(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子（１２１）を備える直流電気機械の低アーマチュア感応式の磁気回路構造であって、
本体を備え、該本体内で回転子（１２１）が該本体の両端の間で長軸方向に伸びる回転軸の回りで回転可能となっており、
前記本体は、複数の異なる極性の磁極（１０１、１０２）を有し、該磁極の間に磁束経路が形成されて複数の磁気回路を構成し、
前記磁気回路を構成する前記本体の長軸方向に対して垂直な断面積が、本体の長軸方向の両端の方に向かって本体の中心から徐々に増加しており、
前記本体には、前記隣合う磁極（１０１、１０２）の間に少なくとも１つの開口（１０３、１０５、１０７、１０８、１０９）を形成することで、磁気回路の交差磁束に対する磁気抵抗を増加させることを特徴とする磁気回路構造。
【請求項２】
請求項１記載の磁気回路構造において、各々の前記磁極が永久磁石であることを特徴とする磁気回路構造。
【請求項３】
請求項１記載の磁気回路構造において、各々の前記磁極が励磁巻線鉄芯であることを特徴とする磁気回路構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の磁気回路構造において、前記開口（１０３）がスルー・ホールであることを特徴とする磁気回路構造。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０３）が、前記長軸方向で中央部において、前記開口（１０３）が形成される本体の外面において該長軸方向に直交する横方向の寸法が最大となり、前記長軸方向の両端部にあって互いに対向する開口（１０３）の壁に向かって、テーパー状になり、長軸方向両端部における各々の壁の前記横方向の寸法が、前記中央部の前記横方向の寸法よりも小さくなった形状をなすことを特徴とする磁気回路構造。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０３ａ、１０５ａ、１０７ａ、１０８ａ、１０９ａ）が前記本体内側に窪んだブラインド・ホールである磁気回路構造。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか記載の磁気回路構造において、前記開口（１０３ｂ、１０５ｂ、１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂ）が前記本体外側に窪んだブラインド・ホールである磁気回路構造。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０３ｃ、１０５ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ）が前記本体内側及び外側に窪んだブラインド・ホールである磁気回路構造。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０５）が長軸方向に平行に延びるスロットである磁気回路構造。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか記載の磁気回路構造において、前記開口（１０７）が長軸方向に傾斜して延びるスロットである磁気回路構造。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０８）が長軸方向に垂直に延びるスロットである磁気回路構造。
【請求項１２】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、前記開口（１０９）が円形である磁気回路構造。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、さらに、対応する開口（１０３、１０５、１０７、１０８、１０９）を覆うように、前記本体の外面に取り付けられた該複数の保護カバー（１２０）を備え、前記複数の保護カバー（１２０）は磁気導通材料からなり、冷却用空気流のための空気通路が前記保護カバーと前記本体の間で形成される磁気回路構造。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、さらに、対応する開口（１０３、１０５、１０７、１０８、１０９）を覆うように、前記本体の外面に取り付けられた該複数の保護カバー（１２０）を備え、前記複数の保護カバー（１２０）は非磁気導通材料からなり、冷却用空気流のための空気通路が前記保護カバーと前記本体の間で形成される磁気回路構造。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、さらに、前記開口（１０３、１０５、１０７、１０８、１０９）を含む前記本体を円周方向に覆うように本体の径方向外側に配置された環状の保護カバー（１００）を備え、前記保護カバーは非磁気導通材料からなり、冷却用空気流のための空気通路が前記保護カバーと前記本体の間で形成される磁気回路構造。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、さらに前記本体の両端部に複数の窪み（１０４）が形成される磁気回路構造。
【請求項１７】
請求項１６記載の磁気回路構造において、前記窪み（１０４）の中に熱伝導体が装着されることを含む磁気回路構造。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の磁気回路構造において、さらに、前記本体が、
前記回転子側に面し異なる特性を有する隣り合う磁極の間の前記開口に設置される整流磁極（１０６）と、
該整流磁極（１０６）と界磁極との間に設置された少なくとも１つの補極補助分散磁気回路の構成要素とを、備える磁気回路構造。
【請求項１９】
請求項１８記載の磁気回路構造において、前記補極補助分散磁気回路の構成要素（１１１，１１４）が長軸方向に対し垂直に配置される磁気回路構造。
【請求項２０】
請求項１８記載の磁気回路構造において、前記補極補助分散磁気回路の構成要素（１１２，１１５）が長軸方向に対し平行に配置される磁気回路構造。
【請求項２１】
請求項１８記載の磁気回路構造において、前記補極補助分散磁気回路の構成要素（１１３，１１６）が長軸方向に対し斜めに配置される磁気回路構造。
【請求項２２】
駆動部を備える直流電気機械の低アーマチュア感応式の磁気回路構造であって、  本体を備え、前記駆動部は線状の本体により直線的に駆動され、
前記本体は、複数の異なる極性の磁極を有し、該磁極の間に磁束経路が形成されて複数の磁気回路を構成し、
前記磁気回路を構成する前記本体の長軸方向に対して垂直な断面積が、前記本体の直線的な運動方向の両端の方に向かって本体の中心から徐々に増加しており、
前記本体には、前記隣合う磁極の間に、本体の長軸方向に対して垂直な方向で本体を貫通する少なくとも１つの開口を形成することで、磁気回路の交差磁束に対する磁気抵抗を増加させることを特徴とする磁気回路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明による直流電気機械の低アーマチュア感応式のＸ形磁気回路構造（low armature reacting X type magnetic circuit structure）は、隣接する磁極と組み合わされ２以上の磁極を有する界磁磁束回路（field magnetic flux circuit）を構成する磁極と同じ数の一体的に作成又は組み立てられたＸ形磁気回路構造から成り、干渉のない界磁磁気回路構造の条件下では、前記直流機械のアーマチュア感応式交差磁束回路は、磁気抵抗の高い状態にあり、交差磁束（cross magnetic flux）を禁止し、それによって、整流の効率が向上する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
低い磁界強度によって高速動作状態にある従来の電気機械では、アーマチュアに感応する交差磁束の増加は、界磁極軸（field pole axis）のオフセットの原因となり、その結果として、ブラシ・スパーク（brush spark）が増加し、整流効率が低下し、異常な加熱が生じる。
