JP2023542518A

JP2023542518A - ラジアルフラックス電気機械

Info

Publication number: JP2023542518A
Application number: JP2023518160A
Authority: JP
Inventors: キスレフ、ヴィクター; ガスパー、オレグ; シャビンスキー、ルスラン; ロジンスキー、エリヤフ
Original assignee: イーヴィーアールモーターズリミテッド
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-10-10
Also published as: IL301491A; EP4214820A1; US20220094215A1; US20220094232A1; US20220094221A1; US11322994B2; US11594920B2; US20220385141A1; US11451099B2; US11489379B2; US20230187985A1; US11296572B1; US11831202B2; KR20230072486A; TW202230933A; US20240048008A1; US20220094243A1; US11374444B2; US20220094216A1; US11349359B2

Abstract

電気機械は複数の台形状の歯を有し得る。各歯の断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定であり得、断面の面積はラジアル方向において変動し得る。各歯はまた、共に組み立てられたときに台形状の歯を形成する複数のピースから形成され得る。

Description

［関連出願への相互参照］
本出願は、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／０８１，０４３号に対する優先権を主張する。

本開示はラジアルフラックス電気機械に関する。

本開示は電気機械に関し、特に、ラジアルフラックス電気機械に関する。電気機械（ｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｃｈｉｎｅ又はｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅ）は一般的に、その動作を電磁力に依存する機械についての用語である。電気機械の２つの主な部品は、機械的又は電気的観点から記載できる。機械的観点では、ロータは回転する部品であり、ステータは電気機械の静止部品である。電気的観点では、アーマチャは、動力生成コンポーネントであり、分野は、電気機械の磁場生成コンポーネントである。アーマチャはロータ又はステータ上にあり得、磁場は、ロータ又はステータのいずれかに装着された電磁石又は永久磁石のいずれかによって提供され得る。電気機械は、電気機械的エネルギー変換器であり、とりわけ、電気モータ及び発電機を含む。電気モータは、電気を機械的動力に変換し、一方、発電機は、機械的動力を電気に変換する。電気機械の可動部品は、回転（回転電気機械）するもの又は線形（線形電気機械）に可動なものであり得る。電気機械は、電流が電磁フラックスを生成する、及び、その逆の原理で動作する。いくつかの電気機械において、永久磁石を含むロータは、電気が通過する複数の電磁石によって生成される電磁場における回転のために構成されている。

電気機械は、アキシャルフラックス電気機械及びラジアルフラックス電気機械として分類され得る。これらのタイプの機械の間の基本的な相違点は、これらの機械における磁場の向きである。ラジアルフラックス電気機械において、作動磁束は、ラジアル平面においてステータとロータとの間の空隙を横断し、一方、アキシャルフラックス電気機械において、磁束は、回転軸と平行に空隙を横断する。永久磁石及び電気機械の巻線の浮遊磁場を低減すること、及び、ステータ及びロータコアにおける磁束密度の集中を増大させることを目的として多数の解決法が知られており、コアのすべての部品における磁束密度の値が同一であることを確実にするように取り組まれている。また、永久磁石電気機械についての高いフィルファクタを提供することを目的とする多数の解決法がある。これらの解決法のいくつかは、複雑な歯の形状を使用して電気機械性能を改善する。これらの解決法のいくつかは、歯の体積を効果的に使用するが、電気機械の漏洩磁束を十分に低減しない。加えて、いくつかの場合において、複雑な歯の形状により、電気機械についての高い巻線フィルファクタを提供することが困難となる。本開示のラジアルフラックス電気機械は、上で言及した問題の一部又は全部を緩和する。本開示の電気機械の実施形態における漏洩磁束の減少及びフィルファクタの増加により、電気機械の動力及び効率を増加させることが可能となり得る。しかしながら、本開示の範囲は、任意の問題を解決する能力によってではなく、請求項によって定義される。

電気機械、及び、電気機械を製造及び使用する方法の複数の実施形態が開示される。上記の一般的記載及び以下の詳細な記載の両方は単なる例示及び説明であることが理解される。したがって、本開示の範囲は、開示される実施形態だけに限定されない。むしろ、開示される実施形態の趣旨及び範囲内の代替形態、修正形態、及び均等物を包含することを意図している。当業者であれば、本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な変更、置換、及び改変が、開示される実施形態に加えられ得ることを理解するであろう。

一実施形態において、複数の台形状の歯を有する電気機械が開示される。電気機械は複数の電磁コイルを含み得る。各コイルは、それを通る不均一台形空洞を含み得、その中に、複数の歯のうちの１つの歯を含むように構成され得る。各歯は、共に組み立てられたときに台形状の歯を形成する複数のピースから形成され得る。

いくつかの実施形態において、ロータに向かってラジアル方向に断面積が増加し、かつ、巻きコイルが空隙に可能な限り近くシフトされる多部品歯の台形形状は、電気機械の漏洩磁場を著しく低減し得る。ラジアル方向における一定の断面周長を有する歯を事前に形成することにより、電気機械のフィルファクタが増加し、電気機械の性能、効率トルク及び動力が改善する。

一実施形態において、ラジアルフラックス電気機械が開示される。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、及び、ステータを含み得る。ロータ又はステータのうちの少なくとも１つは、回転軸の周りに環状に配置された複数の歯を含み得る。電気機械はまた、複数の電磁コイルを含み得る。複数の電磁コイルの各コイルは、それを通る不均一台形空洞を有し得る。各空洞は、その中に複数の歯のうちの１つの歯を含むように構成され得る。複数の歯の各歯は、共に組み立てられたときに不均一台形空洞の形状に対応する複数のピースから形成され得る。

電気機械の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、各歯の複数のピースが共に組み立てられたときに、各歯の外周は、対応するコイルの空洞の内周に対応する；各歯は、コア歯部分、及び、少なくとも１つのウェッジ形状部分を含む；各歯は、コア部分の対向する両側に配設されたコア歯部分及び少なくとも２つのウェッジ形状部分を含む；回転軸に垂直な平面において、コア歯部分は実質的に矩形の断面形状を有し、少なくとも１つのウェッジ形状部分は実質的に三角形の断面形状を有する；ラジアル方向に垂直な平面において、コア歯部分、及び、少なくとも１つのウェッジ形状部分は、実質的に矩形の断面形状を有する；各歯のコア歯部分、及び、少なくとも１つのウェッジ形状部分は、接着材料を使用して共に連結される；各歯のコア歯部分は、回転軸を囲んで延在する環状リングと一体的に形成される；各歯の複数のピースが共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、２組のうちの各組の対向する面は、互いに非平行である；隣接する歯の対向する面は互いに平行である；２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜している；対向する面のうちの一方の組の対向する面は、ラジアル方向外向きにおいて互いに向かって近づき、対向する面のうちの他方の組の対向する面は、ラジアル方向外向きにおいて互いから離れる；回転軸に垂直な平面において、各歯の断面は台形形状を有し、ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は、矩形形状を有する；ラジアル方向に垂直な断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定である；ラジアル方向に垂直な断面の面積は、ラジアル方向において変動する；ステータは複数の歯を含み、ラジアル方向に垂直な断面の面積は、ロータに向かってラジアル方向に増加する；アキシャル平面における各歯の断面は等脚台形形状を有する；各歯の複数のピースのうちの少なくとも１つのピースは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成される；ステータは複数の歯を含み、各歯の複数のピースのうちの第１ピースは、回転軸を囲んで延在する環状ステータリングと一体であり、それからラジアル方向に延在し、各歯の複数のピースのうちの第２ピースは、第１ピースと非一体的に形成される；電気機械は電気モータ又は発電機の１つである、のうちの１又は複数を含み得る。

別の実施形態において、ラジアルフラックス電気機械が開示される。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、及び、ロータの近傍に固定されて位置するステータを含み得る。ロータ又はステータのうちの少なくとも１つは、回転軸の周りに環状に配置された複数の歯を含み得る。複数の歯のうちの各歯は、ラジアル方向に垂直な複数の平面における各歯の複数の断面積が変動し得るように、ラジアル方向に延在し得る。そして、複数の断面の周長は、複数の垂直平面にわたって実質的に同一であり得る。

電気機械の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、電気機械のアキシャル平面又はラジアル平面のうちの少なくとも１つにおける各歯の形状は台形である；電気機械のアキシャル平面又はラジアル平面のうちの少なくとも１つにおける各歯の形状は等脚台形である；複数の歯は、ステータ上に環状に配置されている；ロータは、ステータのラジアル方向外向きに配設され、ラジアル平面における各歯の幅は、ロータに向かってラジアル方向に増加し、アキシャル平面における各歯の長さは、ロータに向かってラジアル方向に減少する；各歯は、ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面積がロータに向かってラジアル方向に増加するように、ラジアル方向に延在する；ロータはステータのラジアル方向内向きに配設され、ラジアル方向に垂直な平面における複数の歯の各歯の断面積は、ロータに向かってラジアル方向に増加する；複数の歯は、ロータ上に環状に配置されている；電気機械は更に複数の電磁コイルを含み、複数の電磁コイルの各コイルは、複数の歯のうちの別個の歯を囲んで延在する；各コイルは、正方形、矩形、又は円形の断面形状のうち１つを有する銅線を含む；ワイヤはマルチストランドであり、各コイルは、歯に沿ってラジアル方向にらせん状の形態で巻かれている；各コイルは、箔の平坦側がラジアル方向において歯の全長にわたって延在するように、歯を囲んで巻かれた銅箔を含む；各コイルは、歯に沿ってラジアル方向にらせん状の形態で巻かれた銅箔のリブを含む；各歯は軟磁性複合材料（ＳＭＣ）材料を含む；各歯は共に連結された複数のピースを含む；複数のピースは、回転軸を囲んで延在する環状リングと一体的に形成されるコア部分、及び、コア部分に連結された１又は複数のウェッジ部分を含む；１又は複数のウェッジ部分は、コア部分の対向する両側に配設された少なくとも２つのウェッジ部分を含む；電気機械は電気モータ又は発電機である；ステータ又はロータの１つは、外側部品及び内側部品を含み、ステータ及びロータは、二重の空隙によって隔離されている；外側部品及び内側部品は、磁気伝導性材料からできている接続部分によって共に接続されている、のうちの１又は複数を含み得る。

別の実施形態において、ラジアルフラックス電気機械が開示される。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、複数の電磁コイル、及びステータを含み得る。ステータは、回転軸の周りに延在する環状ステータリング、及び、ステータリング上に円周方向に配置された複数の多部品歯を含み得る。複数の多部品歯の各多部品歯は、ステータリングと一体的に形成されたコア歯部分、及び、ステータリングとは別個の少なくとも１つの追加歯部分を含み得る。複数の電磁コイルの各コイルは、各コイルがコイルとコア歯部分との間の間隙を伴って多部品歯の対応するコア歯部分を囲むように、複数の多部品歯の異なる多部品歯上に装着され得る。少なくとも１つの追加歯部分は間隙に配設され得る。

電気機械の様々な実施形態は、代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、各多部品歯のコア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成される；環状ステータリングは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている；環状ステータリングは、回転軸に垂直な対称面に沿って共に連結された２つの鏡面対称性の半分を含む；２つの鏡面対称性の半分は、接着材料を使用して、対称面に沿って共に取り付けられている；環状ステータリングは、複数のアキシャル方向に積み重ねられた環状リングを含み、積み重ねられた環状リングのうちの少なくとも２つは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）からできている；各多部品歯のコア歯部分は、環状ステータリングからラジアル方向外向きに延在している；ラジアル方向に垂直な平面に沿ったコア歯部分及び少なくとも１つの追加歯部分の各々の断面は実質的に矩形の形状を有する；回転軸に垂直な平面に沿ったコア歯部分の断面は実質的に矩形の形状を有する；回転軸に垂直な平面に沿った少なくとも１つの追加歯部分の断面は実質的に三角形の形状を有する；回転軸に垂直な平面に沿った複数の多部品歯の各歯の断面は実質的に台形の形状を有する；少なくとも１つの追加歯部分は、コア歯部分の対向する両側に対称に配置された追加歯部分の対を含む；複数の多部品歯の各歯のコア歯部分及び少なくとも１つの追加歯部分は、接着材料を使用して共に連結されている；コア歯部分、少なくとも１つの追加歯部分の材料、及び、接着材料の熱膨張の係数の間の差は約２０％より小さい；各多部品歯の少なくとも１つの追加歯部分は、複数の電磁コイルのコイルの内面とコア歯部分の外面との間に押し込まれ；複数の電磁コイルのコイルは、少なくとも２つの間隙がコイルの内面とコア歯部分の対向する両側との間に形成されるように、各歯のコア歯部分を囲み、少なくとも１つの追加歯部分は、少なくとも２つの間隙の異なる間隙に配設された少なくとも２つの追加歯部分を含む；ラジアル方向に垂直な平面における複数の多部品歯の各多部品歯の断面は矩形形状を有する；断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定である；断面の面積はラジアル方向において変動する；電気機械は電気モータ又は発電機である、のうちの１又は複数を含み得る。

別の実施形態において、ラジアルフラックス電気機械が開示される。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、複数の電磁コイル、及びステータを含み得る。ステータは、環状ステータリング、及び、ラジアル方向に延在する複数のコア歯部分を有し得る。環状ステータリング及び複数のコア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から一体的に形成され得る。ＳＭＣは、１又は複数の等方性強磁性材料、約１．６テスラ以上の飽和磁気誘導、及び、１０マイクロオーム／ｍより高い電気抵抗率を含み得る。

電気機械の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、ステータは、環状ステータリング上に対称に配置された複数の多部品歯を含み、複数の多部品歯の各歯は、複数のコア歯部分の１つ、及び、複数のコア歯部分の１つと非一体的に形成された少なくとも１つの追加歯部分を含む；追加歯部分の対は、関連付けられたコア歯部分の対向する両側に配置されている；回転軸に垂直な平面に沿った各歯のコア歯部分の断面は実質的に矩形の形状を有し、回転軸に垂直な平面に沿った少なくとも１つの追加歯部分の各追加歯部分の断面は実質的に三角形の形状を有する；ラジアル方向に垂直な平面に沿ったコア歯部分及び少なくとも１つの追加歯部分の各々の断面は実質的に矩形の形状を有する；回転軸に垂直な平面における複数の多部品歯のうちの各歯の断面は台形形状を有する；ラジアル方向に垂直な平面における複数の多部品歯の各歯の断面は実質的に矩形の形状を有し、断面の周長はラジアル方向において実質的に一定であり、断面の面積はラジアル方向に変動する；ロータはステータのラジアル方向外向きに配設され、ロータとステータとの間の空隙を形成し、断面の面積は空隙に向かってラジアル方向に増加する；複数の多部品歯の各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、２組のうちの各組の対向する面は互いに非平行であり、隣接する歯の隣接する側面は互いに平行である；２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜している；一方の組の対向する面のうちの対向する面は、ラジアル方向外向きにおいて互いに向かって近づき、他方の組の対向する面のうちの対向する面は、ラジアル方向外向きに互いから離れる；少なくとも１つの追加歯部分は、ＳＭＣから形成されている；少なくとも１つの追加歯部分は、ＳＭＣ以外の等方性材料から形成されている；環状ステータリングは、回転軸に垂直な対称面に沿って共に連結された２つの鏡面対称ボディを含む；２つの鏡面対称ボディは、接着材料を使用して対称面に沿って共に取り付けられ、ＳＭＣ及び接着材料の熱膨張係数の間の差は約２０％より小さい；ＳＭＣの飽和磁気誘導は、約２．４テスラ以上である；ＳＭＣの飽和磁気誘導は、約２．５テスラ以上である；ＳＭＣの抵抗率は、約１００マイクロオーム／ｍより高い；電気機械は電気モータである；電気機械は発電機である、のうちの１又は複数を含み得る。

別の実施形態において、ラジアルフラックス電気機械が開示される。電気機械は、内側ステータ、及び、ステータの周りを回転するように構成されている外側ロータを含み得る。外側ロータは、ロータベース、及び、ロータの回転軸に平行にロータベースからアキシャル方向に延在する、複数の環状に配置された永久磁石を含み得る。円柱状コアは、複数の永久磁石を包囲するロータベースから延在し得る。コアは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成され得る。スリーブはロータを包囲し得る。スリーブは円柱状コアを支持し得、円柱状コアは複数の永久磁石を支持し得る。円柱状コアは、スリーブと複数の永久磁石との間にラジアル方向に位置し得る。

電気機械の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、スリーブ又はロータベースのうちの少なくとも１つは非磁性材料からできている；非磁性材料は、炭素繊維、ガラスファイバ、又は、アラミド繊維のうちの少なくとも１つを含む複合材料である；非磁性材料は、ステンレス鋼又はアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む；スリーブは磁性材料からできている；磁性材料は、積層電気鋼鉄シートを含む軟磁性材料を含む；磁性材料は、鋼鉄からできている中実ボディである；スリーブは、円柱状コアの外面上に形成された凹部上に配設された補強リブを含む；円柱状コアは、ロータベースに連結された第１端から第２端に延在し、スリーブは、円柱状コアの第２端に位置するバランシングリングを含み、バランシングリングは、ロータの動的バランシングを提供するように構成されている；スリーブはバランシングリングにわたって延在している；バランシングリングは非磁性材料から形成されている；複数の永久磁石は、回転軸を囲んで実質的に円形のパターンでロータベース上に配置されている；複数の永久磁石は、複数の永久磁石の各永久磁石の磁気軸が回転軸と交差するように、ロータベース上に配置されている；ロータベースはアルミニウム又は鋼鉄から形成されている；ロータベースは、ロータベースが回転するときに回転軸に沿って空気流を誘導するように構成されている通気口を含む；ロータベースはスリーブ及びバランシングリングと一体である；複数の永久磁石は、接着剤を使用して円柱状コアに取り付けられ、複数の永久磁石、円柱状コア、及び接着剤の材料の熱膨張係数の間の差は約２０％より小さい；スリーブはロータベースと一体であり単一ピースを形成する；円柱状コア及びスリーブの両方は、回転軸の周りに不均一なラジアル方向の厚さを有し、スリーブのより厚い領域は各永久磁石の中央に隣接して位置する；電気機械は電気モータ又は発電機の１つである、のうちの１又は複数を含み得る。

いくつかの実施形態において、電気機械の不規則形状の多部品歯上のコイルを組み立てる方法が開示される。方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける開口から外に延在するように、コイルの開口に多部品歯の少なくとも１つのウェッジ部分を挿入する段階を含み得る。方法はまた、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルの開口から外に延在したままであるように、多部品歯のコア歯部分上に、挿入された少なくとも１つのウェッジ部分を有するコイルを装着する段階、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端に力を加え、コイルを多部品歯上で締着する段階を含み得る。

開示された方法の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端に力を加えることは、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端をコイルにおける開口内に押すことを含む；コイルにおける開口は、第１端から第２端に延在し、少なくとも１つのウェッジ部分を挿入することは、幅の広い端が開口の第２端から外に延在するように、少なくとも１つのウェッジ部分を開口に挿入することを含み、力を加えることは、幅の広い端を開口の第１端に向かって押すことを含む；コイルにおける開口は、第１端から第２端に延在し、第１端における開口の幅は、第２端における開口の幅と異なり、第１端における開口の長さは、第２端における開口の高さと異なる；第１端及び第２端における開口の形状は矩形である；第１端における開口の周長は、第２端における開口の周長と実質的に同一である；第１端における開口の面積は、第２端における開口の面積から変動する；開口の面積は、第１端から第２端にかけて増加する；少なくとも１つのウェッジ部分をコイルの開口に挿入することは、少なくとも２つのウェッジ部分を開口に挿入することを含む；コイルを装着することは、コア歯部分が少なくとも２つのウェッジ部分間に配設されるように、コイルをコア歯部分上に装着することを含む；接着材料を使用して、多部品歯の少なくとも２つのウェッジ部分及びコア歯部分を共に取り付る；多部品歯は電気機械のステータの一部である；多部品歯のコア歯部分は、中心軸を囲んで延在する環状ステータリング上に対称的に配置された複数のコア歯部分の１つであり、コア歯部分は、環状ステータリングからラジアル方向外向きに延在する；複数のコア歯部分は、環状ステータリングと一体的に形成されている；中心軸に垂直な平面において、コア歯部分は実質的に矩形の断面形状を有し、少なくとも１つのウェッジ部分は実質的に三角形の断面形状を有する；ラジアル方向に垂直な平面において、コア歯部分及び少なくとも１つのウェッジ部分は実質的に矩形の断面形状を有する；コイルは、開口を囲んで銅線の巻線を含み、ワイヤは、正方形、矩形、又は円形の断面形状の１つを有する；コイルは、開口を囲んでらせん状の銅撚線の巻線を含む；電気機械は電気モータである；及び電気機械は発電機である、のうちの１又は複数を含み得る。

いくつかの実施形態において、電気機械のステータ又はロータの歯に装着するためのコイルを製造する方法が開示される。方法は、マンドレルの周りにワイヤを巻いて、マンドレルの形状に対応する第１形状を有するコイルを形成する段階、第１形状を有するコイルをマンドレルから除去する段階、及び、コイルに対して機械的な力を適用して、コイルの形状を第１形状から第２形状に変化させる段階を含み得る。第２形状は、歯の形状に対応し得る。方法はまた、歯に第２形状のコイルを装着する段階を含み得る。

開示された方法の様々な実施形態は、代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、ワイヤは導電体の複数のストランドから形成されている；ワイヤは、導電体を共に撚ることにより形成されるか、又は、リッツ線の形態で作られる；ワイヤは円形断面形状を有する；ワイヤは正方形又は矩形断面形状の１つを有する；第１形状は、円柱形状、又は、実質的に一定の周長を有する任意の形状であり得る；第２形状は台形形状である；ワイヤをマンドレルの周りに巻くことは、ワイヤをマンドレルの周りにらせん状のパターンで巻いて、第１端から第２端に延在する内部空洞を有するコイルを形成することを含む；コイルに対して機械的な力を適用することは、第１端又は第２端の１つにおける空洞のサイズを選択的に増加させることを含む；コイルに対して機械的な力を適用することは、内部空洞の形状を変化させることを含む；内部空洞の形状を変化させることは、内部空洞の中心軸に垂直な平面に沿った内部空洞の断面形状を円形形状から矩形形状に変化させることを含む；矩形形状の幅及び長さは両方とも第１端から第２端に変動する；矩形形状の周長は、第１端から第２端にかけて実質的に一定であり、矩形形状の面積は第１端から第２端にかけて変動する；矩形形状の面積は第１端から第２端にかけて増加する；内部空洞の形状を変化させることは、内側空洞の３次元形状を円柱形状から台形形状に変化させることを含む；コイルに対して機械的な力を適用することは、第２マンドレルをコイルの内部空洞に挿入して、内部空洞の第２端の形状と比較して、内部空洞の第１端の形状を変化させることを含む；コイルに対して機械的な力を適用することは、第１の機械的な力を適用して、第１端又は第２端の１つにおける内部空洞の寸法を増加させ、第２の機械的な力を適用して、第１端又は第２端の他方の内部空洞の寸法を減少させることを含む；第１の機械的な力は、内部空洞の中心軸に向かって作用し、第２の機械的な力は、中心軸から離れるように作用する；コイルに対して機械的な力を適用することは、内部空洞の第１端又は第２端のうちの少なくとも１つを画定するコイルのワイヤを伸ばすことを含む；ワイヤは銅からできている、のうちの１又は複数を含み得る。

一実施形態において、電気機械が開示されている。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、回転軸の周りのステータコアに環状に配置された複数の歯を有するステータ、複数の電磁コイル、及びベースプレートを含み得る。複数の電磁コイルの各コイルは、複数の歯の別個の歯に装着され得、ベースプレートは、複数の電磁コイル及びステータコアに隣接するように位置し得る。ベースプレートは、動作中に複数の電磁コイル及びステータコアが加熱するように、複数の電磁コイル及びステータコアと熱的に接触し得、ベースプレートは、複数の電磁コイル及びステータコアについての共通のヒートシンクとして機能するように構成されている。

開示された電気機械の様々な実施形態は、代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、複数の電磁コイルの各コイルは、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じて、ベースプレートと接触する；ステータコアは、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じてベースプレートに接触する；ベースプレートに熱的に接続されたモータハウジングを更に含み、複数の電磁コイル及びステータコアによって生成された熱がベースプレート及びモータハウジングを通じて放散することを可能にする；ベースプレートは、第１側及び第１側の反対の第２側を含み、複数の電磁コイル及びステータコアは、ベースプレートの第１側に熱的に接触し、モータハウジングは、ベースプレートの第２側に熱的に接触する；ベースプレートの第２側は、そこから延在する冷却フィンを含む；冷却フィンは、複数のピンを含む；ベースプレートは、回転軸を囲んで延在する円柱状ハブ部分を含む；ステータコアは、ベースプレートの円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングを含む；環状ステータリングの内側環状面は、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じて、ベースプレートの円柱状ハブ部分の外側環状面に接触する；ステータコアは、回転軸を囲んで延在する環状ステータリングを含み、複数の歯の各歯は、環状ステータリングと一体のコア歯部分を含む；複数の歯の各歯は更に、コア歯部分と非一体的に形成される１又は複数の追加歯部分を含む；追加歯部分の対は、コア歯部分の対向する両側に配置された歯部分を含む；すべての歯部品が共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定する；２組のうちの各組の対向する面は互いに非平行であり、２組の対向する面の各面は、ラジアル方向に傾斜している隣接する歯の対向する面は、互いに実質的に平行である；ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は矩形形状を有し、断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定であり、断面の面積はラジアル方向に変動する；ベースプレートは、アルミニウムから形成されている；ベースプレートは、ロータが回転するときに、空気を複数の電磁コイルへ誘導するように構成されている通気口を含む；電気機械は電気モータである；電気機械は発電機である、のうちの１又は複数を含み得る。

更に別の実施形態において、電気機械が開示される。電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、ステータコア及び回転軸の周りにステータコア上に環状に配置された複数の歯を有するステータ、複数の電磁コイル、及びベースプレートを含み得る。複数の電磁コイルの各コイルは、複数の歯の別個の歯に装着され得る。ベースプレートは、複数の電磁コイル及びステータコアに隣接して位置し得る。ベースプレートは第１側及び反対の第２側を有し得る。第１側は、複数の電磁コイル及びステータコアと熱的に接触し得る。動作中にコイル及びステータコアが加熱につれて、ベースプレートが、熱をクーラント液チャネルにおけるクーラント液に伝達して、複数の電磁コイル及びステータコアから熱を放散するように構成されるように、クーラント液チャネルがベースプレートの第２側で画定され得る。

開示された電気機械の様々な実施形態は代替的に、又は追加的に、以下の態様、すなわち、複数の電磁コイルの各コイルは、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じてベースプレートと接触する；ステータコアは、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じてベースプレートに接触する；ベースプレートに熱的に接続されているモータハウジングを更に含み、複数の電磁コイル及びステータコアによって生成された熱がベースプレート及びモータハウジングを通じて放散されることを可能にする；ベースプレートは、第１側、及び、第１側と反対の第２側を含み、複数の電磁コイル及びステータコアは、ベースプレートの第１側に熱的に接触し、モータハウジングは、ベースプレートの第２側に熱的に接触する；クーラント液チャネルの壁は、複数の電磁コイルと熱的に接触するベースプレートの第１側の部分と直接的に反対のベースプレートの第２側の部分である；クーラント液チャネルは、回転軸を囲んで延在し、ベースプレートの第２側上の環状領域は、クーラント液チャネルの壁として機能する；ベースプレートの第２側上の環状領域は、クーラント液チャネル内に延在する複数のフィンを含む；複数のフィンは、回転軸の周りに配置されている；クーラントをクーラント液チャネル内に誘導するように構成されているクーラント吸入口、及び、クーラントをクーラント液チャネルから外に誘導するように構成されているクーラント排出口を更に含む；ベースプレートは、回転軸を囲んで延在する円柱状ハブ部分を含み、ステータコアは、ベースプレートの円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングを含み、クーラント液チャネルは、回転軸に沿って円柱状ハブ部分を通過する；環状ステータリングの内側環状面は、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じて、ベースプレートの円柱状ハブ部分の外側環状面と接触している；複数の歯の各歯は、環状ステータリングと一体的に形成されるコア歯部分、及び、コア歯部分と非一体的に形成される少なくとも１つの追加歯部分を含む；環状ステータリング及びコア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている；コア歯部分及び少なくとも１つの追加歯部分が共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、２組の各組の対向する面は互いに非平行であり、２組の対向する面の各面は、ラジアル方向に傾斜している；隣接する歯の対向する面は、互いに平行である；ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は台形形状を有し、断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定であり、断面の面積はラジアル方向において変動する；ベースプレートは、アルミニウムから形成されている；電気機械は電気モータである；電気機械は発電機である、のうちの１又は複数を含み得る。

本開示に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、例示的な実施形態を図示し、記載と共に、開示される原理を説明するために使用される。これらの図面において、適切な場合、異なる図における同様の構造、コンポーネント、材料、及び／又は要素を図示する参照番号は、同様に付番されている。具体的に示されるもの以外に、構造、コンポーネント、及び／又は要素の様々な組み合わせが想定され、本開示の範囲内にあると理解される。

図示の簡潔性及び明確性のために、図は、様々な記載されている実施形態の一般的な構造を描写する。周知のコンポーネント又は特徴の詳細は、他の特徴を不明瞭にすることを回避するために省略され得る。なぜなら、これらの省略された特徴は、当業者にとって周知であるからである。更に、図における要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例示的な実施形態の理解を改善するべく、いくつかの特徴の寸法は、他の特徴に対して誇張され得る。当業者であれば、図における特徴は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、別段の定めが無い限り、図における異なる特徴の間の比例的関係を表すものとして見るべきでないことを理解するであろう。追加的に、具体的に言及されない場合でも、一実施形態又は図を参照して記載される態様は、他の実施形態又は図にも適用可能であり得る、それと共に使用され得る。

本開示による例示的な電気機械の一実施形態の透視図を図示する。

アキシャル平面における図１の電気機械の断面図である。

ラジアル平面における図１の電気機械の断面図を図示する。

図１の電気機械の例示的なステータの異なる透視図を図示する。図１の電気機械の例示的なステータの異なる透視図を図示する。図１の電気機械の例示的なステータの異なる透視図を図示する。

図１の電気機械のステータの例示的な概略電気表現である。

箔から形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。箔から形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。箔から形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。箔から形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。

ワイヤから形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。ワイヤから形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。ワイヤから形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。ワイヤから形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。ワイヤから形成される図１の電気機械の例示的なコイルを図示する。

本開示による例示的な電気機械の概略図である。本開示による例示的な電気機械の概略図である。本開示による例示的な電気機械の概略図である。本開示による例示的な電気機械の概略図である。本開示による例示的な電気機械の概略図である。

本開示による他の例示的な電気機械を図示する。本開示による他の例示的な電気機械を図示する。

本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。本開示の更なる例示的な電気機械の概略図である。

本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。本開示による電気機械の例示的な歯の異なる態様を図示する。

本開示による、電気機械の例示的なステータの組立体を図示する。本開示による、電気機械の例示的なステータの組立体を図示する。本開示による、電気機械の例示的なステータの組立体を図示する。本開示による、電気機械の例示的なステータの組立体を図示する。

