JP7253374B2 - 回転電気機械のローター及び関連する製造プロセス - Google Patents

Description

本発明は、電動車両において、例えば例えば歯車付きモータユニットにおいて、使用されることが意図された回転電気機械、特に電動モーター、に関し、とりわけ巻線形ローターを備える回転電気機械に関する。

ある電動モーターにおいて巻線形ローターを使用することは、知られている実践である。これらの巻線形ローターは一般に、積層体の積み重ねによって作られる本体であってアームを具備する本体を含んでおり、当該アームの周りに巻線が巻かれてコイルを形成し、当該コイルはステーターの極と相互に作用することが意図されており、当該ステーターは磁石を使用して又はコイルを使用して作られうる。ローターのコイルへの電力の適用は、ローターを回転させるようにステーターの極との相互作用を可能にする。ローターへの電力の適用は、例えばブラシを使用して実現される。

ローターの種々のコイルはお互いに角度的にずれており、特に重ね合わせられうる。その場合、最後のコイルの巻線は、アームの端部の周りに巻かれて保持され、回転機械の寿命の間に巻線の脱落の重大ではない可能性があり、後者の誤動作を引き起こす可能性がある。すなわち、回転機械のサイズを制限するように（車両における使用をより容易にするように）、ローターの径をできる限り制限する必要があり、こういうわけで巻線の脱落を防ぐためにアームのサイズを大きくすることができない。

したがって本発明は、ローターの径を増大させることなく、ローターのコイルの最後の巻線が脱落することを防ぐことを可能にする解決策を提供しようとするものである。

この目的のために、本発明は回転電気機械のローターに関し、当該ローターは：
－ 円柱形中央コアと、当該円柱形中央コアから半径方向外向きに延びる円周方向の複数のアームと、を備える本体であって、回転軸Ｘの周りを動く能力を備えて取り付けられるように意図されている本体、
－ 巻線の巻き付け及び少なくとも１つのコイルのシリーズを形成することによって作られるコイル、本体の少なくとも２つのアームの周りの所定数の巻線を備えるコイル、部分的に重なり合って互いから角度的にオフセットされているシリーズの２つの隣り合うコイル、を備え、
ローターは、少なくとも２つのアームの周りに巻かれた少なくとも１つの追加の保持ループを含み、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、半径方向最外側に位置する少なくとも１つのシリーズの最後のコイルが巻かれるアームと共通であり、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、前記最後のコイルが周りに巻かれるアームとは異なっており、少なくとも１つの追加の保持ループは、前記最後のコイルの巻線と部分的にオーバーラップする。

またローターは、以下の追加の態様のうちの１つを有しうる：
追加の保持ループは、少なくとも１つのコイルのシリーズの追加の保持巻線である。

ローターは、回転軸Ｘに関してお互いに対して１８０°で配置される少なくとも２つのコイルのシリーズを含みうる。

１つの単一のコイルのシリーズは、２つのシリーズの最後のコイルの巻線と部分的に重なる少なくとも１つの追加の保持巻線を含む。

２つのコイルのシリーズは、それぞれ少なくとも１つの追加の保持巻線を含む。

少なくとも１つのコイルのシリーズの少なくとも１つの追加の保持巻線は、複数のアーム間に作られ、当該複数のアームのうちの少なくとも１つはコイルのシリーズのうちの最後のコイルが周囲に巻かれるアームであり、少なくとも１つは他のコイルのシリーズのうちの最後のコイルが周囲に巻かれるアームであり、コイルのシリーズの少なくとも１つの追加の保持巻線は、コイルのシリーズの最後のコイルの巻線と部分的にオーバーラップする。

少なくとも１つの追加の保持巻線は、シリーズの最後のコイルの巻線の方向に関して回転機械の極の数によって３６０°が割られた角度に実質的に等しい方向に、すなわち４つの極を含む機械において最後のコイルの巻線の方向に対して実質的に垂直な方向に、延びる。

少なくとも１つの追加の保持巻線は、実質的に１８０°に等しい角度をカバーする本体の複数のアームの周りに巻かれている。

少なくとも１つの追加の保持巻線は、本体のアーム間に巻かれており、当該アームのうちの１つは、シリーズの最後のコイルが周囲に巻かれる本体のアームに隣り合っており、他のアームは、前記最後のコイルが周囲に巻かれる本体のアームに共通している。

少なくとも１つの巻線が、モータトルクの増大に対応する巻き付けの方向に巻かれる。

本体のアームはＴの全体形状を有し、当該Ｔの全体形状の基部は回転軸Ｘに向けられ、当該Ｔの全体形状の自由端は２つの突出巻線保持戻り部を形成する。

ローターは、４以上の極の数を有する回転電気機械のステーターと協働するように構成される。

コイルが巻かれるアームによってカバーされる角度は、３６０°を回転電気機械のステーターの極数で割ったものに実質的に等しい。

本体は少なくとも１０個のアームを含む。

本体は１８個のアームを含み、コイルは、本体の４つのアームの周りに巻かれた巻線によって形成されている。

コイルにおける巻線の数は３０巻きである。

ローターは、複数のターミナルが設けられ、ローターのコイルに電力を供給するように構成されたスリップリングを含み、追加の保持ループは、スリップリングの２つのターミナルを接続する接続ワイヤである。

