▶ ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥールの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-01
(54)【発明の名称】回転電気機械用の電気巻線
(51)【国際特許分類】
H02K 3/04 20060101AFI20220825BHJP
H02K 3/28 20060101ALI20220825BHJP
【ＦＩ】
H02K3/04 E
H02K3/28 J
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577460
(86)(22)【出願日】2020-06-23
(85)【翻訳文提出日】2022-02-14
(86)【国際出願番号】 EP2020067460
(87)【国際公開番号】W WO2020260260
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】1907084
(32)【優先日】2019-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508075579
【氏名又は名称】ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100217836
【弁理士】
【氏名又は名称】合田 幸平
(72)【発明者】
【氏名】マクシム、グロスポー
(72)【発明者】
【氏名】ステファヌ、ド、クレール
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンドル、シュミット
(72)【発明者】
【氏名】クレマン、ベルナール
(72)【発明者】
【氏名】ジャン－フランソワ、ゴトル
(72)【発明者】
【氏名】ウォイチェフ、マンドック
(72)【発明者】
【氏名】ポール、アルミロリ
(72)【発明者】
【氏名】ピエール、ファブロール
【テーマコード（参考）】
5H603
【Ｆターム（参考）】
5H603AA09
5H603AA12
5H603AA15
5H603BB01
5H603BB02
5H603BB07
5H603BB12
5H603CA01
5H603CA05
5H603CB03
5H603CB18
5H603CC05
5H603CC17
5H603CD02
5H603CD11
5H603CD12
5H603CD22
5H603CE02
5H603CE05
5H603EE01
(57)【要約】
本発明は、回転電気機械（１０）のアクティブ部品用の電気巻線に関する。電気巻線（２４）は、エルボージョイント（３０Ｃ、３１Ｃ）により接続された２つの導電性セグメント（３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ）を備える複数の導電性ピン（３０、３１）を備え、各エルボージョイント（３０Ｃ、３１Ｃ）は、アクティブ部品の本体の第１軸方向端面から最大の軸方向距離に、前記エルボージョイントの部分に対応する頂点（３０Ｅ、３１Ｅ）を有する。巻線は、２つの導電性セグメント（３２Ａ、３２Ｂ）を備える少なくとも１つの接続ピン（３２）をさらに備え、導電性セグメントは、頂点（３２Ｅ）を有するエルボージョイント（３２Ｃ）により互いに接続される。頂点（３２Ｅ）は、前記第１軸方向端面と前記頂点との間の軸方向距離（Ｄ２）が、前記面と頂点（３０Ｅ、３１Ｅ）との間のそれぞれの軸方向距離（Ｄ０、Ｄ１）以下となるように配設される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転電気機械（１０）の特にステータまたはロータにより形成されるアクティブ部品用の電気巻線であって、前記アクティブ部品は、軸（Ｘ）を中心とした環状のヨーク（２７）と、前記ヨークの側面から径方向に延びてスロット（２２）を規定する複数の歯（２８）と、を有する本体（２１）を備え、
前記スロットは、前記本体の第１軸方向端面（２９ａ）および第２軸方向端面（２９ｂ）に開口し、
前記電気巻線（２４）は、互いに電気的に接続された複数の導電性ピン（３０、３１）を備え、
各ピンは、エルボージョイント（３０Ｃ、３１Ｃ）により接続された２つの導電性セグメント（３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ）を備え、
同一の前記ピンの前記導電性セグメントは、２つの別個のスロットに配設されることが意図され、
前記エルボージョイント（３０Ｃ、３１Ｃ）は、前記本体の前記第１軸方向端面から最大の軸方向距離に、前記エルボージョイントの前記部分に対応する頂点（３０Ｅ、３１Ｅ）を各々有し、
前記巻線は、２つの別個のスロットに配設されることが意図された２つの導電性セグメント（３２Ａ、３２Ｂ）を備える少なくとも１つの接続ピン（３２）をさらに備え、
前記導電性セグメントは、それらの端部の一方において、エルボージョイント（３２Ｃ）により互いに接続されるとともに、それらの他方の端部において、それぞれの導電性ピン（３０、３１）に各々接続され、
前記接続ピンの前記エルボージョイント（３２Ｃ）は、前記本体の第１軸方向端面から最大の軸方向距離に、前記エルボージョイントの前記部分に対応する頂点（３２Ｅ）を有し、
前記接続ピンの前記エルボージョイントの前記頂点（３２Ｅ）は、前記第１軸方向端面と前記頂点との間の前記軸方向距離（Ｄ２）が、前記軸方向端面と前記導電性ピンの前記エルボージョイントの前記頂点（３０Ｅ、３１Ｅ）との間のそれぞれの前記軸方向距離（Ｄ０、Ｄ１）以下となるように配設される、
ことを特徴とする電気巻線。
【請求項2】
