(57)【要約】  本発明は、回転電気機械（１）用の外側ステータ（２）であって、ステータは、実質的に円筒形のシース（４）及び積層磁気回路を有し、磁気回路は、ステータの軸線（３４）に垂直に配置されたヨークシート（６１）から成る第１のスタック（６）を有し、第１のスタックは、磁気回路の外側ハウジングを形成し、磁気回路は、外側カバー内に軸線に垂直に配置された星形シート（７１）から成る第２のスタック（７）を更に有し、星形シートは、外側ハウジングに連結され、ヨークのシートスタックは、シース内にシースに連結された第１の軸方向停止部（４１）とクランプワッシャ（６４）との間で保持されている、ステータにおいて、クランプワッシャは、シース内に圧着されていることを特徴とするステータに関する。
2012502605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械（１）用の外側ステータ（２）であって、前記ステータは、実質的に円筒形のシース（４）及び積層磁気回路（６，７）を有し、前記磁気回路は、
・前記ステータの軸線（３４）に垂直に配置されたヨーク金属シート（６１）から成る第１のスタック（６）を有し、前記第１のスタックは、前記磁気回路の外側覆いを形成し、
・前記外側カバー内に前記軸線に垂直に配置された星形金属シート（７１）から成る第２のスタック（７）を有し、前記星形金属シートは、前記外側覆いと一体に形成され、
前記ヨーク金属シートの前記スタックは、前記シース内に前記シースと一体の第１の軸方向停止部（４１）とクランプワッシャ（６４）との間で保持されている、ステータにおいて、前記クランプワッシャは、前記シースの第２の軸方向停止部（４２）に当てて支持された状態で前記シース内に焼嵌めされている、ステータ。
【請求項２】
クランプワッシャは、非磁性誘電体で作られている、請求項１記載のステータ。
【請求項３】
前記クランプワッシャは、合成材料で作られている、請求項２記載のステータ。
【請求項４】
前記合成材料は、ＰＥＥＫである、請求項３記載のステータ。
【請求項５】
支持ワッシャ（６５）が、前記第１の停止部（４１）と前記ヨーク金属シートの前記スタック（６）との間に挿入されている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のステータ。
【請求項６】
前記支持ワッシャ（６５）は、合成材料で作られている、請求項５記載のステータ。
【請求項７】
前記支持ワッシャの材料は、前記クランプワッシャの材料と同一である、請求項５又は６記載のステータ。
【請求項８】
前記ヨーク金属シートは、前記シースの少なくとも１つの長手方向溝（４３）と協働し、前記シートを前記シースに対して回転しないよう不動化する少なくとも１本の周辺ピン（６６）を有する、請求項１乃至７の何れか１項に記載のステータ。
【請求項９】
前記ヨーク金属シートは、互いに直径方向反対側に設けられていて、前記シースの少なくとも２つの長手方向溝（４３，４３′）と協働する少なくとも２本の周辺ピン（６６，６６′）を有する、請求項８記載のステータ。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のステータ（２）を有する回転電気機械（１）。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のステータを製造する方法であって、
・複数個のヨーク金属シート（６１）を切断するステップと、
・前記ヨーク金属シートを前記シースと一体の第１の軸方向停止部（４１）に当てて支持した状態で前記シース（４）内に積み重ねるステップと、
・前記スタック（６）を軸方向にクランプするステップと、
・前記スタックを焼嵌めクランプワッシャ（６４）の介在により前記シースと一体の第２の軸方向停止部（４２）に当てた状態で不動化するステップとを連続して有する、方法。
【請求項１２】
前記ヨーク金属シートは、頭‐尾結合状態で積み重ねられる、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械に関し、特に、ロータがステータ内に配置されている電気機械の外側ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータは、原理的に、磁気回路及び導電性の細線（電線）の巻線を有している。磁気回路は、その一部に関し、常に積層され、即ち、磁気回路は、磁性金属シートのスタックで形成されている。各金属シートは、歯によって隔てられたスロットを形成するような仕方で切断され、スロットは、一般に絶遠銅線で作られ、断面が丸形である場合の多い電線の収納部である。各スロットは、２つの実質的に半径方向に差し向けられた壁及びスロットベースによって画定され、各スロットは、開口部を有している。このステータの構成原理は、同期又は非同期機に広く利用されている。
