JPH08505036A - 高電力密度電動機・発電機用固定子とその作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 半径方向に向いた複数の歯（２４）を有する、複数のセグメント（２０）から形成された高電力密度の回転形電気機械的トランスジューサ用固定子鉄心。この固定子鉄心は、電動機あるいは発電機の円筒形の固定子あるいは電機子を形成するように円周に沿って組合された２個あるいはそれ以上のセグメント（２０）の複合体である。セグメント（２０）は、セグメント（２０）が直線に並べられた場合、治具（５０）の上に、あるいは円筒の周囲に円周に沿って配列された場合、の何れかの場合に、電線（３７）を使って巻かれる。巻かれた固定子は、外側回転子あるいは内側回転子を収容するために、放射状に外側あるいは内側に延びる歯（24）を持つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 高電力密度電動機・発電機用固定子と その作成方法発明の分野 本発明は、ブラシレス直流電動機・発電機用固定子あるいは電機子に関する。 巻線を持つ固定子あるいは電機子は、円筒状の形状に組立られる。本技術は、多 数の歯数を必要とする極数の多い機械に非常に適している。本電動機設計は高電 力密度の電気機械的トランスジューサになることができる。発明の背景 大部分の従来の電動機には、複数の薄板鋼板からつくられた固定子鉄心がある 。個々の電動機用薄板鉄板（lamination）は、スロットと歯を組み込むために必 要な形状をした特製の打ち抜き型（dies）を使用して、鋼の平板から打ち抜かれ る。この方法によって作られた電動機用薄板鉄板は薄い絶縁層で被覆され、つい で複数のこれらの電動機用薄板鉄板は一緒に積み重ねられて、薄板を重ねた固定 子（laminated stator）を形成する。非常に薄い絶縁層によって隔離された電動 機用薄板鉄板を使用して固定子鉄心をつくることは、固定子に生じる各種の鉄損 を制御することを意図している。これらの損失は電動機用薄板鉄板の厚さの関数 であると共に使用する材料の関数である。この種の絶縁方法は、目に見えるレベ ル（macroscopic level）にあるべきだと考えてよいから、大量の材料が（磁気 的にではなく）電気的絶縁層によって相互に絶縁されることを意味している。鉄 損に影響を及ぼす別のパラメータも重要であるが、本考察の範囲を越えている。 第２の方法であるがあまり広く使用されていない従来の方法には、原材料粉末 を「未焼結」状態（”green”shapes）に冷間プレスし、その後で生成品を焼結 してその機械的特製を改善することが含まれているのが普通である。この技術は 、（工作機械を使う必要が非常に少ない）良好な寸法許容度を持ち、材料の無駄 が最小で済む部品を製造する技術であることが良く知られている。またこの技術 は、複雑な幾何学的図形の部品を高信頼度でつくる有効な方法でもある。普通か かる 未焼結材料を焼結することは、寸法と特性が制御された粒子間の拡散が含まれて おり、該材料の溶融温度あるいはそれ以下の温度で達成される。焼結すると機械 的強度、透磁率が増加するが、具合の悪いことに鉄損も増加する。鉄損の増加は 非常に重要なことであるから、この現象を許容可能な限界内に制御するために、 何らかの形の目に見える絶縁手法が採用されなければならない。焼結処理中に鉄 損が増加する理由は、粒子間で発生する拡散が電気的連続性の損失（electrical continuity loss）および渦流損を増加するためである。 この問題を克服するため、Ｒｅｅｎほか（米国特許第４，２５５，４９４号） は、金属粉を冷間プレスして約０．２ミリメートル（０．００８インチ）から約 ３．８ミリメ−トル（０．１５０インチ）の電動機用薄板鉄板にしている。つぎ にこれらの「未焼結」構造体は、機械的強度を増加するため焼結される。これら の部品は完全な環状構造体を形成しているが、これらの板状構造体のいくつかが 一つ一つ上に積み重ねられ、一緒に固定されて固定子がつくられる。個々の粒子 は絶縁されていないが、電動機用薄板鉄板の間に設置された絶縁層により（目に 見えるレベルで）電気的に絶縁される。 別の方法によれば、Ｈｏｒｉｅほか（米国特許第４，７１９，３７７号）は、 冷間固着（cold compaction）の処理中に粉末と樹脂を使用して完全な固定子を 作ることを説明している。磁気特性の劣化を回避けるために、完成した部品は焼 結されない。この方法によってつくられた部品は高抗張力（high tensile stren gth）を持っていない。高透磁率とより高い飽和磁束密度にすることによって磁 気特性を改善するため、無機質の粉末が樹脂に混合されている。高周波損失を低 減するために、固着処理をする前に非常に微量の結合剤が前記混合物に添加され る。 鉄粉で作られた鉄心の渦流損は磁界の変動によって発生する。磁界の変動は、 （永久磁石を実装した）回転子の回転と、電動機の巻線を介して流れる電流の変 化に起因する。燐酸と鉄粉を反応させると、個々の粒子が燐酸鉄でコーティング されることになるが、このコーティングは鉄の電気的連続性（electrical conti nuity）を低下させると共に渦流損を減少することが良く実証されている。その 後でこれらの粒子を焼結すると、燐酸塩コーティングの電気的絶縁特性が破 壊される。 Ｆｉｓｈｅｒ（本譲渡者に譲渡された米国特許第５，００４，９４４号）は、 「未焼結」あるいは燐酸塩コーティングを含む冷間プレスされた鉄粉から成る磁 束運搬要素（flux carrying elements）を使用している。また、「Ｂ」ステージ ・エポキシ樹脂とワックスを固着剤として使用することも開示されている。電気 的特性は許容されているとしても、この材料の機械的特性は、ある種の構造体に 応用するためには不適切である。冷間プレスによって得られる抗張力の最高値は 約１４０．６キログラム/平方センチメートル（約２０００ポンド／平方インチ ）である。この値は、実際に製品をさらに処理したり取り扱うことを可能にする には十分高い値ではなく、高電力密度電動機に要求される力に耐えるためにも十 分な値ではない。機械的強度におけるこの欠点は、回転子組立体をカプセルに封 入するか、あるいは固着剤として巻線と鉄粉棒との間に流し込まれた、ガラス繊 維強化エポキシ樹脂で回転子組立体を充満することによって補償される。