本開示による、電気機械の例示的なステータの異なる態様を図示する。本開示による、電気機械の例示的なステータの異なる態様を図示する。

異なる平面における例示的な歯の断面図を図示する。異なる平面における例示的な歯の断面図を図示する。異なる平面における例示的な歯の断面図を図示する。異なる平面における例示的な歯の断面図を図示する。

例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。例示的な歯の幾何学的特徴を図示する。

本開示のステータコアの例示的な実施形態を図示する。本開示のステータコアの例示的な実施形態を図示する。本開示のステータコアの例示的な実施形態を図示する。本開示のステータコアの例示的な実施形態を図示する。本開示のステータコアの例示的な実施形態を図示する。

例示的なステータの異なる部分を図示する。例示的なステータの異なる部分を図示する。例示的なステータの異なる部分を図示する。

例示的な外側ロータを図示する。例示的な外側ロータを図示する。

例示的なシャフトを図示する。

例示的な外側ロータの例示的な部分を図示する。例示的な外側ロータの例示的な部分を図示する。例示的な外側ロータの例示的な部分を図示する。例示的な外側ロータの例示的な部分を図示する。

例示的な外側ロータ組立体を図示する。

例示的な外側ロータを図示する。

例示的な外側ロータの部分を図示する。

例示的な外側ロータの断面図を図示する。例示的な外側ロータの断面図を図示する。

別の例示的な外側ロータを図示する。

例示的なロータコアを図示する。

本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の概略図である。

本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法の簡略化された概略図である。

本開示の電気機械における多部品歯にコイルを設置する例示的な方法のフローチャートである。

本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の概略図である。

本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。

本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法の簡略化された概略図である。

本開示の電気機械のコイルを形成する例示的な方法のフローチャートである。

開示される実施形態による、アキシャル平面における電気機械の断面図を図示する。

開示される実施形態による、図５３の電気機械のステータの透視図を図示する。

開示される実施形態による、アキシャル平面における図５３の電気機械のステータの断面図を図示する。

開示される実施形態による、図５３の電気機械のステータのベースプレート５６及びその円柱状ハブ部分１３２の透視図を図示する。

開示される実施形態による、アキシャル平面における液体クーラントによって冷却された電気機械の断面図を図示する。

開示される実施形態による、図５７の電気機械の異なる図を図示する。開示される実施形態による、図５７の電気機械の異なる図を図示する。開示される実施形態による、図５７の電気機械の異なる図を図示する。

「約」、「実質的に」、「凡そ」などのすべての相対的な用語は、（別段の定めが無い限り、又は、別の変形が指定されない限り）最大１５％の変動の可能性を示すために使用されることに留意されたい。例えば、本開示において、第２領域の断面積と実質的に等しい、又は、実質的に同一であると記載される第１領域の断面積は、最大１５％の断面積の変動をその範囲においてカバーする。同様に、「ｔ」単位（幅、長さなど）に実質的に等しい寸法は、最大１５％の変動をカバーする。追加的に、ある範囲（例えば、Ｘ－Ｙ、ＸからＹなど）の間にあると記載される寸法は、２つの境界を含む。すなわち、Ｘ－Ｙの間の寸法は、Ｘ－１５（％）からＸ＋１５（％）の間の任意の寸法であり得る。別段の定めが無い限り、物体又はエリアの形状に関するすべての用語は、凡その形状を指す。例えば、正方形（矩形、台形など）であると記載される断面形状は、必ずしも厳密な正方形（そのように記載される場合を除く）を指すものではない。むしろ、記載される形状の（例えば、製造プロセス、許容誤差などの結果である）僅かな変動もカバーされる。例えば、正方形であると記載される断面積の角は、丸い（又は面取りされた）角を有し得、角の角度の変動は最大１５％、対向する両側の間の平行度の変動は１５％、などである。

別段の定めが無い限り、本明細書において使用される、すべての技術用語、表記、及び、他の科学用語又は専門用語は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるものと同一の意味を有する。本明細書において記載又は参照されるコンポーネント、構造、及び／又はプロセスのいくつかは、当業者によって、よく理解され、従来の方法を使用することによって一般に利用される。したがって、これらのコンポーネント、構造、及びプロセスは、詳細に記載されない。本明細書において参照されるすべての特許、出願、出願公開、及び、他の公報は、参照によって全体が組み込まれる。本開示に記載される定義又は記載が、これらの文献における定義及び／又は記載と異なる、又はそうでない場合、整合性が無い場合、本開示において記載される定義及び／又は記載が、参照によって組み込まれる文献より優先される。本明細書において記載又は参照される文献のいずれも、本開示に対する先行技術として認められない。

本開示の様々な実施形態はラジアルフラックス電気機械を含む。本明細書において使用される場合、電気機械（ｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｃｈｉｎｅ又はｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅ）は、電磁力に基づいて動作するデバイスである。一般的に、電気で動作する、又は、電気を生成する任意のタイプの電気機械的エネルギー変換器が電気機械である。必要ではないが、いくつかの実施形態において、電気機械は、電気モータ又は発電機であり得る。動作中、電気機械は磁束を生成する。ラジアルフラックス電気機械において、生成された磁束の少なくともいくつかの部分は、機械の回転軸に垂直に延在する。電気機械は、空隙によって隔離されたステータ及びロータを含む。ラジアルフラックス電気機械において、作動（又は主な）磁束は、ラジアル平面における空隙を通じて、ロータとステータとの間に延在し得る。図１は本開示の例示的なラジアルフラックス電気機械１０を図示する。電気機械１０の内部の詳細が、図２及び図３を参照して記載される。図１に図示される電気機械１０は、ハウジング５０を有する空気冷却システムであり得る。外部リブ５２は、端シールド５４とステータベースプレート５６との間のハウジング５０の表面上に位置し得る。図１に図示されるように、ベースプレート５６は、そこから延在する複数のピン５８を含み得る。リブ５２及びピン５８は、動作中に電気機械１０によって生成された熱を周辺の空気に伝達することを助け得る。下の論述において、電気モータの形態の電気機械１０が記載される。しかしながら、当該記載は、例えば発電機などの他のタイプの電気機械に等しく適用可能である。電気機械１０が動作するとき、そのシャフト２０が回転する。

本開示の電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、及びステータを含み得る。本明細書において使用される場合、ステータは、電気機械の任意の静的な又は固定された部品、コンポーネント、又は（コンポーネントの）組立体であり、ロータは、ステータに対して移動するように構成されている部品、コンポーネント、又は組立体である。いくつかの実施形態において、ロータは、ステータに対して、回転軸の周りを回転するように構成され得る。ロータは、ロータと共に回転するシャフト（ロータシャフト）に連結されている。ロータ（及びそのシャフト）がその周りを回転する軸は、「回転軸」と称される。図２は、機械１０のアキシャル平面に沿って、（図１の）電気機械１０の断面図を図示し、図３は、機械１０のラジアル平面に沿った機械１０の断面図を図示する。アキシャル平面は、機械の回転軸が存在する（又はその一部である）仮想的な平面を指す。換言すると、機械の回転軸のすべての点はアキシャル平面内に存在する。図２において、機械１０の回転軸１０００はアキシャル平面内に存在し、アキシャル平面は、機械１０を２つの対称的な半分に二分する。ラジアル平面は、回転軸に垂直に延在する平面を指す。回転軸１０００は、ラジアル平面に垂直に（例えば、本文書内に、及び、本文書から外に）延在する。

下の論述において、図２及び図３を参照する。電気機械１０は、ロータ２００及びステータ１００を含む。ロータ２００は、ステータ１００に対して、回転軸１０００の周りを回転するように構成されている。ステータ１００は、複数の歯１２０を含むステータコア１１０を含み、ロータ２００は、複数の永久磁石２２０を含むロータコア２１０を含む。電磁コイル３００はステータ１００の歯１２０に装着される。ロータ２００は、回転軸１０００の周りを回転するように構成されているシャフト２０に接続されている。電力がコイル３００に提供されるとき、磁場が生成される。生成された磁場に基づいて、磁束がロータ２００とステータ１００との間を流れ、それによって、回転力をロータに提供する。電気機械１０は、任意の適用において、電源として使用され得る。例えば、電気自動車において、電気機械１０は、電気自動車の車輪を駆動し得る。

本開示の電気機械において、ロータ及び／又はステータのうちの少なくとも１つは、回転軸の周りに環状に配置された複数の歯を含み得る。本明細書において使用される場合、歯は、ボディから突出する突起を指す。歯は、ボディから突出する一連の実質的に同様の突起を含み得る。例えば、ロータが歯を含む実施形態において、ボディ又はロータのコアから突出する一連の実質的に同様の突起は、歯を含む。そして、ステータが歯を含む実施形態において、ボディ又はステータのコアから突出する一連の実質的に同様の突起は、歯を含む。ラジアルフラックス電気機械において、歯はラジアル平面において突出している。換言すると、歯はラジアル平面に存在し、ラジアル方向において（内向き又は外向きに）突出している。各突起は歯を形成する。典型的には、突起（又は歯）は、ステータとロータとの間で磁束の大部分を誘導するよう構成され、又はそのような形状である。図２及び図３を参照すると、電気機械１０において、ステータ１００は、ステータ１００のコア１１０上に、回転軸１０００の周りに環状かつ対称に配置された複数の歯１２０を含む。後により詳細に説明されるように、各歯１２０は、共に配置されて複合体又は多部品歯１２０を形成する複数のピース又は部品を含む。３個の歯１２０の外形が、図３における破線を使用して示される。後により詳細に記載されるように、各歯１２０は、アキシャル平面（図２を参照）及びラジアル平面（図３を参照）の両方において台形断面形状を有し得る。

図３から分かるように、ロータ２００は、空隙２５０によってステータ１００から隔離されている。いくつかの実施形態において、以前に記載されたように、ロータ２００及びステータ１００の構成に応じて、複数の空隙がロータ２００及びステータ１００を隔離し得る。図２及び図３に図示される例示的な実施形態において、ステータ１００は、９個の歯１２０を含み、ロータ２００は、１０個の永久磁石２２０（図３において破線を使用して識別される）を含む。しかしながら、これは単なる例である。一般的に、任意の数の歯１２０及び永久磁石２２０が設けられ得る。図３において最も良く分かるように、各永久磁石２２０は、回転軸１０００の周りに円弧の形態で共に連結された複数の永久磁石セグメント２２２を含み得る。任意の数のセグメント２２２が各永久磁石２２０に含まれ得る。いくつかの実施形態において、すべての永久磁石２２０は、同一の数のセグメント２２２を含み得る。いくつかの実施形態において、複数のセグメント２２２は、（例えば接着材料によって）共に取り付けられ、永久磁石２２０を形成し得る。任意のタイプの永久磁石が使用され得る。いくつかの実施形態において、永久磁石２２０は、フェライト、アルニコ、サマリウムコバルト、又はネオジム合金のうちの１又は複数を含み得る。いくつかの実施形態において、各永久磁石２２０は非導電性材料で被覆され得る。いくつかの実施形態において、隣接する永久磁石２２０は、スペーサ２２４によって互いから隔離され得る。スペーサ２２４は非導電性材料からできていることがあり得、接着材料（例えば接着剤）によって隣接する永久磁石２２０に取り付られ得る。いくつかの実施形態において、スペーサ２２４は除去され得、隣接する永久磁石２２０は、空間又は間隙によって互いから隔離され得る。

本開示の電気機械は複数の電磁コイルを含み得る。電磁コイル（又は電気コイル）は、電流が（例えば電気モータにおける）導体を通過するときに磁場を生成する、又は、磁場がコイルの上を通過するときに、導体の電圧を生成する導電体の１又は複数の巻いたものを含み得る。いくつかの実施形態において、導電体の巻いたものは、コイル、ループ、撚線、カール、又はらせん状に構成され、又は、そのような形状であり得る。いくつかの実施形態において、電磁コイルは、強磁性コアを囲んで掛けられるように構成されている一連の伝導性ワイヤを含む導電体であり得る。一般的に、本開示の電磁コイルは、電気機械のステータ又はロータに関連付けられ得る。すなわち、いくつかの実施形態において、複数のコイルがロータに連結され得（例えば、装着される、設置される、巻かれる、など）、他の実施形態において、複数のコイルはステータに連結され得る。図２及び図３に図示される電気機械１０の例示的な実施形態において、複数の電磁コイル３００はステータ１００に連結されている。図２及び図３に図示される電気機械１０の構成は単なる例であることも留意されるべきである。

図２及び図３の電気機械１０において、単一ロータ２００が、単一ステータ１００のラジアル方向外向きに位置する。しかしながら、この構成は単なる例であり、本開示の電気機械は他の構成を有し得る。図８Ａ～図８Ｅは、ロータ２００に対するステータ１００のレイアウトを示す本開示の電気機械の例示的な構成の概略図である。各場合において、ロータ２００は、回転軸１０００の周りを回転するシャフト２０に接続され、回転軸１０００の周りに環状に配置された複数の永久磁石セグメント２２０を含む。そして、ステータは、回転軸１０００の周りに環状に配置された複数の歯１２０を含む。各歯１２０は、複数の部品を含み、（図２、図３のように）アキシャル及びラジアル平面の両方において台形断面形状を有する。そして、コイル３００が、歯１２０のうちの１又は複数に装着されている。

図８Ａは、ロータ２００がステータ１００の外側に位置する、図２及び図３の電気機械１０を概略的に図示する。そのような一実施形態において、ラジアル平面における各歯１２０の幅は、空隙２５０（及びロータ２００）に向かってラジアル方向（図３を参照）に増加し、アキシャル平面における各歯１２０の長さは、空隙２５０（図２を参照）に向かってラジアル方向に減少する。すなわち、図２及び図３を参照すると、ｌ_１＞ｌ_２、ｗ_１＜ｗ_２である。図８Ｂの電気機械１０Ａにおいて、ロータ２００は、ステータ１００のラジアル方向内向きに位置する。すなわち、図８Ａの電気機械１０とは対照的に、機械１０Ａのロータ２００は、そのステータ１００より回転軸１０００の近くに位置する。図８Ｃは、ラジアル平面において、（図８Ｂの）電気機械１０Ａの断面図を図示する。図８Ｂ及び図８Ｃの電気機械１０Ａにおいて、ラジアル平面（図８Ｃを参照）におけるステータ歯１２０の幅は、ロータ２００及び空隙２５０に向かってラジアル方向内向きに減少し、アキシャル平面（図８Ｂに図示される図）におけるその長さは、ロータ２００に向かってラジアル方向内向きに増加する。

図８Ｄの電気機械１０Ｂは、ロータ２００の対向する両側に位置する２つのステータ１００Ａ、１００Ｂを含む。内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの両方は、回転軸１０００の周りに環状に配置された複数の多部品歯１２０を含む。電気機械１０Ｂにおいて、内側ステータ１００Ａの（ラジアル平面における）各歯１２０の幅は、ロータ２００（及び空隙２５０）に向かってラジアル方向外向きに増加し、外側ステータ１００Ｂの各歯１２０の幅は、ロータ２００（及び空隙２５０）に向かってラジアル方向内向きに減少する。反対に、図８Ｄに示すように、内側ステータ１００Ａの（アキシャル平面における）各歯１２０の長さは、ロータ２００に向かってラジアル方向外向きに減少し、外側ステータ１００Ｂの（アキシャル平面における）歯１２０の長さは、ロータ２００に向かってラジアル方向内向きに増加する。換言すると、歯１２０の幅が一方向において減少する場合、その同一方向において、その長さが増加し、逆も同様である。

図８Ｅの電気機械１０Ｃは、ステータ１００の対向する両側に位置する２つのロータ２００Ａ、２００Ｂを含む。そのような構成において、（ラジアル平面における）ステータ歯１２０の幅は、外側ロータ２００Ｂに向かってラジアル方向外向きに増加し、内側ロータ２００Ａに向かってラジアル方向内向きに減少する。反対に、図８Ｅから自明なように、（アキシャル平面における）ステータ歯１２０の長さは、外側ロータ２００Ｂに向かってラジアル方向外向きに減少し、内側ロータ２００Ａに向かってラジアル方向内向きに増加する。各歯１２０の断面積はラジアル方向外向きに増加し得る。（図８Ａ～図８Ｅの）電気機械１０～１０Ｃにおいて、コイル３００は、ステータとロータとの間の空隙２５０の近くに位置するように、各歯１２０に装着される。

図９は、ロータ２００のラジアル方向における対向する両側に位置する内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂを含む例示的な電気機械１０Ｆを図示する。内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの各々は、空隙２５０（図９において表示されない）によってロータ２００から隔離されている。すなわち、電気機械１０Ｆは、二重空隙電気機械である。コイル３００が内側ステータ１００Ａに装着されている。図８Ｄの二重ステータ電気機械１０Ｂと異なり、図９の電気機械１０Ｆにおいて、コイル３００は外側ステータ１００Ｂに装着されていない。その代わり、コイル３００は内側ステータ１００Ａの歯１２０だけに装着されている。

図１０は、内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂが磁気伝導ブリッジ１４０によって接続されている点で電気機械１０Ｆ（図９）と異なる例示的な二重ステータ電気機械１０Ｇを図示する。ブリッジ１４０は、例えば、積層鋼鉄、ＳＭＣなどの任意の好適な材料から作られ得る。ＳＭＣは、等方的な磁気特性（すなわち、すべての方向において等しい磁束を伝導する能力）をブリッジ１４０に提供し得る。上で論じられた電気機械の構成は単なる例であることに留意されたい。多くの他の変形が可能である。後により詳細に論じられるように、電気機械のこれらの変形の各々は、１又は複数の歯１２０にコイル３００が装着された、ラジアル及びアキシャル平面において台形断面形状を有する多部品歯１２０を含む。

図１１～図２２は、ラジアル及びアキシャル平面において台形断面形状を有する多部品歯１２０を有する本開示のラジアルフラックス電気機械のいくつかの例示的な変形の概略図である。これらの図において、アキシャル平面における電気機械の断面図が左側に示されており、ラジアル平面における電気機械の断面図が右側に示されている。簡潔にする目的で、他の記載された実施形態と異なる各電気機械の態様のみが下に記載される。図１１の電気機械において、ロータ２００はステータ１００のラジアル方向外側に装着されている。複数の多部品歯１２０が組み立てられ、ステータ１００上にリングの形態で配置されている。コイル３００は、各歯１２０を囲んで延在している。ロータ２００において、永久磁石２２０は、ロータ２００のドラム２３０上に形成されたスロットに環状に配置され、ステータ１００とロータ２００との間の空隙２５０を形成する。

図１２の電気機械において、ロータ２００は、ラジアル方向における内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの間に設置されている。内側ステータ１００Ａは、リングの形態で作られ、台形状の歯１２０を含む。後に（図２３Ａ～図２３Ｋを参照して）説明されるように、図１１及び図１２の電気機械において、各歯１２０は、共に組み立てられて台形状の歯１２０を形成する、ステータコア１１０の環状部品１３０と一体的に形成されるコア歯部分１２２、及び、１又は複数の追加のウェッジ形状歯部分１２４Ａ～１２４Ｆから形成される。ロータ２００は、内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの各々とロータ２００との間に形成された空隙２５０を有する内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの間で回転するように構成されている。２個の空隙（例えば、図１２、図１３など）を有する電気機械は、二重空隙電気機械と称される。

図１３の電気機械において、図１２の実施形態のように、ロータ２００は内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂの間に設置され、内側ステータ１００Ａは、リングの形態で作られ、複数の多部品歯１２０を含む。内側及び外側ステータ１００Ａ、１００Ｂは、磁気伝導性ブリッジ１４０によって接続されている。図１４の電気機械は、図１１の電気機械と同様であるが、その歯１２０が、ステータ１００上で組み立てられた別個の部品から形成されていることを除く（例えば、図２３Ｌ～図２３Ｎ、図２４Ａ～図２４Ｄを参照）。すなわち、図１４の実施形態において、図２３Ｌ～図２３Ｎを参照して記載されるように、各歯１２０が、ステータコア１１０とは別個の複数の部品から形成され得る。

図１５は、ロータ２００が内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂの間に設置され、（図１４を参照して説明されるように）歯１２０がステータ１００とは別個である電気機械を図示する。図１６の電気機械は、図１５の電気機械と同様であるが、ブリッジ１４０が内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂを接続することを除く。図１７の電気機械において、ロータ２００は、ブリッジ１４０によって共に接続された内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂの間に設置されている。内側ステータ１００Ａは、図１２の電気機械と同様の多部品台形状の歯１２０を含み、外側ステータ１００Ａは、リングに配置された別個の円弧形状セグメントから作られる。図１８の電気機械は、図１７の電気機械と同様であるが、内側ステータ１００Ａ上の歯１２０が図１４の電気機械のものと同様であることを除く。

図１９の電気機械において、ロータ２００はステータ１００内に装着され、ステータ歯１２０は、リングの形態で作られた外側ステータ１００上で組み立てられている。図２０の電気機械において、ロータ２００は、ブリッジ１４０によって共に接続された内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂの間に設置される。外側ステータ１００Ｂは、リングの形態で作られ、コイル３００が装着された歯１２０を含む。図２１の電気機械において、ロータ２００は、内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂの間に設置されている。内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂの両方は、リングの形態で作られ、コイル３００が装着された台形状の歯１２０を含む。図２２の電気機械は、図２１の電気機械と同様であるが、内側ステータ１００Ａ及び外側ステータ１００Ｂがブリッジ１４０によって接続されていることを除く。

上に記載された電気機械の実施形態は単なる例である。上に記載された実施形態に対する多くの変形があり得る。当業者であれば、上の開示に基づいてこれらの変形を認識できるので、これらの変形は本明細書において更に論じない。更に、歯１２０は、上に記載された電気機械の実施形態において、ステータ１００の一部として記載されているが、これは限定ではない。すなわち、いくつかの実施形態において、歯１２０は代替的に、又は追加的に、ロータ２００の一部であり得る。簡潔にする目的で、下の論述において、本開示の例示的な態様が、図２及び図３に図示される電気機械１０の構成を参照して論じられる。この論述は、電気機械の他の構成（例えば、上で論じた構成など）に等しく適用されることが強調されるべきである。

図４Ａ～図４Ｃは、図２及び図３の電気機械１０の他のコンポーネントから隔離されたステータ１００の異なる図を図示する。図４Ａ及び図４Ｂは、ステータ１００の透視図を図示し、図４Ｃは、アキシャル平面におけるステータ１００の断面図を図示する。各コイル３００は、歯１２０に装着又は設置されている。いくつかの実施形態において、コイル３００の内面が歯１２０の外面に対して緊密に篏合するように、コイルが歯に設置され得る。いくつかのそのような実施形態において、コイル３００の外部形状（又は輪郭）は、それが装着されている歯１２０の外部形状と実質的に同一であり得る。図５は、電気機械１０の例示的な３相巻線１４０の電気接続図を図示する。図４Ａ～図４Ｂにおいて最も良く分かるように、ステータ１００の各歯１２０は、隣接する歯１２０に装着されたコイル３００を収容するスロット１６０によって隣接する歯１２０から隔離されている。図５に図示されるように、電気機械１０の歯１２０に装着されたコイル３００はまとめて３相巻線３１０を形成する。ステータ１００は歯１２０を含むものとして記載されているが、いくつかの実施形態において、ロータ２００は代替的に、又は追加的に歯１２０を含み得ることに留意されたい。

図６Ａ～図６Ｄ及び図７Ａ～図７Ｅは、歯１２０に装着され得る電磁コイル３００の異なる態様を図示する。図６Ａ～図６Ｄに図示される実施形態において、コイル３００は、導電性材料の箔３１２から作られ、又は形成され、図７Ａ～図７Ｅに図示される実施形態において、コイル３００は、導電性ワイヤ３１４から作られている。当業者によって認識されるように、箔は、厚さ及び幅を有する導電体のストリップである。箔の幅は典型的には、その厚さより大きい。すなわち、箔は、導電性材料の薄いストリップである。一般的に、任意のタイプの導電性材料が、コイル３００を形成するために使用され得る。いくつかの実施形態において、銅が使用され得る。いくつかの実施形態において、箔３１２は、電気絶縁性材料で被覆され得る。

図６Ａ及び図６Ｂに図示されたコイル３００の例示的な実施形態において、コイル３００は、コイル３００の第１端３２２から第２端３２４に延在する中央空洞３２０を囲む箔３１２の複数の巻いたものを含む。図６Ｂに図示されるように、歯１２０が空洞３２０を通じて延在するように、コイル３００は歯１２０に装着されている。いくつかの実施形態において、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、箔３１２の幅（すなわち、箔の平坦側に沿った幅）は、歯のラジアル方向において、歯１２０の幅全体に（すなわち、ラジアル軸２０００に沿って）延在し得る。いくつかの実施形態において、図６Ｃ及び図６Ｄに図示されるように、箔３１２のリブ（すなわち、歯１２０の幅より小さい幅を有する箔３１２のストリップ）が、歯１２０に沿ってラジアル方向に、例えば、らせん状の形態で巻かれ、コイル３００を形成し得る（例えば、図６Ｃ、図６Ｄを参照）。

いくつかの実施形態において、図７Ａ～図７Ｅに図示されるように、コイル３００は、導電性（例えば銅の）ワイヤ３１４の１又は複数のストランドを使用して作られ得る。いくつかの実施形態において、ワイヤ３１４は、電気絶縁性材料を用いて被覆され得る。いくつかの実施形態において、図７Ａ～図７Ｃに示されるように、ワイヤ３１４は、らせん状の形態で巻かれ、コイル３００の中央空洞３２０を画定し得る。らせん状に巻かれたワイヤ３１４は、コイル３００の第１端３２２から第２端３２４に延在し得る。ワイヤ３１４は任意の断面形状を有し得る。いくつかの実施形態において、図７Ｄに図示されるように、ワイヤ３１４は円形断面形状を有し得る。いくつかの実施形態において、図７Ｅに図示されるように、ワイヤ３１４は、正方形又は矩形断面形状を有し得る。これらの図示された断面形状は単なる例であることに留意されたい。一般的には、ワイヤ３１４は任意の断面形状を有し得る。いくつかの実施形態において、渦電流損を低減するべく、複数のワイヤ３１４が、リッツ線の形態で共に撚られ得る。当業者によって認識されるように、リッツ線は、個々に絶縁され、共に撚られ、又は織られ、複数のパターンの１つで配置された複数のワイヤストランドから成る。これらのパターンは、各ストランドが導体の外側にある全体の長さの比率を等しくするように機能し得る。撚線又はリッツ線の使用は、渦電流損を低減し、電気機械の効率を増加させるのに有益であり得る。箔３１２又はワイヤ３１４を使用してコイル３００を形成する例示的な方法は、図４５Ａ～図４７を参照して後に記載される。

様々な実施形態において、開示された電気機械の各コイルは、それを通る不均一台形空洞を有し得る。不均一台形空洞とは、その長さの一部に沿って不均一な断面形状を有する空洞を指す。不均一な空洞において、空洞の断面寸法に関するパラメータは、少なくとも、空洞の長さの一部にわたって変動する。寸法に関する任意のパラメータ（例えば、幅、高さ、長さ、面積、周長、又は、寸法に関する別の測定結果）は、空洞の長さの一部を通じて変動し得る（すなわち、一定でない）。いくつかの実施形態において、不均一な空洞において、空洞の面積（又は、別の寸法に関する測定結果）は、空洞の長さの一部に沿って均一でないことがあり得る。いくつかの実施形態において、空洞の面積（又は、別の寸法の測定結果）は、空洞の全長（すなわち、空洞の一端から他端まで）にわたって均一でないことがあり得る。いくつかの実施形態において、不均一な空洞において、空洞の一部又は空洞全体にわたって、１つのパラメータ（例えば、周長）は均一であり得、一方、別のパラメータ（例えば、面積）は不均一であり得る。

以前に説明したように（図６Ａ～図７Ｅを参照）、箔３１２から作られているか、又はワイヤ３１４から作られているかに関わらず、コイル３００は、第１端３２２から第２端３２４に延在する空洞３２０を含み得る。様々な実施形態において、空洞３２０は不均一台形空洞であり得る。すなわち、空洞のパラメータに関する断面寸法は、第１端３２２及び第２端３２４の間の長さの少なくとも一部にわたって変動し得る。図６Ｂを参照すると、空洞３２０の内部表面が歯１２０の外部表面に密接に合う、又はそれに対して緊密となるように、コイル３００が歯１２０に装着されている。そのような装着の結果、コイル３００の空洞３２０の内部形状は、歯１２０の外部形状と実質的に同一（又は同様）であり得る。図２及び図３を参照すると、ラジアル及びアキシャル平面における各歯１２０の断面形状は台形であり得る。換言すると、歯１２０は台形形状であり得る。各歯１２０の幅及び長さはラジアル方向において変動する。すなわち、図２に図示されるように、歯１２０の長さｌは、歯１２０のラジアル方向外向きに（ラジアル軸２０００に沿って）ｌ_１からｌ_２に変動し、図３に図示されるように、歯１２０の幅ｗは、歯１２０のラジアル方向外向きにｗ_１からｗ_２に変動する。後に説明されるように（図２６Ａ～図２６Ｄを参照）、ラジアル方向に垂直な平面における歯１２０の断面の周長は、そのラジアル方向において実質的に一定であり得、一方、断面の面積はラジアル方向において変動する。いくつかの実施形態において、各歯１２０は、ラジアル方向において不均一である台形断面形状を有し得る。コイル３００の空洞３２０はまた、ラジアル方向において不均一である同様の台形断面形状を有し得る。

様々な実施形態において、コイルの各空洞は、その中に、複数の歯のうちの１つの歯を含むように構成され得る。一般的に、歯は、任意の方式でコイル空洞内に含まれ得る、又は配設され得る。すなわち、いくつかの実施形態において、各歯は、コイル空洞内に緊密に受けられ得、一方、他の実施形態において、歯は空洞内に緩く受け入れられ得る。いくつかの実施形態において、歯の外面の一部は、歯を含む空洞の内面の接触部分であり得る。いくつかの実施形態において、界面材料が、空洞の合わせ面とコイルとの間に配設され得る。図６Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、歯の外面の少なくともいくつかの部分が空洞３２０の内面の部分に接触するように、歯１２０は、コイル３００の空洞３２０に緊密に含まれている。しかしながら、これは必要ではなく、歯１２０は、任意の方式で空洞３２０に含まれ得る。すなわち、いくつかの実施形態において、空洞３２０における歯１２０の外面は、空洞３２０の内面と物理的に接触しないことがあり得る。いくつかの実施形態において、歯１２０の外面及び空洞３２０の内面は、別の材料によって隔離され得る。

様々な実施形態において、各歯は、共に組み立てられたときに、コイルの不均一台形空洞の形状に対応する複数のピースから形成され得る。本明細書において使用されるように、ピースは、全体の部分又は一部を指す。ピースは任意のサイズ及び形状を有し得る。歯は、任意の数のピース又は部品から形成され得、これらの複数の部品は、任意の形状を有し得、任意の方式で共に組み立てられ得る。例えばいくつかの実施形態において、複数の部品は、別の方式で共に接着又は固定され得る。いくつかの実施形態において、複数の部品は単に、共に緩く又は密に配置され得る。図２及び図３の電気機械１０の実施形態において、コイル３００の不均一台形空洞３２０は、多ピース歯１２０を形成する複数の部品を含むように構成されている。空洞３２０のサイズ及び形状は、多部品歯１２０を中に受けるように構成されている。いくつかの実施形態において、コイル３００の空洞３２０のサイズは、歯１２０のサイズと実質的に同一であり得る。いくつかの実施形態において、空洞３２０は、歯１２０より僅かに小さいサイズであり得、（図４５Ａ～図４７を参照して後に記載されるように）多部品歯１２０が組み立てられるとき、コイル３００は広がって歯１２０を空洞３２０内に緊密に受ける。