また本発明は、上記のようなローターを含む回転電気機械に関する。

また本発明は、円柱形中央コアと、円柱形中央コアから半径方向外側に延びるアームの円周方向交代（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）とを含む本体を備える回転電気機械のローターを製造する方法に関し、本体は回転軸Ｘの周りを動く能力を有するように取り付けられることが意図されており、当該方法は、以下のステップを含む：
－ 本体の少なくとも２つのアームの周りにコイルセットの所定数の巻線を巻き付けて少なくとも１つのコイルのシリーズを形成する連続的なステップであって、その巻き付けステップは、シリーズの２つの隣り合うコイルが少なくとも１つの共通のアーム及び少なくとも１つの異なるアームの周りに巻かれるように行われ、シリーズの２つの隣り合うコイルは部分的にオーバーラップしつつお互いに対して角度的にずらされている連続的なステップ、
－ 少なくとも１つのコイル保持巻線を本体の少なくとも２つのアームの周りに巻く追加のステップであって、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、半径方向最外側に位置するシリーズの最後のコイルが周りに巻かれるアームに共通であり、他のアームは、シリーズの最後のコイルが周りに巻かれるアームとは異なり、前記少なくとも１つの保持巻線は前記最後のコイルの巻線と部分的にオーバーラップする、追加のステップ。

また方法は、以下の追加の形態を有しうる。

連続する巻き付けステップは、回転軸Ｘに関して対称な２つのコイルのシリーズを形成するように、本体上の第１の場所で及び第１の場所と径方向に反対にある本体上の第２の場所で二つに且つ同時に行われる。

発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、例として与えられ且つ決して限定するものではない以下の説明を読むことからより明確になるであろう。
図１は、ローター本体の概略斜視図である。 図２は、ローター本体の回転軸Ｘ上の概略図である。 図３は、第１実施形態による巻線形ローターの図である。 図４は、スリップリング側から見た図３の巻線形ローターの図である。 図５は、第２の実施形態による巻線形ローターの図である。 図６は、第３の実施形態による巻線形ローターの図である。 図７は、第４の実施形態による巻線形ローターの図である。 図８は、第５の実施形態による巻線形ローターの図である。 図９は、第６の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１０は、第７の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１１は、第８の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１２は、第９の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１３は、第１０の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１４は、第１１の実施形態による巻線形ローターの図である。 図１５は、本発明による巻線歯付きローター１８の製造における種々のステップのフローチャートである。 図１６及び図１７は、第１及び第２の巻き付け構成によるローターの概略投影平面図である。 図１６及び図１７は、第１及び第２の巻き付け構成によるローターの概略投影平面図である。

全ての図において、同一の要素は同じ参照番号を有する。

以下の複数の実施形態は例である。説明は１又は複数の実施形態に言及しているが、これは各参照が同じ実施形態に関連すること、又は特徴が１つの実施形態だけに適用されることを、必ずしも意味しない。他の実施形態を作り出すために、様々な実施形態の一つ一つの特徴は組み合わせられること、又はお互いに入れ替えられることもできる。

図１は、電動モーターなどの回転機械のローター１の本体３の概略斜視図である。本発明との関連で、回転機械は、ステーター（図示せず）に配置された少なくとも４つの極を備える。それらの極は、例えば永久磁石を用いて又はコイルを用いて作られる。本体３は円柱形の全体形状を有し、その周辺の周りに分布した１又は複数のコイルのシリーズを受けることが意図されている。本体３は、円柱の中心軸に対応する回転軸Ｘの周りで動くことができるように取り付けられることが意図されている。

本体３は、円柱形中央コア５と、この例では１８個がＢ１、Ｂ２…Ｂ１８（図１ではアームＢ１６、Ｂ１７及びＢ１８は隠れている）で示されている複数の周方向のアームと、を備え、それは円柱形中央コア５から半径方向外側に延びる円柱形中央コア５の外周上に複数のアームが配置されること示すことを意味する。アームＢ１…Ｂ１８は、円柱形中央コア５の全体の外周の周りに均等に分布し、コイルセットの巻線の巻かれたものを受け入れることが意図されたノッチによって分離されている。もちろん、発明は、ローター３のアームＢ１…Ｂ１８の均等な分布に限定されない。この例では、本体３は１８個のアームを備えるが、本発明はこの数のアームに限定されず、任意の数に、好ましくは１０を超える数に限定される。さらに、モーターの極の数は４とは異なっていてもよい。

本体３の回転軸Ｘ上の図を示す図２に最もよく見られるように、本体３のアームＢ１…Ｂ１８は、例えばその回転軸Ｘにベース７が向けられているＴの全体形状であって、その自由端が巻線保持をアシストする２つの突出戻り部９を形成するＴの全体形状を有する。

本体３は、例えば、互いに集められた積層体の束によって形成され、各積層体は、円柱形中央コア５及び複数のアームＢ１…Ｂ１８を含む本体３の１つの“スライス”に対応する。しかしながら、他のタイプの本体３が、例えば一体型本体が、同様に可能である。

