(57)【要約】本発明は、ステータ内の第２の磁路内へ選択的に進路変更させる機械を制御する方法及び装置を提供するものである。第２の磁路はロータから発した磁束を一又は複数の巻線を迂回してロータから一又は複数の巻線を磁気的に切り離す。
2006527977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気発生機械の動作方法であって、該機械がロータと、ステータと、該ステータ内の少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を有し、かつ、
前記ステータを通る第１の磁路に沿って磁束を循環させる循環ステップであって、それによって前記少なくとも一つの巻線に出力電圧及び電流を誘起させるステップと、
前記ステータを通る第２の磁路を設けるように前記少なくとも一つのスロットにわたって部材を介挿する介挿ステップであって、前記第２の磁路が前記少なくとも一つの巻線を迂回し、前記第２の磁路に沿って循環する磁束が前記少なくとも一つの巻線内に電圧をほぼ一切誘起しないようにするステップと、
前記磁束を前記第１の磁路から前記第２の磁路へ進路変更させる進路変更ステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記部材の介挿ステップは前記機械内での内部故障の発生時に実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記機械内の温度を検出するステップをさらに含み、かつ、前記部材の介挿ステップは前記検出温度が閾値を上回ったときに実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記閾値は前記機械内の短絡の発生に対応することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１の磁路に沿って磁束を循環させる循環ステップは永久磁石ロータを回転させるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ロータはガスタービンエンジンにより回転することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記部材は前記第２の磁路の一部を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記介挿ステップと前記進路変更ステップとが同時に達成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記進路変更ステップは前記部材の前記介挿ステップの実行により達成されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の磁路は前記ロータに対向する前記ステータの面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
電気機械の動作方法であって、前記機械がロータと、ステータと、該ステータ内に配置した少なくとも一つの巻線と、を有し、かつ、
前記ステータ内の第１の磁路に沿って磁束を循環させるステップであって、該第１の磁路が前記少なくとも一つの巻線を少なくとも一部囲繞し、これにより前記磁束を前記第１の磁路に沿って循環させたときに前記少なくとも一つの巻線が前記ロータに磁気的に結合されるようにするステップと、
前記磁束を前記ステータ内の第２の磁路へ選択的に進路変更させるステップであって、前記第２の磁路は前記少なくとも一つの巻線を迂回し、これにより前記磁束を前記第２の磁路沿いに循環させたときに前記少なくとも一つの巻線を前記ロータから磁気的に分離させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記磁束は前記機械内の内部故障発生時に進路変更することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記機械内の温度を検出するステップをさらに含み、前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップは前記検出温度が選択されたある閾値を超えたときに実行されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記選択されたある閾値は前記機械内の短絡の発生に対応することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の磁路沿いに磁束を循環させるステップは永久磁石ロータを回転させるステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記ロータはガスタービンエンジンにより回転することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップは前記第２の磁路の磁気抵抗を低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の磁路の磁気抵抗は前記第１の磁路の磁気抵抗未満の磁気抵抗となるまで低下することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記磁束を前記ステータ内の前記第２の磁路へ進路変更させるステップは、ステータ部材を移動し、それによって前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記部材は移動して前記ステータ内の空隙を閉じ、該部材がそれによって前記第２の磁路の一部を形成することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の磁路は前記ロータに対向する前記ステータの面沿いに設けられることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項２２】