しかし 、この構造体の剛性はエポキシ樹脂の弾性率によって決まる。固定子の構成に依 存するが、ある状態における比較的低い弾性率のエポキシ樹脂は、振動する電磁 力によって惹起する好ましくない固定子の変形および力学的効果（dynamic effe ct）が生じる可能性がある。 Ｒｕｔｚほか（米国特許第５，０６３，０１１号）によって説明されているよ うに、最近になって、燐酸塩層だけでなく熱塑性材料でコーティングされた鉄粉 を使用することが可能になっている。この製品は二重コーティング鉄と呼ばれて いる。燐酸塩コーティングの鉄粒子間の大規模な拡散を起こさせるのに十分な高 い温度ではないが、熱塑性材料を溶かすの十分高い温度で鉄粉をプレスすること により機械的特性を向上させることができる。より高い抗張力が得られることに 加え、熱塑性プラスチックでコーティングされた鉄粉を使用する場合、プレスで きる材料の量がかなり多くなる。焼結処理によってつくられる鉄心と異なり、二 重コーティングされた粒子を使って作られた鉄心に内在する電気的絶縁特性は目 に見えないレベルであると考えることができる。つまり、鉄の各粒子は、隣接粒 子から適当に絶縁されているのである。渦流損は、目に見えるレベルではなく、 目に見えないレベルで制御される。 Ｗａｒｄほか（米国特許第４，９４７，０６５号）が説明している発明では、 大きな型枠（mold）の中で二重コーティングされた鉄粉をプレスすることにより 、完全な鉄心が１個（one piece）につくられるている。この方法は、薄い個々 の電動機用薄板鉄板を打ち抜きそれを積み重ねることを回避できることが可能で あるが、この方法には大きな欠点がある。打ち抜き型の初期コストは、電動機用 薄板鉄板を打ち抜くために必要な打ち抜き型よりも大幅に高く、将来大量に生産 する展望があることによってのみ正当化され得る。また、複雑な幾何学的形状で 表面積が大きい部品に含まれる材料の特性を精度良く制御することは困難である 。別の大きな問題は、鉄粉を要求される密度に固着する非常にトン数の大きいプ レスが必要になることである。機械的見地から考えて、高電力密度電動機の固定 子をつくる場合、これらの電動機用薄板鉄板を使って一体成形の固定子をつくる 方法は非実用的であるということになる。 また、一体成形の固定子構造体は、Ｆｉｓｈｅｒ ’９４４で考えられている ような、電動機の重量を減少するために使用される多極・狭隘スロット形電動機 のコンセプトを実現することを困難にしている。 Ｆｉｓｈｅｒ ’９４４の中で、小径の電線を多数の極と組み合わせると、大 きい出力対重量比（power to weight ratio）でかつ高能率の電動機ができるこ とが示されている。このことは、従来形電動機に比較して多数のスロットに巻線 を分散させることにより達成される。また、径の太い電線を使用する場合に共通 して生じるのであるが、電線に誘起する渦電流の減少も見られている。これらの 特徴が要求することは、固定子あるいは電機子は、多数の歯（およびスロット） を使用する設計とすることである。したがって、電機子の周囲に、より均等にコ イルを分散するため、さらに、極数が少なく巻線が集中している従来の設計と比 較して、多数極を収容するために個々の歯は狭いことが要求される。これらの狭 い歯および磁束運搬要素をつくることは、鉄粉技術を使用して成功したことが示 されており、さらに、つくられた部品は必要な磁気特性を備えていることが示さ れている。また、このような電機子の設計により、各種の巻線パターンの実現が 可能になる。Ｆｉｓｈｅｒ ’９４４の中で開示されている回転子は「二重リン グ」構造である。固定子鉄心は、内側回転リングと外側回転リングとの間に配置 される。この構造のために、鉄心の半径方向に作用する電磁力は平衡する。得ら れる鉄心の半径方向の変形は対称であるため、したがって、このデバイスの正常 運転に対して許容できる。然しながら、単リング設計に比較して、二重リング設 計の回転子を使用することに付随する３つの不利な点がある。（ａ）２倍も多く の磁石が使用されているので、磁石のコストが２倍である。（ｂ）回転軸に関す る質量慣性能率が大幅に大きいので、電動機の加速性が小さくなる。（ｃ）これ らの回転子の機械的雑音が大きく、用途によっては許容できない。 Ｆｉｓｈｅｒ ’９４４に対する別の設計は、複数の鉄粉セグメントから成る 固定子鉄心を備えた単リング回転子構成である。半径方向の電磁力は、この鉄心 上では対称に作用しない。回転子構成における差異と鉄心に作用する力のため、 Ｆｉｓｈｅｒ ’９４４に開示されている鉄心構造体は、二重リング設計に対し てより適切なことは大いにあり得る。何故ならば、高温におけるエポキシ樹脂の 弾性率は比較的小さいため、単リング設計の鉄心の半径方向の変形は許容不能な 大きさになり得るからである。発明の要約 本発明の目的は、半径方向に向いた複数の歯を備え、二重コーティング鉄粉を プレスして成形された複数のセグメントで形成された固定子を提供することであ る。したがって、固定子鉄心には２つまたはそれ以上の軸方向に延びたセグメン トが含まれており、これらの複数のセグメントは、電動機あるいは発電機の改善 設計として、並列の細い電線の巻線を備えた円筒形の固定子あるいは電機子を形 成するように円周上に組合わせられる。 電動機および発電機用に、かかる固定子をつくる方法には、二重コーティング された鉄粉をプレス成形することによりセグメントを形成することと、並列で細 い銅線の巻線を使用することが含まれている。巻線は波巻方法によりつくられる 。いくつかの図面の簡単な説明 第１図は、本発明による望ましく成形されたセグメントであって、軸方向に広 がりがあり半径方向に内側に向かって延び、円周上で間隔を置いてスロットと交 互にあらわれる複数の歯を備えた前記セグメントの透視図である。 第２図は、ただ１つの歯を形成するように円周上に配列される２つのモールド されたセグメントの透視図である。 第３図は、本発明による第３のプレス成形されたセグメント（以下プレス成形 セグメントと呼ぶ）の透視図である。 第４ａ図は、一直線に並べられた第１図の複数のセグメントを示す平面図であ る。 第４ｂ図は、一直線に並べられた第２図の複数のセグメントを示す平面図であ る。 第４ｃ図は、一直線に並べられた第３図の複数のセグメントを示す平面図であ る。 