WO2003007459A1

WO2003007459A1 - Machine electrique synchrone hybride

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Publication number: WO2003007459A1
Application number: PCT/JP2001/005980
Authority: WO
Inventors: Andrej Detela
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc.
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1416619A1; US7034425B2; EP1416619A4; JP4773053B2; EP2061140A3; US20040207281A1; JPWO2003007459A1; EP1416619B1; SI1416619T1; EP2061140A2

Description

ハィブリッド同期電気機械技術分野

本発明は、横断磁束により駆動されるハイプリッド同期電気機械に関するものである。さらに詳しくは、明本発明は、モータ内での渦電流損失を最小化できるように構成され、類似構造の従来のモータに比べてエネルギ効田

率が改善されたハイブリヅド同期電気機械に関するものである。背景技術

ハイブリッド電気機械は同期式電気機械に分類され、構造は、エアーギヤップの磁場密度を高める内蔵永久磁石が備わったステッピングモータと同様であるが、ステッピングモー夕とは異なり、通常は、単一周波電流が供給される。

このようなモータの構造は公知である。すなわち、横断磁束により駆動されるハイブリッド電気機械は、複数のコイルを備えており、これらのコィルはモー夕軸線に対して同軸状態とされている。この利点は、同軸コィルにおけるォーミックロスが小さいので、エネルギ効率が良いということである。

かかる構造のモー夕は例えば欧 !)'11特許第 0 5 4 4 2 0 0号に記載されており、ステ一夕の各相においてモータ軸線と同軸となっている単一のコィルを備え、ステ一夕コイルを取り囲んでいる円形のステ一夕ヨークアレイを同時に磁化するようになっている。また、このモー夕は、ロータの各相において、単一の永久磁石を備え、これもモ一夕軸線と同軸状態に配置され、突極が内周および外周に形成されている 2個の鉄製リングの間に位置している。内周および外周に形成されている突極の個数はステ一夕ヨークの個数と同一である。

このように構成されたハイブリツド電気機械は、重量対トルク比が高く、エネルギ効率も良い。この点は、他のモータにおいては効率が悪い低速運転において特に有利である。

しかしながら、相当に高い周波数でモー夕内で磁束が交互に変化する高速運転時においては、誘導電流という問題に直面する。各相のコイルはモ一夕軸線に対して同軸であり、モー夕内において同軸状に配置され、電気的に接続されている部分には、発散磁束によって電流が誘導される。このような部分は、ステータァーマチュアおよびロー夕ァーマチュア（受動的なモータ部品）であり、また、口一夕内の鉄製リングもそうである。

詳細な解析によれば、横断磁束により駆動される（すなわち、同軸コィルを備えた）モータにおいて、上記のような同軸状態に配列された部品に誘導される電流は相当に大きい。これらの電流によって、従来形の縦断磁束を備えたモータにおける対応する部分で消費されるエネルギに比べて非常に多くのエネルギが消費されてしまう。かかるエネルギ損失は、モ一夕が高速度および高トルク（従って、高出力）で動作しているときに特に大きい。この場合のエネルギ損失は、他のエネルギ損失を合計した場合よりも大きい。このために、機械的な出力が高い領域でのエネルギ効率が大幅に低下してしまい、モータがオーバヒートする可能性もある。

この弊害を部分的に解決するための方法として考えられることは、受動部品（特に、ロータおよびステ一夕のァーマチュア）における構成材料としての金属を、電気的な絶縁材料（セラミックスやプラスチヅク材料等）に置き換えることであるが、一般にこのような解決方法には費用が掛り過ぎ（セラミヅクスの場合）、また、機械的強度が不充分になってしまう (プラスチヅクスの場合）。

従って、従来においては、同軸コイルおよび横断磁束を備え、しかも、同軸部品に誘導電流が流れないような構成の高出力ハイプリッド電気機械に対しての要求がある。発明の閧示

よって、本発明の目的は、ステ一夕ァーマチュア、ロー夕ァーマチュアおよびロータの鉄製リング内に不所望な渦電流が誘起されることを抑制あるいは阻止するような構造上の解決策を見出すことにある。

