JP2000508878A - 直流電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 モータ及び発電機として作動可能な、軸方向磁界の原理で作動する直流電気機械。この機械は、ハウジング（１２）内で回転することができ且つ回転軸から離れた複数の電磁石を有する回転子（２６）を備え、各電磁石は１つ又は２つ以上の導電体を支持するコイル芯（３２）のコイル巻線（３４）を持ち、コイルを構成する導電体の端部は半径方向内側に向けられて夫々接触領域をもつ接点に電気的に接続され、共に整流子を構成し、その整流子にはハウジングに収納されていて直流電源又は直流使用者に接続し得るスライド接触部（４２）が押し付けられている。コイル芯（３２）の面に対向したハウジング面（１４ａ，１４ｂ）の内側の等角度距離のところには、円周方向に連続的に反対極性をもった永久磁石の反対極面がある。

Description

【発明の詳細な説明】 直流電気機械 本発明は、直流電気機械に関する。 同一の直径上で均一な角度間隔の電気導体から成る鉄を含まない多数のコイル を坦持する回転子がハウジング内で回転可能に軸受けされるような、モータとし てもまた発電機としても使用可能な直流整流子電気機械が、既知である（例えば ＤＥ３３２４６１７Ａ１）。ハウジング正面内側の両側に固定配設されると共に 円周方向に連続して異なる極性の永久磁石が、コイルに対向する。コイルを形成 する導体は、回転子と共に回転する電気的に互いに絶縁された整流子の接触面に 当接され、ハウジング内に設けられると共にハウジング壁部に対し絶縁されたス ライド接触部は、外部の電気接続部に導電結合された前記接触面に押し付けられ る。直流電源に接続されている場合、このように構成された機械はモータとして 働き、一方回転子シャフトが駆動される場合には、機械は発電機として働き、す なわち接続部で直流を得ることができる。上記の既知の直流機械は、例えば小型 の非常にコンパクトな小出力のモータとして、特にビデオ信号の信号記録装置用 の駆動モータとして使用される。回転子コイルと永久磁石の特別な配設、および それによって生じる永久磁石と回転子コイルの共同して及ぼす磁場曲線を根拠に して、このようなモータを軸方向磁場機械とも呼ぶ。達成可能な優れた効率と原 則として優れたその制御方法のため、より大きな寸法とそれに応じてより高い出 力を有するこのような軸方向磁場機械が、特に車両用の駆動モータとして提案さ れてきた（ＷＯ９５／１７７７９）。 本発明の課題は、本発明によって車両用の駆動モータとして適切となるような 、より高い出力を有するこのような直流電気機械を、構造的に簡単な、したがっ て廉価な構造で高効率を達成するように発展形成することである。 本発明に基づき上記課題は、ハウジング内で回転可能に軸受けされた回転子を 有する直流電気機械であって、回転軸から間隔をとって配設されて１つまたは複 数の電気導体を坦持するコイル芯の上のコイル巻線をそれぞれ有する多数の電磁 石を前記回転子が備えるような直流電気機械によって解決され、この場合コイル を形成する電気導体の端部は径方向内側に案内され、また全体として整流子を形 成するそれぞれ接触面付きのそれぞれ割り当てられた接触素子に導電結合され、 ハウジング内に保持されて直流電源または直流負荷に接続可能なスライド接触部 が前記接触素子上に圧接され、また均一な角度間隔でハウジング正面壁部の内側 に配設されると共にコイル芯の正面に対向する永久磁石の極面が、円周方向に連 続してそれぞれ正反対の極性を有し、この場合所属のコイル巻線を有する各コイ ル芯は別個に製造された電磁石構成要素を形成し、この構成要素は回転子のシャ フトに回転不能に結合されたハブキャリヤ内に固定され、永久磁石の極面は、そ れぞれ複数の対向するコイル芯を円周方向に覆う延在部を備え、径方向外側に位 置する永久磁石にそれぞれ割り当てられた整流子の両方のスライド接触部は、永 久磁石の極面に割り当てられた接触素子のそれぞれほぼ半分の接触面を前記スラ イド接触部が覆う程度に円周方向に延在し、またこの場合整流子を形成する接触 素子の接触面に対しオフセットしてそれぞれの整流子側の接触面に電気結合され た接触面が設けられ、周辺延在部で整流子スライド接触部にほぼ対応するスライ ド接触部が前記接触面に圧接され、スライド接触部がそれぞれ１対ずつ相互に電 気結合される。 