JP2003534759A - 電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つの機械ユニット（１）を備えた電気機械に関する。この機械ユニットは、複数の磁束導体（３′，３′′）と各磁束導体を通る実質的に閉じた巻線経路内に延びる巻線を形成する電気導体とを含む固定子、及び或る数の永久磁石素子（１２′，１２′′）を含む少なくとも１つの第１可動素子（１０）であって、かつ有限長を有するかつ前記磁束導体の少なくとも或るいくつかによって形成された空間内の第１運動経路に沿って固定子に関して往復運動で運動可能である少なくとも１つの第１可動素子（１０）を含む。巻線経路は、第１運動経路と実質的に平行に延びる第１電流搬送部分（６ａ）を含む。各磁束導体（３′，３′′）は、前記永久磁石素子（１２′，１２′′）の１つと一緒に、前記電流搬送部分の回りに延びる閉じた磁束回路を形成するように配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景と先行技術） 本発明は、磁束導体と前記磁束導体を通して延びる巻線とを有する固定子、及
び固定子に関して運動可能である少なくとも１つの可動素子を含む電気機械に関
する。

【０００２】 リニア電気機械（ｌｉｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ）は、種
々な関係の中で、例えば、自由ピストン・エンジン、すなわち、シリンダ・ハウ
ジング内を機械的に自由に運動可能であるピストンを備えたエンジンとして知ら
れている。したがって、ピストンからのエネルギーの転送のための、コネクティ
ング・ロッド又はクランク・シャフトのような機械的素子があるのではなくて、
ピストンの運動エネルギーはリニア電気機械によって電気エネルギーに直接変換
される。このようなリニア発電機は、例えば、ピストン内に磁気素子を及びシリ
ンダ・ハウジングの壁内に電磁素子（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｌｅ
ｍｅｎｔ）を含むことができる。

【０００３】 ＵＳ−Ａ−５，７８８，００３号は、自動車を駆動するこのような自由ピスト
ン型の燃焼エンジンを開示する。そのエンジンは統合発電機（ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と適切に調整し、そこでは内部
導電巻線を有するピストンが周囲の外部巻線に関して往復運動を遂行するように
配置されている。動作中、外部巻線は磁界を生じ、そこでは電気効果は内部巻線
内に発生される。発生された電気効果は、機械的整流子によって内部巻線から得
られ、それで電気効果は自動車を駆動する電動機によって使用される。このよう
な整流子は、摩耗に冒されかつ寿命を限定される。

【０００４】 ＵＳ−Ａ−５，３４７，１８６は、磁石と巻線が互いに関して運動するように
備わるリニア発電機に関する。磁界中の巻線の相対運動は巻線内に電流を発生し
、電流は外部の電流回路によって使用されることがある。この書類は、磁気誘導
、極く以前から知られている現象に対する基本的原理を説明する。新事項は、相
対運動に対して中正位置を維持することを意図した部材であるように見える。

【０００５】 在来の電気機械は、縦（若しくは長さ方向の）磁束原理（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉ
ｎａｌ ｆｌｕｘ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に従って動作し、これは各固定子（ス
テータ）素子の磁束面が回転子（ロータ）の運動方向に平行であることを意味す
る。ＳＥ−Ｂ−４６３ ０６１号は、横磁束原理（ｔｒａｖｅｒｓａｌ ｆｌｕ
ｘ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に従って動作する電気機械を開示する。この既知の機
械は或る数の永久磁石を備えた回転子と相当する数の固定子素子を備えた固定子
を含み、固定子素子は誘導磁束が回転子の運動方向に垂直な経路に主として従う
というような方法で用意される。その既知の機械は、高効果密度を特徴とする、
すなわち、機械の体積に関して高効果が得られる。その書類は、横磁束を用いる
回転機械を開示する。確かに、リニア設計がこの書類に開示されているが、しか
し単に図解目的のためである。その書類は、いかに横原理をリニア機械へ、特に
固定子に関して往復運動を行う素子を備えたリニア機械へ、転送することができ
るかに関しては、情報を与えない。