電気機械の動作方法で、該機械がステータ組立体に隣接するロータを有し、該ステータ組立体が少なくとも一つのスロットと該スロット内の少なくとも一つの巻線とを有し、該スロットがスロット空隙を画成している方法であって、
前記ロータを移動させて前記少なくとも一つの巻線内に電気を発生させるステップと、
前記ステータ組立体の少なくとも一部材を移動させて前記スロット空隙をほぼ閉じ、それによって前記少なくとも一つの巻線から離してロータ磁束を案内し、それによって前記少なくとも一つの巻線を実質的に作動停止にする低磁気抵抗路を供給するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記方法は前記機械とその関連する制御回路網とのうちの少なくとも一方が内部短絡を生じた時に前記機械の動作を制御するのに用いられることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
制御可能に電気を発生させる方法であって、
電気伝導体周りの第１の磁路沿いに磁束を案内し、巻線内に電圧を誘起させるステップと、
次に第２の磁路沿いに前記磁束を選択的に案内し、前記電気伝導体内に誘起する前記電圧を実質的に低減させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記電気伝導体内の電流の流れは、実質的に停止することを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の磁路は前記電気伝導体を迂回することを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記電気伝導体は電気機械のステータ内にあることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２８】
前記電気伝導体は永久磁石交流機の一次出力巻線であることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
電気機械であって、
磁気ロータと、
前記ロータに隣接する面を有するステータであって、その中に画成した少なくとも一つのスロットと、該少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を含み、前記少なくとも一つのスロットが該少なくとも一つのスロットにわたってスロット空隙を画成しており、該少なくとも一つのスロットが前記ステータ内に一次磁気回路を少なくとも一部画成しており、該一次磁気回路が磁気抵抗を有し、前記少なくとも一つのスロット周りに延びているものとなるステータと、
第１の位置と第２の位置の間を移動可能な部材であって、前記第２の位置にあるときに前記スロット空隙をほぼ橋絡して前記スロット空隙をほぼ閉じ、それによって前記ステータ内の第２の磁気回路を閉路し、該第２の磁気回路に前記少なくとも一つの巻線を含む前記少なくとも一つのスロットの一部を迂回させ、前記第２の磁気回路が前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有するものとなる部材と、を備えることを特徴とする電気機械。
【請求項３０】
前記部材が前記ステータ面に隣接した前記スロット空隙を橋絡することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３１】
前記部材は前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３２】
前記ロータはそのロータ上に複数の永久磁石を有することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３３】
前記機械内の内部故障を検出する手段をさらに備え、前記部材は前記内部故障の検出時に前記第２の位置へ自動的に移動することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３４】
前記部材は前記第２の位置へ向け付勢してあることを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３５】
前記部材は可溶融部分により前記第１の位置に解放可能に保持してあり、該可溶融部分は予め選択された温度に対応する溶融温度を有し、該予め選択された温度で前記部材を前記第２の位置へ移動させることを特徴とする請求項３４記載の電気機械。
【請求項３６】
前記部材は前記機械内で内部故障が発生したときに前記第１の位置から前記第２の位置へ移動することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３７】
前記部材は予め選択された温度にさらされたときに前記第２の位置へ自動的に移動することを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３８】
前記部材は前記少なくとも一つの巻線に組み付けられていることを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項３９】
前記部材は前記第１の位置にあるときに前記少なくとも一つのスロット内にあることを特徴とする請求項２９記載の電気機械。
