(57)【要約】  少なくとも２つのロータを受け入れるためのステータアセンブリ（２）。アセンブリは、ステータセグメント（１４）に分割される少なくとも２つの個別ステータ（４）を含み、少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つの隣接する個別ステータの一部を形成する共有セグメント（１４’）である。エンジンバルブ作動アセンブリが、少なくとも２つの個別ステータを含むステータアセンブリを含む。各個別ステータは、ステータの長手方向軸の周りに延在する周辺部（１０）を含み、各ステータの周辺部の一部が、隣接する個別ステータの周辺部の一部を形成する。ステータアセンブリを組み立てる方法も記載される。
2018535639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのロータ用のステータアセンブリであって、前記アセンブリは、それぞれのロータを受け入れるための少なくとも２つの個別ステータを含み、前記それぞれのロータは前記個別ステータの長手方向軸の周りで回転可能であり、各個別ステータは、
前記ステータの前記長手方向軸の周りに延在する周辺部と、
前記周辺部から前記軸に向かって内方に延び、前記ステータのワイヤ巻線を受ける歯と
を含み、
各ステータはステータセグメントに分割され、
少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つの隣接する個別ステータの一部を形成する共有セグメントである、ステータアセンブリ。
【請求項２】
各ステータが、前記ステータセグメントを形成するために、隣接する歯の各対の間のその周辺部で分割される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
各個別ステータが、前記ステータの前記長手方向軸の周りを回転可能なロータを受け入れるための円形開口部を画定し、２つの個別ステータが、異なる直径のそれぞれの開口部を有する、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
少なくとも２つのアクチュエータロータと、少なくとも２つの個別ステータを含むステータアセンブリとを含むエンジンバルブ作動アセンブリであって、
前記ロータは、前記それぞれの個別ステータの長手方向軸の周りを回転するように取り付けられ、
各ロータは、前記ロータをエンジンバルブステムに結合するためのそれぞれの連結部を有し、
各個別ステータは、前記ステータの前記長手方向軸の周りに延在する周辺部を備え、
各ステータの前記周辺部の一部は、隣接する個別ステータの前記周辺部の一部を形成する、エンジンバルブ作動アセンブリ。
【請求項５】
各個別ステータが、その周辺部からその長手方向軸に向かって内方に延びる歯を含み、
各個別ステータが、隣接する歯の各対の間のその周辺部でステータセグメントに分割され、
少なくとも１つのセグメントが、少なくとも２つの隣接する個別ステータの一部を形成する共有セグメントである、
請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
各個別ステータが、前記それぞれのロータを受け入れる円形開口部を画定し、２つの個別ステータが、異なる直径のそれぞれの開口部を有する、請求項４または５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
長手方向軸に対して垂直に広がる共通平面内にある長手方向軸を有する少なくとも３つの個別ステータを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
離間された長手方向軸を有する少なくとも３つの個別ステータを含み、前記個別ステータの第１の組は、第１の共通平面内にある長手方向軸を有し、前記個別ステータの第２の組は、前記第１の共通平面から離間された第２の共通平面内にある長手方向軸を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
個別ステータの前記第２の組が、各交互ステータを含む、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
長手方向軸に対して垂直な平面内に広がる円上にある長手方向軸を有する少なくとも４つの個別ステータを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
１つの個別ステータの歯が、隣接する個別ステータの歯よりも前記軸方向に短い、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
２つの隣接する個別ステータが、異なる数の歯を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
スロットが、ステータ巻線を受け入れるために、隣接する歯の各対の間に画定され、前記スロットの輪郭は、前記ステータの前記長手方向軸と交差し前記それぞれの歯の対の間の中間にある平面に関して非対称である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