【０００３】
欧州特許第１１７４９８８号明細書は、ステータ磁気回路が２つの部分、即ち、スロットを含む内側部品及びスロットを包囲した外側部分の状態に構成された電気機械を開示している。磁気回路は、積層され、この磁気回路は、当業者には周知の理由で強磁性金属シートで作られている。この種の磁気回路では、２つのスロットを互いに隔てる歯は、磁気回路の外側部分と連続した一体品を構成しているわけではない。この構成により、電線をスロットに入れた状態で巻き付けることができる磁気回路の内側部分を構成するコアを形成することが可能であり、スロットへの接近は、外部から行なわれる。この場合、内側部分は、磁気回路を構成するよう外側部分によって覆われる。２つの部分で構成されたこの磁気回路は、これを包囲すると共にこれを機械的に保持するシースと一体である。シースは、冷却液を収容する機能を更に有するのが良い。欧州特許第１１７４９８８号明細書は又、先ず最初にステータの外側部分をシース内に固定するステップと、次に内側部分を外側部分内に配置し、その後、樹脂の介在によりこの組立体を互いに接着するステップとから成るステータの組立体方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第１１７４９８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの部分で構成されたこの種の磁気回路を得る上での１つの問題は、外側部分の金属シートの組み立て及び定位置への保持に関する。これは、欧州特許第１１７４９８８号明細書に開示されている組立体が構成するのに比較的複雑であり、それにより工業大量生産におけるその使用が妨げられるからである。
【０００６】
したがって、本発明の一目的は、特にステータ磁気回路の組立体に関して改良された電気機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、本発明は、回転電気機械用の外側ステータであって、ステータは、実質的に円筒形のシース及び積層磁気回路を有し、磁気回路は、
・ステータの軸線に垂直に配置されたヨーク金属シートから成る第１のスタックを有し、第１のスタックは、磁気回路の外側覆いを形成し、
・外側カバー内に軸線に垂直に配置された星形金属シートから成る第２のスタックを有し、星形金属シートは、外側覆いと一体に形成され、
ヨーク金属シートのスタックは、シース内にシースと一体の第１の軸方向停止部とクランプワッシャとの間で保持されている、ステータにおいて、クランプワッシャは、シースの第２の軸方向停止部に当てて支持された状態でシース内に焼嵌めされていることを特徴とするステータを提供する。
【０００８】
好ましくは、クランプワッシャは、非磁性誘電体、好ましくは合成材料で作られる。
【０００９】
好ましくは、合成材料は、ＰＥＥＫである。
【００１０】
好ましくは、支持ワッシャが、第１の停止部とヨーク金属シートのスタックとの間に挿入される。
【００１１】
好ましくは、支持ワッシャは、合成材料で作られ、この場合も又、クランプワッシャの材料と同一である。
【００１２】
好ましくは、ヨーク金属シートは、シースの少なくとも１つの長手方向溝と協働し、シートをシースに対して回転しないよう不動化する少なくとも１本の周辺ピンを有する。
【００１３】
好ましくは、ヨーク金属シートは、互いに直径方向反対側に設けられていて、シースの少なくとも２つの長手方向溝と協働する少なくとも２本の周辺ピンを有する。
【００１４】
本発明は又、かかるステータを有する回転電気機械に関する。
【００１５】
本発明は更に、かかるステータを製造する方法であって、
・複数個のヨーク金属シートを切断するステップと、
・ヨーク金属シートをシースと一体の第１の軸方向停止部に当てて支持した状態でシース内に積み重ねるステップと、
・スタックを軸方向にクランプするステップと、
・スタックを焼嵌めクランプワッシャの介在によりシースと一体の第２の軸方向停止部に当てた状態で不動化するステップとを連続して有することを特徴とする方法に関する。
【００１６】
好ましくは、ヨーク金属シートは、頭‐尾結合状態で積み重ねられる。
【００１７】