電磁石構成要素の事前製造とそのハブキャリヤ内の事後取付けは、所望の簡単 な構造と廉価な取付けとを確実にし、この場合各永久磁石にそれぞれ複数の電磁 石構成要素を割り当てるような形態をとることによって、電磁石構成要素が正反 対の極性を有し、その結果電磁石によって円周方向に引きつけられるように、回 転子の回転時に永久磁石の磁場の中に入るそれぞれの電磁石構成要素を整流子に よって制御することが可能となる。それぞれの電磁石構成要素のコイル芯が永久 磁石の中心に配向されるやいなや、整流子の接触面に対向する接触面を介してコ イル芯の極性転換が行われ、これによって次に電磁石構成要素は対向する永久磁 石の極性と同一の極性を有し、また回転方向にさらに押される。 この場合、整流子のスライド接触部の接触面と、整流子スライド接触部に割り 当てられた、１対ずつ互いに電気結合されたスライド接触部の接触面が、回転子 の回転方向に相対的に互いに所定の寸法だけ調整可能であれば有効であるかもし れない。このようにして、円周方向における整流子スライド接触部の効果的な接 触面、したがって直流電気機械の特徴を変えることができる。 コイル芯は、回転子軸に対して径方向および平行に延在するほぼ長方形のディ スク形状を有することが好ましく、その周辺領域の径方向に延在する正面縁部は 、コイル芯によって坦持されたコイル巻線を越えて突出する。コイル芯のこの突 出周辺領域は、特にこの領域が径方向に配向された場合、ブロワの径方向ブレー ドのように働き、このブロワは径方向内側のハウジング領域における周囲空気の 吸入と、径方向外側ハウジング領域における吹出しとによるモータ冷却を可能に する。さらに径方向にまたディスク状にコイル芯を形成することによって、特に 軸方向磁場原理に従って相対的に大きな直径と、より小さな軸方向延在部とによ って本題の機械が形成される場合には、所定の直径で多数の電磁石構成要素を設 けることが可能である。最適な空間利用は、回転子シャフトによって直角に置か れた切断面のコイル芯が、径方向内側の境界縁部から径方向外側の境界縁部まで 拡大する断面を有する場合に達成される。 電磁石構成要素の導電体は、長く延在した、少なくとも半巻きだけコイル芯の 周囲に案内された電気導体、例えば銅合金製の金属帯状部によってそれぞれ形成 することができる。このような電磁石構成要素から組み立てられた回転子は十分 な自己安定性を有し、すなわち骨格状の回転子フレームを全く必要としないかま たは１つだけで済み、この結果空気貫流、したがって回転子冷却のために導電体 を容易に取り扱うことができる。 代替的に電磁石構成要素の導電体は、側方の並置位置で少なくとも半巻きだけ コイル芯の周囲に案内される導電性の多数の金属導線によって形成することがで きる。 電磁石構成要素のコイル芯は、回転子回転軸から径方向に間隔をとってまた回 転子回転軸に対してほぼ平行に配設することができる。 代替的に電磁石構成要素のコイル芯は、永久磁石方向を指して対向する電磁石 構成要素の正面が円周方向に互いにオフセットされるように、回転子回転軸から 径方向に間隔をとってまた回転子回転軸に対してある角度で傾斜して配設するこ ともできる。この場合、コイル芯の対向する正面は、回転子回転軸に対して径方 向に等しい間隔を有することができる。 他方で、電磁石構成要素のコイル芯が回転子回転軸から径方向に間隔をとって 、また永久磁石方向を指して対向する電磁石構成要素の正面が回転子回転軸から 径方向に異なった間隔を有するように、回転子回転軸に対してある角度で傾斜し て配設されるような形成も行うことができる。 