巻線が各歯の周りに提供され、各巻線は、前記個別ステータの前記長手方向軸に垂直な平面において、その平面内にあり前記個別ステータの前記長手方向軸と交差する線に関して実質的に対称である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
各個別ステータの各巻線が、前記個別ステータの前記長手方向軸と垂直な平面内で、前記ステータの他の巻線と実質的に同じ面積を占める、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
各個別ステータの前記周辺部が、前記個別ステータの前記長手方向軸に垂直な平面内で実質的に正方形である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
各スロットの表面が、前記個別ステータの前記長手方向軸に垂直な平面内で、異なる長さの２本の交差線を定める前記ステータの前記周辺部の一部によって画定される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記ステータアセンブリが、前記個別ステータの前記長手方向軸に対して横方向に延在する反対側にある外側側面を画定し、前記アセンブリは、前記外側側面のうちの一方に係合するための保持器と、前記保持器に結合し、前記ステータアセンブリを前記アセンブリの反対側の支持面に対して所定位置に保持するための結合装置とを含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
少なくとも２つの離間した位置で前記支持面に対する前記ステータアセンブリの横方向の移動に抵抗するための第１の位置決め装置を含む、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
少なくとも２つの離間した位置で前記保持器に対する前記ステータアセンブリの横方向の移動に抵抗するための第２の位置決め装置を含む、請求項１８または１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記第１の位置決め装置が、前記支持面および前記ステータアセンブリの対応する孔に受け入れられる中空ダボを備え、前記第２の位置決め装置が、前記ステータアセンブリおよび前記保持器の対応する孔に受け入れられる中空ダボを備える、請求項１９に従属する場合の請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記結合装置が、前記保持器を前記支持面に向けて付勢するための少なくとも２つの固着具を含み、各固着具は、前記第１および第２の位置決め装置の前記中空ダボを通って延在する、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載のアセンブリを組み立てる方法であって、
前記ステータセグメント上にワイヤ巻線を提供するステップと、
前記ステータセグメントを治具内で組み立て、前記ステータアセンブリを形成するステップと、
前記ステータアセンブリを注封するステップと
を含む方法。
【請求項２４】
前記ステータアセンブリが、前記個別ステータの前記長手方向軸に対して横方向に延在する反対側の外側側面を画定し、前記アセンブリが、前記外側側面のうちの一方に係合するための保持器と、前記保持器に結合し、前記ステータアセンブリを前記アセンブリの反対側の支持面に対して定位置に保持するための結合装置とを含み、前記方法が、
前記注封されたステータアセンブリを前記治具から取り出すステップと、
前記ステータアセンブリを前記支持面に対して前記保持器および結合装置で固着するステップと
を含む請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電気機械用のステータに関し、より詳細には、複数のロータを組み込んだ電気機械用のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械は、ヒステリシスおよび渦電流損失を低減するために、フェライト鋼などの積層された透磁性材料から一般的に形成されたステータを有する。ステータ薄層は、通常、スタックされて複数の歯を形成する薄い平らなシートであり、複数の歯はワイヤで巻かれてステータ磁極を形成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、少なくとも２つのロータを有する電気機械用のステータアセンブリを提供する。ステータアセンブリは、それぞれのロータを受け入れるための少なくとも２つの個別ステータを含み、それぞれのロータは個別ステータの長手方向軸の周りで回転可能である。各個別ステータは、
ステータの長手方向軸の周りに延在する周辺部と、
周辺部から長手方向軸に向かって内方に延び、ステータのワイヤ巻線を受ける歯と
を含み、
各アクチュエータの個別ステータは、ステータセグメントによって形成され、ステータセグメントは歯および周辺部を構成し、
少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つの隣接する個別ステータの一部を形成する共有セグメントである。
【０００４】
