列の間で軸方向に挟まれた１つを超えるコイルとを備える。
【００２７】
さらに別の観点によれば、本明細書で開示されるのは、前述及び後述するような固定子を備える変調極機械の実施例である。ある実施例では、変調極機械はＴＦＭ機械である。ＴＦＭトポロジーは、従来の機械に対して多くの利点を有する変調極機械の実例である。片面径方向磁束固定子では、単相コイルが、コイルを包囲して原則として２つの並列な歯の列が空隙を向くおおよそＵ字形のヨーク部品と共に、空隙と平行に配置される。ある実施例では、変調極機械は、２つの外側位相と１つ又は複数の中心位相とを有する複相機械である。複相構成は、軸方向に、つまり、回転子の動作の方向に垂直に重ねられた磁気的に分離された単相ユニットを備える。そして、位相は、回転子の位置とは関係なく運転を円滑にしてほぼ均等な力又はトルクを生成するために、三相構成については、典型的には１２０°で、電気的及び磁気的にずらされる。ある実施例では、歯は、空隙と環状部との間に主として径方向の磁束通路を提供する一方、環状部は、歯と往来する径方向の磁束通路を、同じ固定子又は固定子位相の固定子コア部品のような別のものの環状部と往来する軸方向の磁束通路と繋げる主として周方向の磁束通路を提供する。
【００２８】
変調極機械の実施例では、固定子は、軸方向に並んで配置される複数の位相を備える複相固定子であり、その固定子は複数の歯を備え、各々の集合の歯は周方向に沿って分配され、複数の集合の歯は、２つの周辺集合と、それら周辺集合の間で軸方向に配置された複数の内側集合とを備え、内側集合の歯は、軸方向において、周辺集合の歯より幅広であり、２つの隣接する位相によって共有される共通の磁束通路を提供する。それぞれの集合の歯は、他の集合の歯に対して動作の方向にずらして配置される。歯の集合のうちの少なくとも１つは、それぞれの歯スパンを有する第１及び第２の歯の部分集合を備える。
【００２９】
変調極機械の実施例では、回転子は、回転子極片によって、周方向において互いから分離される複数の永久磁石を備える。回転子極片は、例えば直線状のロッドといった、軸方向に細長いロッドとして形成され得る。複数の永久磁石は、周方向に沿う一つおきの磁石が磁化方向において逆にされるように配置されてもよい。それによって、各々の個々の回転子極片は、等しい極性を示す磁石と相互作用するだけである。概して、永久磁石も軸方向に細長いロッドであってもよく、ロッドは、空隙の軸方向の広がりにわたって延在してもよい。
【００３０】
ある実施例では、固定子は、実質的に環状であって複数の歯を備える第１の固定子コア部品と、実質的に環状であって複数の歯を備える第２の固定子コア部品と、第１の固定子コア部品と第２の固定子コア部品との間に配置されるコイルとを備え、第１の固定子コア部品、第２の固定子コア部品、コイル、及び回転子は、回転子の長手軸線によって定められる共通の幾何学的軸線の周りにあり、また、第１の固定子コア部品及び第２の固定子コア部品の複数の歯は、回転子に向かって突出するように配置され、第２の固定子コア部品の複数の歯は、第１の固定子コア部品の歯に対して周方向にずらされる。したがって、２つの固定子コア部品の歯は、固定子のコイルによって軸方向に離間されて分離される周方向のそれぞれの列の歯を形成してもよく、そのコイルは、歯の列同士に間で周方向に延出する空隙に収容される。
【００３１】
本明細書で説明される固定子及び／又は固定子コア部品の実施例は、効率よく製造され得る一方、コギング・トルク及び逆ＥＭＦの高調波成分の一方又は両方を低減できる。具体的には、本明細書で説明される固定子コア部品の実施例は、粉末冶金（Ｐ／Ｍ）製作方法による製作に適している。したがって、ある実施例では、固定子、固定子コア部品、及び／又は、回転子の極片は、軟磁性粉末などの軟磁性材料から作られ、それによって、例えば、回転機械における径方向、軸方向、及び周方向の磁束通路成分を可能にする、軟磁性材料における効率的な三次元磁束通路の利点を利用して、変調極機械の構成部品の製造を簡素化すると共に効率的な磁束集中を提供する。
【００３２】