【０００３】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで、本発明による直流電気機械の低アーマチュア感応式のＸ形磁気回路構造は、隣接する磁極と組み合わされ２以上の磁極を有する界磁磁束回路を構成する磁極と同じ数の一体的に作成又は組み立てられたＸ形磁気回路構造から成り、干渉のない界磁磁気回路構造の条件下では、前記直流機械のアーマチュア感応式交差磁束回路は、磁気抵抗の高い状態にあり、交差磁束を禁止し、それによって、整流の効率が向上する。また、交差磁束回路を抵抗値の高い構造の状態に維持しながら、補極補助分散型（interpole auxiliary distributed）磁気回路と整流磁極とが更に設置され、更に、必要に応じて、界磁極の両端部を、通風と熱拡散とを容易にするインデント構造を与えるように選択することもできる。
【０００４】
【発明の実施の形態】
説明と記述とを容易にするために、２極式の電気機械構造を例として採用し、種々の実施例の有する上述の機能的な特徴を次に述べることにする。
【０００５】
【実施例１】
図１は、本発明の実施例１の三次元的な概略図であり、電気機械の磁気回路構造が、外向きに縮小した（reducing outward）スルー・ホールを有している様子を図解している。図２は、図１の上方向からの図である。図３は、本発明の実施例の三次元的な概略図であり、それぞれのスルー・ホールには、外向きの半径方向リングの位置にシート・タイプの保護カバーが個別的に設置される様子を図解している。図４は、図１の電気機械磁気回路構造の実施例であり、内向きに窪んだ（sunken inward）ブラインド・ホールを有している。図５は、電気機械磁気回路構造の実施例であり、外向きに窪んだ（sunken outward）ブラインド・ホールを有している。図６は、電気機械磁気回路構造の実施例であり、両方向に窪んだ（sunken-both side）ブラインド・ホールを有している。主な構成要素は、次の通りである。
【０００６】
磁束回路を構成する磁極と同じ数の一体的に作成又は組み立てられたＸ形磁気回路構造から成る直流電気機械の磁気回路構造は、それぞれのＸ形磁気回路構造の断面積が、永久磁石形又は巻線励磁形（winding excited type）の磁極鉄芯１０１及び励磁された巻線１０２などの異なる極性の磁極構造の設置に対応し、前記Ｘ形磁気回路構造の補極磁気回路構造は、原理として界磁磁束密度の平均又は平均の近似値をとることによりその断面積を決定し、その面積は、中心から磁極の軸に沿って２つのエンド・シェル方向に外側に向かって徐々に増加し、また、それは、外向きに縮小するスルー・ホール１０３、内向きに窪んだブラインド・ホール１０３ａ、外向きに窪んだブラインド・ホール１０３ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０３ｃを用いて前記磁極の間に設置され、高い磁気抵抗を有するＸ形磁気回路構造の交差磁束回路を構成している。
【０００７】
この磁気回路構造の外側は、磁気導通（magnetic conducting）又は非導通（non-conducting）材料で作られた保護カバーを用いて軸方向に環状に設置され、それにより、前記保護カバーとスルー・ホールを有する磁気回路との間の空気通路が形成されて冷却用空気流に有益となる。前記保護カバーは、磁気導通又は非導通の環状保護カバーである（図１及び図２のように）か、又は、弧状又は平面形の保護カバー１２０とこの磁気回路構造とによって組み立てられ（図３のように）る。弧状又は平面形構造の前記保護カバー１２０は、個別的で半径方向に、前記スルー・ホールの上に環状に設置され、又は、必要に応じて、その通気孔（vent-hole）の位置に向けて配置されており、前記弧状の保護カバー又は個別的に環状に設置された弧状又は平面状の保護カバーが磁気導通材料によって作られているときには、前記補極磁気回路、又は、整流磁極が更に設置されている場合には整流磁極磁気回路の一部分となるように構成されている。
【０００８】
更に、それぞれの磁極軸（magnetic pole axis）に沿ったエンド・シェルに近い部分には、重量を減少させ、容易に熱を発散させるために、必要に応じて、インデント１０４、又は前記内向きに窪んだ、外向きに窪んだ、若しくは両側に窪んだブラインド・ホールが形成され、前記補極磁気回路とこの磁気回路の２つの端部のそれぞれの断面積を通過する磁束とは、依然として一様な又はほぼ一様な分布を維持し、又は、よい熱伝導体を前記インデント上に設置し、前記インデントは、それぞれが、開いた又は半分閉じたタイプであるか、又は、よい熱伝導体を介して集積した熱を発散する。前記界磁極及び前記Ｘ形磁気回路構造は、構成要素によって、一体的に形成され、又は、組み立てられることができ、他方で、前記磁気回路構造自体は、構成要素によって、一体的に形成され、又は、組み立てられる。
【０００９】
【実施例２】
アーマチュアに感応する交差磁気回路の磁気抵抗を上昇させる上述の原理の下で、磁気回路を種々の実施例から選択して同じ効果を達成することができるが、次では、直流電気機械の低アーマチュア感応式のＸ形磁気回路構造の、種々の互換性を有する設計例を述べる。
【００１０】
図１から図３に記載された、前記界磁極と前記アーマチュアに感応する磁束の磁極軸との間に設置されアーマチュアによる交差磁束の感応を禁止する中空の磁気回路は、交差磁束抵抗を増加させ、それによって、アーマチュアによる交差磁束強度の感応を禁止するために、スルー・ホール１０５、内側に窪んだブラインド・ホール１０５ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０５ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０５ｃ（貫通していないホール）などの、前記界磁極軸に平行な１又は複数の長軸方向のスロットを設置するように修正することができる。
【００１１】
図７は、本発明の実施例２の平面図であり、スルー・ホールの長軸方向のスロットが、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止するように、界磁極の間に設置されている様子が図解されている。図８は、図７の前方からの断面図である。図９は、図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図１０は、図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図１１は、図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。図７から図１１のこれらの実施例には、更に次の構成要素を設置することができる。すなわち、前記整流磁極１０６を、スルー・ホール１０５、内側に窪んだブラインド・ホール１０５ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０５ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０５ｃなどの長軸方向のスロットを用いて、前記磁気回路を構成する隣接する磁極の間の中間的な電気角度位置にある電気機械の要求に従って、前記スロットを維持し前記アーマチュアによる交差磁束の感応の禁止を補助しながら、更に設置することができ、図１２は、本発明の実施例の平面図であり、前記補極磁気回路がスルー・ホールと整流磁極の長軸スロットを用いて更に設置されていることを図解している。図１３は、図１２の前方からの断面図である。図１４は、図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図１５は、図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図１６は、図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【００１２】
【実施例３】
前記界磁極と前記アーマチュアに感応する磁束の磁極軸との間に設置されアーマチュアによる交差磁束の感応を禁止する中空の磁気回路は、交差磁束抵抗を増加させ、それによって、アーマチュアによる交差磁束強度の感応を禁止するために、スルー・ホール１０７、内側に窪んだブラインド・ホール１０７ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０７ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０７ｃ（貫通していないホール）などの、前記界磁極軸に対して窪んだ１又は複数の長軸方向のスロットを設置するように修正することができる。