【０００６】 ＤＥ−Ａ−１９８ １１ ０７５は、複数の磁束導体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆ
ｌｕｘ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）を備えた固定子と或る数の永久磁石素子を備え
た可動素子とを有するリニア電気機械を開示する。閉じた巻線経路が可動素子の
運動方向に実質的に平行に延びる。各磁束導体は、永久磁石素子と一緒に、閉じ
た磁束回路を形成する。磁束の方向は可動素子に沿って各回路内で同じであり、
それゆえ、磁束導体は永久磁石素子の幅に相当する距離の間隔を互いに取って備
えられる。

【０００７】 （発明の概要） 本発明の目的は、固定子と往復可動素子を備えた改善された電気機械を用意す
ることである。特に、本発明は、高効率のこのような機械を目的とする。

【０００８】 この目的は、少なくとも１つの第１機械ユニットを含む電気機械によって達成
され、このユニットは、 − 複数の磁束導体と各磁束導体を通る実質的に閉じた巻線経路内に延びる巻
線を形成する電気導体とを含む固定子、 − 或る数の永久磁石素子を含む少なくとも１つの第１可動素子であって、か
つ有限長を有するかつ前記磁束導体の少なくとも或るいくつかによって形成され
た空間内の第１運動経路に沿って固定子に関して往復運動で運動可能である少な
くとも１つの第１可動素子 を含む少なくとも１つの機械ユニットを含み、この電気機械においては、 実質的に閉じた巻線経路は運動経路と実質的に平行に延びる第１電流搬送部分
を含み、 各磁束導体は、前記永久磁石素子の１つと一緒に、前記電流搬送部分の回りに
延びる閉じた磁束回路を形成するように配置され、かつ 磁束導体はそれぞれの磁束回路内で永久磁石素子に関して磁束の方向に対して
交番順序に配置されている。

【０００９】 このような設計によって、横磁束原理に従って動作するかつエンジンやポンプ
のような機械のピストンを形成する又はこれに確り固定されることがある往復可
動素子を含む電気機械が得られる。固定子の各磁束導体を通る実質的に閉じた巻
線経路内に巻線が延びることの賜で、巻線の総量を減らすこともでき、結局、損
失が少なくなる。更になお、固定子の磁束導体を互いに比較的接近して配置する
こともでき、このことが電気機械の重量ばかりでなく体積に対して高効果密度（
ｈｉｇｈ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｎｓｉｔｙ）をもたらす。このようにして、電気
機械の高効率を得ることもできる。

【００１０】 交番順序のおかげで、各時点で巻線に誘導された電圧は同じ方向を持つこと、
及び永久磁石素子が磁束導体に対して１ステップ運動するというように可動素子
が運動するとき巻線を通しての電圧は各磁束回路毎に同時に方向を変えることが
保証される。

【００１１】 本発明の実施の形態に従って、各磁束回路は、運動経路に実質的に垂直に拡が
る面と平行である磁束を含む。それによって、隣接永久磁石素子の中心点間の距
離は、隣接磁束導体の中心点間の距離に実質的に等しい。このようにして、本発
明に従う電気機械は、固定子の或る定まった長さに沿って、可動素子の永久磁石
素子と同じ数の固定子素子、すなわち、磁束導体を含むことになる。結果として
、電気機械の高効率が得られる。このような設計は、永久磁石素子を永久磁石素
子の磁気方向に対して交番順序に配置することによって行われることがある。

【００１２】 本発明の更に他の実施の形態に従って、各磁束回路は、その回路の永久磁石素
子の極とその回路の磁束導体の端表面との間の第１ギャップ、及びその回路の永
久磁石素子の第２極とその回路の磁束導体の第２端表面との間の第２ギャップを
含む。それによって、永久磁石素子は、磁気方向が運動経路内での可動素子の運
動方向に実質的に垂直に延びるというように配置される。このような方法で、比
較的小さい幅かつ高さを持つ可動素子を設計することが可能であるが、それは可
動素子がなんらの実質的な更に他の構成要素も必要としないからである。それゆ
え、可動素子は、軽量であることもでき、このことは往復運動を行う可動素子に
とって重要な利点である。

【００１３】 本発明の更に他の実施の形態に従って、可動素子は、ハウジング内に運動可能
に配置されている少なくとも１つのピストンに接続される。電気機械は、このよ
うにして、発電機として利用することもでき、そこでは、ピストンは、自明の方
法で燃焼プロセスによってハウジング内で運動させられる。電気機械は、例えば
、ピストン・ポンプを駆動する電気エンジンとしてまた利用することもできる。