前記接続ピンの前記エルボージョイントの前記頂点（３２Ｅ）は、前記導電性ピンの前記エルボージョイントのそれぞれの前記頂点（３０Ｅ、３１Ｅ）により規定される前記第２角度以上である第１角度を規定する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気巻線。
【請求項3】
同一の前記スロット（２２）に収容されることが意図された前記ピンの前記導電性セグメントは、Ｎ個の層（Ｃｉ）を形成し、前記巻線は、第１グループの導電性ピン（３０）と、第２グループの導電性ピン（３１）と、を備え、
前記第１グループの導電性ピン（３０）の前記導電性セグメント（３０Ａ、３０Ｂ）は、２つの別個の層に各々配置され、
前記第２グループの導電性ピン（３１）の前記導電性セグメント（３１Ａ、３１Ｂ）は、２つの別個の層に各々配置され、
前記第１グループのピンを備える前記層は、前記第２グループのピンを備える前記層から離間しており、
前記接続ピン（３２）は、前記第１グループのピンを前記第２グループのピンに接続させ得る、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気巻線。
【請求項4】
前記接続ピンの前記導電性セグメント（３２Ａ、３２Ｂ）は、２つの隣接する層に配設される、ことを特徴とする請求項３に記載の電気巻線。
【請求項5】
前記接続ピンの前記導電性セグメント（３２Ａ、３２Ｂ）が配置された隣接する前記層は、中央層である、ことを特徴とする請求項３または４に記載の電気巻線。
【請求項6】
前記電気巻線は、入力と出力とを形成する少なくとも２つの電源ピン（３３、３４）を備え、各電源ピンは、その端部の一方において導電性ピン（３０、３１）に接続された導電性セグメント（３３Ａ、３４Ａ）を備え、
各導電性セグメントは、接続ピンの導電性セグメント（３２Ａ、３２Ｂ）を備える前記スロットのうちの１つに配置されることが意図される、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電気巻線。
【請求項7】
前記電源ピンの前記導電性セグメント（３３Ａ、３４Ａ）は、縁部層に配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の電気巻線。
【請求項8】
前記電気巻線は、複数の相を形成し、各相は、複数の導電性ピン（３０、３１）と、少なくとも１つの接続ピン（３２）と、前記接続ピンの個数の二倍に等しい個数の電源ピン（３３、３４）と、を備える、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の電気巻線。
【請求項9】
同一の前記スロットに収容されることが意図された前記ピンの前記セグメントは、Ｎ個の層を形成し、同一の前記導電性ピンの前記導電性セグメント（３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ）は、２つの別個の層に配設されるとともに、少なくとも１つの中間層により互いから隔てられる、
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電気巻線。
【請求項10】
特にステータまたはロータにより形成されるアクティブ部品を備える回転電気機械であって、請求項１～９のいずれか一項に記載の電気巻線（２４）を備える回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に、回転電気機械のステータやロータ等のアクティブ部品用の電気巻線に関する。本発明は、より具体的には、導電性ピンを使用して製造される電気巻線に関する。
【0002】
本発明は、オルタネータ、スタータ－オルタネータ、さらには可逆機械や電気モータ等の回転電気機械の分野に特に有利に適用され得る。可逆機械とは、一方でオルタネータとしての発電機として、他方で例えば自動車の内燃機械を始動させるための電気モータとして、可逆的に動作可能な回転電気機械であることに留意されたい。
【背景技術】
【0003】
回転電気機械は、軸を中心として回転自在なロータと、固定されたステータと、を備えている。オルタネータモードにおいて、ロータの回転中に、ロータはステータに磁界を誘導し、ステータはこれを電流に変換する。この目的は、車両の電力消費部品に電力を供給し、かつバッテリを再充電することである。モータモードにおいて、例えば、内燃機関を始動させるために、ステータは電力供給を受けて、ロータを回転させる磁界を誘導する。
【0004】
ステータは、ステータの中心を通る軸を中心として回転する部品を形成するヨークを有する本体を備えている。本体は、ヨークからステータの中心に向かって径方向に延びる歯を備えており、歯の周囲に電気巻線が配置されている。より具体的には、歯同士がともにスロットを規定する。スロットには、ステータの巻線の形成に関与する導電性要素が貫通している。
【0005】
巻線は、本体のスロットに部分的に収容された複数の導電性ピンであって、連続した電気経路を形成するように端部を介して対となって電気的に接続された導電性ピンにより形成されている。例えば、各ピンは、互いに実質的に平行である２つの導電性セグメントであって、Ｕ字形状を形成するようにエルボージョイントにより接続された２つの導電性セグメントを備えている。導電性セグメントは、導電性セグメントがステータの回転軸と実質的に平行になるようにして、ステータの第１軸方向端面において２つの別個のスロットに挿入されている。同一のスロットは、ピンに属する複数のセグメントを収容することができ、したがって、種々の導電性セグメントの層が形成される。ピンのエルボージョイントは、ステータの第１軸方向端面において突出している。