回転子内の電磁石構成要素の安定化にも、またハウジング正面壁部の側方に閉 鎖された、ブロワ方式による冷却するための径方向に貫流可能なチャンバの形成 にも、発展形態が貢献し、この発展形態では、すべての電磁石構成要素のコイル 芯は、コイル芯の正面に近い端部領域の中に設けられた磁気的に非磁性の材料製 の両側のそれぞれ１つのリングディスクによって互いに結合される。この場合コ イル芯の対向する正面は、それぞれ割り当てられたリングディスクを好適に貫通 し、この結果コイル芯正面と、永久磁石の極面との間の裂け目は可能な限り小さ く保持することができる。 円周方向に連続して回転子に向かい合った異なった極性の永久磁石のそれぞれ ２つの極面が、馬蹄形磁石方式により形成された永久磁石のハウジング内部を指 す両方の平行な極面によって形成される場合に、永久磁石の有効かつ好適な形成 が得られる。 この場合、回転子に向かい合った正面のこの馬蹄形磁石状に形成された永久磁 石は、非磁性の材料から成るハウジング正面壁部を通して貫通案内される弱残磁 性の極片によって形成することができ、この極片は、それぞれ割り当てられたハ ウジング正面壁部の外側に永久磁石のそれぞれ１つの極に結合される。この場合 永久磁石は簡単に通常の棒磁石として形成することができる。 この場合の極片は、渦電流による損失を最小化するために、パッケージで密接 に並置保持されているが、互いに電気絶縁した変圧器プレートによって好適に形 成される。棒磁石を有する極片から永久磁石を形成する場合、棒端部に対して少 なくとも部分的に相補的に形成されるそれぞれ１つの受容部内の対向する棒端部 を、それぞれの極片内に保持することが推奨される。 回転子回転軸に対して平行に調整可能な、また所定の調整領域の範囲で固定可 能な、それぞれ割り当てられたハウジング正面壁部における極片の形成によって 、回転子の電磁石構成要素のコイル芯の正面と、極片のハウジング内部の正面に よって形成される永久磁石の極面との間の間隔を、なお許容される小さな寸法に 調整し、またこのようにして機械自体の効率を最適化することが可能になる。 複数の実施例の図面に関連した次の記述により、本発明について詳細に説明す る。 図１はいわゆる半分図、すなわち側面図の下方半部でまた径方向面に沿った上 方半部で切断された、本発明に基づく方法で形成された直流機械の実施例の概略 図である。 図２は、図１の矢印２−２の方向で見た、永久磁石を坦持するハウジング正面 壁部の内側の図面である。 図３は、図１の矢印３−３の方向で見た、多数の電磁石構成要素から構成され た直流機械の回転子の図面である。 図４は、本発明に基づく直流機械の回転子の連続する電磁石構成要素の分極回 路の概略図である。 図４ａは、スライド接触部の接触面の観察方向における互いに割り当てられた 分極回路のスライド接触部の概略図である。 図５は、本発明に基づく電磁石構成要素の第１の実施例の側面図である。 図６は、図５の矢印６の方向で見た電磁石構成要素の図面である。 図７は、電磁石構成要素の部分変更した実施例の側面図である。 図８は、図７の矢印８の方向で見た図面である。 図９は、部分変更した電磁石構成要素であり、金属製の帯状導体の代わりに平 行に延在する複数の導線がコイル芯用のコイル巻線として設けられる。 図１０は、図９の矢印１０の方向で見た図面である。 図１１は、並列接続されまた並置位置に配設された多数の金属導線を同様に使 用して構成された、部分変更した電磁石構成要素の側面図である。 図１２は、図１１の矢印１２の方向で見た図面である。 図１３は、部分変更した永久磁石の形態および配設による、ハウジング正面壁 部の内側の図２に対応する観察方向の図面である。 図１４は、図１に基づく実施例に対して部分変更した本発明に基づく直流機械 の実施例のハウジング正面壁部と回転子の、図１３で矢印１４−１４で示した円 弧上に配置された部分の図面である。 図１から図３には、全体を１０で示した本発明に基づく直流機械の実施例が概 略図で示され、この機械はモータとしてまた発電機として使用可能である。