JP6310085B2 - 固定子極板のオーバーモールディング - Google Patents

Description

本発明は、射出成形を用いて、軸方向磁束永久磁石機械の固定子のためのハウジングを製造する方法、および、該方法によって製造されたハウジング、および、該ハウジングを組み込む機械に関する。

この明細書において、我々は、軸方向磁束永久磁石機械に関心を有する。概して、これらは、軸の周りに配置された、ディスク状またはリング状の回転子と固定子の構造を有する。典型的には、固定子は、それぞれが、軸に平行な一組のコイルを含み、回転子は、一組の永久磁石を担持し、固定子コイルからの場によって駆動され、軸の回りに回転できるように、軸受に取り付けられる。図１ａは、単純な構造は、回転子の一つを省略することが可能であろうけれども、固定子Ｓのいずれの側にも、一対の回転子Ｒ１、Ｒ２を備えた、軸方向磁束機械の一般的な構成を示す。図から分かるように、回転子と固定子の間に空隙Ｇが存在し、軸方向磁束機械において、空隙を通る磁束の方向は、実質的に軸方向である。

回転子上へのＮ極とＳ極の配置に応じて、軸方向磁束永久磁石機械の様々な構成が存在する。図１ｂは、トーラス（Torus）ＮＳ機械、トーラス（Torus）ＮＮ機械（ＮＮ極配置は、ヨークの厚さを通って流れるような磁束を必要とするため、より厚いヨークを有する。）、および、ＹＡＳＡ（ヨークレス、および、セグメント化されたアーマチュア）トポロジーの基本的な構成を示す。ＹＡＳＡトポロジーの図は、二つのコイルを通る断面を示し、クロスハッチ領域は、各コイルの周りの巻き線を示す。理解され得るように、固定子ヨークを分配することは、重量と鉄損の大幅な節約を提供するが、固定子ヨークを除去することの欠点は、ａ）コンパクトな設計である、ＹＡＳＡトポロジーは、非常に大きな応力をもたらし得るので、強度に対する潜在的に増大したニーズが存在するにもかかわらず、固定子に対する構造的強度（鉄が提供していた）の損失であり、ｂ）固定子コイルから逃げるための熱の経路の損失である。両方の問題、すなわち、ＹＡＳＡ設計の高トルク密度と、熱のかなりの量の発生に対処するために、固定子のハウジングは、トルク要求に対応するために、大きな強度と剛性を提供すべきであり、また、機械に冷却剤を供給し得るチャンバを画定すべきである。さらに、図１ｂから、効率的な動作（高いリラクタンス空隙での最小損失）のために、回転子と固定子との間の間隙は、できるだけ小さくすべきことが、理解され得る。

欧州特許出願公開第００６３４０３号明細書 米国特許出願公開第２００１／００２８１２８号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２９２８５８号明細書 国際公開第２０１２／０２２９７４号

軸方向磁束永久磁石機械の固定子アセンブリ用のハウジング、特に、ＹＡＳＡトポロジーを持つものの、所望の特徴は、相反する要件を課する。従来の製造技術は、十分に所望の特徴を組み合わせることができない。強化物品の製造に関する一般的な従来の背景技術は、例えば、特許文献１、特許文献２、および、特許文献３に見られ得る。我々は、以前、特許文献４において、固定子コイルが巻回されている固定子バーのシューが、ハウジングの半径方向壁にオーバーモールドされた、クラムシェル型のハウジングを記載した。しかし、実際には、そのような強固な構造を形成し、同時に、好ましくは約１〜０．５ｍｍ以下の、回転子と固定子との間の微小間隙を達成することは困難であることが判明した。さらに、射出成形は、それ自体が、穿孔、溶接線、および類似の欠陥の実質的なリスクなしに、所望の薄さを有する半径方向壁を製造することに困難性を有する。

