JPH08504557A - 共軸スロットバー付き多相電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 追加の結合導体によりリンクされた既知の共軸スロットバー付き電気機械には、小さい接面との多数の接合があるため、その製造コストおよび妨害への感受率が増加される。薄い断熱層のみで相互に分けられた隣接する、歪曲半径なしの型として組立式に造られた結合導体（44-46）およびそれらの表面領域全体は、それらの長方形の伝導断面を変えて電流の伝導に使用される。導体レーン（39,40）は、うねった形のレイヤまたは8字型のループのいずれかの形を採る。コネクタヘッド内の断熱材の割合および異なる結合導体設計（41-46）の数は分割バーの使用によりが最小化することができ、接合数は単一ピースとして組立式ユニット（41,42,43）により半減することができる。円錐形の設計で取り付け工程がさらに容易になる大きい接面は、結合導体端での導体断面における軸の増加の結果である。隣接する溝から導体レーンの拡大された断面（69）を互いに軸方向に後ろに配置することにより、全ての接合がコネクタヘッドの外側半分に配置され、測量および製造後の調整の目的のために随時アクセス可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】 共軸スロットバー付き多相電気機械 発明の詳細な説明 （技術分野） この発明は、機械の最低1面において結合導体の取り付けにより相互に接合され る共軸スロットバー付き多相電気機械に関するものである。 （従来の技術） 導体の構造設計および構成は、非常に効率的な電気機械における出力密度の増加 に顕著な役割を果たす。 米国特許4,115,915には、断熱板に糊付けされた曲線状の導体により共軸スロッ トバーが接合される工程が説明されている。しかし、この工程の接合点数が多い ことおよび構造設計は、高価な製造コストを意味し、妨害感受率を増加するもの である。 従って、この発明は、高度な出力密度と同時に低度な損失、並びにコストが経済 的でコントロールおよび製造後の調整が容易で簡単な製造方法を達成するために 、共軸スロットバー付き電気機械の開発を促進する目的に基づくものである。 （発明の概要） この発明に基づいて、軟性磁気体の1面に隣接するコネクタヘッドにおいて薄い 断熱層でコーテイングされた前述のコネクタヘッドの導体部分が接線方向および 軸方向に相互に接触し、それにより使用可能な空間と短い導体をほぼ完全に活用 することができるように、半径を歪曲せず可変断面を付けた組立式の型取りされ た部品として結合導体を設計することで、この目的が達成される。うねった形の レイヤまたは8字型のループに導 体を構成することで、コネクタヘッド空間が電流の伝導に一律に活用される。ま た、分割バーの使用により、コネクタヘッド内の断熱材の割合および異なる結合 導体設計の数が最小化される。組立式ユニットでは、アセンブリで実現する必要 がある接合数が、そのスロットバー数に半減される。その二等分コネクタヘッド を使用する構成では、後で随時試験および修理するためにそのアセンブリで実現 する必要がある全ての接合に容易にアクセスすることができるようになる。さら に、結合導体端の軸拡大および接面の円錐形の設計により、導体部品の溶接が顕 著に改善される。 説明では、リンクレイヤに隣接する磁極ピッチの2つの溝のスロットバーを結合 する全ての結合導体がセクタとして指定されている。Ｏ字型のセクタを使用する コネクタヘッドは、軟性磁気体の中核の平面上の空間だけではなく、空気ギャッ プと磁石の平面上の空間も活用する。 図は、この発明の望ましい具体例を示すものである。 （図の簡略な説明） 図１は、導体の構成およびオフセットレイヤを使用する導体レーンのリンクレイ ヤの側面を示す。 図２は、導体の構成および8字型のループを使用する導体レーンのリンクレイヤ の側面を示す。 図３は、Ｏ字型の結合導体を使用する2レイヤ、3位相の機械のコネクタヘッドか らの切り抜きを示す。 図4は、Ｏ字型のセクタを使用する3レイヤ、2位相の機械の2個の導体レーンから の切り抜きを示す。 図5は、二等分コネクタヘッドおよびＯ字型のセクタを使用する4位相の機械の導 体レーンからの電流方向変換導体での切り抜きを示す。 