図３は、ローター１の図を示し、ローター１の巻き付けたものは、本体３のアームＢ１…Ｂ１８上に分配された２つのコイルのシリーズＣ１…Ｃ９及びＣ１’…Ｃ９’を含む。コイルは、本体の２つのアームＢ１…Ｂ１８の周りに巻かれた複数の巻線によって作られ、且つ単一のワイヤから作られる。ワイヤは、例えば銅線である。またローター１は、図４に示すようにコイルに電力を供給することを可能にするスリップリング１１を含む。図４はスリップリング１１の側方から見た図３のローター１を示し、コイルＣ１…Ｃ９’の２つの端部はそれぞれスリップリング１１の所定のターミナルに接続されており、ローター１を回転させるように所望の瞬間に電力がコイルに供給されることを可能にする。スリップリング１１は、例えば、Ｖ１…Ｖ１８で示された１８個のターミナルを備えており、コイルＣ１…Ｃ９’に電力を供給するために当該１８個のターミナルに対してブラシ（図示せず）に擦り合う。第１のブラシが正の電力供給部に対応し、第２のブラシが負の電力供給部に対応し、第１のブラシが第１のターミナル、例えばＶ１、に接触し且つ第２のブラシが第２のターミナル、例えばＶ５、に接触する場合に、Ｖ１とＶ５との間に直列に接続されたコイルに電力が供給される。電動モーターを作動させるために、スリップリング１１のターミナルＶ１～Ｖ１８へのコイルＣ１～Ｃ９’の接続に関して様々な可能な構成がある。

しかしながら、本発明は、２つのコイルのシリーズを含むローターに限定されず、異なる数のコイルのシリーズ、例えば図１３及び図１４に示されるような９０°離れて配置された４つのコイルのシリーズを含むローター１に及ぶことに留意されるべきである。明確さのために、図１３及び図１４のコイルのいくつかは参照されていない。図３の実施形態のように、第２のシリーズのコイルＣ１’…Ｃ９’は第１のシリーズのコイルＣ１…Ｃ９に面して位置しているが、ローター１はまた第３のシリーズＣ１’’…Ｃ９’’に面して位置する第４のシリーズＣ１’’’…Ｃ９’’’を含み、様々なシリーズが９０°離れて位置する。

２つのシリーズのコイルの位置は回転軸に関して対称になっておりしたがっていかなる追加の不均衡も生じないので、２つの径方向に対向するコイルのシリーズを含むローター１の使用は、（単一のコイルのシリーズを含むローター１と比較して）よりバランスのとれたローター１を得ることを可能にする。

コイルのシリーズの数は回転機械の極数に特に依存する。巻き付けステップを実行する機械がいくつかの巻き付けアームを備える場合、様々なシリーズのコイルが同時に作られることができ、それによってより迅速にローター１のコイルセットを形成することが可能になる。

機械がちょうど１巻きの巻き付けアームを有する場合、コイルのシリーズは交互に作られてもよい。後者の場合、各シリーズの第１のコイルＣ１、Ｃ１’、Ｃ１’’、Ｃ１’’’が巻かれ、各シリーズの第２のコイルＣ２、Ｃ２’、Ｃ２’’、Ｃ２’’’が続き、もろもろが続き、各シリーズの最後のコイルＣ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’に至るまで続く。コイルのシリーズの数は極数に特に依存する。一般に、コイルのシリーズの数は、１つ、極数、又は極数の半分、に等しい。したがって、４つの極を備えるモーターの場合、コイルのシリーズの数は１つ、２つ又は４つである。

図３の状況において、２つのコイルのシリーズは実質的に同一であり、１８０°離れて配置され、それは、１つのコイル、例えば第１のシリーズの第１のコイルＣ１が、他のシリーズの同じコイル、我々の例では第１のコイルＣ１’、の反対側に位置することを意味する。この場合、各シリーズは、第１のシリーズの場合ではそれぞれＣ１、Ｃ２…Ｃ９によって示され、第２のシリーズの場合ではＣ１’、Ｃ２’…Ｃ９’によって示される、９つのコイルのセットを形成する。しかしながら、各シリーズにおいて異なる数のコイルを有することも同様に可能である。好ましくは、ローター１をバランスがとれた状態に保つために、様々なシリーズは同じ数のコイルを有する。

したがってコイルは、本体の少なくとも２つのアームの周りにおける所定の数の巻線、例えば３０の巻線、の巻かれたものによって形成される。様々なコイルの巻き数は、好ましくは、一連の全てのコイルＣ１…Ｃ９’について同じである。

コイルが周りに巻かれるアームの数は、極ピッチと実質的に等しいか、わずかに小さくなるように選択される。極ピッチは、３６０°がモーターの極の数で割られたもの等しい角度に対応する。このケースでは、モーターは４つの極を備え、極ピッチは９０°に等しい。ローター３は１８個のアームを含むので、実質的に９０°の角度をカバーするコイルを得るためには、極ピッチより小さい角度をカバーするように、巻線が巻かれるべき４又は５に等しい数のアームを、好ましくは４に等しい数のアームを、選ぶ必要がある。

したがって図３の状況において、コイルＣ１…Ｃ９’は、４つのアームの周りにおける巻線の巻かれたものによって形成され、すなわち、本体の４つのアームは、コイルＣ１…Ｃ９’の巻線の中央に配置され、その巻き付けは、最も離れてスペースが空けられている４つのアームのうちの２つに隣り合うノッチにおいて行われる。しかしながら、コイルＣ１…Ｃ９’は、４以外の多数のアームの周りに均等に巻かれてもよい。