【0006】
ステータの第２軸方向端面を超える導電性セグメントの自由端部は、次いで、電流が流れるときに本体の歯に沿って磁場を生成する電気経路を形成するように互いに接続される。換言すれば、導電性ピンは、異なるセットを形成するように対となって接続される。各セットは、特に電力供給相に対応可能である。例えば、ステータは、巻線に三相電流が供給され得るように、３つの別個の相を備えている。このような巻線では、特に種々の導電性層を接続するとともに、同一のスロットに存在するセグメントの各々に電流が同一の方向に流れることを保証するように、導電性ピンの間で一定数の接続が要求される。
【0007】
これらの接続は、導電性ピンの間に配置された接続部品によりなされる。接続部品は、例えば、電流の流れの方向を反転させるためのピンである。前記反転ピンは、２つの導電性セグメントと、前記セグメントを互いに接続する接合部品と、を各々有している。２つの導電性セグメントは、ステータ本体の各スロットに挿入されるとともに、それらの自由端部を介して導電性ピンに接続されている。接合部品は、その形状を理由として、従来の導電性ピンのエルボージョイントの上方および／または隣に配置されている。接続部品は、同一の相の種々のコイル間の接続セグメントでもあり得る。各接続セグメントは、スロットに挿入されるとともに、バンドル上に例えば溶接により形成された、他方の接続セグメントとの接続ポイントを有している。これにより、機械の軸方向および／または径方向の空間的要件が増大する。ならびに、溶接接続ステップを追加することにより、巻線の製造時間が増加する。また、機械の構成によっては、冷却空気が接合部品により乱されたときに、空気騒音が増大し得る。
【発明の概要】
【0008】
本発明の目的は、先行技術の欠点を回避することである。したがって、この目的のために、本発明は、回転電気機械の特にステータまたはロータにより形成されるアクティブ部品用の電気巻線であって、前記アクティブ部品は、軸を中心とした環状のヨークと、前記ヨークの側面から径方向に延びてスロットを規定する複数の歯と、を有する本体を備え、前記スロットは、前記本体の第１軸方向端面および第２軸方向端面に開口する電気巻線に関する。本発明によれば、前記電気巻線は、互いに電気的に接続された複数の導電性ピンを備え、各ピンは、エルボージョイントにより接続された２つの導電性セグメントを備え、同一の前記ピンの前記導電性セグメントは、２つの別個のスロットに配設されることが意図され、前記エルボージョイントは、前記本体の前記第１軸方向端面から最大の軸方向距離に、前記エルボージョイントの前記部分に対応する頂点を各々有する。さらに本発明によれば、前記巻線は、２つの別個のスロットに配設されることが意図された２つの導電性セグメントを備える少なくとも１つの接続ピンをさらに備え、前記導電性セグメントは、それらの端部の一方において、エルボージョイントにより互いに接続されるとともに、それらの他方の端部において、それぞれの導電性ピンに各々接続され、前記接続ピンの前記エルボージョイントは、前記本体の第１軸方向端面から最大の軸方向距離に、前記エルボージョイントの前記部分に対応する頂点を有し、前記接続ピンの前記エルボージョイントの前記頂点は、前記第１軸方向端面と前記頂点との間の前記軸方向距離が、前記軸方向端面と前記導電性ピンの前記エルボージョイントの前記頂点との間のそれぞれの前記軸方向距離以下となるように配設される。
【0009】
本発明により、接続ピンは、軸方向においても径方向においても導電性ピンを超えない。したがって、このことは、巻線の空間的要件を増大させる必要がないということを意味するとともに、空気騒音の増大につながり得る冷却流の乱れの発生を防止する。さらに、接続ピンは、そのエルボージョイントによりＵ字形状を有しているため、巻線の製造時に追加の接続ステップを設ける必要がない。
【0010】
一実施形態によれば、前記接続ピンの前記エルボージョイントの前記頂点は、前記導電性ピンの前記エルボージョイントのそれぞれの前記頂点により規定される前記第２角度以上である第１角度を規定する。本実施形態により、接続ピンの単純な形状を維持しつつ、接続ピンのエルボージョイントの頂点と本体の第１軸方向端面との間の距離を、導電性ピンのエルボージョイントの頂点と前記第１面との間の距離に比較して短くすることができる。
【0011】
一実施形態によれば、同一のスロットに収容されることが意図された前記ピンの前記導電性セグメントは、Ｎ個の層を形成する。したがって、各スロットは、異なるピンに属するＮ個のセグメントを備える。例えば、層は、ピンの単一のセグメントにより形成される。
【0012】
本実施形態によれば、前記巻線は、第１グループの導電性ピンと、第２グループの導電性ピンと、を備え、前記第１グループの導電性ピンの前記導電性セグメントは、２つの別個の層に各々配置され、前記第２グループの導電性ピンの前記導電性セグメントは、２つの別個の層に各々配置され、前記第１グループのピンを備える前記層は、前記第２グループのピンを備える前記層から離間しており、前記接続ピンは、前記第１グループのピンを前記第２グループのピンに接続させ得る。例えば、接続ピンの第１導電性セグメントは、第１グループの導電性ピンに関連する層のうちの１つに配置され、前記ピンの第２導電性セグメントは、第２グループの導電性ピンに関連する層のうちの１つに配置される。
【0013】
一実施形態によれば、第１グループのピンである導電性ピンのエルボージョイントの頂点は、本体の第１軸方向端面と頂点との間のそれぞれの軸方向距離が、前記軸方向端面と第２グループのピンである導電性ピンのエルボージョイントの頂点との間のそれぞれの軸方向距離以上となるように配設される。
【0014】