機械 １０は特別な場合に軸方向に相対的に短い構造のハウジング１２を備え、このハ ウジングは相対的に大きな直径のディスク状の２つのハウジング正面壁部１４ａ 、１４ｂと、相対的に短い長さの円筒状のリングに実際に改造された固有のハウ ジング周辺壁部１６から構成される。ハウジング正面壁部１４ａ、１４ｂおよび ハウジング周辺壁部１６は、示していないボルトまたは他の固定手段によって取 外し可能に相互に係合される。 正面壁部１４ａ、１４ｂの中心の通過開口部１５ａ、１５ｂはハウジングカバ ー１８ａ、１８ｂによって閉じられ、このカバーの中心にそれぞれラジアル軸受 ２２の軸受支持部２０が形成され、その中にハウジングカバー１８ａを貫通する シャフト２４が回転可能に軸受けされている。このシャフト２４はその上に保持 された回転子２６（図３）を回転不能に坦持する。 ハウジング正面壁部１４ａ、１４ｂの内部正面上には、均一な角度間隔で径方 向に、可能な限り外側方向に配設された永久磁石２８が、ハウジング中心軸に関 し同一の半径で配設されている。図示した実施例では（図２）、正面壁部１４ａ 、１４ｂそれぞれは、円周方向に連続してそれぞれ正反対の極性を有する全体で １２の永久磁石を坦持する。 回転子２６（図３）は、最初に別個の個別構成部品として製造された多数の電 磁石構成要素３０から、すなわち図示した実施例では全体で７２の構成要素３０ から構成される。図５と図６では、このような構成要素３０が別個に示されてい る。電磁石構成要素３０の各々は、弱残磁性の材料製のディスクとして形成され たコイル芯３２を備え、その上にコイル巻線３４として合計２つの金属帯状部の 巻線が巻かれ、この帯状部は電気的に高伝導の銅合金から適切に製造される。帯 状部は、コイル芯上で巻線を形成する領域の中に通常の方法で、例えば非伝導の 塗装によってコイル芯および隣接構成要素３０に対して絶縁されている。コイル 芯３２は、通常の方法で、渦電流の大部分を抑制するために互いに絶縁されまた 圧縮された変圧器プレートから構成される。各電磁石構成要素３０の帯状部３６ の両方の端部の３６ａ、３６ｂは、径方向内側にシャフト２４の方向に案内され 、またそこでハブキャリヤ３８の中に保持され、ハブキャリヤは例えば図１に示 した方法で、構成要素３０の端部３６ａまたは３６ｂの１つをそれぞれ収容する 軸方向に互いにずらした２つの絶縁材料製のプラスチック製リング体３８ａ、３ ８ｂを備える。このリング体３８ａ、３８ｂの中に、帯状部端部３６ａ、３６ｂ 、電磁石構成要素３０全体が互いに絶縁し接合されて保持される。例えば図１で キー溝４０によって示したウェッジによって、回転子２６はシャフト２４に回転 不能に結合される。ハブキャリヤ３８と多数の電磁石構成要素とによって形成さ れた回転子２６は、材料の適切な選択と量定によって帯状部３６のために自己坦 持するが、この場合代替的に径方向に延在する導体帯状部３６の間に存在する中 間空間を部分的に接合することによって、回転子の追加補強が推考し得る。ディ スク状のコイル芯３２は軸方向にコイル巻線３４を越えて突出し、この結果コイ ル芯はハウジング内の回転子の回転時、径方向内側から外側に向けられたハウジ ング内の空気流を引き起こす。固有のハウジング１６の正面壁部１４ａおよび／ または１４ｂおよび空気排出開口部の（図示していない）適切な空気給送チャネ ルによって、機械の作動時に、機械の冷却を強制的に確保する周囲空気の循環を 強制することができる。軸方向にコイル巻線３４を越えて突出するコイル芯３２ の領域の両側に載置された磁気的に非導体の材料製のリングディスク４１によっ て、電磁石構成要素３０の間の中間空間に周囲空気の循環を集中し、このように 冷却作用を最適化することができる。同時に、回転子回転軸から所定の径方向間 隔で、ならびに円周方向におけるリングディスクの間隔で、電磁石構成要素をリ ングディスク４１が相対的に互いに固定することによって、このリングディスク ４１による電磁石構成要素の安定が行われる。 