第５図は、巻線を受け入れる前に治具上に配置された第１図の複数のセグメン トを示す上から見た図である。 第６図は、第１図あるいは第４ａ図に示すようなセグメントの複数が一直線に 並べられ、それに波巻をすることを示す模式図である。 第７図は、第１図のセグメントの透視図であるが、このセグメントは軸方向に 延びる半径方向の側面に嵌合構造体を有している。 第８図は、第７図と同様、第１図のセグメントの軸方向に延びる半径方向の側 面にある、異なる嵌合構造体を示す図である。 第９図は、第１図のセグメントの複数から成り、半径方向に外側に向かって延 びるフィンを有する環によって円周状装置に保持されている、本発明による固定 子を上から見た図である。 第１０図は、第１図のセグメントの複数から成り、半径方向に外側に向かって 延びるフィンを有する環によって円周状装置に保持されている、本発明による固 定子を上から見た図であり、鉄心が電線によって巻かれ、完全な電機子を形成し ていることを示している。 第１１図は、放射状に外側に向いている歯を有する環状構造体の一部の透視図 である。発明の詳細な説明 本発明のセグメントを形成する場合に使用される二重コーティングされた鉄粉 はニュージャージイのヘーゲナス株式会社（Hoeganaes Corporation）から購入 することができる。これらの粒子をつくる方法は、Ｒｕｔｚ（米国特許第５，０ ６３，０１１号、ここでこの特許に言及することによりこの特許の開示内容は本 願に明確に組み入れることにする）に開示されている。一般に、かかる粉末は、 鉄の粒子の表面に燐酸鉄水和物の層を形成するように、平均的な粒子の直径が２ ０ミクロン〜２００ミクロンの鉄の粒子を燐酸で処理することによりつくられる 。つぎに、この粒子は約３７．８℃（１００°Ｆ）から最高１０９３．３℃（２ ０００°Ｆ）の範囲で、温度によって決まる時間の間加熱される。この硬化工程 によって、ガラス状の燐酸鉄コーティングされた粒子になり、このコーティング が粒子間の良好な電機的絶縁となるのである。燐酸処理工程の後、絶縁された粒 子は、熱塑性材料によってコーティングされ、燐酸鉄の層に対して実質的に均等 な外周表面コーティングが行われる。熱塑性材料を使用する主な理由は２つある 。第１に、重合体は粒子間の絶縁特性を向上して、渦流損をさらに減少する。第 ２に、この材料は鉄の粒子と粒子を固着するので、この粉末を使って形成された 製品の最終抗張力が大きくなる。第３に、ある条件のもとでは、重合体が打ち抜 き型に充填し圧縮中の潤滑油の作用をすることによって、粒子の配分状態をより 均質かつ完全にする。十分な高圧と高温のもとで固着されると、最終形態におけ るこの固着された材料の密度は鉄の理論値の少なくとも９２．７％になる。熱塑 性材料によるコーティングは、たとえばポリエーテルスルホン基やポリエーテル イミドなどの熱塑性材料によるコーティングから選択できる。これらの二重にコ ティングされた粒子は、米国特許第４，９４７，０６５号に考察されているよう に、一体形成の固定子鉄心を形成するため固着成形される（ここでこの特許に言 及することによりこの特許の開示内容は本願に明確に組み入れることにする）。 本発明においては、鉄粉は燐酸で処理され、ついで熱塑性重合体でコーティン グされ、その後、適切な形状をした打ち抜き型を通すことにより要求されるセグ メントの形状にプレスされる。この粉末は、約１６２．８℃（３２５°Ｆ）と約 ２３２．２℃（４５０°Ｆ）との間の温度に予熱された後、約２３２．２℃（４ ５０°Ｆ）と約３１５．６℃（６００°Ｆ）との間の温度に保持されている打ち 抜き型でプレスされる。希望する材料特性のセグメントにするために必要な圧力 は約４．６５トン／平方センチメートル（約３０トン／平方インチ）から約７． ７５トン／平方センチメートル（５０トン／平方インチ）である。つぎに完成部 品は約３１５．６℃（６００°Ｆ）で１時間熱処理（硬化）してもよい。得られ た部品は、最高約１０１９キログラム／平方センチメートル（１４，５００ポン ド／平方インチ）の最終抗張力を持ち、これは意図している用途に非常に適切な 値である。これらの部品の機械工作は必ずしも必要ではないが、この材料の強度 ならば、部品を損傷することなく普通の機械工作の操作を行うことが可能である 。外径が１８０ミリメートル（７．０８７インチ）で軸方向の長さが７２ミリメ ートル（２．８４インチ）の完全な固定子をつくるためには、望ましい電磁気特 性と上に説明した抗張力にするには約７６０トンの力要求される。 かかる力は全く巨大であるから、そのような力を発生させるプレスは非常に高 価である。この出費は、固着成形されたセグメントから固定子を組み立てること により回避することができる。得られる圧縮力の低減は、完全な固定子を作り上 げるセグメント数に比例する。そこで、軽量で強力な電動機につかう固定子ある いは電機子を作るのに、複数のセグメントを使うことができるのである。 本発明によるセグメントは、第１図、第２図、第図３、第７図、第８図および 第１１図にそれぞれ示されている。これらのセグメントは曲線をなしており、一 般に１つの帰路（return path）あるいはベースと、半分の歯あるいは１つまた はそれ以上の歯で形成されている。好適実施例においては、固定子に１０８の歯 があり、回転子に１８の磁極のある電動機に対して、セグメント当たりの最適歯 数は９である。セグメント当たりの歯数を９に選ぶと、さらに別の要求条件、即 ち、１磁極ピッチをカバーする歯数６の１．５倍であるという条件を満足するこ とになる。この最適歯数は、機械的雑音や回転中の振動の影響を回避することと 共に巻線を単純化することに役立つことが判っている。各セグメントの寸法とセ グメントに含まれる歯の数は、コストだけでなく製造と巻線の考慮事項に基づい ている。９歯セグメントの別の利点は、円形構造体に形成する前に歯に巻き線す ることに関して後で説明する。 ９歯のセグメント２０が第１図に示されている。第２図にもっと明瞭に示すよ うに、セグメント２０には、半径方向の奥行き２１、軸方向の長さ２３および円 周に沿った幅２５を持つ帰路２２がある。円周に沿って間隔を置いた歯２４は帰 路２２の半径方向の奥の端部あるいは円周の内側表面に形成されている。歯は半 径方向に内側に向いているので、歯は円周に沿って間隔を置いたスロット２６を 決めている。