軟磁性粉末は、例えば、軟磁性鉄粉、又は、Ｃｏ若しくはＮｉを含む粉末、又は、その合金含有部品であり得る。軟磁性粉末は、実質的に純粋な水アトマイズによる鉄粉、又は、電気絶縁体で被覆された不規則な形状とされた粒子を持つ海綿鉄粉であり得る。これに関して、用語「実質的に純粋な」とは、粉末に含有物が実質的にあってはいけないこと、及び、不純物Ｏ、Ｃ、及びＮの量が最小限に維持されなければいけないことを意味する。平均粒径は、概して、３００μｍ未満且つ１０μｍ超である。
【００３３】
しかしながら、任意の軟磁性金属粉末又は金属合金粉末が、軟磁特性が十分であり、粉末が型圧縮固化に適している限り、用いられてもよい。
【００３４】
粉末粒子の電気絶縁体は無機材料から作られ得る。特に適しているのは、米国特許第６３４８２６５号（本明細書において参照により組み込まれている）で開示されている種類の絶縁体であり、この特許は、絶縁酸素含有遮蔽体及び絶縁リン含有遮蔽体を有する本質的に純粋な鉄から成る原料粉末の粒子に関している。絶縁された粒子を有する粉末は、Ｈｏｇａｎａｓ  ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎから入手可能なＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）５００、Ｓｏｍａｌｏｙ（登録商標）５５０、又はＳｏｍａｌｏｙ（登録商標）７００として利用可能である。
【００３５】
したがって、極片、固定子、及び／又は固定子コア部品の成形は、いわゆる成形型を用いる工具などの適切な圧縮固化工具で、軟磁性粉末から極片又は固定子コア部品を圧縮固化することで効率的に実施され得る。
【００３６】
空隙は典型的には空気で満たされることは理解される。しかしながら、当業者は、空隙が空気以外の別の気体で満たされ得ることを理解するものである。それでもなお、本説明の目的のために、固定子と回転子との間の空隙は、隙間がどの気体で満たされるかに拘わらず、空隙と称されることになる。
【００３７】
本発明の上記及び／又は追加の目的、特徴、及び利点は、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例の以下の例示的な非限定の詳細な説明によって、さらに明らかにされることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】単相の変調極機械の実例の図である。
【図２】変調極機械用の固定子の実例の概略図である。
【図３】各々が１つの周方向コイルを保持する３組の固定子部品対を備えた固定子を有する三相変調極機械の図である。
【図４】変調極機械の固定子及び回転子の実例の一部の拡大図である。
【図５】固定子コア部品の実例の側面図である。
【図６】変調極機械のそれぞれの実例のコギング・トルクを示すグラフである。
【図７】隣接する歯同士の間のピッチ距離が異なる固定子の図である。
【図８】組み合わせた位相を有する三相変調極機械の実例の固定子１０及び回転子１２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の説明では、本発明がどのようにして実行され得るかを、例示として示す添付の図が参照される。
【００４０】
図１は、変調極機械の実例を示している。具体的には、図１は、単相機械又は複相機械の一位相といった、単相の能動部品を示している。図１（ａ）は、固定子１０及び回転子３０を具備する機械の能動部品の斜視図を示している。図１（ｂ）は、機械の一部の拡大図を示している。図２は、図１の変調極機械の固定子１０の実例を示している。具体的には、図２（ａ）は固定子１０の拡大図であり、２つの固定子コア部品１４、１６とコイル２０とを示している。図２（ｂ）は、固定子１０の切断図を示している。
【００４１】
機械は、軟磁性固定子コア構造によって形成された複数の歯１０２に磁力を供給する中心の単一のコイル２０を備えている。他の一般的な電気機械構造では、コイルは固定子コアの個々の歯の周りに形成されるが、図１の固定子のコイル２０は、固定子コアの歯同士の間に挟まれている。より具体的には、図１及び図２の変調極機械は、各々の固定子コア部品が、複数の歯１０２を備え、実質的に環状である２つの固定子コア部品１４、１６と、第１の固定子コア部品と第２の固定子コア部品との間に配置されるコイル２０と、複数の永久磁石２２を含む回転子３０とを備えている。さらに、固定子コア部品１４、１６、コイル２０、及び回転子３０は、共通の幾何学的軸線の周りにあり、２つの固定子コア部品１４、１６の複数の歯１０２は、閉回路の磁束通路を形成するために、回転子３０に向かって突出するように配置されている。２つの固定子コア部品１４、１６の固定子の歯は、互いに対して周方向にずらされている。