図２３Ａ～図２３Ｋは、そのステータ１００のコア１１０に配置された電気機械１０の歯１２０の異なる例示的な実施形態を図示する。これらの実施形態において、各歯１２０は、共に配置されて完全な多部品歯１２０を形成する複数のピース又は部品を含む。図２３Ａ～図２３Ｄは、多部品歯１２０の例示的な一実施形態を図示し、図２３Ｄ～図２３Ｈは、歯１２０の他の例示的な実施形態を図示し、図２３Ｉ～図２３Ｋは、多部品歯１２０の更なる例示的な実施形態を図示する。これらの図示された実施形態は単なる例であり、本開示の電気機械は、ステータ及び／又はロータにおける他のタイプの多部品歯を含み得ることに留意するべきである。

図２３Ａは、透視図を図示し、図２３Ｂは、図２３Ａの拡大された部分を図示し、単一の歯１２０の構造を示す。図２３Ｃ及び図２３Ｄは、それぞれ、ラジアル及びアキシャル平面における図２３Ａの断面図を図示する。ステータコア１１０は、リング形状又は環状部品１３０を含む。ステータ１００の各多部品歯１２０は、環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在する。ステータ１００及びロータ２００が組み立てられて電気機械１０を形成するとき、各歯１２０は、空隙２５０に向かってラジアル方向外向きに延在する（図２及び図３を参照）。以前に説明されたように、歯１２０は多部品構造を有する。図２３Ａ～図２３Ｄに図示される歯１２０の例示的な実施形態において、各歯１２０は、共に組み立てられて歯１２０を形成するコア歯部分１２２及び２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂを有する。

コア歯部分１２２は、ステータコア１１０の環状部品１３０と一体であり、各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、コア歯部分１２２の対向する両側面に設置される。「…と一体」及び「一体的に形成」という用語は、２つの部品が接続されて、部品の完全性を破壊することなく取り外すことが事実上できない単一部品を形成することを示すために使用される。いくつかの場合、２つの一体的に形成された部品は、単一部品として形成され得る。いくつかの実施形態において、追加歯部分のうちの１又は複数は、ウェッジのような形状であり得る。本明細書において使用される場合、ウェッジ形状部分は、幅の狭い端及び幅の広い端を有する部品である。図２３Ｂを参照すると、各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、幅の狭い第１端１２６から幅の広い第２端１２８に延在するウェッジ形状のコンポーネントである。第１追加歯部分１２４Ａ及び第２追加歯部分１２４Ｂは、本実施形態において同一のコンポーネントとして図示されているが、これは必須ではない。

図２３Ｅ～図２３Ｈは、組み立てられて歯１２０を形成するコア歯部分１２２及び１個の追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄを有する歯１２０の例示的な実施形態を図示する。これらの実施形態において、コア歯部分１２２は、コア１１０の環状部品１３０と一体であり、追加歯部分１２４Ｃ、１２４Ｄはウェッジ形状である。追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄは、コア歯部分１２２の一側面に設置されて歯１２０を形成する。図２３Ｅ（及び図２３Ａ）の（歯１２０の）コア歯部分１２２は、ラジアル軸２０００に沿って環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在するが、図２３Ｇの歯のコア歯部分１２２は、（ラジアル軸２０００に対して）ある角度だけ傾斜してその環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在する。コア歯部分１２２は、任意の角度γだけ傾斜し得る。いくつかの実施形態において、傾斜の角度γは、図２８Ａ及び図２８Ｂを参照して記載されるものと同様である。いくつかの実施形態において（例えば、図２３Ｅの実施形態）、傾斜の角度γは０であり得ることに留意されたい。すなわち、コア歯部分１２２は、ラジアル軸２０００に沿ってラジアル方向外向きに延在し得、単一の追加歯部分が、コア歯部分１２２の一側面に設置されて歯１２０を形成し得る。図２３Ｉ～図２３Ｋの実施形態において、各歯１２０は、組み立てられて歯１２０を形成するコア歯部分１２２及び４つの追加歯部分１１２ａ、１２４Ａ、１１２ｅ及び１１２ｆを有する。コア歯部分１２２はコア１１０の環状部品１３０と一体であり、第１の対の追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂは、コア歯部分１２２の対向する両側面に位置し、第２の対の追加歯部分１１２ｅ及び１１２ｆは、コア歯部分１２ａの上部及び底面に配置されている。上で論じられる歯１２０の実施形態は単なる例であり、本開示の電気機械は、歯１２０の他の構成（例えば、追加歯部分の異なる数及び他の形状を有する）を含み得ることに留意されたい。歯１２０の異なる部品の図示された形状（すなわち、コア歯部分及び追加歯部分）も例示的なものであることも留意されるべきである。一般的に、歯１２０の構成部品は、組み立てられたときに歯１２０の外部形状がコイル３００の不均一台形空洞３２０の形状に対応するように、任意の好適な形状を有し得る。

図２３Ａ～図２３Ｋを参照して上で記載した多部品歯の実施形態において、各歯１２０の１つの部品（すなわちコア歯部分１２２）は、ステータコア１１０の環状部品１３０と一体に形成され、少なくとも１つの追加歯部分は、コア１１０とは別個に形成される（すなわち、統合されない）。しかしながら、そのような構成は、要求はされない。いくつかの実施形態において、歯のすべての部品は、ステータコア１１０とは別個であり得る。これらの別個の部品は組み立てられて歯１２０を形成し得る。図２３Ｌ及び図２３Ｍは、ハブ１３２（図２３Ｎを参照）上で組み立てられてステータ１００を形成する、別個のコンポーネントとして形成された歯１２０の例示的な実施形態を図示する。図２３Ｌの実施形態において、コア歯部分１２２のベース１３４は、ステータ１００を組み立てるときにハブ１３２内の対応する形状の溝に挿入されるように構成されるリブ１３６を含む。図２３Ｍの実施形態において、コア歯部分１２２のベース１３４は、ステータ１００を組み立てるときにハブ１３２上の対応する形状のリブに篏合する溝１３８を含む（図２４Ｂを参照）。すべての歯１２０がハブ１３２上で組み立てられるとき、歯１２０のベース１３４はまとめてステータ１００の環状部品１３０を形成し得る（図２４Ｄを参照）。

図２４Ａ～図２４Ｄは、ハブ１３２上で（図２３Ｍに図示されるタイプの）例示的な歯１２０を設置してステータ１００を形成することを図示する。図２４Ａに図示されるように、コイル３００はまず多部品歯１２０上に装着される。コイル３００を歯１２０に装着する例示的な方法は後に記載される。図２４Ｂに図示されるように、コイル３００が装着された歯１２０は、コア歯部分１２２のベース１３４上の溝１３８を、ハブ１３２上の対応する形状のリブに挿入することによって、ハブ１３２上に設置される。追加の歯１２０が次に、図２４Ｃ及び図２４Ｄに図示されるようにハブ１３２上に装着され、ステータ１００の組立体が完成する。

いくつかの実施形態において、歯１２０（コア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆ）の複数の部品及びコイル３００は、接着材料（例えば、高温接着剤）を使用して共に連結され得る。いくつかの実施形態において、接着材料は、（例えば、望ましい特性を接着剤に与えるために）フィラー材料で充填され得る。任意のタイプの接着材料が使用され得る。いくつかの実施形態において、接着材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、電気機械の動作中に歯１２０が加熱するとき、歯１２０及びコイル３００において誘導される（ＣＴＥミスマッチに起因して誘導される）熱機械的応力は許容可能限度内である（すなわち、応力は、障害を引き起こし得る値の下である）というものであり得る。いくつかの実施形態において、接着材料のＣＴＥは、歯コンポーネント（例えば、鋼鉄ラミネーション、ＳＭＣなど）のＣＴＥの約２０％内であり得る。いくつかの実施形態において、接着材料のＣＴＥは、歯コンポーネント及びコイル３００のＣＴＥの約２０％内であり得る。

いくつかの実施形態において、図２５Ａ及び図２５Ｂに図示するように、ケージ１４２（又は円周方向に掛けられたバンデージ）がステータ１００上に設置され得る。ケージ１４２（又はバンデージ）は、動作中に歯１２０の部品（及び／又はコイル３００）がステータ１００とロータ２００（図３を参照）との間の空隙２５０に突出しないように保持することを助け得る。いくつかの実施形態において、ウィンドウが、ロータ２００に面するケージ１４２の表面上に設けられ得る。いくつかの実施形態において、ケージ１４２はまた、接着材料を使用して歯１２０に取り付けられ得る。コア歯部分１２２がステータコア１１０の環状部品１３０（例えば、図２３Ａ～図２３Ｋを参照）と一体である歯１２０の実施形態において、コイル３００及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆは、後に記載されるように、コア１１０と統合されたコア歯部分１２２上に設置される。すべての歯１２０及びコイル３００が設置された後に、いくつかの実施形態において、ケージ１４２はステータ１００上に設置され得る。ケージ１４２は、低い導電率の非磁性材料、又は、低い導電率を有し約１０以上の比透磁率を有する軟磁性材料から作られ得る。ケージ１４２を軟磁性材料から作る結果、振動磁場の高次高調波を抑制し、振動及びノイズの減少につながる。

コア歯部分１２２及び追加歯部分の構成に起因して、各歯１２０は、ラジアル平面（例えば図３、図２３Ｃを参照）及びアキシャル平面（例えば図２、図２３Ｄを参照）の両方において台形断面形状を有し得る。いくつかの実施形態において、図２３Ｂに図示するように、各歯１２０の対向する両側面Ｃ及びＤは、互いに平行でなく、歯１２０の対向する上面Ａ及び底面Ｂも、互いに平行でない（例えば、図２３Ｄを参照）。しかしながら、隣接する歯１２０の間に形成されるスロット１６０がラジアル方向において一定幅を有するように、隣接する歯１２０の対向する両側面Ｃ、Ｄは、互いに平行であり得る（例えば、図２３Ｃを参照）。すなわち、１個の歯１２０の側面Ｃは隣接する歯１２０の側面Ｄに平行であり得る。

ロータ２００がステータ１００の外向きに位置する（図２及び図３を参照）一実施形態において、各歯１２０の対向する両側面Ｃ及びＤは、ラジアル方向外向きに互いから離れ得（例えば、図２３Ｃを参照）、上面Ａ及び底面Ｂは、ラジアル方向外向きに互いに向かって近づき得る（例えば、図２３Ｄを参照）。外側ロータ２００及び内側ステータ１００（図２、図３）を有する電気機械の一実施形態において、ラジアル平面（図３）における各歯１２０の幅は、ラジアル方向においてロータ２００に向かって増加し得（例えば、図３においてｗ_１からｗ_２に増加し）、アキシャル平面（図２）における各歯１２０の長さは、ラジアル方向においてロータ２００に向かって減少し得る（例えば、図２においてｌ_１からｌ_２に減少する）。コイル３００は、ステータ１００の各多部品歯１２０上に装着され得、その内面は、歯１２０の外面（すなわち、図２３Ｃ及び図２３Ｄの面Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）に対して緊密であり、コイル３００の外面は、歯１２０の下にある表面と実質的に同一の形状を有する。いくつかの実施形態において、コイル３００は、歯１２０に装着され得、そのラジアル方向外向きの端は、空隙２５０及びロータ２００の（永久磁石の）極の近くに位置する（例えば、図３を参照）。上の論述は、特に、図２３Ａ～図２３Ｄの歯１２０において識別される特徴（面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなど）を特に参照しているが、上の論述は、（ステータ及び／又はロータにおける）歯１２０のすべての実施形態に等しく適用可能であることに留意されたい。

本開示の電気機械１０は、ステータ１００、及び、回転軸１０００の周りをステータ１００に対して回転するように構成されているロータ２００を含み得る。ステータ１００又はロータ２００のうちの少なくとも１つは、回転軸１０００の周りに環状に配置されている複数の歯１２０を含み得る。電磁コイル３００が各歯１２０に装着され得る。各コイル３００は不均一台形空洞３２０を有し得、各歯１２０は複数のピースから形成され得る。複数のピースが組み立てられるとき、歯１２０の外部形状は、歯１２０を受けるコイル空洞３２０の形状に対応し得る。いくつかの実施形態において、図２６Ａ～図２６Ｄを参照して後に記載されるように、各歯１２０の外周は、空洞３２０の内周に対応し得る。いくつかの実施形態において、コイル３００が多部品歯１２０に装着された後に、歯１２０の外周は、歯１２０のラジアル方向の各点において空洞３２０の内周に対応し得る。

いくつかの実施形態において、各歯１２０の複数のピースは、コア歯部分１２２、及び、少なくとも１つの追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆを含み得る（例えば、図２３Ａ～図２３Ｍを参照）。いくつかの実施形態において、各歯１２０は、コア歯部分１２２、及び、コア歯部分１２２の対向する両側に配設された２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂを含み得る（例えば、図２３Ａ、図２３Ｋ～図２３Ｍを参照）。いくつかの実施形態において、追加歯部分１１２４Ａ、１２４Ｂは、ウェッジ形状であり得る。すなわち、これらの歯部分は、幅の狭い第１端１２６から幅の広い第２端１２８に延在し得る。

いくつかの実施形態において、各歯１２０は、コア歯部分１２２、及び、コア歯部分１２２の一側面に位置する単一の追加歯部分１２４Ｃのみを含み得る（例えば、図２３Ｈを参照）。いくつかの実施形態において、各歯１２０ａは、コア歯部分１２２、及び、コア歯部分１２２の対向する両側に配設されたウェッジ形状の追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの対、及び、コア歯部分１２２の上面及び底面に配設された追加歯部分１１２ｅ、１１２ｆの別の対を含み得る（例えば、図２３Ｋを参照）。対の各追加歯部分は、実質的に同一であり得る。いくつかの実施形態において、歯１２０が組み立てられた後、回転軸１００に垂直な平面において、多部品歯１２０の全体は、台形断面形状を有し得、コア歯部分１２２（又は歯１２０）は実質的に矩形の断面形状を有し得、各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃは、実質的に三角形の断面形状を有し得る（例えば、図２３Ｃ、２３Ｈを参照）。そして、ラジアル方向に垂直な平面において、多部品歯、コア歯部分１２２、及び追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃは各々、実質的に矩形の断面形状を有し得る（例えば、図２３Ａ、２３Ｆを参照）。

多部品歯１２０がいくつの部品から作られるか、及び、これらの部品の具体的形状に関わらず、歯１２０が組み立てられた後、ラジアル平面（例えば、図３、図２３Ｃ、図２３Ｈを参照）及びアキシャル平面（例えば、図２、図２３Ｄを参照）における各歯１２０の断面は、台形形状（いくつかの実施形態において、等脚台形形状）を有し得る。いくつかの実施形態において、図２６Ａ～図２６Ｄを参照して後に説明されるように、歯１２０のラジアル方向に垂直な平面における歯１２０の断面の周長は、ラジアル方向において実質的に一定であり、断面の面積はラジアル方向に変動する。内側ステータ１００及び外側ロータ２００（図２、図３を参照）、又は、外部ステータ１００及び内部ロータ２００（図８Ｂ、図８Ｃを参照）を有する電気機械の一実施形態において、断面積は、ラジアル方向においてロータ２００に向かって増加する。いくつかの実施形態において、回転軸１０００に垂直な平面における歯１２０の断面積は、アキシャル方向において歯１２０の中央から側面にかけて減少し得る（例えば、図２７Ａ～図２７Ｄを参照）。

各歯１２０の複数のピースが組み立てられるとき、各歯１２０は、２組の対向する面を有する外面を画定し得る。例えば、図２３Ｂに図示される歯１２０の実施形態において、対向する両側面Ｃ及びＤは、一方の組の対向する面を形成し、対向する上面Ａ及び底面Ｂは、別の組の対向する面を形成する。各組の対向する面Ｃ、Ｄ（及びＡ、Ｂ）は、互いに非平行である。２組の各面は、歯１２０のラジアル方向において傾斜している（図２３Ｃ、図２３Ｄを参照）。いくつかの実施形態において（例えば、外側ロータ２００及び内側ステータ１００を有する一実施形態において）、一方の組の対向する面（Ａ、Ｂ）は、空隙２５０に向かってラジアル方向外向き（例えば図２３Ｄを参照）において互いに向かって近づき得（図２を参照）、他方の組の対向する面（Ｃ、Ｄ）は、ラジアル方向外向きに空隙２５０に向かって互いから離れ得る（図３、図２３Ｃを参照）。いくつかの実施形態において（例えば、内側ロータ２００及び外側ステータ１００を有する一実施形態において）、対向する上面及び底面は、空隙２５０に向かって互いから離れ得（図６Ｂを参照）、対向する両側面は、空隙２５０に向かって互いに向かって近づき得る（図６Ｃを参照）。

歯１２０の異なる部品（すなわち、コア歯部分及び追加歯部分）は、任意の好適な材料（例えば、鋼鉄ラミネーション、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）など）から作られ得る。いくつかの実施形態において、各歯１２０のコア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆの両方は、同一の材料（例えばＳＭＣ）から作られ得る。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、第１材料から作られ得、追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆは、第２材料から作られ得る。例えば、いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、ＳＭＣから作られ得、追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆは、別の等方性材料、例えば、別のＳＭＣから作られ得る。これは、平面内に無く３方向に変化する磁束がコア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆを通過することに起因する。コア歯部分１２２がステータコア１１０の環状部品１３０と一体的に形成される（例えば、図２３Ａ、図２３Ｇを参照）実施形態において、コア歯部分１２２及び環状部品１３０の両方は、同一の材料（例えばＳＭＣ）から作られ得る。

本開示の様々な実施形態において、電気機械の複数の歯の各歯は、ラジアル方向に延在し、ラジアル方向に垂直な複数の平面における各歯の複数の断面積は変動し、複数の断面の周長は、複数の垂直平面にわたって実質的に同一である。電気機械の回転軸に垂直（又は実質的に垂直）に延在する任意の方向は、電気機械のラジアル方向である。例えば、図１及び図２に図示される実施形態において、概して回転軸１０００に垂直に延在する任意の方向は、ラジアル方向である。いくつかの実施形態において、ラジアル方向は、電気機械の歯のラジアル軸に沿って延在し得る、又は、一致し得る。以前に説明されたように、いくつかの実施形態において、（ステータ１００及び／又はロータ２００の）各歯１２０は、ラジアル平面（図３を参照）及びアキシャル平面（図２を参照）の両方において台形断面形状を有し、ラジアル平面（図３を参照）における歯１２０の幅は、ラジアル方向外向きに（すなわち、ロータ２００に向かって）増加し、一方、アキシャル平面（図２を参照）における歯１２０の長さは、その同一方向において減少する。

図２６Ａ～図２６Ｄは、異なる平面に沿った歯１２０の断面画像である。図２６Ａは、アキシャル平面における単一歯１２０の断面画像を図示する（図２と比較）。歯１２０は、図２６Ａにおいて、斜線で示す。図２６Ａから自明であるように、アキシャル平面における歯１２０の断面形状は台形である（すなわち、１対の対向する平行の辺、及び、別の対の対向する非平行の辺を有する四辺形）。いくつかの実施形態において、図３１Ａ及び図３１Ｂを参照して説明されるように、アキシャル及び／又はラジアル平面における歯１２０の断面形状は、等脚台形（すなわち、対向する両側の長さが等しい台形）である。また、図２６Ａから自明であるように、歯１２０の長さは、本実施形態においてラジアル軸２０００と一致するラジアル方向における距離の増加と共に減少する。図２６Ｂ～２６Ｄは、ラジアル方向に垂直な異なる平面（Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、及びＣ－Ｃ）における歯１２０の断面を図示する。図２６Ｂは、平面Ａ－Ａに沿った歯１２０の断面図であり、図２６Ｃは、平面Ｂ－Ｂに沿った歯１２０の断面図であり、図２６Ｄは、平面Ｃ－Ｃに沿った歯１２０の断面図である。図２６Ｂ～図２６Ｄから分かるように、歯１２０のラジアル方向に垂直な平面において、歯１２０は矩形断面形状を有する。

図２６Ｂ～図２６Ｄには、正方形の角（すなわち、９０°の角）を有する完全な矩形が図示されているが、これは単なる例であることが留意されるべきである。以前に説明したように、いくつかの実施形態において、これらの断面形状は、完全な矩形でないことがあり得る。当業者によって認識されるように、いくつかの実施形態において、矩形の対向する両側は、完全に平行でないことがあり得、隣接する側は、完全に垂直でないことがあり得、角は丸みを帯びていても、及び／又は、面取りされていてもよい。図２６Ｂ～図２６Ｄに図示されるように、内側ステータ１００及び外側ロータ２００を有する電気機械（図２～図３を参照）の実施形態において、ラジアル方向における距離が増加するほど、矩形形状は短く、かつ、幅広くなる。すなわち、回転軸１０００からのラジアル方向の距離が増加するほど、歯１２０の長さが減少し（すなわち、ａ_１＞ｂ_１＞ｃ_１、ａ_３＞ｂ_３＞ｃ_３）、歯１２０の幅は増加する（すなわち、ａ_２＜ｂ_２＜ｃ_２、ａ_４＜ｂ_４＜ｃ_４）。必要ではないが、いくつかの実施形態において、断面形状の対向する両側は等しいことがあり得る。すなわち、（ａ_１＝ａ_３）＞（ｂ_１＝ｂ_３）＞（ｃ_１＝ｃ_３）、及び、（ａ_２＝ａ_４）＜（ｂ_２＝ｂ_４）＜（ｃ_２＝ｃ_４）である。換言すると、歯１２０は、回転軸１０００からラジアル方向外向きに、徐々に短く、かつ幅広くなる。歯１２０の断面積（すなわち、ラジアル方向に垂直な平面における断面積）も、ラジアル方向外向きにおいて変動する。ロータ２００がステータ１００外側にある（例えば、図２、図３）一実施形態において、断面積は、ラジアル方向外向きにおいて増加し得る（すなわち、Ｓ_Ａ＜Ｓ_Ｂ＜Ｓ_Ｃ）。電気機械の他の実施形態において、面積は、ラジアル方向に沿って異なる方式で変動し得る。例えば、内側ロータ及び外側ステータを有する電気機械（図８Ｂ～図８Ｃを参照）において、断面積は、ラジアル方向内向きに増加し得る。

図２６Ａ～図２６Ｄを参照すると、ラジアル方向における各歯１２０の周長は実質的に一定であり得、一方、ラジアル方向における各歯１２０の断面積は変動し得る。すなわち、平面Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、及びＣ－Ｃ（図２６Ｂ～２６Ｄを参照）に沿った歯１２０の断面の周長は、実質的に同一であり得、一方、これらの平面の断面積は、一定でないことがあり得る（又は変動し得る）。すなわち、（ａ_１＋ａ_２＋ａ_３＋ａ_４）≒（ｂ_１＋ｂ_２＋ｂ_３＋ｂ_４）≒（ｃ_１＋ｃ_２＋ｃ_３＋ｃ_４）であり、Ｓ_Ａ≠Ｓ_Ｂ≠Ｓ_Ｃである。電気機械の構成に関わらず、すべての実施形態において、（ラジアル方向に垂直な断面における）各歯の周長は、ラジアル方向に沿って実質的に一定のままであり得、一方、その断面積はこの方向において変動し得る。

図２７Ａ～図２７Ｄは、異なる平面に沿った歯１２０の断面図である。図２４Ａのように、図２７Ａは、アキシャル平面における歯１２０の断面画像を図示する。図２７Ｂ～図２７Ｄは、歯１２０のアキシャル方向に沿った（すなわち、回転軸１０００に沿った）回転軸１０００に垂直な（又はラジアル方向に平行な）異なる平面（Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅ、及びＦ－Ｆ）における歯１２０の断面を図示する。図２７Ｂは、平面Ｄ－Ｄに沿った歯１２０の断面図であり、図２７Ｃは、平面Ｅ－Ｅに沿った歯１２０の断面図であり、図２７Ｄは、平面Ｆ－Ｆに沿った歯１２０の断面図である。これらの図に図示されるように、歯１２０の中央から端へのアキシャル方向において、歯１２０の断面積は減少する。すなわち、Ｓ_Ｄ／Ｓ_Ｅ／Ｓ_Ｆである。換言すると、ラジアル方向（いくつかの実施形態において、ラジアル軸２０００）に垂直な平面における歯１２０の断面積は、ラジアル方向において変動し（図２６Ｂ～図２６Ｄを参照）、回転軸１０００に垂直な（又はラジアル方向に平行な）平面における歯の断面積は、アキシャル方向において変動する（図２７Ｂ～図２７Ｄを参照）。ロータ２００がステータ１００の外側にある電気機械１００（図２、図３）の一実施形態において、各歯１２０の断面積は、ラジアル方向に増加し（図２６Ｂ～図２６Ｄを参照）、アキシャル方向に減少する（図２７Ｂ～図２７Ｄを参照）。

図２８Ａ及び図２８Ｂは、（図２、図３の電気機械１０の）例示的な歯１２０の幾何学的詳細を図示する。図２８Ａは、ラジアル平面における歯１２０の断面図であり、図２８Ｂは、歯１２０の（歯を見下ろす）透視図である。以前に説明されたように、内側ステータ１００及び外側ロータ２００を有する電気機械の実施形態において、各歯１２０は、ラジアル方向外向きに延在するほど、ラジアル平面において幅広くなる（図３を参照）。図２８Ａに示すように、歯１２０の対向する両側面Ｃ、Ｄは、歯１２０のラジアル方向（いくつかの実施形態において、ラジアル軸２０００）との間に角度γを形成する。角度γの値は、電気機械１００における歯１２０の数によって決定され得る。一般的に、角度２γ（歯１２０の対向する両側面Ｃ、Ｄの間の角度）は、約３６０度を歯１２０の数で割った値に凡そ等しい。すなわち、２γ≒３６０°／ｎであり、ｎは歯の数である。例えば、９個の歯１２０を有する電気機械１０（図３を参照）について、角度２γ≒３６０／９＝４０°である。したがって、歯１２０の各側面Ｃ、Ｄは、ラジアル軸２０００から約２０°傾斜している。図２８Ｂを参照すると、歯１２０の前面及び背面は、歯１２０のアキシャル平面において角度βを成す。角度βはまた、電気機械（１００）の歯の数によって決定される。ラジアル方向において実質的に一定の周長を有する歯１２０は、ｈ_１＝ｄ_１；ｄ_１＝ｒ＊Ｓｉｎ（γ）；ｈ_１＝ｒ＊Ｔａｎ（β）；ｒ＊Ｓｉｎ（γ）＝ｒ＊Ｔａｎ（β）；Ｓｉｎ（γ）＝Ｔａｎ（β）；β＝Ａｒｃｔａｎ（Ｓｉｎ（γ））、又は、β＝１／Ｔａｎ（Ｓｉｎ（γ））という対応関係をもたらす（図２８Ｂを参照）。

図２９Ａ及び図２９Ｂは、ラジアル平面における例示的な歯１２０の断面図を図示する。図２９Ｂの歯１２０は、ポールピース又はシュー（ｓｈｏｅ）１１２を含むが、図２９Ａの歯１２０は含まない。これらの図に示されるように、歯１２０の幅は、ラジアル方向において（ラジアル軸２０００に沿って）（すなわち、空隙２５０に向かって、図２、３を参照）増加する。図２６Ａ～図２６Ｄを参照して説明されるように、歯１２０の幾何学的寸法は、歯１２０の断面積がラジアル方向に増加するというものである。シュー１１２を有する（図２９Ｂ）及び有しない（図２９Ａ）歯１２０の一実施形態の両方において、ラジアル方向に沿った断面積の増加（Ｓ_Ａ＜Ｓ_Ｂ＜Ｓ_Ｃ）は、滑らかであり得る。いくつかの実施形態において、断面積の増加は、単調であり得る。いくつかの実施形態において、断面積の変動（増加又は減少）の割合は一定であり得る。空隙２５０に向かう断面積の滑らかな変動（増加又は減少）は、大きい電流が歯１２０上に装着されたコイル３００を流れているときでも、歯１２０のラジアル方向最外端１１４（又は先端）及びシュー１１２（シューが使用される場合）を磁気導体（又は、磁場コンセントレータ）として使用することを可能にする。

図３０は、図２及び図３の電気機械１０の歯１２０及びロータ２００の部分の概略図である。図３０から分かるように、空隙２５０は、ステータ１００とロータ２００との間に存在し、歯１２０のラジアル方向最外端１１４とロータ２００（ロータの永久磁石）との間に形成される。図３０に図示されるように、いくつかの実施形態において、コイル３００のラジアル方向最外端３１６が空隙２５０に可能な限り近くに位置するように、コイル３００が歯１２０上に装着され得る。コイル３００のラジアル方向最外端３１６と歯１２０のラジアル方向最外端１１４との間のラジアル方向距離γは、使用される適用及び製造方法に依存し得る。いくつかの実施形態において、距離γは、空隙２５０の約２０％以下であり得る。いくつかの実施形態において、距離γは、空隙２５０の０～２０％の間であり得る。いくつかの実施形態において、コイル３００のラジアル方向最外端３１６は、歯１２０のラジアル方向最外端１１４と実質的に一致し得る（すなわち、γ≒０）。換言すると、コイル３００のラジアル方向最外端３１６は、ラジアル方向における歯１２０の最外端１１４を超えて突出しないことがあり得る。

図３０にも図示されるように、いくつかの実施形態において、すべての歯１２０のラジアル方向最外端１１４が実質的に円形の輪郭を有するように、歯１２０のラジアル方向最外端１１４は、丸められる、又は湾曲していることがあり得る。アキシャル平面及びラジアル平面における歯１２０の断面形状は、等脚台形又は非等脚台形であり得る。図３１Ａ及び図３１Ｂは、等脚台形形状を有する歯１２０及び非等脚台形形状を有する歯１２０Ａの（ラジアル平面又はアキシャル平面における）概略図である。本開示の電気機械の歯は、ラジアル平面（図３を参照）、及び／又は、アキシャル平面（図２を参照）において、等脚又は非等脚台形形状を有し得ることに留意されたい。歯１２０の台形形状、並びに、ラジアル方向における歯の断面積の滑らかな増加、及び、間隙に近い歯のコイルの場所は、電気機械の漏洩磁束を低減することを助け、それによって、その効率及び動力出力を増加することを助け得る。

