JP4112677B2

JP4112677B2 - 励磁コイルを備えるか、磁石によるか、または二重励磁を伴う回転電気機械

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Publication number: JP4112677B2
Application number: JP11002098A
Authority: JP
Inventors: ジヤン・リユシダルム; アブデルハミド・ベン・アーメツド; モハメツド・ガブシ; ベルナール・ムルトン; サンタンデール・エデユアルド; ホアン・エマニユエル
Original assignee: サントル・ナシオナル・ドウ・ラ・ルシエルシユ・シアンテイフイク（セー・エヌ・エール・エス）
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: KR100538180B1; KR19980080513A; JPH1141885A; EP0866539A1; FR2761211A1; US5952758A; FR2761211B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電気機械に関し、さらに具体的には、自動車用、主電動機用などのための、交流発電機のような同期機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の交流発電機は、三相出力端子またはステータコイルを支持するステータコアを含むくま手すなわちクロー（claw）磁極機械を含む。
【０００３】
機械のロータは、界磁コイルが回りに巻かれたコアによって磁気的に接続された互いに挟み込まれたクローを有する二つの磁極片を含む。
【０００４】
その他の従来の技術の交流発電機は、クロー磁極の間に配置された突起を有する第三の磁極片が間に配置された整列されたクローを有する二つの磁極片を含む。
【０００５】
二重励磁のタイプのその他の従来の技術の交流発電機は、磁束を集中させる横向き永久磁石を有するクロー磁極と磁極片の間に配置された励磁コイルとから形成されたロータを含む。
【０００６】
クロー磁極回転機械は、大きな鉄損を引起こす大きな軸線方向磁界成分を有する。
【０００７】
これらは、さらに大きな出力の機械を製造するために複数の機械の並置に不適当である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、製造および組み立てについて簡単であるが、大出力機械を製造するために複数の機械要素を並置するために特に適している回転電気機械を作り出すことによって、従来の技術のクロー磁極機械の欠点を取り除くことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
それ故に本発明は、磁気回路が励磁部材を有するロータ、および磁気回路がステータコイルを有するステータを含む回転電気機械において、ロータの磁気回路が軸を含み、この軸上に端部フランジ、および端部フランジの間に配置された少なくとも一つの歯付きディスクが取付けられており、歯付きディスクの歯が、その周囲において規則的な間隔を有し、かつ少なくとも一つの環状部材が、端部フランジに取付けられており、かつその周囲に規則的に分配されたスロットを有し、かつこれらスロットのそれぞれに、少なくとも一つの歯付きディスクの一つの歯が噛み合っており、端部フランジおよび前記の少なくとも一つの歯付きディスクが、その間にギャップを規定しており、これらのギャップ内に励磁部材が収容されていることを特徴とする、回転電気機械にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、例としてのみ与えられ、かつ添付の図面を引用して行なわれる次の説明により一層良好に理解されるであろう。
【００１１】
電気機械は、図１および図２において例えば交流発電機を示しており、この交流発電機は、ロータ２がその上に取付けられた軸１を含み、このロータの磁気回路は、円形端部フランジ３、およびその周囲に規則的な間隔で歯５を有する中間ディスク４を含んでいる。
【００１２】
端部フランジ３と歯付きディスク４は、それぞれの中心穴６および７を有し、これらの中心穴を軸１が通過しており、かつスペーサ８は、歯付きディスク４と端部フランジ３との間に配置されている。スペーサは、有利には歯付きディスク４の両側に延び、かつ軸１を囲んだ統合ハブの形をしている。
【００１３】