したがって、コイルＣ１を形成する巻線がアームＢ９、Ｂ１０、Ｂ１１及びＢ１２の周りに巻かれる一方で、次のコイルＣ２の巻線がアームＢ１０、Ｂ１１、Ｂ１２及びＢ１３の周りに巻かれる（１つのアームだけ又は１つのシリーズの２つの隣り合うコイル間で２０°だけのオフセット）。したがって、コイルＣ２の巻線は、アームＢ１０、Ｂ１１、及びＢ１２上のコイルＣ１の巻線とオーバーラップする。そのため１つのシリーズの２つの隣り合うコイルは、部分的に重なり合いつつ互いに対して角度的にオフセットされている。さらに、巻線を巻き付ける方向は、シリーズの様々なコイルについて同じであること（シリーズにおけるすべてのコイルについて時計回り又は反時計回りの方向に巻き付けること）に留意されるべきである。またこの方向は、異なるシリーズの様々なコイルについても同じである。この場合、１つのシリーズの２つの隣り合うコイル間のオフセットは、２０°に対応する１つのアームの単位でのオフセットに対応する。部分的なオーバーラップのために、この場合にお互いに対して１８０°で配置される２つのシリーズの存在と相まって、巻線は、ローター１の外縁に対して及びアームＢ１…Ｂ１８の突出戻り部９に対してますます近接して配置される。

シリーズの最後のコイル、この例におけるコイルＣ９及びＣ９’、すなわち半径方向に最も外側のシリーズにおけるコイル、の巻線が脱落するのを防ぐために、少なくとも１つの追加の保持ループが本体の少なくとも２つのアームの周りに巻かれ、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、シリーズの最後のコイルが周りに巻かれるアームのうちの１つであり、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、前記最後のコイルが周りに巻かれるアームとは異なる。

第１実施形態によれば、保持ループは、コイルＣ１…Ｃ９’のシリーズのうちの１つの追加の保持巻線に対応する。それによって、少なくとも１つの追加の保持巻線は、最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線と部分的に重なる。追加の保持巻線は、シリーズのコイルの巻線の巻き付けの（時計回り又は反時計回りの）方向と、同じ方向又は異なる方向に巻かれてもよい。１又は複数の追加の保持巻線はシリーズの最後のコイルと連続して巻かれ、スリップリング１１の第１及び第２の所定のターミナルに最後のコイルが接続される必要がある場合に、最後のコイルの第１の端部が第１のターミナルに接続され且つ１又は複数の追加の巻線の端部が第２のターミナルに接続される。

図３の場合に、コイルセットは、最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線の方向に対して実質的に垂直に延びる追加の保持巻線を含む。すなわち、最後のコイルＣ９がアームＢ１７、Ｂ１８、Ｂ１、Ｂ２の周りに巻かれ、追加の保持巻線Ｓ１がアームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６及びＢ１７の周りに巻かれる。最後のコイルＣ９の巻線の方向と実質的に垂直な方向に延びる保持巻線は、最後のコイルＣ９の巻線の効果的な保持を可能にする。

さらに、図３の場合のようにコイルの２つのシリーズを含むローターの場合、好ましくは、２つの最後のコイルＣ９及びＣ９’と部分的に重なるように追加の巻線が巻かれる。コイルＣ９’はアームＢ８、Ｂ９、Ｂ１０及びＢ１１の周りに巻かれ、第２のシリーズのコイルの最後の巻線Ｓ１’はアームＢ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７及びＢ８の周りに巻かれる。したがって、追加の巻線Ｓ１及びＳ１’は各々、最後のコイルＣ９及びＣ９’と部分的に重なり合い、したがって最後のコイルＣ９及びＣ９’の巻線の位置を保持するのに寄与する。好ましくは、最後のコイルのＣ９、Ｃ９’の保持を最適化するために、追加の巻線Ｓ１及びＳ１’はそれぞれ、例えば最後のコイルＣ９、Ｃ９’の一方の側及び他方の側に対応する最後のコイルＣ９、Ｃ９’の第１及び第２の部分にオーバーラップする。

あるいは、シリーズのコイルのうちの１つのみが、１又は複数の追加の巻線を含み、この又はこれらの追加の巻線が、コイルの２つのシリーズの最後のコイルの巻線と部分的に重なる。

図５～図１０は、追加の保持巻線の他の可能な構成を示す。すべてのこれら構成において、コイルＣ１…Ｃ９’が周りに巻かれているアームＢ１…Ｂ１８の数が異なっていても、コイルＣ１…Ｃ９’は図３におけるのと同じやり方で配置されている。

図５は、追加の保持巻線が本体３の４つのアームの周りに巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれ、この最後のコイルＣ９に関連づけられてラインにより示されている追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１６、Ｂ１７、Ｂ１８及びＢ１の間に延びる。あるいは、点線で概略的に示されているように、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ４、Ｂ５、Ｂ６及びＢ７の間に同様に延びてもよい。

対称的に、コイルの他のシリーズについては、最後のコイルＣ９’がアームＢ１０、Ｂ１１、Ｂ１２及びＢ１３の周りに巻かれ、この最後のコイルＣ９’に関連付けられる追加の保持巻線Ｓ１’が、アームＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５及びＢ１６の周りに又はアームＢ７、Ｂ８、Ｂ９およびＢ１０の周りに巻かれる。

図６は、本体３の５つのアームの周りに追加の保持巻線が巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれており、ラインで示されている追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８及びＢ１の間で延びる。あるいは、点線で概略的に示されるように、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７及びＢ８の間で同様に延びていてもよい。

対称的に、コイルの他のシリーズについては、最後のコイルＣ９’がアームＢ１０、Ｂ１１、Ｂ１２及びＢ１３の周りに巻かれ、追加の保持巻線がアームＢ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５及びＢ１６の周りに又はアームＢ７、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１０及びＢ１１の周りに巻かれる。

図７は、本体３の６つのアームの周りに追加の保持巻線が巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれ、ラインで示される追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１４、Ｂ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８及びＢ１の間に延びる。あるいは、点線で概略的に示すように、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８及びＢ９の周りに同様に巻き付けられてもよい。

