(57)【要約】電気マシン１０は、中心軸１６を中心に回転可能なロータ１４を備えている。ロータ１４は、第１の構成要素縁部３２を有する少なくとも１つのロータ構成要素２４を備えている。ステータは、ロータ１４に面するステータ面３０と、複数のステータスロット２０とを備えている。ステータスロット２０の各々は、ステータ面３０に位置した少なくとも１つのステータスロット縁部２８を備えている。少なくとも１つのステータスロット縁部２８の第１のエッジ部４０が、第１の構成要素縁部３２と平行とならないように第１の方向に方向付けられており、少なくとも１つのステータスロット縁部２８の第２のエッジ部４４が、第１の構成要素縁部３２と平行とならないように第２の方向に方向付けられている。
2012522480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構成要素縁部（３２）を有した少なくとも１つのロータ構成要素（２４）を備える、中心軸（１６）を中心に回転可能なロータ（１４）と、
前記ロータ（１４）に面したステータ面（３０）と、複数のステータスロット（２０）とを有したステータ（１２）と、
を備え、
前記ステータスロット（２０）の各々は、前記ステータ面（３０）に配置された少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）を有し、前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）の第１のエッジ部（４０）は、前記第１の構成要素縁部（３２）と平行とならないように第１の方向へと延び、前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）の第２のエッジ部（４４）は、前記第１の構成要素縁部（３２）と平行とならないように第２の方向へと延びることを特徴とする電気マシン（１０）。
【請求項２】
前記第１の方向は、前記第１の構成要素縁部（３２）に対して前記第２の方向とは実質的に反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項３】
前記第１のエッジ部（４０）および／または前記第２のエッジ部（４４）は、実質的に曲線をなすことを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項４】
前記ステータスロット（２０）の少なくとも１つが、前記第１のエッジ部（４０）と前記第２のエッジ部（４４）との間に配置された少なくとも１つの移行部（３８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの移行部（３８）の形状が、実質的に曲線であることを特徴とする請求項４に記載の電気マシン（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）は、長さの少なくとも１つの区間において波形であることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項７】
前記ステータ（１２）は、前記ロータ（１４）の半径方向外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項８】
前記ステータ（１２）は、前記ロータ（１４）の半径方向内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項９】
前記第１の構成要素縁部（３２）は、
第１の構成要素縁部（５４）と、
第２の構成要素縁部（５６）と、
前記第１の構成要素縁部（５４）と前記第２の構成要素縁部（５６）との間に配置された少なくとも１つの構成要素移行部（５８）と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項１０】
前記第１の構成要素縁部（５４）および／または前記第２の構成要素縁部（５６）は、実質的に曲線をなすことを特徴とする請求項９に記載の電気マシン（１０）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの構成要素移行部（５８）の形状が、実質的に曲線であることを特徴とする請求項９に記載の電気マシン（１０）。
【請求項１２】
前記第１の構成要素縁部（３２）は、長さの少なくとも１つの区間において波形であることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項１３】
前記ロータ構成要素（２４）は、永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の電気マシン（１０）。
【請求項１４】
ステータ面（３０）と、
複数のステータスロット（２０）と、
を備え、
前記ステータスロット（２０）は、前記ステータ面（３０）に、かつステータ（１２）の中心軸（１６）の周囲に配置され、前記ステータスロット（２０）の各々は、少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）を備え、前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）の第１のエッジ部（４０）は、前記中心軸（１６）と平行とならないように第１の方向へと延び、前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）の第２のエッジ部（４４）は、前記中心軸（１６）と平行とならないように第２の方向へと延びることを特徴とする電気マシン（１０）のステータ（１２）。
【請求項１５】
前記第１の方向は、前記中心軸（１６）に対して前記第２の方向とは実質的に反対方向であることを特徴とする請求項１４に記載のステータ（１２）。
【請求項１６】
前記第１のエッジ部（４０）および／または前記第２のエッジ部（４４）は、実質的に曲線をなすことを特徴とする請求項１４に記載のステータ（１２）。
【請求項１７】