図6は、Ｕ字型の結合導体を使用する4位相、12磁極の機械からの3レイヤの導体 レーンの2個のリンクレイヤの側面を示す。 図7は、スライドして同形リンクレイヤを構成する際の図6からの導体レーンの全 てのユニットを表す。 図8は、図6の機械のコネクタヘッドの外側半分にある2個のリンクレイヤの全て の結合、電流方向変換、および供給導体を示す。 （実施例の説明） 図1は、レイヤでの導体レーン（13）の数列の切り抜き、および各溝に対して各 々6個のスロットバーを使用する（Zn=6）6位相導体設計が選択されたリンク（14 ,15）の2平面の側面図を示している。リンク（15）の前部平面並びにリンク（14 ）の後部平面にあるＯ字型のセクタの大きい窓から分かるように、コネクタヘッ ドは二等分されている。直列接続により導体レーン（13）を構成する導体要素は 、（1）から（12）までの番号が付けられている。矢印の記号で示された電流が 、描写したセクションの切り抜きの左上から入ってくると、初めに導体要素（1 ）および（2）から構成される第1レイヤでうねるような経路で左から右へ、次に 導体要素（3）および（4）の第2レイヤで右から左へ、など流れる。従って、各 レイヤは、空気ギャッブまでの間隔が同じ位相の全てのスロットバーの直列接続 から構成される。リンク空間は、電流の伝導に完全且つ同等に活用される。この とき、連続するレイヤ内の電流は、接線方向の反対方向へ流れている。従って、 結合導体は、軟性磁気体に歯が当るように、コネクタヘッド内の空間を活用する 。レイヤの変化は、切り抜きの外側にある非対称の端がある電流方向変換導体で 起る。電流を左から右へ伝導する要素の線影は、より濃くなっている。また、電 圧の減少と共に、線影の角度も小さくなっている。コネクタヘッドの平等な活用 と同時に様々な結合導体の設計を最小化を可能にするもう1つのリターン変数は 、1つまたは2つのレイヤで8字型の数列を示す。奇数のZnでは、導体レーンが機 械の周囲を前方向と後方向のループで1度だけ囲む。従って、単一レイヤとして 指定される。偶数のZnでは、導体レーンが機械の周囲を1番目のループされたサ イクルの後に接線方向に反対方向に2度目に囲む。従って、2レイヤとして指定さ れる。 図2は、二等分されたコネクタヘッドなしの5位相機械からの単一レイヤ8字型数 列を使用する導体レーンのセクションの切り抜きを示す。ここでは、下に示され ているリンク（19）の平面が前部コネクタヘッドのリンクの最も奥の部分の平面 であり、上に示されているリンク（18）の平面が後部コネクタヘッドの最も手前 の部分の平面である。リンク（19）の内側平面が前述のリンクの平面で接するス ロットバーの左および右にある歯の表面全体の各々を占めるのに対して、リンク （18）の外側平面には他の導体レーンのスロットバーを使用しないので、コネク タヘッドの高さ全体を活用することができる。図では、電流が左上にある導体レ ーン（17）の描写されたセクションの切り抜きから入り、（20）から（29）まで の順序で10個の導体要素を介して2個の隣接する磁極ピッチに流れている。その 電流は、軟性磁気体中でのほぼ全ての通過でその接線方向の流れの方向を変える 。導体要素（20）から（21）および（25）から（26）へ通過する場合のみ、その 左から右への優性の方向が異なる。これらの位置では、ループの回転方向が逆に なる。要素（20）および（22）または（25）および（27）は各々同一で、電流方 向変換導体が不要である。従って、リンクの各平面は、４個だけの異なる導体設 計から構成される。 図3には、二等分されたコネクタヘッドなしの3位相機械のコネクタヘッドの6極 ピッチを構成する切り抜きが立体で描写されている。共にスライドして合わせる と隣接するようになるリンク（30,31,32）の平面は、それらの構造設計を示すた めに間隔を開けて描写されている。さらに視覚化を向上するため、リンクの全て の平面はユニット（33-38）で構成されている。これらのユニットは溝開口部の 表面までの間隔が異なるスロットバーを各々結合する。溝開口部では、リンク平 面の全ての導体要素は同じ設計である。描写された設計では、リンク30の交差し ない外側平面が外部表面全体を被っている。