セグメント２０は２つの軸方向に延びる半径方向の側面２８（その １つだけが完全に透視図に示されている）を持っている。半径方向の全奥行き２ ７は約２０．３ミリメートル（約０．８インチ）で、これは帰路２２の半径方向 の奥行き２１と歯の半径方向の奥行きとの和である。帰路の半径方向の奥行き２ １は約８．９ミリメートル（約０．３５インチ）で、歯の半径方向の奥行きは約 １１．４ミリメートル（約０．４５インチ）である。プレス成形セグメントの軸 方向の長さ２３は約２４ミリメートル（約０．９４７インチ）である。歯２４の 先端３０は歯の残りの本体３１自体より円周に沿った幅が廣い。先端が広いと、 歯のその部分の磁束密度は小さくなる。上に述べた歯数の半分の歯数を備えた固 定子を設計する場合、歯の先端３０を歯の本体３１よりも広くすることがいっそ う望ましく、その結果、図に示しかつ説明したように半閉鎖（semi-closed）ス ロットになる。 １２個のセグメント２０を円形構成に配列することにより、各軸方向に延びる 半径方向の側面２８は円形構成の中心から延びる半径方向の線上に横になり、各 歯の先端は全て半径方向に内側に向いている。このように完全な固定子は、その 外側の直径が約２１０ミリメートル（約８．２９インチ）に形成される。各セグ メントの帰路２２の軸方向に延びる半径方向の側面２８は、第７図に示すような 凸縁部（tongue）と溝部の嵌合面３３あるいは第８図に示すような相欠き（half -lap）嵌合面３５を備えるようにプレス成形するか機械加工することができる。 ９歯のセグメントが最適であると決定したが、他の構成とすることも可能であ る。固定子のセグメントの最大数は、各セグメントが半歯である場合の装置の全 歯数の２倍に等しい。２つの半歯セグメント（half tooth segment）は、第２図 に示す単一歯セグメント３２（single tooth segment）を形成するように組合わ されるが、この場合各セグメントは単一歯の円周の一部である。セグメント３２ は簡単な曲線状の帰路３４、２つの軸方向の端部３６（その１つだけが第２図に 示されている）および２つの軸方向に延びる半径方向の側面３８（その１つだけ が第２図に示されている）を備えている。半歯セグメント３２の軸方向の長さ２ ３および半歯セグメントの全奥行き２７のような寸法は、セグメント２０の寸法 と同一にすることができる。完全な環状固定子を形成するように、（歯と歯の間 に間隔を置いてスロットをつくりながら）２６０個の半歯セグメント３２を円周 に沿って配列することができる。このような固定子の寸法は、セグメント２０を 使用して作られた固定子の寸法と同一である。打ち抜き形の限定された寿命と大 トン数のプレスのコストのため、多数のセグメントを含んだ固定子は経済的理由 から好ましくない。セグメントの数が増加するのに伴い、寸法の許容度も重大な 要因になり得る。それにもかかわらず、ある状況では、半歯セグメントからつく られた固定子が満足される場合がある。他の極端では、１０８の歯を備えた固定 子を、それぞれ５４の歯を備えた２つのセグメントで構成しても良い。これは、 １つのセグメント上の最大の歯数である。寸法許容度および動的挙動に関しては 、５４歯のセグメントは最も好ましい。各打ち抜き型の使用寿命中に多数の固定 子をつくることができる。しかし、その複雑な幾何学的図形の故に、本セグメン トを作るために要求される打ち抜き型の製造はかなり高価になる。その上、固定 子の直径によっては、各セグメントに一貫して均一な材料密度を維持することは 困難であろう。セグメントの製造と巻線の容易さに関して云えば、２７歯を備え たセグメント（固定子当たり４セグメント）をつくることが、より妥当な解であ る。２７歯セグメント４０は第３図に示されている。一般に、セグメント２０、 ３２あるいはセグメント４０など、プレス成形セグメントはどれも、その軸方向 の長さは２４ミリメートル（０．９４７インチ）であるか、あるいは３分割形セ グメント（tripart segment）の軸方向の長さの１／３である。鉄損は目に見え ないレベルで制御されるのであるから、セグメントの軸方向の長さは電磁特性の 制約を受けない。セグメントの軸方向の長さは、型枠をつくることができる精度 と、それを使って部品をつくる材料密度の均質性とによってのみ限定される。こ れらの要因は現在、半歯セグメント３２の軸方向の長さを約５０．８ミリメート ル〜６３．５ミリメートル（約２インチ〜２．５インチ）に限定しいるかのよう に見える。もし可能ならば、セグメントの軸方向の長さを電動機の軸方向の長さ と同一にすることが望ましいが、この長さの一体成形のセグメントで、許容でき る性能仕様になるセグメントを設計することは必ずしも可能ではない。その場合 、固 定子の軸方向の長さを長くするために、それぞれが２４ミリメートル（０．９４ ７インチ）の軸方向の長さを持つ複数のセグメントを端と端を軸方向につないで 配置してもよい。つまり、それぞれが２４ミリメートル（０．９４７インチ）の 軸方向の長さを持つ２つの同じセグメントをつくること、並びに第３図により明 瞭に示されているような３分割形セグメントをつくるため、３つのセグメントを 機械的にあるいは接着剤で重ね合わせることにより、１つの完成された３分割形 セグメントをつくってもよい。第３図の場合、プレス成形セグメント４０は、そ れぞれが２４ミリメートル（０．９４７インチ）の軸方向の長さを持つ３つの同 じ部分（sections）４２、４４、４６から構成されている。この重ね合わされた 部分の間には絶縁材料を追加する必要はない。今までのところ、１回成形でつく られ、最終の軸方向の長さが３８．１ミリメートル（１．５インチ）の９歯セグ メントは、成形型からセグメントを排出するのに必要な力によって破壊されてし まう。成形型からセグメントを排出する場合の難かしさと打ち抜き型自体の安全 性がセグメントの最大軸方向の長さを決定する。打ち抜き型の潤滑油、温度およ び圧縮力の正しい組合わせが判れば、３８．１ミリメートル（１．５インチ）以 上のセグメント長が得られるかもしれない。 本発明による３分割形セグメント２０、４０と単一形セグメント３２とで構成 された固定子は、多数の方法で巻くことができる。望ましい方法では、本発明に よる固定子は各部分で作ることができるという事実によって簡単になった方法が 第４ａ図から第４ｃ図および第６図に部分的に示されている。