【００１４】 本発明の更に他の実施の形態に従って、第１機械ユニットは第２可動素子を含
み、第２可動素子は或る数の永久磁石素子を含みかつ第１運動経路に平行に延び
る第２運動経路に沿って固定子に関して往復運動で運動可能であり、及びそこで
は実質的に閉じた巻線経路が第２電流搬送部分を含み、この電流搬送部分は第２
運動経路と実質的に平行に延びる。このようにして、実質的に閉じた巻線経路の
非常に大きな部分を電流発生に利用することもでき、それゆえ、損失は非常に低
レベルに維持される。好適には、また第２可動素子がピストンに接続される。し
かしながら、注意を要するのは、２つの可動素子がそれぞれのピストンに接続さ
れることがある、つまり、より精確にいえば、可動素子の各端で分離ピストンに
接続されることがあることである。更になお、巻線経路の第１電流搬送部分は前
記磁束導体の第１半分と実質的に関連しており、かつ巻線経路の第２電流搬送部
分は前記磁束導体の第２半分と実質的に関連している。好適には、第１可動素子
の永久磁石素子は第１電流搬送部分と関連している磁束導体と適切に調整するよ
うに配置されており、かつ第２可動素子の永久磁石素子は第２電流搬送部分と関
連している磁束導体と適切に調整するように配置されている。

【００１５】 本発明の更に他の実施の形態に従って、前記可動素子の隣接永久磁石素子は、
実質的に磁気的不伝導性である中間素子によって互いに分離されている。それに
よって、可動素子の永久磁石素子と中間素子は、電気機械の使用の間中可動素子
に作用する力に抵抗する構造を形成するように配置されることがある。このよう
な設計は、好適には、２つのピストン間に延びかつそれらのピストンを接続する
長く伸びたロッドの形状を有する。このようなロッドは、それゆえ、交番配置さ
れた単に永久磁石素子と中間素子から構成されることがある。更になお、固定子
の隣接磁束導体は、磁気的に絶縁性である中間素子によって互いから分離される
ことがある。

【００１６】 本発明の更に他の実施の形態に従って、電気機械は第２機械ユニットを含み、
第２機械ユニットは、 − 複数の磁束導体と各磁束導体を通る実質的に閉じた巻線経路内に延びる巻
線を形成する電気導体とを含む固定子、及び − 或る数の永久磁石素子を含む少なくとも１つの第１可動素子であって、か
つ有限長を有するかつ前記磁束導体の少なくとも或るいくつかによって形成され
た空間内の第１運動経路に沿って固定子に関して往復運動で運動可能である少な
くとも１つの第１可動素子 を含み、この電気機械においては、 実質的に閉じた巻線経路は第１運動経路と実質的に平行に延びる第１電流搬送
部分を含み、 各磁束導体は前記永久磁石素子の１つと一緒に、前記部分の回りに延びる閉じ
た磁束回路を形成するように配置され、かつ 第１機械ユニットは第１位相位置で動作しかつ第２機械ユニットは位相角だけ
第１位相位置から変位した第２位相位置で動作するように配置される。

【００１７】 このような更に他の機械ユニットによって、電気機械を２相機械として設計す
ることもでき、そこでは２つの機械ユニットは適当な位相角、例えば、９０゜だ
け互いから変位していることがある。注意を要するのは、数相、例えば、３相で
以て電気機械を設計することがもちろん可能であり、そこでは電気機械は３つの
このような機械ユニットを含むことである。異なった機械ユニットは、可動素子
が互いに平行に運動しているというように、互いに傍らに配置されることがある
。それによって、異なった機械ユニットの可動素子を、各機械ユニット毎に、１
つか２つの共通ピストン又は２つの分離ピストンに接続することが可能である。

【００１８】 本発明を、単に例として開示される異なった実施の形態によって、かつ添付図
面を参照して更に綿密に説明することにする。

【００１９】 （発明の異なった実施の形態の詳細な説明） 図１〜４は、第１機械ユニット１と第２機械ユニット２を備えた電気機械の第
１実施の形態を開示する。機械ユニット１と２は実質的に同等の設計を有し、し
たがって、第１機械ユニットをより綿密に説明するだけにする。