ステータセグメントの組から各個別ステータを形成することにより、セグメントを一緒に組み立てて完全なステータアセンブリを形成する前に、ステータの各歯にワイヤを巻き付けることができる。
【０００５】
「個別ステータ」という用語は、本明細書中、対応するロータを受け入れる単一のステータを指すために使用され、対応するロータを受け入れるための少なくとも２つのステータを含む本明細書に記載されるようなステータアセンブリと区別される。各個別ステータは、ステータセグメントの組によって形成されてもよく、セグメントの１つまたは複数は、隣接するステータと共有されてもよい。個別ステータは、隣接するステータと共有される周辺部を備えてもよい。
【０００６】
各個別ステータは、好ましくは、隣接する歯の間で周辺部を介してステータセグメントに分割される。より詳細には、各個別ステータは、各歯とステータの２つの隣接する歯との間で周辺部分を介して分割されてもよい。
【０００７】
各セグメントは、好ましくは、アセンブリのいずれかの個別ステータの１つの歯しか含まないが、２つ以上の個別ステータの歯を含んでもよい。
【０００８】
電気機械の出力密度および効率は、ステータの各歯の周りに取り付けられた（例えば銅で形成された）ワイヤの体積によって強く影響される。各歯の周りでのワイヤの取り付けの容易さおよび達成可能な量は、ワイヤ巻線のための各スロットのアクセス容易性に依存し、スロットは、完全に円形の単一成形ステータにおいて、隣接する歯の間に開口する。このアクセス容易性は、モータのサイズとともに、および歯の数が増加するにつれて低減する。また、スロット開口部を電磁的な理由のために、例えばコギングトルクを低減するために低減させることがしばしば望ましく、これはスロット開口部を介した巻線へのアクセスを実行不可能にする。
【０００９】
ワイヤ対スロット面積の比（充填率）は、各極の周りのワイヤ密度の指標を提供する。スロット当たりのワイヤが増えると、電気機械の出力が増大し、回路の抵抗、ひいては損失およびそれに伴う温度上昇が減少する。ステータセグメントからステータアセンブリを形成することにより（そこではステータが、隣接する歯の各対の間で周辺部を介して分割されている）、各歯のすべての側への自由なアクセスによって巻くことがより簡単になり、組み立てられたステータの各スロットの巻線密度を増大することが可能になる。
【００１０】
さらに、少なくとも２つの個別ステータから構成されたステータアセンブリにおいて、隣接する個別ステータ間で少なくとも１つのセグメントを共有することにより、ステータのそれぞれ１つを含む各個別アクチュエータの磁気性能を著しく損なうことなく、完全なアセンブリの重さおよび体積を低減することが可能になる。
【００１１】
１つまたは複数の共有セグメントは、２つの隣接する個別ステータのそれぞれの歯を含んでもよい。
【００１２】
本開示はまた、共通のステータアセンブリ内に少なくとも２つのアクチュエータを含むエンジンバルブ作動アセンブリを提供する。アクチュエータロータは、ステータの長手方向軸の周りで回転するように取り付けられ、
各ロータは、ロータをエンジンバルブステムに結合するためのそれぞれの連結部を有し、
各個別ステータは、ステータの長手方向軸の周りに延在する周辺部を備え、
各個別ステータの周辺部の一部は、隣接する個別ステータの周辺部の一部を形成する。
【００１３】
シリンダバルブごとに独立したアクチュエータを有するエンジンでは、この構成により、各バルブに関連する電気機械のステータをよりコンパクトかつ軽量な構成に形成することができる。
【００１４】
各ステータは、それぞれのロータを収容する開口部を画定する。少なくとも２つのアクチュエータを含むアセンブリでは、１つのアクチュエータ／モータが別のアクチュエータ／モータよりも大きなトルクを発揮できることが望ましい場合がある。少なくとも２つの個別ステータは、異なる直径のそれぞれの開口部を有することができる。少なくとも２つの個別ステータは、異なる直径の周辺部を有することができる。代替の電気機械は、異なるトルク（例えば、第１および第２のトルク特性）を発揮するように構成されてもよい。
【００１５】
本開示によるステータアセンブリは、長手方向軸に対して垂直に広がる共通平面内にある長手方向軸を有する少なくとも３つのロータを備えることができる。さらに、アセンブリは、離間された長手方向軸を有する少なくとも４つのロータを備えてもよく、第１のロータの組は、第１の共通平面内にある長手軸を有し、第２のロータの組は、第１の共通平面から間隔をあけて配置される第２の共通平面内にある長手方向軸を有する。例えば、第２の組は、各交互ロータを備えてもよい。
【００１６】
ステータアセンブリは、長手軸を有する少なくとも３つのロータであって、少なくとも１つの軸が軸の２つを通って広がる共通平面の外側にある、長手軸を有する少なくとも３つのロータのための手段を有することができる。少なくとも４つのロータが、軸に垂直な平面内に広がる円内にある長手方向軸を有することができる。
【００１７】
いくつかの実践では、１つの個別ステータの歯は、隣接する個別ステータの歯よりも軸方向に短い。
【００１８】
２つの隣接する個別ステータは、異なる数の歯を有してもよい。