外部の直流電源への電磁石構成要素３０の接続、例えば蓄電池、または発電機 として使用する場合に直流負荷への接続は、機械１０の場合スライド接触部４２ を介して行われ、この接触部は、図１によれば、スプリング４４によって、絶縁 されていない、導体帯状部３６の径方向部分の正面壁部に向かい合った正面縁部 に直接圧接されたカーボンブラシによって形成することが可能である。電磁石構 成要素３０全体の帯状部３６の絶縁されていない正面縁部は、全体で機械１０の 回転子２６の整流子を形成する。代替的に整流子は、例えば接触面の摩耗に関し て望む場合には、コイル巻線を形成する導体に別個に取り付けた接触素子によっ ても当然形成することができる。図９、１０および図１１、１２に関連して、コ イル巻線を形成する導体に整流子用の別個の接触素子が接続、例えば溶接される 電磁石構成要素について次にさらに説明する。直流電流機械１０の上述の説明か ら、ハウジング正面壁部に設けられると共に電磁石構成要素３０のコイル芯３２ に対向する円周方向の永久磁石２８が、その永久磁石にそれぞれ３つ以上の電磁 石構成要素が常に対向するような延在部を有することが明白である。整流子によ って電磁石構成部品に電流が供給され、これによって共同形成の１対の永久磁石 の間に形成される電磁石構成要素のコイル芯の極性は、割り当てられた永久磁石 の極性と正反対になり、この結果それぞれの構成要素３０は永久磁石の間の磁性 の交互作用によって引かれるようになる。永久磁石の半分の周辺延在部に達した 場合、電磁石構成要素３０の極性転換が行われ、コイル芯の次に行われる正反対 の分極によって、反発、したがって回転子の強制的な継続回転が引き起こされる 。このことは図４に概略的に示した回路によって達成される。図面では、円周方 向に互いにオフセットした、周辺延在部で同一の永久磁石にやはりそれぞれ割り 当てられた２つの電磁石構成要素３０が示され、この構成要素は導体４６を介し て所属の直流電源４８、例えば蓄電池に接続される。この場合スライド接触部４ ２は最大で永久磁石２８の半分の周辺延在部に等しい周辺延在部を有し、この結 果それぞれの導体３６を介してそれぞれのコイル芯３２の励磁が追求的意味で行 われ、それぞれの構成要素３０は進行の第１の半分の間に、共同形成の１対の永 久磁石２８の間に引きつけられるようになる。それぞれのコイル芯３２が瞬間的 に対向する１対の永久磁石２８の中央を越えて進むやいなや、直流電源４８から の電流は、互いに電気結合された１対のスライド接触部５０を介して反転され、 この結果それぞれのコイル芯３２で発生する磁束の極性は反転し、次にそれぞれ 対向する永久磁石対の極性に等しくなる。コイル芯３２、したがってそれぞれの 電磁石構成要素３０は次に共同形成の１対の永久磁石２８から押し退けられ、す なわち回転子２６は、その回転子を回転方向にさらに押し退ける運動量を獲得す る。 さらに図４ａでは、平面図でその接触面にほぼ台形状に画定されると共に互い に割り当てられたスライド接触部４２と５０が、回転子回転方向にも互いにずら して配設できることが概略的に示されている。図示した実施例では、電流は電磁 石構成要素３０の中でのみ流れることができ、その整流子面に交差斜線の領域４ ２ａが圧接され、この領域で接触面４２と５２は交差する。スライド接触部４２ 、５２の接触面の相対的に互いにねじ曲がった配設を変えることによって、実効 接触面積を大きくまたは小さくすることができ、すなわち回転数／トルク特性に 関して直流電流機械の特徴を変更し、このようにして異なった要求に合せること ができる。この場合、回転数またはトルクを望むようにまたは自動的に異なった 条件に適応させるために、互いに割り当てられたスライド接触部の相対回転手段 を、運転中に手動または自動制御によって可変に形成することも考えることがで きる。 図７と図８では、図５と図６で既述した電磁石構成要素３０の異なった形態が 示され、全体が１３０で示されている。