(57)【要約】  三相半径方向流を有した、永久磁石タイプの電気モータ・発電機（１）であって、複数の歯（３）を有するステータを備え、歯の各々には導電ワイヤによって実現される電気巻き線（５）および頭部の極展開（４）が設けられ、歯の各々は相と対応した群（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割され、当該サイズでもステータの歯による巻線の容易な実施と、減じられた短絡電流によって再充電時のバッテリーの疲労を軽減を可能にし、半径方向に延在する複数の歯（３）を有する実質的に円形のステータを備え、歯の各々には、導電ワイヤによって実現される電気巻き線（５）および頭部の極展開（４）が設けられ、歯の各々は相と対応した群（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割され、各群の各歯の電気巻き線（５）は巻き線（５）間で並列に接続され、隣接する極展開の間隔（１３）は導電ワイヤの通過を可能とする程度に最小であり、２つの隣接する歯（３）と、ロータヨークおよびステータヨークと、永久磁石の厚さと、対応するエアギャップを有する第１の磁気回路（Ｘ）を特定し、２つの隣接する歯（３）と、ロータヨーク、隣接する歯（５）の対向する極展開（４）の半分（１２）と、その極展開（４）間の距離（１３）を有する第２の磁気回路（Ｙ）を特定することによって、第１および第２の磁気回路（Ｘ、Ｙ）は同じ大きさの磁気抵抗を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相半径方向流を有した、永久磁石タイプの電気モータ・発電機であって、
ロータを囲み、前記ロータに向かって半径方向に延在する複数の歯（３）を有する実質的に円形のステータを備え、前記歯の各々には、導電ワイヤによって実現される電気巻き線（５）および頭部の極展開（４）が設けられ、前記歯の各々は相と対応した群（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割され、各群の各歯の前記電気巻き線（５）は前記巻き線（５）間で並列に接続され、隣接する極展開の間隔（１３）は導電ワイヤの通過を可能とする程度に最小であり、２つの隣接する歯（３）と、ロータヨークおよびステータヨークと、永久磁石の厚さと、対応するエアギャップを有する第１の磁気回路（Ｘ）を特定し、２つの隣接する歯（３）と、前記ロータ（２）のヨーク、隣接する歯（５）の対向する極展開（４）の半分（１２）と、その極展開（４）間の距離（１３）を有する第２の磁気回路（Ｙ）を特定することによって、前記第１および第２の磁気回路（Ｘ、Ｙ）は同じ大きさの磁気抵抗を有することを特徴とする電気モータ・発電機（１）。
【請求項２】
前記ステータは、互いに三つの歯よりなる三つの群（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割される九つの歯を備える、請求項１記載の電気モータ・発電機。
【請求項３】
エンジンブロックと、前記エンジンブロックと交差するクランクシャフトを有し、且つ前記エンジンブロックの一方の側でトランスミッション機構に接続される４ストローク単気筒エンジンを備えるハイブリッドモータであって、請求項１または請求項２記載の電気モータ・発電機を備え、前記電気モータ・発電機は、前記トランスミッション機構とは反対側で前記クランクシャフトに嵌合されるハイブリッドモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリッドモータを備えるスクーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にモータおよび発電機として働き、４ストロークエンジンのクランクシャフトに取り付けられるのに適した、半径方向流（radial flow）を有した、三相永久磁石（three phase permanent magnets）タイプの電気モータ（ブラシレス）に関し、これにより、ハイブリッドモータが確定される。
【背景技術】
【０００２】
この電動モータは、４ストローク単気筒エンジンを有するスクーターに搭載されて有利な方法で使用され、ロータが特定の数の永久磁石を備え、４ストロークエンジンが動作しているとき、電動モータが車両のバッテリーを再充電するためにクランクシャフトによって直接的に回転させられるように構成されている。
【０００３】
この構成によって、制動中に使用されるエネルギの一部を電流に変換することによってそれが回収できることに留意すべきである。
【０００４】
４ストロークエンジンを始動すると、電気モータは同じバッテリーによって給電されるスタータモータとして働く。有利なことに、４ストロークエンジンを自動的にスイッチオフするシステムは、車両が停止するとき、駆動電力が再び要求されるや否や自動的にエンジンが再始動するようにエンジンを管理するシステムを備えている。
【０００５】
このスキームでは、強磁性材料製の複数の歯を有する実質的に円形の構造を有するスタータが使用され、歯に電線が巻かれ、電流が交差し、これらの歯は、各相に対して複数の群に分割され、典型的には、三相の解決策が使用されている。
【０００６】
