JPH1141885A - 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 - Google Patents

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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JPH1141885A
JPH1141885A JP10110020A JP11002098A JPH1141885A JP H1141885 A JPH1141885 A JP H1141885A JP 10110020 A JP10110020 A JP 10110020A JP 11002098 A JP11002098 A JP 11002098A JP H1141885 A JPH1141885 A JP H1141885A
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teeth
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ベルナール・ムルトン
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サンタンデール・エデユアルド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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提供する。 【解決手段】 磁気回路が励磁部材を有するロータ
（２）、および磁気回路がステータコイルを有するステ
ータ（１６）を含む回転電気機械において、ロータの磁
気回路が軸（１）を含み、この軸上に端部フランジ
（３）、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）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（９）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（１０）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、１
５）が収容されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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２
４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、６
４ｂ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７
３、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８
４ｎ−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８
４ａ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１
０３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１０
４と他方の端部フランジ１０３の間において環状部材１
０５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１
１２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１
１７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１
５６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１
５９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１
６０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１６
０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、１
８６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１８
８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１８
３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１
９８、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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モハメツド・ガブシ フランス国、94230・カシヤン、リユ・カ ミーユ・デムラン、５ (72)発明者 ベルナール・ムルトン フランス国、35200・レンヌ、アレ・シモ ーヌ・ベイユ、14 (72)発明者 サンタンデール・エデユアルド フランス国、94320・テイエ、リユ・ポー ル・セザンヌ、33 (72)発明者 ホアン・エマニユエル フランス国、75001・パリ、リユ・ドウ・ ラ・コソヌリ・12

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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（１
    ６；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；１０
    ３；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；６
    ４ａ；６４ｂ；８４ａ、・・・、８４ｎ；１０６、１０
    ７；１５４、１５５；１８４、１８６）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（９；２
    ９；６８；８８；１０８、１０９；１６２；１７５；１
    ９１）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（１０；３０；６９
    ａ、６９ｂ；８９ａ、・・・、８９ｎ；１１０；１６
    ３；１７６；１９２）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；１１５、１１６、１２０、１２１；１６
    ５、１６６、１６７、１６８；１９３、１９４、１９
    ５、１９６）が収容されていることを特徴とする回転電
    気機械。
  2. 【請求項２】 ロータの磁気回路が、歯付きディスク
    （４）を含み、この歯付きディスクの歯（５）が、環状
    部材（９）のスロット（１０）に噛み合っており、歯付
    きディスク（４）が、端部フランジ（３）の間において
    軸（１）上に取付けられており、かつ励磁部材が、端部
    フランジ（３）と歯付きディスク（４）との間における
    ギャップ内に配置されたリングコイル（１４、１５）で
    あることを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
  3. 【請求項３】 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）であることを特徴とする請求項１に記載
    の電気機械。
  4. 【請求項４】 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（２
    １）上に直接取付けられていることを特徴とする請求項
    ３に記載の電気機械。
  5. 【請求項５】 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（４
    ２）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３に記載の電気機械。
  6. 【請求項６】 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
    のと間に配置された小さな磁石（３１ａ、３１ｂ、３１
    ｃ、３１ｄ）によって囲まれていることを特徴とする請
    求項３から５のいずれか一項に記載の電気機械。
  7. 【請求項７】 歯付きディスク（６４ａ、６４ｂ）を有