【００４２】
各々の固定子コア部品は、環状部分２６１と、２つの固定子コア部品の周方向にずらされた歯同士の間に軸方向の磁束通路を提供する磁束ブリッジ又はヨーク部品を形成する周方向フランジ１８とを備えている。各々の固定子コア部品１４、１６は、環状部分２６１の径方向における内側縁１６０によって定められた開口であって、中心の実質的に円形の開口を有する環状の円板として形成され得る。内側縁１６０と歯１０２との間の環状部２６１は、磁束通路と、コイル２０を収容する周方向の空所とを提供している。周方向フランジ１８は、内側縁に、又は内側円の近くに位置付けられる。組み立てられた固定子において、周方向フランジ１８は、固定子コア部品の内側、すなわちコイル２０及び他の固定子コア部品を向く側に配置される。
【００４３】
図１及び図２の機械において、固定子の歯は、径方向外向きの方向に、固定子を包囲する回転子に向かって突出する。しかしながら、固定子は、固定子の歯が径方向内向きに延出する状態で、回転子に対して外側に同様に配置されてもよい。すなわち、本明細書で説明される回転子及び固定子の実例は、内側回転子機械及び外側回転子機械に用いることができる。
【００４４】
能動的回転子構造体３０は、偶数のセグメント２２、２４から構築され、セグメントの数の半分は、回転子極片２４とも呼ばれ、軟磁性材料から作られ、セグメントの数の他方の半分は永久磁石材料２２から作られる。これらのセグメントは、個別の構成部品として製作できる。永久磁石２２は、永久磁石の磁化方向が実質的に周方向であるように、つまり、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ実質的に周方向を向くように配置される。さらに、周方向に数えられる一つおきの永久磁石２２が、その磁化方向を隣接する永久磁石に対して逆方向になるように配置されている。機械構造における軟磁性極片２４の磁気機能性は完全に三次元であり、各々の軟磁性極片２４は、異なる磁束を全ての三次元空間の方向に高い透磁性で効率よく伝えることができる。
【００４５】
回転子３０及び固定子１０のこの設計は、固定子１０の歯を向いた回転子３０が、両方の隣接する永久磁石２２からの全体の磁束を向かい合う歯の表面へと伝えることができるような、永久磁石２２からの磁束集中を可能にするという利点を有している。磁束集中は、各々の極片２４を向いた永久磁石２２の面積を、歯を向いた面積で除算した関数として考えられ得る。具体的には、歯の周方向のずれのため、極片を向いた歯は、極片の軸方向の延在部分に部分的にわたってのみ広がる能動的な空隙をもたらす。それでもなお、永久磁石の全体の軸方向の延在部分からの磁束は、極片において、能動的な空隙に向かって軸方向及び径方向に向けられる。各々の極片２４のこれらの磁束集中の特性は、弱い低価格の永久磁石を回転子の永久磁石２２として用いることを可能にし、また非常に高い空隙の磁束密度を得ることを可能にする。磁束集中は、効果的な三次元磁束通路を可能にする磁性粉末から作られている極片によって、容易化され得る。さらに、この設計は、対応するタイプの機械においてよりも、より効果的に磁石を使用することを可能にする。
【００４６】
固定子１０は２つの同一の固定子コア部品１４、１６を備えており、各々の固定子コア部品は多数の歯１０２を備えているが、代替の実施例では、固定子は、異なる形状を有する固定子コア部品から組み立てられてもよい。各々の固定子コア部品は、プレス工具で一体化して圧縮固化される軟磁性粉末から作られている。これら固定子コア部品は、同一の形を有しているとき、同じ工具でプレスできる。そして、２つの固定子コア部品は、二番目の工程で連結され、固定子コアを共に形成し、その固定子コアは、一方の固定子コア部品の歯が他方の固定子コア部品の歯に対して軸方向及び周方向でずらされている径方向に延出する固定子コアの歯を備えている。
【００４７】
