(57)【要約】トロイド状ＡＣ発電機は、外部ケーシング（１１）と、プラスチック材料からなる中空環状カバー（３４）に収容され、二重ディスクローター（１０）のディスク（１４および１５）の間でケーシング（１１）に固定される、強磁性材料からなる環状ステーターコア（３３）を含む。各ローターディスク（１４、１５）は、ステーターコア（３３）に対向する、交互に磁極化された永久磁石（２３および２４）の円形列を保持する。中空環状カバー（３４）は二分割成形体であり、かつ環状コア（３３）の対向するラジアル面を横切って延び、カバー（３４）の周りに巻き付けられる電気位相巻線のための、端部の開口したラジアル経路を形成するラジアルリブの円形列により連結されたラジアル方向内側および外側リング部から形成される。リブはラジアル方向外側リング部を越えてラジアル方向に突出し、かつ巻き付け中に一時的に巻線を保持することのできるフックを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部ケーシング（１１）と、外部ケーシング(１１)に固定されており、環状ラジアル面を有する環状巻線キャリア（３４）と、外部ケーシング（１１）内で回転可能であり、主発動機の回転駆動部材に連結されるよう適合されており、かつ環状巻線キャリア（３４）のラジアル面に対向するラジアル面（２５、２６）上に、交互に磁極化した永久磁石（２３および２４）の円形列を備えるローター（１０）と、環状巻線キャリア（３４）の周りに巻き付けられた電気位相巻線（５３）とを含むトロイド状電気機械であって、該環状巻線キャリア（３４）が、プラスチック材料からなる中空環状カバー（３４）内に収容された、強磁性材料からなる環状コア（３３）を有しており、該環状カバー（３４）が、端部の開口したラジアル経路を形成する離間したラジアルリブ（３８および３９）の円形列により環状コア（３３）のラジアル面を横切って互いに連結されたラジアル方向内側および外側の環状支持部（３６および３７）から形成されており、該電気位相巻線（５３）が、端部の開口した経路を通りラジアル方向に延び、コア（３３）より離れた内側および外側環状支持部（３６および３７）の面の周りに延びるように、環状コア（３３）および環状巻線キャリア（３４）の周りに巻き付けられていることを特徴とするトロイド状電気機械。
【請求項２】
環状巻線キャリア（３４）の環状ラジアル面が、かかる環状ラジアル面の、軸線方向に離間した一対の一方であり、環状巻線キャリア（３４）のラジアル面の一方に対向するローター（１０）のラジアル面（２５、２６）が、２つのかかるラジアル面（２５および２６）の一方（２５、２６）であり、ローター（１０）の２つのラジアル面（２５および２６）の他方（２５、２６）が、環状巻線キャリア（３４）のラジアル面（２５および２６）の他方（２５、２６）に対向しているため、環状巻線キャリア（３４）がローター（１０）の２つのラジアル面（２５および２６）の間にあり、ローターが交互に磁極化した永久磁石（２３および２４）の２つのかかる円形列を保持し、交互に磁極化した磁石（２３および２４）の各円形列が、ローターの２つのラジアル面（２５および２６）のそれぞれ一方（２５、２６）上にあり、端部の開口したラジアル経路を形成し、かつ環状コア（３３）のラジアル面の一方を横切って延在して内側および外側環状支持部（３６および３７）を相互に連結する離間したリブ（３８および３９）の円形列が、離間したリブ（３８および３９）の２つのかかる円形列の一方であり、離間したリブ（３８および３９）の他方の円形列も端部の開口したラジアル経路を形成し、環状コア（３３）のラジアル面の他方を横切って延在し、内側および外側環状支持部（３６および３７）を相互に連結する、請求項１に記載のトロイド状電気機械。
【請求項３】
トロイド状電気機械用の環状巻線キャリア（３４）で、該キャリア（３４）が強磁性材料からなる環状コア（３３）を収容するプラスチック材料からなる中空環状カバーを含む、トロイド状電気機械用の環状巻線キャリア（３４）であって、環状カバー（３４）が、離間したラジアルリブ（３８および３９）の少なくとも１つの円形列により相互に連結されたラジアル方向内側および外側の環状支持部（３６および３７）で形成されており、ラジアルリブ（３８および３９）が、コア（３３）を中空環状カバー（３４）内に収容した際に環状コア（３３）のそれぞれ対向するラジアル面を横切って延在し、かつ電気位相巻線（５３）のための端部の開口したラジアル経路を形成しており、電気位相巻線（５３）が環状コア（３３）および環状巻線キャリア（３４）の周りに巻き付けられて、環状コア（３３）を中空環状カバー（３４）内に収容した際に内側および外側支持部（３６および３７）の対向する面の周りに延在しており、環状巻線キャリア（３４）がトロイド状電気機械内に固定されていることを特徴とする環状巻線キャリア。
【請求項４】
トロイド状電気機械に含まれた、またはトロイド状電気機械用の環状巻線キャリア（３４）の各リブ（３８、３９）がラジアル方向外側の環状支持部（３７）を越えてラジアル方向に突出しており、ラジアル方向に突出した各リブ部（３８、３９）が、巻き付け中に一時的に巻線（５３）を巻き付けることが可能なフック（４４、４５）を形成している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