他のステータに対してステータの歯の軸方向長さおよび／またはその歯数を変更することは、一方のステータのトルク特性を他方に対して調整できる方法である。これにより、異なるステータが、各アクチュエータによって駆動されるそれぞれの機構に異なるトルク出力を提供することが可能になる。例えば、本発明を具体化するステータアセンブリは、各燃焼室が２つの入口バルブおよび２つの排気バルブを含む４バルブ燃焼室を備えたエンジンと共に使用するように構成することができる。入口および排気バルブの各対の一方のバルブを第１バルブに、他方を第２バルブに指定してもよく、このとき第１および第２バルブは異なるトルク出力能力を有するアクチュエータを必要としている。
【００１９】
個別ステータに対して選択される歯の数は、例えば、４、６、８または１２であってもよい。
【００２０】
各個別ステータの隣接する歯の各対は、ステータ巻線を受け入れるためのスロットを画定することができる。いくつかの実践では、スロットの輪郭は、ステータの長手方向軸と交差し、歯のそれぞれの対の間の中間に位置する平面に関して非対称である。各スロットの断面積は、その「設置面積」内でステータアセンブリに利用可能なスペースをより有効に利用することによって増大させることができる。スロットの面積によって構成された全ステータアセンブリ面積の割合の増加は、トルク出力、効率を改善し、および／または全体のアセンブリサイズを減少させるために使用されてもよい。例えば、スロットのサイズを増大すると、各歯の周りでより多くのワイヤ巻数を収容することができ、これは同じ全体ステータアセンブリパッケージエンベロープを使用する関連するアクチュエータからのより大きなトルクをもたらす。あるいは、スロット面積を増大することにより、大きな直径のワイヤを使用することができ、これにより電気抵抗が低くなり、したがって効率が向上する。より大きなスロット面積の存在によって促進されるさらなる可能性は、各歯の周りの巻数がより少ないより大きい直径のワイヤの使用であり、これにより同じ性能が与えられるがインダクタンスがより小さく、したがって動的制御応答が改善される。これらの変数のそれぞれは、所与の用途に最も適切な性能を提供するために適切に決定されてもよい。
【００２１】
各スロットは、個別ステータの長手方向軸に垂直な平面内に多角形の形状を画定してもよい。この多角形形状の一部は、ステータの周辺部によって画定されてもよく、実質的に単一の直線の辺によって形成されてもよい。あるいは、周辺部によって規定される辺は、実質的に２つの交差する直線状の辺から構成されてもよい。スロット面積を最大限にしようとする実施形態では、２つの辺は、ステータアセンブリの外側表面に平行なより長い辺およびより短い辺の形態であってもよい。
【００２２】
本開示の例では、巻線が各歯の周りに提供され、各巻線は、各個別ステータの長手方向軸に垂直な平面において、その平面に位置し、かつ個別ステータの長手方向軸と交差する線に関して実質的に対称である。
【００２３】
各個別ステータの各巻線は、好ましくは、個別ステータの長手方向軸に垂直な平面において、そのステータの他の巻線と実質的に同じ面積を占める。これは電磁的に、そしてトルク伝達を円滑にするのに好ましい。
【００２４】
いくつかの例では、各個別ステータの周辺部は、個別ステータの長手方向軸に垂直な平面において実質的に正方形である。そのような構成は、ステータアセンブリに利用可能な領域の使用を最適化し得る。特にそのような構成は、スロットによって画定される（個別ステータの長手方向軸に垂直な平面内の）面積を、従ってステータ巻線によって充填されるのに利用可能な容積を増大し得る。
【００２５】
周辺部の内側表面は、スロットによって画定される面積を規則的な多角形に対して増大するために、同一の互いに垂直な高さおよび幅の寸法内に収まる６以上の辺を有する規則的な多角形よりも長いステータの中心長手軸からの半径方向距離をそのいくつかの部分が有する形状を画定することができる。
【００２６】
周辺部の内側表面は、個別ステータの長手方向軸に垂直な平面内で、それから歯が内方に突出する、八角形、六角形または正方形などの規則的な多角形を実質的に画定することができる。他の例では、これらの表面は、同じ数の辺を有する規則的な多角形に対してスロットによって画定される面積を増大させるために、交互の辺が異なる長さを有することができる不規則な八角形などの不規則な多角形を実質的に画定することができる。
【００２７】
ステータセグメントは、歯と、歯から横方向に離れるように延び、それぞれのステータの周辺部の一部によって画定される一対の表面とを備えてもよい。好ましくは、これらの表面のそれぞれは、実質的に９０°以上の歯の突出方向に対する角度を規定する。これは、ワイヤを歯の周りに巻くプロセス中に、歯の基部へのアクセスを容易にする。好ましい実施形態では、これらの表面は、歯の突出方向に対して実質的に垂直である。
【００２８】
いくつかの実践では、ステータセグメントの少なくともいくつかのワイヤ巻線の外側輪郭は、歯がその一部を形成するステータセグメントの隣接する内向き表面を越える範囲まで、歯の突出方向から横方向に広がってもよい。このような構成は、隣接する表面が巻くプロセスの間にそれぞれの歯の基部へのアクセスを許容するのに比較的狭い場合に、ステータの各巻線がステータの長手方向軸に垂直な平面内で実質的に同じ断面積を有することを可能にし得る。