本発明によれば、したがって、軸方向磁束永久磁石機械の固定子のためのハウジングを製造する方法が提供され、機械は、各固定子バーに巻回され、機械の軸の周りに間隔を置いて円周方向に配置された、一組のコイルを含む固定子を有し、回転子は、一組の永久磁石を担持し、軸の周りに回転するように取り付けられ、回転子と固定子は、軸に沿って離れて、機械の磁束が、一般的に軸方向にある、それらの間の間隙を画定し、方法は、射出成形機の金型に、繊維強化樹脂の膜を配置すること、繊維強化樹脂と共に溶融されるときに結合可能な熱可塑性高分子を用いて、膜の上に、一連の強化構造を射出成形することによって、回転子と固定子との間の間隙に配置される、固定子ハウジングの半径方向壁を製造すること、および、半径方向壁を用いてハウジングを製造することを含む。

前述したように、機械の間隙は、実行可能な限り小さいことが好ましく、したがって、膜は、できるだけ平坦であることが好ましい。しかし、熱効果が、これを困難にし、実際には、補強リブ間の膜の領域は、高さにおいて、少なくとも数十μｍのドーム状の泡を形成する傾向にある。具体例においては、従って、膜は、（高分子が固まるときの、同じ温度において）射出された熱可塑性高分子のそれよりも大きい、熱膨張の面内係数を有するように選択される。この方法でＴＣＥを制御することによる目的は、膜が、強化構造より大きく収縮するであろうため、膜が、冷却で、平らに伸ばされることにある。しかしながら、実際には、膜は、射出成形される補強材と同じ温度に達するとは限らず、したがって、この手法は、部分的にのみ成功し得る。

したがって、いくつかの好ましい具体例においては、強化構造のために熱可塑性高分子を射出する前に、金型内で膜をクランプし、膜を加熱し（これは、膜が、金型内で熱くなることを可能にすることを、単純に含み得る。）、その後、薄板が拡がることを可能にするため、膜を、簡単にアンクランプおよび再クランプすることによって、射出成形を行うことが、また、好ましいかもしれない。好ましくは、金型は、１４０℃または１５０℃より高い温度に保持される。金型は、その後、膜を加熱し得、これは、また、入ってくる熱可塑性高分子が、あまりに速く固まらないという利点を有する。

具体例における固定子バーは、コイルが巻回された磁極片を含み、空隙を横切る場を広げるため、両端に磁極シューを備え、増大された領域が、間隙の全体的なリラクタンスを低減させる。方法の具体例において、固定子バーは、強化構造を形成する前に、膜に結合され得る。具体例において、これは、例えば、インダクション加熱によって、固定子バーを加熱し、膜にバーを押圧することによって行われ得る（原理的には、膜は、例えば、溶媒を使用して、他の方法で変形可能とされ得るけれども）。これは、固定子バーの端部（シュー）と空隙との間の、膜の厚みの非常に正確な制御を可能にし、この厚みは、１−５００μｍの範囲であり得る。

有利には、膜の繊維強化材は、厚みが非常に小さい場合であっても、固定子バーが膜を貫通するのを防止する。しかし、これは本質的ではなく、繊維強化材を有しない膜が、プレス工程の注意深い制御と共に採用され得る。さらに他の手法において、膜は、固定子バーの端部／シューの表面が適合し、膜の反対側と同一平面となる、一連の開口部を備え得る。端部／シューは、露出面の縁の周りに、フランジまたは段部を備え得、それは、その後、それが着座する膜表面と結合され得る。任意に、１つ以上の追加の積層体が、機械の半径方向の壁内の所定位置にそれらを保持するために、端部／シューの上に形成され得る。

有用には、固定子バー／磁極片／シューが、軟磁性複合体（ＳＭＣ）材料−それは、ガラスなどの電気的に絶縁性の材料のコーティングで結合された、鉄などの磁性体粉末である−から形成される場合、非常に強い結合が、ＳＭＣ固定子バーと膜との間に形成されることが、実験的に見出された。これは、（いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが）多少の多孔性を示す固定子バーへの高分子の拡散によるものであると考えられ、このようにして形成された結合は、ＳＭＣ自体よりもより強力である。