ディスク４および端部フランジ３は、もちろん図示しない適当な手段によって軸１と一緒に回転するように強制されている。
【００１４】
環状部材９は、端部フランジ３に取付けられており、かつスロット１０を組み入れており、図２にはっきりと見ることができるように、このスロット内に歯付きディスク４の歯５が噛み合っている。
【００１５】
ロータ２の磁気回路を構成する種々の部材は、軟鉄からなり、ねじ、スタッドボルトのセットおよびナット等のような図示しない適当な組み立て手段によって一緒に組み立てられている。
【００１６】
前記のようなロータ２は、二つの環状チャンバ１２および１３を含み、これらのチャンバは、それぞれ歯付きディスク４、一方の端部フランジ３および環状部材９によって規定されている。
【００１７】
トロイダル励磁コイル１４、１５は、それぞれの環状チャンバ内に取付けられている。
【００１８】
ロータ２は、積層化された磁気回路１７を含むステータ１６によって囲まれており、この磁気回路に通常の三相電機子コイル１８が取付けられている。
【００１９】
ロータの二つの励磁コイル１４および１５は、反対方向の電流を通し、かつそれ故にそれにより発生される磁束は、歯付きディスク４を介して閉じている。
【００２０】
図１による機械は、対称軸線Ｘ−Ｘを有する。
【００２１】
軸線Ｘ−Ｘの右または左の機械の部分の動作は、短い軸線長さの通常のクロー磁極機械のものと同様である。
【００２２】
このタイプの機械が、機械の軸線方向長さを増加すると、大きな鉄損に通じる大きな軸線方向磁界成分を有することは、よく知られている。
【００２３】
本発明による装置において、この損失はわずかである。なぜなら軸線Ｘ−Ｘの回りの機械の対称性が、この軸線を含む横断平面におけるあらゆる軸線方向成分をキャンセルし、かつ係数２だけ機械の特性軸線長さを減少するからである。
【００２４】
加えて端部フランジ３は、さらに重要には、歯付きディスク４は、積層化することができる。
【００２５】
後者の場合、端部フランジ３は、別のもののうちの一つを受け入れるように、これらの部分のエッジにおける（図示しない）相補的なノッチによって環状部材９に組み立てることができる。
【００２６】
図３および図４に示す機械は、励磁磁石を有するタイプのものである。
【００２７】
これは、ロータ２２を有する軸２１を含み、このロータは、二つの端部フランジ２３および一つの歯付きディスク２４から形成され、この歯付きディスクは、規則的に間隔を置いた周囲の歯２５を有する。
【００２８】
端部フランジ２３および歯付きディスク２４は、それぞれの穴２６および２７を有し、これらの穴を軸２１が通過している。
【００２９】
環状部材２９は、端部フランジ２３に取付けられており、かつスロット３０を含んでおり、これらのスロット内に歯付きディスク２４の歯２５が噛み合っている。
【００３０】
図１および図２を引用して説明した実施の形態におけるように、ロータ２２の磁気回路を構成する種々の部材は、軟鉄からなり、かつ図示しない適当な組み立て手段により一緒に組み立てられている。
【００３１】
ロータ２２は、二つの環状チャンバ３２、３３を含み、これらの環状チャンバは、それぞれ歯付きディスク２４、一方の端部フランジ２３、および環状部材２９によって規定されている。環状磁石３４、３５は、それぞれの環状チャンバ内に取付けられている。
【００３２】
磁石３４および３５は、反対の極性のものである。
【００３３】
図４においてはっきりと見ることができるように、環状部材２９におけるスロット３０内に噛み合う歯付きディスク２４の歯２５は、適当な極性の小さな磁石３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによって囲まれている。
【００３４】
すべての磁石は、有利にはそれ自体知られている適当な手段によってもともと磁化された磁気材料の粒子を充填したプラスチック材料から製造される。
【００３５】
スロット３０内における歯２５の回りの磁石は、省略することができる。
【００３６】
ロータ２２は、積層化された磁気回路３７を含むステータ３６によって囲まれており、この磁気回路に通常の三相電機子コイル３８が取付けられている。
【００３７】
この装置において部材２３および２４は、完全に積層化することができる。
【００３８】
この実施の形態において軸２１は、非磁性材料から作られている。
【００３９】