第４ａ図では、第 １図のセグメントが直線的に揃えられて、上方に向いた１行の歯をつくっている 。ついで歯は、第６図に示す波巻をつくるように巻かれる。本発明によるセグメ ントにした構造体は歯を備えており、マンドレル（mandrell）を使用せずに巻く ことができる構造体である。波巻については、米国特許第５，００4，９４４号 に完全に示されかつ説明されているが、ここでこの特許に言及することによりこ の特許の開示内容は本願に明確に組み入れることにする。さらに１９９０年３月 ３０日出願の米国特許出願シリアル番号第５０２，２３０号でＦｉｓｈｅｒほか により説明されているが、ここでこの特許に言及することによりこの特許の開示 内容は本願に明確に組み入れることにする。波巻は、一般に使用されている重ね 巻 （lap winding）に較べて終端の折れ曲げが短い（short end turn）という特徴 がある。波巻はより小型で低抵抗の巻線となる。ある場合には、波巻は、完成す るのに重ね巻より時間が少ししかかからないので、製造コストの節約になる。第 ６図に示す巻線は、３相電動機の巻線である。スロット当たり電線が複数回通る 電動機（multiple turn per slot motors）に対しては、波巻は好ましくない。 その場合は、プレス成形セグメントは重ね巻により巻かれる。巻線は、たとえば 、３０ゲージ電線３７などの細い絶縁線を使用して行われることが望ましい。一 直線に並べられたセグメントの開いた構造体により波巻が容易になり、さらに絶 縁された３０ゲージの電線を並列に使用すると、必要な円筒形の中に３つのセグ メントを形成することができる可撓性の構造体になる。巻かれた固定子は、一般 に約０．４７キログラム（１ポンド）当たり１．０馬力より強力な、連続して大 きい出力対重量比を持った電動機や発電機になる。セグメントに巻線処理の準備 をする場合、普通スロットの内側表面は、成形された鉄セグメントから成る固定 子鉄心による損傷を防止するためと、地気からの絶縁を追加するため、ノメック ス（ＮＯＭＥＸ）（示されていない）の商標で販売されている薄い絶縁紙が１列 に並べられている。もし固定子の歯数が多いかあるいはスロットが小さいと、絶 縁紙を挿入することが難かしいので時間がかかることになる。これに代わる方法 は、流動床（fluidized bed）の中でＨ級コーティングによりセグメントをコー ティングすることである。これは最高約１３０℃の温度に耐える高温コーティン グである。このコーティングは、カリフォルニアのインダストリ（Industry）お よびニューヨークのオレアン（Olean）に在るデクスター電気材料部（Dexter El ectronic Materials Division）によって販売されている。製品は、エポキシ樹 脂コーティング粉末剤であるＮＯ．ＤＫ１５ＥＧ準拠のコーティング粉末剤を注 文すると問い合わせることにより購入することができる。これは、銅線が巻かれ ているセグメントの堅牢な保護絶縁表面になる。その部分でセグメントが相互に 結合される軸方向に延びる半径方向の側面２８は、該側面の間で要求される物理 的な接触になるようにコーティング材料で清浄に保たれる。 見れば判るように、巻線の簡潔さに関しては、各セグメントの湾曲が大きくな ることを回避するためには、第４ｂ図に示すようにセグメント当たりの歯数を比 較的少なくすることが有利である。しかし、個々のセグメントはそれぞれ、なん らかのハンドリングが必要なのであるから、多数のセグメントを使用することは 完成した固定子の巻線の総製造コストを増加することになるかもしれない。反対 に、平らな面にセグメントが直線状に整列された場合、（セグメントの寸法を大 きくすることにより）セグメントの数を減少すると、第４ｃ図に示すように、湾 曲部が大きくなってしまう。湾曲部が大きいと、巻線の難しさが増える。セグメ ントを使う方法は、広範な設計とオプションを備えている。セグメントを円筒状 の固定子に形成することは巻線が完了してから行われる。 また、巻線が施された固定子の形成は、第５図に示すような部分的治具を使用 することによって達成される。第５図に示すように、１１個の固定子セグメント ２０は、治具５０の上に配列される。治具５０は、固定子の軸方向の長さに等し いかあるいはそれより若干長い。治具５０の端部５２には、ネジ切りされた止め 具要素５８に入るネジ切りされた締め金具５６の穴５４がある。仮想線６０によ り示されているように、穴５４は、止め具要素５８を調整できるように十分に大 きい。この配列により、止め具５８を調整して締め金具５６にねじをねじ込むこ とによって、セグメント２０を治具の内側の円周面に隙間がなくぴたりと納まる ように（in tight fitting manner）円周に沿って配列することができる。 第５図に示す組立体においては、固定子セグメントは円周に沿って置かれてお り、電線の束は治具５０の開いた端部を介して持込むことができるので、固定子 に巻線を巻くことが容易になっている。組み立てられた１１個のセグメントが巻 かれた後、止め具５８が治具５０から取り外され、円形の固定子を完成するよう に終わり部分（last section）が所定の位置に置かれれる。これで巻線が完了す る。この配列は、第４ａ図から第４ｃ図と第６図について説明した方法にしたが って巻線をした後に円形の固定子を形成する場合に発生するかもしれないような 、電線がセグメントの間に挟まれる確率を小さくできる。この後で、巻線構造体 にワニスを塗ることができる。 巻線工程が完了した後、得られた構造体は円筒形に形成され、巻線は図を明瞭 にするため省略されているが、第９図に示すように円筒形のクランプあるいは金 属リング６２あるいはアルミニウムか鋼鉄から成るリングを使用して正確な寸法 にする。周囲温度のもとでは、このようなリングあるいはハウジングの内径は、 円周状に組み立てられた固定子の外径よりも小さい。周囲温度に戻った後、リン グ６２と、円周に沿って配列されたセグメントから形成された固定子との間に組 立体の締まりばめ（interference fit）を生じさせるように、構造体の組立中に クランプあるいはリング６２を加熱し及び/或いはセグメントを冷却することに 対応する熱膨張差を応用する方法（differential thermal expansiontechniques ）を使用することができる。