一実施形態によれば、前記接続ピンの前記導電性セグメントは、２つの隣接する層に配設される。「隣接する層」とは、別の層により隔てられていない連続的な層であると理解される。これにより、巻線を製造するための方法において、ピンの挿入が簡略化され得るとともに、接続ピンの形状が簡略化され得る。
【0015】
一実施形態によれば、前記接続ピンの前記導電性セグメントが配置された隣接する前記層は、中央層である。「中央層」とは、２つの他の層により囲まれることにより、スロットの縁部にない層であると理解される。
【0016】
一実施形態によれば、前記巻線は、入力と出力とを形成する少なくとも２つの電源ピンを備え、各電源ピンは、その端部の一方において導電性ピンに接続された導電性セグメントを備え、各導電性セグメントは、接続ピンの導電性セグメントを備える前記スロットのうちの１つに配置されることが意図される。電源ピンにより、巻線を電力および／または制御モジュールに接続することができる。
【0017】
一実施形態によれば、前記電源ピンの前記導電性セグメントは、縁部層に配置される。「縁部層」とは、巻線の内側径方向端部または外側径方向端部に位置する層、すなわち、中央でない層であると理解される。
【0018】
一実施形態によれば、前記電気巻線は、複数の相を形成し、各相は、複数の導電性ピンと、少なくとも１つの接続ピンと、前記接続ピンの個数の二倍に等しい個数の電源ピンと、を備える。
【0019】
一実施形態によれば、各接続ピンについて、電気巻線は、第１電源ピンと第２電源ピンとを備える。前記第１ピンの形状は、前記第２ピンの形状とは異なる。例えば、各電源ピンは、単一の導電性セグメントと、２つの自由端部と、を有する。また例えば、第１電源ピンの２つの自由端部は、互いに対して反対の周方向に延び、第２電源ピンの２つの自由端部は、同一の周方向に延びる。
【0020】
一実施形態によれば、同一の導電性ピンの前記導電性セグメントは、２つの別個の層に配設されるとともに、少なくとも１つの中間層により互いから隔てられる。換言すれば、同一の導電性ピンの導電性セグメントは、隣接していない層に配置される。
【0021】
一実施形態によれば、第１グループのピンである導電性ピンの導電性セグメントを備える層は、第２グループのピンである導電性ピンの導電性セグメントを備える層と相互に配置される。例えば、内側径方向層は、第１グループのピンである導電性ピンの導電性セグメントを備え、外側径方向層は、第２グループのピンである導電性ピンの導電性セグメントを備える。
【0022】
一実施形態によれば、第１グループのピンである導電性ピンは、第２グループのピンである導電性ピンの形状とは異なる形状をそれぞれ有する。
【0023】
一実施形態によれば、第１グループのピンである導電性ピンは、２つの導電性セグメントをそれぞれ延長する２つの自由端部を各々備える。前記端部は、周方向に互いに接近するように湾曲している。
【0024】
一実施形態によれば、第２グループのピンである導電性ピンは、２つの導電性セグメントをそれぞれ延長する２つの自由端部を各々備える。前記端部は、周方向に互いから分岐するように湾曲している。
【0025】
また本発明は、特にステータまたはロータにより形成される回転電気機械のアクティブ部品であって、上述のような電気巻線を備えるアクティブ部品に関する。
【0026】
さらに本発明は、特にステータまたはロータにより形成されるアクティブ部品を備える回転電気機械であって、上述のような電気巻線を備える回転電気機械に関する。回転電気機械は、有利には、オルタネータ、スタータ－オルタネータ、可逆機械または電気モータを形成し得る。
【0027】
本発明は、本発明の非限定的な実施形態についての以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することでより良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
全ての図を通じて、同一、類似または同等の要素には同じ参照番号が付されている。種々の図は、必ずしも同じ縮尺ではないことにも留意されたい。
【0030】
図１は、特に自動車用のコンパクトで多相の回転電気機械１０の一例を示す。この機械１０は、オルタネータモードにおいて機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するとともに、モータモードにおいて電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するように動作し得る。この回転電気機械１０は、例えば、オルタネータ、スタータ－オルタネータ、可逆機械または電気モータである。
【0031】
本例において、機械１０は、ケーシング１１を備えている。このケーシング１１の内部において、機械は、シャフト１３と、シャフト１３と回転的に一体のロータ１２と、ロータ１２を取り囲むステータ１５と、をも備えている。ロータ１２の回転運動は、軸Ｘを中心として生じる。以下の説明では、軸方向は、シャフト１３の中心を通る軸Ｘに対応し、径配向は、軸Ｘに集中する面、特に軸Ｘに対して垂直な面に対応する。径方向に関して、「内側」という表記は、軸に向かう要素、すなわち第２要素に比べて軸により近い要素に対応し、「外側」という表記は、軸から離れていることを指す。
【0032】
本例において、ケーシング１１は、ともに組み立てられた前方フランジ１６および後方フランジ１７を備えている。これらのフランジ１６、１７は、中空であり、中央にベアリングを各々支持している。ベアリングは、シャフト１３の回転を可能とするように、それぞれのボールベアリング１８、１９に結合されている。さらに、ケーシング１１は、回転電気機械１０を車両に装着可能とする固定手段１４を備えている。
