JP2003532355A - 電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 積層シート又はプレス成形された鉄粉から成る鉄心（45）上の環状の１つの組から成る巻線（23）と対応する環状の１つの組から成る永久磁石（36）を含み、モータ又はジェネレータ或は複合型モータ・ジェネレータ、特に、脈動電圧のための永久磁化型同期機械（ＰＭＳＭ）のような低速作動する電気機械。巻線は集結されるが、溝に分配されず、巻線心（45）は巻線なしの鉄心（46）が交互にくるように配置構成される。総ての２番目の鉄心は巻線を備えており、鉄心間の間隙ないし溝の数と極数は異なっており、溝数（ｓ）と極数（ｐ）は、｜ｓ−ｐ｜＝２^*ｍ と、ｓ＝１２^*ｎ^*ｍ という式に従い、ここにおいてｎとｍは自然数である。この電気機械は３相電圧用に構成されており、隣り合うコイルが直列接続であり、直列又は並列に接続可能な位相当たりの其のような集まりが２^*ｍとなる。このモータは車両用のホイールモータとして使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１の前置き部分に記載されている如くの、モータ又はジェネ
レータ或は複合型モータ・ジェネレータのような低速作動する電気機械に関する
。

【０００２】

【従来の技術】

低速作動する電気機械は、種々の目的のために、即ち、陸地や海の輸送手段と
して、巻き上げたり持ち上げる設備として、そして或る場合には、動力の発生の
ために、使用することができる。其のような機械は、『永久磁化型同期機械』（
ＰＭＳＭ）として知られている。しかしながら、これらの機械の幾つかは、特に
、場所的要求や効率の条件にもよるが、意図した特定の目的に適していない。

【０００３】 エネルギ供給やエネルギコストのために、エネルギ節約の要求が増大している
。このことは、特に、バッテリで動力供給される車両や他の目的のために意図さ
れたモータ／ジェネレータに妥当する。必要とされるバッテリ容量を減少させる
こと、及び、作動範囲すなわちバッテリ作動型の用途のパワー出力を拡大するこ
とである。実行可能な高効率が要求される。

【０００４】 或る状況においては、スペース経済的な要求が致命的な要素にもなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の主たる目的は、改善された電気機械、特に、同じ目的のための従来の
機械よりも省エネであり且つ省スペースであるモータを製造することである。一
般的には、産業目的のための既存の同期機械と競争できるエネルギ効率の良い電
気機械を製造することであるが、同時に、この機械は、連続的な大動力を要する
ことなく車両や他の設備を作動させるために使用され得るバッテリ駆動に適して
いなければならない。

【０００６】 減速機の必要性を回避するために電子駆動制御を備える低速作動に適した電子
機械を提供することが特に重要である。また、目的に応じた大きな制限の範囲内
に機械の重量を収めることができること、また、様々の寸法に関して同一の構成
要素を使用できることが望ましい。

【０００７】 特定の使用領域に関連した他の目的は、以下の実施態様の記載から明らかにな
ろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本発明は、請求項１に記載されている。

【０００９】 この機械は、例えば、車両やスラストプロペラやウインチのためのモータに好
適であることが分った。様々の寸法に製造することができる。１つの寸法の範囲
内において、例えば、パウダーコア（心）、マグネット、マグネット用鉄製ヨー
ク、コイル、パウダーコア用樹脂フレーム等の様々の目的のために、似ている要
素を使用できる。このような要素の標準化は、製造コストを低減する。

【００１０】 請求項２〜において、特に有益な、しかしながら、強制的ではない特徴が記載
されている。本発明に係る電気機械を、特に、モータとして、例えば、車椅子へ
の動力供給や、乗り物の推進エンジンや、ウインチや、低速回転を要する処理用
途などの様々の目的に適合させることが可能である。減速機の必要性が排除され
、対応する公知の動力ユニットよりもコストが低減される。回転制御やモータか
らジェネレータ用途への切換の複合的な使用は、機械のハウジングに大抵の場合
組み込める公知原理の基づく電子制御によって達成できる。