【００１３】
図１７は、本発明の実施例３の平面図であり、スルー・ホールの傾斜したスロットが界磁極の間に設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。図１８は、図１７の前方図である。図１９は、図１７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図２０は、図１７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図２１は、図１７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。図１７から図２１の上述の実施例には、更に、次の構成要素を設置することができる。すなわち、前記整流磁極１０６を、スルー・ホール１０７、内側に窪んだブラインド・ホール１０７ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０７ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０７ｃなどの長軸方向のスロットを用いて、前記磁気回路を構成する隣接する磁極の間の中間的な電気角度位置にある電気機械の要求に従って、前記スロットを維持し前記アーマチュアによる交差磁束の感応の禁止を補助しながら、更に設置することができる。図２２は、本発明の実施例の平面図であり、スルー・ホールの傾斜したスロットと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。図２３は、図２２の前方図である。図２４は、図２２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図２５は、図２２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図２６は、図２２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【００１４】
【実施例４】
図１から図３に記載されているように、前記界磁極と前記アーマチュアに感応する磁束の磁極軸との間に設置されアーマチュアによる交差磁束の感応を禁止する中空の磁気回路は、交差磁束抵抗を増加させ、それによって、アーマチュアによる交差磁束強度の感応を禁止するために、スルー・ホール１０８、内側に窪んだブラインド・ホール１０８ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０８ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０８ｃ（貫通していないホール）などの、前記界磁極軸に垂直な１又は複数の横方向のスロットを設置するように修正することができる。
【００１５】
図２７は、本発明の実施例４の平面図であり、スルー・ホールの横方向のスロットが設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。図２８は、図２７の前方図である。図２９は、図２７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図３０は、図２７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図３１は、図２７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。図２７から図３１の上述の実施例には、更に、次の構成要素を設置することができる。すなわち、整流磁極１０６を、スルー・ホール１０８、内側に窪んだブラインド・ホール１０８ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０８ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０８ｃなどの長軸方向のスロットを用いて、前記磁気回路を構成する隣接する磁極の間の中間的な電気角度位置にある電気機械の要求に従って、前記スロットを維持し前記アーマチュアによる交差磁束の感応の禁止を補助しながら、更に設置することができる。図３２は、本発明の実施例の平面図であり、スルー・ホールの横方向のスロットと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。図３３は、図３２の前方図である。図３４は、図３２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図３５は、図３２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図３６は、図３２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【００１６】
【実施例５】
図１から図３に記載されているように、前記界磁極と前記アーマチュアに感応する磁束の磁極軸との間に設置されアーマチュアによる交差磁束の感応を禁止する中空の磁気回路は、交差磁束抵抗を増加させ、それによって、アーマチュアによる交差磁束強度の感応を禁止するために、スルー・ホール１０９、内側に窪んだブラインド・ホール１０９ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０９ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０９ｃ（貫通していないホール）などの、１又は複数のホール構造を設置するように修正することができる。
【００１７】
図３７は、本発明の実施例５の平面図であり、円形のスルー・ホールが設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。図３８は、図３７の前方図である。図３９は、図３７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図４０は、図３７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図４１は、図３７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。図３７から図４１の上述の実施例には、更に、次の構成要素を設置することができる。すなわち、整流磁極１０６を、スルー・ホール１０９、内側に窪んだブラインド・ホール１０９ａ、外側に窪んだブラインド・ホール１０９ｂ、又は両側に窪んだブラインド・ホール１０９ｃなどのホール構造を用いて、前記磁気回路を構成する隣接する磁極の間の中間的な電気角度位置にある電気機械の要求に従って、前記スロットを維持し前記アーマチュアによる交差磁束の感応の禁止を補助しながら、更に設置することができる。図４２は、本発明の実施例の平面図であり、円形のスルー・ホールと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。図４３は、図４２の前方図である。図４４は、図４２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図４５は、図４２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。図４６は、図４２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【００１８】
【実施例６】
上述の図１から図３に記載されている直流電気機械の低アーマチュア感応式Ｘ形磁気回路構造は、このＸ形磁気回路を、２以上の別個の構造に分割して、前記磁気導通エンド・シェル１１０と組み合わされ共同して前記界磁磁気回路を構成することができる。ここでは、説明及び記述を容易にするために、２つの部分から成るＸ形磁気回路を例として考える。その組合せ方法は、次のものを含む。
【００１９】