【0033】
プーリやスプロケット等の駆動部品２０が、シャフト１３の前端部に固定され得る。この部品により、回転運動がシャフトに伝達され得る、またはシャフトがその回転運動を伝達し得る。以下の説明では、前／後という表記は、この部品に準拠する。したがって、前面とは、この部品に向く面であり、後面とは、前記部品に対して反対方向に向く面である。
【0034】
前方フランジ１６および後方フランジ１７は、この場合、水やオイル等の冷却剤が流れるためのチャンバを形成するように配置されている。あるいは、フランジは、ロータまたはシャフトと回転的に一体の少なくとも１つのファンの回転により生成される冷却気流が通過するための開口部を備え得る。
【0035】
本例において、ロータ１２は、磁極を形成する永久磁石を収容するシートのパックにより形成されている。あるいは、ロータは、２つの極ホイールとロータコイルとを備えるクローロータであり得る。
【0036】
本実施形態において、ステータ１５は、スロット２２が設けられたシートのパックにより形成された本体２１を備えている。スロット２２には、電気巻線２４を装着するためのスロット絶縁体２３が設けられている。巻線は、本体２１のスロットを通過して、ステータの本体の両側に前方バンドル２５ａおよび後方バンドル２５ｂを形成している。さらに、巻線２４は、単数または複数の相により形成されている。相は、少なくとも１つの導電体を備えるとともに、電子アセンブリ２６に電気的に接続されている。
【0037】
ここではケーシング１１に装着されている電子アセンブリ２６は、巻線２４の少なくとも１つの相を制御可能とする少なくとも１つの電力モジュールを備えている。電力モジュールは、生成された交流電圧を直流電圧に、かつ直流電圧を交流電圧に変換するための電圧整流器ブリッジを形成している。あるいは、電子アセンブリは、機械から離れて配置され得る。
【0038】
図２および図３は、ステータ１５をより詳細に示す。ステータの本体２１は、軸Ｘを中心とした環状形状のヨーク２７と、ヨークから、ここでは特にヨーク２７の内壁を形成する側面からステータの中心に向かって径方向に延びる複数の歯２８と、により形成されている。歯２８は、環状本体の外周に角度的に均等に分散配置されている。ステータの環状本体の外周の周囲に亘って直列に延びるスロット２２を規定するように、歯の間に連続した空間が設けられている。各スロットは、２つの連続する歯により規定されている。本例によれば、歯４８は、ステータ本体の円周に沿って分散配置されたスロットを規定し、これらのスロットは、電気巻線２４用の支持体を形成するように配置されている。変形例として、異なる個数のスロット、例えば９６個、８４個、７２個、６０個のスロットが使用され得る。この個数は、特に、機械の用途、ステータの直径およびロータの極数に依存することが理解される。
【0039】
軸方向において、すなわち軸Ｘに平行な方向において、スロット２２は、ステータ本体２１の第１軸方向端面２９ａおよび第２軸方向端面２９ｂに開口している。換言すれば、スロットは、本体を軸方向に貫通して、ステータの２つの対向する軸方向端面に開口している。「軸方向端面」という用語は、ステータの回転軸Ｘに対して垂直または実質的に垂直な面として理解される。
【0040】
巻線２４は、互いに電気的に接続されて巻線の相を形成する電気経路を形成する複数のピンにより形成されている。本例において、各相は、複数の導電性ピン３０、３１と、接続ピン３２と、２つの電源ピン３３、３４と、を備えている。図５および図６を参照して後述するように、各導電性ピン３０、３１は、２つの導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂにより形成されている。これらの導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂは、スロット２２内で軸方向に延びるとともに、この目的のために互いに実質的に平行である。前記導電性セグメントは、電気的連続性を形成すべく同様に導電性であるエルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃによって互いに接続されている。図７を参照して後述するように、接続ピン３２は、２つの導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂにより形成されている。これらの導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂは、スロット２２内で軸方向に延びるとともに、この目的のために互いに実質的に平行である。前記導電性セグメントは、電気的連続性を形成すべく同様に導電性であるエルボージョイント３２Ｃによって互いに接続されている。同一のピン３０、３１、３２の導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂは、互いから離れた２つのスロットに配置されている。図８および図９を参照して後述するように、電源ピン３３、３４は、スロット２２内で軸方向に延びる導電性セグメント３３Ａ、３４Ａにより各々形成されている。
【0041】