ラジアル方向に突出する各リブ部（３８、３９）が、円周上で互いに離間した２つのフック（４４、４５）を形成する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
ラジアルリブ（３８、３９）が、ラジアル方向外側の環状支持部（３７）を越えてラジアル方向に突出することにより、環状巻線キャリア（３４）の周りを円周方向に延在する環状経路を画定する、請求項２または３、あるいは請求項２および３のいずれかに従属した場合の請求項４および５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
巻線（５３）が、熱硬化性電気的絶縁材料内に埋設されることによりそれぞれの開口経路内に保持される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ラジアルリブ（３８、３９）が内方に漸減しており、端部の開口したラジアル経路が実質的に平行な側面をもつ、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
各ラジアルリブ（３８、３９）が、ラジアル方向内側環状支持部（３６）を越えて内方に突出している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
巻線(５３)が、撚り合わせたマルチストランドワイヤである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
撚り合わせたマルチストランドワイヤが、環状巻線キャリア（３４）上に巻き付けられる際に、絶縁含浸紙で被覆される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
撚り合わせたマルチストランドワイヤのストランドが、環状巻線キャリア（３４）上に巻き付けられる際に、電気的絶縁材料で含浸される、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
マルチストランドワイヤのストランドを含浸する電気的絶縁材料が粉体状である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
環状カバー（３４）が、ラジアルリブ（３８、３９）ならびに内側および外側環状支持部（３６および３７）により画定される開口（４３）を形成する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
巻線（５３）が、並列な巻きの単一層で環状巻線キャリア（３４）上に巻き付けられる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
巻線（５３）が、二重の三相出力等の複数の多相出力を与えるように配置されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
各相の巻線（５３）が、並列な巻きの群で環状巻線キャリア（３４）上に巻き付けられており、各群が、その相または互いの相の並列な巻きの群により、その相の並列な群から円周方向に離間された、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
各相の各巻線（５３）の巻きの各群には同数の巻きが存在する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
多数の多相巻線（５３）の並列な巻きの離間した巻きは、全ての巻線（５３）の端部の導線の対が相互に隣接するように配置された、請求項１７または１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部ケーシングと、外部ケーシングに固定されており、環状ラジアル面を有する環状巻線キャリアと、外部ケーシング内で回転可能であり、主発動機の回転駆動部材に連結されるよう適合されており、かつ環状巻線キャリアのラジアル面と面するラジアル面上に、交互に磁極化した永久磁石の円形列を備えるローターとを含むトロイド状電気機械、およびかかるトロイド状電気機械用環状巻線キャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，３３４，８９８号明細書は、希土類永久磁石が円盤形状のローターの周りに配置された、高密度円板状ブラシレス・オープンフレームＤＣまたはＡＣモーターおよび発電機に関する。長方形トロイド状ステーターまたは環状巻線キャリアが、多数の平巻アーマチュアコイルまたは位相巻線の装着に用いられる。
【０００３】