（１）  図４７は、本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第１例の平面図であり、図４８は図４７の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１１の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に環状に更に設置され、主界磁磁束は、前記界磁極、前記磁気導通エンド・シェル１１０、前記対応する磁極及び前記回転子とを通過して閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１１、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。
【００２０】
（２）  図４９は、本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第２例の平面図であり、図５０は図４９の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１２の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に前記回転子の軸に平行に更に設置される方法を含み、主界磁磁束は、前記界磁極、前記磁気導通エンド・シェル１１０、前記対応する磁極及び前記回転子とを通過して閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１２、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。
【００２１】
（３）  図５１は、本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第３例の平面図であり、図５２は図５１の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１３の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に同じ傾斜した方向で又は異なる傾斜した方向で更に設置される方法を含み、主界磁磁束は、前記界磁極、前記磁気導通エンド・シェル１１０、前記対応する磁極及び前記回転子とを通過して閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１３、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。回転シャフトを通過する磁束分散を防止するために、非磁気導通材料から成る分離リング１２３を、磁気導通エンド・シェル１１０と回転子１２１の回転シャフト１２２との間に設置することができ、又は、電気機械の回転シャフト１２２を非磁気導通材料によって作ることもできる。
【００２２】
【実施例７】
図１から図３に記載された直流電気機械の低アーマチュア感応式Ｘ形磁気回路構造は、更に、前記磁気導通エンド・シェル１１０と組み合わされ共同して前記界磁磁気回路を構成することができ、その組合せ方法は、次のものを含む。
【００２３】
（１）  図５３は、本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第１例の平面図であり、図５４は図５３の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１４の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に環状に更に設置される方法を含み、主界磁磁束は、前記界磁極を通過し、前記補極磁気回路を部分的に通過し、前記磁気導通エンド・シェル１１０を部分的に通過して、前記対応する磁極への流れと組み合わされ、また、主界磁磁束は、前記界磁極を通過し、前記補極磁気回路を部分的に通過し、前記磁気導通エンド・シェル１１０を部分的に通過して、前記対応する磁極への流れと組み合わされて閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１４、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。
【００２４】
（２）  図５５は、本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第２例の平面図であり、図５６は図５５の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１５の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に前記回転子の軸に平行に更に設置される方法を含み、主界磁磁束は、前記界磁極を通過し、前記補極磁気回路を部分的に通過し、前記磁気導通エンド・シェル１１０を部分的に通過して、前記対応する磁極への流れと組み合わされて閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１５、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。
【００２５】
（３）  図５７は、本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第３例の平面図であり、図５８は図５７の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１６の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間に同じ傾斜した方向で又は異なる傾斜した方向で更に設置される方法を含み、前記整流磁極１０６は、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１２の中の１又は複数の回路が前記整流磁極と前記界磁極との間で前記回転子の軸に平行に更に設置され、主界磁磁束は、前記界磁極を通過し、前記補極磁気回路を部分的に通過し、前記磁気導通エンド・シェル１１０を部分的に通過して、前記対応する磁極への流れと組み合わされて閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１６、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。
【００２６】
（４）  図５９は、磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され、本発明の環状設置された閉じた補極磁気回路と組み合わされる様子を図解している実施例７の第４例の平面図であり、図６０は図５９の前方からの断面図であり、前記整流磁極１０６が、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、補助分散磁気回路１１７の中の１又は複数の回路が更に設置される方法を含み、前記整流磁極１０６と閉じた環状の磁気回路とが、回転子側に面し異なる極性を有する２つの隣接する磁極の間の中空の又はブラインド・ホールを有する磁気回路における電気機械の性能に従った電気角度差を有する選択された位置に設置され、磁気導電容量は、前記主磁極の磁束よりも小さく、主界磁磁束は、前記界磁極を通過し、前記補極磁気回路を部分的に通過し、前記磁気導通エンド・シェル１１０を部分的に通過して、前記対応する磁極への流れと組み合わされて閉磁気回路を構成し、前記整流磁極１０６の磁束は、前記補助分散磁気回路１１７、磁気導通エンド・シェル１１０及び対応する磁極を通過し閉回路を構成している。回転シャフトを通過する磁束分散を防止するために、非磁気導通材料から成る分離リング１２３を、磁気導通エンド・シェル１１０と回転子１２１の回転シャフト１２２との間に設置することができ、又は、電気機械の回転シャフト１２２を非磁気導通材料によって作ることもできる。
【００２７】
なお、広く知られているように、動作特性及び効率は、回転子と磁極表面との間のエア・クリアランスに影響されるので、図１から図６０の上述の諸実施例では、回転子と磁極表面との間のエア・クリアランスに関する設計原理は、従来の電気機械の場合と同じである。すなわち、エア・クリアランスの軸方向の分散に関する原理は、次の通りである。
【００２８】