この目的を達成するために、本発明の横断磁束により駆動されるハイブリヅド同期電気機械は、ロータとステ一夕を有し、そのロータは、歯付き鉄製リングを備えたロータアセンブリから構成され、当該ロータァセンブリには横断方向の絶縁用ギャップが形成されていることを特徴としている。また、本発明のハイブリッド同期電気機械では、その口一夕ァーマチユアはモータ能動部品に近接させた少なくとも 1個の重量のある銅リングを備えていることを特徴としている。

すなわち、本発明のハイプリヅド同期電気機械は：ロータおよびステー夕を有し；ロータは、歯付き鉄製リング（ 1 4、 1 5 ) を備えたロータァセンプリ（ 1 3 ) を少なくとも 1つ備え；当該アセンブリは、横断方向の絶縁用ギャップ（ 2 2 ) を少なくとも 1つ備えていることを特徴としている。

また、本発明のハイブリヅド同期電気機械は：ロータとステ一夕と導電性リング（ 1 2 ) を有し；導電性リング（ 1 2 ) は、モー夕軸線（ 5 ) に対して同軸状態に配置され、モータ能動領域の近接位置に配置されていることを特徴としている。

ここで、前記導電性リング（ 1 2 ) を銅から形成することができる。また、前記導電性リング（ 1 2 ) を、口一タァ一マチュア（ 1 1 ) の一部として形成することができる。

次に、ロータアセンブリ ( 1 3 ) の歯付き鉄製リング（ 1 4、 1 5 ) は、支持用の導電性リング（ 1 2 ) から電気的に絶縁されていることが望ましい。

また、前記ステ一夕を、少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成し、この環状アレイ（ 2 ) を、間隔を開けて配置した U字形状のステ一夕ヨーク（ 3 ) から構成することができる。

この代わりに、前記ステ一夕を少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成し、この環状アレイ（ 2 ) を、近接配置したステ一夕ヨーク（ 3 b、 3 c ) から構成し、各ステ一夕ヨークを、同一形状であるが交互に逆向きに配置した非対称の鉄製部品（ 2 3 b、 2 b , 2 3 c、 2 4 c ) から構成することができる。 .

本発明によるハイブリッド同期電気機械の渦電流損失は小さい。この理由は、歯付き鉄製リングに発生する渦電流が、これらの鉄製リングにおける横断方向の絶縁ギャップによって阻止されるからである。一方、モータ受動部品（ロー夕ァーマチュア、ステ一夕ァーマチュア、およびボールべァリング等）に発生する渦電流は無視することができる。これは、モータ能動領域の外側の発散磁束の全てが、銅リング内に誘起された電流によつて打ち消されるからである。さらに、本発明によるモー夕は、渦電流損失が少ないにも拘らず、非常にコンパクトであり、強度があり、しかも機械的に安定している。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明による横断磁束を備えた 2相ハイプリッド同期電気機械を、一部断面で示す斜視図である。

図 2 ( A ) ないし（ C ) は、それぞれ、図 1 のモータの一つの相（実施例 A、 B、 C ) におけるロー夕リングアセンブリを、部分的に断面で示す斜視図であり、狭い絶縁性ギャップおよび絶縁性のねじを示すものである。

図 3 ( A ) 、 ( B ) は、図 1 のモー夕における（一つの相、実施例 A の）ステ一夕ヨークの環状アレイを部分的に断面で示す斜視図、およびステータヨークの側面図である。

図 4 ( A ) 、 ( B ) は、図 1 のモータにおける（一つの相、実施例 B の）ステ一夕ヨークの環状アレイを部分的に断面で示す斜視図、およびステ一夕ヨークの側面図である。

図 5 ( A ) 、 ( B ) は、図 1 のモータにおける（一つの相、実施例 C の）ステ一夕ヨークの環状アレイを部分的に断面で示す斜視図、およびステ一夕ヨークの側面図である。