その代り、2個の外側平面には、二 等分されたコネクタヘッドの場合のように、窓を付けることができる。その窓か ら、リンクの最も手前にある平面の隣にある導体断面の拡大を軸方向に外側へ延 ばすことができる。リンクの内側平面がユニットから構成されているならば、組 立で実現される全ての接合に外側からアクセスすることができる。導体および隣 接する導体部品の大きい長方形の断面では各々、より高度な出力密度および低い オームの損失、並びにこの中の導体組立全体の頑丈な構造という結果となる。ま た、軟性磁気体を介するまたは隣接する冷却体への直接の廃棄熱の消散が改善さ れる。片側の表皮効果のため、希望の溝の深さのための分割バーを使用する必要 があることもある。 図4は、１個の導体レーン（39）の2極ピッチ、またその他の導体レーン（40）の 6極ピッチを描写する2位相の機械の2個の導体レーン（39）および（40）の部分 的切り抜きを示す。導体要素の対称端は、オフセットレイヤからのリターン変数 を表している。交差しない結合導体（44,45,46）ではコネクタヘッドの空間が溝 の高さのレベルで制限されるのに対して、ユニット（41,42,43）のリンク軸方向 に広げられたリンクによりそのリンク空間が専用に活用されることが特徴である 。ここでは、ユニット（41,42,43）のリンクが溝の高さの上および下に放射状に 配置され、Ｏ字型の構造設計を表している。ユニット47の端は円錐形で、4面全 てがその結合導体の凹部48で囲まれている。押し合わせる際、不可避な製造上の 許容誤差は軟性導体材質のわずかな歪みにより補正されるため、接合での局所融 解のために好ましい状態が作り出される。切り抜きの左側にある2個の導体レー ン（39,40）を軸方向にスライドして合わせると、コンパクトで空洞がないコネ クタヘッドが形成される。その中では、結合導体（49）のリンク平面が、リンク （50）の同形の複数の平面の内側に放射状に配置される。これらの2個の導体レ ーンは同じ設計である。 図5は、5レイヤ、4位相の機械の導体レーンを示し、その中には電流方向変換導 体を含む選択の切り抜きが示されている。溝の高さのレベルに配置された結合導 体の端の導体断面の軸の拡大は、導体へッドでの空間活用の改善に役立ち、結合 導体とスロットバーとの間の接面が2倍になる。また、リンク（68）の内側平面 での導体断面（69）の拡大は、リンク（67）の外側平面での断面よりも溝幅1個 分狭くなっている。それらの導体断面（69）の軸の拡大は軟性磁気体の方向を指 すため、それらの供給導体（51,66）および電流方向変換導体（54,57,60,63）は リンク（67）の最も手前の平面に配置される。電流は、中央上に示される供給導 体（51）から導体レーンに入り、同様の複数の構造設計（52）および結合導体設 計（53）から独占的に構成される第1レイヤで機械の周辺全体を通過し、第1電流 方向変換導体（54）から第2レイヤへの入口溝の真上で変わる。一方、前述の第2 レイヤは、2個の導体要素（55）および（56）から構成され、その機械の周辺全 体で反対方向に通過される。4個の電流方向変換導体（54,57,60,63）は、それら のレイヤ端で入口溝のスロットバーに全て結合される。ただし、最後のレイヤは 電流方向変換導体の代りに第2番目の供給導体（66）で直接終端する。結合導体 （67）のリンクの平面に2個の電流方向変換セクタがあるため、異なる導体要素 設計の数は11個（コネクタ5個+電流方向変換4個+供給2個）に増えるが、リンク （68）の同形の複数の平面は5個だけの異なる構造設計から構成される。 図6、7、および8には、Zn＝3のオフセットレイヤを使用する導体数列の選択対象 である二等分されたコネクタヘッドおよびＵ字型のセクタを使用する4位相、12 磁極の機械の例で、環状導体設計の構造設計が示されている。 図6は、導体レーン（70）のリンク（81,82）の2平面の正面図を示す。右上に描 写されたリンク（81）の同形の複数の平面は、後部結合ヘッドの内側半分の一部 で、多少縮小されて示されている。前述のリンクの同形の複数の平面には、電流 方向変換セクタがなく、有利に3個の同様の構造設計（72,75,78）で構成されて いる。その結合導体（82）のリンクの平面は、左下に示されている。