回転子と界磁極との間の磁気回路構造の構造的な実施例は、双方向の軸方向に延長し、磁極と回転子とに結合する。回転子と界磁極表面との間のエア・クリアランスは、軸方向のクリアランスを等しくすることに加えて、製造上の観点から考慮することができる。更に、近接するエンド・シェル部分に向かってクリアランスが徐々に増加していることによって、特徴付けられる。軸方向のエア・クリアランスが徐々に増加又は減少していることには、回転子の直径上の、界磁極表面の直径上の、又は、その両者の上の同時的な増加又は減少が含まれる。よって、磁極表面と回転子との間のエア・クリアランスが軸方向に２つのエンド・シェルに向かって徐々に増加し、磁極表面上の磁束を更に均一な分布に近づかせることを特徴とする。
【００２９】
図６１は、本発明の、エア・クリアランスが、軸方向に沿って徐々に増加し、両方向に延長している様子を図解している第１例である。磁極表面の内径は、軸方向に沿って同じであり、他方で、回転子の直径は、２つのエンド・シェルに向かって減少し、よって、このクリアランスの関係は、回転子と磁極との間のエア・クリアランスが２つのエンド・シェルに向かって徐々に増加し、それにより、磁極表面上の磁束が更に均一な分布に近づくことを特徴とする。
【００３０】
図６２は、本発明の、エア・クリアランスが、軸方向に沿って徐々に増加し、両方向に延長している様子を図解している第２例である。磁極表面の内径は、２つのエンド・シェルに向かい、軸方向に沿って、徐々に増加し、他方で、回転子は、直径の等しい円筒形のままであり、よって、このクリアランスの関係は、回転子と磁極との間のエア・クリアランスが２つのエンド・シェルに向かって徐々に増加し、それにより、磁極表面上の磁束が更に均一な分布に近づくことを特徴とする。
【００３１】
実際的な応用例では、磁極の内径と回転子の直径とは、同時に変更させることができ、それによって、回転子と磁極との間のエア・クリアランスが２つのエンド・シェルに向かって徐々に増加し、磁極表面上の磁束が更に均一な分布に近づくことが可能になる。従来の電気機械の応用例と同様に、この設計の応用例には、内側回転形又は外側回転形の電気機械構造が含まれ、巻線界磁を有する回転構造に対しては、電気は、導通リングと導通ブラシとを介して、移動する。
【００３２】
図１から図６２の上述の構造は、線形の電気機械構造に応用することができるが、その場合には、それらの構造は、多数磁極形及び直径の大きな回転電気機械として見なすことができる。図６３は、本発明の概略図であり、線形の界磁磁気回路構造を図解しており、上述の応用例と同様に、補極部分には、スルー・ホール、ブラインド・ホール、長軸方向のスロット、又は、傾斜したスロットなどを設けることができ、また更に、整流磁極を設置することもできる。
【００３３】
上述の特定の構造及び動作特性に基づき、上述の電気機械構造の応用例は、直列励磁、並列励磁（分巻、shunt excited）又は複合励磁（compound excited）される直流ブラシ・モータ若しくはジェネレータ、又は、永久磁石界磁及び巻線励磁形の整流磁極を有する直流ブラシレス又はブラシ・モータ若しくはジェネレータを含み、前記整流磁極の整流巻線は、アーマチュアとの直流結合のためであり、その界磁極関係は、モータ又はジェネレータとしての動作方向とその役割機能とに従って決定され、更に、その機械的な実施形式は、更に、電気機械特性又は線形駆動される電気機械の同じ原理に基づき２以上の磁極を有する、外部回転若しくは内部回転形又は二重作用形の、円筒状、円錐状又は円盤状の回転電気構造の応用範囲を含み、それによって、前記動作原理に基づき、前記電気機械の磁気回路は、構成要素によって形成若しくは組み立てられ、又は、磁気導通材料によって積層され、あるいは、磁極の一部分だけが導電性材料によって積層され、他方で、磁気回路の残りの部分は、ブロック状の構造の中にある。
【００３４】
【実施例８】
磁気導通材料によって完全に又は部分的に積層（ラミネート）される磁気回路構造のための設計の実施例について次に説明する。
【００３５】
図６４は、本発明の実施例８の上から下への断面図であり、界磁磁気回路が、直径の異なる磁気導通シートの軸方向の積層によって構成されている様子を図解している。図６５は、図６４のＡ−Ａの位置に沿っての断面図であり、図６６は、図６４のエンド・シェルの正面図であり、図６７は、図６４の中間的な磁気回路の正面図である。図６４から図６７に示されている界磁磁気回路は、磁極の中心から前記２つのエンド・シェルに向かう磁気導通シートの軸方向の積層によって構成され、それぞれの磁気導通シートの軸方向の磁気導通面積は、半径方向に拡大され、次の構造上の特性を有する。
【００３６】
すなわち、２つの端部に向かって軸方向に延長する異なる直径を有する界磁磁気回路２０１は、前記磁気導通シートを磁極の中心から前記２つの端部に向かって軸方向の異なる直径に積層しそれによって段階的な直径の形状の界磁磁気回路を構成することにより、その軸方向の磁気導通断面積は、前記積層された磁気導通シートのそれぞれの層の外径の増加によって前記２つの端部に向かって徐々に増加し、それによって、それぞれの磁気回路の断面における磁束密度を一様に近づける。
【００３７】
図６８は、本発明の変形実施例であり、次の特徴を有する界磁磁気回路を図解している。すなわち、この界磁磁気回路は、同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する磁気導通シートの積層によって構成された徐々に幅が増加するタイプの磁気回路から成り、その特徴とするところは以下の通りである。
【００３８】
徐々に幅が増加するタイプの磁気回路２０２であって、同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する軸方向に沿って前記エンド・シェルに向けて断面積が徐々に増加する磁気回路は、磁気導通シートによって構成され、前記シートは、同じ直径を有するが、その界磁磁気回路は、磁極の中心から軸方向に前記２つの端部に向けて異なる幅の磁気回路によって積層されており、前記磁気導通シートは、前記エンド・シェル２０４により近い方が幅がそれだけ広く、それによって、前記界磁磁気回路の磁束を一様に近づけることを特徴とする。
【００３９】
図６４から図６８の上述の界磁磁気回路は、組み合わされた構造によって構成することもできる。すなわち、磁気回路の異なる直径及び異なる幅の磁気導通シートによって構成することができ、それにより、磁気導通面積を、磁極の中心から軸方向に前記２つのエンド・シェルに向けて徐々に増加させ、前記界磁磁気回路の磁束を一様に近づけ、前記界磁磁気回路の前記２つの軸方向の端部は、対応する磁気回路構造と選択的に一致させることができ、その一致の仕方は次の通りである。
【００４０】
中間的磁気回路２０３について、これは、前記界磁磁気回路の前記２つの端部との結合のためであり、それにより、補極磁束に、前記界磁磁気回路、中間的磁気回路及び電気機械の効果的な動作のための回転子を通過する閉じた磁束を構成させ、前記中間的な磁気回路は、磁気導通シートによって構成されて、閉じた環状の補極磁気回路を、対応する隣接の磁極の間の中間位置において、前記界磁磁気回路の隣接する磁極の間の磁束と結合するために与え、前記中間的な磁気回路は、ブロック状の磁気導通材料によって構成される。
【００４１】
エンド・シェル２０４について、このエンド・シェルは、回転子１２１及び界磁磁気回路構造（又は、これら２つの間に直列に設置された中間的な磁気回路）と組み合わされて機械的構造を構成し、前記電気機械の動作のための機械的安定性の基礎を与え、前記エンド・シェルは、磁気導通又は非磁気導通体であり、前記エンド・シェルが磁気導通構成である場合には、それ自身と回転シャフト１２２との間に設置され前記回転シャフトが磁気導通体である際に前記回転シャフトを通過する磁束の循環の形成を防止するために、非磁気導通絶縁リング１２３が必要となり、前記回転シャフトが非磁気導通体である場合には、前記非磁気導通絶縁リングは、省略することができ、前記エンド・シェルの表面が非磁気導通材料によって構成されている場合には、中間的磁気回路２０３が必要となり、前記エンド・シェルの表面が磁気導通材料によって構成されている場合には、中間的な磁気回路を必要に応じて選択的に設置することも設置しないことも可能であり、前記中間的磁気回路が設置されていない場合には、前記エンド・シェルは、前記磁気回路の一部分であることができ、前記磁気導通エンド・シェル構造は、ブロック状の材料又は磁気導通シートによって構成することができる。