上で説明されたように、いくつかの実施形態において、本開示の電気機械は、ステータ１００、及び、回転軸１０００の周りをステータ１００に対して回転するように構成されているロータ２００を含み得る（例えば、図２、図３、図８Ａ～図２２を参照）。ステータ１００又はロータ２００のうちの少なくとも１つは、回転軸１０００の周りに環状に配置された複数の歯１２０を含み得る。複数の歯１２０は、ステータ１００又はロータ２００上に環状に配置され得る。各歯１２０は、ラジアル方向に垂直な複数の平面（例えば、Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃ）における各歯１２０の断面積（例えば、Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｃ）が変動するように、ラジアル方向に延在し得る（例えば、図２６Ａ～図２６Ｄを参照）。複数の断面の周長は、複数の垂直平面にわたって実質的に一定であり得る。すなわち、ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面積は、ラジアル方向に沿って変動し得、一方、断面の周長は、この方向において実質的に一定のままである（例えば、図２６Ａ～図２６Ｄを参照）。

いくつかの実施形態において、回転軸１０００に垂直な平面における各歯１２０の断面積は、アキシャル方向に沿って変動する（例えば、図２７Ａ～図２７Ｄを参照）。以前に説明されたように、ロータ２００及びステータ１００の構成に基づいて、複数の歯がステータ上に位置するとき、断面積は、ロータ２００に向かって増加又は減少し得る。ラジアル平面及びアキシャル平面の両方における各歯１２０の断面形状は、台形であり得る（例えば、図２、図３、図６Ａ～図２２を参照）。いくつかの実施形態において、ラジアル方向及び／又はアキシャル平面における各歯１２０の断面形状は非等脚台形である（例えば、図３１Ａを参照）。一方、いくつかの実施形態において、ラジアル方向及び／又はアキシャル平面における各歯１２０の断面形状は、等脚台形である（例えば、図３１Ｂを参照）。ロータ２００がステータ１００のラジアル方向外向きに配設される（例えば、図２、図３を参照）実施形態において、ラジアル平面における各歯の幅（図３を参照）は、ロータ２００に向かってラジアル方向に増加し、アキシャル平面における各歯の長さ（図２を参照）は、ロータ２００に向かってラジアル方向に減少する。

以前に説明されたように、電気機械はまた、複数の電磁コイル３００を含み得る。コイル３００を形成する方法は、図４８Ａ～図５２を参照して後に記載される。各コイル３００は、電気機械の別個の歯１２０上に装着され、それを囲んで延在し得る（例えば、図８Ａ～図２２を参照）。多部品歯１２０上にコイル３００を装着する方法は、図４５Ａ～図４７を参照して後に記載される。各コイル３００は、任意の断面形状又は平坦な箔３１２を有するワイヤ３１４の形態で導電体（例えば銅線）を含み得る。いくつかの実施形態において、ワイヤ３１４は、正方形、矩形、又は円形の断面形状の１つを有し得る（例えば、図７Ｄ、図７Ｅを参照）。任意のタイプのワイヤ３１４が、コイル３００を形成するために使用され得る。ワイヤは、単一のストランド又は（例えば、共に撚られる）複数のストランドを含み得る。いくつかの実施形態において、ワイヤは、マルチストランドワイヤであり得る（例えば、図７Ａ、図７Ｂを参照）。いくつかの実施形態において、各コイル３００は、歯１２０に沿ってラジアル方向においてらせん状の形態で巻かれ得る（例えば、図７Ｂを参照）。いくつかの実施形態において、ワイヤの代わりに箔３１２（例えば銅箔）が使用され、コイル３００を形成し得る（例えば図６Ａ～図６Ｄを参照）。箔３１２は、箔の幅がラジアル方向に歯１２０の全長にわたって延在するように、歯１２０を囲んで巻かれ得る（例えば、図６Ａを参照）。代替的に、いくつかの実施形態において、より薄い箔（例えば、ラジアル方向において歯１２０の長さより小さい幅を有する箔）は、歯１２０に沿ってラジアル方向にらせん状の形態で（例えばリブ上で）巻かれ得る（例えば、図６Ｃ、図６Ｄを参照）。

以前に説明されたように、歯１２０は、共に連結された複数の部品（コア歯部分１２２及び１又は複数の追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆ）を含み得る（例えば、図２３Ａ～図２３Ｍを参照）。また、以前に説明されたように、これらの複数の部品は、同一の材料から、又は、異なる材料（ＳＭＣなど）から作られ得る。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、回転軸１０００を囲んで延在するステータコア１１０の環状リング１３０と一体的に形成され得る。いくつかの実施形態において、追加歯部分のうちの１又は複数（例えば、１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ、１２４Ｆ）は、ウェッジ形状であり、コア歯部分１２２の対向する両側に配設され得る。各歯１２０は、ラジアル方向に垂直な平面における歯１２０の断面積がラジアル方向においてロータに向かって変動し得るように、ラジアル方向に延在する。ロータ２００がステータ１００のラジアル方向外向きに位置する実施形態において、歯１２０の断面積は、ラジアル方向においてロータ２００に向かって増加する。

本開示の電気機械の様々な実施形態において、ステータは、回転軸の周りに延在する環状ステータリングを含み得る。本明細書において使用されるように、環状ステータリングは、ステータに関連付けられたリング形状構造である。リング形状構造は、電気機械の回転軸の周りに配設され得る。図２３Ａ～図２３Ｋを参照すると、例えば、電気機械１０のステータ１００は、回転軸１０００を囲んで延在する環状部品１３０を含む。本開示の電気機械の様々な実施形態はまた、ステータリング上に円周方向に配置された複数の多部品歯を含み得る。換言すると、複数の歯は各々、複数の部品を含み得、それらは、環状ステータリングの円周上に、又は、その近くに位置し得る。図２３Ａ及び図２３Ｃにおいて最も良く分かるように、本開示の実施形態において、複数の多部品歯１２０は、ステータ１００の環状部品１３０上に円周方向に配置されている。

様々な実施形態において、複数の多部品歯の各多部品歯は、ステータリングと一体的に形成されたコア歯部分、及び、ステータリングとは別個の少なくとも１つの追加歯部分を含み得る。すなわち、コア歯部分は、それらが単一のコンポーネントを形成するようにステータリングに接続され得、少なくとも１つの追加歯部分が１又は複数の追加のコンポーネントを形成する。いくつかの実施形態において、コア歯部分及びステータリングは、単一部品として形成され得、追加歯部分は、別個の部品として形成され得る。いくつかの実施形態において、コア歯部分及びステータリングは別個の部品として形成され得るが、共に取り付けられ得（例えば、融着、又はそうでない場合、取り外しできないように取り付られて）、部品の完全性を破壊することなく容易に分解され得ない単一部品を形成し、一方、追加歯部分は、ステータリングから容易に分離され得るような方式で共に取り付けられ得る。

図２３Ａ～図２３Ｍを参照して以前に説明されたように、電気機械１０の各歯１２０は、共に配置された複数の部品（例えばコア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆ）を含み得る。図２３Ａ～図２３Ｋを参照して論じられた歯１２０の例示的な実施形態において、各歯１２０のコア歯部分１２２は、回転軸１０００を囲んで延在する（ステータコア１１０の）環状部品１３０と一体的に形成され、１又は複数の追加歯部分１２４～１２４Ｋは、コア歯部分１２０の側面及び／又は上面及び底面に位置されて歯１２０を形成する。

図３２Ａは、環状部品１３０上に環状に配置された複数のコア歯部分１２２を有するステータコア１１０の環状部品１３０の例示的な実施形態を図示する。各コア歯部分１２２は、環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在し、多部品歯１１２の一部を含む（図２３Ａを参照）。図３２Ａに図示される環状部品１３０の実施形態において、各コア歯部分１２２は、ラジアル軸２０００に沿って環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在する。しかしながら、図２３Ｇを参照して説明されるように、これは必須ではない。すなわち、いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在し得るが、ラジアル軸２０００に対して傾斜し得る。

環状部品１３０を形成するステータコア１１０は、図３２Ａに図示されるように単一部品（すなわち、共に連結された複数の部品でない）として形成され得る。いくつかの実施形態において（例えば、ステータコア１１０がＳＭＣ又は別の脆い材料から作られているとき）、ステータコア１１０を単一部品として製造することは困難である、及び／又は、高価であり得る。ステータコア１１０の製造、及び、電気機械の動作中に、コア１１０の部品は、著しい応力（例えば、製造中などの圧縮、交互に振動する荷重、及び動作中の熱機械的な力など）を受け得る。これらの大きな応力は、単一部品として製造され得るステータコア１１０のサイズを限定し得る。例えばいくつかの実施形態において、高い信頼性で単一部品として製造され得るステータコア１１０の厚さ（例えば、コア歯部分１２２の厚さ）と、アキシャル方向の長さ（すなわち、回転軸１０００に沿った高さ）との比率は、約１：６以下であり得る。いくつかの実施形態において、より大きいサイズのステータコア１１０が複数の部品として製造され得る。

図３２Ｂ～図３２Ｅに図示されるように、ステータコア１１０は、複数の部品から作られており、次に共に取り付けられ得る。図３２Ｂ及び図３２Ｃは、対称面に沿って共に取り付けられてステータコア１１０を形成する２つの鏡面対称の半分１１０Ａ、１１０Ｂから作られた例示的なステータコア１１０を図示する。これらの図において図示されるように、コア１１０Ａ、１１０Ｂの各半分は、コア歯部分１２２の半分１２２Ａ、１２２Ｂを含む。２つの半分１１０Ａ、１１０Ｂは、任意のタイプの接着材料を使用して共に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、永久接着剤（例えば、部品の完全性を破壊することなく容易に除去できない接着剤）が、コア１１０の２つの半分１１０Ａ、１１０Ｂを共に取り付けるために使用され得る。コア１１０の２つの半分１１０Ａ、１１０Ｂを取り付けるために使用される接着材料のＣＴＥは、ＣＴＥミスマッチにより誘導される熱機械的応力を低減するべく、コア１１０を形成する材料のＣＴＥの約２０％内であり得る。一般的に、ステータコア１１０は、共に連結された任意の数の部品によって形成され得る。図３２Ｄ及び図３２Ｅは、（例えば、上で論じた接着材料を使用して）共に連結された３つの部品１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃから作られた例示的なステータコア１１０を図示する。

ステータ１００の強度を増加させるべく、ステータコア１１０の１又は複数の部品は、共に組み立てられた積層電気鋼鉄シートから作られ得る。いくつかの実施形態において、例えば約０．０１４インチ～０．０１８インチ（０．３６～０．４６ミリメートル）（２９～２６ゲージ）の間の厚さを有し、非常に薄い絶縁層（例えば、約０．００１インチ（０．２６ミリメートル）の厚さの絶縁層）で被覆された複数の積層鋼鉄シート（例えば、シリカ鋼鉄シート）が共に取り付けられてステータの積層鋼鉄部品を形成し得る。いくつかのそのような実施形態において、図２３Ｋを参照して記載されるタイプの多部品歯１２０が使用され得る。環状部品１３０及びコア歯部分１２２は、積層された鋼鉄又は等方性材料（ＳＭＣ）から作られ得、追加の部分１２４Ａ～１２４Ｆは、ＳＭＣなどの等方性材料から作られ得る。磁場の３次元性に起因して、コア歯部分１２２の対向する両側面上の追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの対、及び、コア歯部分１２２の対向する上面及び底面上の追加歯部分１２４Ｅ、１２４Ｆの別の対を使用することにより、好適な磁気性能を提供し得る。

図３３Ａ～図３３Ｃは、複数の材料から作られる例示的なステータコア１１０を図示する。これらの図を参照すると、ステータコア１１０は、中央環状部品１３０Ｂに取り付けられてコア１１１の環状部品１３０を形成する、上方環状部品１３０Ａ及び下方環状部品１３０Ｃを含む。図３３Ｃに示すように、上方環状部品１３０Ａ及び下方環状部品１３０Ｃは同一コンポーネントであり得る。一般的に、環状部品１３０Ａ、１３０Ｂ及び１３０Ｃは、任意の材料（例えば、ＳＭＣ積層鋼鉄など）から作られ得る。上方環状部品１３０Ａ及び下方環状部品１３０Ｃは、積層された鋼鉄から作られたリングを共に取り付けることによって作られ得る。中央環状部品１３０ＢはＳＭＣから作られ得る。いくつかの実施形態において、図３３Ｂにおいて最も良く分かるように、コア歯部分１２２は、ラジアル方向外向きに中央環状部品１３０Ｂから延在し得、上方追加歯部分１２４Ｅ及び下方の追加歯部分１２４Ｆは、上方環状部品１３０Ａ及び下方の環状部品１３０Ｃ、及び、コア歯部分１２２の上面及び底面に取り付けられ得る。追加の歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ及び１２４Ｆは、等方性材料（ＳＭＣ）から作られ得、上方環状部分１３０Ａ及び下方環状部分１３０Ｃ、中央環状部分１３０Ｂ、及びコア歯部分１２２は、積層された鋼鉄又は等方性材料（ＳＭＣ）から作られ得る。

本開示の様々な実施形態において、複数の電磁コイルの各コイルは、各コイルがコイルとコア歯部分との間の間隙を伴って多部品歯の対応するコア歯部分を囲むように複数の多部品歯の異なる多部品歯上に装着され、少なくとも１つの追加歯部分は間隙に配設される。各多部品歯は、別個の電磁コイルに関連付けられ得る。コイルは、コイルとコア歯部分との間に１又は複数の空間又は間隙が形成されるように、多部品歯のコア歯部分を囲んで延在し得る。そして、追加歯部分は、これらの空間又は間隙内に位置する。いくつかの実施形態において、（例えば）図４Ａ、図２３Ｆ、図２３Ｈ、図２３Ｊ、図２３Ｋに図示されるように、各多部品歯１２０のコア歯部分１２４は、コイル３００上に装着され、コア歯部分１２４の外面とコイル３００の内面との間に形成される１又は複数の間隙を伴ってコア歯部分１２４を囲んでコイル３００が延在する。多部品歯１２０がコア歯部分１２２から形成され、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの対がコア歯部分１２２の対向する両側面に位置する図４Ａ～図４Ｃ及び図２３Ａの実施形態において、コイル３００がコア歯部分１２２上に装着されるとき、コア歯部分１２４の対向する両側面とコイル３００の内面との間に２つの間隙が形成される。追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの一方は、一方の間隙内に位置し、他方の追加歯部分１２４Ｂは、他方の間隙内に位置する。多部品歯１２０がコア歯部分１２２及び単一の追加歯部分１２４Ｃから形成される図２３Ｆの実施形態において、この追加歯部分１２４Ｃは、コア歯部分１２２の側面とコイル３００との間に形成される間隙内に位置する。そして、図２３Ｋの実施形態において、コア歯部分１２２の外面とコイル３００の内面との間に４つの間隙が形成され、各追加の歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ、１２４Ｆは、別個の間隙に位置する。

いくつかの実施形態において、本開示の電気機械（電気モータ又は発電機）は、ステータ１００、及び、回転軸１０００の周りでステータ１００に対して回転するように構成されているロータ２００を含み得る（例えば、図２、図３、図８Ａ～図２２を参照）。ステータ１００又はロータ２００のうちの少なくとも１つは、回転軸１０００の周りに配置された複数の多部品歯１２０を含み得る。ステータ１００は、回転軸１０００の周りに延在する環状ステータリング又は部品１３０を含み得る（例えば、図２３Ａ、図２３Ｇ、図２３Ｋなどを参照）。いくつかの実施形態において、複数の多部品歯１２０は、ステータリング１３０上に円周方向に配置され得る。各多部品歯１２０は、ステータリング１３０と一体的に形成されたコア歯部分１２２、及び、ステータリング１３０とは別個に形成された少なくとも１つの追加歯部分（例えば、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ、１２４Ｆ）を含み得る。電気機械はまた、複数の電磁コイル３００を含み得る。そして、各コイル３００は、別個の歯１２０上に装着され得、コイル３００は、コイル３００とコア歯部分１２２との間に形成された間隙を伴って、多部品歯１２０のコア歯部分１２２を囲み（例えば、図２３Ｅ～図２３Ｆ、図２３Ｉ～図２３Ｋ、図２４Ａなどを参照）、追加歯部分は間隙内に配設され得る。

いくつかの実施形態において、環状部品（又はリング）１３０はＳＭＣから形成され得る。いくつかの実施形態において、環状部品１３０は積層鋼鉄から形成され得る。いくつかの実施形態において、環状部品１３０の一部分は、一材料（例えば積層鋼鉄）から形成され得、一方、別の部分は別の材料から作られる。いくつかの実施形態において、環状部品１３０は、単一部品として形成され得る（例えば図３２Ａを参照）。他の実施形態において、環状部品１３０は、複数の部品から作られ得る（例えば、図３２Ｂ～図３２Ｅを参照）。いくつかの実施形態において、ステータ１００の環状部品１３０は、回転軸１０００に垂直な対称面に沿って共に連結された２つの鏡面対称の半分を含み得る（例えば、図３２Ｂ～図３２Ｃを参照）。環状部品１３０は、共に取り付けられた２又はより多くの実質的に同一の部品を含み得る（例えば、図３２Ｂ～図３２Ｅを参照）。任意のタイプの接着材料が、ステータリング１１４の部品を共に取り付けるために使用され得る。接着材料のＣＴＥは、取り付けられたコンポーネントのＣＴＥの約２０％内であり得る。

環状ステータリング１３０は、複数（２、３、４など）のアキシャル方向に積み重ねられた環状部品を含み得る（例えば図３２Ｂ～図３３Ｃを参照）。いくつかの実施形態において、積み重ねられた環状部品の各々は、同一の材料（例えば、ＳＭＣ、積層鋼鉄）から作られ得、一方、他の実施形態において、積み重ねられた環状部品は、異なる材料から作られ得る。例えば、図３３Ｂの環状部品１３０を参照すると、上部及び下部の環状部品１３０Ａ、１３０Ｃは、積層鋼鉄又はＳＭＣの一方から作られ得、中央環状部品１３０Ｂは、積層鋼鉄又はＳＭＣの他方から作られ得る。

各多部品歯１２０のコア歯部分１２２は、環状ステータリング１１４からラジアル方向に外向きに延在し得る（例えば、図２３Ｃ、図２３Ｇを参照）。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、ステータリング１３０のラジアル軸２０００に沿って環状ステータリング１３０からラジアル方向外向きに延在する（例えば、図２３Ｃを参照）。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、ラジアル軸２０００から傾斜して環状ステータリング１３０からラジアル方向外向きに延在する（例えば図２３Ｇを参照）。

ラジアル方向に垂直な平面に沿ったコア歯部分１２２及び少なくとも１つの追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆの各々の断面は、実質的に矩形の形状を有する（例えば、図２３Ａ、図２３Ｆ、図２３Ｋを参照）。いくつかの実施形態において、回転軸に垂直な平面に沿ったコア歯部分１１２ａの断面は実質的に矩形の形状を有し、回転軸に垂直な平面に沿った少なくとも１つの追加歯部分の断面は、実質的に三角形の形状を有する（例えば、図２３Ｃ、図２３Ｈを参照）。いくつかの実施形態において、ラジアル平面における各多部品歯１２０の断面は台形形状を有する（例えば図３、図２３Ｃ、図２３Ｈを参照）。いくつかの実施形態において、アキシャル平面における各多部品歯１１２の断面形状も台形である（例えば、図２、図２３Ｄを参照）。いくつかの実施形態において、ラジアル方向及び／又はアキシャル平面における歯１２０の断面形状は、等脚台形である（例えば、図３１Ａ、図３１Ｂを参照）。いくつかの実施形態において、歯のラジアル方向に垂直な平面における各多部品歯１２０の断面積の周長は、ラジアル方向において実質的に一定であり、一方、断面の面積はラジアル方向において変動する（例えば、図２６Ａ～図２６Ｄを参照）。各歯１２０は、コア歯部分１２４の対向する両側に対称に配置された追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ、１２４Ｆの対を含み得る（例えば、図２３Ｃ、図２３Ｋを参照）。いくつかの実施形態において、各歯１２０は、コア歯部分１２２の対向する両側（例えば、対向する両側面）の第１の対に対称に配置された追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの第１の対、及び、コア歯部分１２２の対向する両側（例えば上面及び底面）の第２の対に対称に配置される追加歯部分１２４Ｅ、１２４Ｆの第２の対を含む（例えば、図２３Ｋを参照）。

各多部品歯１２０のコア歯部分１２２及び追加歯部分は、接着材料を使用して共に連結され得る。いくつかの実施形態において、多部品歯１２０の複数の部品及びコイル３００は、接着材料によって共に取り付けられ得る。任意の好適なタイプの接着材料（例えば接着剤）が使用され得る。いくつかの実施形態において、接着材料は、接着材料の特性を修正するためにフィラー材料を含み得る。いくつかの実施形態において、接着材料のＣＴＥは、歯１２０の材料のＣＴＥの約２０％内にあり得る。いくつかの実施形態において、接着材料のＣＴＥは、コイル３００の歯１２０の材料のＣＴＥの約２０％内であり得る。

各多部品歯１２０の少なくとも１つの追加歯部分は、コイル３００の内面とコア歯部分１２２の外面との間に押し込まれ得る（例えば、図２３Ｆ、図２３Ｋ、図２４Ａを参照）。いくつかの実施形態において、コイル３００は、各歯１２０のコア歯部分１２２を囲み、少なくとも２つの間隙が、コイル３００の内面とコア歯部分１２２の対向する両側との間に形成され、各追加歯部分は、異なる間隙内に配設される（例えば、図２３Ｋ、図２４Ａを参照）。いくつかの実施形態において、各歯１２０は、コイル３００とコア歯部分１２２との間の間隙内に配設された単一のウェッジ形状の追加歯部分を含む（例えば図２３Ｆを参照）。

本開示の電気機械の様々な実施形態は、環状ステータリングを有するステータ、及び、ラジアル方向に延在する複数のコア歯部分を含み得る。本明細書において使用される場合、環状ステータリングは、ステータのリング形状のコンポーネントである。更に、歯は、環状ステータリングから突出する一連の突起である。各突起は歯を形成する。コア歯部分は、ステータコアに取り付けられた歯の部分である。以前に説明されたように、図２３Ａ～図２３Ｋ及び図３２Ａ～図３２Ｅを参照すると、いくつかの実施形態において、電気機械１０のステータ１００は、回転軸１０００を囲んで延在する環状部品１３０を有するステータコア１１０を含む。これらの図からも分かるように、コア歯部分１２４は、ステータコア１１０の環状部品１３０からラジアル方向に延在する。コア歯部分１２４は、ステータ１００の多部品歯１２０の一部を形成する。

様々な実施形態において、環状ステータリング及び複数のコア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から一体的に形成されている。本明細書において使用されるように、「一体的に形成」という用語は、ステータリング及びコア歯部分が接続されて、部品の完全性を破壊することなく取り外すことが事実上できない単一部品を形成することを示す。いくつかの場合において、ステータリング及びコア歯部分は単一部品として形成される。いくつかの実施形態において、コア歯部分及びステータリングは、別個の部品として形成され得るが、共に取り付けられて（例えば、融着されて又はそうでない場合取り外しできないように取り付けられて）、部品の完全性を破壊することなく容易に分解され得ない単一部品を形成し得る。軟磁性複合材料（ＳＭＣ）は、いくつかの実施形態において、電気絶縁膜の層で被覆される強磁性粉末粒子を含み得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣは、電気絶縁膜によって囲まれた強磁性粉末粒子を含み得る。ＳＭＣから作られたコンポーネントは、従来の粉末金属圧縮技法によって製造され得る。いくつかの場合において、一体的に形成されたＳＭＣステータコアは、従来の積層鋼鉄コアを上回る複数の利点を提供し得る。例えば、これらのステータコアは、３次元（３Ｄ）等方性強磁性挙動、非常に低い渦電流損、中及び高周波数における相対的に低い総コア損失、熱特性の改善、及び、重量の低減のうちの１又は複数を示し得る。任意の現在知られている又は後に開発されるＳＭＣが本開示の実施形態において使用され得る。いくつかの実施形態において、市販のＳＭＣ（例えば、Ｓｉｎｔｅｘ（登録商標）ＳＭＣ、Ｓｏｍａｌｏｙ１３０ｉ、Ｓｏｍａｌｏｙ５００、Ｓｏｍａｌｏｙ７００ＩＰ、Ｓｏｍａｌｏｙ７００３Ｐ、Ｓｏｍａｌｏｙ７００５Ｐ、又は別の好適なＳＭＣ）が使用され得る。

以前に説明されたように、図２３Ａ～図２３Ｍを参照すると、電気機械１０の各歯１２０は、共に配置された複数の部品（例えば、コア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆ）を含む。図２３Ａ～図２３Ｋ（及び図３２Ａ～図３２Ｅ）を参照して論じられる歯１２０の例示的な実施形態において、ステータコア１１０の環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在する各歯１２０のコア歯部分１２２は、環状部品１３０と一体的に形成されている。１又は複数の追加歯部分１２４～１２４Ｋは、コア歯部分１２２の側面及び／又は上面及び底面に位置して多部品歯１２０を形成する。図２３Ａ（及び図２１Ａ～図３２Ｅ）に図示される歯１２０の実施形態において、各コア歯部分１２４は、歯１２０のラジアル軸２０００に沿って環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在する。しかしながら、図２３Ｇを参照して説明されるように、これは必須ではない。すなわち、いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２は、ラジアル軸２０００に対して傾斜して環状部品１３０からラジアル方向外向きに延在し得る。

一体的に形成された（歯１２０の）コア歯部分１２２及び環状部品１３０は同一の材料から作られ得る。いくつかの実施形態において、一体的に形成された環状部品１３０及びコア歯部分１２２はＳＭＣから形成され得る。コア歯部分１２２とともに組み立てられて完全な歯１２０を形成する追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆは、ＳＭＣ又は別の等方性材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆの両方はＳＭＣから形成され得る。いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２（及び環状部品１３０）は、ＳＭＣから作られ得る。また、いくつかの実施形態において、コア歯部分１２２（及び環状部品１３０）は鋼鉄ラミネーションから作られ得、一方、追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆの一部又は全部はＳＭＣから形成されると想定される。

いくつかの実施形態において、図３３Ａ～図３３Ｃを参照して記載されるように、ステータコア１１０は、中央環状部品１３０Ｂに取り付けられてコア１１０の環状部品１３０を形成する上方及び下方環状部品１３０Ａ、１３０Ｃを含み得る。そのようないくつかの実施形態において、図３３Ｂにおいて最も良く分かるように、コア歯部分１２２は、中央環状部品１３０Ｂと一体的に形成され、ラジアル方向において中央環状部品１３０Ｂから外向きに延在し得る。一般的に、環状部品１３０Ａ、１３０Ｂ及び１３０Ｃは、任意の材料（例えば、ＳＭＣ、積層鋼鉄など）から作られ得る。いくつかの実施形態において、中央環状部品１３０Ｂ及びコア歯部分１２２は、ＳＭＣから形成され得、上方及び下方環状部品１３０Ａ、１３０Ｃは積層鋼鉄から形成され得る。

以前に説明されたように、任意の好適なＳＭＣが、一体形成された環状ステータリング１３０及び複数のコア歯部分１２２を作るために使用され得る。本開示の様々な実施形態において、ＳＭＣは、１又は複数の等方性強磁性材料、少なくとも１．６テスラの飽和磁気誘導、及び、１０マイクロオーム／ｍを超える電気抵抗率を含み得る。強磁性材料は、磁場をよく伝導する物質である。強磁性材料の例は、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウム、二酸化クロム（ＣｒＯ_２）及びその他を含む。本開示のいくつかの実施形態において、強磁性材料は、鉄ベースの材料であり得る。等方性材料は、異なる方向において同一の値である１又は複数の特性を有する。材料の任意の特性は、異なる方向において同一であり得る。いくつかの実施形態において、等方性強磁性材料の１又は複数の磁気特性は、異なる方向において同一であり得る。いくつかの実施形態において、材料の飽和磁気誘導及び／又は電気抵抗率は、すべての方向において同一であり得る。飽和磁気誘導は、材料又は当該材料から作られているコンポーネントにおいて、どれ程の磁性が誘導され得るかの指標である。磁気飽和に起因して、増加した磁場を適用することにより最小限の追加の磁気誘導が生じる収穫逓減点がある。飽和磁気誘導は、磁場強度の更なる増加と共に誘導が増加しない状態に軟磁性材料が飽和することを特徴とする。電気抵抗率は、電流に対して材料がどれ程強く抵抗するかを示す、材料の基本的特性である。それは、材料がどれ程よく電気を伝導するかを数値化した導電性の逆数である。電気抵抗率の低い値は、材料が電流を容易に通過させることを示す。

いくつかの実施形態において、一体形成された環状ステータリング１３０及び複数のコア歯部分１２２を作るために使用されるＳＭＣ材料は、約１．６テスラ以上（≧）の飽和磁気誘導及び約１０マイクロオーム／ｍより高い電気抵抗率を有する等方性強磁性材料であり得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣは、約２．４テスラ以上の飽和磁気誘導を有し得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣの飽和磁気誘導は、約２．５テスラ以上であり得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣの飽和磁気誘導は、約２．４～２．６テスラの間であり得る。ＳＭＣの電気抵抗率は、約１０マイクロオーム／ｍ（μΩ／ｍ）以上であり得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣの電気抵抗率は、約１００μΩ／ｍ以上（約１５０μΩ／ｍ以上、約３００μΩ／ｍ以上、約４００μΩ／ｍ以上、又は、約５００μΩ／ｍ以上）であり得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣの電気抵抗率は、約１０～６００μΩ／ｍ内であり得る。ＳＭＣの特性の等方性は、歯１２０の体積における３次元磁場を生成することを助け得る。ＳＭＣの約１．６テスラ以上の飽和磁気誘導は、磁気導体又は磁場コンセントレータの特性を維持することを助け、従って、漏洩磁束を低減し、電気機械１０のトルク値及び動力を増加させ得る。ＳＭＣの約１００μΩ／ｍ以上の電気抵抗率は、電気機械１０の動作の幅広い範囲の速度及び周波数における渦電流損を低減することを助け得る。したがって、ＳＭＣの一体形成された環状ステータリング１３０及び複数のコア歯部分１２２を作ることは、磁束密度を増加させ磁気損失を低減することによって、結果として電気機械の効率の増加をもたらし得る。

いくつかの実施形態において、本開示のラジアルフラックス電気機械は電気モータ又は発電機であり得る。電気機械は、回転軸１０００、複数の電磁コイル２００、及びステータ１００の周りを回転するように構成されているロータ２００を含み得る（例えば、図８Ａ～図２２を参照）。いくつかの実施形態において、ステータ１００は、環状ステータリング１３０、及び、ラジアル方向においてステータリング１３０から延在する複数のコア歯部分１２２を有し得る（例えば、図２３Ａ～図２３Ｋを参照）。環状ステータリング１３０及び複数のコア歯部分１２２は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から一体的に形成され得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣは、１又は複数の等方性強磁性材料を含み、約１．６テスラ以上の飽和磁気誘導、及び、約１０μΩ／ｍ以上の電気抵抗率を有し得る。ステータ１００は、環状ステータリング１３０上に対称に配置された複数の多部品歯１２０を含み得、各歯１２０は、複数のコア歯部分１２２の１つ、及び、コア歯部分１２２と非一体的に形成される少なくとも１つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｅ、１２４Ｆを含み得る（例えば、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｉ～２３Ｋを参照）。一対の追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、コア歯部分１２２の対向する両側面上に位置し、歯１２０を形成し得る（例えば、図２３Ａ～図２３Ｃを参照）。一対の追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、コア歯部分１２２の対向する両側面上に位置し得、別の対の追加歯部分１２４Ｅ、１２４Ｆは、対向する位置のコア歯部分１２２の上面及び底面上に位置し得る（例えば、図２３Ｉ～図２３Ｋを参照）。いくつかの実施形態において、単一のウェッジ形状部分のみが追加の歯部分として使用され得る。