対称的に、コイルの他のシリーズについては、最後のコイルＣ９’がアームＢ１０、Ｂ１１、Ｂ１２及びＢ１３の周りに巻かれ、追加の保持巻線がアームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５及びＢ１６の周りに又はアームＢ７、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１１及びＢ１２の周りに巻かれる。

図８は、本体３の７つのアームの周りに追加の保持巻線が巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれ、ラインで示される追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８及びＢ１の間に延びる。あるいは、点線で概略的に示されるように、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９及びＢ１０の間に同様に延びていてもよい。

コイルの他のシリーズに関し、追加の保持巻線のための巻きつけの解決策は、コイルの第１のシリーズに関するのと同じである。そしてこれは、描かれた２つの位置に対応する２つの追加の保持巻線がある状況である。

図９は、本体３の８つのアームの周りに追加の保持巻線が巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれ、ラインで示される追加の保持巻きＳ１はアームＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８、Ｂ１及びＢ２の間に延びる。あるいは、点線で概略的に示されるように、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１０及びＢ１１の周りに同様に巻き付けられていてもよい。あるいはまた、追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８及びＢ１の周りに、あるいはさらにアームＢ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９及びＢ１０の周りに、巻き付けられていてもよい。

コイルの他のシリーズに関し、追加の保持巻線のための巻きつけの解決策は、コイルの第１のシリーズに関するのと同じである。そしてこれは、描かれた２つの位置に対応する２つの追加の保持巻線がある状況である。

図１０は、本体３の９つのアームの周りに追加の保持巻線が巻かれている構成を示す。したがって、最後のコイルＣ９はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りに巻かれ、ラインで示される追加の保持巻線Ｓ１はアームＢ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６、Ｂ１７、Ｂ１８、Ｂ１及びＢ２の間に延びる。あるいは、点線で概略的に示されるように、追加の保持巻線Ｓ１がアームＢ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１０及びＢ１１の周りに同様に巻かれていてもよい。

コイルの他のシリーズに関し、追加の保持巻線のための巻き付けの解決策は、第１のコイルのシリーズに関するのと同じである。そしてこれは、記述された２つの位置に対応する２つの追加の保持巻線がある状況である。

あるいは、図１０の場合、２つのシリーズＣ９及びＣ９’の最後の２つのコイルを保持するために、記述された２つの位置のうちの１つに基づく単一の追加の保持巻線を使用することができる。

また本発明は記載された構成に限定されず、最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線と部分的に重なる少なくとも１つの追加の保持巻線であって、それにより回転電気機械が使用されている場合にこれらが脱落するのを防ぐ少なくとも１つの追加の保持巻線を含むすべての構成をカバーするように、拡張することに留意されるべきである。実施形態のうちの１つの特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせられることができる；したがって、コイルＣ９に関連する追加の巻線Ｓ１は、図４に示すように４つのアームの周りに巻かれることができる一方で、コイルＣ９’に関連する追加の巻線Ｓ１’は、図５に示すように５つのアームの周りに巻かれてもよい。

コイルのシリーズは、いくつかの追加の保持巻線を、例えば２つの追加の保持巻線を、２つの追加の巻線がＳ１及びＳ２で示される図１１に示すように、同様に含むことができる。その例において、図１２に示すように、第１の追加の巻線を第１位置において有し且つ第１のものとは異なる第２位置において第２の追加の巻線を同様に可能であるが、２つの巻線Ｓ１及びＳ２は同じ複数のアームの周りに同じ巻き付けの方向に巻かれる。したがって、追加の巻線は、最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線が脱落するのを防止することを可能にする他の位置と同様に、図４から図９までに描かれた位置のうちの１つを採用することができる。また追加の巻線の数は２より多くてもよい。さらに、単一の追加の保持巻数を含む先の実施形態に関し、使用されるコイルのシリーズのうちの１つの追加の保持巻線のみが、シリーズの最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線を保持することが可能である。先に示したように、２よりも大きい数のコイルのシリーズを、例えば９０°離れて配置された４つのシリーズを、含むローターを有することも同様に可能である。その場合、追加の１又は複数の巻線は、２つのシリーズの最後のコイルの巻線と部分的に重なってもよい。

前述のように、ローター１のコイルのシリーズの数は必ずしも１又は２に限定されず、より多くの数であってもよい。図１３は、Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’及びＣ１’’’…Ｃ９’’’によってそれぞれ示され、９０°離れて配置されたコイルの４つのシリーズを含むローター１を示す。各コイルＣ１…Ｃ９’’は、ローター１の４つのアームＢ１…Ｂ１８の周りに巻かれている。コイルの各シリーズは９つのコイルを含み、１つのシリーズの隣り合うコイルは、上述の実施形態におけるように、部分的なオーバーラップとともに角度的にオフセットされている。第２のシリーズのコイルＣ１’…Ｃ９’はそれぞれ第１のシリーズのコイルＣ１…Ｃ９とは径方向に反対にある一方で、第４のシリーズのコイルＣ１’’’…Ｃ９’’’はそれぞれコイル第３のシリーズのコイルＣ１’’…Ｃ９’’とは径方向に反対にある。さらに、追加の１又は複数の巻線は、２つのコイルのシリーズの最後のコイルの巻線に少なくとも部分的に重なるように配置されてもよい。

図１３の場合、ラインＴ１及びＴ２によって示されるように、径方向に反対側の最後のコイルの巻線が周りに巻かれているアームの周りに１又は複数の追加の保持巻線が巻かれてもよい。