図５に示された機械も、図３を引用して説明した機械と同様な励磁永久磁石を有する機械であり、かつその歯付きディスク２４が、中心穴４０を有し、この中心穴の直径が、軸２１の直径より大きい点だけにおいて、図３を引用して説明した機械と相違している。環状磁石４２は、軸２１と歯付きディスク２４との間において中心穴４０内に配置されている。この場合、軸２１は、磁石である。
【００４０】
図３および図４を引用して説明した実施の形態におけるように、図５による機械の歯付き部材２４の歯２５は、スロット３０内に収容された永久磁石によって囲まれることができる。
【００４１】
磁石を、歯付きディスク２４と歯付き部材２４の歯２５の間におけるギャップ内に収容された環状部材２９との間に配置することも可能である。
【００４２】
磁石は、簡単な部分であり、かつ機械が、短い軸長さを有する場合、これらの磁石の利用できる表面積は、フェライトによってさえ、かつ少数の磁極を有する機械においてさえ、おそらく飽和点にまでの励磁磁束の高い集中度を発生する。
【００４３】
図３の実施の形態における環状部材２９および図５の実施の形態における環状部材４９は、磁石が所定の場所に保持されることを自動的に確実にし、この場所は、重要な技術的な問題に当然の解決策を提供する。
【００４４】
図１および図３を引用して説明した機械は、長さが短い。さらに高度な性能を得るために、複数の機械が並置される。
【００４５】
図６に示された機械は、図１によるもののような二つの機械要素を並置することによって得られる。
【００４６】
機械は、非磁性材料の軸６１を有し、この軸により二つの端部フランジ６３を有するロータ６２は、回転するように強制され、これらの端部フランジの間に、規則的に間隔を置いた歯６５ａ、６５ｂを有する二つの歯付きディスク６４ａおよび６４ｂが配置されており、ディスク６４ａ上の歯６５ａは、ディスク６４ｂ上の歯６５ｂに対して相対的に角度的にオフセットされている。
【００４７】
磁気材料の環状スペーサ６６は、端部フランジ６３の間において軸６１上に取付けられている。歯付きディスク６４ａ、６４ｂは、それぞれ穴６７ａおよび６７ｂを有し、この穴の直径は、スペーサ６６の外側直径に等しい。これらの歯付きディスクは、スペーサ上にはまっており、かつこれになんらかの適当な手段によって固定されている。
【００４８】
共通の環状部材６８は、端部フランジ６３上に取付けられており、かつスロット６９ａ、６９ｂを有し、これらのスロット内に歯付きディスク６４ａ、６４ｂのそれぞれの歯６５ａ、６５ｂが噛み合っている。
【００４９】
歯付きディスク６４ａおよび６４ｂとともに、端部フランジ６３は、三つのチャンバ７０、７１および７２の範囲を定め、これらのチャンバ内に、隣接するコイル巻き線が反対方向になったトロイダルコイル７３、７４、７５が配置されている。
【００５０】
ロータ６２は、二つの積層化された磁気回路部材７６ａ、７６ｂを有するステータ７５内にはまっており、これらの磁気回路部材のそれぞれは、対応する歯付きディスク６４ａ、６４ｂに面している。これらの磁気回路部材は、共通の三相ステータ電機子コイル７７を有する。
【００５１】
前に説明した実施の形態の環状部材と同様に、環状部材６８は、例えば互いに中心配置された複数の環状部材を並置することによって得ることができる。
【００５２】
図６を引用して今説明した装置は、二つの機械要素を並置することによって機械を製造し、これらの機械要素は、本質的に長さが短く、かつ高い磁束密度を形成する。
【００５３】
本発明による複数の機械要素の並置またはロータ軸線に沿った直列配置は、それぞれの機械要素の構成によって促進され、かつ二つまたはそれ以上のこのような機械要素から形成された図６によるもののような機械に通じる。
【００５４】
組合せは、注目に値するコンパクトかつ簡単なものであり、かつ次のような特性を有する。
【００５５】
ステータに関して、機械要素のノッチは整列され、かつコイルは共通である。機械要素の間にコイルヘッドはない。
【００５６】
ロータに関して、両方の機械要素に軸が共通なだけでなく、並置された機械要素の端部フランジ２のような共通の中間部分も、省略することができる。
【００５７】
図６による合成機械は、ある程度の相互はめ込みを示し、この相互はめ込みは、二つの独立した機械を並置することによって引起こされる技術的な問題を簡単にする。
【００５８】
図７に示された機械は、図３に示したもののような多数の機械要素を並置することによって得られる。
【００５９】