固定子バーは、テンプレートを使用して膜上に配置され得る。それらが所定の位置に接合された後、アセンブリは、磁気的に拾い上げられ得る。その後、それは、好ましくは、実質的に水平な膜（縦型金型を使用して）を備えて射出成形され、膜は、射出工程中、平坦に着座する。固定子バー自身は、その後、金型キャビティのシャットオフの一部を提供し得る。具体例において、繊維強化高分子は、溶融するとき、強化構造を形成するために使用される熱可塑性高分子と混和する、繊維強化熱可塑性高分子を含むか、または、それは、例えば、プリント回路基板の製造において、例えばプリプレグとして使用されるタイプの熱硬化性材料を含み得る。

好ましくは、射出成形される高分子は、また、繊維強化され（流れを容易にするために、例えば、１ｍｍ以下のオーダーの短繊維を有する）、これらは、前述と同じ材料であり得る。熱可塑性高分子は、例えば、ＰＥＥＫまたはＰＰＡのような、高温熱可塑性射出成形樹脂であり得る。機械は、使用中、高温で作動し得、そして、方法のいくつかの好ましい具体例において、繊維強化高分子の膜の面内の熱膨張率は、（同じ方向または平面内において）強化構造の熱膨張率と、８ｐｐｍ以内で一致し、そして、好ましくは、また、（同じ方向または平面内において）固定子バーの端部（シュー）の熱膨張率と、５ｐｐｍ以内で一致する。これは、日常的な実験によって達成され得、利用可能な高分子材料の中から選択する。具体例において、ハウジングの薄肉部を形成する膜の高分子は、以下の高温熱可塑性高分子の一つ以上を含み得る：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、およびＰＡ（ポリアミド）。しかし、温度膨張係数は、剛性よりも重要でなく、好ましくは、膜の面内のヤング率は、５０ＧＰａ未満、より好ましくは、２０Ｇｐａ未満である。

膜は、例えば、１ｍｍ未満、または、０．５ｍｍ未満の厚さで、非常に薄くでき、好ましくは、それは、繊維強化される。具体例において、補強繊維は、平織り繊維（横糸が一本の経糸の上を、そして、次の下を行く）であり得る。具体例において、これが、均一な、薄い膜厚を達成するのに役立つように、繊維は、カレンダー加工される（ローラー間での圧力／加熱処理）。繊維は、例えば、ガラス、炭素、玄武岩、またはアラミドを含み得る。

強化構造は、半径方向および／または環状（円周方向）リブを含み得る。いくつかの好ましい具体例において、強化構造は、各固定子バーの端部のシューに合致するような大きさとされた一連の空所を画定する。好ましくは、高分子の膜は、射出成形前、挿入に先立って、または、成形機に挿入されたらその場で、リブと膜との間の改良された接着のために、また、射出成形前に膜の熱膨張を提供するために、加熱される。具体例において、（薄膜上の）リブの厚さは、３ｍｍ以上であり、一方、前述のように、膜の厚みは、１ｍｍ未満であり、好ましくは、０．５ｍｍ未満である。したがって、狭い回転子−固定子間隙「Ｇ」の大部分は、「空気」である。

我々が説明した技術の具体例は、特に、機械が負荷時にあるときに、ヨークの非存在下での固定子セグメントの正確な位置決めと支持を促進するので、特に、ヨークレスおよびセグメント化機械、特に、モータに対して有用である。具体例において、機械は、モータや発電機であり得る。好ましくは、固定子ハウジングは、固定子の両端に一つの、一対の半径方向壁を含み、ほぼ円筒形の部分を介して連結される。この円筒部は、金属、例えば、アルミニウムから作製され得るが、具体例において、好ましくは、半径方向の壁の補強リブと一緒に射出成形される。このように、具体例において、半径方向壁と円筒壁の長さ部分は、クラムシェルを形成する。二つのクラムシェルは、冷却剤、例えば油が、循環され得る、固定子のための、閉鎖チャンバ、または、空所を提供するために一緒にされ得る。