(符号の説明）

1 ステ一夕ァーマチュア

2 環状ァレィ

3、 3 b、 3 c ステ一タョク

4

5 モータ軸線

6 ステ一タ磁極

7 ステ一夕磁極

9 ボールべァリング

1 1 ロー夕ァーマチュア

1 2 銅リング（導電性リング）

1 3 ロー夕アセンブリ

1 4 1 5、 1 4 b、 1 5 b、 1 4 c 15c 歯付きリング

1 6ないし 1 9、 1 6 bないし 1 9 b 1 6 cないし 1 9 c 口夕磁極 2 1 ねじ

2 2 絶縁用ギヤヅプ

2 3 b、 2 4 b、 2 3 c、 2 4 c ステ一夕ヨークの構成部品発明を実施するための最良の形態

以下に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

図 1 には、本発明による横断磁束により駆動される 2相ハイプリッド同期電気機械の第 1 の実施形態（実施例 A ) を示してある。本例の電気機械におけるステ一夕ァーマチュア 1 の両側には U字形状のステ一夕ヨーク 3 からなる環状アレイ 2 が固定されており、ステ一タヨーク 3 は対応する相のステ一タ卷線 4 を囲んでいる。各卷線 4はモータ軸線 5 に同軸状態とされている。

図 3 には、突極 6、 7 が形成されたステ一タヨーク 3 をより正確に示してある。ヨークはバルクァイアンとしてもよいが、図 1、 3 に示すような積層パヅケージとすることが望ましい。

ロータァーマチュア 1 1 は、ボールベアリング 9 を介してステ一夕ァーマチュア 1 によって支持されており、このロータァ一マチュア 1 1 には重量のある銅リング 1 2 が固定されている。銅リング 1 2 の両側には口一夕リングのアセンブリ 1 3 が固定されている。このアセンブリ 1 3は、図 2 ( A ) (実施例 A ) に示すように、強磁性材料からなる 2個の歯付きリング 1 4、 1 5 と、磁化ディスク 2 ◦ からなり、歯付きリング 1 4、 1 5 には等間隔でロータ磁極 1 6、 1 7、 1 8、 1 9 が形成されている。

強磁性の歯付きリング 1 4、 1 5 はステ一夕ヨーク 3 と同じように、積層パヅケージとすることができる（単純化して理解を容易にするために、図 2 においてはこれらの薄板を省略してある。）。磁化ディスク 2 0 は軸線方向に磁化されており、歯付きリング 1 4 から歯付きリング 1 5 に向かう磁束、あるいはそれとは反対方向に向かう磁束を発生可能である。歯付きリング 1 4、 1 5 と、磁化ディスク 2 0 は、図 2 ( A ) から分かるように、ねじ 2 1 によって一体化することができる。同一のねじを用いて、口一夕アセンブリ 1 3 を銅リング 1 2 に締結することができる。

歯付きリング 1 4、 1 5 は、それを支持している銅リング 1 2 から電気的に絶縁されており、かかる絶縁は、例えば、ねじ 2 1 のステム表面および銅リング 1 2 の表面に薄いセラミックの層を形成することにより実現できる。歯付きリング 1 4、 1 5 には、図 2 ( A ) に示すように、円形渦電流が自由に流れることを防止するために、少なくとも 1 個所に狭い絶緣用ギヤヅプ 2 2 が形成されている。磁化ディスク 2 0 も同一の構造を備えている。

歯付きリング 1 4、 1 5 と、ステ一夕ヨーク 3 とは、磁気結合状態にあり、各相において、ステ一夕ヨーク 3 の数がロータ磁極 1 6、 1 7、 1 8、 1 9 の数に等しくなつている。図 2 ( A ) に示すように、実施例 Aのアセンブリ 1 3 における歯付きリング 1 4、 1 5 は、それらの磁極 1 8、 1 9 が、磁極間隔の半分だけ相互にシフトするように、配置されている。同一の関係が内側の磁極 1 6、 1 7 についても当てはまる。

この実施例 Aでは、第 1 の歯付きリング 1 4 の磁極 1 6、 1 8 の間においても、相互に磁極間隔の半分だけシフトしている。同様に、第 2 の歯付きリング 1 5 の磁極 1 7、 1 9 の間においても、相対的に同様にシフトしている。図 2 ( A ) においては、ロータの内周および外周における対向磁極の相対位置が、破線 Sによつて正確に示されている。