いくつかの実施形態において、電気機械の回転軸１０００に垂直な平面に沿った各歯１２０のコア歯部分１２２の断面は実質的に矩形の形状を有し得、各追加歯部分の断面は、実質的に三角形の形状を有し得る（例えば図２３Ａから図２３Ｎ、特に図２３Ｈ、図２３Ｉを参照）。いくつかの実施形態において、ラジアル方向に垂直な平面に沿ったコア歯部分１２２の各々、及び、少なくとも１対の追加歯部分１２４Ａ～１２４Ｆの断面は、実質的に矩形の形状を有し得る。ラジアル平面又は回転軸１０００に垂直な平面における各多部品歯１２０の断面は台形形状を有し得る。歯１２０のラジアル方向に垂直な平面における各歯１２０の断面積は、ラジアル方向において変動し得、一方、断面積の周長は、ラジアル方向において実質的に一定のままである（例えば、図２６Ａ～図２６Ｄを参照）。ロータ２００がステータ１００のラジアル方向外向きに配設されて、ロータ２００とステータ１００との間に空隙２５０を形成する実施形態において（例えば図２、図３を参照）、断面積は、ラジアル方向において空隙２５０に向かって増加し得る。回転軸１０００に垂直な平面における歯１２０の断面積は、アキシャル方向において歯１２０の中央からその側面に向かって減少し得る（例えば、図２７Ａ～図２７Ｄを参照）。

いくつかの実施形態において、各多部品歯１２０は、２組の対向する面（例えば、図２３Ｂの面Ａ、Ｂ、及び、面Ｃ、Ｄ）を有する外面を画定する。２組のうち各組の対向する面は、互いに非平行であり得る。すなわち、面Ａ及びＢは、互いに非平行であり得、面Ｃ、Ｄは、互いに非平行であり得る。いくつかの実施形態において、２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜し得る。一方の組の対向する面の対向する面は、ラジアル方向外向きに互いに向かって近づき得（例えば、図２３Ｄの面Ａ、Ｂ）、他方の組の対向する面の対向する面は、ラジアル方向外向きに互いから離れる（例えば、図２３Ｃの面Ｃ、Ｄ）。隣接する歯の隣接する側面は、互いに平行であり得る。すなわち、１個の歯１２０の側面Ｃは、隣接する歯１２０の側面Ｄに平行であり得る（例えば、図２３Ａ～図２３Ｃを参照）。

いくつかの実施形態において、電気機械の環状ステータリング１３０は、回転軸１０００に垂直な対称面に沿って共に連結された２つの鏡面対称ボディ１３０Ａ、１３０Ｂを含み得る（例えば、図３２Ｂ、図３２Ｃを参照）。環状ステータリング１３０は、共に取り付けられた複数の実質的に環状のコンポーネントを含み得る。２つの鏡面対称ボディ１３０Ａ、１３０Ｂは、接着材料を使用して、対称面に沿って共に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、２つの鏡面対称ボディの材料（又はＳＭＣ）と接着材料との間の熱膨張係数の差は、約２０％より小さいことが得る。

任意の周知又は後に開発されるＳＭＣが、一体形成された環状ステータリング１３０及び複数のコア歯部分１２２を作るために使用され得る。いくつかの実施形態において、市販のＳＭＣ（例えば、Ｓｉｎｔｅｘ（登録商標）ＳＭＣ、Ｓｏｍａｌｏｙ１３０ｉ、Ｓｏｍａｌｏｙ５００、Ｓｏｍａｌｏｙ７００ＩＰ、Ｓｏｍａｌｏｙ７００３Ｐ、Ｓｏｍａｌｏｙ７００５Ｐ、又は別の好適なＳＭＣ）が使用され得る。ＳＭＣの飽和磁気誘導は、約２．４テスラ以上、又は、約２．５テスラ以上であり得る。いくつかの実施形態において、ＳＭＣの抵抗率は、約１００μΩ／ｍ以上、又は、約１５０μΩ／ｍ以上であり得る。

本開示の電気機械の様々な実施形態は、内側ステータの周りを回転するように構成されている内側ステータ及び外側ロータを含み得る。以前に説明されたように、本開示の電気機械は、異なる構成を有し得る（例えば、図８Ａ～図２２を参照）。いくつかの実施形態において、電気機械は、ステータ１００に対して回転軸１０００を中心に回転する内側ステータ１００及び外側ロータ２００（例えば図２、図３を参照）を含み得る。本開示の電気機械はロータベースを含み得る。ロータベースはロータの部品であり得る。ロータベースは、ロータの永久磁石を電気機械のシャフト（例えばシャフト２０）に連結することを可能にするロータの任意のコンポーネントを指す。電気機械はまた、ロータの回転軸に平行にロータベースからアキシャル方向に延在する、複数の環状に配置された永久磁石を含み得る。永久磁石は、磁場又は電流の誘導無しで、磁気特性を保持する磁石であり得る。永久磁石は、磁化され、かつ、それ自体の永続的な磁場を生成する材料からできている物体であり得る。永久磁石の材料は、硬磁性と呼ばれる。それは、増加したヒステリシスループにより軟磁性材料とは異なる。一般的に、当技術分野で知られている（現在知られている、又は後に開発される）任意のタイプの永久磁石が、永久磁石を形成するために使用され得る。いくつかの実施形態において、永久磁石は、例えば、ネオジム鉄ボロン（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）などのレアアース（ＲＥ）材料からできていることがあり得る。ＲＥ材料の高いコスト及び相対的な希少性を考慮すると、いくつかの実施形態において、永久磁石は、非ＲＥ磁石（例えば、フェライト磁石）であり得る。また、いくつかの実施形態において、永久磁石はハイブリッド磁石であり得、ＲＥ磁石及びフェライト磁石の組み合わせが使用されることが想定される。

いくつかの実施形態において、電気機械は、ロータベースから延在する円柱状コアも含み得る。いくつかの実施形態において、コアは、磁束を伝導するように構成され得る。コアはまた、ロータの永久磁石を固定するための構造を提供し得る。いくつかの実施形態において、コアは、複数の永久磁石を包囲するように、ロータベースから延在し得る。必須ではないが、いくつかの実施形態において、コアはＳＭＣから形成され得る。ＳＭＣ円柱状コアは、３次元（３Ｄ）等方性強磁性の挙動のうちの１又は複数を示し得る。それはまた、中及び高周波数において、非常に低い渦電流損、及び、相対的に低い全体的なコア損失を示し得る。追加的に、ＳＭＣコアはまた、改善された熱特性及び低減された重量を示し得る。したがって、いくつかの開示された電気機械においてＳＭＣコアを使用するための明確な利点があり得る。

電気機械はまた、ロータを包囲するスリーブを含み得る。スリーブは、ロータを保護する、及び／又は、ロータの強度を増加させる構造であり得る。いくつかの実施形態において、スリーブはバンデージであり得る。スリーブは、一部又は全部のロータコンポーネントを囲んで延在するリング、ベルト、又は別の環状構造の形態であり得る。いくつかの実施形態において、スリーブは、ロータが回転するときの遠心（又は求心）力の影響からロータコンポーネントを保護し得る。いくつかの実施形態において、スリーブは、円柱状コアを支持し得、円柱状コアは、複数の永久磁石を支持し得る。例えば、スリーブは、構造支持体をコアに提供し得、コアは、構造支持体を複数の永久磁石に提供し得る。いくつかの実施形態において、円柱状コアは、ラジアル方向にスリーブと複数の磁石との間に位置し得る。

図３４Ａは、電気機械１０のシャフト２０に連結された例示的なロータ２００の図示である（図２～図３も参照）。以前に説明したように、図１～図３を参照すると、電気機械１０の動作中、ロータ２００は、ステータ１００のラジアル方向外向きに位置し、ステータ１００に対して回転軸１０００の周りを回転する。ロータ２００はロータベース９０４を含み得る。図３４Ａに図示されるように、いくつかの実施形態において、ロータベース９０４は、円盤状構造を有し得る。しかしながら、円盤状構造は必須ではなく、ロータベース９０４は、任意の好適な形状及び構成を有し得る。ロータベース９０４は、一体として回転するように、シャフト２０に固定（又は連結）され得る。すなわち、電気機械１０が動作するとき、ロータベース９０４及びシャフト２０の両方が回転する。

以前に（例えば図１～図３を参照して）説明したように、１又は複数の永久磁石がロータベース９０４から懸架され得る（例えば、図２の永久磁石２２０を参照）。図３４Ｂは、図３４Ａのロータ２００の断面図である。これらの図から分かるように、永久磁石２２０は、回転軸１０００を囲んで環状リングを形成するように配置され得る。ロータ２００はまた、両方とも回転軸１０００を囲んで延在するロータコア９１０及びスリーブ９０８を含み得る。コア９１０は、永久磁石２２０を囲んで延在し得、スリーブ９０８は、コア９１０を囲んで延在し得る。したがって、複数の永久磁石２２０、コア９１０、及びスリーブ９０８は、回転軸１０００を囲んで３個の同心環状リングを形成し得る。コア９１０は、その内側円柱状壁上に装着された永久磁石２００を有する円柱状コンポーネントであり得る。スリーブ９０８は、その内側円柱状壁にコアが当接している円柱状コンポーネントであり得る。いくつかの実施形態において、コア９１０は、スリーブ９０８の内側円柱状壁上に装着され得る。図３４Ｂ及び図３６から最も良く分かるように、コア９１０は、複数の永久磁石２２０とスリーブ９０８との間に挟まれ得る。

ロータ２００はまた、１又は複数のバランシングリングを含み得る。「バランシングリング」という用語は、ロータのバランシングを助ける構造を指す。いくつかの実施形態において、バランシングリングは、ロータの重量を再配分することによってロータの動的バランシングを可能にする。例えばいくつかの実施形態において、バランシングリングは、ロータの重量を再配分するために、操作できる（例えば、ネジを入れる、又は出す）重荷（例えば、ネジ）を支持し得る。いくつかの実施形態において、バランシングリング９２２は、スリーブ９０８の一端（例えば上端）に設けられ得る（図３６を参照）。代替的に又は追加的に、いくつかの実施形態において、バランシングリング９２６がスリーブ９０８の下端に設けられ得る（図３７を参照）。いくつかの実施形態において、バランシングリング９２２、９２６の１つのみが設けられ得るが、他の実施形態において、バランシングリング９２２、９２６の両方が設けられ得る。バランシングリング９２２、９２６の両方を提供することにより、２平面バランシング又はロータ２００を可能にし得る。これらの図に図示されるバランシングリング９２２、９２６の構造及び場所は単なる例であることに留意されたい。一般的に、１又は複数のバランシングリングが、ロータ２００の任意の場所に設けられ得る。

図３４Ｂを特に参照すると、いくつかの実施形態において、複数の永久磁石２２０は、ロータベース９０４上に環状に配置され得、ロータ２００の回転軸１０００に平行にロータベース９０４からアキシャル方向に延在する。永久磁石２２０は、ラジアル方向に磁化及びセグメント化され、渦電流損を低減し得る。「磁気軸」という用語は、永久磁石の永久磁石磁化の軸を示す。磁石が磁化されるとき、磁区は、この軸に対して向けられる。結果として、永久磁石２２０の２つの反対の極（例えば、Ｎ極及びＳ極）が、この磁気軸に沿って形成される。永久磁石において、磁気軸は、そのＮ極とＳ極との間に延在する。いくつかの実施形態において、永久磁石２２０が、図３６及び図３７（及び図３）に示されるように、円柱状パターンで配置されているとき、個別の永久磁石２２０の磁気軸は、ラジアル方向に延在し得る。いくつかの実施形態において、複数の永久磁石２２０の磁気軸は、回転軸１０００において（又はその近くで）互いに交差し得る。

図３８Ａ及び図３８Ｂは、コア９１０及びロータ２００の永久磁石２２０を図示する。いくつかの実施形態において、例えば、接着剤（例えば、図３も参照）を使用して、ラジアル方向磁化及び交番極性を有する永久磁石２２０が、円柱状コア９１０の内面に固定又は装着されている。永久磁石２２０は、永久磁石２２０のＮ極がラジアル方向内向き（すなわち、回転軸１０００に向かう方）を向き、一方、隣接する磁石２２０のＳ極がラジアル方向内向きを向くように位置付けられ得る。いくつかの実施形態において、（図２～図３を参照して）以前に説明されたように、各永久磁石２２０は、共に取り付けられた複数の永久磁石セグメント２２２からできていることがあり得る。すなわち、永久磁石２２０は、回転軸１０００の周りでセグメント化され得る。いくつかの実施形態において、図３８Ａ及び図３８Ｂにおいて最も良く分かるように、永久磁石２２０はまた、回転軸に沿って（すなわち、回転軸１０００に沿って長さ方向に）セグメント化され得る。複数の永久磁石２２０は、回転軸１０００の周りに環状に配置され得、隣接する永久磁石２２０は、スペーサ２２４（又は間隙）によって互いから間隔を空けられている。図３８Ｃは、例示的なスペーサ２２４を図示する。スペーサ２２４は、隣接する永久磁石セグメント２２０を隔離する中実又は中空のコンポーネントであり得る。いくつかの実施形態において、スペーサ２２４は、非導電材料からできていることがあり得る。必須ではないが、いくつかの実施形態において、スペーサ２２４は、コア９１０の全長にわたって延在し得る。永久磁石２２０のセグメント化は、渦電流損の低減を助け得る。以前に説明されたように、永久磁石２２０は、レアアース（ＲＥ）磁石（例えば、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏなど）、フェライト磁石、又は、他の知られたタイプの磁石であり得る。

外側ロータ２００は円柱状コア９１０も含み得る。円柱状コア９１０は、ロータベース９０４から延在し、複数の永久磁石２２０を包囲し得る。いくつかの実施形態において、円柱状コア９１０は、ＳＭＣから形成され得る。円柱状コア９１０は、複数の永久磁石２２０の片側（例えば、ラジアル方向外側）を支持し得る。いくつかの実施形態において、永久磁石２２０は、円柱状コア９１０上（例えば、円柱状コア９１０のラジアル方向内側）に装着され得る。永久磁石２２０は、例えば接着材料を使用してコア９１０に取り付けられ得る。例えば、接着剤層は、永久磁石２２０のラジアル方向外側をコア９１０のラジアル方向内側に結合し得る。

スリーブ９０８は円柱状コア９１０を包囲し得る。いくつかの実施形態において、図３６及び図３７に図示されるように、スリーブ９０８は、円柱状コア９１０のラジアル方向外側を囲んで延在し得る。スリーブ９０８は、円柱状コア９１０に物理的に接触して支持し得る。いくつかの実施形態において、接着材料がスリーブ９０８のラジアル方向内側をコア９１０のラジアル方向外面上に取り付け得る。スリーブ９０８は（コア９１０を介して）複数の永久磁石２２０を支持し得る。スリーブ９０８は、コア９１０のラジアル方向外面を支持するので、ロータ２００の回転中の遠心力に起因してコア９１０が割れないように保護し得る。コア９１０は、ラジアル方向にスリーブ９０８と複数の永久磁石２２０との間に位置し得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、接着材料を使用してロータベース９０４に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、ロータベース９０４に統合され、又は、それと一体に作られ得る（例えば、スリーブ９０８及びロータベース９０４は、同一の材料の単一部品として形成され得る）。

いくつかの実施形態において、スリーブ９０８及び／又はロータベース９０４は、アルミニウム、又は、炭素繊維、ガラスファイバ、及び／又は、ケブラーのようなアラミド繊維などの非磁性複合材料からできていることがあり得る。非磁性複合材料は、多成分材料であり、磁束について非伝導性であり、著しく異なる物理的及び／又は化学的特性を有する２又はより多くのコンポーネントからできている。一般的に、スリーブ９０８及びロータベース９０４は、磁性材料又は非磁性材料からできていることがあり得る。（スリーブ９０８及び／又はロータベース９０４の）非磁性材料は複合材料であり得る。いくつかの実施形態において、複合非磁性材料は、炭素繊維、ガラスファイバ、アラミド繊維、ケブラー、又は別の好適なファイバのうちの少なくとも１つを含み得る。例えば、ファイバ（炭素、ガラス、アラミド、ケブラーなど）は、共に織られてスリーブ９０８を形成し得る。そのようないくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、バンデージの形態であり得る。バンデージは、可撓性、半可撓性、又は剛性であり得る。いくつかの実施形態において、ファイバは、別の材料（例えば、エポキシなど）のマトリクスに組み込まれ、複合非磁性材料を形成し得る。いくつかの実施形態において、（スリーブ９０８及び／又はロータベース９０４の）非磁性材料は、ステンレス鋼又はアルミニウムのうちの少なくとも１つを含み得る（又は、である）。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８及び／又はロータベース９０４は、磁性材料からできていることがあり得る。磁性材料は、例えば積層電気鋼鉄シートなどの軟磁性材料を含み得る。いくつかの実施形態において、磁性材料は鋼鉄であり得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８及びロータベース９０４は、例えば鋼鉄からできている、単一の統合された部品であり得る。

いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、コア９１０及び永久磁石２２０を有するパッケージとして組み立てられ得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、円柱状コア９１０の外面上に形成された凹部上に配設された補強リブを含み得る。「補強リブ」という用語は、ロータ構造の強度を増加するように構成されている要素又は特徴を示す。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、バランシングリング９２６、及び、複数の永久磁石２２０の自由端にわたって延在し得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、バランシングリング９２２にわたって延在し得る。いくつかの実施形態において、円柱状コア９１０は、ロータベース９０４に連結された第１端から第２端まで延在し得る。例えば、図３４Ａ～図３４Ｂを参照されたい。いくつかの実施形態において、バランシングリング９２２、９２６は、円柱状コア９１０の自由端を囲んで延在し得る。

図３５は、図２、図３の回転軸１０００の周りを回転するように構成されている例示的なシャフト２０を図示する。図３６～図３７は、例示的な外側ロータ２００の部分図を図示する。外側ロータ２００は、第１バランシングリング９２２及び第２バランシングリング９２６を含む。第１バランシングリング９２２は、ロータベース９０４に連結された円柱状コア９１０の第１端に配設され得る。第２バランシングリング９２６は、ロータベース９０４の反対の円柱状コア９１０の第２端に配設され得る。いくつかの実施形態において、第２バランシングリング９２６は、ロータ２００の動的バランシングを提供し得、第１バランシングリング９２２は、静的バランシングを提供し得る。第１バランシングリング９２２及び第２バランシングリング９２６は、スリーブ９０８及び／又は円柱状コア９１０に取り付けられるように構成され得る。バランシングリング９２２、９２６の一方又は両方は、穴９２４を含み得る。

円柱状コア９１０は、永久磁石２２０と共に、ロータ２００をシャフト２０に連結するロータベース９０４に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、円柱状コア９１０の端及び永久磁石２２０を囲んで折り曲げられ、それらを外側ロータ２００の両端側でクランプし得る（例えば、図３６を参照）。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８は、非導電材料、又は、低い導電率の材料、又は、非磁性非導電性複合材料からできていることがあり得る。いくつかの実施形態において、高精度の静的及び動的バランシングの間に、これらの重荷に空洞又は穴が開けられ得る。いくつかの実施形態において、必要な重荷変更は、２つの平面で（例えば、２つのバランシングリング９２２及び９２６を使用して）行われ得る。重荷は、バランシングリング穴９２４内に設置され得る。いくつかの実施形態において、第２バランシングリング９２６は、円柱状コア９１０の第１端（ロータベース９０４に連結されている端）に位置し得る。いくつかの実施形態において、第１バランシングリング９２２及び／又は第２バランシングリング９２６は、非磁性複合材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、第１バランシングリング９２２及び／又は第２バランシングリング９２６は、非磁性材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、第１バランシングリング９２２及び／又は第２バランシングリング９２６は、外側ロータ２００をバランシングするための１又は複数のネジを含み得る。

いくつかの実施形態において、複数の永久磁石２２０は、回転軸１０００を囲んで実質的に円形パターンでロータベース９０４上に配置され得る（例えば、図３、図３６～図３８Ｂを参照）。隣接する磁石２２０は、非磁性材料、又は、ＳＭＣのような任意の軟磁性材料からできているスペーサ２２４によって隔離されている。いくつかの実施形態において、複数の永久磁石２２０がロータベース９０４上に配置され、複数の永久磁石２２０の各永久磁石の磁気軸は、回転軸（例えば回転軸１０００）に向かって延在する。いくつかの実施形態において、複数の永久磁石２２０は、ロータベース９０４上に配置され、複数の永久磁石２２０の各永久磁石の磁気軸は、回転軸において（又はその近傍で）交差する。

いくつかの実施形態において、ロータベース９０４は、アルミニウム又は鋼鉄から形成され得る。いくつかの実施形態において、ロータベース９０４は、スリーブ９０８及び１又は複数のバランシングリング（例えば９２２、９２６）と一体であり得る。複数の永久磁石２２０は、接着剤を使用して円柱状コア９１０に取り付けられ得る。いくつかの実施形態において、熱サイクルの間のＣＴＥミスマッチにより誘導される熱機械的応力を低減するべく、複数の永久磁石２２０、円柱状コア９１０、及び接着剤の材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）の間の差は、約２０％より小さいことがあり得る。円柱状コア９１０は、接着剤を使用してロータベース９０４に取り付けられ得る。電気機械は電気モータ又は発電機であり得る。いくつかの実施形態において、円柱状スリーブ９１０は、電気鋼鉄の積層シートから組み立てられたパッケージの形態で作られ得る。

図３８Ｄは、例示的な円柱状ロータコア９１０の図を図示する。以前に説明されたように、ロータ２００において、スペーサ２２４は、円柱状コア９１０の内面上に装着された複数の永久磁石２００における隣接する永久磁石２２０を隔離する（図３８Ａ～図３８Ｃを参照）。スペーサ２２４の代替として（又はそれに加えて）、いくつかの実施形態において、円柱状コア９１０は、統合されたスペーサ９２８を含み得る。これらのスペーサ９２８は、ラジアル方向に、コア９１０の円柱状内表面から内向きに突出し得る。統合されたスペーサ９２８は、永久磁石２２０を格納するために、それらの間のスロット９２９を画定し得る。永久磁石２２０がこれらのスロット９２９上に装着されているとき、スペーサ９２８は、円柱状コア９１０の内面上に装着された複数の永久磁石２００における隣接する永久磁石２２０を隔離する。図４２Ａ～図４２Ｂは、ラジアル平面における例示的な外側ロータ２００の断面図を図示する。これらの図に図示されるように、永久磁石２２０が、ロータコア９１０の内面上のスペーサ９２８の間のスロット９２９（図３８Ｄを参照）内に配設されているとき、スペーサ９２８は、円周方向において、隣接する永久磁石２２０を互いから隔離する。スペーサ９２８はラジアル方向において任意の厚さを有し得る。いくつかの実施形態において、スペーサ９２８の厚さは、永久磁石２２０の（ラジアル方向の）厚さを超えないことがあり得、その結果、スペーサ９２８は、外側ロータ２００と内側ステータ１００との間の空隙２５０内に突出しない（図３を参照）。いくつかの実施形態において、振動するモーメントを制限するべく、各スペーサ９２８は、永久磁石２２０の厚さの約半分以下である厚さを有し得る。

図３９は、ロータ２００の断面図を図示する。スリーブ９０８は、任意の方法によってロータ２００内に設置され得る。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８を設置するべく、（例えば、スリーブ９０８のいずれかの側の）ロータ２００の２つの端（例えば、上端及び下端）に止め具９３０が設けられ得る。スリーブ９０８がバンデージの形態である実施形態において、スリーブ９０８は、ロータコア９１０の外面を囲んでスリーブ材料を巻く（又は掛ける）ことによってロータ２００上に設置され得る（図４０を参照）。巻くことは、コア９１０の表面（又はロータの外面）上の各突出部及び各凹部が１つの動作において満たされるように実行され得る。このように巻くことは、動作中のロータ２００の強度及び剛性を増加させ、振動及びノイズを低減するように機能し得る。巻くこと（図４０に示す）は、複合体テープ、複合体スレッド（示されていない）、又は、その両方の組み合わせを用いて行われ得る。スリーブ９０８を形成するために止め具９３０を使用することが記載されているが、これは単なる例である。巻くことは、止め具９３０無しでも達成され得る。

いくつかの実施形態において、ロータベース９０４、スリーブ９０８は、統合されたコンポーネントであり得る。そのような場合、ロータベース９０４及びスリーブ９０８は、例えば複合材料の１つの統合された部品として共に形成され得る。いくつかの実施形態において、接着材料は、円柱状コア９１０、ロータベース９０４、スリーブ９０８、及びバランシングリング９２２、９２６上に永久磁石２２０及び／又はスペーサ２２４を固定するために使用され得る。結合される要素の加熱中の応力を低減するべく、接着材料は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が、結合される材料のＣＴＥに近い（例えば、約２０％）ように選択され得る。

図４０において最も良く分かるように、ロータベース９０４は１又は複数の通気孔９３２を含み得る。通気孔９３２は、回転軸１０００に沿って（すなわち、回転軸１０００に平行に）空気流を誘導するように構成され得る。いくつかの実施形態において、この空気は、ロータ２００が回転するときにロータに（ロータ内に位置するステータに向かって）誘導される（例えば図２を参照）。いくつかの実施形態において、通気孔９３２は、ロータ２００が回転するときに、ファンブレードとして動作して、電気機械の１又は複数のコンポーネントを冷却するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ブレード、ベーン、又は他の空気を移動させる特徴が、通気孔９３２を囲んで（又はその近傍に）設けられ、回転軸１０００に沿って（ロータ回転中に、穴９３２内へ、又は、ステータに向かって）空気を誘導し得る。

図４１は、例示的な外側ロータ２００の図を図示する。いくつかの実施形態において、ロータ２００の許容可能な最大回転速度を増加させるべく、１又は複数のスロット９３４が円柱状コア９１０の外面（例えば、ラジアル方向外面）上に設けられ得る。図４１から理解できるように、各スロット９３４は、永久磁石２２０の各々の中央と反対に位置し得る（１個の永久磁石２２０が図４１において破線を使用して示される）。いくつかの実施形態において、スリーブ９０８の内側合わせ面は、コア９１０がスリーブ９０８内に装着されているときにスロット９３４内に受けられる対応するリブ９３６を含む。スリーブ９０８が、（図４０を参照して記載されるように）コア９１０を囲んで掛けられているバンデージである実施形態において、スロット９３４は、スリーブ９０８の材料を受け、補強リブ９３６を形成するように構成され得る。すなわち、スリーブ９０８がコア９１０を囲んで装着されている、又は、掛けられているときにスロット９３４内に受けられるスリーブ９０８の部分は、補強リブ９３６を形成する。補強リブ９３６は、そのサイズ（例えば厚さ）を増加させることなくロータコア９１０の強度を増加させる。各永久磁石２２０の中央は、最も低い磁束密度の場所に対応する。したがって、永久磁石２２０の中央の反対にスロット９３４を位置付けることは、そのサイズを増加させることなく、漏洩磁束を低減すること、及び、コア９１０の強度を増加させることを助ける。いくつかの実施形態において、ロータ２００は、スリーブ９０８無しで作られ得る。

図４３は、ロータベース９０４、円柱状コア９１０、複数の永久磁石２２０、及びスリーブ９０８を有する例示的な外側ロータ２００の図を図示する。図４３に図示されるように、円柱状コア９１０は、回転軸１０００の周りにおいて（ラジアル平面における）不均一な厚さを有し得る。図示された実施形態において、円柱状コア９１０の外面は、起伏性表面を形成し（その半径は、回転軸１０００の周りにおいて変動、又は増加、及び減少する）、コア９１０の外面は、円柱状の表面である。コア９１０の不均一な厚さは、異なるタイプの内側及び外面の結果として生じる。図示された実施形態において、スリーブ９０８の外面は、円柱状であり、その内面（コア９１０の起伏ある外面と合う）は、起伏性表面に対応する。したがって、スリーブ９０８はまた、その内側と外面との間の差の結果として、回転軸１０００の周りにおいて不均一な厚さな（すなわち変動する）厚さを有する。

図４３から分かるように、円柱状コア９１０のより厚い領域Ｘ（又は、より大きい厚さの場所）は、スリーブ９０８のより薄い領域（又は、より小さい厚さの場所）に対応し、コア９１０のより薄い領域Ｙは、スリーブ９０８のより厚い領域に対応する。図４３から分かるように、コア９１０のより厚い領域Ｘは、隣接する永久磁石２２０の間に位置し、コア９１０のより薄い領域Ｙは、各永久磁石２２０の中央に隣接するように位置する。また、スリーブ９０８のより厚い領域は、各永久磁石２２０の中央に隣接するように位置し、そのより薄い領域は、２つの永久磁石２２０の間に位置する。永久磁石２２０の中央は、最も磁束密度が低い場所に対応する。スリーブ９０８のより厚い領域が、各永久磁石２２０の中央に隣接するように（又はその近傍に）位置することにより、そのサイズを増加させることなくロータ２００の強度を増加させる。図４３を参照して論じられるロータ２００の例示的な実施形態におけるコア９１０の起伏性外面及びスリーブ９０８の内面は、単なる例であることに留意されたい。一般的に、コア９１０及び／又はスリーブ９０８の不均一な厚さは、任意の方式で提供され得る。いくつかの実施形態において、コア９１０及び／又はスリーブ９０８の厚さは、例えば、円周方向に（すなわち、回転軸１０００の周りに）段階的な方式で変動し得る。

図４４は、ロータ２００の例示的なコア９１０を図示する。図示された実施形態において、永久磁石２２０は、コア９１０内に配設される（又は組み込まれる）。いくつかの実施形態において、永久磁石２２０は、コア９１０において星形パターンで配設され得る。コア９１０は、永久磁石２２０を受けるために、対応する星形パターンのスロットを含み得る。星形パターンは単なる例であり、一般的に、永久磁石２２０は、コア９１０において任意のパターン（例えば、円形など）で配設され得ることに留意されたい。いくつかの実施形態において、コア９１０は、永久磁石セグメントを受けるために、円周方向に間隔を空けたスロットを含み得る。

図４Ａ～図４Ｃ及び図６Ａ～図７Ｃを参照すると、電気機械の効率的動作のために、多部品歯１２０上に装着された電磁コイル３００の内面が、歯１２０の外面（図２３Ｂの表面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に接触する、又は、それに対して緊密であることが好ましい。歯１２０の台形形状（又はラジアル方向における歯１２０の変動する断面積）に起因して、コイル３００の空洞３２０の合わせ面（例えば、図６Ａ～図７Ｃを参照）、及び、歯１２０の外面が歯のラジアル方向全体に沿って接触するように、事前に製造されたコイル３００を歯１２０に装着することは困難である。ワイヤ（又は箔）を歯１２０（又は歯１１２を有する、事前に組み立てられたコア１１０）に直接巻いてコイル３００を形成することは可能であり得るが、そのようなプロセスは、製造コストを増加させる。また、ワイヤを歯１２０に巻くことにより、歯１２０の間のスロット１６０の充填密度が減少し（例えば、図４Ａ～図４Ｂを参照）、結果として、電気機械のフィルファクタが低くなる。歯１２０を（上で論じたように）複数の部品から形成することにより、事前に製造されたコイル３００を歯１２０に設置又は装着する一方で、高いフィルファクタ値を維持することが可能となる。多部品歯１２０の部品は、コイル３００内で組み立てられて、コイル３００の空洞３２０（又は開口）内で歯１２０の台形形状を形成する。