次に、本発明のこれらの、および、他の態様が、添付の図面を参照し、単に、例として、さらに説明されるであろう。

２回転子軸方向磁束機械の一般的な構成を示す図である。 軸方向磁束永久磁石機械のための例示トポロジーを示す図である。 ヨークレスおよびセグメント化されたアーマチュア（ＹＡＳＡ）機械の模式側面図である。 図１ｃのＹＡＳＡ機械の透視図である。 従来技術によるＹＡＳＡ機械の固定子および固定子ハウジングの透視分解図である。 本発明の具体例による固定子ハウジングの環状の半径方向壁の垂直断面図である。 本発明の具体例による固定子ハウジングの環状の半径方向壁の平面図である。 図４の半径方向壁の製造において使用するための、繊維強化高分子の膜を通る垂直断面を示す図である。 取り付けられた固定子磁極片を備えた、図５の半径方向壁を示す図である。 間隙充填を補助する補助樹脂フィルムを備えた固定子片の半径方向壁を示す図である。 積層強化構造を採用する半径方向壁を通る第１の実施例の断面図である。 積層強化構造を採用する半径方向壁を通る第２の実施例の断面図である。 組立前の積層強化構造の分解立体図である。 本発明の具体例による方法を用いて製造された、軸方向磁束永久磁石機械のための半径方向壁の概略図である。

最初に、我々のＰＣＴ出願（特許文献４）から取得された、図１Ｃ、図２、図３を参照すると、図１ｃは、ヨークレスおよびセグメント化された電機子機械１０の概略図を示す。

機械１０は、固定子１２と二つの回転子１４ａ、ｂを含む。固定子１２は、回転子１４ａ、ｂの回転軸２０の周りで円周方向に間隔を置いて配置された、個々の固定子バー１６の集合である。各バー１６は、本質的ではないが、好ましくは、回転軸２０に平行に配置された、自身の軸（図示せず）を有する。各固定子バーの各端部は、コイルスタック２２を拘束する物理的目的を果たす、シュー１８ａ、ｂを備えており、スタック２２は、高いフィルファクターが達成され得るように、好ましくは、正方形／長方形断面の絶縁ワイヤである。コイル２２は、モータの場合において、コイルに流れる電流によって生じる磁界の磁極が、隣接する固定子コイル２２において逆であるように、コイルに通電する、電気回路（不図示）に接続される。

二つの回転子１４ａ、ｂは、その間で、固定子コイル２２と互いに対向する、永久磁石２４ａ、ｂを担持する（示されないが、固定子バーが傾けられるとき、磁石は同様となる。）。二つの空隙２６ａ、ｂが、各シューと磁石対１８ａ／２４ａ、１８ｂ／２４ｂの間に配置される。回転軸２０の周りに間隔を置いて、等しい数のコイルと磁石が存在し、好ましくは、コイルが、すべて、同じ時に、および、固定子に対する回転子の同じ回転位置で、対応する磁石対と位置合わせされないように、異なる数のコイルと磁石が存在する。これは、コギングを低減するのに役立つ。

モータ内において、コイル２２は、それらの極性が役目を変更するように通電され、コイルが、異なる時間に、異なる磁石対と整列させることをもたらし、回転子と固定子との間に印加されるトルクをもたらす。回転子１４ａ、ｂは、一般的に、互いに接続されており（例えば、図示されない軸によって）、固定子１２に対して、軸２０の周りに一緒に回転する。磁気回路３０は、二つの隣接する固定子バー１６と、二つの磁石対２４ａ、ｂと、各回転子のためのバックアイアン３２ａ、ｂとによって提供され、各コイル２２からみて外方に向く、各磁石２４ａ、ｂの背面の間で磁束をつなぐ。固定子コイル１６は、空隙２６ａ、ｂを介して延びており、冷却媒体が供給されるチャンバを画定するハウジング内に封入される。

図３に目を向けると、固定子コイルが、プラスチック材料のクラムシェル４２ａ、ｂの間に配置された、固定子１２ａが示される。これらのクラムシェルは、外側円筒壁４４、内側円筒壁４６、および、環状の半径方向に配置された壁４８を有する。図３の従来例において、半径方向の壁４８は、内部ポケット５０を含み、固定子バー１６のシュー１８ａ、ｂを受け入れ、固定子１２ａの２つのクラムシェルハウジング４２ａ、ｂが一緒に組み立てられるとき、固定子コイル組立体１６、２２、１８ａ、ｂを配置するのに役立つ。固定子ハウジング４２ａ、ｂは、コイル２２の内側のスペース５２と、コイル２２の外側の周り５４でスペースを画定し、コイル間にはスペース５６が存在する。スペース５２，５４，５６は、相互に連結され、冷却チャンバを形成する。図３に示されないが、組み立てられたとき、固定子ハウジング４２ａ、ｂは、オイルのような冷却媒体が、スペース５２，５４，５６内に圧送され、コイルの周りに循環し、それらを冷却することを可能にする、ポートを備える。