図４は、さらなる明瞭性を期して２つの導電性ピン３０、３１、接続ピン３２および２つの電源ピン３３、３４のみを示すステータの一部を示す。各エルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃは、頂点３０Ｅ、３１Ｅ、３２Ｅ（図５、図６および図７に示す）を形成するように互いに接合する２つの傾斜部分３０Ｄ、３１Ｄ、３２Ｄを有している。したがって、傾斜部分は、導電性セグメントと対応する頂点との間で延びている。各頂点は、ステータ本体２１の第１軸方向端面２９ａから最大の軸方向距離にあるエルボージョイントの部分として定義される。接続ピン３２の頂点３２Ｅは、導電性ピン３０、３１のそれぞれの頂点３０Ｅ、３１Ｅよりもステータ本体２１に軸方向に近い。換言すれば、接続ピン３２の頂点３２Ｅとステータ本体２１の第１軸方向端面２９ａとの間の軸方向距離Ｄ２は、導電性ピン３０の頂点３０Ｅと前記面２９ａとの間の軸方向距離Ｄ０以下であり、かつ、導電性ピン３１の頂点３１Ｅと前記面２９ａとの間の軸方向距離Ｄ１以下である。
【0042】
ピン３０、３１、３２の頂点間の高さの差は、例えば、関連する導電性セグメントに対する傾斜部分３０Ｄ、３１Ｄ、３２Ｄの傾斜の差により得られる。換言すれば、同一のエルボージョイントの傾斜部分は、それらの互いに対する傾斜によって、ステータ本体に面する前記ジョイントの頂点の角度を規定する。接続ピン３２の傾斜部分３２Ｄにより規定される角度は、導電性ピン３０の傾斜部分３０Ｄにより規定される角度以上であり、かつ、導電性ピン３１の傾斜部分３１Ｄにより規定される角度以上である。
【0043】
図３に示すように、同一のスロットに配置された種々の導電性セグメントは、Ｎ個の層Ｃｉの積層体を形成するように重ね合わされている。これらのＮ個の層がスロットの各々に存在することにより、互いに実質的に同軸である環状円がステータの外周に形成されることが理解される。例えば、これら４つの層が存在し、スロット２２内での積層順に従ってＣ１～Ｃ４とナンバリングされている。第１層Ｃ１は外側層に対応し、第２層Ｃ２は第１層Ｃ１に直接隣接する外側中央層に対応し、第３層Ｃ３は第２層Ｃ２に直接隣接する内側中央層に対応し、第４層は内側層に対応している。したがって、ヨーク２７に最も近い導電性セグメントが第１層Ｃ１を占め、スロット開口部に最も近い、すなわち軸Ｘに最も近い導電性セグメントが第４層Ｃ４を占める。当然ながら、本発明は、この単一の実施形態に限定されず、より多くの個数の導電性セグメント、例えば６個、８個または１０個の導電体が各スロットに積層され得る。例えば、単一の導電性セグメントによって層が形成される。したがって、各スロット２２は、半径方向に互いに対して一列に整列配置されたＮ個の導電性セグメントであって、各々が層Ｃｉを形成する導電性セグメントを備える。図示例において、導電性セグメントは、スロット内での積層を容易とするように、実質的に矩形の断面を各々有している。
【0044】
図５、図６、図７および図８は、電気巻線２４を形成するピンの種々の形状を示す。以下の説明は、電気巻線の相についてなされるが、当業者には全ての相が同様に形成されることが理解されるであろう。第１または第２グループのピンを形成する導電性ピン３０、３１は、エルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃに軸方向に対向する導電性セグメントの自由端部３０Ｆ、３１Ｆにおいて異なっている。
【0045】
図５は、第１グループのピンである導電性ピン３０を示す。第１グループのピン３０の全ては、同じ形状を有している。この導電性ピン３０は、互いに接近するように湾曲した導電性セグメントの２つの自由端部３０Ｆを特徴とする。より具体的には、導電性セグメントの自由端部３０Ｆは、径方向に互いに重なるように屈曲している。同一のピン３０の導電性セグメントの２つの自由端部３０Ｆの間の間隔は、スロットに収容されたこれら２つの導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂの直線部分の間の間隔よりも小さい。
【0046】
図６は、第２グループのピンである導電性ピン３１を示す。第２グループのピン３１の全ては、同じ形状を有している。この導電性ピン３１は、互いから分岐するように湾曲した導電性セグメントの２つの自由端部３１Ｆを特徴とする。同一のピン３１の導電性セグメントの２つの自由端部３１Ｆの間の間隔は、スロットに収容されたこれら２つの導電性セグメント３１Ａ、３１Ｂの直線部分の間の間隔よりも大きい。より具体的には、同一のピンの導電性セグメント３１Ａ、３１Ｂは、スロットＥおよびスロットＥ＋Ｐにそれぞれ挿入されるようにステップＰだけ間隔を空けており、これらの導電性セグメントの自由端部３１Ｆは、ステップ２Ｐだけ間隔を空けている。
【0047】
図７は、接続ピン３２を示す。接続ピン３２は、特に、導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂの間隔と同一の間隔を維持するように湾曲した導電性セグメントの２つの自由端部３２Ｆを特徴とする。同一のピン３２の導電性セグメントの２つの自由端部３２Ｆの間の間隔は、スロットに収容されたこれら２つの導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂの直線部分の間の間隔と同様である。より具体的には、同一のピンの導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂは、スロットＥおよびスロットＥ＋Ｐにそれぞれ挿入されるようにステップＰだけ間隔を空けており、これらの導電性セグメントの自由端部３２Ｆは、同一のステップＰだけ間隔を空けている。
【0048】
図８は、第１電源ピン３３を示す。第１電源ピン３３は、単一の導電性セグメント３３Ａと、２つの自由端部３３Ｆ、３３Ｇと、を備えている。自由端部３３Ｆは、他のピンの自由端部３０Ｆ、３１Ｆ、３２Ｆと同じステータの側に配置され、自由端部３３Ｇは、軸方向において反対側に、すなわちエルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃの側に配置される。自由端部３３Ｆ、３３Ｇは、対向する周方向に屈曲している。すなわち、前記端部は、軸方向に重ね合わされていない。