【請求項４０】
電気機械であって、
磁気ロータと、
一次磁気回路及び二次磁気回路の少なくとも一部を内部に画成するステータであって、前記一次磁気回路は前記ロータから発する磁束を少なくとも一つの巻線周りに案内して該巻線内に電圧を誘起させ、前記第２の磁気回路は前記ロータに隣接したステータ面にほぼ沿って前記ロータから発する前記磁束を案内し、それによって前記少なくとも一つの巻線を迂回させるものとなるステータと、
を備え、
前記二次磁気回路は選択的に閉じることができ、前記二次磁気回路が前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有することを特徴とする電気機械。
【請求項４１】
前記二次磁気回路の磁気抵抗は前記一次磁気回路の磁気抵抗以下であることを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【請求項４２】
前記ロータは複数の永久磁石を含むことを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【請求項４３】
前記機械内の内部故障を検出する手段をさらに備え、前記二次磁気回路は内部故障の検出時に自動的に閉路することを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【請求項４４】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つの巻線が予め選択された温度に達したときに閉路することを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【請求項４５】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つの巻線に組み付けられた部材により閉路することができることを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【請求項４６】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つのスロット内に少なくとも一部組み付けられた部材により閉路することができることを特徴とする請求項４０記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機械、特に電気機械の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
故障状態にあるモータや発電機等の電気機械を制御することは、安全で制御可能な機械を提供する上で重要である。幾つかの形式の機械は、それらの構造上の理由から制御が本質的により困難となる。例えば、連続的に駆動され、その間にその巻線内の内部短絡にさらされる永久磁石交流機は、特に高出力の用途において特別な懸念を呈することがある。このため、従来技術においては短絡状況下での電気機械の制御について多くの解決策が提示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術は、電気機械の内部故障に応答或いはこれを阻止する電気／電子手段及び機械手段の両方を示している。グレノン（Ｇｌｅｎｎｏｎ）等の米国特許第４，６４１，０８０号に提示された機械的な解決策の一例では、永久磁石発電機のステータが二つの円形の半部に分割してあり、それらを故障検出時に起動モータにより開き、ステータとロータの間の空隙を増大させる。空隙を増大させることでステータ内の磁束を減らし、それによって巻線内の焼損を防止する。しかしながら、これに包含される機構が複雑かつ高価であり、さらに、設計者に対し信頼性に係る問題を提起している。それ故に改善された解決策が望まれ、電気機械制御の問題に対する改善された解決策を提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、好適には、機械或いはその関連する制御回路網内の内部短絡の発生時に電気機械を制御するのに用いることができる。本発明は、冷媒の減少、過熱、他の故障、あるいは非故障状況等といった異なった環境において機械を制御するのにも用いることができる。
【０００５】
一つの態様では、本発明は、ロータと、ステータと、このステータ内の少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を有する電気発生機械の動作方法であって、ステータを通る第１の磁路に沿って磁束を循環させ、それによって少なくとも一つの巻線に出力電圧及び電流を誘起させるステップと、少なくとも一つのスロットにわたって部材を介挿し、ステータを通る第２の磁路を設けるステップで、第２の磁路が少なくとも一つの巻線を迂回し、第２の磁路に沿って循環する磁束が該少なくとも一つの巻線内に電圧をほぼ一切誘起しないようにする前記ステップと、磁束を前記第１の磁路から第２の磁路へ進路変更させるステップとを含む動作方法を提供するものである。
【０００６】
別の態様では、本発明は、ロータとステータとステータ内に配置した少なくとも一つの巻線とを有する電気機械の動作方法であって、ステータ内の第１の磁路に沿って磁束を循環させるステップで、第１の磁路が少なくとも一つの巻線を少なくとも一部囲繞しており、磁束を第１の磁路に沿って循環させたときに、少なくとも一つの巻線が前記ロータに磁気的に結合されるようにする前記ステップと、磁束をステータ内の第２の磁路へ選択的に進路変更させるステップで、第２の磁路は少なくとも一つの巻線を迂回させ、磁束を前記第２の磁路沿いに循環させたときに、少なくとも一つの巻線をロータから磁気的に分離させるステップと、を含む方法を提供するものである。