たとえば、セグメントの直径をリング６２の内径よ りも小さくするためセグメントを冷却する。すると、リングは円周状の固定子の 周りに密着する。セグメントが周囲温度に温まると締まりばめがおこる。成形さ れたセグメントの熱膨張係数はおよそ８．０×１０⁶／°Ｆであり、リング６２ の膨張係数はおよそ１３．３×１０^-6／°Ｆであり、鋼鉄製であれば６．０×１ ０⁶／°Ｆである。 以前にちょっと触れたように、Ｈ級コーティング材料を使用する場合、セグメ ントの全表面をコーティングすることは望ましくない。このことは、セグメント の表面をコーティング材料から離しておくため、セグメントの表面をマスクする ことが必要になる。セグメントをマスクする場合に必要となる作業を減小させる ことは経済的である。この目的を達成する１つの方法は、上に説明したように締 まりばめ状態の鉄心を含むセグメントを薄い壁面のチューブ９０の中に組み立て ることであるが、このチューブは第１０図に示すようにセグメントの閉じこめリ ング（containment ring）の役目をする。アルミニウムあるいは鋼鉄でつくられ た閉じこめリング９０は鉄心と同一の軸方向長さでなければならず、さらに壁面 はおよそ１．２ミリメートル（０．０５０インチ）から１．７ミリメートル（O ．０７０インチ）の厚さでなければならない。閉じこめリングとセグメントの締 まりばめにより、Ｈ級コーティングが帰路２２に堆積することが直接的に防止さ れており、軸方向に延びる半径方向の側面２８は、各側面が強制的に隣の側面に 接しているので、Ｈ級コーティングが堆積することが間接的に防止されている。 つぎに、Ｈ級コーティングが歯の先端２４に堆積することを防止するため、その 外径が鉄心の内径に等しいテフロンあるいはナイロンの円筒が、鉄心構造体の内 側直径の空洞に挿入される。この後で、この組立体にH級コーティングが適用さ れ、 ついで鉄心の内径から円筒状のマスク用品（maskingfixture）が取り除かれる。 コーティングされた構造体は、コーティングを硬化するため約１４８．９℃（３ ００°Ｆ）から約２３２．２℃（４５０°Ｆ）の炉の中に１時間から２時間の間 置かれる。余剰コーティングは、旋盤の回転切削処理を使用して閉じこめリング の外径から取り除かれる。 つぎに、望ましくは波巻法を使用して、得られたコーティングされた鉄心／閉 じこめリング構造体に巻線９２が加えられる。鉄心構造体が完全な環状構造体を 決めることを除いて、巻線は上に説明した部分的治具の方法と同様にしてできあ がる。ついで巻線された鉄心構造体はワニスが塗られ、締まりばめでフィン・リ ングあるいはハウジング６２と共に組み立てられるが、フィン・リングあるいは ハウジング６２は上に説明した第９図に示すリング６２と似ている。 固定子組立体の寸法を決めるために使用されるリング６２あるいは複数のリン グは、固定子組立体の永久部品となり、ハウジングと考えて良いものを含んでい る。このハウジングの最も重要な目的は、固定子の過剰変形を防止するため、あ らゆる動作条件のもとで隣接セグメント間の物理的接触を維持することである。 上に考察したように、ハウジングは鋼鉄あるいはアルミニウムからつくられてお り、電動機の熱放散特性を向上するため、第９図および第１０図に示すように、 ハウジングの外側表面に放射状に外側に向いている複数の冷却フィン６４を備え ることができる。完全な構造体は、真空注入法あるいは加圧注入法（vacuum or pressure casting methods）によりエポキシに封入されるか、あるいは工程内で 、従来の電動機の製造工程で普通に使用されているものと同じ適切な溶液の中で ワニスが塗られる。電動機のあらゆる製造工程の中と同様に、巻線は、電線の絶 縁に対する損傷を見つけるため各種テスト方法を受ける。普通これらの方法は、 サージテストおよび高圧（hi-pot）テストとして知られている。 ここまでセグメントについて示しかつ説明してきたが、歯はセグメントの半径 方向の内側凹部に配置されている。第１１図は、円周に沿って配列された２つの プレス成形セグメント８０を示している。これらのセグメントはそれぞれ９歯を 備えているが、歯８２はセグメントの放射状外側凸部に形成されており、外側に 延びる方向に向いている。このような固定子は、歯が放射状に外方向に向いてい るので、上に説明した固定子よりも本質的に巻きやすい。 セグメント８０には帰路８４があり、帰路８４の軸方向の長さ８５は歯本体の 軸方向の長さより長い。このセグメントの歯８２は、大体において帰路８４の外 側凸面の中心部にあり、この構造により肩（shoulder）８８が決められている。 現在のところ、このセグメントを機械工作処理をおこなわずに形成することはで きない。この場合、セグメントはセグメントと同じ軸方向の長さの歯を使ってプ レスされる。つぎに各セグメントの端部は肩を形成するために研磨される。完全 な環状固定子鉄心を組み立てるには、１２個のセグメント８０の帰路の内側凹面 は、セグメントの軸方向側面が隣接セグメントの対応する面に接触しかつ歯が放 射状に外方向に向くように、円筒（示されていない）の周辺の回りに置かれる。 この円筒はアルミニウムあるいは、良好な熱伝導体であり、セグメントの帰路の 軸方向の長さにほぼ等しいかあるいはそれより長い長さを持つ他の比磁性金属か らつくられる。この円筒は、セグメントおよび巻線によって発生する熱のヒート シンクの役目をする。巻線を行う間および大きい出力対重量比を持つた電気機械 的トランスジューサに使用される場合、セグメントが所定の位置にありつづける ことを保証するために、断面が正方形の環状リング８６が、円周に沿って円筒に 配列されたセグメント８０の肩８８の回りに締まりばめで配置される。環状リン グ８６は、不銹鋼あるいはアルミニウムなどの非磁性金属でつくられる。環状リ ングを肩の周囲に取り付けた後、環状構造体は細い絶縁電線で巻かれ、固定子を 完成することができる。 トランスジューサにおいては、固定子は、そのアルミニウム円筒および環状リ ング８６と共に動かないが、回転するため、たとえば円筒の両端に実装された回 転子は固定子のまわりを回転する。動作中のトランスジューサから生じる熱は、 円筒を介して冷却液を循環させることにより除去できる。冷却液は、電動機を実 装するために使用される構造体に配置された円筒の内部と交信する付属品から、 円筒に入って出て行くであろう。 好適実施例を開示しかつ説明してきたが、当業者ならば、色々な変形や修正は 本発明の真の精神と範囲の中にあることを認識できるであろう。例を挙げると、 固定子は、９歯を持つセグメント６個と５４歯を持つセグメント１個で構成する ことができる。セグメントのどんな組合わせも可能である。本発明は１０８個の 歯を持つ固定子に限定されないことも注意されたい。添付の請求の範囲は、かか る変形や修正をすべて含むように意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者 リソ，トマス エー. アメリカ合衆国 80107 コロラド州エリ ザベス，ピー．オー．ボックス 1278，ピ ノン ドライブ 4845