特開平４−３６４３３６号公報は、実質的にステーターコアの輪郭に対応する輪郭を有する合成樹脂成形絶縁体を、ステーターコアに勘合して、巻線が適用されるコア部分を覆った、ラジアル磁束誘導モーター用環状ステーターを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、環状巻線キャリアを、ローターのラジアル面と環状巻線キャリアの間に形成された空隙を通る位相巻線を巻き付けるガイドとして使用可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、外部ケーシングと、外部ケーシングに固定されており、環状ラジアル面を有する環状巻線キャリアと、外部ケーシング内で回転可能であり、主発動機の回転駆動部材に連結されるよう適合されており、かつ環状巻線キャリアのラジアル面と対面するラジアル面上に、交互に磁極化した永久磁石の円形列を備えるローターとを含むトロイド状電気機械であって、該環状巻線キャリアが、プラスチック材料からなる中空環状カバー内に収容された、強磁性材料からなる環状コアを有しており、該環状カバーが、端部の開口したラジアル経路を形成する離間したラジアルリブの円形列により環状コアのラジアル面を横切って互いに連結されたラジアル方向内側および外側の環状支持部から形成されており、該電気位相巻線が、開口経路を通り、コアより離れた内側および外側環状支持部の面の周りにラジアル方向に延在するように、環状コアおよび環状巻線キャリアの周りに巻き付けられていることを特徴とするトロイド状電気機械が得られる。
【０００６】
好ましくは、環状巻線キャリアの環状ラジアル面が、軸線方向に離間した一対のかかる環状ラジアル面の一方であり、環状巻線キャリアのラジアル面の一方に対向するローターのラジアル面が、２つのかかるラジアル面の一方であり、ローターの２つのラジアル面の他方が、環状巻線キャリアのラジアル面の他方に対向しているため、環状巻線キャリアがローターの２つのラジアル面の間にあり、ローターが交互に磁極化した永久磁石の２つのかかる円形列を保持し、交互に磁極化した磁石の各円形列が、ローターの２つのラジアル面のそれぞれ一方上にあり、端部の開口したラジアル経路を形成し、かつ環状コアのラジアル面の一方を横切って延在して内側および外側環状支持部を相互に連結する離間したリブの円形列が、離間したリブの２つのかかる円形列の一方であり、離間したリブの他方の円形列も端部の開口したラジアル経路を形成し、環状コアのラジアル面の他方を横切って延在し、内側および外側環状支持部を相互に連結する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、強磁性材料からなる環状コアを収容するプラスチック材料からなる中空環状カバーを含む、トロイド状電気機械用の環状巻線キャリアであって、環状カバーが、離間したラジアルリブの少なくとも１つの円形列により相互に連結されたラジアル方向内側および外側の環状支持部で形成されており、ラジアルリブが、コアを中空環状カバー内に収容した際に環状コアのそれぞれ対向するラジアル面を横切って延在し、かつ電気位相巻線用の端部の開口したラジアル経路を形成しており、電気位相巻線が環状コアおよび環状巻線キャリアの周りに巻き付けられて、環状コアを中空環状カバー内に収容した際に内側および外側支持部の対向する面の周りに延在しており、環状巻線キャリアがトロイド状電気機械内に固定されていることを特徴とするトロイド状電気機械環状巻線キャリアが得られる。
【０００８】
好ましくは、トロイド状電気機械に含まれた、またはトロイド状電気機械用の環状巻線キャリアの各リブがラジアル方向外側の環状支持部を越えてラジアル方向に突出しており、ラジアル方向に突出した各リブ部が、巻き付け中に一時的に巻線を巻き付けることが可能なフックを形成している。好適には、ラジアル方向に突出した各リブ部は、円周方向に互いに離間した２つのフックを形成する。環状巻線キャリアが、ラジアルリブの、軸腺方向に離間した２つの円形列を含む場合には、これらのラジアルリブのそれぞれが、ラジアル方向外側の環状支持部を超えてラジアル方向に突出し、これよって環状巻線キャリアの円周方向に延在する環状経路を画定する。
【０００９】
好適には、巻線は、熱硬化性電気的絶縁材料内に埋設されることにより、端部の開口したそれぞれの経路内に保持される。
【００１０】
ラジアルリブがラジアル方向内方に漸減しており、端部の開口したラジアル経路が実質的に平行な側面をもってもよい。好適には、各ラジアルリブは、ラジアル方向内側リング部を越えて、ラジアル方向内方に突出している。
【００１１】
好ましくは、巻線が、撚り合わせたマルチストランドワイヤである。環状巻線キャリアの周りに巻き付けられるべき電気位相巻線が、マルチストランドケーブルの形状で巻き付けられるべきであり、それの個々の導線またはワイヤが、ケーブル内で長手方向に延びるように配置される場合には、各導線は、環状巻線キャリアと、内部に環状巻線キャリアが固定されるべきトロイド状電気機械の交互に磁極化された永久磁石の対向する円形列との間に形成されたそれぞれの空隙内の異なる位置にあるであろう。幾つかの導線は、他の導線が受ける磁束とは異なるレベルの磁束を受ける位置となる場合もある。この結果、異なる電流が異なる導線に誘導され、電気的不均衡を招く。しかし、本発明の好適な実施態様の環状巻線キャリアの周りに巻き付けられるワイヤのストランドの撚り特性により、空隙内の各ストランドの位置がマルチストランドワイヤの断面に沿って変化する。したがって、各ストランドは、その長さに沿って異なるレベルの磁束を受ける。この全体的な結果として、マルチストランドワイヤの断面全体の値を総計すると、そうでない場合に比べて、より類似したレベルの磁束を受け、したがって内部に誘導される電流がより類似する。これにより、マルチストランドワイヤのストランド間の電気的不均衡が低減する。