【０００７】
別の態様では、本発明は電気機械を動作させる方法であって、前記機械がステータ組立体に隣接するロータを有し、ステータ組立体が少なくとも一つのスロットとスロット内の少なくとも一つの巻線とを有し、スロットがスロット空隙を画成している前記方法であって、ロータを移動させて前記少なくとも一つの巻線内に電気を発生させるステップと、ステータ組立体の少なくとも一部材を移動させ、スロット空隙をほぼ閉じ、それによって少なくとも一つの巻線から離してロータ磁束を案内し、それによって少なくとも一つの巻線を実質的に作動停止にする低磁気抵抗路を供給するステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
別の態様では、本発明は制御可能に電気を発生させる方法であって、電気伝導体周りの第１の磁路沿いに磁束を案内し巻線内に電圧を誘起させるステップと、次に第２の磁路沿いに前記磁束を選択的に案内し、前記電気伝導体内に誘起する前記電圧を実質的に低減させるステップと、を含む方法を提供するものである。
【０００９】
別の態様では、本発明は電気機械であって、磁気ロータと、ロータに隣接した面を有するステータであって、その中に画成した少なくとも一つのスロットと、少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を含み、少なくとも一つのスロットが少なくとも一つのスロットにわたってスロット空隙を画成しており、少なくとも一つのスロットがステータ内に一次磁気回路を少なくとも一部画成しており、一次磁気回路が磁気抵抗を有し、少なくとも一つのスロット周りに延びているものとなるステータと、第１の位置と第２の位置との間を移動可能な部材で、第２の位置にあるときにスロット空隙をほぼ橋絡してスロット空隙をほぼ閉じ、それによってステータ内の第２の磁気回路を閉路し、第２の磁気回路に少なくとも一つの巻線を含む前記少なくとも一つのスロットの一部を迂回させ、第２の磁気回路が一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有する前記部材とを備える電気機械を提供する。
【００１０】
別の態様では、本発明は電気機械であって、磁気ロータと、一次磁気回路及び二次磁気回路の少なくとも一部を内部に画成するステータで、一次磁気回路がロータから発する磁束を少なくとも一つの巻線周りに案内して巻線内に電圧を誘起させ、第２の磁気回路はロータに隣接するステータ面にほぼ沿ってロータから発する磁束を案内し、それによって少なくとも一つの巻線を迂回させるものとなるステータと、を備え、二次磁気回路は選択的に閉じることができ、二次磁気回路が一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有する電気機械を提供する。
【００１１】
本発明が容易に理解できるよう、本発明の幾つかの実施形態を添付図面中に実施例を例に挙げ図解する。
【００１２】
本発明の詳細とその効果は、以下に含まれる詳細な説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に後述する本発明との比較を可能にすべく、典型的な従来技術の機械構造を先ず検討する。図１は従来技術による典型的な永久磁石（ＰＭ）機械１００を示すものであり、ロータ１０２を有しており、永久磁石１０４は回転可能な軸１０８に組み付けた保持リング１０６によりロータに組み付けてある。ロータ１０２は、複数の巻線１１２を有するステータ１１０に隣接する。これらの巻線は裏当て鉄（バックアイロン）１１６に設けられた複数の歯１１４の間に挿入される。「内側ロータ」構成が図１に示してあるが、ロータとステータの位置は逆転させることもできる。良く理解されているように、ＰＭ機械１００は発電機／交流機モード或いはモータモードで動作させることができる。発電機／交流機モードで動作するときに、外部トルク源が軸（すなわち、ロータと磁石）の回転を強制し、磁石と巻線の相互作用によって、磁束がスロット内の巻線に環状に流れる。ロータが回転すると、ステータ構造内の磁束が変化し、この変化する磁束が巻線内に電圧を生成する結果を招き、これにより電気デバイスの給電に用いられ、又は、後の使用へ向け貯蔵することのできる出力電流が生ずる。
【００１４】
図２〜図８を参照して、本発明を説明することにする。図２は概ね機械１００と同様の電気機械１０を示すものであり、便宜上ロータとステータは便宜上「平坦化」して概略図示してあり、ステータ１２とロータ１４を有する。ロータ１４は複数の永久磁石１６を有しており、ロータ空隙１８によりステータ１２とは隔てられている。ステータ１２はロータ面に向いた表面２０を有し、裏当て鉄２４から延びて、一又は複数の巻線２８を収容する複数のスロット２６を画成する複数の歯２２を含む。以下により詳しく説明するように、ステータ１２は磁束をロータ１２から歯２２と裏当て鉄２４とに貫通させ（一又は複数の）巻線２８周りに案内する一次磁束路３０を画成している。機械設計に応じて磁石１６用に保持手段が必要になるかも知れないが、明瞭にするためここでは一切図示してない。
【００１５】
本発明はまた、ステータ１２内の隣接しあう歯２２の間のステータスロット空隙４２にかなり接近させるか或いは好ましくは密接させるよう構成した「ゲート」部材４０を含む。ゲート４０は、以下にさらに詳しく説明するように、少なくとも第１のすなわち「開」の位置（図１）と、第２のすなわち「閉」の位置（図２）と、の間で移動可能なものである。「開」の位置では、ゲート空隙４４は好ましくは嵌合しあう面である面４６，４８を分離する。「閉」の位置では、ゲート４０と歯２２は第２の磁路３２を形成し、これを以下にさらに詳しく説明するようにステータ１２を通る磁束の案内に用いることができる。