一つの動作時点において、ステ一夕磁極 6 がロータ磁極 1 7 を覆うと、歯付きリング 1 5 に対して歯付きリング 1 4 がシフトしているので、ステ —夕磁極 7 がロー夕磁極 1 8 を覆う。このとき、卷線 4 内を流れだす電流の方向は、ステ一夕磁極 6 と歯付きリング 1 5 の口一夕磁極 1 7 の間のェァーギャップにおける磁束密度が減少すると共に、ステ一夕磁極 7 と歯付きリング 1 4 のロータ磁極 1 8 の間の磁界密度が減少する方向である。また、ステ一夕磁極 6 と歯付きリング 1 4 の口一タ磁極 1 6 の間のエアーギヤップの磁界密度が増加すると共に、ステ一夕磁極 7 と歯付きリング 1 5 のロー夕磁極 1 9 の間のエアーギヤップの磁界密度が增加する方向である。このような瞬間的な磁気状態によって、ステ一夕磁極はロータ磁極を、かかる動作時点における位置から、磁極間隔の半分だけシフトした位置に向けて、吸引する。この結果、この動作時点の最終的な位置では、ステータ磁極 6 が歯付きリング 1 4のロータ磁極 1 6 に一致し、また、ステ一夕磁極 7 が歯付きリング 1 5 のロータ磁極 1 9 に一致する。この瞬間に、卷線 4 内の電流の方向が反転する。これにより、口一夕が前方に移動し、口一夕およびステ一夕磁極が相互に覆い合っている元の動作時点の状態に戻る。ステ一夕卷線 4 内の電流の流れ方向が変化することによりロー夕が回転し、また、電流の流れ方向自体の変化は電子整流によって行なうことができる。

横断磁束により駆動される電気機械（モータ）においては、モータ軸線

5 に対して同軸状態にある能動部品の全てに大きな電圧が誘起される。本発明の電気機械によれば、そのような部品には、歯付きリング 1 4、 1 5 と磁化ディスク 2 0 が含まれている。これらのリング状部品（ 1 4、 1 5、 2 0 ) は少なくとも 1 個所において絶縁用ギャップ 2 2 によって切断されており、 3個のリング 1 4、 1 5、 2 0 を回る円形電流が誘導電圧によって発生しないようにされている。このことが図 2 ( A ) (実施例 A ) に示されている。このギャップ 2 2 に電気的な絶縁性のある接着材料を充填することもできる。また、リング 1 4、 1 5 、 2 0 は支持用の銅リング 1 2 から電気的に絶縁されているので、誘導電流が銅リング 1 2 を介して絶縁用ギヤップをバイパスすることもない。

このように、モー夕の能動部品における渦電流損失を大幅に低下できる。このことは、磁束変化が激しい高速および高トルク時において特に重要である。各ロータアセンブリ 1 3 の絶縁用ギヤヅブ 2 2 によって、歯付き鉄製リングにおける渦電流損失を約 1 0 分の一に低減することができる。

渦電流損失は、モ一夕の受動部品、すなわち、ロータァ一マチュア 1 1 、ステータァーマチュア 1 、およびボールベアリング 9 においても発生する。しかし、これらの部品はモー夕の支持用部品であるので、同様な方法で渦電流を低減することができない。すなわち、支持用部品に絶縁用ギヤップを形成すると、機械的な精度を低下させ、モー夕のコンパクトさも阻害してしまう。本発明では、かかる問題を、重量のある銅リング 1 2 によって解決している。この銅リング 1 2 は、強い磁場の能動領域の外側であって、かかる能動領域に近接した位置に配置されている。よって、このリング 1 2 は能動領域の磁場に影響を与えることはないが、能動領域の外側の発散磁場に対して大きな影響を与える。

横断磁束によって駆動される電気機械の発散磁束によって、銅リング 1

2 を回る円形 A C電流が誘導される。誘導された A C電流はそれ自身磁束を発生し、この磁束は最初の発散磁束に結合している。（電気機械の理論および実務上の方法による）詳細な解析によれば、次の式で規定される量 Qが「 1 」よりも充分に小さい場合には、最初の発散 A C磁束と誘導 A C 磁束は相互にほぼ打ち消し合う。

Q =€/ ( o · S · ^ · ω ) · · · ( 1 ) 上記の式における各記号は次の通りである。

ξ ：リング 1 2 に用いた材料の比電気抵抗であり、銅の場合、モー夕の動作温度における値は約 2 X 1 0— ⁸ Ω mである。

〃₀ : 誘導定数（ 4 1 0—⁷ V s / A m )