【００１２】
好適には、撚り合わせたマルチストランドワイヤは、環状巻線キャリア上に巻き付けられながら、紙等の絶縁含浸シート包装材料で被覆されるが、この場合には、環状カバーが、ラジアルリブならびに内側および外側環状支持部により画定される開口を形成してもよい。マルチストランドワイヤのストランドを電気的絶縁材料で含浸してもよい。シート包装材料を含浸し、マルチストランドワイヤを含浸する電気的絶縁材料が硬化性樹脂である場合には、樹脂が未硬化の状態で巻線を環状カバー上に巻き付け、巻線が環状巻線キャリア上に巻きつけられた後、樹脂を硬化および固化させて、これにより巻線に強度を付与し、かつ巻線が環状ステーターアセンブリを一緒に保持することを可能にする。
【００１３】
好ましくは、巻線が、並列な巻きの単一層で環状巻線キャリア上に巻き付けられる。複数の多相出力、例えば二重三相出力を与えるように巻線を配置してもよい。各相の巻線を、並列な巻きの群で環状巻線キャリア上に巻き付け、各群を、その相または各相の並列な巻きの群により、その相の並列な群から円周方向に離間してもよい。好適には、各相の各巻線の巻きの各群には同数の巻きがある。多数の多相巻線の並列な巻きの離間した群を、全ての巻線の端部の導線の対が相互に隣接するように配置してもよい。
【００１４】
本発明の好適な実施態様において、中空環状カバーは、ラジアル方向内側および外側環状支持部の円周方向に延在する結合線に沿って互いに結合されたプラスチック材料からなる同種の環状成形体の連結対である。ラジアル方向外側環状支持部の円周方向に延在する結合線を形成する各環状成形体の円形縁は、好適には、略長方形のタブと凹部とを交互に形成し、各タブが、他方の環状成形体により形成される凹部のそれぞれ一つに締まりばめし、これにより２つの環状成形体が相対的円周方向運動に対して連動する。環状コアは、環状成形体により形成されるラジアル方向外側環状支持部の各部に締まりばめしてもよい。好適には、各タブおよび各凹部の対向する端部がラジアル方向外方に集中し、環状成形体の外側環状部内に環状コアが締まりばめすることによるくさび作用で、タブを凹部内に押し込む。
【００１５】
好適な実施態様において、マルチストランドワイヤが１２本のストランドを有し、二重三相巻線の６相のそれぞれの巻線に４つの巻きからなる８つの群がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の図を参照して本発明を具現化した三相ＡＣ発電機およびその変形を例として説明する。
【００１７】
図１〜４は、ケーシング１１に装着されたステーターアセンブリ１２に対してケーシング１１内で回転可能なローター１０を有するＡＣ発電機を示す。ローター１０は、通常のフライホイールの代わりに、ディーゼルエンジンの駆動軸上に装着されるように適合される。ローター１０を、フライホイールを固定するのと同様の方法により駆動軸に固定する。ケーシング１１は、ディーゼルエンジンのエンジンブロックにケーシングを固定する固定ボルト１３を備える。
【００１８】
ローター１０は、ローターディスク１４および１５の同軸対を備える。各ローターディスク１４、１５は、ハブ部１６、１７、およびそれぞれハブ部１６、１７からラジアル方向外方に突出する環状ディスク部１８、１９を有する。ローターディスク１４のハブ部１６は、ローター１０の、ディーゼルエンジン駆動軸に連結するよう適合された部分である。他方のローターディスク１５のハブ部１７は環状であり、ローターディスク１４の、ディーゼルエンジン駆動軸と嵌合すべき側と反対の側にあるハブ部１６内に形成された、対応する形状の凹部２１内に差し込まれる。２つのローターディスク１４および１５は、ローターディスク１５の環状ハブ部１７を貫通して延在し、ローターディスク１４のハブ部１６内にねじ込まれる固定ネジ２２により、一緒に締め付けられる。
【００１９】
各ローターディスク１４、１５は、他方の環状ディスク部１８、１９に対向する環状ディスク部１８、１９のそれぞれのラジアル面２５、２６に固定され、その上に位置する、交互に磁極化された永久磁石２３、２４の円形列を有する。それぞれ磁石２３、２４を装着する各ローターディスク１４、１５は、２００１年１月１０日に出願された英国特許出願第０１００６３５．２号の優先権を享受し、２００２年１月１０日出願された、本出願人の同時係属国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ０２／０００９２号に好適に説明され、かつ図解されている。
【００２０】