図４５Ａ～図４５Ｆは、コイル３００を例示的な多部品歯１２０に装着（又は設置）する例示的な方法を図示する。図４６Ａ～図４６Ｃは、コイル３００を歯１２０に装着する異なるステージを描写する簡略化された概略図である。下の論述において、図４６Ａ～図４６Ｃも参照する。下の論述において、図２４Ａを参照して記載された歯１２０の実施形態上にコイル３００を設置する方法が記載される。コイル３００はまた、同様の方式で、歯１２０の他の実施形態において設置され得る。図示された実施形態において、多部品歯１２０は、そのベース１３４に溝１３８を有する別個のコア歯部分１２２（すなわち、図２３Ａの実施形態におけるコア１１０の環状部品１３０と統合されていないコア歯部分１２２）、及び、２つの追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂを含む。事前に製造された（又は事前に形成された、事前に巻かれた、など）コイル３００が、これらの複数の歯部分１２２、１２４Ａ、１２４Ｂから形成された多部品歯１２０上に設置され得る。必須ではないが、図示された実施形態において、２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは同一である。

歯１２０は、複数の部品からできており、歯１２０の複数の部品がコイル３００の空洞３２０内に篏合するように、以前に形成されたコイル３００が歯１２０に装着され得る。図４５Ａを参照すると、事前に形成されたコイル３００は、コイル３００の中央空洞３２０（又は開口）を囲んで延在する導電体（ワイヤ、箔など）を含む。空洞３２０は、第１端３２２からコイル３００の第２端３２４に延在する。いくつかの実施形態において、各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、構造が同一であり得、ウェッジ形状であり得る。各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、幅の広い端１２８から、幅の狭い端１２６に延在し得る。組立ての後に、コイル３００の第１端３２２は、ステータコア１１０の近傍に位置し、その第２端３２４は、空隙２５０の近傍に位置する（図２を参照）。

いくつかの実施形態において、コイル３００を多部品歯１２０に設置する方法は、挿入された追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの幅の広い第２端１２８が空洞３２０から外に延在するように、多部品歯１２０の少なくとも１つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂをコイル３００の空洞３２０に挿入する段階を含む。例えば、図４６Ａにおいて最も良く分かるように、２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの幅の広い第２端１２８が空洞３２０からその第２端３２４を通じて延在（又は突出）するように、２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂがコイル３００の空洞３２０に挿入される。歯１２０が単一の追加歯部分（例えば、図２３Ｅ及び図２３Ｈの歯部分１２４Ｃ、１２４Ｄ）のみを含む実施形態において、この単一の歯部分は、幅の広い端が空洞３２０の一端から外に突出するように、コイル３００の空洞３２０に挿入される。歯１２０が複数の追加歯部分を含む実施形態において（図２３Ａ、図２３Ｉ～図２３Ｋを参照）、これらの複数の追加歯部分のうちの１又は複数は、空洞３２０に挿入される。

いくつかの実施形態において、図４５Ａ～図４６Ｃに図示されるように、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの両方は空洞３２０に挿入される。２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの間の空洞３２０内に間隙が形成されるように、２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、空洞３２０の対向する両側壁に対して（すなわち、コイル３００の内壁に対して）圧迫され得る。すなわち、図４５Ｄ及び図４６Ａから分かるように、各追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの側面が、空洞３２０の内側上の反対の表面に接触して（又は、それに対して圧迫されて）２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの間に間隙を形成するように、２つの追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂは、空洞３２０内に配置される。

図４５Ｄ及び図４６Ａから最も良く分かるように、挿入された歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの幅の広い第２端１２８がその第２端３２４において空洞３２０から外に延在する（又は突出する）ように、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂは、空洞３２０に挿入される。図４６Ｂにおいて最も良く分かるように、挿入された追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの幅の広い第２端１２８がコイル３００の空洞３２０から外に延在したままとなるように、（挿入された追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂを有する）コイル３００は次に、多部品歯１２０のコア歯部分１２２上に装着される。図４６Ｃに図示されるように、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの突出する第２端１２８に力Ｆが適用され、追加歯部分を空洞３２０内に（すなわち、空洞３２０の第１端３２２に向かって）更に押す。追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂが空洞３２０内に更に入るにつれて、それらはコア歯部分１２２の側方及び空洞３２０の内壁を圧迫し、コイルを多部品歯１２０上に締着する（例えば、図４５Ｅ、図４６Ｃを参照）。いくつかの実施形態において、図４５Ｆに図示されるように、次に、接着材料（又は接着剤）が塗布され、多部品歯１２０の複数の部品を共に、及びコイル空洞３２０の内壁に連結し得る。

上で論じた実施形態は単なる例であることに留意されたい。コイル及び歯の構成に基づいて、記載された方法には多くの変形があり得る。図２３Ｅ～図２３Ｆ及び図２３Ｈはまた、多部品歯１２０のいくつかの他の構成にコイル３００を設置する例示的な方法を描写する。以前に説明されたように、追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄの幅の広い端が開口３２０から外に延在するように、（図２３Ｅの）追加歯部分１２４Ｃ又は（図２３Ｈの）１２４Ｄはまず、コイル３００の空洞３２０内に挿入され得る。次に、追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄの幅の広い端が空洞３２０から外に延在したままとなるように、追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄを有するコイル３００はコア歯部分１２２の上に位置し得る。次に、力が追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄの幅の広い端に加えられ、それを空洞３２０内へ更に押し、それによって、多部品歯１２０を囲んでコイル３００を緊密に篏合し得る。力を加えることにより、追加歯部分１２４Ｃ又は１２４Ｄの幅の広い端を、コア１１０の環状部品１３０に向かってコイル３００内に更に駆動し、コイル３００を多部品歯１２０上に締め付け得る（例えば図２３Ｆを参照）。いくつかの実施形態において、次に接着材料が塗布され、多部品歯１２０の複数の部品を共に連結し得る。

図２３Ｉ～図２３Ｊは、コイル３００を多部品歯１２０上に設置する別の例示的な方法を図示する。図４５Ａ～図４６Ｃを参照して記載される実施形態において、追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂの対がまずコイル３００の空洞３２０内に位置付けられ得る（図２３Ｊを参照）。この構成において、２つの追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂの幅の広い端は、空洞３２０から外に突出又は延在し得る（図２３Ｊを参照）。次に、対向する両側（例えば、上側及び下側、図２３Ｊを参照）に位置する追加歯部分１２４Ｅ、１２４Ｆを有するコア歯部分１２２は、２つの追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの間の空間を通じてコイル３００の空洞３２０に挿入され得る。コア歯部分１２２が空洞３２０に挿入されるとき、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂの一方又は両方の幅の広い端は、空洞３２０から外に突出したままであり得る。次に、少なくとも、突出した幅の広い端の部分を空洞３２０内に押し込むために力が加えられ得る。追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂが空洞３２０内に更に入るとき、それらはコア歯部分１２２の側方、追加歯部分１２４Ｅ、１２４Ｆ、及び、空洞３２０の内壁を圧迫して、コイル３００を多部品歯１２０上で締着し得る（例えば図２３Ｋを参照する）。いくつかの実施形態において、次に、接着材料が塗布されて、部品を共にコイルに連結し得る。多部品歯１２０の部品を共に連結するために任意のタイプの接着材料が使用され得る。いくつかの実施形態において、接着材料は、歯及び／又はコイル材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、動作中に部品が加熱されるときに、ＣＴＥミスマッチ誘導熱機械的応力を低減し得る。いくつかの実施形態において、接着材料と多部品歯１２０の異なる部品との間のＣＴＥミスマッチは、約２０％を下回り得る。

コイル３００を多部品歯１２０に装着する記載された方法は、コア歯部分１２２がコア１１０とは別個である歯１２０の実施形態（例えば、図２３Ｌ及び図２３Ｍの実施形態）、及び、コア歯部分１２２がコア１１０と統合されている歯１２０の実施形態（例えば、図２３Ａ～図２３Ｋの実施形態）に適用可能である。一般的に、電気機械の不規則形状の多部品歯上でコイルを組み立てる方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける空洞（又は開口）から外に延在するように、多部品歯の少なくとも１個の追加歯部分（例えば、ウェッジ形状歯部分又はウェッジ部分）をコイルの開口内に挿入する段階を含み得る。本明細書において使用される場合、「不規則な形状」という用語は、長さに沿って変動する断面を指す。いくつかの実施形態において、不規則な形状の体積は、規則的又は単純な図（円、円柱、立方体、平行六面体など）以外の幾何学的な図によって最も良く記載され得る。「ウェッジ部分」という用語は、幅の広い端及び幅の狭い端を有する部品を示す。いくつかの実施形態において、ウェッジ部分は、ウェッジの形態であり得る。「空洞」又は「開口」という用語は、コイルの内側の中空部品を指す。挿入された少なくとも１つのウェッジ部分を有するコイルは、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける空洞から外に延在したままとなるように、多部品歯のコア歯部分上に位置する。方法はまた、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端に力を加え、多部品歯上にコイルを締め付ける段階を含み得る。

いくつかの実施形態において、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端に力を加えることは、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端をコイルの空洞（すなわちコイル開口）内へ押すことを含み得る。いくつかの実施形態において、コイルにおける開口は、第１端から第２端に延在し得る。そして、少なくとも１つのウェッジ部分を挿入することは、幅の広い端が開口の第２端から外に延在するように、少なくとも１つのウェッジ部分を開口内に挿入することを含み得る。いくつかの実施形態において、力を加えることは、幅の広い端を開口の第１端に向かって押すことを含み得る。コイルにおける開口又は空洞は、第１端から第２端に延在し得る。いくつかの実施形態において、第１端における開口の幅は、第２端における開口の幅と異なり得、第１端における開口の長さは、第２端における開口の高さと異なり得る。いくつかの実施形態において、第１端における開口の形状、及び、第２端における開口の形状は、矩形であり得る（例えば、図７Ｂを参照）。電磁コイルは歯の表面に緊密に篏合するので、いくつかの実施形態において、コイル空洞又は開口の形状は、歯の形状に対応し得る（又は実質的に同様であり得る）。したがって、コイル空洞の第１端における開口の周長は、コイル空洞の第２端における開口の周長と実質的に同一であり得る（例えば、図２６Ａ～図２６Ｂを参照して歯１２０の形状の論述を参照）。いくつかの実施形態において、第１端におけるコイル開口の面積は、第２端における開口の面積から変動し得る。いくつかの実施形態において、コイル開口の面積は第１端から第２端にかけて増加し得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのウェッジ部分をコイル開口に挿入することは、少なくとも２つのウェッジ部分を開口内に挿入することを含み得る。

コイルを歯に装着することは、コア歯部分が少なくとも２つのウェッジ部分の間に配設されるように、コイルをコア歯部分に装着することを含み得る。いくつかの実施形態において、接着材料は、多部品歯の少なくとも２つのウェッジ部分及びコア歯部分を共に取り付けるために使用され得る。多部品歯は、電気機械のステータの一部であり得る。いくつかの実施形態において、多部品歯のコア歯部分は、電気機械の中心軸を囲んで延在する環状ステータリング上に対称的に配置された複数のコア歯部分のうちの１つであり得る。コア歯部分は、ラジアル方向において環状ステータリングから外向きに延在し得る。いくつかの実施形態において、複数のコア歯部分は、環状ステータリングと一体的に形成される。いくつかの実施形態において、中心軸に垂直な平面において、コア歯部分は、実質的に矩形の断面形状を有し得、少なくとも１つのウェッジ部分は、実質的に三角形の断面形状を有し得る（例えば、図２３Ｂ、図２３Ｆ、図２３Ｋを参照）。いくつかの実施形態において、ラジアル方向に垂直な平面において、コア歯部分及び少なくとも１つのウェッジ部分は実質的に矩形の断面形状を有し得る。いくつかの実施形態において、コイルは、コイル開口又は空洞を囲んで銅線の巻線を含み得る（例えば、図７Ａ～図７Ｃを参照）。ワイヤは、正方形、矩形、又は円形の断面形状のうち１つを有し得る（例えば、図７Ｄ、図７Ｅを参照）。いくつかの実施形態において、コイルは、開口を囲んでらせん状構成の銅撚線の巻線を含み得る。いくつかの実施形態において、電気機械は電気モータであり得る。いくつかの実施形態において、電気機械が発電機であり得る方法。

電気機械の不規則形状の多部品歯上でコイルを組み立てる例示的な方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける開口から外に延在するように、多部品歯の少なくとも１つのウェッジ部分をコイルの開口内に挿入する段階を含み得る。方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける開口から外に延在したままとなるように、挿入された少なくとも１つのウェッジ部分を有するコイルを多部品歯のコア歯部分上に装着する段階を含み得る。方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端に力を加えて多部品歯上でコイルを締め付ける段階を含み得る。

図４７は、コイルを多部品歯上に設置する例示的な方法のフローチャートを図示する。図４５Ａ～図４６Ｃを追加的に参照すると、方法は、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端（第２端１２８）がコイルにおける開口から外に延在するように、多部品歯１２０の少なくとも１つのウェッジ部分（例えば、追加歯部分１２４Ａ、１２４Ｂ）を開口（例えば、コイル３００の空洞３２０）内に挿入する段階を含み得る（段階８１０）。方法はまた、少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端がコイルにおける開口から外に延在したままであるように、挿入された少なくとも１つのウェッジ部分１２４Ａ、１２４Ｂを有するコイル３００を多部品歯１２０のコア歯部分１２２上に装着する段階を含み得る（段階８２０）。方法は更に、少なくとも１つのウェッジ部分１２４Ａ、１２４Ｂに力（例えば、図４６Ｃの力Ｆ）に加えて、幅の広い端１２８をコイルにおける開口内に押し込む段階を含み得る。外側ロータ組立体を組み立てる方法において、コイルにおける開口は、第１端から第２端に延在し得、少なくとも１つのウェッジ部分の挿入は、幅の広い端が開口の第２端から外に延在するように、少なくとも１つのウェッジ部分を開口内に挿入することを含み、力を加える段階は、開口の第１端に向かって幅の広い端を押し込む段階（段階８３０）を含む。

本開示の電気機械についてのコイル３００を形成する例示的な方法は下に記載される。いくつかの実施形態において、コイルは不規則形状のコイルであり得る。本明細書において使用される場合、不規則形状のコイルという用語は、コイルの断面がその長さに沿って変動することを示す。図６Ａ～図７Ｃを参照して以前に説明されたように、本開示のコイル３００は、第１端３２２から第２端３２４に延在する空洞３２０を含み得る。いくつかの実施形態において、不規則形状のコイルの空洞３２０の断面に関する寸法は、第１端３２２及び第２端３２４の間の距離（例えば長さ）の少なくとも一部に沿って変動する。いくつかの実施形態において、断面積は第１端３２２から第２端３２４に変動する。本開示の不規則形状のコイルを形成する様々な実施形態は、コイルを形成すること、マンドレルを囲んでワイヤを巻いてマンドレルの形状にコイルを形成すること、コイルをマンドレルから除去すること、及び、機械的な力をコイルに加えて歯の形状に対応するようにコイルの形状を変化させることを含み得る。歯は電気機械のステータ又はロータの部品であり得る。いくつかの実施形態において、コイルは次に歯に装着され得る。

本明細書において使用される場合、「マンドレル」という用語は、第１形状のコイルを形成するように、コイルを形成するワイヤ又は箔が支持され、又は巻かれるデバイス（シャフト、スピンドル、又はワークピース）を指す。いくつかの実施形態において、マンドレルは、シャフト又はロッド（例えば円柱状シャフト）であり得る。任意のタイプの機械的な力（圧縮力、張力、引く、押す、など）がコイルに加えられ、その形状を変化させ得る。いくつかの実施形態において、機械的な力は、結果としてコイルの変形をもたらし得る。図６Ａ～図７Ｅを参照して以前に説明されたように、本開示のコイル３００は、ワイヤ又は箔からできていることがあり得る。コイルがワイヤからできているいくつかの実施形態において、ワイヤは、シングルストランドワイヤ又はマルチストランドワイヤを含み得る。「ストランド」という用語は、ワイヤの他の電流導体から絶縁された電流伝導体又は導電体を指す。電流又は「導電体」という用語は、１又は複数の方向に電荷又は電流が流れることを可能にする材料又は物体を指す。いくつかの実施形態において、コイルを形成するワイヤは共に撚られ得る。すなわち、ワイヤのストランドは共に撚られ得る。いくつかの場合において、ストランドを共に撚ることは、渦電流損を低減することを助け得る。

図４８Ａ～図４８Ｄは、例示的な実施形態におけるコイル３００を製造する段階を図示する。図４８Ａに示すように、コイル３００はワイヤ３１４からできていることがあり得る。ワイヤ３１４は、シングルストランドワイヤ又はマルチストランドワイヤ３１４であり得る。コイル３００は、ラジアル方向においてらせん状の形態で巻かれ得る。いくつかの実施形態において、コイル３００は、円柱状マンドレルを囲んで巻かれ、らせん状の形状の巻線を形成し得る。したがって、円柱状マンドレル上に巻いた後のコイル３００の第１形状は、マンドレルの形状に対応し得る。円柱状マンドレル上に巻いた後に結果として生じるコイル３００の円柱状の空洞は、空洞の長さに沿って一定の周長及び一定の断面積を有し得る。円柱状マンドレル及び結果として生じる円柱形状は単なる例であることに留意されたい。一般的に、マンドレルは、任意の形状（すなわち、任意の断面形状のロッド）を有し得、マンドレル上で巻いた結果生じるコイルは、対応する断面形状を有し得る。例えば、ワイヤを巻くために使用されるマンドレルが矩形断面形状を有する場合、巻く動作の結果として生じるコイルの空洞も、実質的に同様の矩形断面形状を有する。

図４８Ｂに示されるように、コイル３００は、１又は複数の隔離マンドレル９５６を使用して、製造ステーション９５２上に配置され得る。隔離マンドレル９５６は、第１形状から第２形状にコイル空洞の形状を変更するために機械的な力を加える間にコイルを支持し得る。いくつかの実施形態において、製造中にコイル３００が移動し得ないように、マウント９５４がコイル３００の一部をステーション９５２に固定し得る。図４８Ｃに示されるように、コイル３００の形状を変化させるために、ウェッジマンドレル９５８が隔離マンドレル９５６の間で駆動され得る。内部空洞の壁の直径方向に反対の端を外向きに押すために、ウェッジマンドレル９５８は、２つの隔離マンドレル９５６の間の間隙を通じて、コイルの空洞内に押し込まれ得る（図４８Ｂ及び図４８Ｃを参照）。ウェッジマンドレル９５８を隔離マンドレル９５６の間の空間内に押し込むために、例えば図４８Ｃにおいて示される下向き方向９６０において、力がウェッジマンドレル９５８に加えられ得る。ウェッジマンドレル９５８がコイル空洞内に下向きに移動するとき、隔離マンドレル９５６は、ウェッジマンドレル９５８のウェッジ面によって外向き（図４８Ｃにおいて矢印を使用して示される）に駆動され得る。隔離マンドレル９５６が外向きに移動するとき、コイル空洞の内壁も外向きに押され得る。コイル空洞の直径方向に反対の端に対する、ラジアル方向外向きにおけるこの力の結果として、図４８Ｄに示すように、コイル３００の第２形状が形成され得る。第２形状は、歯１２０の形状に対応し得る。すなわち、（図４８Ａ～図４９Ｄを参照して説明される）歯１２０の外部形状と同様に、（図４８Ｂ～図４９Ｄに示される）力を加えた後、歯１２０の表面に緊密に篏合するコイル３００の空洞３２０は、第１端３２２から第２端３２４までの長さに沿って実質的に一定の周長を有し得、一方、長さに沿ったその断面積は変動する。第２形状は、矩形又は台形であり得る。いくつかの実施形態において、空洞３２０は、コイル３００の第１端３２２及び第２端３２４の間に延在する軸に垂直な平面において矩形断面積を有する３次元台形形状を有し得る（例えば、図６Ｃ、図７Ａ、図４８Ｂ～図４８Ｄを参照）。いくつかの実施形態において、コイル３００の内部空洞の少なくとも一端は、ウェッジマンドレル９５８によって加えられた力の結果として、拡張（又は可塑的に変形）し得る。空洞３２０が第２形状であるコイル３００の例示的な実施形態が、図６Ａ～図６Ｄ及び図７Ａ～図７Ｂに示されている。以前に説明されたように、ワイヤ３１４は、上に記載した方法においてコイル３００を形成するために使用されるが、コイル３００も、箔３１２を使用して同様に形成され得る。

図４９Ａ～図４９Ｄは、コイルを製造する別の例示的な方法を図示する。図４９Ａに示されるように、１又は複数のガイド隔離マンドレル９６２を使用して、コイル３００が製造ステーション９５２上に配置され得る。コイル３００が製造中に移動し得ないように、マウント９５４は、コイル３００の部分を固定し得る。図４９Ｂに示すように、隔離マンドレル９６２は、下部分９６４及び上部分９６６を含み得る。下部分９６４は、コイル内に駆動されてコイルを形成し得、上部分９６６は、隔離マンドレル９６２を装着９５４に保持するなどのために、隔離マンドレル９６２の移動を制限するように構成され得る。図４９Ｃに示すように、ウェッジマンドレル９５８は、ガイド隔離マンドレル９６２の間で駆動されて、コイル３００の形状を変化させ得る。力は、製造ステーション９５２の反対のマンドレル９５８に（例えば、示される下向きの方向９５８に）加えられ得、隔離マンドレル９６２は、ウェッジマンドレル９５８のウェッジ面によって駆動され得る。図４９Ｄに示すように、コイル３００の第２形状が形成され得る。第２形状は、歯１２０の形状に対応し得る。第２形状は上で記載したものと同様であり得る。いくつかの実施形態において、コイル３００の内部空洞の少なくとも一端は、ウェッジマンドレル９５８によって加えられる力の結果として拡張し得る。コイル３００の結果として生じる第２形状は、図６Ａ～図６Ｄ及び図７Ａ～図７Ｂに示されるコイル３００に対して示されるものと同様であり得る。

（図４５Ａ～図４６Ｃを参照して）以前に説明されたように、コイル３００の空洞３２０が歯１２０に緊密に篏合するように、コイル３００はロータ又はステータの歯１２０に装着される。いくつかの実施形態において、（例えば図４８Ａ～図４８Ｄ又は図４９Ａ～図４９Ｄを参照して）コイル３００が上に記載されたように形成された後に、その空洞３２０の形状は、歯１２０の形状に十分対応しないことがあり得る。そのようないくつかの実施形態において、コイル３００が上に記載されたように形成された後に、コイル３００の外面及び／又は空洞３２０の内壁に力が加えられ、空洞３２０の形状を歯１２０の形状に仕上げ（又は微調整し）得る。図５０Ａ～図５０Ｄは、コイルを製造する例示的な方法の図を図示する。図５０Ａ～図５０Ｂに示されるように、（図４８Ａ～図４８Ｄ及び図４９Ａ～図４９Ｄを参照して記載された第２形状に空洞の形状を変化させた後の）コイル３００は、その空洞が突出部を囲んだ状態で突出部５７６上に配置され得る。コイル３００が突出部５７６上に位置されると、ブロック５７２、５７４の形成により、コイル３００の外面に接触し、機械的な力（例えば圧縮力）を加え、コイル３００の形状を変化させ得る。図５０Ｃ～図５０Ｄに示されるように、ブロック５７２、５７４を形成することは、突出部５７６に向かって（例えば力５７８で）内向きに駆動され、コイル空洞の形状が最終的な所望の形状に変化し得る。結果として生じるコイル３００の形状は台形であり、（図４８Ａ～図４９Ｄを参照して記載される）多部品歯１２０の形状に対応し得る。いくつかの実施形態において、ブロック５７４（又は５７２）の反対に位置される１対のみが、突出部５７６に装着されたコイル３００に対して圧縮力を加え得る。いくつかの実施形態において、反対に位置するブロック５７４の第１の対は、圧縮力をコイル３００に加え得、反対に位置するブロック５７２の第２の対は、コイル表面上に単に置かれ、例えば、力を加える結果としてブロック５７２の方向に膨張することを防止し得る。

いくつかの実施形態において、コイル空洞の形状を最終的な所望の形状に仕上げるためにウェッジピースが使用され得る。図５１Ａ～図５１Ｂは、コイルを製造する方法の図を図示する。図５１Ａ～図５１Ｂに示されるように、ウェッジマンドレル５８２及びベース５８４は、コイル３００の空洞３２０の形状を仕上げるために使用され得る。いくつかの実施形態において、ウェッジマンドレル５８２は、コイル３００の空洞３２０において（例えば、図５１Ａにおける上方及び下方に）移動させられ、空洞３２０の内壁を最終的な所望の形状に仕上げ（又は微調整し）得る。いくつかの実施形態において、図５１Ｂに図示されるように、ウェッジマンドレル５８２は、ベース５８４に対してコイル３００の片側に対して圧迫され、コイル空洞の片側の形状を最終的な所望の形状に仕上げ得る。いくつかの実施形態において、コイル３００は反転され、プロセスが反復され、他の側を形成又は仕上げ得る。マンドレル５８２は、コイル３００内に台形を形成するようにウェッジ形状であり得る。いくつかの実施形態において、他の端（例えばクランプ）において内部空洞のサイズを減少するために機械的な力が使用され得る一方で、マンドレル５８２がベース５８４に対して圧迫される。そのような実施形態において、マンドレル５８２は、コイル３００の中心軸（例えば、図６Ｄに示す軸２０００）から離れる方向に作用し得、他の端において内部空洞のサイズを減少させる機械的な力は、コイル３００の中心軸に向かう方向に作用し得る。

図５２は、電気機械のステータ又はロータの歯１２０に装着するためのコイルを製造する方法９４０を図示する。方法９４０の段階は、マンドレルの周りにワイヤ（又は箔）を巻いて、マンドレルの形状に対応する第１形状を有するコイルを形成する段階９４２を含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、ワイヤ３１４（又は箔３１２）は、円形ロッド又はシャフトを囲んで巻かれ得、それを通る円柱状空洞を有するワイヤ３１４の円柱状の巻線を形成する（又は変形する）。方法９４０の段階は、第１形状を有するコイルをマンドレルから除去する段階９４４を含み得る。例えば、円形シャフトにワイヤが巻かれて円形コイルを形成する一実施形態において、コイルはシャフトから除去され得る。段階９４６において、段階９４４でコイルがマンドレルから除去されるときに円形形状を保持するように、ワイヤの材料は可塑的に変形され得る。方法の段階は、コイルに機械的な力を加えて、コイルの形状を第１形状から歯に対応する形状に変化させる段階９４６を含み得る。例えば、歯が矩形形状を有する場合、この段階において、ワイヤの円形コイルに機械的な力が加えられ、その結果、円柱状の空洞の形状が矩形断面形状を有する空洞に変化する。方法の段階は、第２形状のコイルを歯に装着する段階９４８を含み得る。

いくつかの実施形態において、ワイヤのコイルは、複数のストランドの導電体から形成され得る。ワイヤは任意の数（例えば、２～３０００）のストランドを有し得る。いくつかの実施形態において、ワイヤ３１４は、導電体を共に撚ることによって形成されるか、又は、リッツ線の形態できていることがあり得る。リッツ線は、個別に絶縁及び撚られ、又は共に織られ得る多くのワイヤストランドからできている。いくつかの場合において、リッツ線は、複数のワイヤストランドの間で電流を等しく分配することを助け得、それによって、その抵抗を低減する。

ワイヤ３１４は円形断面形状又は矩形断面形状を有し得る。以前に説明されたように、本開示のコイル３００は、ワイヤ３１４又は箔３１２を使用して作られ得る。上で記載されたコイル製造方法８１０は、ワイヤ３１４を使用して記載されているが、これは単なる例であることに留意されたい。方法９１０はまた、箔３１２を使用して実行され得る。簡潔にする目的で、コイル３００を製造する方法がワイヤ３１４を参照して記載される。コイル３００はまた、同様の方式で箔３１２を使用して形成され得る。

段階９２０を参照すると、ワイヤ３１４がマンドレルに巻かれ、任意の形状（すなわち任意の第１形状）を有するコイルを形成し得る。いくつかの実施形態において、コイルの第１形状は円柱形状又は台形形状であり得る。すなわち、ワイヤ３１４をマンドレルに巻いた結果として形成されたコイルは、その長さに沿って延在する円柱状（又は台形）の空洞３２０を有し得る。いくつかの実施形態において、マンドレルの周りにワイヤ３１４を巻く段階（すなわち段階９２０）は、第１端３２２から第２端３２４に延在する内部空洞３２０を有するコイルを形成することを含む。いくつかの実施形態において、コイルに機械的な力を加える段階（すなわち段階９４０）は、第１端３２２又は第２端３２４の１つにおいて内部空洞３２０のサイズを選択的に増加させることを含む。いくつかの実施形態において、コイルに機械的な力を加える段階（すなわち段階９４０）は、内部空洞３２０の形状を変化させることを含み得る。例えば、内部空洞３２０の断面形状は、１つの形状（例えば、円形断面形状）から異なる形状（例えば、矩形断面形状）に変更され得る。いくつかの実施形態において、内部空洞の形状を変化させることは、内部空洞の中心軸に垂直な平面に沿った内部空洞の断面形状を円形形状（例えば図４９Ａを参照）から台形形状（例えば図５０Ｃ～図５０Ｄを参照）に変化させることを含み得る。

いくつかの実施形態において、台形形状の幅及び高さの両方は、第１端から第２端に変動し得る（例えば、図７Ｂ、図４８Ａ～図４８Ｄを参照）。いくつかの実施形態において、台形形状の周長は、第１端から第２端にかけて実質的に一定であり得、台形形状の面積は第１端から第２端に変動する。いくつかの実施形態において、台形形状の面積は第１端から第２端に増加する。いくつかの実施形態において、コイルに機械的な力９３０を加える段階は、コイルの内部空洞に第２マンドレルを挿入して、内部空洞の第２端の形状と比較して、内部空洞の第１端の形状を変化させることを含み得る。「第２マンドレル」という用語は、コイルの形状を円柱状から台形に変化させるように構成されている中実材料を示す。

コイルに機械的な力９３０を加える段階は、第１の機械的な力（例えば方向９６０の機械的な力）を加えて、第１端又は第２端の一方において内部空洞の寸法を増加させ、第２の機械的な力を加えて、第１端又は第２端の他方において内部空洞の寸法を減少させることを含み得る。いくつかの実施形態において、第１の機械的な力は、内部空洞の中心軸に向かって作用し得、第２の機械的な力は、中心軸から離れるように作用する。いくつかの実施形態において、機械的な力９３０をコイルに加える段階は、内部空洞の第１端又は第２端のうちの少なくとも１つを画定するコイルのワイヤを伸ばすことを含む。いくつかの実施形態において、ワイヤは銅からできていることがあり得る。