【００１６】
ゲート４０を動かす手段は図２と図３には図示していないが、この明細書では後程より詳しく図示し記述する。ゲートを起動してその開位置と閉位置との間で動かす時点を決定する制御手段もまた、図示はしていない。これらの制御手段は、好ましくは適当な温度センサ或いは電流センサ等の故障センサを含むが、ゲート４０を動かすべき時点を決定する任意の適当な手段や、ゲート４０用の移動機構に発信、解放、あるいは起動する任意の適当な手段を備えることができる。
【００１７】
機械１０は、好ましくは既知の材料で概ね構成することができる。ゲート部材４０は、好ましくはシリコン鉄や当該分野においてこれと同様の通常の適当な材料等の高透磁率材料から製造する。ゲート材料は、ステータ内の一次磁路を形成する材料よりも低い磁気抵抗（或いはより高い透磁率）材料であることが好ましく、それによって以下により詳しく説明するように本発明の機能を最適化する。
【００１８】
使用時、「通常」の機械動作状態（すなわち、機械１０を用いて電気を発生させる目的でロータ１４を駆動）の下、ゲートはその「開」位置（すなわち、図２）に配置され、この位置に在るときには、好ましくは機械１０の動作に対するゲートの影響は無視し得る。ロータ１２がステータ１２の近くを通過すると、磁石１６からの磁束は、一又は複数の歯２２の下方へ案内され、裏当て鉄２４を通り、歯２２の上方に向かい、連続する磁石１６へ案内され、かくして磁束は一次磁気回路磁路３０に沿って巻線２８を取り巻くように循環、それによって巻線２８内に電圧が誘起される。この電圧は巻線２８や機械１０から出力電流を生成するのに用いられる。
【００１９】
図３を参照するに、適当な条件下（閾値温度へ到達した時、内部故障状態を検出するセンサからの適当なコマンドを受信した時等）では、ゲート４０は上方へ移動させられてステータの歯２２に接触し、好ましくは面４６，４８に沿って密着し、これによりゲート空隙４４ひいてはスロット空隙４２をほぼ完全に閉じる。ゲート４０はかくして、ステータ内に磁束を導く新たな第２の磁気回路磁路３２を形成する。第２の磁路３２は好ましくは一次磁気回路磁路３０よりも低い磁気抵抗を有する（すなわち、磁束の追随がより容易な磁路である）ため、ゲートが「閉」位置にあるときは磁束の大半が生成磁路３０と巻線２８を迂回することになる。それ故、ゲート４０が閉じると、ステータ内の磁束は巻線２８内に好ましくは一切、或いは無視し得るほどしか電圧を誘起しないよう案内されることになる。こうして機械１０を「稼働停止」或いは「稼働抑制」させ、内部故障や巻線２８内の短絡或いは機械内の過熱等の別の故障等の特定の環境の下で機械１０を制御する。好ましくは、ゲート４０は個々に閉じることができ、それによって本発明のゲート要素の選択的起動が可能である。こうして、特に機械内部の内部故障は、該機械のそれ以外の部分の通常動作を殆ど邪魔することなく、個々に切り離すことができる。
【００２０】
本発明は、従来技術よりもずっと高速で起動される稼働停止能力を提供する。これは温度や超過した閾値電流により駆動する必要がないからである。それは、任意の制御目的に合わせ起動することもでき、所望とあらば手動（すなわち、非自動的）で起動することもできる。ゲートは好ましくは図示のように楔形状の構成部材とするが、必ずしもそうする必要はない。面４６と４８は階段状、曲線状、あるいは直線状にしたりでき、好ましくは緊密嵌合させて二次磁路の全磁気抵抗を低減させる。ゲート４０は、好ましくはその「開」位置にあるときにステータ組立体のスロット内に配置するが、同様に必ずしもそうする必要はない。
【００２１】
本発明の一つの利点は、ゲートが「閉」位置にあるときに、機械巻線が比較的高い透磁率の材料により囲繞され、この材料が巻線の「自己」或いは「漏れ」インダクタンスを倍増させる効果を有し、これによりひいては巻線のインピーダンスの大幅な上昇を引き起こす点にある。これにより、機械巻線内の短絡電流値を大幅かつ有益に低減し、機械に対し安全性を向上する別の要素をさらに付加することになる。本発明は多くの用途を有しているが、多くの他の事柄の中でもとりわけ航空機原動機ガスタービンエンジン７０内のスタータ／発電機として用いる電気機械１０内での使用に特に適する（図８参照）。
【００２２】
図４〜図７を参照するに、本発明を自動的に起動する装置が図示してある。図４を参照するに、ゲート４０は巻線２８、この場合単一の銅製導体上に支持してあり、この導体は支持体５０をなし、複数のピン５４により支持プレート５２にピン止めしてある。ゲート４０はスロット５６内のピン５４に保持してあり、選択された温度限界を超えると溶融し、それによって一旦閾値温度を超えるとゲート４０の自動的展開（以下に説明するように）を可能にするよう選択し構成した鑞（ｂｒａｚｅ）５８によりスロット内に鑞付けしてある。鑞付け５８用の適切な合金の一例は、６００°Ｆ〜６２５°Ｆの溶融範囲を有する金共晶合金である。図６を参照するに、ピン６４により支持体５０に対し好ましくは摺動可能に装着する板ばね６２を保持すべく、スロット６０がゲート４０と支持体５０との間に配設してある。（矢印Ｉは、巻線２８を通る電流の方向を示す。）