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転形電気機械的トランスジューサ用の環状固定子であって、 少なくともいくつかが同じである複数のセグメントと、 放射状の外側部分と半径方向の内側の歯部分とを持つ軸方向に延びる本体を含 む前記セグメントと、 前記半径方向の内側の歯部分よりも円周に沿った幅が広く、複数の前記セグメ ントが環状構成で組み立てられる場合、複数のスロットは前記半径方向の内側の 歯部分の間で決まりかつ前記放射状の外側部分は、帰路を形成するため相互に接 触している前記放射状の外側部分と、 隣接するセグメントの対応する面と接触するため、軸方向に延びる半径方向の 側面を持つ前記放射状の外側部分と、 を含むことを特徴とする固定子。 ２．少なくとも２つのセグメントを含む、請求項１記載の固定子であって、前 記セグメントのそれぞれは複数の前記半径方向に内側に向かって延びる歯部分を 含み、複数の前記歯は歯本体と歯先端を持ち、かつ少なくとも前記歯の先端のい くつかは組合わされる歯本体より円周に沿った幅が広いことを特徴とする固定子 。 ３．請求項１記載の固定子であって、前記セグメントは、燐酸鉄の第１のコー ティングと熱塑性樹脂の第２のコーティングを持つ鉄粉から形成されることを特 徴とする固定子。 ４．請求項１記載の固定子であって、セグメントは、端と端を軸方向につない で配置された複数の部分の重ね合わせであることを特徴とする固定子。 ５．請求項１記載の固定子であって、半径方向に内側に向かって延びる歯部分 の上に巻線をさらに含むことを特徴とする固定子。 ６．請求項１記載の固定子であって、前記少なくとも２個の結合されたセグメ ントによって形成される環の外径のまわりに同心円状に配置された環をさらに含 むことを特徴とする固定子。 ７．請求項６記載の固定子であって、前記環は外側に向かって放射状に延びる 冷却フィンを有することを特徴とする固定子。 ８．複数のセグメントから電気機械的トランスジューサの固定子をつくる方法 であって、前記セグメントは、放射状の外側部分と半径方向の内側の歯部分と少 なくとも歯の半分とを備えた軸方向に延びる本体を有し、前記放射状の外側部分 は前記半径方向の内側の歯部分よりも円周に沿った幅が広いので、複数の前記セ グメントが環状構成で配置される場合、帰路を形成するため各側部において各セ グメントの軸方向に延びる半径方向の側部は、隣接セグメントの軸方向に延びる 半径方向の側部に接触でき、前記帰路はそこから半径方向に内側に向かって突き 出る複数の歯を持ち、 それによって一行の歯が生成されるように前記複数のセグメントを直線に並べ ることと、 電機子巻線をつくるため前記直線に並べられた歯を巻き線することと、 円周に沿って配置されたセグメントの歯が半径方向に内側に向くように円周状 構造体をつくるため、セグメントを円周に沿って配置することと、 セグメントを円周状に維持するため、円周に沿って配置されたセグメントの外 形の周りに環を締まりばめで密着させることと、 を含むことを特徴とする方法。 ９．請求項８記載の方法であって、前記セグメントは、１つまたはそれ以上の 歯を持つことを特徴とする方法。 10． 請求項８記載の方法であって、前記セグメントは、燐酸鉄の第１のコー ティングと熱塑性樹脂の第２のコーティングを持つ鉄粉から形成されることを特 徴とする方法。 11． 請求項８記載の方法であって、前記環は円周に沿って配列されたセグメ ントの外径よりも小さい内径を持ち、 円周に沿って結合されたセグメントの外径の寸法を前記環の内径よりも小さく するために、円周に沿って配列されたセグメントを冷却することと、 前記環を、冷却された前記円周に沿って配列されたセグメントに密着させるこ とと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 12． 請求項８記載の方法であって、前記環は、前記円周に沿って配置された セグメントの外径よりも小さい内径を持ち、 前記環の内径を、前記円周に沿って配置されたセグメントの外径よりも大きい 寸法に膨張させるため、前記環を加熱することと、 加熱した前記環を前記セグメントの周りに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 13． 請求項８記載の方法であって、前記環は、外側に向かって放射状に延び る冷却フィンを有することを特徴とする方法。 14． 複数のセグメントから電気機械的トランスジューサの固定子をつくる方 法であって、前記セグメントは、半径方向の内側および外側表面と２つの軸方向 に延びる半径方向の表面を決める帰路を持ち、前記帰路は、帰路の半径方向内側 表面に必要な要素を全て含んで形成された少なくとも半分の歯を持ち、 前記複数のセグメントの少なくともいくつかを、湾曲した治具上であって、治 具の開いた部分を決める前記治具の２つの対向する止め具要素の間に、並べるこ とと、 第１のセグメントの第１の軸方向に延びる側面は、隣接セグメントの軸方向に 延びる側面に接触するように、前記セグメントが並べられかつ前記セグメントの 前記歯は、半径方向に内側に向いていることと、 前記セグメントが前記治具に密着して取り付けられるように前記止め具要素を 調整することと、 治具の前記開いた部分の間で電機子の電線を持ち込むことを含み電機子巻線を つくるため前記半径方向に内側に向かって延びる歯を巻き線することと、 完全で閉じた円形構造体をつくるため、前記並べられて巻かれたセグメントに １つまたはそれ以上のセグメントを追加することと、 前記追加されたセグメントを前記電線を使って巻き線することと、 前記治具から前記円形に配列されて巻かれたセグメントを取り外すことと、 セグメントを円周状に維持するため、円周に沿って配置されたセグメントの外 形の周りに環を締まりばめで密着させることと、 を含むことを特徴とする方法。 