ケーシング１１は、浅いカップ状の環状部材２７を備える。固定ボルト１３は、環状部材２７の基部内で、その円周方向に離間した位置に装着される。ステーターアセンブリ１２は環状である。図３を参照すると一対の保持リング２８および２９がステーターアセンブリ１２のラジアル方向外方の円周部を取り囲み、固定ネジ３１の円形列によりカップ状部材２７の縁に固定されている。固定ネジ３１は、保持リング２８および２９を貫通しているので、ステーターアセンブリ１２が、ローター１０により保持され、そこから離間される、対向する永久磁石２３および２４の円形列の間で、カップ状部材２７により支持される。ケーシング１１のその他部分は、環状部材２７の縁から離間されて、ローター１０およびステーターアセンブリ１２を収容する保持リング２９の全体に嵌合する皿状カバー３２となっている。通気ルーバーがカバー３２内に形成されており、通気孔が環状部材２７の側壁内に形成されている。
【００２１】
ステーターアセンブリ１２は、強磁性材料からなる環状コア３３、環状コア３３を収容する電気的絶縁プラスチック材料からなる二分割成形体３４、および二分割成形体３４に巻き付けられ、二分割成形体３４により保持されるステーター巻線（図示せず。）を備える。したがって、二分割成形体が環状巻線キャリアとなる。二分割成形体３４の２つの環状部３５は実質的に同一である。
【００２２】
環状コア３３は、ノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）等のエポキシ樹脂添加電気的絶縁材料の薄いシートを裏打した強磁性材料の連続ストリップをそれ自身の上ロールし、固く巻いた平坦ならせん積層構造とすることにより形成される。積層は、環状コア３３の軸線に平行に延びる。環状コア３３の各側面には、コア３３に結合された、ノーメックス等のエポキシ樹脂添加電気的絶縁材料のシートが裏打される。
【００２３】
ステーター巻線は、二重三相巻線配置になっているので、ステーターアセンブリ１２に対するローター１９の回転により２つの三相ＡＣ出力が発生する。ＡＣ出力は、制御システムに供給される。制御システムとしては、２００１年１月１６日に出願された本出願人の国際出願第ＧＢ０１／００１６９号の図面の図７を参照して説明されたようなものが好適である。制御システムは、使用時に、ローター１０が載置されたエンジンの速度を制御するように動作可能であり、ＡＣ発電機が駆動される速度を自動的に変更して、ＡＣ出力が外部負荷の変動に適合するようにできる。
【００２４】
図６および７は、それぞれ二分割成形体３４、すなわち環状巻線キャリアの環状部３５の一方の対向する側面を示す。環状部３５を備える成形環状部材は、離間したラジアルリブ３８および３９の円形列により共に連結された同軸の内側および外側リング部３６および３７を備える。リング部３６および３７は、ラジアルリブ３８および３９の列から同方向に突出しており、この方向は実質的に環状部３５の軸線に平行である。ラジアルリブ３８および３９から離れたラジアル方向内側のリング部３６の円形縁は平坦であり、環状部３５の軸線に垂直な仮想平面上にある。ラジアル方向外側のリング部３７の対向する円形縁は、その周りの円周方向に離間した位置で段をなしており、略長方形のタブ４１と略長方形の凹部４２とを交互に形成し、８個のタブ４１と８個の凹部４２があり、各タブ４１は横並の凹部４２から離間している。各タブ４１および各凹部４２の円周方向に離間した端部は、環状部３５の軸線に平行な仮想面に向かって小さな角度で傾斜しており、各タブ４１の両端部における傾斜角は、各凹部４２の各端部における傾斜角よりも若干小さい。さらに、各タブ４１および各凹部４２の対向する端部はラジアル方向外方に収束しており、各タブ４１の対向する端部間の角度が各凹部４２の対向する端部間の角度と実質的に同一である。
【００２５】
各環状部３５のラジアル方向外側リング部３７のラジアル方向内側面は段をなしており、ラジアルリブ３８および３９の円形列により近い内面の部分が残部よりも小さな直径を有する。
【００２６】
２つの環状部３５は、環状コア３３の各面に１個配置されており、各環状部３５のリング部３６および３７は他方の環状部３５のそれらに向かって延びており、それらの縁が接触して二分割成形体３４が中空環状体となる。環状コア３３は、各環状部材３５のラジアル方向外側リング部３７のラジアル方向内側面の小径部に締まりばめされている。これとタブ４１および凹部４２の台形断面により、各タブ４１が、他方の環状部３５により形成される、それぞれラジアル方向に整列した凹部４２内で、楔作用によってラジアル方向外方に押し付けられる。各タブ４１は、凹部４２の対応する一つに圧入されることが好ましい。それゆえ、２つの環状部３５が、円周方向の動きに対して互いに固定される。環状コア３３の各側面に裏打して接合された、装着したエポキシ樹脂添加電気的絶縁材料を、リブ３８および３９の内面にも接合し、これによって環状コア３３を二分割成形体３４である環状巻線キャリアに固定する。
【００２７】
ラジアル方向内側および外側リング部３６および３７の間、ならびにラジアル方向に延在するリブ３８、３９の隣接するリング部の間のステーターコア３３の両側面上の二分割成形体３４に、細長開口４３の円形列が形成される。開口４３は環状コア３３の冷却口の役目を果たす。