図５と図７を参照するに、使用時に、機械が（例えば、巻線内の局部的或いは全体的な短絡や、望ましくない過熱状況が原因で）加熱されたときに、鑞付け接合部５８は溶融し、それによってピン５４をスロット５６から解放する。支持体５０はまた、機械１０内において、好ましくは鑞付け接合部５８への熱伝導を促進し、かくして接合部が少なくともステータスロットにおいて良好に熱的に連通するようにする。ばね６２は、それによってゲート４０をその「閉じた」位置へ付勢し、所望のようにゲート４０を閉じる。好ましくは、ばね６２はゲート４０を少なくとも約０．０６０インチ動かす。これはゲート４０の「開」位置を歯２２から十分に遠ざけて（すなわち、ゲート空隙４４を十分大とし）、ゲート４０が「開」位置にあるときに二次磁気回路３２を通る磁束の不要な循環を防止するためである。板ばね剛性は、とりわけ溶融した鑞の表面張力に打ち勝ってゲート４０の解放と移動を確実にするよう選択してある。一旦解放されると、ゲート４０はまたロータ１４からの磁束の働きによりステータ１２の歯２２に自然に吸引されることになる。
【００２３】
本発明の鑞解放システムは、機械１０に対する火災の危険或いは相当の損傷が発生する前に巻線２８／支持体５０の加熱により起動することが好ましいことは、理解されよう。ゲート４０に対する特定の起動手段の独立した機能により、残った相（つまり複数スロット）を作動停止させることなく（すなわち、一部の有用な電力を依然生成させたまま）、一つの相の導体（すなわち、一つのスロット内の巻線）においてゲート４０の起動を可能にする。
【００２４】
ゲートの動きは、幾つかの異なる方法で達成することができる。例えば、支持体５０自体を十分に熱的に膨張させ、ゲート空隙４４を閉じてもよい。或いは、別の種類のばね或いは他の付勢手段を配設することもできる。ゲートの「開」位置と「閉」位置との間で要求される動きは、機械設計に応じて約０．０６０インチ程の小さなものとなろうが、上記開示を検討した当業者であれば、これより小さくしたり、大きくしたりできるであろう。
【００２５】
上記の説明は例示のみを意図したものであり、当業者は開示した本発明の範囲から逸脱することなく開示された実施形態に対し多くの変形をなし得ることは認識されよう。例えば、機械は単相又は多相で単一チャンネル又は複数チャンネルとすることができる。巻線は、スロットごとに単一巻又は複数巻とすることができる。各種巻線（籠型や折り返し（ｌａｐ）型等）を用いることができ、巻線は任意の（一又は複数の）導体（すなわち、単一導体、複数の導線、絶縁型や積層型等）或いは超伝導体とすることができる。（一又は複数の）巻線２８は機構支持構造５０と一体とする必要はないが、図９に示すように支持体５０をスロット内に適切に保持し、好ましくは巻線２８の動作を邪魔しないよう独立した形状とすることができる。多相式の機械では、公知の技術に従ってジグザグ結線やデルタ結線やＹ結線された巻線を設けることができる。ロータは電磁式（すなわち、必ずしも永久磁石ではない）とすることができ、外側構成又は内側構成、或いは他の任意の適当な構成でもって配設することができる。
【００２６】
それ故、上記の説明は本発明者が現時点で熟慮した特定の好適な実施形態に関するものであるが、本発明はその広義の態様において本願明細書に記載した要素と機械的にかつ機能的に均等なものを含むことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術による永久磁石電気機械の断面図である。
【図２】「開」位置にて示した本発明を組み込んだ機械ロータ及びステータの部分拡大概略断面図である。
【図３】「閉」位置にて示した図２の装置の拡大部分概略断面図である。
【図４】「開」位置にて示した本発明の別の実施形態をさらに拡大した断面図である。
【図５】「閉」位置にある図４の装置を示す図である。
【図６】「開」位置にて示した図４の装置の軸方向断面図である。
【図７】「閉」位置にて示した図４の装置の軸方向断面図である。
【図８】本発明を組み込んだ電気機械の用途の一例を示す図である。
【図９】本発明の代替構造を示す図４に類似の図である。
【図１】
2006527977.tif 000003
【図２】
2006527977.tif 000004
【図３】
2006527977.tif 000005
【図４】
2006527977.tif 000006
【図５】
2006527977.tif 000007
【図６】
2006527977.tif 000008
【図７】
2006527977.tif 000009
【図８】
2006527977.tif 000010
【図９】
2006527977.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月17日(2006.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気発生機械の動作方法であって、該機械がロータと、ステータと、該ステータ内の少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を有し、かつ、
前記ステータを通る第１の磁路に沿って磁束を循環させる循環ステップであって、それによって前記少なくとも一つの巻線に出力電圧及び電流を誘起させるステップと、
前記ステータを通る第２の磁路を設けるように、前記機械内での内部故障の発生時に前記少なくとも一つのスロットにわたって部材を介挿する介挿ステップであって、前記第２の磁路が前記少なくとも一つの巻線を迂回し、前記第２の磁路に沿って循環する磁束が前記少なくとも一つの巻線内に電圧をほぼ一切誘起しないようにするステップと、