【００２９】
周辺部は、ステータの長手方向軸に垂直な平面内で、隣接する歯の各対の間の中間の位置で、または隣接する歯の各対のうちの一方の歯により近い位置で、複数のステータセグメントに分割されてもよい。周辺部を通る隣接セグメント間の境界は、周辺部の外側表面に対して実質的に垂直であってもよく、またはそれに対し別の角度を規定してもよい。境界の位置または方向は、製造プロセスおよび／または組立てプロセスに最も適するように適切に選択することができる。例えば、境界は、（ステータの長手方向軸に垂直な平面内において）周辺部の内側表面によって規定される直線状の辺の間の交差部分に一致するように選択されてもよい。
【００３０】
ステータアセンブリは、ステータの長手方向軸に対して横方向に延在する反対側の２つの外側側面を画定することができ、アセンブリは、外側側面のうちの一方に係合するための保持器と、保持器に結合し、保持器をステータアセンブリに向けて付勢することによって、アセンブリの反対側の支持面に対してステータアセンブリを所定位置に保持するための結合装置とを含んでもよい。保持器は、例えば締付板の形態であってもよい。保持器は、セグメント化されたステータアセンブリの構造的完全性および／または正確な位置を保証し得る。それは、ステータアセンブリを構成する周辺部にわたって延在することができる。保持器は、各ステータアセンブリをアセンブリの反対側の支持面に対して締め付けるように作用することができる。保持器は、固着具（保持器を支持面に固着する）からステータセグメントのそれぞれに締付力を伝達することができる。保持器をステータアセンブリの横方向の側面と係合させることにより、複数の個別のセグメント化されたステータを含むアセンブリの提供が容易になる。保持器は、いずれの所与の横方向に延びる構成にも、またはアクチュエータの数にも適合するように構成することができる。
【００３１】
ステータアセンブリは、少なくとも２つの離間した位置で支持面に対するステータアセンブリの横方向の移動に抵抗するための第１の位置決め装置を含むことができる。代替的にまたは追加的に、ステータアセンブリは、少なくとも２つの離間した位置で保持器に対するアセンブリの横方向の移動に抵抗するための第２の位置決め装置を含むことができる。
【００３２】
第１の位置決め装置は、ステータアセンブリの位置が支持面と正確に整列され、支持面に対して維持されることを保証する。これにより、ステータアセンブリは、ステータアセンブリ内で回転するように取り付けられた関連するロータと整列した状態に保たれる。第１の位置決め装置は、ステータアセンブリの反対側の端部に向かって離間された２つの位置に設けられてもよい。第１の位置決め装置は、加熱時の膨張による支持面の寸法のあらゆる変化が確実にステータアセンブリに伝達されるようにすることができる。
【００３３】
保持器は、支持面と同様の熱膨張特性を有する材料から作ることができる。保持器および支持面は、例えばアルミニウムなどの同じ材料で作ることができる。結果として、保持器は、第２の位置決め装置と組み合わせて、ステータアセンブリの支持面との整列の維持を補助することができる。
【００３４】
第１の位置決め装置は、支持面およびステータアセンブリの対応する孔に受け入れられるダボを備えてもよい。第２の位置決め装置は、ステータアセンブリおよび保持器の対応する孔に受け入れられるダボを備えてもよい。結合装置は、保持器を支持面に向けて付勢するための少なくとも２つの固着具を含むことができ、各固着具は、第１および第２の位置決め装置の中空ダボを通って延在する。中空ダボは、第１の位置決め装置の一部および第２の位置決め装置の一部を形成することができる。
【００３５】
各固着具は、支持面を提供する構造体に固着されてもよい。
本開示はまた、本明細書に記載のステータアセンブリを組み立てる方法であって、
ステータセグメント上にワイヤ巻線を提供するステップと、
ステータセグメントを治具内で組み立て、ステータアセンブリを形成するステップと、
ステータアセンブリを注封するステップと
を含み得る方法を提供する。
【００３６】
本開示によるさらなる方法では、ステータアセンブリは、個別ステータの長手方向軸に対して横方向に延在する反対側の外側側面を画定し、アセンブリは、外側側面のうちの一方に係合するための保持器と、保持器に結合し、ステータをアセンブリの反対側の支持面に対して定位置に保持するための結合装置とを含み、方法は、
注封されたステータアセンブリを治具から取り出すステップと、
ステータアセンブリを支持面に対して保持器および結合装置で固着するステップと
を含む。
【００３７】
次に本開示の実施形態を例としておよび添付の概略図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本開示によるセグメント化されたステータアセンブリの平面図を示す。
【図２】本開示によるセグメント化されたステータアセンブリの前面図を示す。
【図３】本開示によるセグメント化されたステータアセンブリの端面図を示す。
【図４】本開示によるセグメント化されたステータアセンブリの斜視図を示す。
【図５】本開示による支持端部ハウジングの一部とともにあるステータアセンブリの分解斜視図である。