これらの3 個の導体設計（73,76,79）の他、2個の電流方向変換導体（74,77）並びに上部セ クタ2個にある2個の供給導体（71,80）から構成される。従って、導体レーンは 、合計10個の異なる構造導体設計（同形の3個+結合3個+電流方向変換2個+供給2 個）から構成される。同じレイヤの導体要素は、同じ角度の線影で示されている 。 図7は、コネクタヘッドの内側半分のリンク（81）の平面を3個の同様の構造設計 （72,75,および78）から組み立てる方法を示す。導体部品をスライドして合わせ ることで、コネクタヘッドの同じ半分に属するリンクの第2番面の同形平面と共 に軟性磁気体への組立方法を簡易化する自給の、空洞がないパッケージ（85）を 得る方法が明らかになる。ユニットが溝に遊ばないように配置されている場合、 例えば接着レイヤなどの追加固定を使用することができる。 図8の上部には、コンパクトなパッケージ（86）に既に組み立てられた図7のリン クの同形平面に属する結合導体のリンクの平面が示されている。前述のリンクの 平面の下には、リンクの外側平面の次の導体要素が軸方向にオフセットする配列 で描写されている。その中では、1レイヤの導体要素が軸平面に示されている。 それらをスライドして合わせる工程中、コネクタヘッドの外側半分の全ての導体 要素がコンパクトな環状のディスクを形成することが明らかになる。同様パッケ ージ（85）を軟性磁気体にスライドして挿入すると、これらのディスクがそれら の端の上に軸方向に押さえられる。全ての結合には、外側からアクセスすること ができ、結果として完成した導体レーンが非常に低い内部抵抗値になる、例えば レーザー光線または電子光線により融解することができる。抵抗値が高すぎる場 合、繰り返しターゲットした融解および／または導体材質の局所適用によ る製造後の調整が可能である。スロットバ面端の凹部は示されていない。リンク の両平面において、3個の結合導体設計（73,76,79）および2個の供給導体（71,8 0）はそれらが対称端であるため同じであるが、電流方向変換導体（74,77または 各々83,84）は異なつている。磁極のペア数に関わらず、導体設計全体には15個 の導体要素設計（同形6個+コネクタ3個+電流方向変換4個+供給2個）を要する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械の最低1面において結合導体の取り付けにより相互に接合される、共軸 スロットバー付き多相電気機械。 軟性磁気体の表面側に隣接するコネクタヘッドが可変断面があり半径を歪曲せず に（41-46）組立式部品として型取られた部品、薄い接着剤および/または断熱層 により分けられた接線方向および軸方向に相互に隣接する導体部品から構成され 、リンク（49,50）の平面の全ての導体部品が1位相に属し、またコネクタヘッド 内で軸方向に連続するリンクの平面数が磁極ピッチごとの溝の数に対応するもの 。 ２．主張1で述べられた下記を包括する多相電気機械。 リンク（81,82）の全ての平面が完全な環状のパッケージ（85,86）を各々構成し 、リンク（81,82）の平面の2個の接線方向に順番のセクタにある結合導体（73,7 6,79）の数が多くても1個の結合導体により区別されているもの。 ３．主張1で述べられた下記を包括する多相電気機械。 導体レーン（70）が溝ごとのスロットバー数に対応するレイヤ数の直列結合によ り構成され、1レイヤが異なる磁極ピッチに配置された最低3個のスロットバー並 びにそれらの結合導体（73,76,79）から構成され、コネクタヘッドの隣接するレ イヤにおいて電流の接線方向が相互に反対であるもの。 ４．主張1で述べられた下記を包括する多相電気機械。 異なる磁極ピッチの1個のスロットバーのみが導体レーン（17）にある2個の連続 するスロットバー間の溝に配置され、2個の隣接する磁極ピッチの最低各1個のス ロットバーから電流が戻されるもの。 ５．主張1で述べられた下記を包括する多相電気機械。 伝導するように結合される対象の導体レーン（39,40）の1個置きの結合導体が、 2個の各々のスロットバーと共に組立式ユニット（41,42,43）を構成するもの。 ６．主張1で述べられた下記を包括する多相電気機械。 スロットバーが分割バーとして設計されているもの。