前記磁束を前記第１の磁路から前記第２の磁路へ進路変更させる進路変更ステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記機械内の温度を検出するステップをさらに含み、かつ、前記部材の介挿ステップは前記検出温度が閾値を上回ったときに実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記閾値は前記機械内の短絡の発生に対応することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の磁路に沿って磁束を循環させる循環ステップは永久磁石ロータを回転させるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ロータはガスタービンエンジンにより回転することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記部材は前記第２の磁路の一部を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記介挿ステップと前記進路変更ステップとが同時に達成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記進路変更ステップは前記部材の前記介挿ステップの実行により達成されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第２の磁路は前記ロータに対向する前記ステータの面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
電気機械の動作方法であって、前記機械がロータと、ステータと、該ステータ内に配置した少なくとも一つの巻線と、を有し、かつ、
前記ステータ内の第１の磁路に沿って磁束を循環させるステップであって、該第１の磁路が前記少なくとも一つの巻線を少なくとも一部囲繞し、これにより前記磁束を前記第１の磁路に沿って循環させたときに前記少なくとも一つの巻線が前記ロータに磁気的に結合されるようにするステップと、
前記機械内の内部故障発生時に、前記磁束を前記ステータ内の第２の磁路へ選択的に進路変更させるステップであって、前記第２の磁路は前記少なくとも一つの巻線を迂回し、これにより前記磁束を前記第２の磁路沿いに循環させたときに前記少なくとも一つの巻線を前記ロータから磁気的に分離させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記機械内の温度を検出するステップをさらに含み、前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップは前記検出温度が選択されたある閾値を超えたときに実行されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記選択されたある閾値は前記機械内の短絡の発生に対応することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の磁路沿いに磁束を循環させるステップは永久磁石ロータを回転させるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記ロータはガスタービンエンジンにより回転することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップは前記第２の磁路の磁気抵抗を低下させるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の磁路の磁気抵抗は前記第１の磁路の磁気抵抗未満の磁気抵抗となるまで低下することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記磁束を前記ステータ内の前記第２の磁路へ進路変更させるステップは、ステータ部材を移動し、それによって前記磁束を前記第２の磁路へ進路変更させるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１８】
前記部材は移動して前記ステータ内の空隙を閉じ、該部材がそれによって前記第２の磁路の一部を形成することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の磁路は前記ロータに対向する前記ステータの面沿いに設けられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
電気機械の動作方法で、該機械がステータ組立体に隣接するロータを有し、該ステータ組立体が少なくとも一つのスロットと該スロット内の少なくとも一つの巻線とを有し、該スロットがスロット空隙を画成している方法であって、
前記ロータを移動させて前記少なくとも一つの巻線内に電気を発生させるステップと、
前記機械とその関連する制御回路網とのうちの少なくとも一方が内部短絡を生じた時に、前記ステータ組立体の少なくとも一部材を移動させて前記スロット空隙をほぼ閉じ、それによって前記少なくとも一つの巻線から離してロータ磁束を案内し、それによって前記少なくとも一つの巻線を実質的に作動停止にする低磁気抵抗路を供給するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
制御可能に電気を発生させる方法であって、
電気伝導体周りの第１の磁路沿いに磁束を案内し、巻線内に電圧を誘起させるステップと、