前記ステータスロット（２０）の少なくとも１つは、前記第１のエッジ部（４０）と前記第２のエッジ部（４４）との間に配置された少なくとも１つの移行部（３８）を備えることを特徴とする請求項１４に記載のステータ（１２）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの移行部（３８）の形状が、実質的に曲線であることを特徴とする請求項１７に記載のステータ（１２）。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのステータスロット縁部（２８）は、長さの少なくとも１つの区間において波形であることを特徴とする請求項１４に記載のステータ（１２）。
【請求項２０】
実質的に、本明細書で説明され、付随の図面に示された電気マシン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気マシンに関し、特に、電気マシンの傾斜に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の電気マシンでは、ステータスロットおよびロータ磁石は、マシンの軸に実質的に平行となるように整列している。ロータがステータに対して移動する、例えば、ロータ磁石の縁部がステータスロットを通過するので、マシンは、騒音、磁束の変動および振動を含むいくつかの問題を経験する。これらの問題を軽減するために、図９に示したように、あるマシンでは、ステータスロット１２６および／またはロータ磁石１２４の傾斜部が用いられている。ステータ１１２においては、これは、マシン軸１１６に対してある角度でステータスロット１２６を設置することにより達成され、同様に、ロータにおいては、ロータ磁石１２４の縁部１３２が、マシン軸１１６に対してある角度で配置され得る。このようにすると、ロータがステータに対して移動するときに、短い長さのロータ磁石縁部がステータスロットを所定の時間に通過し、これにより、マシンのコギングトルクおよびトルクリプルが改善され、騒音、磁束の変動および振動が減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、傾斜部を有した一般のマシンでは、マシンのトルク全体が減少してしまうという不利な点がある。さらに、傾斜部を有したマシンは、片持ち式ロータの軸受や支持部に付加的な力を作用する。傾斜部の無いマシンでは、軸受にかかる力は、マシンの軸と垂直なものとなる。一方、傾斜部を有したマシンでは、力の軸方向成分が軸受にかかり、軸受の機能寿命が制限される。本技術は、軸方向の力を最小化し、傾斜部を有したマシンに共通な脈動やトルクの減少を小さくしつつ、傾斜部を有した一般のマシンの恩恵をもたらす電気マシンを受け得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの特徴では、電気マシンが、中心軸を中心に回転可能なロータを備えている。ロータは、第１の構成要素縁部を有した少なくとも１つのロータ構成要素を備えている。ステータは、ロータに面したステータ面と、複数のステータスロットを備えている。ステータスロットの各々は、ステータ面に位置した少なくとも１つのステータスロット縁部を備えている。少なくとも１つのステータスロット縁部の第１のエッジ部が、第１の構成要素縁部と平行とならないように第１の方向に方向付けられており、少なくとも１つのステータスロット縁部の第２のエッジ部が、第１の構成要素縁部と平行とならないように第２の方向に方向付けられている。
【０００５】
本発明の他の特徴では、電気マシンのステータが、ステータ面と、該ステータ面に、かつステータの中心軸の周囲に配置された複数のステータスロットとを備えている。ステータスロットの各々は、少なくとも１つのステータスロット縁部を有しており、少なくとも１つのステータスロット縁部の第１のエッジ部は、中心軸と平行とならないように第１の方向へと延びており、少なくとも１つのステータスロット縁部の第２のエッジ部は、中心軸と平行とならないように第２の方向へと延びる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】電気マシンの実施例の断面図である。
【図２】電気マシンの実施例の他の断面図である。
【図３】図１の電気マシンのステータスロットの実施例の平面図である。
【図４】図１の電気マシンのステータスロットの他の実施例の平面図である。
【図５】図１の電気マシンのステータスロットの別の実施例の平面図である。
【図６】図１の電気マシンのロータマグネットの実施例の平面図である。
【図７】図１の電気マシンのロータマグネットの他の実施例の平面図である。
【図８】図１の電気マシンのロータマグネットの別の実施例の平面図である。
【図９】単一方向の傾斜部を示した従来技術のマシンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１および図２には、電気マシン１０の実施例が示されている。電気マシン１０は、ステータ部１２およびロータ部１４を備えている。ロータ部１４は、トルクおよび／またはある実施例では、電気エネルギを生成するように、ステータ部１２に対してマシン中心軸１６を中心に回転可能とされている。ステータ部１２は、エアギャップ１８によってロータ部１４から離間している。図１および図２の実施例では、ステータ部１２は、ロータ部１４の半径方向外側に配置されているが、ステータ部１２をロータ部１４の半径方向内側に配置することもできることを理解されたい。さらに、ロータ部１４およびステータ部１２を互いに軸方向に隣接して配置し、実質的に軸方向のエアギャップ１８を形成することもできる。ステータ部１２は、複数のステータスロット２０を備えている。ステータスロット２０の各々は、少なくとも１つの導線２２を受けることができるように構成されており、該導線２２は、ある実施例では、銅線である。ある実施例では、電流が、少なくとも１つの導線２２に案内される。電流は、１つまたは複数のロータ構成要素と相互作用する磁界を生じさせ、上記ロータ構成要素は、ある実施例では、ロータ部１４に配置された１つまたは複数の永久磁石である。この相互作用によって、ロータ部１４が中心軸１６を中心に回転し、トルクが、ロータ部１４と共に作動可能なシャフト２６に生じる。
【０００８】