コイルのコアは、所望の磁束方向に平行な、積層間絶縁膜を備えて積層され得る。しかし、コイルのコアは、また、電気絶縁体で被覆された軟鉄粒子から形成され、絶縁性マトリックスによって一緒に結合された、所望の形状（軟磁性複合体−ＳＭＣ）に成形され得る。一例のＳＭＣは、ガラス接合の鉄粒子を含み得、ガラス接合の薄い層（典型的に＜１０μｍ）、および、互いに電気的に絶縁している鉄粒子は、いくらかの残留気孔率を残す。高温、高圧の圧縮プロセスが、複雑な形状に部品を成形するために使用され、優れた形状因子を有する三次元磁束パターンを生成し得、ＳＭＣティースに直巻き付けされた、高いフィルファクター巻線が採用されることを可能にする。便利には、シューと固定子バーは、別々に形成され、続いて組み立てられ得、シューは、最小リラクタンスの軸方向における中央領域を、最小リラクタンスの半径方向における外側領域を有し得る（特許文献４参照）。

図４ａを参照すると、この図は、本発明の具体例による、射出成形された固定子ハウジングの環状の半径方向壁１００を通る垂直断面を、概略的に示す。この図は、それらの間に磁極片のシューを受け入れるキャビティ１１５を残す、半径方向および周方向補強リブ１２０のセットが、その上に成形された、熱可塑性材料の、薄い、補強膜１１０を含む。図４ｂは、クラムシェル型固定子ハウジング１５０の半体の軸方向視を示し、ハウジングの円筒形の壁１５２を表示する、上側からの同じ配置を示す。

図５は、断面における、繊維強化熱可塑性出発物質の膜を示す。この図は、熱可塑性樹脂１７０を含浸させられ、均一な厚さの膜を形成するために、カレンダー処理された、材料内の平織強化繊維１６０を示す。好ましくは、樹脂１７０は、高温で比較的強い「エンジニアリングポリマー」、例えば、ＰＰＡまたはＰＥＥＫであり、ガラス繊維強化材は、靭性と強度を付与するのに役立つ。適切な材料（０．５±０．０５ｍｍの厚さであり、射出成形に適合する）は、様々な材料の供給業者から容易に入手可能である。

ハウジング１５０、より具体的には半径方向壁１００を形成するための方法は、これを金型に挿入し、好ましくは、少なくとも３ｍｍ厚の、半径方向および円周方向のリブを形成するために、金型を閉じることを含む。これらのリブは、薄い熱可塑性膜のものと適合する熱可塑性高分子を用いて形成され得、リブは、射出成形プロセス中に、密接に、膜に結合される。

好ましくは、膜は、材料の面内の温度膨張係数（ＴＣＥ）が、同じ温度、例えば２０°Ｃで、リブ材料の（等方性）ＴＣＥのそれよりも大きいように選択される。膜のＴＣＥは、これが、平織り、または、綾織りであるかどうか、繊維が、互いに９０°または４５°であるかどうかなど、繊維の織りに、部分的に依存する。例えば、平織膜（例えば、ＰＡ６およびＰＡ６６を含み得る。）は、１４×１０^-6ｍ／℃の、一つの面内方向におけるＴＣＥを、２９×１０^-6ｍ／℃の垂直方向におけるＴＣＥを有し得、一方、リブ材料のＴＣＥは、１１×１０^-6ｍ／℃のオーダーである。（比較のために、軟磁性複合材料は、１３×１０^-6ｍ／℃のオーダーのＴＣＥを有し得る。）このようにして、膜とリブの組み合わせが、冷めると、膜は、リブ以上に収縮し、平らに引っ張られる。理想的には、したがって、考慮すべき他の材料的な関心事があり得るが、膜とリブ材料との間のＴＣＥの差が大きければ大きいほど、この効果は大きい。実際には、リブ材料は、約３４０℃で注入され得、膜に加熱するための時間を与えず、約３２０℃で固化し得る。したがって、実際には、この技術は、具体例において、膜が約数百ミクロン内で平らに保たれることを可能にするが、リブ間において、膜の中に小さな「バブル」が、残存し得る。