【図６】組み立てられた形態にある図５のアセンブリの部分斜視図を示す。
【図７】組み立てられた形態にある図５のアセンブリの上面図を示す。
【図８】組み立てられた形態にある図５のアセンブリの前面図を示す。
【図９】組み立てられた形態にある図５のアセンブリの端面図を示す。
【図１０】図８に示された方向Ａにおける断面図である。
【図１１】図５に示す保持器の上面図を示す。
【図１２】図５に示す保持器の前面図を示す。
【図１３】図５に示す保持器の端面図を示す。
【図１４】図５に示す保持器の後面図を示す。
【図１５】図５に示す保持器の斜視図を示す。
【図１６】図５に示す部分端部ハウジングの上面図を示す。
【図１７】図５に示す部分端部ハウジングの前面図を示す。
【図１８】図５に示す部分端部ハウジングの端面図を示す。
【図１９】図５に示す部分端部ハウジングの後面斜視図を示す。
【図２０】本開示によるさらなるセグメント化されたステータアセンブリの前面図を示す。
【図２１】異なる軸方向長さを有する歯を含むステータセグメントの斜視図である。
【図２２】２つの個別ステータを含むステータアセンブリの前面図を示し、各アセンブリの一方のステータは他方と異なる歯の数を有する。
【図２３】２つの個別ステータを含むステータアセンブリの前面図を示し、各アセンブリの一方のステータは他方と異なる歯の数を有する。
【図２４】２つの個別ステータを含むステータアセンブリの前面図を示し、各アセンブリの一方のステータは他方と異なる歯の数を有する。
【図２５】本発明の３種類の実施形態による３種類のステータアセンブリの前面図であり、各アセンブリの個別ステータは同じアセンブリの他の個別ステータと同じスロット構成を有し、各アセンブリは他のアセンブリと異なるスロット構成を有する。
【図２６】本発明の３種類の実施形態による３種類のステータアセンブリの前面図であり、各アセンブリの個別ステータは同じアセンブリの他の個別ステータと同じスロット構成を有し、各アセンブリは他のアセンブリと異なるスロット構成を有する。
【図２７】本発明の３種類の実施形態による３種類のステータアセンブリの前面図であり、各アセンブリの個別ステータは同じアセンブリの他の個別ステータと同じスロット構成を有し、各アセンブリは他のアセンブリと異なるスロット構成を有する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１〜図４は、本開示によるステータアセンブリ２を示す。図示された例では、アセンブリは８つの個別ステータ４を含む。各個別ステータは、各個別ステータの内側表面によって画定された円筒形開口部８の中心を通る長手方向軸６を有する。
【００４０】
各個別ステータは、その長手方向軸の周りに円周方向に延在する周辺部１０を有する。８つの歯１２が、それぞれのワイヤ巻線を受けるために、周辺部から長手方向軸に向かって内側に延びている。歯の最も内側の端面は、個別ステータの円筒形開口部８を画定する。個別ステータごとに８つの歯が図面に示されているが、特定の要件に適合するように異なる数の歯を選択できることは理解されよう。
【００４１】
各個別ステータは、周辺部１０を共に形成する複数のステータセグメント１４から形成される。各セグメント１４は、歯１２を含む。
【００４２】
隣接する個別ステータは共有セグメント１４’を含む。各共有セグメント１４’は、隣接する個別ステータの両方の一部を形成し、各個別ステータの歯を含む。
【００４３】
ステータアセンブリは、反対側の外側の前面および後面１６、１８を画定する。
各ステータセグメント１４は、各隣接するステータセグメントの相補的な係合表面と係合するように成形された係合表面を有する。図面に示される構成では、相補的係合表面の各対は、他方の対応する雌型溝２２に係合する雄型タブ２０を備える。
【００４４】
４つの軸方向に延びるＵ字形の溝２４が、等しく離された間隔でステータアセンブリの下側に形成される。それらは、端部ハウジング４０（リブが省略されているが、例えば図５に示されている）から延在する構造リブの周りに隙間を提供する。３つの同様の溝２６がステータアセンブリの上側表面に等間隔で形成されている。これは、上側表面に沿って適切な所で同じセグメント形状を使用することによってステータセグメント形状の数を最小限にすることに起因する。溝２６の存在はまた、ステータアセンブリの全体の質量を減少させる働きをする。
【００４５】
ステータセグメントは、例えば、図５および図６に示すような薄いフェライトベースの鋼積層体から形成することができる。
【００４６】
ステータを形成するように組み立てられると、ワイヤ巻線が各歯１２の周りに提供される。図では巻線は省略されている。各ステータセグメントは、完全に丸い単一ピースステータと比較して、より容易なアクセスを提供し、ワイヤのより高密度の充填を可能にするために、他方から分解されたときに巻かれる。
【００４７】
ステータアセンブリ２を支持体に取り付けるための構成が、図５の分解図に示されている。ステータアセンブリの前面１６と係合するための締付板３０の形態の保持器が提供される。ステータアセンブリは支持体４０上に取り付けられる。図示の例では、支持体はエンジンバルブアクチュエータアセンブリの端部ハウジングである。明確にするために、端部ハウジングの一部のみが図面に示されている。さらに、図５に示された構成要素の組み立てられた形態の更なる図が、図６〜図１０に示されている。さらに、締付板３０単独のさらなる図が、図１１〜１５に示されており、端部ハウジング４０単独のさらなる図が、図１６〜１９に示されている。