【００１１】 モータ用途に関して、本発明に係る電気機械は、幾つかの利点を有する。

【００１２】 作動下の低振動、従って、低ノイズ、 高い始動トルク、 高効率、特に、積層コア使用時、 設計における高い自由度、特に、主たる大きさに関して、 二重や多重のステータを装備することが容易にできること、従って、容易に大
型化できること、 標準的な構成要素、特に、パウダーコア、マグネット、鉄製ヨーク、コイル、
コイル形態に基づくこと。

【００１３】 本発明は、軸方向場（axial field）すなわち軸方向磁化に関係して使用され
る大きな利点をもたらす。半径方向場（radial field）において動作し、それは
気楽な取付け及び取り外し時に特に重要なことである。

【００１４】 本発明の更なる詳細は、以下の実施態様の記載から明らかになるであろう。

【００１５】 本発明は、添付図面に従って更に詳細に記載される。

【００１６】

【発明の実施の形態】

図１の電気機械は、車椅子、車、その他の車輪付き輸送手段のような車両に動
力供給するのに適したモータである。例えば、制動時に、ジェネレータ（発電機
）として定時の使用のために設けることができる。モータは、シャフト１１を含
み、該シャフト１１は、キー溝１３及びキー１４を備えた内方に漸次縮小する端
部１２によって、支持アーム１５又は車両の対応ブラケットで保持されている。
ワッシャ１７付きのナット１６によって固定される。

【００１７】 シャフト１１は、ステータ部分１８と回転する部分とを支持しており、両者は
、複合構成要素から成る。ステータ部分１８は、放射状に延びる中央フランジ２
０を備えてシャフトに嵌着されたハブ１９を含み、該フランジ２０は、円筒状ス
テータブッシング２１を接続支持し、該ブッシング２１は、支持アーム１５に向
って延出するが、この要素から軸方向所定距離で終わっている。ステータブッシ
ング２１は、外周周りに分配された嵌め込み巻線（inlaid windings）を備えた
プラスチック製の型成形された成形品（molded form）２２を有する。図示実施
態様において、１８に別けられているステータコイル２３が設けられる。ステー
タコイルは、半径方向断面において、後述するロータ部分と協働する矩形形状を
有する。ステータ巻線の詳細は後述する。

【００１８】 ロータ及びホイールの支持のために、環状の内側ディスク２４及び環状の外側
ディスク２５が設けられる。外側ディスクは、内側ディスクによって支持される
略円筒状のリム２６と一体である。

【００１９】 内側ディスク２４は、支持アーム１５の近傍のシャフトに装着されたベアリン
グ２８を備えたベアリングハウジング２７によって支持されている。外周におい
て、内側ディスク２４は、リム２６のフランジ２９にネジ３０で連結されている
。

【００２０】 外側ディスク２５は、ハブ１９の端部に装着されており、シャフト１１の端部
のベアリング３３のためのハウジングを提供している中央エンクロージャ３２に
ネジ３１で連結されている。リム２６の外側端部は、第２のフランジ３４を有す
る。該フランジ３４は、内側フランジ２９と共に、タイヤ（図示せず）や他のホ
イールトラックのためのスペースを提供する。チューブバルブを収容するために
、リム２６は、外側フランジ３４に隣接する開口部３５を有する。

【００２１】 ディスク２４及び２５は、モータハウジング及びロータ支持体として機能し、
各々が一式のロータセグメント又はマグネットを有する。図示実施態様において
、各側に３８あるマグネットは、公知の永久磁石材料で製造することができる。
それらは、外部からネジ３８で各ディスク２４、２５に装着される鉄製リング３
７によって支持される。マグネットの数は巻線の鉄製要素の間の溝の数と異なる
、ということが重要である。

【００２２】 マグネット３６とステータ成形品２２との間には、エアギャップＡが存在する
。このギャップは、不変であり、ベアリング３３の外側構造のために部分的であ
り、高い安定性をもたらしている。

【００２３】 パワーケーブル（図示せず）を巻線２３まで導入するために、シャフト１１は
、傾斜ボア４０を介してステータブッシング内部のスペース４１と連通している
軸方向ボア３９を有する。シャフトを貫通する連続的なボアは、シャフト端部で
スペース４２と連通し、電子動力制御回路の部品の収容を可能にしている。

【００２４】 ステータブッシング２１内のスペース４１は、制御回路の構成要素を収容でき
る。制動装置は、或る目的、例えば、車両での使用のために、ディスク２４、２
５の間のフリースペースに配置できる。