具体例において、射出成形プロセスは、最初に金型部分（型）がクランプされ、膜が加熱され（または、昇温することを可能とされ）、その後、金型は、膜が膨張することを可能にするために、例えば、約１秒間、一時的に、緩められ、その後、金型は再度クランプされ、熱可塑性高分子が射出されるように変更される。これは、また、空隙に隣接するハウジング壁のための平坦な表面を達成することに役立ち、したがって、空隙の減少を促進する。

入ってくる材料は、例えば、進行中、すぐに、非常に迅速に動きを止め、したがって、好ましくは、大きなゲートサイズを使用して高圧（数十バール）で迅速に射出され、その後、いずれの残存するコアリングをも充填するように固まる。具体例において、射出材料が動きを止める前の時間を長くするために、金型は、好ましくは、例えば、温度制御されたオイルを使用して、例えば、１５０℃程度で、比較的高い温度に保持される。

製造工程において、磁極片／シューは、所定の位置にそれらを保持するためにテンプレートを使用し、インダクションによってＳＭＣを加熱することによって、最初に膜に結合され得る。得られた構造は、慎重に取り扱われる必要があり、磁気的にピックアップされ、膜が平坦に着座する垂直工具／金型内に配置され得る。具体例において、金型と固定子バーは、金型のシャットオフを提供するために協働する。

好ましい手法において、コイルが磁極片上に配置された後、モータが組み立てられるときに、中央で固定子バーを分割するより、むしろ、固定子バーの一部が、磁極片とシューを含み、他部が、磁極片に当接する他端のためのシューを含む。したがって、一方の膜が、シュー−磁極片の組み合わせを担持し、および、他方が、シューのみを担持し得る。二つの膜は、閉鎖空洞（冷却剤ダクトと電気的接続を除いて）を提供するための側壁を形成する、例えば、アルミニウムまたはプラスチックのシリンダと一緒に組み立てられる。膜にシューを接合する非常に大きな表面積が存在することもあり、組み立てられたときに、生じる全体的なボックス構造は、非常に強い。

図６ａは、所定の位置に接合された固定子磁極片１８０と共に、図４の半径方向壁１００を示し、固定子磁極片１８０は、加熱され、薄膜１１０に押し付けられるが、（例えばガラス繊維の）補強材がエンドストップとして機能する。これは、固定子磁極片が、非常に薄い膜を通して押し出されることを防止し、特に、使用時に冷却油を収容するハウジングの耐液の一体性を維持する。それにもかかわらず、繊維強化材は、膜１１０のために必須ではなく、代わりに、固定子磁極片１８０の押し出されは、固定子磁極片の注意深い押圧制御、および／または、適切なストップの使用によって防止され得る。

有利には、薄膜１１０内の、比較的少量の熱可塑性高分子１７０は、ＳＭＣ磁極片に対する非常に強い結合を形成するのに十分であることが、また、見出された。しかし、この方法の関連する態様において、結合は、膜から樹脂を除去する傾向にあって、膜の反対側の表面に繊維をはっきりと残し、これは、もはや滑らかであり得ない。これは、繊維補強膜と磁極片のシューとの間に、補助樹脂供給体として機能するように、好ましくは繊維強化膜と同じ種類の樹脂の、薄い補助膜を含むことによって対処され得る。これは、また、シュー面、および／または、繊維強化膜の減少した平坦性が、調節され得るという利点を有する。