【００２８】
各リブ３８、３９は、ラジアル方向内方に先細りになっており、内側および外側リング３６、３７のそれぞれを越えてラジアル方向に突出する。各リブ３８、３９の内端部は薄く、かつ略長方形であり、ラジアル方向内側リング部３６の円周縁まで延びる。各リブ３８、３９のラジアル方向外側突出部４４、４５は、両側面に形成された面取り部４６を有することによりフックとして形成される。さらに、各ラジアル方向外側突出部４４、４５は、リブ３８、３９の、内側および外側部３６および３７の間でローター１０の回転軸線に平行な方向に延びる部分よりも薄いので、段差５０が、磁石２３、２４の隣接する円形列に対向するラジアル面に形成される。この段差５０は、各ラジアル方向外側突出部４４、４５の実質的に根元に位置する。
【００２９】
各面取り部４６は、ラジアル方向外側リング部３７のラジアル方向外側面から、それぞれのリブ３８、３９のラジアル方向外端部から若干離れて形成されたショルダー部４７まで延びる。面取り部４６によって、各リブ３８、３９のラジアル方向外側突出部４４、４５が、環状ステーターコア３３の他方の側面上の他方の環状部３５に向かって軸線方向に先細りとなる。
【００３０】
３個ごとのリブ３８は、それらの間のリブ３９の対とは異なる。各リブ３８は、２つの面取りされた側面の間に形成された凹部４８を有する。それゆえ、各リブ３８のラジアル方向外端部がＵ字状であり、Ｕ字の側面が、Ｕ字の底面に対して略垂直となるので、Ｕ字の側面により形成される縁は、それぞれのラジアル方向外側突出部４４の各側面上の隣接する面取り面４６よりも大幅に離れる。凹部４８は、ラジアル方向外側リング部３７に形成された開口４９と連通しており、開口４９は、ラジアル方向外側リング部３７に形成された開口４９の部分に垂直な角度で、ラジアル方向外側突出部４４内に延びる。開口４９は、下にある環状ステーターコア３３の部分を露出する。対照的に、各リブ３９のラジアル方向外側突出部４５は、それとラジアル方向外側リング部３７との間の隣接する面取り部４６よりも幅広の長方形端部５１を有する中実体である。ラジアル方向外側突出部４５の面取り面４６および幅広端部５１は、各陥没リブ３８のラジアル方向外側突出部４４の対応する部分と同様にして、フックを形成する。
【００３１】
各陥没リブ３８は、保持リング２８、２９のそれぞれに形成された、１６個の等しく離間したラジアル方向内側の突出舌部を受容するよう適合されている。各舌部５２は環状コア３３の露出部に接している。このようにして、カップ状環状部材２７のリムに締結された保持リング２８および２９が、環状コア３３に対して直接的に反応する。環状コア３３およびカップ状部材２７の双方に関してこのように位置することにより、保持リング２８および２９は、環状巻線キャリア３４と共に、環状巻線キャリア３４により保持される巻線の保護を提供する。
【００３２】
２つの環状部３５のラジアル方向外側の突出部４４および４５の２つの環状列は、軸線方向に互いに離間しているので、これらがワイヤを通すことのできる円形路を画定する。
【００３３】
二重三相ステーター巻線は、マルチストランドワイヤの巻きからなる単一層に配置される。マルチストランドワイヤは、ロープのように互いに撚り合わせた薄い銅線からなる１２本のストランドを備え、各ストランドは、電気的絶縁高分子材料の層で予め被覆されている。また、マルチストランドワイヤには、エポキシ樹脂等の電気的絶縁樹脂を粉末状で染み込ませる。銅線の各ストランドの外面に配置された樹脂の粒子は、溶融し、その後に硬化および固化するために加熱可能である。得られた１２本のワイヤの束を、その長さに沿って束の周りにらせん状に巻き付けられた樹脂含浸紙のテープにより留める。らせん状に巻き付けられたテープは、銅線の撚り合わせ配置を維持する役目を果たし、さらなる電気的絶縁を付与し、樹脂含浸紙が電気的絶縁体となる。得られる紙被覆撚り合わせワイヤは堅い。
【００３４】
堅い紙被覆マルチストランドワイヤを、ロボット機械により環状巻線キャリア３４上に巻き付ける。ロボット機械は、堅いワイヤの収容されたＣ字状カセットを含む。カセットは、ロボット機械の動作により、軌道路に沿って移動され、その移動につれてワイヤを分与するように動作可能である。ステーターアセンブリ１２は、ロボット機械の巻き付けステーションに静止され、その間マルチストランドワイヤがその周りに巻き付けられる。カセットが移動させられる軌道路の１巻きは、並列して対向する２対のラジアル方向外側突出部４４、４５の間で、外側リング部３７のラジアル方向外側面を軸線方向に横切って延び、次いで、環状成形部３５のそれぞれ一方のそれぞれ横並びする対のリブ３８、３９の間に延在する、ラジアル方向に整列した端部の開口した経路を通ってラジアル方向内方に延び、その後、ステーターアセンブリ１２の中央開口を通って、リブ３８、３９のラジアル方向内側突出部の横並する対の間を軸線方向に延び、他方の環状成形部３５の端部の開口した経路のそれぞれ一方を通ってラジアル方向外方に延び、環状巻線キャリア３４の周りの巻きを完了する。
【００３５】