【００２５】 図２において、図１の軸方向の構成の巻線が図解的に示されており、対になっ
ている３組のステータ巻線２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、各対応の２３Ａ’、２３Ｂ
’、２３Ｃ’は、積層シート又は鉄粉から形成される鉄心４５に装着される。コ
イルは、溝ではないところに分配配置される。各組の巻線は、３つの鉄心を取り
囲んでおり、１つの自由鉄心４６は、交換可能に配置されている。従って、３６
個の鉄心４５が存在する。

【００２６】 一般に、溝数ｓと極数ｐは、次の ｜ｓ−ｐ｜＝２^*ｍ ｓ＝１２^*ｎ^*ｍ という式に従う。ｎとｍは、自然数であり、直列又は並列に接続可能な位相当
たりの其のような集まりが２^*ｍとされる。

【００２７】 一組の巻線は、図示のように直列に或は並列に連結でき、いずれの場合も三相
給電（3 phase feeding (ＲＳＴ)）用である。

【００２８】 鉄粉を備えた実施態様は、シート薄層（sheet lamells）で準備される対応要
素よりも低い効率を有しているが、使用時間の制限された幾つかの設備のために
必要なことではない。他方、これにより運転費が実質的に低下する。

【００２９】 鉄心４５のステータ巻線２３は、プラスチック製の構成要素すなわちステータ
成形品２３（図１）の中に型成形される。

【００３０】 図３において、図２の巻線のための巻き図解が示され、各位相のための巻線の
組や直列若しくは並列に接続するために準備された端部が示されている。図では
、ｎ＝３、ｍ＝１である。

【００３１】 〔変更例〕 従来の積層板の形式の鉄心は、使用することができる。これによって高い効率
が得られるが、幾分コスト高になる。目的及び利用が最適の解決策を決定するこ
とになろう。使用及び設計は、様々のニーズに応じて変更可能である。１つの態
様において、外側リム２６を備えたディスク２４、２５は、支持体に取り付ける
ことができ、他方、シャフト１１は、回転すべきユニットに連結される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 低速作動する車両用の内蔵型ホイールモータとして使用するように適合される
実施態様の軸方向断図であり、この実施態様は車椅子や車やその他の輸送目的に
適用可能である。

【図２】 鉄粉製の心を備えたステータ巻線の図解的断面図である。

【図３】 図２の巻線のための図解図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層シート又はプレス成形された鉄粉から成る鉄心（45）上
   の環状の一式の巻線（23）と対応する環状の一式の永久磁石（36）を含み、モー
   タ又はジェネレータ或は複合型モータ・ジェネレータ、特に、脈動電圧のための
   永久磁化型同期機械（ＰＭＳＭ）のような低速作動する電気機械において、 巻線は、集結されるが溝には分配されず、 巻線心（45）は、巻線なしの鉄心（46）が交互にくるように配置構成され、総
   ての第２番目の鉄心が巻線を備え、 心間の間隙である溝の数と極の数とは、異なっており、溝数（ｓ）と極数（ｐ
   ）とは、次の式 ｜ｓ−ｐ｜＝２^*ｍ ｓ＝１２^*ｎ^*ｍ に従い、ｎとｍは自然数であり、３相電圧用に構成されており、隣り合うコイ
   ルが直列接続であり、直列又は並列に接続可能な位相当たりの其のような集まり
   が２^*ｍとされることを特徴とする電気機械。
2. 【請求項２】 複合的なエアギャップを形成するために２個以上のモータが
   並置され、軸方向場を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械。
3. 【請求項３】 固定されたステータ巻線を有し、 該ステータ巻線（23）がチューブ状の支持体（21）によって支持され、 該ステータ巻線（23）が非導電性材料から成る円筒状支持体の中に組み込まれ
   、 磁石要素（36）は、対称配置される２つの環状アレイの形式で取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１記載の電気機械。
4. 【請求項４】 環状アレイ形式の磁石要素（36）は、ホイールのリム（26）
   を間に支持する一対の環状ディスク（24,25）に取付けられ、チューブ状の支持
   体（21）は、固定された支持体シャフト（11）に取付けられることを特徴とする
   請求項３記載の電気機械。