半径方向流のモータ・発電機では、歯の数と巻き方の選択は、電気モータでの損失と再充電段階の短絡電流の量に影響を及ぼし、この短絡電流は、バッテリーにおけるより高いまたはより低いストレスを確定している。
【０００７】
一方、例えば１２５ｃｃまたは１５０ｃｃの排気量を有する小さなサイズのエンジンでは、電気機械を収容するために利用可能な室が制限されている。実際には、使用されるモータのタイプに応じて、そのコストがモータを含むスクーターのコストにあまり影響を及ぼさないようにするために低くなければならない。
【０００８】
性能レベルでは、電気機械は、約８０Ａの電流で８．０Ｎｍまでのトルクを供給する必要があることに留意すべきである。これらの構造的制約が与えられたとき、ステータの構成は、短絡電流を減少するように最適化されなければならない。これにより、より低い短絡電流によって電気機械での損失を減少し、且つより小さな制御電子デバイスを実現できる。再充電段階中に制御期間が確立され、且つ制御電子デバイスは、この期間、すなわち電気機械の相の短絡による一部の期間およびこの電流をバッテリーに供給する残りの期間、機能する。
【０００９】
欧州特許第１，３４４，２９６号には電気モータの巻き線の特定の配置が記載され、多数の歯が設けられているが、サイズが減少している。この構成を達成するために、各相の巻き線が直列に接続された三つの歯をグループ化している。
【００１０】
しかしながら、歯のサイズの減少が各歯の巻き線の実現を困難にしているため、この構成は結果として極端に複雑である。
【００１１】
国際公開第WO００／７６０５４Ａ１号には、強磁性材料製の歯が設けられたステータが記載され、歯には巻き線が設けられていない。しかしながら、この構成は多数の歯を含んでいる。
【００１２】
日本国特開平０３‐１７８５３６号にはステータの巻き線の配置が記載され、歯は夫々異なる相に属すように連続的に交互に配置されており、各相の巻き線は、それらの間に並列に配置されている。しかしながら、この構成も多数の歯を有するステータに適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明に存する技術的課題は、既知の技術を参照して述べた欠点を克服することが可能な電気モータ・発電機を提供することである。
【００１４】
そのような課題は、三相半径方向流を有した、永久磁石タイプの電気モータ・発電機によって解決される。この電気モータ・発電機は、ロータを囲み、前記ロータに向かって半径方向に延在する複数の歯を有する実質的に円形のステータを備え、前記歯の各々には、導電ワイヤによって実現される電気巻き線および頭部の極展開が設けられ、前記歯の各々は相と対応した群に分割され、各群の各歯の前記電気巻き線は前記巻き線間で並列に接続され、隣接する極展開の間隔は導電ワイヤの通過を可能とする程度に最小であり、２つの隣接する歯と、ロータヨークおよびステータヨークと、永久磁石の厚さと、対応するエアギャップを有する第１の磁気回路を特定し、２つの隣接する歯と、前記ロータのヨーク、隣接する歯の対向する極展開の半分と、その極展開間の距離を有する第２の磁気回路を特定することによって、前記第１および第２の磁気回路は同じ大きさの磁気抵抗を有している。
【００１５】
電気モータ・発電機の主な利点は、非常に重要なサイズを有するステータの歯を使用するとともに、再充電段階でのバッテリーの疲労をより小さくする短絡電流の減少を得ることによって、モータ自体の巻き線の実現を容易にできることにある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、以降、添付の図面を参照し、制限目的ではなく一例として提供される好ましい実施の形態により説明される。
【図１】図１は、本発明の電動モータのステータを示す断面図である。
【図２】図２は、図１のステータに適用された巻線のスキームを示す図である。
【図３】図３は、図２の巻線のスキームにおける磁気回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図を参照すると、電動モータ・発電機の断面が描かれ、番号１で指定されている。
【００１８】
電気モータ・発電機は、単気筒４ストロークエンジン（single-cylinder four-stroke internal combustion engine）を備えるハイブリッドモータ（図示せず）に設けられ、電気モータ・発電機のロータは、そのエンジンのクランクシャフトに直接嵌合されている。
【００１９】
特に、そのアセンブリは、電気モータ・発電機が、エンジンが車両のトランスミッション機構、特にスクーターに接続されるのとは反対側の、エンジンのエンジンブロックの一側でクランクシャフトに嵌合される構成になっている。
【００２０】
モータ・発電機は、永久磁石を有するタイプのものであり、三相であり、ロータの外側のステータは、各相に対して三つの歯からなる群に分割される九つの歯によって構成されている。
【００２１】
このタイプの電気モータは、スタータエンジンと発電機の両方として働くために、４ストロークエンジン、特に単気筒エンジンのクランクシャフトの軸に組み立てられるのに特に適している。
【００２２】
ロータは、エンジンのクランクシャフトに嵌合される中心コア２を備え、強磁性材料からなる構成要素によって実現され、コアは全体としてロータヨークを構成している。
【００２３】