【0049】
図９は、第２電源ピン３４を示す。第２電源ピンは、単一の導電性セグメント３４Ａと、２つの自由端部３４Ｆ、３４Ｇと、を備えている。自由端部３４Ｆは、他のピンの自由端部３０Ｆ、３１Ｆ、３２Ｆと同じステータの側に配置され、自由端部３４Ｇは、軸方向において反対側に、すなわちエルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃの側に配置される。自由端部３４Ｆ、３４Ｇは、同一の方向に屈曲している。すなわち、前記端部は、軸方向に重ね合わされている。
【0050】
特に図２および図１０に示すように、各ピン３１、３１、３２、３３、３４は、以下の態様で配置されている。一方で、その導電性セグメントがステップＰだけ離間した２つの別個のスロットＥおよびスロットＥ＋Ｐ内で延びている。他方で、各エルボージョイントが第１軸方向端面２９ａに配置されつつ、自由端部が第２軸方向端面２９ｂに配置されて、あるピンから次のピンへと巻線における電気的連続性を生じさせるように互いに接続されている。図１０を特に参照して後述するように、第１層Ｃ１に配置された導電性セグメントの自由端部と第２層Ｃ２に配置された導電性セグメントの自由端部とが互いに接続され、第３層Ｃ３に配置された導電性セグメントの自由端部と第４層Ｃ４に配置された導電性セグメントの自由端部とが互いに接続される。これらの接続は、例えば溶接によってなされる。したがって、同一のピンの導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３４Ａは、エルボージョイント３０Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃによってそれらの端部のうちの一方において互いに接続されるとともに、それらの自由端部３０Ｆ、３１Ｆ、３２Ｆ、３３Ｆ、３４Ｆにおいて別のピンに各々接続される。
【0051】
第１グループの導電性ピン３０は、外側グループと称されるグループを形成する。外側グループは、導電性セグメント３０Ａ、３０Ｂが第１外側層Ｃ１および第３内側中央層Ｃ３を形成するようにスロットに収容されるピン３０を備えている。第２グループの導電性ピン３１は、内側グループと称されるグループを形成する。内側グループは、導電性セグメント３１Ａ、３１Ｂが第４内側層Ｃ４および第２外側中央層Ｃ２を形成するようにスロットに収容されるピン３１を備えている。
【0052】
図２および図１０に示すように、２つのピンのグループは、連結されている。すなわち、外側グループのピン３０の導電性セグメントのうちの１つが、内側グループのピン３１の導電性セグメントのうちの１つよりもさらに内側に位置するようにスロットに配置されている。より具体的には、第１グループに属する導電性ピン３０は、スロットＥにおいて第１層Ｃ１を占める１つの導電性セグメント３０Ａと、スロットＥ＋Ｐにおいて第３層Ｃ３を占める１つの導電性セグメント３０Ｂとを有するように、ステータに配置される。同様に、第２グループに属する導電性ピン３１は、スロットＥにおいて第２層Ｃ２を占める１つの導電性セグメント３１Ａと、スロットＥ＋Ｐにおいて第４層Ｃ４を占める１つの導電性セグメント３１Ｂとを有するように、ステータに配置される。換言すれば、導電性ピン３０、３１は、同一の導電性ピンの導電性セグメントが、あるスロットから次のスロットまでの２つの層が径方向にオフセットした状態で、換言すれば、この同一のピンの導電性セグメントが占める２つの層の間に中間層が挿入された状態で、別個のスロットを占めるように配置される。この径方向のオフセットは、他のグループの導電性ピンに属する導電性セグメントの挿入に相当する。この特定の配置の結果、ステータ本体２１の第１軸方向端面２９ａにおけるエルボージョイントが整列し、隣接するエルボージョイントが互いに実質的に平行となる。これにより、バンドルのコンパクト性が向上する。
【0053】
これら２つのグループの導電性ピン３０、３１は、互いに独立した連続する電気経路をそれぞれ形成する。相内の電気的連続性を確保するため、第１グループの導電性ピン３０を第２グループの導電性ピン３１に電気的に接続するように接続ピン３２が配置される。これにより、単一の電気経路が形成されるとともに、電気巻線２４の相が形成される。したがって、この接続ピン３２は、電気回路を閉じて、コイルを通過する電流の適切な流れを可能とする。特に、これにより、一方で、電流が同一のスロットに収容された導電性セグメントの各々において同一の方向に流れ、他方で、電流があるスロットにおいて全体として一方向に流れるが、このスロットからステップＰおよびステップ－Ｐだけ間隔を空けたスロットにおいては反対方向に流れる。
【0054】
図１０に示す例において、接続ピン３２の第１導電性セグメント３２Ａは、第１グループの導電性ピン３０に関連付けられた層のうちの１つに配置され、前記ピンの第２導電性セグメント３２Ｂは、第２グループの導電性ピン３１に関連付けられた層のうちの１つに配置される。この配置により、巻線の電気的接続に利点がもたらされる。実際に、これにより、２つの導電性セグメントがエルボージョイントによって互いに接続された状態で、全ての導電性ピン３０、３１がＵ字形状の接続ピン３２、すなわち、導電性ピンの形状に類似した形状の接続ピンを介して接続され得る。したがって、この配置では、電気巻線２４は、スロットにおける電流の流れ方向に従うために電流の方向を反転させ得る特別なピンを備えない。したがって、これにより、電気巻線およびその組立方法が簡略化され得る。