    する二つの電気機械を並置することによって得られ、一
    方の歯付きディスク（６４ａ）の歯（６５ａ）が、他方
    の歯付きディスク（６４ｂ）の歯（６５ｂ）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（６４ａ、６４ｂ）の歯（６５ａ、６５ｂ）が
    噛み合ったスロット（６９ａ、６９ｂ）を有する共通の
    環状部材（６８）が、端部フランジ（６３）に取付けら
    れており、かつそれぞれの歯付きディスク（６４ａ、６
    ４ｂ）と対応する端部フランジ（６３）との間に配置さ
    れたリングコイル（７３、７５）に加えて、リングコイ
    ル（７４）が、二つの歯付きディスク（６４ａ、６４
    ｂ）の間に配置されており、二つの隣接するコイル内の
    電流が、逆方向になっており、かつ機械のステータ（７
    ５）が、歯付きディスク（６４ａ、６４ｂ）に面した二
    つの磁気回路部材（７６ａ、７６ｂ）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（７７）を
    有することを特徴とする請求項２に関連して請求項１に
    記載の電気機械。
  8. 【請求項８】 歯付きディスク（８４ａ、・・・、８４
    ｎ）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、・・・、８４
    ｎ）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、・・・、９４
    ｎ）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（９
    ６）を有することを特徴とする請求項２または請求項３
    に関連して請求項１に記載の電気機械。
  9. 【請求項９】 励磁部材が磁石であり、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、９４
    ａ、・・・、９４ｎ、９３）が、反対の極性を有するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の電気機械。
  10. 【請求項１０】 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９に記載の電気機械。
  11. 【請求項１１】 励磁コイル（１１５、１１６）を備え
    た歯付きディスク（１０７）を有する電気機械と歯付き
    ディスク（１０６）および励磁磁石（１２０、１２１）
    を有する電気機械とを並置することによって得られ、か
    つ励磁コイルを有する機械と励磁磁石を有する機械とを
    接続する中間フランジ（１０４）を含むことを特徴とす
    る二重励磁タイプに関連して請求項１、２および３に記
    載の電気機械。
  12. 【請求項１２】 ロータ（１０２）の端部フランジ（１
    ０３）が、直接ロータの軸（１０１）上に取付けられて
    おり、中間フランジ（１０４）が、励磁コイル（１１
    ５、１１６）を有する機械の環状部材（１０５）の一方
    の端部に取付けられており、励磁磁石を有する機械の一
    部である歯付きディスク（１０６）が、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、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）が、中
    間フランジ（１０４）と他方の端部フランジ（１０３）
    との間において環状部材（１０５）上に取付けられてお
    り、開口を有する環状部材（１０８、１０９）が、一方
    において励磁磁石を有する電気機械の端部フランジ（１
    ０３）に、かつ他方において励磁コイルを有する機械の
    端部フランジ（１０３）に取付けられており、環状部材
    （１０８、１０９）が、中間フランジ（１０４）に当た
    り、かつ機械のステータ（１２２）が、歯付きディスク
    に面しかつステータコイル（１３４）を有する二つの磁
    気回路部材（１２３、１２４）を含むことを特徴とする
    請求項１１に記載の電気機械。
  13. 【請求項１３】 励磁磁石（１６７、１６８）を有する
    少なくとも一つの機械と励磁コイル（１６５、１６６）
    を有する少なくとも一つの機械との組合せによって得ら
    れ、励磁コイルを有する機械の要素が、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ことを
    特徴とする二重励磁タイプに関連して請求項１、２およ
    び３に記載の電気機械。
  14. 【請求項１４】 ロータ（１５２）が、二つの端部フラ
    ンジ（１５３）、一方の端部フランジ（１５３）に面し
    た歯付きディスク（１５４）、他方の端部フランジに面
    した歯付きディスク（１５６）および端部フランジに結
    合する歯付きディスク（１５４、１５６）の間において
    中間歯付きディスク（１６０）、端部フランジ（１５
    ３）に取付けられたスロット（１６３；１７６）を有す
    る環状部材（１６２；１７５）、環状部材（１６２）の
    スロット内に噛み合った歯付きディスクの歯（１５５、
    １５７、１６１）、端部フランジ（１５３）とこれらの
    端部フランジに結合する歯付きディスク（１５４、１５
    ６）との間に配置された励磁コイル（１６５、１６
    ６）、および端部フランジ（１５３）に結合する歯付き
    ディスク（１５４、１５６）と中間歯付きディスク（１
    ６０）との間に配置された磁石（１６７、１６８）を含
    むことを特徴とする請求項１３に記載の電気機械。
  15. 【請求項１５】 歯付きディスク（１５４、１５６、１
    ６０）の歯（１５５、１５７、１６１）が、環状部材
    （１６２）のそれぞれのスロット（１６３）内に噛み合
    っており、一つの歯付きディスクの歯を収容する一連の
    スロットが、それぞれ隣接する歯付きディスクの歯を収
    容する一連のスロット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特徴とする請求項１４に記載の電
    気機械。
  16. 【請求項１６】 環状部材（１７５）が、単一系列のス
    ロット（１７６）を有し、これらのスロットのそれぞれ
    内に、歯付きディスク（１５４、１５６、１６０）の三
    つの歯（１５５、１５７、１６１）からなるグループ
    が、同時に噛み合っていることを特徴とする請求項１４
    に記載の電気機械。
  17. 【請求項１７】 ステータ（１６９）が、歯付きディス
    ク（１５４、１５６、１６０）に面した三つの磁気回路
    部材（１７０、１７１、１７２）を含み、かつこれらの
    磁気回路部材上にステータコイル（１７３）が取付けら
    れていることを特徴とする請求項１３から１６のいずれ
    か一項に記載の電気機械。
  18. 【請求項１８】 励磁コイル（１９５、１９６）を有す
    る少なくとも一つの機械と励磁磁石（１９３、１９４）
    を有する少なくとも一つの機械との組合せによって得ら
    れ、励磁磁石を有する機械の要素が、励磁コイルを有す
    る機械の要素のそれぞれ反対側に配置されていることを
    特徴とする二重励磁タイプに関連して請求項１、２およ
    び３に記載の電気機械。
  19. 【請求項１９】 それぞれ歯付きディスク（１８４、１
    ８６）に結合する二つの端部フランジ（１８３）、端部
    フランジに結合する歯付きディスク（１８４、１８６）
    の間に配置された中間歯付きディスク（１８８）、歯付
    きディスク（１８４、１８６、１８８）の歯（１８９）
    内に噛み合ったスロット（１９２）を有し、かつ端部フ
    ランジに取付けられた環状部材（１９１）および歯付き
    ディスク、端部フランジ（１８３）と端部フランジに結
    合する歯付きディスク（１８４、１８６）との間に配置
    された磁石（１９３、１９４）、および歯付きディスク
    （１８４、１８６）と中間歯付きディスク（１８８）と
    の間に配置されたコイル（１９５、１９６）を含むこと
    を特徴とする請求項１８に記載の電気機械。
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