外表面に、ロータは、強磁性セラミックスから作られた複数の永久磁石（図示せず）、特にフェライトを備えている。
【００２４】
ステータは、半径方向内方へ延在する複数の歯３を備え、各歯は、歯と歯の間に、各歯の回りに配置される銅性の導電ワイヤの巻き線５で満たされる隔室を実現するように、極展開とも呼ばれる拡大された頭部４を外側に有して終端している。
【００２５】
次に、歯３は、断面において夫々突出する半分（halves）１２を有する、極展開とも呼ばれるヘッド４によって形成された外側接続表面を有し、これらの歯３は、巻き取り段階おいてワイヤが交差しなければならない距離１３だけ離されている。
【００２６】
ステータ１は、クラウンすなわちヨーク６と、その外側補強部を更に備え、ステータの円形セクターを占め、円形セクターから全ての巻き線のケーブルが接続要素７を介してステータ１の外側に分岐し、シース８の内側に接続され、且つバッテリーと接続される各プラグ９に接続されている。
【００２７】
前記補強部から他のケーブルも分岐し、補強部６とその中に配置される歯３との間に配置されたホールセンサ、一般的には位相位置センサに接続されている。
【００２８】
シース８は、前記他のケーブルも含み、これらのケーブルは、夫々のコネクタ１０，１１に接続されている。
【００２９】
先に述べたように、歯３は三つの群に分割され、各群は一つの相と対応し、各群の歯は１２０°の幅を有するステータ１の円形セクターによって分離されている。
【００３０】
巻き線は同じ歯に幾つかの層に配置され、光沢のある銅製の同じワイヤの複数のコイルによって実現される。
【００３１】
図２を参照すると、Ａ、Ｂ、Ｃで指定される各群のステータの巻き線５のみが概略的に示されている。同じ群の巻き線５は、それらの間に直列には配置されないが、それらの巻き線５は、並列構成の端部に接続される個別のワイヤトラックによって実現されることに留意すべきである。
【００３２】
したがって、同じ群に属する各歯の各巻き線は、同じ群に属する巻き線に並列に接続されている（図２）。
【００３３】
次に、九つの歯を有するこの構成によって、強磁性材料の重み、エンジン自体のサイズが確定され、エンジンによって要求される確定された設計トルクが与えられると、エンジンの損失を最適にするのに特に有利な結果を生じる。
【００３４】
一般的に、巻き線を実現するためのこの技術は、エンジンの組み立て中に巻き線を実現することをより容易にすることによって、従来の技術よりもサイズがより大きな歯を使用することを可能にする。
【００３５】
図３を参照すると、歯に巻き付けられた各コイルに関して検出されることができる磁気回路Ｘ，Ｙが表現されている。第１の点線の回路（図３）は、巻き線５の歯３、隣接する巻き線の歯３、ロータのヨークとステータのヨーク、磁石の厚み、エアギャップを有している。磁石は、空気の透磁率と実際的に等しい透磁率を有し、その結果として、この回路では、エアギャップと磁石の厚みにおける流路においてより高い磁気損失があることになる。
【００３６】
一方、実線で引かれた第２の回路Ｙは、巻き線の歯と、隣接する巻き線の歯と、ロータのヨークと、極展開の半分と、極展開間の厚みを有している。ここで、極展開間の厚みの流路では、より高い磁気損失がある。磁気抵抗を増加するために、磁気回路の損失を減少しなければならない。
【００３７】
磁石の厚みのサイズはエアギャップに関連するが、その厚みは、機械の巻き線において最大の電流が循環するときにフェライト製の磁石が消磁されることを回避するのに有用であるため、そのサイズは、極展開間の距離に匹敵する。その結果、他の回路（点線ではなく、実線）の磁気抵抗は、先に記述されたものと同じ大きさを有している。
【００３８】
そのような磁気回路は、両者の間で並列になっている。磁気抵抗を増加するためには、二つの回路の一方の磁気損失を減少するだけで十分である。
【００３９】
第１の回路は電気機械のトルク性能を保証するサイズにされ、磁気損失を減少し、且つ性能を悪化させない変更を実行することが困難になる。
【００４０】
第２の回路に関する限り、磁気損失を減少するために、極展開間の距離を減少することで十分である。しかしながら、取得可能な最小距離は、歯にコイルを巻く段階においてワイヤの通過を可能とするのに十分でなければならない。
【００４１】
より多数の歯、例えば十八の歯を有する解決策に関しては、二つのステータ極間の回路は直列に接続され、第２の回路の歯間の厚みは、磁石における損失の増加と等価抵抗における減少を含むことによって、二倍の重みを有している。
【００４２】
次に、実質的により低い抵抗、すなわち、より高いインダクタンスと、より低い短絡電流は、歯のより大きなサイズに対応し、バッテリーのストレスを大きく減少する。
【００４３】
ここに記述した解決策は、解決策の内の一つに過ぎず、それは同じ発明の原理に従って実現可能であることを意味している。
【００４４】
上記電気モータおよび関連する電気巻き線に対して、当業者は追加的および付随的ニーズを満たす目的で、幾つかの追加変更および変形例を導入できるが、それらは全て添付の請求項によって定義される本発明の保護範囲にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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