本開示の様々な実施形態は電気機械を含む。本明細書において使用される場合、電気機械（ｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｃｈｉｎｅ又はｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍａｃｈｉｎｅ）は、電磁力に基づいて動作するデバイスであり得る。一般的に、電気で動作する、又は、電気を生成する任意のタイプの電気機械的エネルギー変換器が電気機械であり得る。必要ではないが、いくつかの実施形態において、電気機械は、電気モータ又は発電機であり得る。動作中、電気機械は磁束を生成する。ラジアルフラックス電気機械において、生成された磁束の少なくともいくつかの部分は、機械の回転軸に垂直に延在し得る。電気機械は、空隙によって隔離されたステータ及びロータを含み得る。ラジアルフラックス電気機械において、動作（又は主な）磁束は、ラジアル平面における空隙を通じて、ロータとステータとの間に延在し得る。

図５３、図５４及び図５５は、例示的な電気機械１０の異なる図を描写する。例示的な電気機械１０は、ステータ１００、ロータ２００、ベースプレート５６、複数の歯１２０、及び電磁コイル３００を含み得る。電気機械１０は、ハウジング５０を有する空気冷却システムであり得る。外部リブ５２は、端シールド５４とステータベースプレート５６との間のハウジング５０の表面上に位置し得る。図５３に図示されるように、ステータベースプレート５６は、そこから延在する複数のピン５８を含み得る。外部リブ５２及びピン５８は、動作中に電気機械１０によって生成された熱を周辺の空気に伝達することを助け得る。下の論述において、電気モータの形態の電気機械１０が記載される。しかしながら、当該記載は、例えば発電機などの他のタイプの電気機械に等しく適用可能である。電気機械１０が動作するとき、そのシャフト２０は回転し得る。電気機械１０のコンポーネントは、下でより詳細に記載される。

本開示の電気機械は、回転軸の周りを回転するように構成されているロータ、及び、回転軸の周りにステータコア上に環状に配置された複数の歯を有するステータを含み得る。一般的に、ステータは、電気機械の任意の静止コンポーネント（又はコンポーネントの組立体）であり得、ロータは、ステータに対して移動するように構成されている任意の電気機械コンポーネント（又はコンポーネントの組立体）であり得る。いくつかの実施形態において、ステータは、ロータに対して固定されて位置付けられ得る。いくつかの実施形態において、ロータは、ステータに対して回転軸の周りを回転するように構成され得る。ロータは、ロータと共に回転するシャフト（ロータシャフト）に連結され得る。ロータ（及びシャフト）がその周りを回転する軸は、「回転軸」と称され得る。本明細書において使用される場合、複数の歯は、ボディから突出する突起を指し得る。歯は、ボディから突出する一連の実質的に同様の突起を含み得る。例えば、ステータが歯を含む実施形態において、ステータのボディ又はコアから突出する一連の実質的に同様の突起は歯を含み得る。追加的に、又は代替的に、ロータが歯を含む実施形態において、ロータのボディ又はコアから突出する一連実質的に同様の突起は、歯を含み得る。ラジアルフラックス電気機械において、歯はラジアル平面において突出し得る。換言すると、ラジアル平面における歯は、ラジアル方向において（内向き又は外向きに）突出し得る。各突起は歯を形成し得る。典型的には、突起（又は歯）は、ステータとロータとの間で磁束の大部分を誘導するよう構成され、又はそのような形状であり得る。

ステータコアは、単一又は複数の部品からできていることがあり得るステータのメインボディを指し得、回転する磁場を支持及び保護し得る。ステータコアは、電気機械の磁束を伝導するために軟磁性材料からできていることがあり得る。回転軸の周りに、ステータコア上に環状に配置された複数の歯は、回転電気機械のロータシャフトの軸の周りに、ラジアル平面においてコアから突出する歯を指し得る。いくつかの実施形態において、ステータコアは、回転軸を囲んで延在する環状ステータリングを含み得、複数の歯の各歯は、環状ステータリングと一体のコア歯部分を含み得る。環状ステータリングはリング形状構造を指し得る。リング形状構造は、電気機械の回転軸を囲んで配設され得る。コア歯部分は、ラジアル平面におけるステータリングの環状ステータリングから突出する部品を指し得る。「一体」という用語は、本明細書において、２つの部品が接続されて、部品の完全性を破壊することなく事実上取り外すことができない単一部品を形成することを示すために使用され得る。いくつかの場合において、２つの一体的に形成された部品は単一部品として形成され得る。追加的に、又は代替的に、複数の歯の各歯は、コア歯部分と非一体的に形成された１又は複数の追加歯部分を含み得る。１又は複数の追加歯部分がコア歯部分と非一体的に形成されるとは、環状ステータリングから容易に分離され得る方式で、１又は複数の追加歯部分が共に取り付けられることを指し得る。いくつかの実施形態において、追加歯部分はウェッジ形状であり得る。いくつかの実施形態において、追加歯部分の対は、コア歯部分の対向する両側に配置された歯部分を含み得る。別の例として、追加歯部分の対はまた、コア歯部分の上面及び底面上に配置された歯部分を含み得る。

特定の実施形態において、すべての歯部品が共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し得、２組の各組の対向する面は互いに非平行であり、２組の対向する面の各面はラジアル方向に傾斜し得る。すなわち、例えば、面Ａ～面Ｄを有する歯については、面Ａ及び面Ｂの対は互いに非平行であり得、面Ｃ及び面Ｄの別の対は、互いに非平行であり得る。追加的に、又は代替的に、隣接する歯の対向する面は互いに実質的に平行であり得る。すなわち、例えば、１つの歯の面Ｃは、隣接する歯の面Ｄに平行であり得る。隣接する歯の間に形成されるスロットがラジアル方向において一定の幅を有するように、対向する両側面は、互いに平行であり得る。いくつかの実施形態において、ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は矩形形状を有し得、断面の周長は、ラジアル方向に実質的に一定であり得、断面の面積はラジアル方向において変動し得る。

図５３は、電気機械１０のアキシャル平面に沿った電気機械１０の断面図を図示する。図５３において、電気機械１０の回転軸１０００はアキシャル平面内に存在し、アキシャル平面は、電気機械１０を２つの対称的な半分に二分する。ラジアル平面は、回転軸に垂直に延在し、回転軸１０００は、ラジアル平面に垂直に（例えば、本文書に入る、及び、本文書から外に出る方向に）延在する。電気機械１０はステータ１００及びロータ２００を含み得る。ロータ２００は、回転軸１０００の周りをステータ１００に対して回転するように構成され得る。ステータ１００は、複数の歯１２０を含むステータコア１１０を含み得、ロータ２００は、複数の永久磁石２２０を設置されたロータコア２１０を含み得る。電磁コイル３００は、ステータ１００の歯１２０に環状に装着され得る。ロータ２００は、回転軸１０００の周りを回転するように構成され得るシャフト２０に接続され得る。電力が電磁コイル３００に提供されるとき、磁場が生成され得る。生成された磁場に基づいて、磁束がロータ２００とステータ１００との間を流れ得、それによって、回転力をロータ２００に提供する。電気機械１０は、任意の適切な適用において、電源として使用され得る。例えば、自動車において、電気機械１０は、自動車の車輪を駆動し得る。

電気機械１０のステータ１００は、ステータ１００のステータコア１１０上に、回転軸１０００の周りに環状かつ対称に配置された複数の歯１２０を含み得る。各歯１２０は、共に配置されて複合体又は多部品歯１２０を形成し得る複数のピース又は部品を含み得る。各歯１２０は、アキシャル平面及びラジアル平面の両方において矩形又は台形断面形状を有し得る。各歯１２０の幅及び長さはラジアル方向において変動し得る。すなわち、図５３に図示されるように、歯１２０の長さは、歯１２０のラジアル方向外向きにおいて（ラジアル軸２０００に沿って）ｌ_１からｌ_２に変動し得、歯１２０の幅は、歯１２０のラジアル方向外向きに変動し得る（示されない）。図５４に描写される電気機械１０など、いくつかの実施形態において、歯は、コア歯部分１２２、及び、コア歯部分１２２の対向する両側面に位置する追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂの対を含み得る。

本開示の電気機械は複数の電磁コイルを含み得る。電磁コイル（又は電気コイル）は、電流が（例えば電気モータにおける）導体を通過するときに磁場を生成し得る、又は、磁場がコイルを通過するときに導体に電圧を生成し得る導電体の１又は複数の巻いたもの（又は巻線）を含み得る。いくつかの実施形態において、導電体を巻いたものは、コイルのような構成又は形状であり得る。いくつかの実施形態において、電磁コイルは、強磁性コアを囲んで掛けられるように構成され得る一連の伝導性ワイヤを含む導電体であり得る。一般的に、本開示の電磁コイルは、電気機械のステータ又はロータと関連付けられ得る。すなわち、いくつかの実施形態において、複数のコイルはロータに連結され得（例えば、装着され、設置され、巻かれ）、他の実施形態において、複数のコイルはステータに連結され得る。いくつかの実施形態において、複数の電磁コイルの各コイルは、複数の歯の別個の歯に装着され得る。これらの実施形態において、ステータコアから突出する複数の歯の各歯は、導電体の１又は複数の巻いたものを含む電磁コイルを含み得る。

図５４は、図５３の例示的な電気機械１０のステータ１００の透視図を描写し、図５５は、アキシャル平面におけるステータ１００の断面図を描写する。各電磁コイル３００は、歯１２０に装着又は設置され得る。いくつかの実施形態において、電磁コイル３００の内面が歯１２０の外面に対して緊密に篏合するように電磁コイル３００が歯１２０に設置され得る。いくつかのそのような実施形態において、電磁コイル３００の外部形状（又は輪郭）は、それが装着された歯１２０の外部形状と実質的に同一であり得る。ステータ１００の各歯１２０は、隣接する歯１２０に装着された電磁コイル３００を収容し得るスロット１６０によって、隣接する歯１２０から隔離され得る。歯がコア歯部分１２２及び追加歯部分１２４Ａ及び１２４Ｂを含む実施形態において、コア歯部分１２２の外面と電磁コイル３００の内面との間に１又は複数の間隙が形成された状態で、電磁コイル３００がコア歯部分１２２を囲んで延在するように、各多部品歯１２０のコア歯部分１２２は、電磁コイル３００に装着され得る。そのような実施形態において、コア歯部分１２２の対向する両側面と電磁コイル３００の内面との間に２つの間隙が形成され得、追加歯部分１２４Ａ又は１２４Ｂの１つは、一方の間隙内に位置し得、他方の追加歯部分１２４Ｂ又は１２４Ａは、他方の間隙内に位置し得る。ステータ１００は歯１２０を含むように記載されているが、いくつかの実施形態において、ロータ２００は代替的に、又は追加的に、歯１２０を含み得ることにも留意されたい。

本開示の電気機械は、複数の電磁コイル及びステータコアに隣接するように位置するベースプレートを含み得る。ベースプレートとは、ステータコア及び電磁コイルをその上で組み立て得るようにステータに取り付けられたピース又は部品の組み合わせを指し得る。ベースプレートは、熱をそのソースから伝導及び除去するために熱伝導性材料からできていることがあり得る。例えば、ベースプレートはアルミニウムから形成されることがあり得る。複数の電磁コイル及びステータコアが動作中に加熱するときにベースプレートが複数の電磁コイル及びステータコアについての共通のヒートシンクとして機能するように構成され得るように、ベースプレートは、複数の電磁コイル及びステータコアと熱的に接触し得る。熱的に接触（又は熱的に接続）とは、それらの間に良好な熱交換が生じるようなベースプレートと複数の電磁コイルとの間の近接性を指す。いくつかの実施形態において、２つのボディが熱的に接触し、又は、熱的に接続されているとき、２つのボディの間の熱交換が、伝導伝熱機構によって生じ得る。すなわち、２つのボディは物理的に接触し得る。２つのボディは熱的に接続される（又は熱的に接触する）ときに物理的に直接接触し得るが、これは必須ではない。例えば、熱的に接触している２つのボディは、２つのボディ間に配設されたサーマルインタフェースマテリアル（例えば、熱伝導性グリースなど）を介して互いに物理的に接触し得る。サーマルインタフェースマテリアルがこのように配設される場合、伝導伝熱が、その間のサーマルインタフェースマテリアルを通じて、（熱的に接触する）２つのボディの間で発生する。共通のヒートシンクとは、複数の電磁コイル及びステータコアによって生成された熱を、電気機械から熱を放散して電気機械の温度の制御を可能にし得る流体媒体、例えば、空気又はクーラント液に伝達し得る受動熱交換器を指し得る。

いくつかの実施形態において、複数の電磁コイルの各コイル及び／又はステータコアは、直接的に、又は、それらの間に配設された熱伝導性材料を通じて、ベースプレートに接触し得る。熱伝導性材料とは、システム間の熱エネルギーの交換及び伝達を改善する材料を指し得る。上に記載したサーマルインタフェースマテリアルは熱伝導性材料であり得る。熱伝導性材料の厚さ及びその熱伝導性は、熱エネルギーの交換及び伝達に影響を与え得る。したがって、いくつかの実施形態において、複数の電磁コイルとステータコアとの間に配設された熱伝導性材料及びベースプレートは、その熱抵抗を低減するために、熱伝導性材料の薄い層であり得る。熱伝導性材料の厚さは適用に依存する。熱伝導性材料の熱伝導性が高い適用では、熱伝導性材料の厚さはより高いことがあり得る。

いくつかの実施形態において、電気機械は更に、ベースプレートに熱的に接続されたモータハウジングを含み得、複数の電磁コイル及びステータコアによって生成された熱がベースプレート及びモータハウジングを通じて放散することを可能にする。モータハウジングとは、電気機械のステータ及びロータを内部に収容するように構成され得るケーシングを指し得る。モータハウジングは、熱伝導性材料からできていることがあり、伝熱表面を増加させるためのリブを含み得る。いくつかの実施形態において、ベースプレートは、第１側、及び、第１側の反対の第２側を含み得、複数の電磁コイル及びステータコアは、ベースプレートの第１側と熱的に接触し得、モータハウジングは、ベースプレートの第２側と熱的に接触し得る。側とは、ベースプレートの縦、上、下、前、又は裏であり得る、ベースプレートの表面を指し得る。特定の実施形態において、ベースプレートの第２側は、そこから延在する冷却フィンを含み得る。冷却フィンは、対流を増加させることによって、環境への、又は環境からの伝熱の速度を増加させる物体から延在する表面を指し得る。冷却フィンは、物体の表面積を増加させ、その結果、伝熱の問題に対する経済的かつ十分な解決法をもたらし得る。冷却フィンは、伝熱表面を増加させるために、熱伝導性材料からできていることがあり得る。冷却フィンは、任意の形状及び構成を有し得る。いくつかの実施形態において、冷却フィンは、ベースプレートから突出するプレート状構造を含み得る。いくつかの実施形態において、冷却フィンは複数のピンを含み得る。ピンは、任意の断面形状（例えば、円形、正方形、矩形など）を有し得、熱を除去できる面積を増加させることによって、表面からの伝熱を強化し得る。いくつかの実施形態において、ピンは、他のヒートシンクの方法と比べて、大きい表面積を有し得るので、効率的な冷却の解決法を呈し得る。加えて、ピンの間の空間は、空気がこれらの空間を流れて表面に乱流を形成することを可能にし得る。乱流は、フィンの表面に存在し得る任意の境界層を崩すこと（及び、表面の対流伝熱係数を増加させること）を助け得る。ピンのヒートシンクは、ベース、及び、組み込まれたピンのアレイから成り得、その寸法（例えば、長さ、厚さ、密度、材料）は、関連する熱負荷、利用可能な空間、及び空気流に応じて、様々な適用に合うようにカスタマイズされ得る。

いくつかの実施形態において、ベースプレートは、回転軸を囲んで延在する円柱状ハブ部分を含み得る。本明細書において使用される場合、円柱状ハブ部分は、ステータコアを固定するように機能する円柱状構成を有するベースプレートの部分を指し得る。円柱状ハブ部分は、熱をそのソースから伝導及び除去するために熱伝導性材料からできていることがあり得る。追加的に、ステータコアは、ベースプレートの円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングを含み得る。本明細書において使用される場合、環状ステータリングはリング形状構造であり得る。リング形状構造は、電気機械の回転軸を囲んで配設され得る。円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングは、円柱状ハブ部分の側方を囲むような方式で円柱状ハブ部分を完全又は部分的にカバーする環状ステータリングを指し得る。いくつかの実施形態において、環状ステータリングの内側環状面は、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて、ベースプレートの円柱状ハブ部分の外側環状面と接触し得る。いくつかの実施形態において、ベースプレートは、ロータが回転するとき、空気を複数の電磁コイルへ誘導するように構成されている通気口を含み得る。通気口とは、それを通る空気の流入を可能にする経路、開口、空洞、又は排出口を指し得る。いくつかの実施形態において、通気口は、通気口を通じて空気を出すために、ファンブレードと同様に動作するベーンに関連付けられ得る。通気口（及び、ある場合はベーン）は、電気機械を冷却するために空気流を誘導するように設計及び構成され得る。

図５４、図５５及び図５６において、電磁コイル３００は、ベースプレート５６とステータ１００の歯１２０との間に密に篏合することが示されている。電磁コイル３００は、ベースプレート５６の第１側６０２及び歯１２０と直接接触し得、又は、熱伝導性フィラー材料を介して、ベースプレート５６の第１側６０２及び歯１２０と熱的に接触し得る。ステータコア１１０は、ステータ１００の円柱状ハブ部分１３２に対して緊密に篏合し得る。ハブ部分１３２はステータベースプレート５６に接続され得る。ベースプレート５６及びその円柱状ハブ部分１３２は、１つの単一ピース、又は、２つの別個の部品の形態で作られ、熱伝導性材料、例えばアルミニウムからできていることがあり得る。ステータベースプレート５６の第２側６０４は、ピン５８の形態でできている冷却フィンを備え得、それにより、ステータベースプレート５６の第２側６０４の冷却表面を著しく増加させ得る。電磁コイル３００はまた、熱伝導性フィラーの助けによりその上に装着されるステータコア１１０の歯１２０に密に篏合する、又は、接触し得る。電気機械の動作中、図５３に概略的に図示されるように、（例えば、コイルを通過する電流に起因して）電磁コイル３００において生成される熱の一部は、歯１２０及び円柱状ハブ部分１３２を通じてベースプレート５６に伝導し得る。

図５３にも図示されるように、コイル３００において生成される熱の一部は、熱的に接触しているベースプレート５６に直接伝導し得る。（コイル３００とベースプレート５６との間の）直接的な物理的接触に起因して、コイル３００がベースプレート５６に熱的に接触する実施形態において、コイル３００からの熱は、ベースプレート５６へ直接伝導し得る。熱伝導性材料（又は熱伝導性フィラー）がコイル３００とベースプレート５６との間に設けられる実施形態において、コイル３００からの熱は、熱伝導性材料を通じてベースプレート５６に伝導し得る。したがって、コイル３００とベースプレート５６との間の熱的接触は、熱がコイル３００から外に伝導するための追加の短い経路を提供する。コイル３００はベースプレート５６と熱的に接触するので、この経路を通じて、熱がコイル３００からベースプレート５６に容易に通過し得る。すなわち、歯１２０及び円柱状ハブ部分１３２を介して熱がコイル３００からベースプレート５６に通過することとは対照的に、コイル３００とベースプレート５６との間の熱的接触は、ベースプレート５６へのより直接的な熱伝導経路を提供する。次に、ベースプレート５６の第２側６０４上のピン５８を越える空気流が、ベースプレート５６からの熱を除去し得る。

したがって、上の論述から、電磁コイル３００及び歯１２０を有するステータコア１１０によって生成された熱は、ステータベースプレート５６及びその円柱状ハブ部分１３２を通じて伝導され、環境内に放出され得ることが理解され得る。加えて、図５３に図示されるように、ステータベースプレート５６からの熱の一部は、それに接続されたハウジング５０を通じて通過し得、また、その外側リブ５２を通じて環境内に放出され得る。ハウジング５０は、熱導電性材料からできていることがあり得る。ステータベースプレート５６は、電気機械１０のための空気冷却ラジエータとして作用し得る。加えて、図５３は、コイル３００からベースプレート５６への例示的な熱伝導経路６００を描写する。

ハウジング５０の内面、及び／又は、ロータ２００の外面はまた、内部リブ又はフィン（示されない）を有し得る。電気機械１０のためのこれらのフィンは、通気孔と同様に、ロータ２００が回転するときに空気を撹拌することを意図するものであり得る。これにより、熱が、磁石及びロータコアの形態の熱源から除去され、ハウジング５０へ、更には環境内へ伝達されることが可能となり得る。

上の論述において、電気機械１０は、空気冷却機械として記載されている。しかしながら、これは単なる例である。いくつかの実施形態において、電気機械１０は液体冷却され得る。本開示の電気機械は、冷却液体を誘導するように構成されているクーラント液チャネルを含み得る。冷却液体（又はクーラント）は、コイル３００によって生成された熱を電気機械から除去し得る。いくつかの実施形態において、動作中にコイル及びステータコアが加熱につれて、ベースプレートが、熱をクーラント液チャネルにおけるクーラント液に伝達して、複数の電磁コイル及びステータコアから熱を放散するように構成されるように、クーラント液チャネルがベースプレートの第２側で画定され得る。いくつかの実施形態において、クーラント液チャネルは、ベースプレートを通じて画定され得る。クーラント液チャネルとは、液体の流れを可能にするように構成されている空洞又は経路を指す。液体は、チャネルの壁から熱を除去するように構成され得る。クーラント液チャネルを流れるように構成されている任意の液体はクーラントとして機能し得る。チャネルを流れる液体の温度が、冷却される部品より低いとき、液体は、部品から熱を除去し、それによって、部品を冷却する。任意の知られたクーラント液（例えば、水、油、グリコール混合物、誘電流体;など）が、クーラント液チャネルを通じて誘導され得る。

いくつかの実施形態において、クーラント液チャネルの壁は、複数の電磁コイルに熱的に接触しているベースプレートの第１側の部分の直接反対にあるベースプレートの第２側の部分であり得る。ベースプレートの第２側の環状領域がクーラント液チャネルの壁として機能し得るように、クーラント液チャネルは、回転軸を囲んで延在し得る。追加的に、又は代替的に、ベースプレートの第２側の環状領域は、クーラント液チャネル内に延在する複数のフィンを含み得る。複数のフィンは回転軸の周りに配置され得る。フィンは、クーラント液チャネルを流れるクーラント液によって熱を除去できる表面積を増加させ得る。いくつかの実施形態において、フィンはピンの形態であり得る。以前に説明されたように、ピンは、ベースプレートの第２側からクーラント液チャネル内に突出する（任意の断面形状の）円柱状の突起であり得る。いくつかの実施形態において、クーラント液チャネルは、クーラント吸入口及びクーラント排出口を有し得る。クーラント吸入口は、クーラントをクーラント液チャネル内に誘導するように構成され得、クーラント排出口は、クーラントをクーラント液チャネルから外に誘導するように構成され得る。クーラントを（例えば、チャネルに入るように、又は、それから外に出るように）誘導するように構成されている任意の開口は、クーラント吸入口及びクーラント排出口として機能し得る。

いくつかの実施形態において、クーラント吸入口及びクーラント排出口は、流体フィッティング（カップリングなど）を有し得、又は、そうでない場合、密封方式でクーラントをチャネル内に、又はチャネルから外に誘導するように構成され得る。いくつかの実施形態において、クーラント吸入口及び／又はクーラント排出口は、ラジエータ又は熱交換器に流体的に接続され得る。熱交換器は、クーラントから熱を除去するように構成され得る。いくつかの実施形態において、クーラント排出口からの加熱されたクーラントが熱交換器において冷却され、クーラント吸入口を通じて電気機械内に再び誘導されるように、クーラント吸入口、熱交換器、及びクーラント排出口は、閉ループを形成し得る。任意のタイプの熱交換器が使用され得る。いくつかの実施形態において、クーラント排出口は、電気機械を一部として有するシステムの共通の熱交換器（又はラジエータ）に流体的に接続され得る。例えば、電気機械が電気自動車の部品である（例えば、電気自動車の車輪に動力を提供するために使用される）実施形態において、クーラント排出口は、電気自動車の共通のラジエータに接続され得る。そのようないくつかの実施形態において、電気機械を冷却するために使用されるクーラント液は、電気自動車（又は、電気機械を一部として有する他のシステム）の他のコンポーネントを冷却するために使用されるクーラントであり得る。クーラント液が上で記載されているが、一般的に、任意の流体クーラント（液体又は気体）が電気機械を冷却するために使用され得ることに留意されたい。気体クーラントが電気機械を冷却するために使用される実施形態において、クーラント気体は、ベースプレートにおけるクーラントチャネルを通じて誘導され得る。

図５７～図６０は、液体冷却される、本開示の例示的な電気機械７００の異なる図を図示する。図５７は、ステータベースプレート５６の第２側６０４で画定される例示的なクーラント液チャネル７０２を描写する。クーラント液チャネル７０２は、ステータベースプレート５６の第２側６０４とハウジング５０のケーシングカバー７１２との間で画定される空洞であり得る。チャネル７０２は、電気機械７００の回転軸１０００を囲んで延在し、電気機械を囲んで延在する環状経路を形成し得る（例えば、図６０を参照）。いくつかの実施形態において、図５７及び図６０において最も良く分かるように、チャネル７０２は、多部品歯１２０に装着されたコイル３００の直接下に（又は隣接して）位置し得る。チャネル７０２のラジアル方向位置（又は、回転軸１０００からのラジアル方向距離）は、コイル３００と実質的に同一であり得る。図５７に図示されるように、チャネル７０２のラジアル方向寸法（例えば、ラジアル方向幅ｒ_１）も、コイル３００のラジアル方向寸法（例えば、ラジアル方向幅ｒ_２）と実質的に同一であり得る（又は対応し得る）。すなわち、環状チャネル７０２は、回転軸１０００を囲むコイル３００と実質的に同一のラジアル方向サイズを有する経路をたどり得る（例えば、図６０を参照）。単一チャネル７０２が図示及び記載されているが、これは単なる例である。いくつかの実施形態において、複数のクーラントチャネル（例えば、複数のラジアル方向に空間を空けたチャネル）が設けられ得る。また、図５７のチャネル７０２がベースプレート５６の第２側６０４とケーシングカバー７１２との間に画定されているが、これは単なる例であることに留意されたい。多くの変形例が可能である。いくつかの実施形態において、チャネル７０２は、ベースプレート５６を通じて延在し得る。

図５７に示すように、チャネル７０２を密封して漏洩を防止するために、ベースプレート５６とケーシングカバー７１２との間にガスケット７０６が設けられ得る。図５７に示されるように、ベースプレート５６の伝熱表面を増加させるべく、フィン７１６は、ベースプレート５６の第２側６０４からチャネル７０２内に延在し得る。フィン７１６は、回転軸１０００を囲んで延在し、ベースプレート５６からチャネル７０２内に突出する環状プレートからラジアル方向に空間を空けて形成し得る。以前に説明されたように、フィン７１６の図示されたパターンは単なる例である。多くの他のパターンが可能である。いくつかの実施形態において、フィン７１６はピンとして構成され得る。すなわち、複数の柱状の突起がベースプレート５６からチャネル７０２内に突出し得る。図５７には表示されていないが、ベースプレート５６（及び／又はケーシングカバー７１２）はまた、クーラントをチャネル７０２内に誘導するように構成されているクーラント吸入口、及び、クーラントをチャネル７０２から外に誘導するように構成されているクーラント排出口を含み得る。いくつかの実施形態において、複数のクーラント吸入口及び／又は排出口が設けられ得る。

いくつかの実施形態において、クーラント液チャネルはまた、電気機械７００の他のコンポーネントを通じて延在し得る。図５８～図６０は、ステータ１００の円柱状ハブ部分１３２を通じた例示的なクーラント液チャネル７０４を図示する。いくつかの実施形態において、液体の通過のためのチャネルはまた、ステータコア１１０及び／又はハウジング５０を通じて延在し得る。電磁コイル３００及びステータコア１１０（及び／又は他のコンポーネント）によって生成される熱は、（例えば伝導によって）ステータベースプレート５６及びその円柱状ハブ部分１３２を通じて、クーラント液チャネル７０２及び７０４内に通過し得る。チャネル７０２、７０４を流れる液体は次に、冷却のために熱をラジエータ（示されていない）に伝達し得る。ラジエータからの冷却された液体は、チャネル７０２及び／又は７０４へ再び誘導され得る。いくつかの実施形態において、液体は、圧力を受けてチャネル７０２及び／又は７０４を流れ得る。内部ロータ２００を有する電気機械のいくつかの実施形態において、熱を除去するためのクーラントチャネルが、ハウジング５０の中央部品及びそのベアリング部品内に位置し得る。

コイル３００をロータベースと熱的に接触した状態に維持することによって電気機械のコイル３００を直接冷却することは、コイル３００を冷却するための、追加のより容易な経路を提供する。すなわち、コイル３００からの熱を、歯１２０、ハブ部分１３２、及びベースプレート５６を介して外部環境に伝達することに依存するのではなく、コイル３００をベースプレート５６に熱的に接触した状態に維持することにより、より容易、より効果的なコイル３００の冷却を可能にする。電気機械の冷却の改善は、結果として、電気機械の効率及び動力の改善をもたらす。

電気機械及びその関連する方法の上に記載した実施形態は単なる例である。多くの変形例が可能である。いくつかの可能な変形が、参照によって全体が本明細書において組み込まれる、米国特許第９，５０２，９５１号及び第１０，０５６，８１３号に記載されている。上に記載された方法は、論じられる、又は示される順序で実行される必要はない。更に、複数の段階が省略され、組み合わされ、及び／又は、いくつかの段階が追加され得る。更に、電気機械のいくつかの態様が、特定の構成の電気機械を参照して記載されているが、記載される態様は、任意の構成を有する電気機械において使用され得る。電気機械及び関連する方法の他の実施形態は、本明細書の開示を考慮することにより、当業者にとって明らかとなるであろう。