図３では、ステータスロット２０の各々は、ステータ面３０の少なくとも１つのステータスロット縁部２８が各永久磁石２４の第１の磁石縁部３２と平行にならないように構成されている。ある実施例では、ステータスロット縁部２８の各々は、第１のスロット端部３４および第２のスロット端部３６を備えており、第１のスロット端部３４と第２のスロット端部３６との間には、少なくとも１つの移行部３８が配置されている。少なくとも１つの移行部３８は、第１のスロット端部３４から第２のスロット端部３６へと延びる線上に位置しないように配置されている。したがって、第１のスロット部４０が、中心軸１６に対して角度４２だけ傾斜してなる第１の方向に、第１のスロット端部３４から少なくとも１つの移行部３８へと延びており、第２のスロット部４４が中心軸１６に対して角度４６だけ傾斜してなる第２の方向に移行部３８から第２のスロット端部３６へと延びている。ある実施例では、角度４６は、角度４２の実質的に反対側に位置する。図３に示したように、第１のスロット部４０および第２のスロット部４４は、実質的に直線であり、移行部３８は、第１のスロット部４０と第２のスロット部４４とからなる交差点における角部である。他の実施例では、図４に示したように、第１のスロット部４０および／または第２のスロット部４４は、これらの長さの各々に沿って湾曲しており、移行部３８は、第１のスロット部４０と第２のスロット部４４とを接続する湾曲形状とされ得る。湾曲した第１のスロット部４０、第２のスロット部４４および湾曲した移行部３８により、方向の急な変化が最小化され、これらのスロット部および移行部における少なくとも１つの導線２２の取付が容易となる。
【０００９】
ある実施例では、図５に示したように、ステータスロット２０の各々は、該ステータスロット２０がその長さにわたって複数回逆転するように複数の移行部３８、例えば、２つ、３つまたは４つの移行部３８を備えることができる。図示したように、ステータスロット２０は、その長さにわたって実質的に正弦曲線の形状とされ得る。
【００１０】
図１を参照すると、ステータ部１２は、例えば、螺条の締結具５０によって、端部プレート４８の間に固定されている。ある実施例では、図３に最も良く示したように、ステータ部１２は、複数の積層されたステータ薄板５２を備えている。望ましい傾斜を達成するために、個々のステータ薄板５２は、隣接したステータ薄板５２の間で望ましく整列するとともに望ましく傾斜するように、隣接したステータ薄板に対して変化しており、ある実施例では、中心軸１６を中心に回転している。図１を参照すると、移行部３８で傾斜を逆転させることにより、端部プレート４８の双方に隣接したステータ薄板５２は、端部プレート４８と整列する。
【００１１】
ある実施例では、図６に示したように、ロータ部１４の永久磁石２４は、ステータスロット２０の傾斜に加えて、またはこれの代わりに傾斜し得る。図示したように、各永久磁石２４の第１の磁石縁部３２が、中心軸１６に沿って延びており、少なくとも１つの磁石移行部５８によって接続された第１の磁石セグメント５４および第２の磁石セグメント５６を備えている。第１の磁石セグメント５４は、中心軸１６に対して角度６０だけ傾斜してなる第１の方向に、少なくとも１つの磁石移行部５８へと延びており、第２の磁石セグメント５６は、中心軸１６に対して角度６２だけ傾斜してなる第２の方向に、磁石移行部５８から延びている。ある実施例では、角度６２は、角度６０の実質的に反対側に位置する。図６に示したように、第１の磁石セグメント５４および第２の磁石セグメント５６は、実質的に直線であり、磁石移行部５８は、第１の磁石セグメント５４と第２の磁石セグメント５６とからなる交差点における角部である。他の実施例では、図７に示したように、第１の磁石セグメント５４および／または第２の磁石セグメント５６は、これらの長さの各々に沿って湾曲しており、磁石移行部５８は、第１の磁石セグメント５４と第２の磁石セグメント５６とを接続する湾曲した形状とされ得る。ある実施例では、図８に示したように、ステータスロット２０は、永久磁石２４の傾斜が永久磁石２４の長さにわたって複数回逆転するように複数の磁石移行部５８、例えば、２つ、３つまたは４つの磁石移行部５８を備えることができる。図示したように、第１の磁石縁部３２は、その長さに沿って実質的に正弦曲線の形状とされ得る。
【００１２】
マシン１０の長さにわたってステータスロット２０および／または永久磁石２４の傾斜を変化または逆転させると、ロータ部１４の回転中のどんな場合においてもステータスロット２０の縁部を通過する永久磁石２４の長さが短くなり、これにより、マシンのコギングトルクおよびトルクリプルが改善され、騒音、磁束の変動および振動が減少する。さらに、多方向の傾斜部は、単一方向の傾斜部を有したモータよりもマシン１０の軸方向の脈動を減少させる。局所的な軸方向の力が、永久磁石２４とステータスロット２０との間に生じるが、傾斜部の方向が逆転しているために、局所的な力がバランスのとれた状態となり、正味の軸方向の力が実質的に減少する。力の軸方向成分を減少させることにより、ロータ部１４の各端部に配置された軸受６０に作用する力が減少する。
【００１３】
上述の実施例は、ロータ部１４が永久磁石２４を備えてなる電気マシン１０に多方向傾斜部を適用しているが、他の形式のモータ、例えば、インダクションモータに多方向傾斜部を適用することができることを理解されたい。
【００１４】
本発明を制限された数の実施例のみと組み合わせて詳細に説明してきたが、本発明がこれらの開示された実施例に限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明の真意および範囲と一致しているが本発明に開示されていない任意の数の変更、代替物またはこれらと同等なものを組み込むように本発明を修正することができる。さらに、本発明の種々の実施例を説明してきたが、本発明の特徴は、開示した実施例の数個のみを有することができることを理解されたい。したがって、本発明は、上記の説明によって限定されるように理解されるべきではなく、付記の特許請求の範囲によって限定されるのみである。
【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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【国際調査報告】
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