あるいは、図１４においてラインＴ１’及びＴ２’によって示されるように、２つの隣り合うシリーズの最後のコイルの巻線が周りに巻かれるアームであって、そのコイルセットが他の点では図１３のコイルセットと同じであるアームの周りに、１又は複数の追加の保持巻線が巻かれていてもよい。

様々なシリーズの最後のコイルの巻線の保持を可能にする追加の１又は複数の巻線に関する他の配置も同様に可能である。

第２実施形態によれば、追加の保持ループは、スリップリング１１のターミナルＶ１…Ｖ１８のうちの２つを接続するように意図された接続ワイヤによって作られる。すなわち、先に示したように、コイルＣ１…Ｃ９’’’はスリップリング１１のターミナルに接続され、これらに電力が供給されるようにする。しかしながら、たった２つのブラシを有する４つ以上の極を備える電動モーター１の場合、すべての極のコイルに電力を供給するために短絡が使われる。これらの短絡は、２つのブラシが同時に同じ電力を供給することになるスリップリング１１のターミナルＶ１…Ｖ１８間の接続である。例えば、９０°離れて配置された４つのブラシを含むモーターの場合、２つの径方向に対向するブラシは同じ電圧を供給し、したがってこれら２つのブラシのうちの１つを省くことができ、“ストラップ”としても言及される接続ワイヤを伝導することによって径方向に対向するスリップリング１１のターミナルを接続することができる。

図１６は、ローター３の平面投影図を示す。図の上部はローター３のアームＢ１…Ｂ１８を示し、下部はスリップリング１１のターミナルＶ１…Ｖ１８を示す。コイルの巻線の配置は矢印線で示されており、矢印は巻線の巻き付けの方向を示す。しかしながら、コイルは部分的にしか示されていない（スリップリング１１のターミナルへの接続は最後のコイルＣ９及びＣ９’についてのみ示されている）ことに留意されるべきである。図１６の場合、第１のシリーズの最後のコイルＣ９はアームＢ１２、Ｂ１３、Ｂ１４及びＢ１５の周りに巻かれ、第２のシリーズの最後のコイルＣ９’はアームＢ３、Ｂ４、Ｂ５及びＢ６の周りに巻かれる。さらに、２つの最後のコイルＣ９とＣ９’はスリップリング１１のターミナルＶ１０及びＶ１１の間に直列に接続されている（そのシリーズの同等の（第１の、第２の…）コイルは全てスリップリング１１の２つのターミナル間に直列に接続されている）。またコイルＣ１…Ｃ９’はスリップリング１１の２つのターミナル間に並列に接続されてもよいことに留意されるべきである。

さらに、ローター３は、スリップリング１１の対向するターミナルを接続する接続ワイヤＬ１、Ｌ２…Ｌ９を備える。接続ワイヤＬ１はターミナルＶ１とターミナルＶ１０を接続し、接続ワイヤＬ２はターミナルＶ２とターミナルＶ１１を接続し、…接続ワイヤＬ９はターミナルＶ９とターミナルＶ１８を接続する。接続ワイヤは、使用されるブラシの数を減らすことを可能にする。

したがって、そのような構成では、１以上のシリーズの最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線に少なくとも部分的に重なりこれらの巻線の位置を保持するように、これらの接続ワイヤＬ１…Ｌ９のうちの少なくとも１つをローターの少なくとも２つのアームの周りに通すことが可能である。そのような実施形態は、接続ワイヤＬ１’（点線で示される）によって図１７に示され、そしてその接続ワイヤＬ１’はワイヤＬ１（同様に点線で示される）を置き換える。接続ワイヤＬ１’は、最後のコイルＣ９’の巻線とオーバーラップするようにアームＢ４とＢ５との間を通過し、最後のコイルＣ９のアームとオーバーラップするようにアームＢ１３とＢ１４との間を通過する。明らかに、接続ワイヤＬ１’の他の配置を使用することが可能であるが、ただしこれらの配置が、最後のコイルＣ９、Ｃ９’のうちの少なくとも１つの巻線の部分的な重なりを可能にするという条件がある。接続ワイヤＬ１’は、図１６の接続ワイヤＬ１のようにスリップリングのターミナルＶ１及びＶ１０を接続する。他の接続ワイヤＬ２…Ｌ９は、図１６の接続ワイヤＬ２…Ｌ９と同じままである。しかしながら、いくつかの接続ワイヤを使用することによって最後のコイルＣ９、Ｃ９’の巻線を保持するためのループを作ることが可能である。

さらに、図示されていない代替実施形態によれば、接続ワイヤＬ１’によって形成されるループは、少なくとも２つのアームの周りに２つの巻き付けを形成してもよく、その２つの巻き付けはお互いに反対の方向に巻き付けられ、接続ワイヤＬ１’によって形成されるループの非対称性の結果として引き起こされるテンションを補っている。好ましくは、１又は複数の保持ループは、ローター１の多数のアームＢ１～Ｂ１８の周りに巻かれて、２極ピッチに実質的に等しい角度を、すなわち１８個のアームＢ１…Ｂ１８を含むローター１及び４つの極を備える電動モーターの場合には８個のアームと１０個のアームＢ１…Ｂ１８の間を、カバーする。

保持ループはまた、少なくとも１つのシリーズの最後のコイルの巻線と少なくとも部分的に重なり、最後のコイルの巻線の位置を保持するようにその端部でスリップリング１１に固定されることができる任意のワイヤ又は要素によって形成されてもよい。取り付けは、はんだ付け取り付けに限定されず、当業者に知られているあらゆる種類の取り付けをカバーする。