本発明の内容は、添付の図面に基づいて行なわれる以下の説明により良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電気機械の回転時間に沿う断面図（図２に見えるＡ‐Ａ線に沿って見た断面図）である。
【図２】回転軸線に垂直な平面内におけるステータの断面図（図１に見えるＢ‐Ｂ線に沿って見た断面図）である。
【図３】図１に類似した図であり、本発明のステータの一部を示す図である。
【図４】回転軸線に沿う概略断面図であり、本発明のステータ磁気回路の詳細な組み立て状態を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、非常に僅かな厚さの空隙８によって隔てられた外側ステータ２と内側ロータ３を有する電気機械１を示しており、この図は、電気機械の回転軸線３４を含む平面における断面図である。ロータ３は、ステータの内部に設けられた２つの軸受３２によって取り付けられたシャフト３１を有している。また、シャフトの端部のうちの一方（図１の左側）に配置されたエンコーダ／レゾルバ３３が図示されている。この種の電気機械で用いることができるロータの一例に関するそれ以上の詳細に関し、読者は、例えば欧州特許出願公開第１３５９６５７号明細書を参照されたい。しかしながら、これは、本発明により提供されるステータと関連する場合のあるロータの非限定的な例に過ぎない。
【００２０】
また、図２で明確に理解できるように、ステータ磁気回路は、２つの別々の部分で作られている。これら２つの部分の各々は、磁性金属シートの状態に切断形成され、回転軸線に垂直な平面に実質的に平行に配置された多数枚の金属シートを積み重ねることによって得られる。金属シートは、非常に小さな単位厚さ、例えば、１ミリメートルの数十分の一、例えば０．２ｍｍの厚さを有するのが良い。
【００２１】
ヨーク金属シート６１から成る第１のスタック６は、磁気回路の外側覆いを形成している。星形金属シート７１から成る第２のスタック７が外側覆い内に配置されている。この第２のスタックは、ステータ巻線７５の電線を収容したスロット７４を画定する歯７３を形成している。
【００２２】
スロットが電気機械の内側に向かって半径方向に開口している一般に受け入れられている構成とは異なり、この場合のスロット脚部は、好ましくは、ステータの内周部全体にわたり磁気回路によって閉鎖されている。例えば０．５ｍｍ未満、好ましくは０．４ｍｍ未満のスロット７４の半径方向内方側部の非常に薄い仕切り７７は、スロットのこの半径方向内方側部に大きな機械的強度を与えるのに十分である。というのは、この仕切りは、連続しているからである。
【００２３】
スロット内に配置された電線は、含浸用樹脂９中に埋め込まれている。図１では、同じ樹脂が磁気回路を越えてステータの各端部のところでコイル端部７６を被覆していることが理解できる。
【００２４】
かくして、歯７３は、接着によって外側を覆いと一体に作られている。接着は、１つの有利な実施形態に過ぎない。しかしながら、磁気回路のこれら２つの部分は、任意適当な手段によって互いに一体に作られても良い。
【００２５】
外側覆い６は、これを包囲すると共にこれを機械的に保持するシース４内に嵌め込まれている。さらに、冷却用流体をシース内で循環させる回路４０を用いるのが良い（これ又図１参照）。
【００２６】
本発明によれば、外側覆い６は、図３及び図４を参照して開示する特定の組み立てに従ってシース４内に嵌め込まれる。
【００２７】
ヨーク金属シート６１のスタック６は、一方において、シース４と一体の第１の軸方向停止部、この場合、第１の肩４１（図の右側参照）上に支持されている。好ましくは、支持ワッシャ６５がこの肩とスタックの最初の金属シートとの間に挿入されている。スタックの他端部では、クランプワッシャ６４がスタックを定位置に保持している。本発明によれば、クランプワッシャは、シース内に焼嵌めされ、即ち、その自由直径は、この端部のところのシースの内径（Ｄ３）よりも大きい。
【００２８】
技術の現状のばねリングの助けを借りた締結法と比較して、本発明による焼嵌めによる締結は、ステータを製造して組み立てる方法の工業化を容易にするという利点を有する。というのは、第１に、この締結により、溝を機械加工する作業がなくなり、第２に、ヨーク金属シートのスタックに加わる軸方向圧力を維持した状態で溝内にばねリングを嵌め込むという手の込んだ作業がなくなるからである。
【００２９】
クランプワッシャは、スタックに加わる軸方向圧縮力と独立して磁気回路の長さについて指定された寸法を特定するよう第２の軸方向停止部、この場合シース４の第２の肩４２に当てて支持される。かくして、この組み立て方法は、一段と単純化されると共に優れた再現性が保証される。