各々の歯１０２は、空隙（エアギャップ）を向いたインターフェイス表面２６２を有している。機械の運転の間、磁束は、空隙を介してインターフェイス表面２６２を通じて、また回転子の極片の対応するインターフェイス表面を通じて伝達される。インターフェイス表面２６２は、周方向において、すなわち回転子の動作方向に沿って、縁２６３によって境界が定められている。縁２６３は、インターフェイス表面２６２を、隣接する歯を向いた歯のそれぞれの側面２６６と繋げている。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、コイル２０は、電流をコイルに供給するための２本の接続ワイヤ２２１を備えている。接続ワイヤは、異なる周方向位置及び／又は径方向位置でコイルに接続してもよい。固定子コア部品１４、１６には、各々の固定子コア部品の内側に沿って径方向に延出するワイヤ通路２３１を形成する細長い凹部が設けられており、そのため、ワイヤのうちの少なくとも一本をコイルに沿って径方向に送ることができ、また両方のワイヤを実質的に同じ位置でコイルから軸方向に離すように送ることができる。図２（ａ）の実例では、固定子コア部品には、例えばフランジ１８の一部として、インデックス突起部２３２が設けられており、このインデックス突起部２３２は、組立の間に両方の固定子コア部品の互いに対する適切な位置合せを容易にするために、別の固定子部品のワイヤ通路に挿入される形状及び大きさとされている。しかしながら、固定子コア部品の他の実施例には、ワイヤ通路が設けられていないか、異なるワイヤ通路が設けられていてもよく、且つ／又は、インデックス構造が設けられていないか、異なるインデックス構造が設けられていてもよい。
【００４９】
単相の固定子１０は、図１及び図２に示すように、単相機械の固定子として用いられてもよく、且つ／又は、例えば図３の機械の固定子の位相１０ａ〜１０ｃのうちの１つとして、複相機械の一位相として用いられてもよい。
【００５０】
具体的には、図３（ａ）は三相の変調極機械の実例を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）の機械の固定子の実例を示している。機械は、固定子１０と回転子３０とを備えている。固定子１０は、各々が図１及び図２との関連で説明されたような３つの固定子の位相部品１０ａ、１０ｂ、１０ｃを含んでいる。具体的には、各々の固定子の位相部品は、それぞれの固定子部品の対１４ａ及び１６ａ、１４ｂ及び１６ｂ、１４ｃ及び１６ｃを備え、それらの対は、それぞれの１つの周方向コイル２０ａ〜２０ｃを各々保持している。
【００５１】
したがって、図１及び図２の実例のように、図３の各々の電気変調極機械の固定子の位相部品１０ａ〜１０ｃは、軟磁性コア構造によって形成された複数の歯１０２に磁力を供給する、例えば単一のコイルといった中心コイル２０ａ〜２０ｃを備えている。より具体的には、示した電気変調極機械の各々の固定子の位相１０ａ〜１０ｃは２つの固定子コア部品１４を備えており、各々の固定子コア部品１４は、複数の歯１０２を備えて実質的に環状であり、コイル２０は、第１の固定子コア部品と第２の固定子コア部品との間に配置される。さらに、固定子コア部品１４と、固定子コア部品１４のコイル１０２とは、径方向外向きに突出するように配置されている。図３の実例では、回転子３０は固定子１０と同軸に配置されており、固定子の歯１０２と回転子との間に空隙を形成するように固定子を取り囲んでいる。回転子は、図１及び図２との関連で説明されたような交互の永久磁石２２及び極片２４として提供され得るが、全ての位相部品にわたって軸方向に延びている。すなわち、単一の回転子構造が全ての３つの位相を提供するように設けられている。しかし、他の実施例では、回転子は互いから軸方向に延びて配置された３つの分離した円筒形の回転子として提供されてもよいことが理解されるであろう。さらに別の実施例では、例えば永久磁石２２といった回転子部品の一部又は全部が、それぞれ単相のみで軸方向に延在する一続きのより短い部品として提供されてもよい。
【００５２】
図１〜図３との関連で説明された固定子の実施例は、いわゆる爪（クロー）のない歯を備えている。しかしながら、工具のコストを増加することがなく、なおもモータ性能を向上させるように、小さい爪が加えられてもよい。
【００５３】
図３の固定子の位相は、分離した固定子コア部品から作られる。しかしながら、代替の実施例では、隣接する位相の固定子コアは、例えば全体の内容が本明細書において参照により組み込まれる国際公開第２０１１／０３３１０６号パンフレットに記載されるように、同じ部品に組み合わされてもよい。