これは、非磁性材料の共通の軸８１を有し、この軸は、二つの端部フランジ８３および歯付きディスク８４ａないし８４ｎから形成されたロータ８２を支持し、これらの歯付きディスクは、図８に示されるように互いにオフセットされた歯８５ａないし８５ｎを有し、この図８は、一つの歯付きディスク８４ａないし８４ｎ−１の歯８５ａないし８５ｎ−１が、次の歯付きディスク８４ｂないし８４ｎの歯８５ｂないし８５ｎに対して相対的に角度的にオフセットされていることを示している。
【００６０】
端部フランジ８３および歯付きディスク８４ａないし８４ｎは、穴８６および８７ａないし８７ｎを有し、これらの穴を非磁性軸８１が通過している。環状部材８８は、端部フランジ８３に取付けられており、かつ図８に示されたように互いに相対的にオフセットして、その周囲に規則的に分配されたスロット８９ａないし８９ｎを有する。歯付きディスク８４ａないし８４ｎの歯８５ａないし８５ｎは、対応するスロット８９ａないし８９ｎ内に噛み合っている。
【００６１】
環状磁石９３および９４ａないし９４ｎは、端部フランジ８３および歯付きディスク８４ａないし８４ｎの間におけるギャップ内に配置されており、端部フランジおよび歯付きディスクに組み立てられるジャケットを形成するように軸８１とスロット部分８８によって、一方において第一の端部フランジ８３と隣接する歯付きディスク８４ａとの間および第二の端部フランジ８３と隣接する歯付きディスク８４ｎとの間に二つの端部チャンバ９１を規定し、他方において歯付きディスク８４ａないし８４ｎの間にチャンバ９２ａないし９２ｎを規定する。環状磁石は、二つの隣接する磁石の極性が反対の符号または極性を有するように配置されている。
【００６２】
端部チャンバ９１内における励磁磁石９３は、連続する歯付きディスク８４ａないし８４ｎの間に規定されたチャンバ９２ａないし９２ｎ内における磁石９４ａないし９４ｎの半分の厚さを有する。
【００６３】
今説明したロータ８２は、ロータが有する歯付きディスク８４ａないし８４ｎと同数の磁気回路部材９５ａないし９５ｎを有するステータ９５内に取付けられている。共通の三相ステータ電機子コイル９６は、これらの磁気回路部材上に取付けられている。
【００６４】
図７および図８を引用して説明した機械の図示しない変形において、エアギャップによって隣接する磁気回路部材から分離されたステータ積層体の環状スタックは、ステータの磁気回路部材９５ａないし９５ｎの間のギャップ内に配置されている。
【００６５】
このような互いにはめ込まれたステータスタックは、界磁回路のインダクタンスを増加し、この界磁回路は、電力供給およびデフラックシングを促進する。
【００６６】
図３を引用して説明したタイプの並置された機械要素からなる図７および図８による機械は、本発明による多数の機械要素を組み立てかつ並置することによって大電力電気機械を得ることができる容易さを示す。
【００６７】
図７および図８を引用して説明した機械において、環状磁石は、明らかにリング励磁コイルに置き換えることができる。
【００６８】
二重励磁機械を得るための機械要素の組合せの種々の方法は、以下に説明するが、余すところがないわけではない。
【００６９】
図９に示した機械は、図１を引用して説明したタイプの励磁コイルを有する機械要素と図３を引用して説明した機械と同様なタイプの励磁磁石を有する機械要素とを並置することによって得られる二重励磁機械である。
【００７０】
機械は、軸１０１を含み、この軸上にロータ１０２が取付けられており、このロータは、軸１０１上に直接取付けられた端部フランジ１０３を含んでいる。励磁コイルを有する機械要素と励磁磁石を有する機械要素とを接続する中間フランジ１０４は、励磁コイルを有する機械の一部である環状部材１０５の一方の端部に取付けられている。励磁磁石を有する機械要素の一部である歯付きディスク１０６は、一方の端部フランジ１０３と中間フランジ１０４との間において軸１０１上に直接取付けられており、かつ励磁コイルを有する機械の一部である歯付きディスク１０７は、中間フランジ１０４と他方の端部フランジ１０３の間において環状部材１０５上に取付けられている。開口を有するそれぞれの環状部材１０８および１０９は、第一および第二の端部フランジ１０３に取付けられており、かつそれぞれ歯付きディスク１０６、１０７の歯１０６ａ、１０７ａが噛み合う部材１０８におけるスロット１１０のようなスロットを有する。
【００７１】
開口を有する環状部材１０８および１０９は、中間フランジ１０４に当たる。
【００７２】
トロイダル励磁コイル１１５および１１６は、第二の端部フランジ１０３、歯付きディスク１０７および中間フランジ１０４の間において環状チャンバ１１２および１１４内に配置されている。
【００７３】