【００４２】
保護カバーに関しては、磁極の中心と図６４〜図６８の前記電気機械の隣接する磁極との間の部分は、開いた構造であるから、環状の保護カバーは軸方向に設置する、又は、個々の弧状の又はシート状の保護カバーと組み合わせることができ、前記保護カバーは、非磁気導通材料で作ることにより前記電気機械を閉じたタイプに見せることができ、又は、前記中間的磁気回路又はエンド・シェルのフロー回路ホール（又は、インデント）と一致する開いたフロー回路を有し軸方向の冷却用フロー回路を有する半ば閉じた構造を構成し、前記保護カバーが磁気導通材料によって構成されている場合には、前記機能に加えて、分散磁気回路として構成することができ、更に、必要に応じて、整流磁極と共に設置する、又は整流磁極となるように直接に構成される。
【００４３】
【実施例９】
図６９から図７２に示された本発明の実施例９の界磁磁気回路は、磁極の中心から前記２つのエンド・シェルに向かう磁気導通シートの軸方向の積層によって構成され、それぞれの磁気導通シートの軸方向の磁気導通面積は、半径方向に拡大され、分散磁気回路は、前記磁極の間に環状に設置され、その構造上の特徴は次の通りである。
【００４４】
２つの端部に向かって軸方向に延長する異なる直径を有する界磁磁気回路３０１は、前記磁気導通シートを磁極の中心から前記２つの端部に向かって軸方向の異なる直径に積層しそれによって段階的な直径の形状の界磁磁気回路を構成することにより、その軸方向の磁気導通断面積は、前記積層された磁気導通シートのそれぞれの層の外径の増加によって前記２つの端部に向かって徐々に増加し、それによって、それぞれの磁気回路の断面における磁束密度を一様に近づけることができ、それぞれの磁気導通シートは、隣接する磁極の間に設置された分散磁気回路３０５のリングを有し、同時に、前記中間的磁気回路３０３のその２つの端部におけるフロー回路ホール３０６と一致し、それにより、前記電気機械が、冷却用フロー回路ホールを軸方向に有しながら、半径方向に閉じているように見えるようにすることができる。
【００４５】
【実施例１０】
図７３は、本発明の実施例１０であり、次の様子を図解している。すなわち、同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する磁気導通シートが、軸方向に集積して、補極分散磁気回路の環状の設置に沿った徐々に幅が増大する界磁磁気回路を構成しており、その特徴は次の通りである。
【００４６】
徐々に幅が増加するタイプの磁気回路３０２であって、同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する軸方向に沿って前記エンド・シェルに向けて断面積が徐々に増加する磁気回路は、磁気導通シートによって構成され、前記シートは、同じ直径を有するが、その界磁磁気回路は、磁極の中心から軸方向に前記２つの端部に向けて異なる幅の磁気回路によって積層されており、前記磁気導通シートは、前記エンド・シェル３０４により近い方が幅がそれだけ広く、それによって、前記界磁磁気回路の磁束を一様に近づけ、それぞれの磁気導通シートは、隣接する磁極の間に設置された分散磁気回路３０５のリングを有し、同時に、前記中間的な磁気回路３０３のその２つの端部におけるフロー回路ホール３０６と一致し、それにより、前記電気機械が、冷却用フロー回路ホールを軸方向に有しながら、半径方向に閉じているように見えるようにすることができる。
【００４７】
図６９から図７３の界磁磁気回路は、組み合わされた構造によっても構成することができ、すなわち、磁気回路の異なる直径及び異なる幅の磁気導通シートによって構成することができ、それにより、磁気導通面積を、磁極の中心から軸方向に前記２つのエンド・シェルに向けて徐々に増加させ、前記界磁磁気回路の磁束を一様に近づけ、前記界磁磁気回路の前記２つの軸方向の端部は、対応する磁気回路構造と選択的に一致させることができ、その一致の仕方は次の通りである。
【００４８】
中間的磁気回路３０３について、それは、前記界磁磁気回路の前記２つの端部との結合のためであり、それにより、補極磁束に、前記界磁磁気回路、中間的磁気回路及び電気機械の効果的な動作のための回転子を通過する閉じた磁束を構成させ、前記中間的な磁気回路は、磁気導通シートによって構成されて、閉じた環状の補極磁気回路を、対応する隣接の磁極の間の中間位置において、前記界磁磁気回路の隣接する磁極の間の磁束と結合するために与え、前記中間的な磁気回路は、ブロック状の磁気導通材料によって構成され、前記中間的磁気回路の対応する磁極の中心位置における補極磁気回路は、フロー回路ホール３０６（又は、インデント）を有し、前記界磁磁気回路のフロー回路空間３０７と共通して組み合わせ、それにより、前記電気機械が、冷却用フロー回路ホールを軸方向に有しながら、半径方向に閉じているように見えるようにすることができる。
【００４９】
エンド・シェル３０４について、これは、回転子１２１及び界磁磁気回路構造（又は、これら２つの間に直列に設置された中間的な磁気回路）と組み合わされて機械的構造を構成し、前記電気機械の動作のための機械的安定性の基礎を与え、前記エンド・シェルは、磁気導通又は非磁気導通体であり、前記エンド・シェルが磁気導通構成である場合には、それ自身と回転シャフト１２２との間に設置され前記回転シャフトが磁気導通体である際に前記回転シャフトを通過する磁束の循環の形成を防止するために、非磁気導通絶縁リング１２３が必要となり、前記回転シャフトが非磁気導通体である場合には、前記非磁気導通絶縁リングは、省略することができ、前記エンド・シェルが非磁気導通材料によって構成されている場合には、中間的な磁気回路を必要に応じてオプションで設置することも設置しないことも可能であり、前記中間的な磁気回路が設置されていない場合には、前記エンド・シェルは、前記磁気回路の一部分であることができ、前記磁気導通エンド・シェル構造は、ブロック状の材料又は磁気導通シートによって構成することができる。
【００５０】
【実施例１１】
図７４は、次の様子を図解する本発明の実施例１１である。すなわち、前記磁気回路は、同じサイズの磁気導通シートの積層によって構成され、その特徴は次の通りである。
【００５１】
前記界磁磁気回路２０８は、同じサイズの磁気導通シートの軸方向の積層によって構成されている。
【００５２】
中間的磁気回路２０３は、前記界磁磁気回路の前記２つの端部との結合のためであり、それにより、補極磁束に、前記界磁磁気回路、中間的磁気回路及び電気機械の効果的な動作のための回転子を通過する閉じた磁束を構成させ、前記中間的な磁気回路は、磁気導通シートによって構成されて、閉じた環状の補極磁気回路を、対応する隣接の磁極の間の中間位置において、前記界磁磁気回路の隣接する磁極の間の磁束と結合するために与え、前記中間的な磁気回路は、ブロック状の磁気導通材料によって構成される。
【００５３】
エンド・シェル２０４は、回転子及び界磁磁気回路構造（又は、これら２つの間に直列に設置された中間的な磁気回路）と組み合わされて機械的構造を構成し、前記電気機械の動作のための機械的安定性の基礎を与え、前記エンド・シェルは、磁気導通又は非磁気導通体であり、前記エンド・シェルが磁気導通構成である場合には、それ自身と回転シャフトとの間に設置され前記回転シャフトが磁気導通体である際に前記回転シャフトを通過する磁束の循環の形成を防止するために、非磁気導通絶縁リングが必要となり、前記回転シャフトが非磁気導通体である場合には、前記非磁気導通絶縁リングは、省略することができ、前記エンド・シェルの表面が非磁気導通材料によって構成されている場合には、中間的な磁気回路が必要となり、前記エンド・シェルの表面が磁気導通材料によって構成されている場合には、中間的な磁気回路を必要に応じてオプションで設置することも設置しないことも可能であり、前記中間的な磁気回路が設置されていない場合には、前記エンド・シェルは、前記磁気回路の一部分であることができ、前記磁気導通エンド・シェル構造は、ブロック状の材料又は磁気導通シートによって構成することができる。
【００５４】