本実施例では半巻きのみによってコイル 芯１３２を囲む導電体は、この場合も、対応して幅のより広い高伝導金属製の帯 状部１３６の形態を有し、その端部１３６ａ、１３６ｂは、各側面で一方の端部 の正面縁部のみがスライド接触部１４２の当接のためにアクセス可能であるよう に、それぞれ対向する正面縁部で加工されている。電磁石構成要素１３０の加工 された端部領域１３６ａ、１３６ｂは全体としてすなわちこの場合も整流子を形 成する。重要なのは、導体帯状部１３６の互いに向かい合った内面が適切な被着 によって互いに、またはコイル芯１３２によって絶縁されていることである。 図９と図１０に示した電磁石構成要素２３０の異なった形態は、コイル巻線２ ３４用の帯状導体３６の代わりに銅線製の並列接続の多数の導体２３６が設けら れている点で、構成要素３０とは異なっており、前記導体は特殊な場合に２つ巻 でコイル芯２３２の周囲に案内されている。径方向内側に案内される端部は、別 個の金属製の接触素子２３６ａ、２３６ｂの中に保持され、例えば溶接される。 電磁石構成要素２３０のこの金属製の接触素子は、全体でこの場合も整流子を形 成する。さらに接触素子は、回転子のハブボデーの中に構成要素２３０を固定す るために適切に形成することができる。この場合コイル芯２３２は、このコイル 芯が径方向外側に拡大し、したがって芯断面に関してハウジング内の利用可能空 間を最適に使用できるように、機械加工により絶縁して重ねて被着されて互いに 結合された変圧器プレートから成るブロックから形成される。この場合側方外側 にコイル巻線２３４を越える領域は、コイル巻線２３４を坦持する領域よりも大 きくし、この結果コイル巻線はコイル芯２３２の上の側方移動に対して固定され る。 図１１と図１２では、最後に、電磁石構成要素１３０の３３０で示した異なっ た形態が示され、この形態では帯状導体１３６に代わって多数の平行銅線３３６ が使用されている。コイル芯２３２の周囲に案内される導線の密接した並置位置 は、対向する側面で正反対の方向に突出する接触素子３３６ａ、３３６ｂの端部 にこの場合にも例えばはんだ付けされるかまたは溶接され、この結果接触素子は 、再び正面で整流子スライド接触部のための接触面を形成する。銅線は、互いに 隣接してコイル芯３３２の上方に案内される領域の絶縁塗料によって通常の方法 で絶縁することができ、この場合接触素子３３６ａ、３３６ｂの間に設けられた 絶縁分離層３３７は、さらに両方の平行な銅線部分の間でコイル芯２３２まで案 内される。接触素子３３６ａ、３３６ｂと、銅線との絶縁の確保とならんで、こ の絶縁層は次に電磁石構成要素３３０全体の剛性を高めることができる。コイル 芯３３２から銅線３３６が滑り落ちるのを阻止するために、突出領域に短い突出 部３３３が設けられている。 図１３と図１４には、図１から図３に関連して示した本発明に基づく直流機械 の実施例のハウジング１２の形態の好適に部分変更した実施例が、示されている 。実施された変更は特に永久磁石の形成に関する。前述の実施例では、連続する それぞれ正反対の極性を有する平らなプレート状の永久磁石２８は、回転子２６ に向かい合ったハウジング正面壁部１４ａ、１４ｂの内側に交互に配設されるが 、部分変更した実施形態では、それぞれ円周方向に連続する２つの永久磁石は、 馬蹄形磁石方式により形成された永久磁石６０の極端部によって形成される。こ の場合特殊な場合に別個の極片６２ａ、６２ｂによって形成される永久磁石６０ の極端部は、被着された変圧器プレートから製造されるそれ自体弱残磁性の構成 要素であり、これは非磁性の材料、例えばプラスチックから製造されたハウジン グ正面壁部１４ａ、１４ｂの中の対応する開口部６４を貫通する。次に両方の極 片６２ａ、６２ｂは、回転子と反対の外側に、棒磁石６６として形成された固有 の永久磁石に結合される。適切な、すなわち棒磁石６６の端部をぴったりと収容 する受容部６８を極片６２ａ、６２ｂの中に形成することによって、極片６２ａ 、６２ｂへの棒磁石６６の最適な磁性結合が確保される。