【００３０】
この場合、シースは、以下の仕方で特定できる少なくとも３種類の固有の直径を有する。
・スタック６（並びに該当する場合には支持ワッシャ６５）を収納する中央直径（Ｄ1）
・第１の停止部（この場合、第１の肩４１）を構成するよう中央直径（Ｄ1）よりも小さい支持直径（Ｄ2）
・クランプワッシャを焼嵌め収納する焼嵌め直径（Ｄ3）
焼嵌め直径（Ｄ3）は、中央直径（Ｄ1）よりも大きく、これら２つの直径は一緒になって、第２の停止部（この場合、第２の肩４２）を構成する。
【００３１】
したがって、これら３種類の直径は、以下の関係式、即ち、Ｄ3＞Ｄ1＞Ｄ2を満たさなければならない。
【００３２】
それ自体公知のやり方で、クランプワッシャ６４は、焼嵌めされるように、焼嵌め直径（Ｄ3）よりも大きな自由直径を備えなければならない。直径のこの差は、特に組み立てられるべき２つの要素の各々の製造公差を考慮に入れて作業において予測される軸方向力に従って定められる。実際には、直径の差は、１ミリメートルの数百分の一、例えば数百分の十のオーダのものであるのが良い。
【００３３】
組み立て時、シース４及びクランプワッシャ６４の伸縮は、ワッシャをその最終位置に向かって押すために用いられる。したがって、数十分の一度（°Ｋ）だけシースを加熱すると共に／或いはワッシャを冷却する傾向があるであろう。また、それ自体公知の仕方で、２つの部分の縁部を好ましくは面取りする。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によれば、クランプワッシャは、合成で非磁性の良好な誘電体で作られる。頭文字を取った略語で“ＰＥＥＫ”と通称されているポリエーテルエーテルケトンが好ましくは選択される。この材料の一利点は、これを用いると引き抜き強度がシース（これは、好ましくは、アルミニウム合金で作られている）の熱膨張中にそれほど変化しない焼嵌めを実施することができるということにある。
【００３５】
好ましくは、ヨーク金属シート６１は、第１のピン６６を更に有し、この第１のピンは、これとシースの相対回転を阻止するようシースの第１の溝４３と協働することができる。
【００３６】
有利には、第１のピン６６と直径方向反対側に位置した第２のピン６６′が第２の溝４３′と協働する。このように、金属シートを積み重ね中、頭‐尾（head to tail）結合状態で、即ち、互いに対して１８０°回転させた状態で積み重ねることができる。この回転は、ステータの軸線回りに又はステータの軸線に垂直な軸線回りに実施されるのが良い。かくして、シートの一方の側部から他方の側部までの厚さの起こりうるばらつきは、スタックに及ぼされる軸方向圧力の分布状態に悪影響を及ぼすことがない。
【００３７】
本発明は又、回転電気機械用のかかるステータの好ましい製造方法に関する。この方法における主要なステップは、次の通りであり、即ち、
・ヨーク金属シート６１を環状の形に切断するステップ、
・外側覆い６を得るようヨーク金属シートを積み重ねるステップ、
・クランプワッシャ６４を焼嵌めすることによりヨーク金属シートのスタックをシース内にロックするステップ、更に加うるに、
・円形ベース７７及び外部に向かって突き出た放射状の歯７３を備えた星形金属シート７１を切断し、ベースと単一の部品を形成するステップ、
・これら星形金属シートをスリーブ上に積み重ねて歯の上に置いて、歯相互間に位置して、外部に向かって開口したスロット７４を有するコアを得るステップ、
・電線７５をスロット内に巻くステップ、次に、
・巻線７５を支持したコアと外側覆い６を組立て、好ましくは電線を含浸する樹脂９の介在によりこれらを互いに一体にするステップ、
・スリーブを除去するステップ、
・必要ならばベースを機械加工してステータの内径を調節するステップである。
【００３８】
したがって、この場合、当業者にそれ自体周知である巻線の含浸段階は、追加の機能を実行し、即ち、この含浸段階により、星形金属シート７１（及びかくして歯７３）とヨーク金属シート６１が一体になる。好ましくは、含浸は又、磁気回路シース４内に接着する。
【００３９】
本発明の電気機械は、電気モータとしてもオルタネータ（発電機）としても使用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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