保護カバーに関しては、磁極の中心と前記電気機械の隣接する磁極との間の部分は、開いた構造であり、環状の保護カバーを、軸方向に設置する、又は、個々の弧状の又はシート状の保護カバーと組み合わせることができ、前記保護カバーは、非磁気導通材料で作ることにより前記電気機械を閉じたタイプに見せることができ、又は、前記中間的な磁気回路又はエンド・シェルのフロー回路ホール（又は、インデント）と一致する開いたフロー回路を有し軸方向の冷却用フロー回路を有する半ば閉じた構造を構成し、前記保護カバーが磁気導通材料によって構成されている場合には、前記機能に加えて、分散磁気回路として構成することができ、更に、必要に応じて、整流磁極と共に設置する、又は整流磁極となるように直接に構成されている。
【００５５】
【実施例１２】
図７５は、次の様子を図解する本発明の実施例１２である。すなわち、前記界磁磁気回路は、補極分散磁気回路の環状の設置に沿った同じサイズの磁気導通シートの積層によって構成され、その特徴は以下の通りである。
【００５６】
界磁磁気回路３０８は、同じサイズの磁気導通シートの軸方向の積層によって構成され、それぞれの磁気導通シートは、隣接する磁極の間に設置された分散磁気回路３０５のリングを有し、同時に、前記中間的磁気回路３０３のその２つの端部におけるフロー回路ホール３０６と一致し、それにより、前記電気機械が、冷却用フロー回路ホールを軸方向に有しながら、半径に閉じているように見えるようにすることができる。
【００５７】
図７４及び図７５の界磁磁気回路は、組み合わされた構造によっても構成することができ、すなわち、磁気回路の異なる直径及び異なる幅の磁気導通シートによって構成することができ、それにより、磁気導通面積を、磁極の中心から軸方向に前記２つのエンド・シェルに向けて徐々に増加させ、前記界磁磁気回路の磁束を一様に近づけ、前記界磁磁気回路の前記２つの軸方向の端部は、対応する磁気回路構造と選択的に一致させることができ、その一致の仕方は以下の通りである。
【００５８】
中間的磁気回路について、それは、前記界磁磁気回路の前記２つの端部との結合のためであり、それにより、補極磁束に、前記界磁磁気回路、中間的磁気回路及び電気機械の効果的な動作のための回転子を通過する閉じた磁束を構成させ、前記中間的磁気回路は、磁気導通シートによって構成されて、閉じた環状の補極磁気回路を、対応する隣接の磁極の間の中間位置において、前記界磁磁気回路の隣接する磁極の間の磁束と結合するために与え、前記中間的な磁気回路は、ブロック状の磁気導通材料によって構成され、図７５の前記中間的磁気回路３０３の対応する磁極の中心位置における補極磁気回路は、フロー回路ホール３０６（又は、インデント）を有し、前記界磁磁気回路のフロー回路空間３０７と共通して組み合わせ、それにより、前記電気機械が、冷却用フロー回路ホールを軸方向に有しながら、半径方向に閉じているように見えるようにすることができる。
【００５９】
整流磁極の設置に関しては、より大きな作業範囲のために、アクティブな整流がこの電気機械に要求されるときには、整流磁極は、それと整合するように設置することができ、図６４から図６８及び図７４の実施例では、前記設置された環状の保護カバー又は前記個別の環状に設置され前記磁極の間のインデントと結合する弧状又はシート状の保護カバーが磁気導通材料で作られている場合には、前記整流磁極を、整流の要件に従って設置することができ、界磁磁気回路がほとんど閉じた環状の磁気導通シートによって構成されている場合には、前記整流磁極は、前記シートによって直接に作られるか、又は、更に設置されることができる。
【００６０】
界磁磁気回路の開口サイズと回転子との間の調整に関しては、回転子の長さと幅の間の調整、更には、全体の電気機械の磁気回路構造の磁極の開口のサイズの調整は、熱拡散及び整流の要件に従って、異なる。前記磁気導通シートと中間的磁気回路とによって積層された界磁磁気回路は、前記界磁磁気構造の前記２つの端部に近接する磁気導通シートの磁極を部分的に取り除いて磁極の軸の長さを短縮することにより、又は、前記磁気導通シートの磁極を前記界磁磁気回路に近接する前記中間的磁気回路の一部分に加えることにより前記磁極の軸の長さを増加させることにより、調整できる。
【００６１】
直流電気機械の低アーマチュア感応式Ｘ形磁気回路構造に対しては、前記構造によって要求される場合には、徐々に増加する磁気導通断面積の磁気回路構造は、軸方向に前記２つの端部に向かう僅かずつの増加から、一方の端部から他方の端部への単一方向の僅かずつの増加に変化させることができ、その構造上の原理は、前記界磁磁気回路のそれぞれの断面位置における磁束を一様に近づけることである。
【００６２】
空気通路の特定の構造上の特徴により、本発明の直流電気機械の低アーマチュア感応式Ｘ形磁気回路構造の冷却方法は、次の通りである。
【００６３】
１）開いたタイプの自由な空気冷却。すなわち、外部の環状の保護カバーのない場合。又は、半分開いたタイプの自由な空気冷却。又は、閉じたタイプ。
２）内部的に設置されたエア・ファンや、外部的に設置された独立に駆動されるエア・ファンによる空気冷却。
３）外部的に設置された流体ポンプ及びラジエタ又は熱を散逸させる熱パイプによる流体冷却。
【００６４】
以上の説明からまとめられる直流電気機械の低アーマチュア感応式Ｘ形磁気回路構造の新規な設計は、明確な効果を有する新規な構造に関する技術的思想を開示しており、この技術的思想は、明らかに、特許法による本質的な要件を充足している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の三次元的な概略図であり、電気機械の磁気回路構造が、外向きに縮小したスルー・ホールを有している様子を図解している。
【図２】  図１の上方向からの断面図である。
【図３】  本発明の実施例の三次元的な概略図であり、それぞれのスルー・ホールには、外向きの半径方向リングの位置にシート・タイプの保護カバーが個別的に設置される様子を図解している。
【図４】  図１の電気機械磁気回路構造の実施例であり、内向きに窪んだブラインド・ホールを有している。
【図５】  電気機械磁気回路構造の実施例であり、外向きに窪んだブラインド・ホールを有している。
【図６】  電気機械磁気回路構造の実施例であり、両方向に窪んだブラインド・ホールを有している。
【図７】  本発明の実施例２の平面図であり、スルー・ホールの長軸方向のスロットが、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止するように、界磁極の間に設置されている様子が図解されている。
【図８】  図７の前方からの断面図である。
【図９】  図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１０】  図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１１】  図７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１２】  本発明の実施例の平面図であり、前記補極磁気回路がスルー・ホールと整流磁極の長軸スロットを用いて更に設置されていることを図解している。
【図１３】  図１２の前方からの断面図である。
【図１４】  図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１５】  図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１６】  図１２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図１７】  本発明の実施例３の平面図であり、スルー・ホールの傾斜したスロットが界磁極の間に設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。
【図１８】  図１７の前方図である。
【図１９】  図１７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２０】  図１７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２１】  図１７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２２】  図２２は、本発明の実施例の平面図であり、スルー・ホールの傾斜したスロットと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。