図６ｂは、膜１１０の樹脂１７０に、相溶性樹脂の補助的な熱可塑性高分子膜１７５を組み込んだ、図６ａの構造の変形例を示す。この補助膜１７５は、〜０．２５ｍｍのオーダーの厚みを有し得、磁極片１８０が加熱され、薄い膜１７５および１１０に押圧されるとき、基材１８０および１１０、およびフラッシング１７６の、いずれの凹凸に対しても、空間充填を提供し得る。このフラッシングは、磁極片の接合を増強するために役立ち、また、リブ１２０と磁極シュー１８５との間の公差ギャップを充填する。下にあるガラス強化材は、また、磁極片を加熱するとき、非加熱薄膜にこれらを配置するとき、および、しっかりと押圧するときに、押し出されを防止し、結果として得られる結合強度は、ＳＭＣ自体よりも強い。好ましくは、固定子バーの端面は、清浄であり、例えば、有機残留物が存在せず、接合前に表面多孔性を改良するために、例えば、ブラッシングにより、または、酸エッチングを用いることにより、清浄化され得る。

この技術は、固定子バーの端部（シュー）と空隙との間の膜の厚さの正確な制御を容易にする。加えて、得られる構造は、要望どおり、非常に薄い半径方向の壁を有し、オイル完全性、組立中の、それらの正確な相対位置における磁極片の保持の有用な機能を有し、および、構造が完全に組み立てられるときの、大きな強度を提供する。以前に、我々の引用文献４に記載されるように、クラムシェル型の手法が採用される場合、固定子バー／磁極片は、その長さに沿って、いくつかの点で分割され得、その結果、一つのシュー／固定子バーは、クラムシェルと固定子バーを結合する前に、それぞれのクラムシェルに取り付けられ得る。代替的に、固定子バーは、一つのクラムシェルに組み付けられ得、その後、第２番目が、第１番目に接合され、同時に、固定子バーに結合されて、より強い構造のために、固定子バーを分割する必要性をなくす。

必要に応じて、強化構造またはリブが、互いに結合するように、一緒に圧縮され、加熱されて、複数の薄層から製造され得る。好ましくは、各薄層は、繊維強化され、織りは、実質的に全体の半径方向壁を通って、すなわち、膜と補強材の両方を通って延びる。任意に、織りの方向（複数可）は、１つの薄層から次の薄層へと異なり得る。

図７ａは、このようにして製造された半径方向壁を通る断面を示し、薄層１１２を示す。図７ａにおいて、固定子バー、より具体的には、シューの全端面は、膜１１０と結合する。代わりに、図７ｂに示されるように、端面または固定子バーのシューは、膜内の開口部に嵌合し得る。この場合、端面またはシューは、下にある膜への結合を容易にするために、図示されるような段部を設け得る。任意に、いずれの場合においても、薄層の一つ以上が、段部またはシューのフランジ上に横たわり得る。図７ｃは、分解立体視の薄層１１２を示す。

図８は、上述の工程を用いて製造された、ＹＡＳＡモータのための半径方向壁１００の模式図を示す。膜１１０は、補強リブ１２０間で実質的に平坦であり、磁極片のシューは、膜が見られる領域１１０にぴったり嵌まる。

間違いなく、多くの他の効果的な代替が、当業者に思い浮かぶであろう。本発明は、説明された具体例に限定されず、本明細書に添付の特許請求の範囲の精神および範囲内にある、当業者に明白な修正を包含することが理解されるであろう。

Claims (18)