S ：リング 1 2 の横断面積（ m ² ) であり、図 1 においてはこの面積をリング 1 2 の網掛けした断面として示してある。

ω : モ一夕コイル内の電流の円形周波数（ s—¹ ) であり、通常はモータの公称速度における値である。

モータの形状寸法によって決る無次元の変数である。この変数は、導電性のリング 1 2 が横断磁束によるモータの 2 つの相の能動領域の丁度中間にある場合には、通常は 0 . 5 から 0 . 7 の範囲内の値である。これは図 1 に示す場合であり、ここでは、本発明によるモー夕の 2 つの相の 2 個の歯付きリング 1 4 の間に導電性リング 1 2 が位置している。導電性リング 1 2 がかかる中央位置にない場合には、この変数はより小さな値になる。（後述するように）この変数の値が大きくなる構成が有利である。本発明による解決策は多くの場合に適用されるが、値 Qを「 1 」以下にできないような公称速度が低い場合には適用できない。このような例.外的な場合には、銅リング 1 2 を使用せずに、ロー夕ァーマチュア 1 1 を、モ一夕能動領域の近くの領域まで延長させればよい。また、このような場合、モー夕の受動部品の渦電流を低減させるための他の方法がないので、ァ一マチュア 1 1、 1 をより高い電気抵抗の材料から形成することが良い

しかしながら、多くの実用的な用途においては、値 Qは「 1 」よりも非常に小さい。このような場合、発散磁束はほぼ完全に打ち消される。また、モータノヽウジング（ステ一タァ一マチュア）およびロータァーマチュァにおける渦電流損失は非常に少ない。実用上において残されている損失は銅リング 1 2 内の損失であるが、これらの損失も、モータコイル内のォ —ミヅク損失よりも遥かに小さい（これら 2 つのタイプの損失の比は Qのオーダである。）よって、 Qが「 1 」よりも充分に小さい場合には、卷線 4 内のォ一ミック損失に比べて、銅リング内の損失を無視できる。さらに、ロー夕およびステータァーマチュア内の渦電流損失は、 Qが小さい場合には、銅リング 1 2 内の損失よりも非常に小さい。従って、全渦電流損失は、ァーマチュアにおける損失が非常に大きく、導電性リング 1 2 が備わっていないモータにおける渦電流損失に比べて、非常に小さい。

ここで、変数 Qが「 1 」よりも大幅に小さくなるように、横断磁束により駆動される電気機械の構造を設定することが必要であることは明らかである。かかる構造は、横断面積 S が大きく、比電気抵抗が小さな導電性リング 1 2 により実現できる。すなわち、重量のある銅リング 1 2 の使用である。ねじ 2 1 の孔は、これらによってリング 1 2 を流れる電流通路が阻害されることのないように、広くし過ぎるべきでない。

リング 1 2 はロー夕ァーマチュア 1 1 の付属部分であるので、機械的な用途としては、柔らかすぎる純粋な銅（酸素が除去され、導電性の高い銅）の代わりに、少量の合金を含む銅を使用することができる。このようにすれば、比抵抗 ξを過剰に増加させることなく機械的な剛性を充分に高めることを、極めて簡単に行なうことができる。

このように、本発明による横断磁束により駆動されるハイブリヅド同期電気機械によって、渦電流損失という問題を解決することができる。この同期電気機械では、そのロータァーマチュア 1 1 が能動部品に近接した位置に配置した少なくとも 1 個の重量のある銅リング 1 2 を備え、ロー夕リング 1 4、 1 5、 2 0 は、少なくとも 1 つの横断方向の絶縁用ギャップ 2 2 を備えている。

上記の解決策によれば、モー夕のコンパクトさも改善することができる。すなわち、横断方向の絶縁用ギャップ 2 2 を備えた歯付き鉄製リング 1 4、 1 5 は、このようなギャップが備わっていないリングよりも柔軟性に富み、特に、積層パヅケージの場合にはそうである。よって、口一タリング 1 4、 1 5 には強固な支持が必要であり、それが、重量のある銅リング 1 2 によって簡単に実現されている。

モータのコンパクトさにおける別の改善点は、これも本発明によるものであるが、図 4および 5 に示されている。かかる改善点を備えた構成を実施例 B、 C として述べる。これらの実施例は、図 3 に示す実施例 Αに対していくつかの修正が施されている。

図 1 および図 3 から分かるように、実施例 Aでは、環状アレイ 2 における U字形状のステ一夕ヨーク 3 が相互に分離されている。よって、実施例 Aでは、何らかの追加部品（例えば、プラスチヅク材料からなる部品）をヨーク 3 の間に入れて適切に分離する必要がある。