【００４８】
ステータアセンブリ２は、ボルト５０によって端部ハウジング４０に固着される。各ボルトは、締付板３０の孔５２およびステータアセンブリ２の孔５４を通り、端部ハウジングのそれぞれの孔５６に受け入れられる。各ボルトは、孔５６内に形成された相補的なねじ山と噛み合う外側のねじ山を有する。
【００４９】
ボルトのうちの２つは、それぞれ、中空ダボ５８、６２および６０、６４を通過する。ダボ５８および６０は、それぞれ締付板３０の孔６６および６８から、ステータアセンブリ２の対応する孔７０および７２に入る。ダボ６２および６４は、ステータアセンブリの孔７０および７２から、端部ハウジングの対応する孔７４および７６に入る。端部ハウジングは、ダボを越えてそれぞれのボルト５０を受け入れるためのねじ穴部分を形成する突起７８および８０を含む。
【００５０】
ダボペア５８、６２および６０、６４は、それぞれ、単一の中空ダボで置き換えられてもよい。ダボ６２および６４は、ステータアセンブリを端部ハウジングに正確に整列させるために提供される。これは、アセンブリのステータが、端部ハウジングによって支持されるそれぞれのロータと正確に整列されることを確実にするためである。
【００５１】
ダボ５８、６０、６２および６４はまた、端部ハウジングおよびステータアセンブリの異なる膨張特性にもかかわらず、ステータをそれらのロータと正しく整列した状態に維持する働きをする。それらは異なる材料から形成されてもよく、この際端部ハウジングはアルミニウム鋳物であり、ステータアセンブリは例えばフェライト鋼から形成される。締付板３０は、端部ハウジングと同じ材料から形成され、同じ膨張特性を有するようにすることができる。端部ハウジングおよび締付板は、加熱されたときにステータアセンブリの材料よりも大きく膨張することがある。この場合、ダボ５０、６０、６２および６４は、結果として生じる剪断力に耐え、ステータアセンブリを端部ハウジングと整列した状態に保つ傾向のある横方向の力をステータアセンブリに及ぼすのに十分な強度を有する。
【００５２】
締付板は、８つの丸い八角形状の開口部３２を画定する。図６の組み立てられた構造において見られるように、各開口部３２は、対応する個別ステータ４と整列するように配置される。締付板は、各ステータの周辺部を覆って延在し、各ステータの各セグメントと係合し、各セグメントに締付力を提供する。それはボルト５０によって加えられる締付力を周辺部の前面に広げる。
【００５３】
端部ハウジングは、ステータアセンブリ２の側面輪郭の特徴に対応する輪郭を有する支持表面９０を画定する。
【００５４】
組立工程において、ステータセグメント１４は、それぞれの巻線で個別に巻かれる。次いでそれらは、セグメントの外側輪郭に係合し、セグメントの正確な相対的位置を保証するために各ステータの円筒形中心開口と係合する締まり嵌めマンドレルを含む治具に配置される。次いでステータアセンブリは、熱可塑性樹脂によるオーバーモールドまたはエポキシ含浸などの適切な材料およびプロセスを使用して注封される。注封材料が完全に固化したら、ステータアセンブリ全体は治具から取り外されてもよい。次いでそれは、図５〜図１０に示すように、端部ハウジングに固着される。
【００５５】
本開示による別のステータアセンブリ１００が図２０に示されている。これは、８つの個別ステータを含み、個別ステータ１０２が第１の組を形成し、個別ステータ１０４が第２の組を形成する。第１の組のステータ１０２の長手方向軸６は、図２０に破線１０６で示す第１の共通平面内にある。第２の組のステータ１０４の長手方向軸６は、図２０に破線１０８で示す第２の共通平面内にある。グループの長さに沿った交互のステータが、第１および第２の組に属する。第２の共通平面１０８は、第１の共通平面１０６から長手方向軸６に対して垂直な方向に離間している。
【００５６】
個別ステータのそれぞれは、ほぼ円形の周辺部１１０、１１２を有する。各個別ステータは、その長手方向軸６と同軸の円筒形中央開口部１１４、１１６を有する。第１の組の個別ステータの周辺部の外径は、第２の組の個別ステータの対応する寸法よりも小さい。第１の組の中央開口部１１４は、第２の組の中央開口部１１６よりも小さい。これにより、第２の組のステータは、より大きなロータおよびより大きな巻線体積を収容することができるので、第２の組のステータがその一部を構成する電気機械は、第１の組のステータ１０２を含む電気機械よりも大きなトルクを生成することができる。異なるトルク特性を有する一対の電気機械の提供は、いくつかの用途において有益であり得る。１つの例は、内燃機関の一対の入口または排気弁を制御するために一対の電気機械が使用される場合であるかもしれない。
【００５７】
他の構成において、２つの組の個別ステータは、同じ直径を有するロータと共に使用するために異なるサイズのステータを提供するために、異なる外径を有するが実質的に同じ直径を有する中央開口部を有する周辺部を有してもよい。