Claims

回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；
ステータ；
ここで、前記ロータ又は前記ステータのうちの少なくとも１つは、前記回転軸の周りに環状に配置された複数の歯を含む；及び、
複数の電磁コイル、ここで、前記複数の電磁コイルの各コイルは、それを通る不均一台形空洞を有し、それぞれの空洞は、前記複数の歯のうちの１つの歯を中に含むように構成されており、前記複数の歯の各歯は、共に組み立てられたときに前記不均一台形空洞の形状に対応する複数のピースから形成されている、
を備えるラジアルフラックス電気機械。
各歯の前記複数のピースが共に組み立てられるとき、各歯の外周は、対応するコイルの前記空洞の内周に対応する、請求項１に記載の電気機械。
各歯がコア歯部分及び少なくとも１つのウェッジ形状部分を含む、請求項１または２に記載の電気機械。
各歯は、コア歯部分、及び、前記コア歯部分の対向する両側に配設された少なくとも２つのウェッジ形状部分を含む、請求項３に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な平面において、前記コア歯部分は、実質的に矩形の断面形状を有し、前記少なくとも１つのウェッジ形状部分は、実質的に三角形の断面形状を有する、請求項３または４に記載の電気機械。
ラジアル方向に垂直な平面において、前記コア歯部分及び前記少なくとも１つのウェッジ形状部分は、実質的に矩形の断面形状を有する、請求項３から５のいずれか一項に記載の電気機械。
各歯の前記コア歯部分及び前記少なくとも１つのウェッジ形状部分は、接着材料を使用して共に連結されている、請求項３から６のいずれか一項に記載の電気機械。
各歯の前記コア歯部分は、前記回転軸を囲んで延在する環状リングと一体的に形成されている、請求項７に記載の電気機械。
各歯の前記複数のピースが共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、前記２組の各組の前記対向する面は互いに非平行である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気機械。
隣接する歯の対向する面は互いに平行である、請求項９に記載の電気機械。
前記２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜している、請求項９に記載の電気機械。
一方の組の対向する面の前記対向する面は、ラジアル方向外向きに互いに向かって近づき、他方の組の対向する面の前記対向する面は、前記ラジアル方向外向きに互いから離れる、請求項１１に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な平面における各歯の断面は、台形形状を有し、ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は矩形形状を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気機械。
ラジアル方向に垂直な前記断面の周長は、前記ラジアル方向において実質的に一定である、請求項１３に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な前記断面の面積は、前記ラジアル方向において変動する、請求項１４に記載の電気機械。
前記ステータは、前記複数の歯を含み、前記ラジアル方向に垂直な前記断面の面積は、前記ラジアル方向において前記ロータに向かって増加する、請求項１５に記載の電気機械。
アキシャル平面における各歯の断面は等脚台形形状を有する、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の電気機械。
各歯の前記複数のピースのうちの少なくとも１つのピースは、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ステータは前記複数の歯を含み、各歯の前記複数のピースのうちの第１ピースは、前記回転軸を囲んで延在する環状ステータリングと一体であり、前記環状ステータリングからラジアル方向に延在し、各歯の前記複数のピースのうちの第２ピースは、前記第１ピースと非一体的に形成されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は、電気モータ又は発電機の１つである、請求項１から１９のいずれか一項に記載の電気機械。
回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；及び
前記ロータの近傍に固定されて位置付けられているステータ
を備え、前記ロータ又は前記ステータのうちの少なくとも１つは、前記回転軸の周りに環状に配置された複数の歯を含み、前記複数の歯のうちの各歯はラジアル方向に延在し、前記ラジアル方向に垂直な複数の平面における各歯の複数の断面の面積は変動し、前記複数の断面の周長は、前記垂直な複数の平面にわたって実質的に同一である、ラジアルフラックス電気機械。
前記電気機械のアキシャル平面又はラジアル平面のうちの少なくとも１つにおける各歯の形状は台形である、請求項２１に記載の電気機械。
前記電気機械のアキシャル平面又はラジアル平面のうちの少なくとも１つにおける各歯の前記形状は等脚台形である、請求項２２に記載の電気機械。
前記複数の歯は、前記ステータ上に環状に配置されている、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ロータは、前記ステータのラジアル方向外向きに配設され、ラジアル平面における各歯の幅は前記ラジアル方向において前記ロータに向かって増加し、アキシャル平面における各歯の長さは、前記ラジアル方向において前記ロータに向かって減少する、請求項２４に記載の電気機械。
各歯は前記ラジアル方向に延在し、前記ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面積は、前記ラジアル方向において前記ロータに向かって増加する、請求項２５に記載の電気機械。
前記ロータは、前記ステータのラジアル方向内向きに配設され、前記ラジアル方向に垂直な平面における前記複数の歯の各歯の断面積は、前記ラジアル方向において前記ロータに向かって増加する、請求項２４から２６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の歯は前記ロータ上に環状に配置されている、請求項２１から２７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は更に複数の電磁コイルを含み、前記複数の電磁コイルの各コイルは、前記複数の歯の別個の歯を囲んで延在する、請求項２１から２８のいずれか一項に記載の電気機械。
各コイルは、正方形、矩形、又は円形の断面形状のうちの１つを有する銅線を含む、請求項２９に記載の電気機械。
前記銅線はマルチストランドであり、各コイルは、歯に沿って前記ラジアル方向においてらせん状の形態で巻かれている、請求項３０に記載の電気機械。
各コイルは、歯を囲んで巻かれた銅箔を含み、前記銅箔の平坦側は、前記ラジアル方向において前記歯の全長にわたって延在している、請求項２９から３１のいずれか一項に記載の電気機械。
各コイルは、歯に沿って前記ラジアル方向においてらせん状の形態で巻かれた銅箔のリブを含む、請求項２９から３１のいずれか一項に記載の電気機械。
各歯は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）材料を含む、請求項２１から３３のいずれか一項に記載の電気機械。
各歯は、共に連結された複数のピースを含む、請求項２１から３４のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数のピースは、前記回転軸を囲んで延在する環状リングと一体的に形成されるコア部分、及び、前記コア部分に連結される１又は複数のウェッジ部分を含む、請求項３５に記載の電気機械。
前記１又は複数のウェッジ部分は、前記コア部分の対向する両側に配設された少なくとも２つのウェッジ部分を含む、請求項３６に記載の電気機械。
前記電気機械は電気モータ又は発電機である、請求項２１から３７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ステータ又は前記ロータの１つは、外側部品及び内側部品を含み、前記ステータ及び前記ロータは、二重の空隙によって隔離される、請求項２１から３８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記外側部品及び前記内側部品は、磁気伝導性材料からできている接続部分によって共に接続されている、請求項３９に記載の電気機械。
回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；
複数の電磁コイル；及び
前記回転軸の周りに延在する環状ステータリング、及び、前記環状ステータリング上に円周方向に配置された複数の多部品歯を含むステータ、前記複数の多部品歯の各多部品歯は、前記環状ステータリングと一体的に形成されたコア歯部分を含み、少なくとも１つの追加歯部分は、前記環状ステータリングから隔離されている、
を備え、ここで、前記複数の電磁コイルの各コイルは、前記複数の多部品歯の異なる多部品歯に装着され、それぞれのコイルは、前記コイルと前記コア歯部分との間の間隙を伴って、前記多部品歯の対応するコア歯部分を囲み、前記少なくとも１つの追加歯部分は、前記間隙に配設されている、ラジアルフラックス電気機械。
各多部品歯の前記コア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている、請求項４１に記載の電気機械。
前記環状ステータリングは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている、請求項４１または４２に記載の電気機械。
前記環状ステータリングは、前記回転軸に垂直な対称面に沿って共に連結される２つの鏡面対称の半分を含む、請求項４１から４３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記２つの鏡面対称の半分は、接着材料を使用して、前記対称面に沿って共に取り付けられている、請求項４４に記載の電気機械。
前記環状ステータリングは、複数のアキシャル方向に積み重ねられた環状リングを含み、前記積み重ねられた環状リングのうちの少なくとも２つは軟磁性複合材料（ＳＭＣ）からできている、請求項４１から４５のいずれか一項に記載の電気機械。
各多部品歯の前記コア歯部分は、前記環状ステータリングからラジアル方向に外向きに延在している、請求項４１から４６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な平面に沿った、前記コア歯部分及び前記少なくとも１つの追加歯部分の各々の断面は、実質的に矩形の形状を有する、請求項４７に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な平面に沿った、前記コア歯部分の断面は、実質的に矩形の形状を有する、請求項４１から４８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な前記平面に沿った、前記少なくとも１つの追加歯部分の断面は、実質的に三角形の形状を有する、請求項４９に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な前記平面に沿った、前記複数の多部品歯の各歯の断面は、実質的に台形の形状を有する、請求項５０に記載の電気機械。
前記少なくとも１つの追加歯部分は、前記コア歯部分の対向する両側に対称に配置された追加歯部分の対を含む、請求項４１から５１のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の多部品歯の各歯の前記コア歯部分及び前記少なくとも１つの追加歯部分は、接着材料を使用して共に連結されている、請求項４１から５２のいずれか一項に記載の電気機械。
前記コア歯部分、前記少なくとも１つの追加歯部分、及び、前記接着材料の材料の熱膨張係数の間の差は約２０％より小さい、請求項５３に記載の電気機械。
各多部品歯の前記少なくとも１つの追加歯部分は、前記複数の電磁コイルのコイルの内面と前記コア歯部分の外面との間に押し込まれている、請求項４１から５４のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の電磁コイルのコイルは、各歯の前記コア歯部分を囲んでおり、少なくとも２つの間隙が、前記コイルの内面と前記コア歯部分の対向する両側との間に形成され、前記少なくとも１つの追加歯部分は、前記少なくとも２つの間隙の異なる間隙に配設されている少なくとも２つの追加歯部分を含む、請求項４１から５５のいずれか一項に記載の電気機械。
ラジアル方向に垂直な平面における前記複数の多部品歯の各多部品歯の断面は、矩形形状を有する、請求項４１から５６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記断面の周長は、前記ラジアル方向において実質的に一定である、請求項５７に記載の電気機械。
前記断面の面積は、前記ラジアル方向において変動する、請求項５８に記載の電気機械。
前記電気機械は、電気モータ又は発電機である、請求項４１から５９のいずれか一項に記載の電気機械。
回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；
複数の電磁コイル；及び
環状ステータリング、及び、ラジアル方向に延在する複数のコア歯部分を有するステータ、ここで、前記環状ステータリング及び前記複数のコア歯部分は、一体的に軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されており、前記ＳＭＣは、１又は複数の等方性強磁性材料、約１．６テスラ以上の飽和磁気誘導、及び、１０マイクロオーム／ｍより大きい電気抵抗率を含む、
を備えるラジアルフラックス電気機械。
前記ステータは、前記環状ステータリング上に対称に配置された複数の多部品歯を含み、ここで、前記複数の多部品歯の各歯は、前記複数のコア歯部分の１つ、及び、前記複数のコア歯部分の前記１つと非一体的に形成される少なくとも１つの追加歯部分を含む、請求項６１に記載の電気機械。
追加歯部分の対が、関連付けられたコア歯部分の対向する両側に配置されている、請求項６２に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な平面に沿った、各歯のコア歯部分の断面は、実質的に矩形の形状を有し、前記回転軸に垂直な前記平面に沿った、前記少なくとも１つの追加歯部分の各追加歯部分の断面は、実質的に三角形の形状を有する、請求項６２または６３に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な平面に沿った、コア歯部分及び前記少なくとも１つの追加歯部分の各々の断面は、実質的に矩形の形状を有する、請求項６２から６４のいずれか一項に記載の電気機械。
前記回転軸に垂直な平面における、前記複数の多部品歯の各歯の断面は台形形状を有する、請求項６２から６５のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な平面における前記複数の多部品歯の各歯の断面は、実質的に矩形の形状を有し、前記断面の周長は、前記ラジアル方向において実質的に一定であり、前記断面の面積は前記ラジアル方向において変動する、請求項６２から６６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ロータは、前記ステータのラジアル方向外向きに配設されて前記ロータと前記ステータとの間に空隙を形成し、前記断面の前記面積は、前記ラジアル方向において前記空隙に向かって増加する、請求項６７に記載の電気機械。
前記複数の多部品歯の各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、前記２組の各組の前記対向する面は互いに非平行であり、隣接する歯の隣接する側面は互いに平行である、請求項６２から６８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記２組の対向する面の各面はラジアル方向において傾斜している、請求項６９に記載の電気機械。
一方の組の対向する面の前記対向する面は、ラジアル方向外向きに互いに向かって近づき、他方の組の対向する面の前記対向する面は、前記ラジアル方向外向きに互いから離れる、請求項７０に記載の電気機械。
前記少なくとも１つの追加歯部分は前記ＳＭＣから形成される、請求項６２から７１のいずれか一項に記載の電気機械。
少なくとも１つの追加歯部分は、ＳＭＣ以外の等方性材料から形成されている、請求項６２から７１のいずれか一項に記載の電気機械。
前記環状ステータリングは、前記回転軸に垂直な対称面に沿って共に連結される２つの鏡面対称ボディを含む、請求項６１から７３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記２つの鏡面対称ボディは、接着材料を使用して、前記対称面に沿って共に取り付けられ、前記ＳＭＣと前記接着材料との間の熱膨張係数の差は、約２０％より小さい、請求項７４に記載の電気機械。
前記ＳＭＣの前記飽和磁気誘導は、約２．４テスラ以上である、請求項６１から７５のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ＳＭＣの前記飽和磁気誘導は、約２．５テスラ以上である、請求項６１から７５のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ＳＭＣの抵抗率は、約１００マイクロオーム／ｍより大きい、請求項６１から７７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は電気モータである、請求項６１から７８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は発電機である、請求項６１から７８のいずれか一項に記載の電気機械。
内側ステータ；及び
前記内側ステータの周りを回転するように構成されている外側ロータ
を備え、ここで、前記外側ロータは、
ロータベース；
前記外側ロータの回転軸に平行に前記ロータベースからアキシャル方向に延在する環状に配置された複数の永久磁石；
前記複数の永久磁石を包囲する前記ロータベースから延在する円柱状コア、ここで、前記円柱状コアは、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている；及び、
前記外側ロータを包囲するスリーブ、ここで、前記スリーブは、前記円柱状コアを支持し、前記円柱状コアは、前記複数の永久磁石を支持し、前記円柱状コアは、ラジアル方向において前記スリーブと前記複数の永久磁石との間に位置する、
を含む、
ラジアルフラックス電気機械。
前記スリーブ又は前記ロータベースのうちの少なくとも１つは、非磁性材料からできている、請求項８１に記載の電気機械。
前記非磁性材料は、炭素繊維、ガラスファイバ、又はアラミド繊維のうちの少なくとも１つを含む複合材料である、請求項８２に記載の電気機械。
前記非磁性材料は、ステンレス鋼又はアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項８２または８３に記載の電気機械。
前記スリーブは磁性材料からできている、請求項８１から８４のいずれか一項に記載の電気機械。
前記磁性材料は、積層された電気鋼鉄シートを含む軟磁性材料を含む、請求項８５に記載の電気機械。
前記磁性材料は、鋼鉄からできている中実ボディである、請求項８５または８６に記載の電気機械。
前記スリーブは、前記円柱状コアの外面上に形成される凹部に配設される補強リブを含む、請求項８１から８７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記円柱状コアは、前記ロータベースに連結された第１端から第２端に延在し、前記スリーブは、前記円柱状コアの前記第２端に位置するバランシングリングを含み、前記バランシングリングは、前記外側ロータの動的バランシングを提供するように構成されている、請求項８１から８８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記スリーブは、前記バランシングリングにわたって延在する、請求項８９に記載の電気機械。
前記バランシングリングは非磁性材料から形成されている、請求項８９または９０に記載の電気機械。
前記複数の永久磁石は、前記回転軸を囲んで実質的に円形のパターンで前記ロータベース上に配置されている、請求項８１から９１のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の永久磁石は、前記ロータベース上に配置され、前記複数の永久磁石の各永久磁石の磁気軸は、前記回転軸で交差する、請求項９２に記載の電気機械。
前記ロータベースはアルミニウム又は鋼鉄から形成されている、請求項８１から９３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ロータベースは、前記ロータベースが回転するときに前記回転軸に沿って空気流を誘導するように構成されている通気口を含む、請求項８１から９４のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ロータベースは、前記スリーブ及び前記バランシングリングと一体である、請求項８９から９１のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の永久磁石は、接着剤を使用して前記円柱状コアに取り付けられ、前記複数の永久磁石、前記円柱状コア、及び、前記接着剤の材料の熱膨張係数の間の差は、約２０％より小さい、請求項８１から９６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記スリーブは、前記ロータベースと一体であり、単一ピースを形成する、請求項８１から９７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記円柱状コア及び前記スリーブの両方は、前記回転軸の周りにおいて不均一なラジアル方向の厚さを有し、前記スリーブのより厚い領域は、各永久磁石の中央に隣接して位置する、請求項８１から９８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は、電気モータ又は発電機の１つである、請求項８１から９９のいずれか一項に記載の電気機械。
電気機械の不規則形状の多部品歯上でコイルを組み立てる方法であって、
前記多部品歯の少なくとも１つのウェッジ部分の幅の広い端が前記コイルの開口から外に延在するように、前記少なくとも１つのウェッジ部分を前記コイルの前記開口内に挿入する段階；
前記少なくとも１つのウェッジ部分の前記幅の広い端が、前記コイルの前記開口から外に延在したまま、挿入された前記少なくとも１つのウェッジ部分を有する前記コイルを前記多部品歯のコア歯部分に装着する段階；及び、
前記多部品歯上に前記コイルを締め付けるために、前記少なくとも１つのウェッジ部分の前記幅の広い端に力を加える段階
を備える方法。
前記少なくとも１つのウェッジ部分の前記幅の広い端に力を加える段階は、前記少なくとも１つのウェッジ部分の前記幅の広い端を前記コイルにおける前記開口内へ押す段階を含む、請求項１０１に記載の方法。
前記コイルにおける前記開口は第１端から第２端に延在し、前記少なくとも１つのウェッジ部分を挿入する段階は、前記幅の広い端が前記開口の前記第２端から外に延在するように、前記少なくとも１つのウェッジ部分を前記開口内に挿入する段階を含み、前記力を加える段階は、前記幅の広い端を前記開口の前記第１端に向かって押す段階を含む、請求項１０１または１０２に記載の方法。
前記コイルにおける前記開口は、第１端から第２端に延在し、前記第１端における前記開口の幅は、前記第２端における前記開口の前記幅と異なり、前記第１端における前記開口の長さは、前記第２端における前記開口の高さと異なる、請求項１０１から１０３のいずれか一項に記載の方法。
前記第１端及び前記第２端における前記開口の形状は矩形である、請求項１０４に記載の方法。
前記第１端における前記開口の周長は、前記第２端における前記開口の周長と実質的に同一である、請求項１０４または１０５に記載の方法。
前記第１端における前記開口の面積は、前記第２端における前記開口の前記面積から変動する、請求項１０６に記載の方法。
前記開口の面積は前記第１端から前記第２端にかけて増加する、請求項１０６または１０７に記載の方法。
前記少なくとも１つのウェッジ部分を前記コイルの前記開口に挿入する段階は、少なくとも２つのウェッジ部分を前記開口内に挿入する段階を含む、請求項１０１から１０８のいずれか一項に記載の方法。
前記コイルを装着する段階は、前記コア歯部分が前記少なくとも２つのウェッジ部分の間に配設されるように、前記コイルを前記コア歯部分に装着する段階を含む、請求項１０９に記載の方法。
接着材料を使用して、前記多部品歯の前記コア歯部分及び前記少なくとも２つのウェッジ部分を共に取り付ける段階を更に備える、請求項１１０に記載の方法。
前記多部品歯は、前記電気機械のステータの一部である、請求項１０１から１１１のいずれか一項に記載の方法。
前記多部品歯の前記コア歯部分は、中心軸を囲んで延在する環状ステータリング上に対称に配置された複数のコア歯部分の１つであり、前記コア歯部分は、前記環状ステータリングからラジアル方向に外向きに延在する、請求項１１２に記載の方法。
前記複数のコア歯部分は前記環状ステータリングと一体的に形成されている、請求項１１３に記載の方法。
前記中心軸に垂直な平面において、前記コア歯部分は、実質的に矩形の断面形状を有し、前記少なくとも１つのウェッジ部分は、実質的に三角形の断面形状を有する、請求項１１３または１１４に記載の方法。
前記ラジアル方向に垂直な平面において、前記コア歯部分及び前記少なくとも１つのウェッジ部分は実質的に矩形の断面形状を有する、請求項１１３または１１４に記載の方法。
前記コイルは、前記開口を囲む銅線の巻線を含み、前記銅線は、正方形、矩形、又は円形の断面形状の１つを有する、請求項１０１から１１６のいずれか一項に記載の方法。
前記コイルは、前記開口を囲むらせん状の銅撚線の巻線を含む、請求項１０１から１１６のいずれか一項に記載の方法。
前記電気機械は電気モータである、請求項１０１から１１８のいずれか一項に記載の方法。
前記電気機械は発電機である、請求項１０１から１１８のいずれか一項に記載の方法。
電気機械のステータ又はロータの歯に装着するためのコイルを製造する方法であって、
ワイヤをマンドレルの周りに巻いて、前記マンドレルの形状に対応する第１形状を有するコイルを形成する段階；
前記第１形状を有する前記コイルを前記マンドレルから除去する段階；
機械的な力を前記コイルに加え、前記コイルの形状を前記第１形状から第２形状に変化させる段階、ここで、前記第２形状は前記歯の形状に対応する；及び、
前記第２形状の前記コイルを前記歯に装着する段階
を備える方法。
前記ワイヤは、導電体の複数のストランドから形成されている、請求項１２１に記載の方法。
前記ワイヤは、導電体を共に撚ることによって形成される、又は、リッツ線の形態で作られる、請求項１２１または１２２に記載の方法。
前記ワイヤは円形断面形状を有する、請求項１２１から１２３のいずれか一項に記載の方法。
前記ワイヤは、正方形又は矩形断面形状の１つを有する、請求項１２１から１２３のいずれか一項に記載の方法。
前記第１形状は、円柱形状である、又は、実質的に一定の周長を有する任意の形状である、請求項１２１から１２５のいずれか一項に記載の方法。
前記第２形状は台形形状である、請求項１２１から１２６のいずれか一項に記載の方法。
前記マンドレルの周りに前記ワイヤを巻く段階は、らせん状のパターンで前記マンドレルの周りに前記ワイヤを巻いて、第１端から第２端に延在する内部空洞を有するコイルを形成する段階を含む、請求項１２１から１２７のいずれか一項に記載の方法。
機械的な力を前記コイルに加える段階は、前記第１端又は前記第２端の１つにおける前記内部空洞のサイズを選択的に増加させる段階を含む、請求項１２８に記載の方法。
前記コイルに機械的な力を加える段階は、前記内部空洞の形状を変化させる段階を含む、請求項１２９に記載の方法。
前記内部空洞の形状を変化させる段階は、前記内部空洞の中心軸に垂直な平面に沿った前記内部空洞の断面形状を円形形状から矩形形状に変化させる段階を含む、請求項１３０に記載の方法。
前記矩形形状の幅及び長さの両方は、前記第１端から前記第２端にかけて変動する、請求項１３１に記載の方法。
前記矩形形状の周長は、前記第１端から前記第２端にかけて実質的に一定であり、前記矩形形状の面積は、前記第１端から前記第２端にかけて変動する、請求項１３１または１３２に記載の方法。
前記矩形形状の面積は、前記第１端から前記第２端にかけて増加する、請求項１３３に記載の方法。
前記内部空洞の形状を変化させる段階は、前記内部空洞の３次元形状を円柱形状から台形形状に変化させる段階を含む、請求項１３０から１３４のいずれか一項に記載の方法。
機械的な力を前記コイルに加える段階は、第２マンドレルを前記コイルの前記内部空洞に挿入して、前記内部空洞の前記第１端の形状を、前記内部空洞の前記第２端の形状と比較して変化させる段階を含む、請求項１２９から１３５のいずれか一項に記載の方法。
機械的な力を前記コイルに加える段階は、第１の機械的な力を加えて、前記第１端又は前記第２端の一方における前記内部空洞の寸法を増加させる段階、及び、第２の機械的な力を加えて、前記第１端又は前記第２端の他方における前記内部空洞の寸法を減少せる段階を含む、請求項１２９から１３５のいずれか一項に記載の方法。
前記第１の機械的な力は、前記内部空洞の中心軸に向かって作用し、前記第２の機械的な力は、前記中心軸から離れるように作用する、請求項１３７に記載の方法。
機械的な力を前記コイルに加える段階は、前記内部空洞の前記第１端又は前記第２端のうちの少なくとも１つを画定する前記コイルの前記ワイヤを伸ばす段階を含む、請求項１２９から１３８のいずれか一項に記載の方法。
前記ワイヤは銅からできている、請求項１２１から１３９のいずれか一項に記載の方法。
回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；
前記回転軸の周りに、ステータコア上に環状に配置された複数の歯を有するステータ、
複数の電磁コイル、ここで、前記複数の電磁コイルの各コイルは、前記複数の歯の別個の歯に装着されている；及び、
前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアに隣接して位置し、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアに熱的に接触しているベースプレート、ここで、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアが動作中に加熱するときに、前記ベースプレートは、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアのための共通のヒートシンクとして機能するように構成されている、
を備える電気機械。
前記複数の電磁コイルの各コイルは、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて前記ベースプレートに接触している、請求項１４１に記載の電気機械。
前記ステータコアは、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて前記ベースプレートに接触している、請求項１４２に記載の電気機械。
前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアによって生成された熱が、前記ベースプレート及びモータハウジングを通じて放散されることを可能にするべく、前記ベースプレートに熱的に接続されたモータハウジングを更に備える、請求項１４１から１４３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ベースプレートは、第１側、及び、前記第１側の反対の第２側を含み、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアは、前記ベースプレートの前記第１側に熱的に接触し、前記モータハウジングは、前記ベースプレートの前記第２側に熱的に接触している、請求項１４４に記載の電気機械。
前記ベースプレートの前記第２側は、そこから延在する冷却フィンを含む、請求項１４５に記載の電気機械。
前記冷却フィンは複数のピンを含む、請求項１４６に記載の電気機械。
前記ベースプレートは、前記回転軸を囲んで延在する円柱状ハブ部分を含む、請求項１４１から１４７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ステータコアは、前記ベースプレートの前記円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングを含む、請求項１４８に記載の電気機械。
前記環状ステータリングの内側環状面は、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて、前記ベースプレートの前記円柱状ハブ部分の外側環状面に接触している、請求項１４９に記載の電気機械。
前記ステータコアは、前記回転軸を囲んで延在する環状ステータリングを含み、前記複数の歯の各歯は、前記環状ステータリングと一体のコア歯部分を含む、請求項１４１から１５０のいずれか一項に記載の電気機械。
前記複数の歯の各歯は更に、前記コア歯部分と非一体的に形成された１又は複数の追加歯部分を含む、請求項１５１に記載の電気機械。
追加歯部分の対は、前記コア歯部分の対向する両側に配置された歯部分を含む、請求項１５２に記載の電気機械。
歯部品のすべてが共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、前記２組の各組の前記対向する面は互いに非平行であり、前記２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜している、請求項１５２または１５３に記載の電気機械。
隣接する歯の対向する面は、互いに実質的に平行である、請求項１５４に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は矩形形状を有し、前記断面の周長は、前記ラジアル方向において実質的に一定であり、前記断面の面積は前記ラジアル方向において変動する、請求項１５４または１５５に記載の電気機械。
前記ベースプレートはアルミニウムから形成されている、請求項１４１から１５６のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ベースプレートは、前記ロータが回転するときに前記複数の電磁コイルへ空気を誘導するように構成されている通気口を含む、請求項１４１から１５７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は電気モータである、請求項１４１から１５８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は発電機である、請求項１４１から１５８のいずれか一項に記載の電気機械。
回転軸の周りを回転するように構成されているロータ；
ステータコア、及び、前記回転軸の周りに、前記ステータコア上に環状に配置された複数の歯を有するステータ；
複数の電磁コイル、ここで、前記複数の電磁コイルの各コイルは、前記複数の歯の別個の歯に装着される；
前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアに隣接して位置するベースプレート、前記ベースプレートは第１側及び反対の第２側を有し、前記第１側は、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアに熱的に接触している；及び、
前記ベースプレートの前記第２側上で画定されているクーラント液チャネル、ここで、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアが動作中に加熱するときに、前記ベースプレートは、熱を前記クーラント液チャネルにおけるクーラント液に伝達して、前記熱を前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアから放散するように構成されている、
を備える電気機械。
前記複数の電磁コイルの各コイルは、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて前記ベースプレートに接触している、請求項１６１に記載の電気機械。
前記ステータコアは、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて前記ベースプレートに接触している、請求項１６２に記載の電気機械。
前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアによって生成された熱が、前記ベースプレート及びモータハウジングを通じて放散されることを可能にするべく、前記ベースプレートに熱的に接続されたモータハウジングを更に備える、請求項１６１から１６３のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ベースプレートは、第１側、及び、前記第１側の反対の第２側を含み、前記複数の電磁コイル及び前記ステータコアは、前記ベースプレートの前記第１側に熱的に接触し、前記モータハウジングは、前記ベースプレートの前記第２側に熱的に接触している、請求項１６４に記載の電気機械。
前記クーラント液チャネルの壁は、前記複数の電磁コイルに熱的に接触している前記ベースプレートの前記第１側の部分の直接反対にある前記ベースプレートの前記第２側の部分である、請求項１６５に記載の電気機械。
前記クーラント液チャネルは前記回転軸を囲んで延在し、前記ベースプレートの前記第２側の環状領域は、前記クーラント液チャネルの壁として機能する、請求項１６５または１６６に記載の電気機械。
前記ベースプレートの前記第２側の前記環状領域は、前記クーラント液チャネル内に延在する複数のフィンを含む、請求項１６７に記載の電気機械。
前記複数のフィンは前記回転軸の周りに配置されている、請求項１６８に記載の電気機械。
前記クーラント液を前記クーラント液チャネル内に誘導するように構成されているクーラント吸入口、及び、前記クーラント液を前記クーラント液チャネルから外に誘導するように構成されているクーラント排出口を更に備える、請求項１６１から１６９のいずれか一項に記載の電気機械。
前記ベースプレートは、前記回転軸を囲んで延在する円柱状ハブ部分を含み、前記ステータコアは、前記ベースプレートの前記円柱状ハブ部分を囲んで延在する環状ステータリングを含み、前記クーラント液チャネルは、前記回転軸に沿って前記円柱状ハブ部分を通過する、請求項１６１から１７０のいずれか一項に記載の電気機械。
前記環状ステータリングの内側環状面は、直接的に、又は、間に配設された熱伝導性材料を通じて、前記ベースプレートの前記円柱状ハブ部分の外側環状面に接触している、請求項１７１に記載の電気機械。
前記複数の歯の各歯は、前記環状ステータリングと一体的に形成されたコア歯部分、及び、前記コア歯部分と非一体的に形成された少なくとも１つの追加歯部分を含む、請求項１７１または１７２に記載の電気機械。
前記環状ステータリング及び前記コア歯部分は、軟磁性複合材料（ＳＭＣ）から形成されている、請求項１７３に記載の電気機械。
前記コア歯部分及び少なくとも１つの追加歯部分が共に組み立てられるとき、各歯は、２組の対向する面を有する外面を画定し、前記２組の各組の前記対向する面は互いに非平行であり、前記２組の対向する面の各面は、ラジアル方向において傾斜している、請求項１７３または１７４に記載の電気機械。
隣接する歯の対向する面は、互いに平行である、請求項１７５に記載の電気機械。
前記ラジアル方向に垂直な平面における各歯の断面は台形形状を有し、前記断面の周長は、前記ラジアル方向において実質的に一定であり、前記断面の面積は前記ラジアル方向において変動する、請求項１７５または１７６に記載の電気機械。
前記ベースプレートはアルミニウムから形成されている、請求項１６１から１７７のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は電気モータである、請求項１６１から１７８のいずれか一項に記載の電気機械。
前記電気機械は発電機である、請求項１６１から１７８のいずれか一項に記載の電気機械。