【００２０】 第１機械ユニット１は固定子を含み、この固定子は複数の磁束導体３′、３′
′、４′、４′′を含む。第１機械ユニット１はまた巻線６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄを形成し、これらの巻線は１つ又はいくつかのコイルからなることがある。巻
線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは実質的に閉じた経路を形成し、この経路は各磁束導
体３′、３′′、４′、４′′を通して延びる。閉じた巻線経路は、第１電流搬
送部分６ａと第２電流搬送部分６ｂを有する長く延びたリングを形成する。第１
電流搬送部分６ａは磁束導体３′と３′′を通して延び、及び第２電流搬送部分
６ｂは磁束導体４′と４′′を通して延びる。２つの電流搬送部分６ａと６ｂは
、実質的に直線であり、互いにかつ第１機械ユニット１の縦軸ｘに実質的に平行
に延びる。２つの部分６ａと６ｂは、円滑な湾曲を形成する２つの電流搬送接続
部分６ｃと６ｄによって互いに接続される。接続部分６ｃと６ｄの半分は図４か
ら明らかである。

【００２１】 磁束導体３′、３′′、４′、４′′は対で備わり、磁束導体３′は第１電流
搬送部分６ａの回りに延び、及び磁束導体４′は第２電流搬送部分６ｂの回りに
延びる。同じようにして、磁束導体の隣接対内で、磁束導体３′′は第１電流搬
送部分６ａの回りに延び、及び磁束導体４′′は第２電流搬送部分６ｂの回りに
延びる。１つのこのような対内の磁束導体は、磁気伝導材料の統合ユニットを形
成する。それによって、２つの磁束導体３′と４′は共通部５を含み、この共通
部は２つの磁束導体の間に延びかつ突起部５′を含む。突起部５′は、磁束導体
３′と４′との間に突起する。突起部５′は、磁束導体３′、４′の各々の第１
端表面７を形成する。前記端表面７から距離を取ってかつこの端表面と実質的に
反対に、各磁束導体３′、４′は、第２端表面８を有する。隣接磁束導体３′′
と４′′は、共通部５と突起部５′′を備えて相当する方法で設計され、突起部
５′′は突起部５′に関して反対方向に延びる。

【００２２】 好適には、磁束導体３′、３′′、４′、４′′は、軟磁性、焼結粉材料で製
造され、この材料では各粒子は絶縁層によって囲まれることがある。このような
材料は、特に高周波数でうず電流損が少なくなる結果を導く。粉末材料は、簡単
な方法で三次元で所望の形状に形成することもできる。隣接磁束導体間に、中間
素子９があり、この素子は磁気的非伝導性かつ非導電性である。それゆえ、磁束
導体３′、４′の各対は、このような中間素子９によって磁束導体の隣接対から
分離され、この中間素子は図３に明確に現れている。

【００２３】 第１機械ユニット１はまた、２つの可動素子１０、１１を含む。各このような
可動素子１０、１１は、或る数の永久磁石素子１２′、１２′′、及び各永久磁
石素子１２′、１２′′間に中間素子１３を含む。永久磁石素子１２′、１２′
′と中間素子１３は、これらの素子が互いの後に列に配置されるというようにし
てロッド状形態をして備わる。永久磁石素子１２′は一方向に北極Ｎを指向して
いるのに反して、隣接永久磁石素子１２′′は北極Ｎを反対方向に指向させてい
る。隣接永久磁石素子１２′、１２′′を分離する中間素子１３は、実質的に磁
気的非伝導性かつ実質的に非導電性である。長く延びた可動素子１０と１１は、
縦軸ｘに平行に延びかつ、それぞれ、第１運動経路と第２運動経路、すなわち、
縦軸ｘに沿って磁束導体３′、３′′、４′、４′′に関して往復運動で運動す
るように配置されている。