【００５４】
図４は、変調極機械の固定子及び回転子の実例の一部の拡大図を示している。具体的には、図４は、２つの固定子コア部品のうちの一方の２つの隣接する歯１０２ａと、同じ固定子コア又は同じ固定子コア位相の２つの固定子コア部品のうちの他方の歯１０２ｂとを示している。図４は、さらに、回転子３０の一部も示している。回転子は、永久磁石２２と極片２４とを備えている。各々の歯はインターフェイス表面２６２を有しており、そのインターフェイス表面２６２は、インターフェイス表面２６２と歯のそれぞれの側壁２６６との間の縁２６３によって、周方向において境界が定められている。インターフェイス表面の周方向の広がりが、歯の歯スパンＳｔを定める。歯スパンは、例えばｍｍでの長さとして表現できる。代替で、図４に示すように、歯スパンは、電気角度、すなわち完全な電気サイクルに対応する角度に対する角度として、都合よく表現されてもよい。完全な電気サイクルは、図４に示すように、３６０°に対応している。歯スパンと同様に、周方向における各々の極片２４の広がりが、極スパンＳｐを定める。
【００５５】
極スパンの歯スパンに対する割合は、歯スパンを変更する一方で、同じ磁石厚さ（すなわち永久磁石２２の周方向の広がり）を維持すること、したがって極スパンを一定にすることで変更できる。歯スパンを変更することは、磁石の厚さを変更することと異なり、基本的な逆ＥＭＦの大きさにそれほど影響がなく、したがって高調波を調整する、はるかに予測可能な方法である。
【００５６】
図４は、歯１０２ａ同士の間のピッチ距離Ｐをさらに示しており、ピッチ距離Ｐは、ここでは、歯のそれぞれの中心同士の間の距離として測定される。代替で、ピッチは、歯１０２ａの同じ方向を向くそれぞれの側面同士の間の距離として測定されてもよい。
【００５７】
図５は、固定子コア部品の実例の側面図を示している。図５の固定子コア部品は、歯１０２−１、１０２−２径方向外向きに延出する環状部２６１を備える点において、図１及び図２に示す固定子コア部品と同様である。歯は、環状部２６１の外周の周りに分配されている。環状部２６１は、一緒に完全な輪を形成する第１のセグメント２６１−１と第２のセグメント２６１−２とを備えている。第１のセグメントと第２のセグメントとの間の境界は、図５では、点線５０１によって示されている。第１のセグメント２６１−１から延出する歯１０２−１は第１の歯スパンを有する一方、第２のセグメント２６１−２の歯１０２−２は、第２の異なる歯スパンを有する。図５の実例では、第１のセグメント２６１−１から延出する歯１０２−１の部分集合においてよりも、第２のセグメント２６１−２から延出する歯１０２−２の部分集合において、歯がより少ない。
【００５８】
図６は、本明細書で説明されるような変調極機械の実例の有限要素シミュレーションによる結果を示している。具体的には、図６は、Ｎｍでのコギング・トルクを、図３の機械と同様であるが４８極を備えると共に異なる歯スパンを有する三相機械に関して、電気角度での回転子角度の関数として示している。曲線６０１は、１２０°の均一な歯スパンを持つ機械に関してのコギング・トルクを示しており、一方、曲線６０２は、１７０°の均一な歯スパンについてのコギング・トルクを示している。最後に、曲線６０３は、１７０°の歯スパンを有する１４個の歯と、１２０°の歯スパンを有する１０個の歯とを備える機械についてのコギング・トルクを示している。
【００５９】
図６で見てとれるように、１２０°の歯スパン（曲線６０２）と１７０°の歯スパン（曲線６０１）とについての２つのコギング・トルクは、互いと逆位相となっている。したがって、機械のコギング・トルクが全ての２４個の歯の合計から作りだされるため、２つの歯スパンの組み合わせはコギング・トルクを相殺する。その結果、図６で見てとれるように、異なる歯スパン（曲線６０３）を備える機械のコギング・トルクが大幅に低減される。
【００６０】
発明者は、さらに、異なる歯スパンの組み合わせが機械の逆ＥＭＦ波形の高調波の影響をさらに低減することを見出した。逆ＥＭＦにおける特定の高調波は、歯スパンの変化で位相も変化させ、したがって、歯スパンは、これらの高調波を相殺するために用いられてもよい。