15． 複数のセグメントから電気機械的トランスジューサの固定子をつくる方 法であって、前記セグメントは、半径方向の内側および外側表面と２つの軸方向 に延びる半径方向の表面を決める帰路を持ち、前記帰路は、帰路の半径方向内側 表面に必要な要素を全て含んで形成された少なくとも半分の歯を持ち、 固定子を形成するため、閉じこめリングの上に複数のセグメントを組み立てる ことと、 第１のセグメントの第１の軸方向に延びる側面が、隣接セグメントの軸方向に 延びる側面に接触するように、前記セグメントが並べられかつ前記セグメントの 前記歯は、前記帰路が閉じこめリングの壁面によりマスクされるように、半径方 向に内側に向いていることと、 歯の先端２４をマスクでマスクすることと、 組立られたセグメントにエポキシ・コーティングを適用することと、 前記歯の先端から前記マスクを取り外すことと、 電機子巻き線をつくるため、前記半径方向に内側に向かって延びる歯を巻き線 することと、 を含むことを特徴とする方法。 16． 請求項１４記載の方法であって、前記環は、前記円周に沿って配置され たセグメントの外径よりも小さい内径を持ち、 円周に沿って結合されたセグメントの外径の寸法を前記環の内径よりも小さく するため、円周に沿って配列されたセグメントを冷却することと、 前記環を、前記冷却されたセグメントに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 17． 請求項１４記載の方法であって、前記環は、前記円周に沿って配置され たセグメントの外径よりも小さい内径を持ち、 前記環の内径を、前記円周に沿って配置されたセグメントの外径よりも大きい 寸法に膨張させるため、前記環を加熱することと、 加熱した前記環を前記セグメントの周りに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 18． 請求項１５記載の方法であって、前記閉じこめリングは、前記円周に沿 って配置されたセグメントの外径よりも小さい内径を持ち、 円周に沿って結合されたセグメントの外径の寸法を、前記閉じこめリングの内 径よりも小さくするために、円周に沿って配列されたセグメントを冷却すること と、 前記閉じこめリングを、前記冷却されたセグメントに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 19． 請求項１５記載の方法であって、前記閉じこめリングは、前記円周に沿 って配置されたセグメントの外径よりも小さい内径を持ち、 前記閉じこめリングの内径を、前記円周に沿って配置されたセグメントの外径 よりも大きい寸法に膨張させるため、前記閉じこめリングを加熱することと、 加熱した前記閉じこめリングを前記セグメントの周りに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 20． 回転形電気機械的トランスジューサ用の環状固定子であって、 少なくともいくつかが同じである複数のセグメントと、 半径方向の内側部分と放射状の外側の歯部分とを持つ軸方向に延びる本体を含 む前記セグメントと、 前記放射状の外側の歯部分よりも円周に沿った幅が広く、複数の前記セグメン トが環状構成で組み立てられる場合、複数のスロットは前記放射状の外側の歯部 分の間で決まりかつ前記半径方向の内側部分は、帰路を形成するため相互に接触 している前記半径方向の内側部分と、 隣接するセグメントの対応する端面と接触するため、軸方向に延びる放射状の 側面を持つ前記半径方向の内側部分と、 を含むことを特徴とする固定子。 21． 請求項２０記載の固定子であって、前記セグメントは、燐酸鉄の第１の コーティングと熱塑性樹脂の第２のコーティングを持つ鉄粉から形成されること を特徴とする固定子。 22． 複数のセグメントから電気機械的トランスジューサの固定子をつくる方 法であって、前記セグメントは、半径方向の内側部分と放射状の外側の歯部分と 少なくとも１つの歯とを備えた軸方向に延びる本体を有し、前記半径方向の内側 部分は前記放射状の外側の歯部分よりも円周に沿った幅が広いので、複数の前記 セグメントが環状構成で配置される場合、帰路を形成するため各側部において各 セグメントの軸方向に延びる放射状の側部は、隣接セグメントの軸方向に延びる 放射状の側部に接触でき、前記帰路はそこから放射状に外側に向かって突き出る 複数の歯を持ち、円周に沿って配置されたセグメントの歯が放射状に外側に向く ように、セグメントを円周の周りに配置することと、 電機子巻線をつくるため前記直線に並べられた歯を巻き線することと、 を含むことを特徴とする方法。 23． 請求項２２記載の方法であって、前記セグメントは１つまたはそれ以上 の歯を持つことを特徴とする方法。 24． 請求項２２記載の方法であって、前記セグメントは、燐酸鉄の第１のコ ーティングと熱塑性樹脂の第２のコーティングを持つ鉄粉から形成されることを 特徴とする方法。 25． 請求項２２記載の方法であって、複数の前記セグメントの帰路の軸方向 の長さは、前記歯の軸方向の長さより長く、前記長さの差は、前記セグメントの 放射状の外側部分に少なくとも１つの環状の肩を決め、 前記セグメントを円周状の位置に維持するため、環状の保持リングを前記セグ メントと肩の周りで締まりばめで密着させること、 を含むことを特徴とする方法。 26． 請求項２５記載の方法であって、前記保持リングは、環状の肩の外径よ りも小さい内径を持ち、 前記肩の寸法を前記保持リングの内径よりも小さくするために、円周に沿って 配列されたセグメントを冷却することと、 前記リングを、前記冷却されたセグメントに密着させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。 27． 請求項２５記載の方法であって、前記保持リングは、環状の肩の外径よ りも小さい内径を持ち、 前記リングの内径を、前記肩の外径よりも大きい寸法に膨張させるため、前記 リングを加熱することと、 前記セグメントを円周状に維持するため、加熱した前記リングを前記肩に密着 させることと、 をさらに含むことを特徴とする方法。