図１５は、ローター１の製造における様々なステップを示す。

第１のステップ１０１は、本体３を製造することである。前述のように、この本体３は一緒に接合された複数の積層体の積み重ねから作られることができる。第１のステップは、例えば、特に本体３のアームの数に応じて、積層体を所望の形状に切断する第１のサブステップと、例えばクリッピング、はんだ付け又はボンディングによって、複数の積層体を一緒に固定する第２のサブステップとを伴う。

その方法は次に、コイルセットを作り出すための一連のステップ１０２～１１０を含み、各ステップは、コイルＣ１…Ｃ９’’’を形成するための複数のアームの周りにおける所定数の、例えば３０の、巻線の巻き付けに対応する。コイルセットがたった１つのシリーズのコイルを含む場合、２つの隣り合うコイルが部分的オーバーラップしつつお互いから角度的にオフセットされるように、少なくとも１つの共通アーム及び少なくとも１つの別個のアームの周りにおいて２つの連続する巻回ステップが行われる。様々なコイルに対応する様々な巻き付けは、同じ巻きつけ方向に行われる。従って、ステップ１０２は、例えば（図３に示すように）アームＢ９、Ｂ１０、Ｂ１１及びＢ１２の周りにおけるコイルＣ１の創作に対応し、ステップ１０３は、例えばアームＢ１０、Ｂ１１、Ｂ１２及びＢ１３の周りにおけるコイルＣ２の創作に対応する。したがって、コイルＣ２の巻線は、アームＢ１０、Ｂ１１、及びＢ１２上のコイルＣ１の巻線とオーバーラップする。

加えて、ローター１がコイルのいくつかのシリーズを、特に図３のローターの場合のように２つのシリーズを、具備する場合、その方法は第２の一連のステップ１０２’～１１０’を含み、当該第２の一連のステップ１０２’～１１０’はそれぞれステップ１０２～１１０と同時に実行可能である。したがってステップ１０２’は（図３に示すように）アームＢ１８、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３の周りにおけるコイルＣ１’の創作に対応し、また、したがってステップ１０３’はアームＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４の周りにおけるコイルＣ２’の創作に対応する。したがって、コイルＣ２’の巻線は、アームＢ１、Ｂ２及びＢ３上のコイルＣ１’の巻線とオーバーラップする。コイルのいくつかのシリーズを同時に作ることは、ローター１のコイルセットを製造するのに必要とされる時間を短縮することを可能にするが、いくつかの巻線巻き付けアームを備える機械を必要とする。

あるいは、ステップ１０２’～１１０’は、ステップ１０２～１１０に対して時間的にオフセットされてもよい。

さらに、コイルのいくつかのシリーズが、例えば図３におけるコイルの２つのシリーズが、たった１つの巻き付けアームを備える機械を使用して作られてもよい。その場合、様々なシリーズのコイルが交互に形成され、その方法は、第１のシリーズの最初のコイルを形成するステップ１０２、そして第２のシリーズの最初のコイルを形成するステップ１０２’、そして第１のシリーズの第２のコイルを形成するステップ１０３、そして第２のシリーズの第２のコイルを形成するステップ１０３’、などを、すべてのコイルに関して含む。ローターの本体上のコイルの位置決めは、２つの巻き付けアームによって同時に作られるコイルの２つのシリーズを有する場合と同じままである。同様に、より多数のコイルのシリーズを、図１３及び図１４に示すように例えば４つのシリーズを、得ることが可能である。

その方法はまた、上記のように少なくとも１つの追加の保持巻線を巻き付けるステップ１１１を含む。追加の巻線の数は、例えば、１つの巻線Ｓ１であり、当該１つの巻線Ｓ１は、例えば、ステップ１１０で形成された最後のコイルの巻線に対して実質的に直角を成す方向に巻かれる。少なくとも１つの追加の巻線の巻き付けの方向（又はコイル巻き方向）は、好ましくは、最後のコイルとは反対の方向である。

同様に、コイルの第２のシリーズに関連する１つ（又は２つ以上）の追加の巻線Ｓ１’を形成するために、ステップ１１１’もまた実行されてもよい。２つの巻き付けアームを備える機械の場合、ステップ１１１及びステップ１１１’は同時に行われてもよい。

追加の巻線Ｓ１及びＳ１’は、例えば、２つのシリーズの最後のコイルＣ９及びＣ９’の巻線と部分的に重なるように配置される。

コイルの４つのシリーズを含むローター１の場合、追加の巻線（図１３及び図１４におけるＴ１、Ｔ２、Ｔ１’及びＴ２’）は、２つのシリーズの最後のコイルＣ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’の巻線と部分的に重なるように、配置されてもよい。

したがって、少なくとも１つの追加の保持巻線の使用は、シリーズの最後のコイルの巻線が脱落することを回避することを可能にし、それによって電動モーターの正しい作動を確保するのと同時に低減された径のローターを維持することを可能にする。さらに、ローターがコイルのいくつかのシリーズを具備する場合に、２つの最後のコイルの巻線を保持するように追加の巻線が使われることができる。

Claims (9)