【００６１】
歯スパンの寸法が連続の値であるため、また異なる歯スパンの部分集合の数と各々の部分集合の歯の数とが変えられるため、実際には、膨大な数の歯スパンの可能な組み合わせがあり、所与の機械設計に対して、当業者は、コギング・トルク及び高調波成分を低減するための最適な組み合わせ、又はそれらの最良の妥協点のための最適な組み合わせを見つけ出すことができることになる。具体的には、機械の設計の間に、異なる歯スパンの影響は、有限要素分析の公知の技術を用いてシミュレートできる。
【００６２】
異なる歯スパンを有することは、異なる歯スパンの間の力の変化が小さいとしても、ある場合において、機械に不安定な力をもたらす可能性がある。しかしながら、具体的な設計についての力の差が大きくなる場合、各々の歯スパンを有する歯は、力を相殺するために、機械の周辺の周りに分配できる。
【００６３】
図７は、隣接する歯同士の間のピッチ距離が異なる固定子の固定子コア部品１４を示しており、方法はピッチングとも称される。具体的には、各々の歯１０２ｂは、その右側で隣接する歯１０２ｃへのピッチ距離ＰＲと異なる、その左側で隣接する歯１０２ｂへのピッチ距離ＰＬを有している。しかしながら、右側及び左側の次の隣接する歯への距離は、全ての歯に対して一定で均一である。つまり、合計ＰＬ＋ＰＲ＝３６０°は各々の歯に対して同じである。
【００６４】
異なる歯スパンと異なるピッチ距離との組み合わせが、コギング・トルクと逆ＥＭＦの高調波成分とのさらなる低減をもたらすことが分かった。
【００６５】
歯スパンの変更及び歯のピッチングが共に、図３に示す機械と同様の三相機械の有限要素分析によって調べられた。この分析は、両方の方法が逆ＥＭＦの高調波成分とコギング・トルクとを低減することを示した。表１は、異なる歯スパンとピッチングとの一部の組み合わせをまとめたものである。
【００６６】
全てのピッチングされた状況が逆ＥＭＦ波形の全高調波歪み（ＴＨＤ）を低減し、三相機械の内側位相は、この実施例でのピッチングが除去するように狙ったより高い第７次の高調波成分を有するため、最も影響されている。
【００６７】
歯スパンを変更することは、ＴＨＤにも影響を与えるが、コギング・トルクを大幅に低減もできる。したがって、所与の機械設計に対して、解決策の最適な組み合わせが決定され得る。しかしながら、高調波成分又はコギング・トルクのいずれが着目されるかが、全体的には用途特有のものとなる。
【００６８】
【表１】
2015520601.tif 000003
【００６９】
第１の列は、一定のピッチ及び一定の歯スパンを有する機械についての結果を示している。第２の列は、異なる歯スパンであるが一定をピッチ有する機械についての対応する結果を示している。第３及び第４の列は、それぞれ一定の歯スパンに対して異なるピッチ（逆ＥＭＦにおける第７次の高調波を低減することを狙っている）を有する機械についての結果を示しており、最後の列は、歯スパン及びピッチの両方が変えられた機械についての結果を示している。最後の列のスパンの組み合わせは、１７０°の１０個の歯、１５０°の４個の歯、及び１４０°の１０個の歯である。
【００７０】
三相機械の内側位相は、全ての場合においてまだ大きなＴＨＤを示しており、これは、概して、内側位相の第５次の高調波成分を増加する歯スパンのためであることが分かった。第６次の高調波を低減するようなピッチングを行うことがより有用である可能性があり、これにより第５次及び第７次の高調波を抑制することになり、ＴＨＤの改善を示す可能性がある。
【００７１】
したがって、変調極機械に高調波成分で逆ＥＭＦを低くすることができる一方で小さなコギング・トルクも有する方法が説明されている。
【００７２】
図８は、組み合わせた位相を有する三相変調極機械の実例の固定子１０及び回転子１２を示す図である。’を伴う参照符号は第１の位相の構成に、’’を伴う参照符号は第２の位相の構成に、’’’を伴う参照符号は第３の位相の構成に言及している。固定子１０は３つの位相を備え、各々の位相は、第１の固定子コア部品１４、及び第２の固定子コア部品１６を備えている。固定子１０を包囲する１つの回転子１２が示されている。回転子１２は、固定子１０全体に沿って延びる永久磁石２２と回転子極部分２４とを備えている。固定子が搭載される軸（図示せず）が設けられ得る。各々の固定子コア部品１４、１６は、形が必然的に円形であり、固定子コア後方部２９と、固定子コア後方部から径方向に延出する複数の歯とを備えている。歯は、回転子１２と閉回路の磁束通路を形成するために、回転子１２に向かって外向きに延出するように構成されている。環状の固定子コア部品２９は、周方向において歯を繋げている。固定子コア部品は、さらに、軸方向の磁束ブリッジを提供するために、環状の固定子コア部品２９から隣接する固定子コア部品に向かって軸方向に延出するヨーク部２３を備えている。