【００５８】
図２１は、共有ステータセグメント１４’の斜視図を示す。これは２つの歯１２および１００を含み、そのそれぞれは、完全なステータアセンブリにおいてそれぞれの個別ステータに関連付けられる。セグメントは中央本体１０２を含み、その両側から歯が延びている。本体１０２は、歯に関連付けられるステータの両方の周辺部の一部を形成する。セグメント本体１０２は、完全なステータアセンブリ内の２つのステータの長手方向軸に平行な中心軸１０４を有する。歯１２は本体１０２と同じ軸方向長さを有する一方、歯１００は、歯１２および本体１０２よりも軸方向において短い。歯１２および１００が関連付けられる個別ステータの他方の歯は、それぞれの歯１２または１００と同じ軸方向長さを有する。
【００５９】
図２２〜２４は、異なる数の歯を有する隣接する個別ステータの提供を示す。各ステータアセンブリは、共有セグメント１４’を含む。図２２では、４個の歯を有するステータが、８個の歯を有するステータに隣接し、図２３では、ステータはそれぞれ６個および８個の歯を有し、図２４では、それぞれ１２個および８個の歯を有する。各ステータにおいて、歯は、図面の平面に対して垂直に伸びる中心長手方向軸の周りに等間隔で配置されている。各ステータにおいて、周辺部は実質的に正多角形の形態である。
【００６０】
本明細書に記載のステータアセンブリは、ステータ巻線を受け入れるために各ステータの隣接する歯の間にスロットを画定する。図１〜図４に示す実施形態では、隣接する歯の間のスロットは、長手方向の軸と交差する隣接する歯の間の中間の線の周りでステータの長手方向軸に垂直な平面内で対称であることが分かる。図２５〜２７は、スロットがステータの長手方向軸に垂直な平面内で非対称であるさらなる実施形態を示す。これらの例では、スロット１１０は、（長手方向軸に垂直な平面内に）対称線を有さない多角形を画定する。これらのスロットの形状は、ステータアセンブリの全体的な最大寸法を増大させることなく、対称的な構成に対してスロット面積を増大させることを目的として設計されている。図２５〜図２７の例では、周辺部は、主に八角形の構成から本質的に正方形の形状に変化し、図２５から２７まで、スロットが四隅に向かって広がる範囲が増加する。
【００６１】
ステータ巻線によって占有される領域の例が、図２５および２６に示されている。図２５の歯１２０の両側の斜線領域１１２および１１４は、歯１２０に関連付けられる巻線が占有する領域を示す。領域１１６は、隣接する歯１２２に関連付けられ、領域１１８は、歯１２０の他方側の隣接する歯１２４に関連付けられる巻線が占める領域を示す。これらの領域は、領域１１２および１１４が、歯１２０がステータの中心軸６に向かって延びる方向１２６の周りで等しく対称であるように決定される。また、隣接する歯の関連付けられる対の巻線に割り当てられる各スロットの割合は、関連付けられる領域が等しくなるように分割される。したがって、領域１１２は領域１１６と面積が等しく、領域１１４は領域１１８と面積が等しい。
【００６２】
対応する領域が図２６に示されている。
図２５〜図２７に示されているステータの各歯は、ステータセグメントの一部を形成している。各ステータセグメントはまた、歯の基部から離れる方に延びているそれぞれの歯の両側に内向きの表面１３０、１３２（図２６参照）を画定する。表面１３０および１３２のそれぞれは、図２５および図２６の構成において、歯がステータの中心長手方向軸６に向かって延びる方向に対して実質的に垂直である。表面１３０、１３２は、ステータの周辺部の内側表面の一部を形成する。図２５および２６の実施形態において、隣接するセグメント間の境界１３４は、表面１３０および１３２がステータの長手方向軸に垂直な平面内で直線に沿って延びるように配置される。これは、各歯の周りにワイヤを巻き付けるプロセスの間、各歯の基部へのアクセスを支援する。図２７の実施形態では、これらの境界は、隣接する歯の間のほぼ中間に配置される。組立プロセスを最も容易にするために、必要に応じてこれらの境界の位置を調整してもよいことは理解されよう。
【００６３】
図２５および図２６に示すステータアセンブリは、ステータアセンブリを支持基板に固定する際に使用するために、図面の平面に垂直に延びる多数の固定孔を含む。このような孔は図２７の実施形態には示されていない。ステータアセンブリは、例えば周囲ケーシングの使用によって、固定孔を必要とすることなく拘束されてもよい。それにもかかわらず、必要であれば、図２７に示す構成は、適切な固定孔を含むように容易に適合させることができる。
【００６４】
図２５〜図２７に示される実施形態のそれぞれは、ステータの長手方向軸６が共通平面内にあるように構成される。ステータの周辺部は、外側の平行な側面１４０、１４２を画定し、外側の平行な側面１４０、１４２は、長手方向軸を含む平面に平行である。非対称スロット構成は、平行な平面１４０、１４２の間の所与の間隔について、隣接する歯の間のスロットによって占有されるこれらのステータの面積を増大させる働きをする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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