Ｃ字状カセットの軌道運行は、ラジアル方向外側突出部４４、４５の同一の２つの対向する対の間で、ラジアル方向内方に突出する突起の同一横並びの対の間で、これらの間に延びる端部の開口した２つの経路を通り、環状巻線キャリア３４の各側で、撚り合わせワイヤが、環状巻線キャリア３４の周りに並行して４巻き巻き付けられるまで続けられる。４巻きの巻線が巻き付けられると、カセットは環状巻線キャリア３４に対して円周方向に前進する。
【００３６】
４番目の巻きが巻き付けられると、ワイヤは、ラジアル方向外側突出部４４、４５の隣接する一方の面取り部、およびその突出部４４、４５のラジアル方向外側端のショルダー部４７により形成されるフックの周りに引っ掛けられ、ワイヤは張力下に保持され、ステーターアセンブリ１２を一角度分だけ割り出して、カセットを通過するように並列な対向する６対のリブ３８、３９を動かしカセットを通過させ、端部の開口した経路の他の５つの対により巻き付けられたばかりの４つの巻きから、円周方向に離間した、端部の開口した経路の対を巻線ステーションに移動する。端部の開口した経路の６番目の対が巻線ステーションに割り出されると、カセットを再び移動させて、さらに４つの巻きをステーターアセンブリ１２の周りに巻き付け、これらの巻きは、端部の開口した経路の６番目の対向する対を通過する。
【００３７】
マルチストランドワイヤの４つの巻きを環状巻線キャリア３４の周りに並べて巻き付ける手順を８回繰り返す。８群の巻きのうちの最終巻きから延びるワイヤ部分を切り離し、ステーター巻線のそれぞれの位相の２本の導線の一方を形成し、その位相の他方の導線は４つの巻きの第１群の第１巻きの入力端となる。
【００３８】
次いで、ステーターアセンブリ１２を、同一の角度分だけ割り出して、対向する、端部の開口した経路の７番目の対を巻線ステーションに運ぶので、堅いワイヤの４つの巻きを、環状ステーターアセンブリ１２の周りに、端部の開口した経路の対向する対の中で、並べて巻き付けるよう操作することができる。このようにして巻き付けられた４つの巻きの群は、ステーター巻線の、予め巻き付けられた位相の４つの巻きの１番目の群に並列することは理解されよう。
【００３９】
両端に導線を有する、このような堅いワイヤからなる４つの巻きの群の６相がステーターアセンブリ１２の周りに形成されるまで、この手順を連続する。各相のワイヤの両端の導線は、全ての導線が隣接するように、並列した相の両端の導線と並列にされる。
【００４０】
ステーターアセンブリ１２が割り出されて、端部の開口した経路の対向する異なる対を巻線ステーションに運ぶので、ワイヤは、ラジアル方向外側突出部４４および４５の２つの環状列により画定される円形路から引き出される。全ての巻線がステーター上に巻き付けられると、巻線の６相のそれぞれの両端の導線を、環状路に沿って、接続されるべき端子に導くことができる。
【００４１】
ラジアル方向外側突出部４４、４５上の面取り部４６により、これらの突出部４４、４５の周りにワイヤを引っ掛け、それによって張力下に置くことが可能となるので、ワイヤは、端部の開口したラジアル路内の位置に留まり、一方、ステーターアセンブリ１２は回転されて、端部の開口した経路の別の対を巻線ステーションに運ぶ。面取り部４６および隣接するショルダー部４７の配置によって、ワイヤを回りに引っ掛けるのに必要な半径が得られる。
【００４２】
６相のマルチストランドワイヤを上に有するステーターアセンブリ１２は、ステーターアセンブリ１２の両側面に形成された開口４３を通して、リブ３８、３９の並列する対の間で、かつ環状巻線キャリア３４のそれぞれの環状部３５と環状コア３３の双方に接着された電気的絶縁材料の層上に、巻線をプレスするプレス機内にクランプする。直流を巻線に流し、一方、プレス機により軽い圧力をステーターアセンブリ１２に適用する。好ましくは、直流がパルス状に巻線を流れる。巻線を流れる直流により発生する熱は巻線を介してエポキシ樹脂を溶融硬化させる、このエポキシ樹脂は、これにより平らならせん状コアアセンブリ３３の隣接する巻きの間にあり、環状コア３３の対向する面に並列マルチストランドワイヤおよび紙包装を含浸し、またエポキシ樹脂を環状巻線キャリア３４の内側面に接着される。よって樹脂が溶解すると、ワイヤの中間および周囲に染み出し、軽い圧力は、樹脂が硬化するまでプレス機により維持される。この結果、巻線は、機械的強度および電気的応力抵抗強度の双方を付与された剛構造内に組み込まれ、硬化した樹脂により保持されるリブ３８、３９の並列する対の間に形成された端部の開口したラジアル経路内に拘束される。したがって、各巻線は単一層であり、巻線はステーターアセンブリ１２の環状巻線キャリア３４のラジアル経路内に物理的に拘束されるので、磁石２３および２４に向かって巻線が突出する軸線方向量を最小限にして、空隙の所望の寸法を維持する。
【００４３】
組み立てられると環状巻線キャリア３４を形成する２つの環状成形部３５が形成されるプラスチック材料の厚さおよびそれら環状成形部３５が形成される材料を選択して、プレス機による軽い圧力に供せられた際に、環状巻線キャリア３４がたわんだり、さもなければ歪んだりすることのないようにする。