【００７３】
位相１の第２の固定子コア部品１６’と位相２の第１の固定子コア部品１４’’とは、１つのユニット、すなわち組み合わされた固定子コア部品として構成され、それによって、位相１と位相２とは固定子コア部品を共有している。したがって、組み合わされた位相ユニットの歯２７は、位相１と位相２との間で共有されるように配置され、それによって、位相２の第１の固定子部１４’’の歯の集合と、位相１の第２の固定子コア部品１６’の歯の集合とは、１つのユニットとして形成される。
【００７４】
組み合わされた位相ユニットの歯２８は、位相２と位相３との間で共有されるように配置され、それによって、位相３の第１の固定子部１４’’’の歯の集合と、位相２の第２の固定子コア部品１６’’の歯の集合とは、１つのユニットとして形成される。
【００７５】
固定子１０の各々の端の歯２６は、２つの相の間で共有されておらず、そのため、歯２６’は、位相１のみに属し、歯２６’’’は位相３のみに属する。さらに、周辺の位相１及び３の歯２６’及び２６’’’は、歯２６’及び２６’’’のそれぞれの周辺の縁の間に軸方向に延びる固定子の能動的な空隙領域の軸方向の広がりを定める。永久磁石２２及び極部分２４は、能動的な空隙領域にわたって、すなわち回転子を向いた歯２６’及び２６’’’の表面の軸方向外側の縁の間で、軸方向に延在する。
【００７６】
歯２６’、２７、２８、及び２６’’’の各々の集合の歯は、それぞれ、本明細書で説明したように、周方向にそれぞれの歯スパンを有する歯の２つ以上の部分集合として構成されてもよい。また、歯同士の間のピッチは変えられてもよい。代替で、位相ユニットのうちの１つ又はいくつかのみの歯スパン及び／又はピッチが変えられてもよい。
【００７７】
一部の実施例が詳細に説明されて示されたが、本発明はそれらに限定されず、以下の特許請求の範囲に定められる内容の範囲内で、他の方法で具現化されてもよい。具体的には、他の実施例が利用され得ること、並びに構造的及び機能的な変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることが理解されるべきである。
【００７８】
本明細書で開示された本発明の実施例は、電気自転車用の直接車輪駆動モータ、又は、特に軽量車両である他の電気駆動車両に用いることができる。そのような用途は、大きなトルク、比較的低い速度、及び比較的低いコストへの要求を課す。これらの要求は、本明細書で説明されたようなモータによって満たすことができる。
【００７９】
いくつかの意味を列挙する装置の請求項では、これらの意味のいくつかは、ハードウェアの１つ及び同じ項目によって具体化できる。ある手段が、互いに異なる従属請求項で列挙されている、又は異なる実施例で説明されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが利益を得るために用いることができないことを指し示すことはない。
【００８０】
用語「備える／備えている（有する／有している）」は、本明細書で用いられるとき、述べられた構成、整数、ステップ、又は構成要素の存在を明確に述べるために使われるが、１つ又は複数の他の構成、整数、ステップ、構成要素、又はそれらの集まりの存在又は追加を排除しないことは、強調されるべきである。
【図１ａ）】
2015520601.tif 000004
【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４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2015520601.tif 000015
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