【００２４】 図１、２、及び３から明らかなように、可動素子１０と１１はそれぞれの磁束
導体３′、３′′、４′、４′′の第１端表面７と第２端表面８との間に備わる
、より精確には、永久磁石素子１２′、１２′′はエアギャップが永久磁石素子
１２′、１２′′の１つの極と第１端表面７との間に形成されかつエアギャップ
が永久磁石素子１２′、１２′′の他の極と第２端表面８との間に形成されると
いうようにして端表面７と８との間に配置される。それゆえ、各磁束導体３′、
３′′、４′、４′′は、前記永久磁石素子１２′、１２′′の１つと一緒に、
閉じた磁束回路を形成するように配置され、この磁束回路は電流搬送部分６ａと
６ｂの１つの回りに延びる。

【００２５】 それゆえ、各磁束回路内の磁束は、縦軸ｘ、すなわち、２つの電流搬送部分６
ａと６ｂの方向ばかりでなく、可動素子１０、１１のそれぞれの運動経路に実質
的に垂直である面に平行であることになる。

【００２６】 隣接永久磁石素子１２′、１２′′の中心点間の距離は、隣接磁束導体３′、
３′′、４′、４′′の中心点間の距離に実質的に等しい。同じようにして、端
表面７、８の断面積と永久磁石素子１２′、１２′′の断面積は、寸法と形状の
両方に関して実質的に同等である。固定子の或る定まった長さにわたって見られ
と、それは、可動素子１０、１１の相当する長さの永久磁石素子１２′、１２′
′の数と同じ数の磁束素子３′、３′′、４′、４′′を含むことになる。

【００２７】 図１と２から明らかなように、磁束導体３′、３′′、４′、４′′は、それ
ぞれの磁束回路内で永久磁石素子１２′、１２′′に関して磁束の方向に対して
交番順序に備わる。これは、巻線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、すなわち、第１電流
搬送部分６ａと第２電流搬送部分６ｄに関して磁束の方向が静的反射（ｓｔａｔ
ｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）では各磁束回路内で実質的に同じであるというよ
うにして、磁束導体３′、３′′、４′、４′′は配置されることを意味する。
しかしながら、可動素子１０、１１が１つの磁束導体３′、４′から隣接磁束導
体３′′、４′′へ１ステップ運動するとき、各磁束回路３′、３′′、４′、
４′′内の磁束は方向を変え、その結果また巻線６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ内の誘
導電圧が方向を変える。

【００２８】 可動素子１０、１１の永久磁石素子１２′、１２′′と中間素子１３は、使用
の間中可動素子１０、１１に作用する大きな力に抵抗することができる構造を形
成するように配置される。注意を要するのは、開示した実施の形態での可動素子
１０、１１はいかなる更に他の強化構造素子も含まないことである。しかしなが
ら、強化構造素子、例えば、図１と２に見られる可動素子１０、１１の上と下に
備わる伸びた強化ロッドのようなものを可動素子１０、１１に具備することは、
可能である。このような伸びた強化ロッドは、電気機械の電気及び磁気特性に影
響することはない。というのは、磁石極Ｎ、Ｓと端表面７、８との間のエアギャ
ップが影響されないからである。可動素子１０、１１を可能な限り軽い重量を持
つように作ることがまた有利である。というのは、それらは連続加速を伴う往復
運動を行うことになっており、したがって多過ぎる更に他の部品を回避すること
がもちろん望ましいからである。可動素子１０、１１は、永久磁石素子１２′、
１２′′と中間素子１３を互いに取り付けることによって製造されることがある
。開示した構造が得られるようにして、長く延びた素子の部分を反対方向に磁化
することもまた可能である。

【００２９】 開示した実施の形態では、可動素子１０、１１は、ピストン２０、２１に接続
されている。図３は、一端に２つの可動素子１０、１１用共通ピストン２０及び
他端に２つの可動素子１０、１１用他の共通ピストン２１を開示する。各ピスト
ン２０、２１は、それぞれ、シリンダ・ハウジング２２、２３内に運動可能に備
わる。注意を要するのは、各可動素子１０、１１に各端に分離ピストンを具備す
ることもまた可能であることである。