【図２３】  図２２の前方図である。
【図２４】  図２２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２５】  図２２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２６】  図２２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図２７】  図２７は、本発明の実施例４の平面図であり、スルー・ホールの横方向のスロットが設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。
【図２８】  図２７の前方図である。
【図２９】  図２７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３０】  図２７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３１】  図２７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３２】  図３２は、本発明の実施例の平面図であり、スルー・ホールの横方向のスロットと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。
【図３３】  図３２の前方図である。
【図３４】  図３２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３５】  図３２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３６】  図３２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図３７】  本発明の実施例５の平面図であり、円形のスルー・ホールが設置され、アーマチュアに感応する交差磁束を禁止する様子を図解している。
【図３８】  図３７の前方図である。
【図３９】  図３７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４０】  図３７の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４１】  図３７の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４２】  本発明の実施例の平面図であり、円形のスルー・ホールと整流磁極とが更に設置されている様子を図解している。
【図４３】  図４２の前方図である。
【図４４】  図４２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、内向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４５】  図４２の補極磁気回路構造の前方からの図であり、外向きに窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４６】  図４２の補極磁気回路構造の前方からの断面図であり、両方向に窪んだブラインド・ホールが示されている。
【図４７】  本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第１例の平面図である。
【図４８】  図４７の前方からの断面図である。
【図４９】  本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第２例の平面図である。
【図５０】  図４９の前方からの断面図である。
【図５１】  本発明の実施例６の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第３例の平面図である。
【図５２】  図５１の前方からの断面図である。
【図５３】  本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第１例の平面図である。
【図５４】  図５３の前方からの断面図である。
【図５５】  本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第２例の平面図でありる。
【図５６】  図５５の前方からの断面図である。
【図５７】  本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され補極補助分散型磁気回路を構成する様子を図解している第３例の平面図である。
【図５８】  図５７の前方からの断面図である。
【図５９】  本発明の実施例７の磁気導通エンド・シェル磁気回路が設置され、本発明の環状設置された閉じた補極磁気回路と組み合わされる様子を図解している第４例の平面図である。
【図６０】  図５９の前方からの断面図である。
【図６１】  本発明のエア・クリアランスが、軸方向に沿って徐々に増加し、両方向に延長している様子を図解している第１例である。
【図６２】  本発明のエア・クリアランスが、軸方向に沿って徐々に増加し、両方向に延長している様子を図解している第２例である。
【図６３】  本発明の概略図であり、線形の界磁磁気回路構造を図解している。
【図６４】  界磁磁気回路が、直径の異なる磁気導通シートの軸方向の積層によって構成されている様子を図解している本発明の実施例８の上から下への断面図である。
【図６５】  図６４のＡ−Ａの位置に沿っての断面図である。
【図６６】  図６４のエンド・シェルの正面図である。
【図６７】  図６４の中間的磁気回路の正面図である。
【図６８】  徐々に幅が増加するタイプの磁気回路が、同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する磁気導通シートの積層によって構成されている様子を図解している本発明の実施例８である。
【図６９】  界磁磁気回路が、補極分散磁気回路に沿った異なる直径の磁気導通シートの軸方向の積層によって構成されている様子を図解している本発明の実施例９の上方向からの断面図である。
【図７０】  図６９のＢ−Ｂの位置での断面図である。
【図７１】  図６９のエンド・シェルの正面図である。
【図７２】  図６９の中間磁気回路の正面図である。
【図７３】  同じ直径であるが磁気回路の異なる幅を有する磁気導通シートが、軸方向に集積して、補極分散磁気回路の環状の設置に沿った徐々に幅が増大する界磁磁気回路を構成している様子を図解している本発明の実施例１０である。
【図７４】  磁気回路が同じサイズの磁気導通シートの積層によって構成されている様子を図解している本発明の実施例１１である。
【図７５】  界磁磁気回路が補極分散磁気回路の環状の設置に沿った同じサイズの磁気導通シートの積層によって構成されている様子を図解している本発明の実施例１２である。
【符号の説明】
１０１ 磁極鉄芯
１０２ 巻線
１０３、１０５、１０７、１０８、１０９ スルー・ホール
１０３ａ 内向きに窪んだブラインド・ホール
１０３ｂ 外向きに窪んだブラインド・ホール
１０３ｃ 両側に窪んだブラインド・ホール
１０４ インデント
１０５ａ、１０７ａ、１０８ａ、１０９ａ 内側に窪んだブラインド・ホール
１０５ｂ、１０７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂ 外側に窪んだブラインド・ホール
１０５ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ 両側に窪んだブラインド・ホール
１０６ 整流磁極
１１０ 磁気導通エンド・シェル
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６ 補助分散磁気回路
１２０ 保護カバー
１２１ 回転子
１２２ 回転シャフト
１２３ 分離リング
２０１、３０１、２０８、３０８ 界磁磁気回路
２０２、３０２ 磁気回路
２０３、３０３ 中間的磁気回路
２０４、３０４ エンド・シェル
３０５ 分散磁気回路
３０６ フロー回路ホール
３０７ フロー回路空間
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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