反対極性の環状磁石１２０および１２１は、第一の端部フランジ１０３、歯付きディスク１０６および中間フランジ１０４の間において環状チャンバ１１７および１１９内に配置されている。
【００７４】
ロータは、それぞれ歯付きディスク１０６および１０７に結合する積層化された二つの磁気回路部材１２３、１２４を含むステータ１２２内に取付けられており、かつこれらの磁気回路部材上に三相ステータ電機子コイル１３４が取付けられている。
【００７５】
機械は、図１および図５による機械要素と同じ構造的特徴を維持している。
【００７６】
得られた磁束経路が両立するように二つの機械の相互はめ込みが存在する。リングとブラシのシステム（図示せず）は、明らかに必要であるが、組合わせた機械は、機械要素の対称性を有する。
【００７７】
図１０に示された機械は、図１および図３を引用して説明したタイプの機械要素を組合わせることによって得られる二重励磁による機械であるが、ここにおいて構成部品の配置は、機械要素を並置する異なった方法の結果として生じる。
【００７８】
機械は軸１５１を含み、この軸上に、二つの端部フランジ１５３、および一方の端部フランジに面した歯１５５を有する歯付きディスク１５４、および他方の端部フランジに面した歯１５７を有するディスク１５６を含むロータ１５２が取付けられている。それぞれの歯付きディスク１５４および１５６は、対応する端部フランジ１５３に接触する対応するハブ１５８および１５９を有する。
【００７９】
歯１６１を有し、かつ軸１５１上に直接取付けられた中間歯付きディスク１６０は、端部フランジ１５３に結合する歯付きディスク１５４および１５６の間に配置されている。
【００８０】
端部フランジ１５３に取付けられた環状部材１６２は、スロット１６３を有し、このスロット内に、それぞれの歯付きディスク１５４、１５６および１６０の歯１５５、１５７および１６１が噛み合っており、それぞれ歯付きディスク１５４、１５６および１６０に関係付けられた一連のスロットは、図８に示したものと同様にそれぞれ別のものに対して相対的にオフセットされている。
【００８１】
励磁コイル１６５および１６６は、端部フランジ１５３と歯付きディスク１５４および１５６との間のギャップ内に配置されている。
【００８２】
反対極性の環状磁石１６７、１６８は、一方において歯付きディスク１５４および１５６と他方において中間歯付きディスク１６０との間における空間内に配置されている。
【００８３】
したがって励磁コイルを有する機械の要素は、励磁磁石を有する機械の要素のそれぞれ反対側に配置されている。
【００８４】
ロータは、三つの歯付きディスク１５４、１５６および１６０に面した三つの積層化された磁気回路部材１７０、１７１、１７２を有するステータ１６９に関係付けられており、かつこれらの磁気回路部材上に三相ステータ電機子コイル１７３が取付けられている。
【００８５】
図１１に示された機械の構造は、これらの歯付きディスク１５４、１５６、１６０が同一の角度位置を占めるそれぞれの歯１５５、１５７、１６１を有し、かつそれ故にロータが単一列のスロット１７６を有する環状部材１７５を含み、これらのスロットのそれぞれが三つの歯付きディスクの三つの歯１５５、１５７および１６１のグループに同時に噛み合う点を除いて、図１０によるものと同様である
この装置は、磁石１６７および１６８による磁束が、コイル１６５、１６６の帰路を通って流れることを可能にする。
【００８６】
図１０および図１１を引用して説明した電気機械は、励磁磁石を有する機械要素によって形成される中心部分と、励磁コイルを有する機械要素の部分によってそれぞれ形成される二つの側方部分とを有する。
【００８７】
図１２に示した機械は、励磁コイルを有する機械要素から形成される中心部分を有し、この機械要素のそれぞれの反対側に励磁磁石を有する機械要素の対称部分が配置されている点において図１０および図１１による機械と相違している。
【００８８】
機械は、ロータ１８２を支持する軸１８１を有し、このロータは、二つの端部フランジ１８３を有し、これらの端部フランジの間に、歯１８５を有し第一の端部フランジ１８３に面した歯付きディスク１８４、歯１８７を有し第二の端部フランジ１８３に面した第二の歯付きディスク１８６、および歯１８９を有しスペーサハブ１９０、１９１によってそれぞれディスク１８４およびディスク１８６と一体に第一および第二の歯付きディスク１８４および１８６の間に保持された中間歯付きディスク１８８が配置されている。
【００８９】