【００３０】 電気機械は発電機として動作するために利用することもでき、そこではシリン
ダ・ハウジング２２、２３はピストン２０、２１加速用のそれぞれ膨張室を形成
する。適当な応用がスエーデン特許出願第９９０４７３３−４号に開示されてお
り、この特許出願は電気効果を発生するかつ燃焼エンジンのピストンの位置を制
御する電気機械を備えた燃焼エンジンを説明する。シリンダ・ハウジング２２、
２３は、このような発電機応用では、例えば、燃料又は燃料／酸化剤混合物の供
給用にインレット・チャネル２４、及び燃焼ガスの排出用にアウトレット・チャ
ネル２５を含む。開示した実施の形態では、燃焼室は２サイクル原理に従って動
作するように配置されているが、４サイクル・エンジンを利用することもまた本
発明の範囲内で、もちろん、可能である。注意を要するのは、燃焼エンジンの全
ての型式を電気機械と組み合わせることもできることであり、かつそれは特にい
わゆるＨＣＣＩエンジン（Ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｂｕｓ
ｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）に指向しており、このエンジンはオットー（Ｏｔｔ
ｏ）サイクル・エンジンとディーゼル・エンジンとの間の混合と看なすこともで
き、そこでは酸化剤と燃料の混合物が燃焼室に導入されかつ自己着火を通して高
圧縮で着火される。また、他の型式のピストン・エンジン、例えば、ステーリン
グ（Ｓｔｉｒｉｎｇ）エンジンが使用可能である。注意をまた要するのは、可動
素子１０、１１の一端のピストンシリンダ配置がスプリング配置によって置き換
えられることがあり、このスプリング配置は、例えば、燃焼ガスの排出のために
又は燃料空気混合物の圧縮のために、ピストンを強制的に他端へ戻すように配置
されていることである。電気機械は、ピストン・ポンプを駆動する電動機として
利用されることがあり、そこではインレット・バルブとアウトレット・バルブ（
開示してない）がポンプされる媒体の供給と排出のために各シリンダ・ハウジン
グ２２、２３に備わる。

【００３１】 図１、２、及び４から明らかなように、第２機械ユニット２は、可動素子１０
、１１が互いに実質的に平行であるように、第１機械ユニット１の傍らに配置さ
れている。図４は、いかに第１機械ユニット１の可動素子１０、１１の永久磁石
素子１２′、１２′′を第２機械ユニット２の可動素子１０、１１の永久磁石素
子１２′、１２′′に関して変位させるとができるか図解する。このようにして
、２つの機械ユニット１と２の間で位相変位を得ることもでき、それゆえ、２相
電圧を発生する電気機械を用意することが図４に開示した２つの機械ユニットで
以て可能である。位相角を望む通りに、例えば、９０゜に選択することもできる
。注意を要するのは、電気機械は原理的に任意の数の機械ユニットを具備するこ
とができ、それらの機械ユニットは部分的に同じ又は異なった位相位置で動作す
ることもできることである。

【００３２】 図４で、２つの機械ユニット１と２の可動素子１０、１１は、一端で共通ピス
トン２０に、かつ他端で第２共通ピストン２１に接続されている。この実施の形
態では、それゆえ、２つの共通ピストン２０、２１と適切に調整する４つの可動
素子１０、１１がある。

【００３３】 図５は、機械ユニット１、２の両方に対して、それぞれ、分離ピストン２０、
２１と２０′、２１′を備えた２相機械の他の実施の形態を開示する。残りにつ
いては、この実施の形態は、図１〜４に開示した実施の形態に等しい。

【００３４】 図６と７は、いかに２つの機械ユニット１、２を互いに横方向傍らに配置する
ことができるか、すなわち、４つ可動素子１０、１１が共通面を含むことを図解
する。

【００３５】 図８と９は第４実施の形態を開示し、この形態は巻線６ａ、６ｂが可動素子１
０、１１の傍らに完全に位置している事実によって先行実施の形態と異なる。こ
のようにして、接続部分６ｃと６ｄは、図４に開示した方法で外向きに曲げられ
る必要はない。

【００３６】 図１０と１１は第５実施の形態を開示し、この形骸は永久磁石素子１２′、１
２′′がそれら永久磁石素子に接近しかつそれらから離れる磁束の方向に関して
傾斜しているという事実によって先行実施の形態と異なる。この実施の形態では
、可動素子１０と１１は、永久磁石素子１２′、１２′′へ及びから磁束を可動
素子１０、１１を通して導通させる磁束導体３１、３２を含む。開示した実施の
形態では、全ての永久磁石素子１２′、１２′′は、同じ方向に傾斜している。
素子１０の１つの永久磁石素子１２′、１２′′を第１方向に傾斜させかつ他の
素子１１の永久磁石素子１２′、１２′′を第１方向に関して実質的に９０゜に
延びる他の方向に傾斜させることがまた可能である。