【００４４】
環状巻線キャリア３４に巻き付けられる巻線はステーターアセンブリ１２を一緒に保持する。
【００４５】
図１７は、図１〜１５に示したＡＣ発電機のステーターアセンブリと同様のステーターアセンブリ１２を有するＡＣ発電機を示す。保持リング２８および２９からラジアル方向内方に突出する舌部５２の直径上で対向する対が、環状ステーターコア３３の対向する面と係合した状態を示す。ステーター巻線５３が図１７に示されている。
【００４６】
図１７に示すＡＣ発電機と、図１〜１５を参照して上述し、かつこれらの図に示したＡＣ発電機との間の主たる相違は、冷却のために周囲の気流を増やすように変更されたローターディスクの形状に関係する。開口５４が、非駆動端ローターディスク１５Ａのハブ部１７Ａに形成される。軸線方向に延在する開口（図示せず。）が、駆動端ローターディスク１４Ａの環状ディスク部１８Ａに形成され、開口５４のラジアル方向外側から出て、ステーター巻線５３のラジアル方向内側部の周りを循環する空気のための、ローターディスク１４Ａを貫く経路を与える。
【００４７】
検討されるさらなる変更は、環状ディスク部１８および１９の直径を、ラジアル方向外側突出部４４の段差５０のピッチ円直径よりも小さくする。しかしてこのピッチ円直径は、外側のラジアル方向外方突出部４５のピッチ円直径よりも小さい。この変更により、永久磁石２３および２４と、ステーターアセンブリ１２の間の空隙が減り、これにより今度は、ステーター巻線５３と関係する磁束を減らすことなく、使用する磁石材料の量が減ることに伴ってコストおよび重量を節約して、これら磁石２３および２４の厚さを減らすことが可能となる。また、反応時間も減少するであろう。さらにまた、舌部５２を流れる漏れ磁束の量も減少するであろう。
【００４８】
ラジアル方向外側突出部４４、４５の並列な各対の間に４巻きの撚り合わせたマルチストランドワイヤのある、前記したステーター巻線配置は、高出力用途用に設計されている。低出力用途には、単純な単一導線ワイヤを、撚り合わせたマルチストランドワイヤの代わりに使用することができるが、この場合には、ラジアル方向外側突出部４４、４５の並列な各対の間には多数の巻きの（例えば６巻きの）ワイヤがあってもよい。さらに、ある種の目的のために設けられた外部巻線があってもよい。かかる外部巻線は、ステーター巻線の巻きの単一層の上部または下部に巻き付けられるてもよく、また、ステーター巻線配置で挟み込まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一方の側面から見たＡＣ発電機の斜視図である。
【図２】図１に示す発電機を他方の側面から見た斜視図であり、ディーゼルエンジン等の主発動機の駆動軸に連結するための固定ボルトおよび回転軸を示しており、固定ボルトは主発動機の静止構造上に発電機のケーシングを装着するためのものである。
【図３】図１および２に示す発電機の横断面図である。
【図４】図１および２に示す構成部材の斜視分解図である。
【図５】発電機ローターのカバーおよび外部磁石キャリアプレート部を取り除いて、発電機のステーターおよびその装着リングの一つをあらわにした、図３の矢印Ａの方向から見た発電機の端面図である
【図６】図３、４および５に示すステーターアセンブリのカバーの半分である環状成形体を外側から見た斜視図である。
【図７】図６に示す環状成形体の内側の斜視図である。
【図８】図７の細部Ｂの拡大図である。
【図９】図６の細部Ｃの拡大図であり、かつ図８に示す断片の矢印Ｄから見た図である。
【図１０】図８に示す断片の平面図である。
【図１１】図７の細部Ｅの拡大図である。
【図１２】図６の細部Ｆの拡大図である。
【図１３】図１２に示す断片の平面図である。
【図１４】図１３の矢印Ｇから見た正面図である。
【図１５】図１４の矢印Ｈから見た正面図である。
【図１６Ａ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｂ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｃ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｄ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｅ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｆ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１６Ｇ】図１〜１５に示すＡＣ発電機のステーターアセンブリ上への二重三相巻線の巻付けの説明図である。
【図１７】保持リングからラジアル方向内方に突出した、一対の対向する舌部を通る直径上における、図１〜１５に示すＡＣ発電機の変形の横断面図であり、便宜上、皿状カバーを省略した。
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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