図 4から分かるように、実施例 Bでは、このようなプラスチヅク部品が不要である。ステ一夕ヨーク 3 bがそれら自体の間で分離されていないからである。実施例 Aにおける単純で対称形状のヨーク 3 の代わりに、実施例： Bでは、ヨーク 3 bの形状がより複雑化している。実際、このヨーク 3 bは 2個の部品 2 3 b、 2 4 bの組みから構成されている。これらの 2 つの部品 2 3 b、 2 4 bは同一であるが、図 4 に示すように、第 1 の部品 2 3 bは上側が下向きになっており、第 2 の部品 2 4 bは上側が上向きになつてレ、る。

この実施例 Bでは、 1個のヨーク 3 b を介して、実施例 Aにおける 1 個のヨーク 3 と同一の磁束が流れる。しかし、ヨーク 3 bの間に距離がないので、各ヨーク 3 bは実施例 Aのヨーク 3 に比べて幅が 2倍である。よつて、ヨーク 3 bの半径方向の厚さを、実施例 Aにおける厚さの半分にすることができる。このことは、図 3 と図 4 を比較すれば分かる。よって、モ一夕ハウジングも小さくでき、このことは、ステ一夕ヨーク 3 b を高密度で実装したことと共に、モータのコンパクト化をもたらす。さらなる利点は、モー夕の組み立てが容易であるという点であり、この理由は、実施例 Bでは、ステ一夕ヨーク 3 bの間を分離する必要がないからである。

同様のことが、図 2 ( C ) および図 5 に示す実施例 C についても言える。実施例 Cでは、ステ一夕ヨーク 3 c が密接状態で環状アレイ 2 となるように組まれている。各ヨーク 3 c は同一形状の 2個の部品 2 3 c、 2 4 c からなり、第 1 の部品 2 3 cは上側が下向きとされ、第 2 の部品 2 4 c は上側が上向きとされている。また、ヨーク 3 c を用いることにより、モ —夕をコンパクトにでき、また、その組み立てが容易になる。

実施例 B、 Cにおいて、ステ一夕磁極 6、 7 の角度位置が異なっているので、実施例 Aについて述べた場合とは、ロータ磁極の相対位置が僅かに異なっている。対応するロー夕部品を図 2 ( B ) および（ C ) に示してある。

図 2 ( B ) に示す実施例 Bでは、アセンブリ 1 3における歯付きリング 1 4 b、 1 5 bは、それらの外側磁極が相互にシフトしないように配置されている。内側磁極 1 6 b、 1 7 bについても同様である。また、第 1 の歯付きリング 1 4 bの磁極 1 6 b、 1 8 bの間においても相互にシフトは無い。同様に、第 2の歯付きリング 1 5 bの磁極 1 7 b、 1 9 bの間においても相互のシフトは無い。図 2 ( B ) において、ロー夕の内外周における対向する磁極の相対位置は、破線 sによって示されている。

実施例 Cでは、アセンブリ 1 3 における歯付きリング 1 4 c、 1 5 c が、実施例 Aと同様に、それらの外側磁極 1 8 c、 1 9 cが磁極間隔の半分だけ相互にシフトするように配置されている。内側磁極 1 6 c、 1 7 c についても同様である。しかし、第 1 の歯付.きリング 1 4 c の磁極 1 6 c、 1 8 c間における相互のシフトは無く、また、第 2の歯付きリング 1 5 cの磁極 1 7 c、 1 9 c間における相互のシフトも無い。図 2 ( C ) において、 D—夕の内外周の対向磁極の相対位置は、破線 S によって示されている。

このように、これら 3つの実施例（ A ) 、 ( B ) 、 ( C ) においては、ロ夕およびステ一夕間で同一の磁気結合が形成されており、これが 3つの場合において同様に機能する。産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明の横断磁束により駆動されるハイプリッド同期電気機械は、口一夕とステ一夕を有し、そのロータァ一マチュアは歯付きの鉄製リングを備え、そこには少なくとも 1 つの横断方向の絶縁ギヤップを形成した構成としている。また、本発明では、ロータとステ一夕と導電性リングを有し；導電性リングを、モータ軸線に対して同軸状態に配置し、.モータ能動領域の近接位置に配置したことを特徴としている。