【００３７】 図１２と１３は、本発明の第５実施の形態に類似の第６実施の形態を開示する
が、しかしここに磁極７と８は可動素子１０と１１と同じ傾斜角だけ傾斜してい
る。

【００３８】 注意を要するのは、相当する機能を有する構成要素及び素子は、全ての実施の
形態で同じ参照符号を付けられていることである。

【００３９】 本発明は、開示した実施の形態に限定されるのではなく、前掲の特許請求の範
囲内で変更されかつ修正されることがある。

【００４０】 開示した実施の形態は、直線機械を含む、すなわち、可動素子１０、１１の運
動経路が直線である。しかしながら、これらの運動経路を湾曲させることも可能
である。本質は、可動素子１０、１１が往復運動を行うことである。

【００４１】 図１、２、及び６に開示した断面図では、磁束導体３′、３′′、４′、４′
′は、鋭い縁を持って概略的に開示されている。しかしながら、注意を要するの
は、これらの素子３′、３′′、４′、４′′は、有利上、丸み付けした隅を持
って設計されることであり、このことが磁束伝導能力を改善する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従う電気機械の第１実施の形態の概略断面図である。

【図２】 図１の機械の他の断面図である。

【図３】 図１と２中の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う概略断面図である。

【図４】 図１と２中の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。

【図５】 本発明に従う電気機械の第２実施の形態についての図４のものに類似の概略断
面図である。

【図６】 本発明に従う電気機械の第３実施の形態の概略断面図である。

【図７】 図６の機械の他の断面図である。

【図８】 本発明の第４実施の形態に従う電気機械についての図１のものに類似の概略断
面図である。

【図９】 図８の機械の他の断面図である。

【図１０】 本発明の第５実施の形態に従う電気機械についての図１のものに類似の概略断
面図である。

【図１１】 図１０の機械の他の断面図である。

【図１２】 本発明の第６実施の形態に従う電気機械についての図１のものに類似の概略断
面図である。

【図１３】 図１２の機械の他の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 − 複数の磁束導体（３′，３′′）と各磁束導体を通る実
   質的に閉じた巻線経路内に延びる巻線（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を形成する電
   気導体とを含む固定子と、 − 或る数の永久磁石素子（１２′，１２′′）を含む少なくとも１つの第１
   可動素子（１０）であって、かつ有限長を有するかつ前記磁束導体の少なくとも
   或るいくつかによって形成されている空間内の第１運動経路に沿って固定子に関
   して往復運動で運動可能である少なくとも１つの第１可動素子（１０）と を含む少なくとも１つの第１機械ユニット（１）を含み、 実質的に閉じた巻線経路は第１運動経路と実質的に平行に延びる第１電流搬送
   部分（６ａ）を含み、 各磁束導体（３′，３′′）は前記永久磁石素子（１２′，１２′′）の１つ
   と一緒に、前記電流搬送部分（６ａ）の回りに延びる閉じた磁束回路を形成する
   ように配置され、かつ 磁束導体（３′，３′′）はそれぞれの磁束回路内で永久磁石素子（１２′，
   １２′′）に関して磁束の方向に対して交番順序に配置されている 電気機械。
2. 【請求項２】 各磁束回路は第１運動経路に実質的に垂直に拡がる面と平行
   である磁束を含む請求項１記載の電気機械。
3. 【請求項３】 隣接永久磁石素子（１２′，１２′′）の中心点間の距離は
   隣接磁束導体（３，３′′）の中心点間の距離に実質的に等しい請求項１と２の
   いずれか１つに記載の電気機械。
4. 【請求項４】 永久磁石素子（１２′，１２′′）は永久磁石素子（１２′
   ，１２′′）の磁気方向に対して交番順序に配置されている先行請求項のいずれ
   か１つに記載の電気機械。