1. 軸方向磁束永久磁石機械の固定子のためのハウジングを製造する方法であって、前記機械は、各固定子バーに巻かれ、前記機械の軸線の周りに、間隔をおいて、円周方向に配置された一組のコイルを含む固定子、および、一組の永久磁石を担持し、前記軸線周りの回転のために装着された回転子を有し、前記回転子と前記固定子は、前記軸線に沿って、離間して置かれて、前記機械の磁束が、概して軸線方向である、それらの間の間隙を画定し、前記方法は、射出成形機の金型内に樹脂膜を配置すること、溶融されるとき、前記膜の樹脂と結合可能な熱可塑性高分子を用いて、前記膜上に一連の強化構造を射出成型することによって、前記間隙内に配置されるべき前記固定子ハウジングのための半径方向壁を製造すること、および、前記半径方向壁を用いて、前記ハウジングを製造することを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１の方法であって、さらに、セットされるとき、前記膜の面内の熱膨張係数が、前記熱可塑性高分子の熱膨張係数よりも大きいように、前記膜と前記熱可塑性高分子を選択することを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２の方法において、前記射出成型は、前記金型内に膜をクランプすること、前記膜が熱くなるのを可能にすること、前記膜をアンプランプして前記膜が熱膨張することを可能にすること、前記膜を再クランプすること、および、前記金型内に前記熱可塑性高分子を射出することを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項３の方法であって、さらに、１００℃を超える温度で、前記金型を保持することを含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のいずれかの方法であって、さらに、前記射出成型前に、前記膜を加熱することを含むことを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５のいずれかの方法であって、前記樹脂膜は、繊維強化高分子を含み、前記方法は、さらに、変形可能である、前記繊維強化高分子膜に、前記一組の固定子バーを押圧すること、および、前記繊維強化高分子膜を固化し、それぞれの位置に、前記一組の固定子バーを保持することによって、前記間隙の厚みを制御することを含むことを特徴とする方法。
7. 請求項６の方法であって、さらに、前記押圧および固化の前に、前記固定子バーと前記繊維強化高分子膜間に補助膜を提供することを含むことを特徴とする方法。
8. 請求項６または７の方法であって、さらに、前記膜の前記高分子を変形可能にするために、前記固定子バーを加熱することを含むことを特徴とする方法。
9. 請求項６、７または８の方法であって、前記射出成型前に、前記固定子バーを取り付け、実質的に水平な前記膜と共に、前記射出成型することを含むことを特徴とする方法。
10. 請求項１〜９のいずれかの方法であって、前記樹脂膜は、第一の繊維強化熱可塑性高分子を含み、前記熱可塑性高分子は、溶融時、前記第一の繊維強化熱可塑性高分子と混和する第二の熱可塑性高分子を含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１０の方法であって、前記第二の熱可塑性高分子は、ガラス繊維、炭素繊維、または、アラミド繊維で繊維強化されていることを特徴とする方法。
12. 請求項１〜１１のいずれかの方法であって、前記膜の面内におけるヤング率は、５０ＧＰａ未満であり、より好ましく２０ＧＰａ未満であることを特徴とする方法。
13. 請求項１〜１２のいずれかの方法であって、前記膜は、１ｍｍ未満の厚さを有し、好ましくは、０．５ｍｍ未満、または、これに等しいことを特徴とする。
14. 請求項１〜１３のいずれかの方法において、前記膜は、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＥＥＫ、ＡＢＳおよびＰＡの一つ以上を含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１〜１４のいずれかの方法において、前記強化構造は、前記膜の平面上で、少なくとも３ｍｍの高さを有することを特徴とする方法。
16. 請求項１〜１５のいずれかの方法において、前記固定子バーは、少なくとも一方の端部にシューを有し、前記一連の強化構造は、前記固定子バーの前記シューのための一連の空所を画定することを特徴とする方法。
17. 請求項１〜１６のいずれかの方法において、前記機械は、前記固定子の各側面に一つ、一対の前記回転子を有し、前記ハウジングは、前記固定子とそれぞれの各回転子の間に一つ、概して円筒の壁によって結合された、一対の半径方向壁を有し、前記ハウジングは、前記固定子の前記コイルのための冷却剤のチャンバを画定し、前記強化構造を有する前記半径方向壁は、前記機械の作動中、その位置に、前記固定子バーを保持することを特徴とする方法。
18. 軸方向磁束永久磁石機械の製造方法であって、前記機械は、各固定子バーに巻回され、前記機械の軸線の周りに、間隔をおいて、円周方向に配置された、一組のコイルを含む固定子と、一組の永久磁石を担持し、前記軸線の周りの回転のために装着された回転子を有し、前記回転子と固定子は、前記軸線に沿って離間して、前記機械の磁束が概して軸線方向であるように、それらの間の間隙を画定し、前記方法は、請求項１〜１７のいずれかに記載した前記機械の前記固定子のハウジングを製造し、前記ハウジングを、前記機械における所定の位置に前記一組の固定子コイルを保持するために用いることを含むことを特徴とする製造方法。

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