開口を有する環状部材１９１は、端部フランジ１８３および歯付きディスク１８４、１８６および１８８に取付けられており、かつスロット１９２を含み、これらのスロット内に、歯付きディスク１８４、１８６および１８８の歯１８９が噛み合っている。
【００９０】
歯付きディスク１８４、１８６および１８８の歯に結合するスロットは、互いに相対的に角度的にオフセットされている。
【００９１】
磁石１９３、１９４は、端部フランジ１８３とその結合する歯付きディスク１８４、１８６との間に配置されている。リングコイル１９５，１９６は歯付きディスク１８４，１８６，および中間歯付きディスク１８８の間に配置されている。
【００９２】
磁石１９３および１９４も、反対極性のものである。
【００９３】
ロータは、三つの積層化された回路部材１９８、１９９、２００を含むステータ１９７に関係付けられており、これらの回路部材上に、三相コイル２０１が取付けられている。
【００９４】
二つまたは三つの機械要素に基づく図９ないし図１２に示したような機械の並置は、もちろんそれより多数の機械要素を含む構造に一般化することができる。
【００９５】
例えば図７による構造の二つの終端磁石は、図１０を引用して説明したようにコイルに置き換えることができる。
【００９６】
図面を引用して説明した例において電気機械は、基本的に三相機械であるが、本発明は、異なった数の相を有する機械に等しく良好に適用される。
【００９７】
今説明した機械は、多数の利点を有する。
【００９８】
励磁コイルまたは磁石を有する機械は、中心軸線に対して相対的に対称性を有し、このことは、軸線方向ステータ磁界を減少する。
【００９９】
これらは、簡単、かつ丈夫である。
【０１００】
励磁磁石を有する機械の場合、励磁は、磁束のきわめて高い集中を特徴とすることができ、この場合、フェライトは、常にそれよりわずかなコストの材料に置き換えることができる。
【０１０１】
磁石は、形においてきわめて簡単であることができ、かつそれらの設計は、機械的な強度を獲得する。
【０１０２】
機械要素の並置は、共通のロータ、およびステータ部材の使用を可能にする本来のものである。
【０１０３】
二重励磁（すなわち磁石とコイル）の使用は、磁石による設計上の励磁、およびコイルによる磁束の規制を確実にする。コイルの寸法は、それ故に小さくすることができる。
【０１０４】
二重励磁の問題は、困難なものであると知られている。なぜなら磁石の存在は、しばしば界磁コイルの存在と両立することができないからである。
【０１０５】
本発明は、特定のタイプの二重励磁機械を提供し、ここではロータの磁石によりかつ励磁コイルにより発生される磁束は、両立することができ、すなわち独立した経路を有し、かつ励磁電流の方向に従って加算しまたは減算することができる。
【０１０６】
空気のものに近い透磁率を有する磁石は、コイルと直列にすることができるが、一方並列配置は、これらを短絡する。
【０１０７】
本発明による構造の使用は、この問題を解決する。
【０１０８】
前記の機械の実施の形態は、意図した用途に適した解決策を提供する。
【０１０９】
本発明による機械の多くの用途が存在する。
【０１１０】
大出力の交流発電機を製造することができる。
【０１１１】
例えば自動車のために、丈夫であり、簡単な構造のおよび単位質量あたり大きなトルクを有する機械を得るために、ｎ個の機械要素を組み立てることによって、主電動機も製造することができる。
【０１１２】
本発明は、広い範囲の速度にわたって一定の出力で動作するモータの製造にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】励磁コイルを有する本発明の回転電気機械要素の一部を示す断面図である。
【図２】図１による機械のロータだけを示す側面図である。
【図３】励磁磁石を有する電気機械要素の一部を示す断面図である。
【図４】図３による機械のロータを示す側面図である。
【図５】図３による機械の変形の一部を示す断面図である。
【図６】図１による二つの機械要素を並置することによって得られる電気機械の一部を示す断面図である。
【図７】図３による複数の機械要素を並置することによって得られる電気機械の一部を示す断面図である。
【図８】図７による機械のロータの一部を示す展開図である。
【図９】二重励磁機械の一部を示す断面図である。
【図１０】二つの機械要素を並置することによって得られる二重励磁機械の一部を示す断面図である。
【図１１】図１０による機械の変形の一部を示す断面図である。
【図１２】二重励磁機械の別の変形の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１軸