5. 【請求項５】 磁束導体（３′，３′′）は巻線（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ
   ）に関しての磁束の方向が各磁束回路内で実質的に同じであるというような方法
   で配置されている先行請求項のいずれか１に記載の電気機械。
6. 【請求項６】 各磁束回路はその回路の永久磁石素子（１２′，１２′′）
   の極（Ｎ，Ｓ）とその回路の磁束導体（３′，３′′）の端表面（７，８）との
   間の第１ギャップと、その回路の永久磁石素子（１２′，１２′′）の第２極（
   Ｓ，Ｎ）とその回路の磁束導体の第２端表面（７，８）との間の第２ギャップと
   を含む先行請求項のいずれか１つに記載の電気機械。
7. 【請求項７】 第１可動素子（１０，１１）はハウジング（２２，２３）内
   に運動可能に配置されている少なくとも１つのピストン（２０，２１）に接続さ
   れている先行請求項のいずれか１つに記載の電気機械。
8. 【請求項８】 第１機械ユニットは或る数の永久磁石素子（１２′，１２′
   ′）を含むかつ第１運動経路と平行に延びる第２運動経路に沿って固定子に関し
   て往復運動で運動可能である第２可動素子（１１）を含み、及び実質的に閉じた
   巻線経路は第２運動経路と実質的に平行に延びる第２電流搬送部分（６ｂ）を含
   む先行請求項のいずれか１つに記載の電気機械。
9. 【請求項９】 また第２可動素子（１１）はピストン（２０，２１）に接続
   されている請求項７と８記載の電気機械。
10. 【請求項１０】 巻線経路の第１電流搬送部分（６ａ）は前記磁束導体の第
    １半分（３′，３′′）と実質的に関連しており、かつ巻線経路の第２電流搬送
    部分（６ｂ）は前記磁束導体の第２半分（４′，４′′）と実質的に関連してい
    る請求項８と９のいずれか１つに記載の電気機械。
11. 【請求項１１】 第１可動素子（１０）の永久磁石素子（１２′，１２′′
    ）は第１電流搬送部分（６ａ）と関連している磁束導体（３′，３′′）と適切
    に調整するように配置されており、かつ第２可動素子（１１）の永久磁石素子（
    １２′，１２′′）は第２電流搬送部分（６ｂ）と関連している磁束導体（４′
    ，４′′）と適切に調整するように配置されている請求項８と１０記載の電気機
    械。
12. 【請求項１２】 前記可動素子（１０，１１）の隣接永久磁石素子（１２′
    ，１２′′）は実質的に磁気的不伝導性である中間素子（１３）によって互いか
    ら分離されている先行請求項のいずれか１つに記載の電気機械。
13. 【請求項１３】 可動素子（１０，１１）の永久磁石素子（１２′，１２′
    ′）と中間素子（１３）とは電気機械の使用の間中可動素子に作用する力に抵抗
    する構造を形成するように配置されている請求項１２記載の電気機械。
14. 【請求項１４】 固定子の隣接磁束導体（３′，３′′，４′，４′′）は
    磁気的に絶縁性である中間素子（９）によって互いから分離されている先行請求
    項のいずれか１つに記載の電気機械。
15. 【請求項１５】 − 複数の磁束導体（３′，３′′）と各磁束導体（３′
    ，３′′）を通る実質的に閉じた巻線経路内に延びる巻線（６ａ，６ｂ，６ｃ，
    ６ｄ）を形成する電気導体とを含む固定子と、 − 或る数の永久磁石素子（１２′，１２′′）を含む少なくとも１つの第１
    可動素子（１０）であって、かつ有限長を有するかつ前記磁束導体（３′，３′
    ′）の少なくとも或るいくつかによって形成されている空間内の第１運動経路に
    沿って固定子に関して往復運動で運動可能である少なくとも１つの第１可動素子
    （１０）と を含む第２機械ユニット（２）をまた含み、 実質的に閉じた巻線経路は第１運動経路と実質的に平行に延びる第１電流搬送
    部分（６ａ）を含み、 各磁束導体（３′，３′′）は前記永久磁石素子（１２′，１２′′）の１つ
    と一緒に、前記部分の回りに延びる閉じた磁束回路を形成するように配置されて
    おり、かつ 第１機械ユニット（１）は第１位相位置で動作しかつ前記第２機械ユニット（
    ２）は位相角だけ第１位相位置から変位した第２位相位置で動作するように配置
    されている 先行請求項のいずれか１つに記載の電気機械。