1. 回転電気機械のローター（１）であって、
   － 円柱形中央コア（５）と、前記円柱形中央コア（５）から半径方向外向きに延びる円周方向の複数のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）と、を備える本体（３）であって、回転軸の周りを動くことができるように設けられることが意図されている本体（３）と、
   － 巻線の巻き付け及びコイル（Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’、Ｃ１’’’…Ｃ９’’’）の少なくとも１つのシリーズの形成によって作られるコイルセットであって、コイル（Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’、Ｃ１’’’…Ｃ９’’’）は前記本体の少なくとも２つのアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の周りにおいて所定数の巻線を具備し、シリーズの２つの隣り合うコイル（Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’、Ｃ１’’’…Ｃ９’’’）は部分的なオーバーラップを有しつつお互いから角度的にオフセットされているコイルセットと、を備え、
   前記ローターは、少なくとも２つのアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の周りに巻かれた少なく１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）を備え、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、半径方向に最も外側に位置する少なくとも１つのシリーズの最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）が周りに巻かれているアーム（Ｂ１…Ｂ１８）と共通し、当該少なくとも２つのアームのうちの少なくとも１つは、前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）が周りに巻かれているアームとは異なっており、それによって前記少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）は前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）の前記巻線と部分的にオーバーラップし、
   前記ローターは、回転軸に関してお互いに対して１８０°で配置されたコイルの２つのシリーズを備え、
   前記コイルの２つのシリーズの各々は前記少なくとも１つの追加の保持巻線を含み、前記少なくとも１つの追加の保持巻線の各々は、前記コイルの２つのシリーズの一方のシリーズから、前記コイルの２つのシリーズの他方のシリーズに延びるローター（１）。
2. コイルの１つのシリーズは、コイルの２つのシリーズの最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）の巻線と部分的に重なる少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）を含む、請求項１に記載のローター（１）。
3. コイルの少なくとも１つのシリーズの少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）は複数のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）間に作られ、前記複数のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）は、前記シリーズの前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）が周りに巻かれる第１アームと、コイルの他のシリーズの前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）が周りに巻かれる第２アームと、を含み、コイルの前記シリーズの少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）は、コイルの前記シリーズの前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）の前記巻線と部分的に重なる請求項１又は２に記載のローター（１）。
4. 前記少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）は、シリーズの前記最後のコイルの前記巻線の方向に対し、３６０°が前記回転機械の極の数によって割られた角度に実質的に等しい方向に延びる請求項１～３のいずれか一項に記載のローター（１）。
5. ４以上の数の極を備える前記回転電気機械のステーターと協働するように構成されている請求項１～４のいずれか一項に記載のローター（１）。
6. コイル（Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’、Ｃ１’’’…Ｃ９’’’）が周りに巻かれる前記アーム（Ｂ１…Ｂ１８）によってカバーされる角度は、３６０°が前記回転電気機械の前記ステーターの極の数によって割られたものに実質的に等しい請求項５に記載のローター（１）。
7. 複数のターミナル（Ｖ１…Ｖ１８）が設けられるスリップリング（１１）であって、前記ローター（１）の前記コイル（Ｃ１…Ｃ９’’’）に電力を供給するように構成されているスリップリング（１１）を備え、前記追加の保持巻線は、前記スリップリング（１１）の２つのターミナルを接続する接続ワイヤ（Ｌ１’）である請求項１に記載のローター（１）。
8. 円柱形中央コア（５）と、前記円柱形中央コア（５）から半径方向外向きに延びる複数のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の円周方向の交代と、を備える本体（３）であって、回転軸の周りを動くことができるように設けられることが意図されている本体（３）を備える回転電気機械のローター（１）を製造する方法であって、
   － 前記本体（３）の少なくとも２つのアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の周りにコイルセットの所定の数の巻線を巻き付けて、コイル（Ｃ１…Ｃ９、Ｃ１’…Ｃ９’、Ｃ１’’…Ｃ９’’、Ｃ１’’’…Ｃ９’’’）の少なくとも１つのシリーズを形成する連続するステップ（１０２…１１０、１０２’…１１０’）であって、前記巻き付けステップは、シリーズの２つの隣り合うコイルが少なくとも１つの共通のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）及び少なくとも１つの異なるアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の周りに巻かれ、シリーズの２つの隣り合うコイルが部分的に重なりつつお互いから角度的にオフセットされるように、行われる、連続するステップ（１０２…１１０、１０２’…１１０’）と、
   － 前記本体（３）の少なくとも２つのアーム（Ｂ１…Ｂ１８）の周りに前記コイルセットの少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）を巻き付ける追加のステップ（１１１、１１１’）であって、当該アーム（Ｂ１…Ｂ１８）のうち、少なくとも１つは、半径方向最外側に位置するシリーズの前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’）が周りに巻かれるアーム（Ｂ１…Ｂ１８）に共通し、他のアーム（Ｂ１…Ｂ１８）は、シリーズの前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）が周りに巻かれる前記アームとは異なり、前記少なくとも１つの追加の保持巻線（Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’）は前記最後のコイル（Ｃ９、Ｃ９’、Ｃ９’’、Ｃ９’’’）の巻線と部分的に重なる、追加のステップ（１１１、１１１’）と、
   を含み、
   前記ローターは、回転軸に関してお互いに対して１８０°で配置されたコイルの２つのシリーズを備え、
   前記コイルの２つのシリーズの各々は少なくとも１つの追加の保持巻線を含み、各追加の保持巻線は、前記コイルの２つのシリーズの一方のシリーズから、前記コイルの２つのシリーズの他のシリーズに延びる、方法。
9. 前記連続的な巻き付けステップは、前記回転軸に関して対称的であるコイルの２つのシリーズを形成するように、前記本体（３）上の第１の場所と、前記第１の場所と径方向に反対にある前記本体上の第２の場所とで２つが同時に行われる請求項８に記載の製造方法。

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