正面壁部１４ａ、１４ ｂの開口部６４の中の調整可能な、また選択可能な調整位置に固定可能な極片６ ２ａ、６２ｂの図面に詳細に示していないホルダによって、電磁石構成要素３０ のコイル芯３２の正面と、この正面に向かい合った極片の正面との間の構造的に 必要な裂け目を、可能な限り優れた効率を確保するために最適化することができ る。 本発明の構想の範囲で、電磁石構成要素の形態ならびにハブボデー内の電磁石 構成要素の保持と固定、および整流子の形成に関わる記述した実施例の異なった 形態および発展形態が実現可能であることが明らかである。 したがって、電磁石構成要素のコイル芯の形態、特に断面形状は、記述したデ ィスク状の形成と異なることもできる。より少ない数の電磁石構成要素を回転子 に組み立てる場合、例えば円形の断面を有する簡単な棒状のコイル芯も設けるこ とができる。 回転子回転軸に関しコイル芯の記述した平行配設とは異なり、円周方向におよ び／または径方向に若干斜めにコイル芯を傾斜して配設することも意味があるか もしれない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ハウジング（１２）内で回転可能に軸受けされた回転子（２６）を有する 直流電気機械（１０）において、前記回転子が、回転軸から間隔をとって配設さ れて１つまたは複数の電気導体を坦持するコイル芯（３２；１３２；２３２；３ ３２）の上のコイル巻線（３４、２３４）をそれぞれ有する多数の電磁石を備え 、この場合コイルを形成する電気導体の端部は径方向内側に案内され、また全体 として整流子を形成するそれぞれ接触面付きのそれぞれ割り当てられた接触素子 に導電結合され、ハウジング内に保持されて直流電源（例えば４８）または直流 負荷に接続可能なスライド接触部（４２；１４２）が前記接触素子上に圧接され 、また均一な角度間隔でハウジング正面壁部（１４ａ；１４ｂ）の内側に配設さ れると共にコイル芯（３２；１３２；２３２；３３２）の正面に対向する永久磁 石（２８）の極面が、円周方向に連続してそれぞれ正反対の極性を有し、この場 合所属のコイル巻線を有する各コイル芯（３２；１３２；２３２；３３２）は別 個に製造された電磁石構成要素を形成し、該構成要素は回転子（２６）のシャフ ト（２４）に回転不能に結合されたハブキャリヤ（３８）内に固定され、永久磁 石（２８）の極面は、それぞれ複数の対向するコイル芯（３２；１３２；２３２ ；３３２）を円周方向に覆う延在部を備え、径方向外側に位置する永久磁石（２ ８）にそれぞれ割り当てられた整流子（１４２）の両方のスライド接触部は、永 久磁石（２８）の極面に割り当てられた接触素子のそれぞれほぼ半分の接触面を 前記スライド接触部が覆う程度に円周方向に延在し、またこの場合整流子を形成 する接触素子の接触面に対しオフセットしてそれぞれの整流子側の接触面に電気 結合された接触面が設けられ、周辺延在部で整流子スライド接触部（４２）にほ ぼ対応するスライド接触部（５０）が前記接触面に圧接され、前記対応するスラ イド接触部がそれぞれ１対ずつ相互に電気結合される直流電気機械。 ２． 前記整流子のスライド接触部（４２）の接触面と、整流子スライド接触部 （４２）に割り当てられた、１対ずつ互いに電気結合されたスライド接触部（５ ０）の接触面が、回転子の回転方向に相対的に互いに調整可能であることを特徴 とする、請求の範囲第１項に記載の直流電気機械。 ３． 前記コイル芯（３２；１３２；２３２；３３２）がほぼ長方形のディスク 形状を備え、該ディスクの周辺領域の径方向に延在する正面縁部が、前記コイル 芯によって坦持されたコイル巻線を越えて突出することを特徴とする、請求の範 囲第１項または２項に記載の直流電気機械。 ４． 前記周辺領域が径方向にコイル巻線を越えて突出することを特徴とする、 請求の範囲第３項に記載の直流電気機械。 ５． 前記コイル芯（２３２）が、回転子回転軸によって直角に配置された切断 面に関して、径方向内側の境界縁部から径方向外側の境界縁部まで拡大する断面 を有することを特徴とする、請求の範囲第３項または４項に記載の直流電気機械 。 ６． 前記電磁石構成要素（３０；１３１）の導電体が、長く延在した、少なく とも半巻きだけコイル芯（３２；１３２）の周囲に案内された導電金属製の少な くとも１つの帯状部によってそれぞれ形成されることを特徴とする、請求の範囲 第１項から５項の１つに記載の直流電気機械。 ７． 前記電磁石構成要素（２３０；３３０）の導電体が、側方の並置位置で少 なくとも半巻きだけコイル芯（２３２；３３２）の周囲に案内される導電性の多 数の金属導線によって形成されることを特徴とする、請求の範囲第１項から５項 の１つに記載の直流電気機械。 ８． 前記電磁石構成要素（３０）のコイル芯（３２；１３２；２３２；３３２ ）が、回転子回転軸から径方向に間隔をとってまた前記回転子回転軸に対してほ ぼ平行に配設されることを特徴とする、請求の範囲第１項から７項の１つに記載 の直流電気機械。 ９． 前記電磁石構成要素（３０）のコイル芯（３２；１３２；２３２；３３２ ）が、永久磁石（２８）の極面方向を指して対向する電磁石構成要素の正面が円 周方向に互いにオフセットされるように、回転子回転軸から径方向に間隔をとっ てまた前記回転子回転軸に対してある角度で傾斜して配設されることを特徴とす る、請求の範囲第１項から７項の１つに記載の直流電気機械。 10. 前記コイル芯（３２；１３２；２３２；３３２）の対向する正面が、回転 子回転軸に対して径方向に等しい間隔を有することを特徴とする、請求の範囲第 １項から７項の１つに記載の直流電気機械。 11. 前記電磁石構成要素（３０）のコイル芯（３２；１３２；２３２；３３２ ）が回転子回転軸から径方向に間隔をとって、また前記永久磁石（２８）の極面 方向を指して対向する電磁石構成要素の正面が回転子回転軸から径方向に異なっ た間隔を有するように、前記回転子回転軸に対してある角度で傾斜して配設され ることを特徴とする、請求の範囲第１項から７項の１項または８項に記載の直流 電気機械。 12. すべての電磁石構成要素（３０）の前記コイル芯（３２）が、コイル芯の 正面に近い端部領域の中に設けられた非磁性材料製の両側のそれぞれ１つのリン グディスク（４１）によって互いに結合されることを特徴とする、請求の範囲第 １項から１１項の１つに記載の直流電気機械。 13. 前記コイル芯（３２）の対向する正面が、それぞれ割り当てられたリング ディスク（４１）を貫通することを特徴とする、請求の範囲第１２項に記載の直 流電気機械。 14. 円周方向に連続して回転子（２６）に向かい合った永久磁石（２８）の異 なった極性のそれぞれ２つの極面が、馬蹄形磁石方式により形成された永久磁石 のハウジング内部を指す両方の平行な極面によって形成されることを特徴とする 、請求の範囲第１項から１３項の１つに記載の直流電気機械。 15. 前記回転子に向かい合った永久磁石の正面が、非磁性の材料から成るハウ ジング正面壁部（１４ａ；１４ｂ）を通して貫通案内される弱残磁性の極片（６ ２ａ；６２ｂ）に形成され、該極片がハウジング正面壁部の外側に永久磁石のそ れぞれ１つの極に結合されることを特徴とする、請求の範囲第１４項に記載の直 流電気機械。 16. 前記極片（６２ａ；６２ｂ）が、パッケージで密接に並置保持されている が、互いに電気絶縁した変圧器プレートによって形成されることを特徴とする、 請求の範囲第１５項に記載の直流電気機械。 17. 前記永久磁石がそれぞれ棒磁石（６６）として形成され、棒端部に対して 少なくとも部分的に相補的に形成されるそれぞれの受容部（６８）内の対向する 棒端部が、それぞれの極片（６２ａ；６２ｂ）の中に保持されることを特徴とす る、請求の範囲第１５項または１６項に記載の直流電気機械。 18. 前記極片（６２ａ；６２ｂ）が回転子回転軸に対して平行に調整可能であ り、また所定の調整領域の範囲で、それぞれ割り当てられたハウジング正面壁部 （１４ａ；１４ｂ）の中に固定可能に保持されることを特徴とする、請求の範囲 第１５項から１７項の１つに記載の直流電気機械。