次にステータ表面に隣接した第２の磁路沿いに前記磁束を選択的に案内し、前記電気伝導体内に誘起する前記電圧を実質的に低減させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記電気伝導体内の電流の流れは、実質的に停止することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の磁路は前記電気伝導体を迂回することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記電気伝導体は電気機械のステータ内にあることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記電気伝導体は永久磁石交流機の一次出力巻線であることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
電気機械であって、
磁気ロータと、
前記ロータに隣接する面を有するステータであって、その中に画成した少なくとも一つのスロットと、該少なくとも一つのスロット内に配置した少なくとも一つの巻線と、を含み、前記少なくとも一つのスロットが該少なくとも一つのスロットにわたってスロット空隙を画成しており、該少なくとも一つのスロットが前記ステータ内に一次磁気回路を少なくとも一部画成しており、該一次磁気回路が磁気抵抗を有し、前記少なくとも一つのスロット周りに延びているものとなるステータと、
第１の位置と第２の位置の間を移動可能な部材であって、前記第２の位置にあるときにステータ表面に隣接した前記スロット空隙をほぼ橋絡して前記スロット空隙をほぼ閉じ、それによって前記ステータ内の第２の磁気回路を閉路し、該第２の磁気回路に前記少なくとも一つの巻線を含む前記少なくとも一つのスロットの一部を迂回させ、前記第２の磁気回路が前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有するものとなる部材と、を備えることを特徴とする電気機械。
【請求項２７】
前記部材は前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有することを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項２８】
前記ロータはそのロータ上に複数の永久磁石を有することを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項２９】
前記機械内の内部故障を検出する手段をさらに備え、前記部材は前記内部故障の検出時に前記第２の位置へ自動的に移動することを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３０】
前記部材は前記第２の位置へ向け付勢してあることを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３１】
前記部材は可溶融部分により前記第１の位置に解放可能に保持してあり、該可溶融部分は予め選択された温度に対応する溶融温度を有し、該予め選択された温度で前記部材を前記第２の位置へ移動させることを特徴とする請求項３０記載の電気機械。
【請求項３２】
前記部材は前記機械内で内部故障が発生したときに前記第１の位置から前記第２の位置へ移動することを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３３】
前記部材は予め選択された温度にさらされたときに前記第２の位置へ自動的に移動することを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３４】
前記部材は前記少なくとも一つの巻線に組み付けられていることを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３５】
前記部材は前記第１の位置にあるときに前記少なくとも一つのスロット内にあることを特徴とする請求項２６記載の電気機械。
【請求項３６】
電気機械であって、
磁気ロータと、
一次磁気回路及び二次磁気回路の少なくとも一部を内部に画成するステータであって、前記一次磁気回路は前記ロータから発する磁束を少なくとも一つの巻線周りに案内して該巻線内に電圧を誘起させ、前記第２の磁気回路は前記ロータに隣接したステータ面にほぼ沿って前記ロータから発する前記磁束を案内し、それによって前記少なくとも一つの巻線を迂回させるものとなるステータと、
を備え、
前記二次磁気回路は選択的に閉じることができ、前記二次磁気回路が前記一次磁気回路の磁気抵抗以下の磁気抵抗を有することを特徴とする電気機械。
【請求項３７】
前記ロータは複数の永久磁石を含むことを特徴とする請求項３６記載の電気機械。
【請求項３８】
前記機械内の内部故障を検出する手段をさらに備え、前記二次磁気回路は内部故障の検出時に自動的に閉路することを特徴とする請求項３６記載の電気機械。
【請求項３９】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つの巻線が予め選択された温度に達したときに閉路することを特徴とする請求項３６記載の電気機械。
【請求項４０】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つの巻線に組み付けられた部材により閉路することができることを特徴とする請求項３６記載の電気機械。
【請求項４１】
前記二次磁気回路は前記少なくとも一つのスロット内に少なくとも一部組み付けられた部材により閉路することができることを特徴とする請求項３６記載の電気機械。
【国際調査報告】
2006527977.tif 000012
2006527977.tif 000013
2006527977.tif 000014