２ロータ
３端部フランジ
４歯付きディスク
９環状部材
１０スロット
１４、１５励磁部材
１６ステータ

Claims

磁気回路が励磁部材を有するロータ（２；２２；６２；８２；１０２；１５２；１８２）、および磁気回路がステータコイルを有するステータ（１６；３６；７５；９５；１２２；１６９；１９７）を含む回転電気機械において、ロータの磁気回路が軸（１；２１；６１；８１；１０１；１５１；１８１）を含み、この軸上に端部フランジ（３；２３；６３；８３；１０３；１５３；１８３）、および端部フランジの間に配置された少なくとも一つの歯付きディスク（４；２４；６４ａ；６４ｂ；８４ａ、・・・、８４ｎ；１０６、１０７；１５４、１５５；１８４、１８６）が取り付けられており、歯付きディスクの歯が、その周囲において規則的な間隔を有するものであって、
ロータの磁気回路が、少なくとも一つの環状部材（９；２９；６８；８８；１０８、１０９；１６２；１７５；１９１）を含み、この少なくとも一つの環状部材は、端部フランジに取付けられており、かつその周囲に規則的に分配されたスロット（１０；３０；６９ａ、６９ｂ；８９ａ、・・・、８９ｎ）を有し、かつこれらスロットのそれぞれに、少なくとも一つの歯付きディスクの一つの歯が噛み合っており、端部フランジおよび前記の少なくとも一つの歯付きディスクが、その間にギャップを規定しており、これらのギャップ内に励磁部材（１４、１５；３４、３５；７３、７４、７５；９３、９４ａ、・・・、９４ｎ）が収容されていること、
ロータの磁気回路が、歯付きディスク（２４）を含み、この歯付きディスクの歯（２５）が、環状部材（２９）のスロット（３０）に噛み合っており、かつ励磁部材が、歯付きディスク（２４）と端部フランジ（２３）との間に配置された反対極性の環状磁石（３４、３５）であること、ならびに
環状部材（２９）のスロット（３０）内に噛み合った歯付きディスク（２４）の歯（２５）が、それぞれの歯（２５）と対応するスロット（３０）の壁と間に配置されたサイズの小さな磁石（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）によって取り囲まれていることを特徴とする回転電気機械。
ロータ（２２）の端部フランジ（２３）および歯付きディスク（２４）が、非磁性材料の軸（２１）上に直接取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
軸（２１）が磁石であり、かつ歯付きディスク（２４）が、中心穴（４０）を有し、この中心穴の直径が、軸（２１）の直径より大きく、環状磁石（４２）が、軸（２１）と歯付きディスク（２４）との間においてこの歯付きディスクの中心穴（４０）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
歯付きディスク（８４ａ、・・・、８４ｎ）を有するｎ個の電気機械を並置することによって得られ、一つの歯付きディスクの歯が、次の歯付きディスクの歯に対して相対的に角度的にオフセットされており、それぞれ歯付きディスク（８４ａ、・・・、８４ｎ）の歯（８５ａ、・・・、８５ｎ）が噛み合ったスロット（８９ａ、・・・、８９ｎ）を有する共通の環状部材（８８）が、端部フランジ（８３）に取付けられており、かつ、環状励磁部材（９３、９４ａ、・・・、９４ｎ）が、端部フランジ（９３）と他方において連続する歯付きディスク（８４ａ、・・・、８４ｎ）のそれぞれ反対側における端部フランジに隣接する歯付きディスク（８４ａ、８４ｎ）との間に配置されており、かつ機械のステータ（９５）が、歯付きディスクに面したｎ個の磁気回路部材（９５ａ、・・・、９５ｎ）を含み、かつこれらの磁気回路部材が、共通のステータコイル（９６）を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
端部フランジ（８３）と歯付きディスク（８４ａ、８４ｎ）との間の磁石（９３）が、連続する歯付きディスク（８４ａ、・・・、８４ｎ）の間の磁石（９４ａ、・・・、９４ｎ）の厚さの半分であり、かつ連続する磁石（９３、９４ａ、・・・、９４ｎ、９３）が、反対の極性を有することを特徴とする請求項４に記載の電気機械。
エアギャップにより隣接する磁気回路部材から分離されたステータ積層板の環状スタックが、ステータの磁気回路部材（９５ａ、・・・、９５ｎ）の間のギャップ内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電気機械。