本発明によれば、渦電流損失の少ないハイブリツド同期電気機械を実現できる。すなわち、歯付き鉄製リングに発生する渦電流が、これらの鉄製リングにおける横断方向の絶縁ギヤヅプによって阻止されるからである。また、モータ能動領域の外側の発散磁束の全てが、銅リング内に誘起された電流によって打ち消されるので、モータ受動部品（ロータァーマチュァ、ステ一夕ァーマチュア、およびボールベアリング等）に発生する渦電流を無視することができる。

また、本発明によれば、渦電流損失が少ないにも拘らず、非常にコンパクトであり、強度があり、しかも機械的に安定したハイブリッド同期電気機械を実現できる。

Claims

請求の範囲

1 . ロー夕およびステ一夕を有し、

ロータは、歯付き鉄製リング（ 1 4、 1 5 ) を備えたロータアセンブリ ( 1 3 ) を少なくとも 1つ備え、

当該ロータアセンブリ（ 1 3 ) は、横断方向の絶縁用ギャップ（ 2 2 ) を少なくとも 1 つ備えていることを特徴とするハイプリッド同期電気機械。

2 . 請求の範囲第 1項において、更に、

導電性リング（ 1 2 ) を有し、

この導電性リング（ 1 2 ) は、モータ軸線（ 5 ) に対して同軸状態に配置され、モータ能動領域の近接位置に配置されていることを特徴とするハィブリッド同期電気機械。

3 . 請求の範囲第 2項において、

前記導電性リング（ 1 2 ) は銅から形成されていることを特徴とするハィブリッド同期電気機械。

4. 請求の範囲第 2項または第 3項において、

前記導電性リング（ 1 2 ) は、前記ロータアセンブリ（ 1 3 ) を構成しているロータァーマチュア（ 1 1 ) の一部として形成されていることを特徴とするハイブリツド同期電気機械。

5 . 請求の範囲第 2項または第 3項において、

ロー夕アセンブリ（ 1 3 ) の歯付き鉄製リング（ 1 4、 1 5 ) は、前記導電性リング（ 1 2 ) によって支持されていると共に当該導電性リング ( 1 2 ) から電気的に絶縁されていることを特徴とするハイプリヅド同期電気機械。

6 . 請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項において、

前記ステ一夕は、少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成されてお、

この環状アレイ（ 2 ) は、間隔を開けて配置した U字形状のステ一夕ョ —ク（ 3 ) から構成されていることを特徴とするハイブリッド同期電気機械。

7. 請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項において、

前記ステ一夕は少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成されており、

この環状アレイ（ 2 ) は、近接配置したステ一タヨーク（ 3 b、 3 c ) から構成されており、

各ステ一夕ヨークは、同一形状であるが交互に逆向きに配置した非対称の鉄製部品（ 2 3 b、 2 4 b、 2 3 c、 2 4 c ) から構成されていることを特徴とするハイブリッド同期電気機械。

8. ロータとステ一夕と導電性リング（ 1 2 ) を有し、

導電性リング（ 1 2 ) は、モータ軸線（ 5 ) に対して同軸状態に配置され、モータ能動領域の近接位置に配置されていることを特徴とするハイブリッド同期電気機械。

9 . 請求の範囲第 8項において、

1 0 . 請求の範囲第 8項または第 9項において、

前記導電性リング（ 1 2 ) は、前記ロータを構成しているロータァーマチユア ( 1 1 ) の一部として形成されていることを特徴とするハイプリヅド同期電気機械。

1 1 . 請求の範囲第 8項または第 9項において、

前記ステ一タは、少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成されてお、

この環状アレイ（ 2 ) は、間隔を開けて配置した U字形状のステ一夕ョーク（ 3 ) から構成されていることを特徴とするハイブリッド同期電気機械

1 2 . 請求の範囲第 8項または第 9項において、

前記ステ一夕は少なくとも一つの環状アレイ（ 2 ) から構成されてお、

この環状アレイ（ 2 ) は、近接配置したステ一夕ヨーク（ 3 b、 3 c ) から構成されており、

各ステ一夕ヨークは、同一形状であるが交互に逆向きに配置した非対称の鉄製部品（ 2 3 b、 2 4 b、 2 3 c、 2 4 c ) から構成されていることを特徴とするハイプリッド同期電気機械。