【0055】
特に本例において、接続ピン３２の第１導電性セグメント３２Ａは第３層Ｃ３に配置され、前記ピンの第２導電性セグメント３２Ｂは第２層Ｃ２に配置される。したがって、接続ピンの導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂは、２つの異なるスロットの径方向に隣接した２つの層に配置される。すなわち、この同一のピン３２の導電性セグメントが占める２つの層の間には中間層が挿入されない。これにより、接続ピンのエルボージョイント３２Ｃがバンドルに組み込まれ得るとともに、バンドルの高さがピンの他の部分上を通過することにより増加することが防止される。
【0056】
図２、図４および図１０に示すように、電源ピン３３、３４は、それらのそれぞれの導電性セグメント３３Ａ、３４Ａが接続ピン３２の導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂを備える同一のスロットの層に隣接する層に配置されるように、スロットに配置される。換言すれば、スロットＥにおいて第２層Ｃ２を占める接続ピン３２の各導電性セグメントについて、電源ピン３３の導電性セグメント３３Ａが前記スロットＥにおいて第１層Ｃ１を占めるように設けられる。同様に、スロットＥ＋Ｐにおいて第３層Ｃ３を占める接続ピン３２の各導電性セグメントについて、電源ピン３４の導電性セグメント３４Ａが、前記スロットＥに対してステップＰだけ距離を空けた前記スロットＥ＋Ｐにおいて第４層Ｃ４を占めるように設けられる。したがって、電源ピン３３、３４は、同一の相の接続ピン３２であって、その導電性セグメント３２Ａ、３２Ｂが中央層に配置された接続ピン３２を囲むように縁部層に配置される。
【0057】
特に図２に示すように、各接続ピン３２は、一対の電源ピン３３、３４に関連付けられることが理解される。したがって、６個の相を備える電気巻線２４は、６個の第１電源ピン３３と、６個の第２電源ピン３４と、６個の接続ピン３２とを含む６対の電源ピン３３も備える。第１グループの導電性ピン３０の個数と同じ個数の第２グループの導電性ピン３が存在することを念頭に置きつつ、導電性ピン３０、３１の個数は、ステータのスロットの個数、ひいては所望の回転電気機械の用途、特に所望の性能および利用可能なスペースに依存することが理解される。
【0058】
電源ピン３３、３４の自由端部３３Ｇ、３４Ｇは、対応する相の電流入力および／または電流出力を形成する。より具体的には、ある相について、電源ピンの一方の自由端部３３Ｇ、３４Ｇは、図示しない電力および／または制御モジュールに特に含まれる電流源に、直接的にまたは相互接続装置を介して接続される。一方、他方の電源ピンの自由端部３３Ｇ、３４Ｇは、電気的結合をなすように、巻線の別の相の電源ピンの自由端部３３Ｇ、３４Ｇに、直接的にまたは相互接続装置を介して接続される。
【0059】
図１０は、上記の説明に従った巻線の一部の概略図を示す。説明を解釈しやすくするためにスロットの個数は限定されているが、当業者は以下の説明を容易に敷衍して、ステータの他のスロットも導電性セグメントの積層体を備えた、完全な巻線を製造できることが理解される。さらに説明の解釈のしやすさを目的として、同一の相のピンは太字で示し、他の相のピンは透かして示している。
【0060】
より具体的には、図１０に示す電気回路について、電流は、第１配向方向において、第１軸方向端面２９ａの側に示される相の電流の入力を形成する第１電源ピン３４の第１自由端部３４Ｇを介して巻線２４に導入される。電流の流路をナンバリングされた矢印Ｆｉを介してより詳細に説明する。この目的は、電流が積層された導電性セグメントを通過して任意のスロットで同一の方向に流れ、そこからステップＰまたは－Ｐだけ間隔を空けたスロットでは反対方向に流れるという事実を示すことである。スロットＥ＋Ｐは、第１配向方向においてスロットＥから所定のステップＰだけ離間していることに留意されたい。極毎および相毎に１つのスロットを有する二重三相電気巻線の本例において、ステップＰは、スロットＥとスロットＥ＋Ｐとの間に５つのスロットを挿入することに相当する。
【0061】
電流は、第１軸方向端面２９ａから第２軸方向端面２９ｂに、スロットＥに収容された導電性セグメント３４Ａを通過して流れる（矢印Ｆ１）。このスロットＥにおいて第４層Ｃ４の一部を形成するように配置されたこの導電性セグメント３４Ａは、第２軸方向端面２９ｂ側のその自由端部３４Ｆに、それ自体で折り返された形状であって、この層において代わる第１グループのピンである導電性ピン３０の導電性セグメント３０Ｆと同様の形状を有している。
【0062】
電源ピンの自由端部３４Ｆは、ステータの第２軸方向端面２９ｂにおいて、第２グループのピンである導電性ピン３１の自由端部３１Ｆに接続されており、その導電性セグメントのうちの１つが、スロットＥ－Ｐにおいて第３層Ｃ３を占めている。２つの自由端部３４Ｆ、３１Ｆは、特に径方向において隣り合って配置されているとともに、接点３５において電気的に接続されて電流が各スロットにおいて同一の方向に導電性セグメントを通過して流れ得るようになっている。この接点は、溶接により製造され得る。電流の流れ方向は、導電性ピンに重ねた矢印で示されている。この結果、電流は、矢印Ｆ２で示すように、第２軸方向端面２９ｂから第１軸方向端面２９ａに、スロットＥ－Ｐの第３層Ｃ３における導電性セグメント３１Ｂを介して流れるようにされる。
【0063】
スロットＥ－Ｐにおいて第３層Ｃ３を占める導電性セグメント３１Ｂは、第２グループのピンに属する導電性ピン３１の一部を形成している。これにより、この導電性セグメントは、第１軸方向端面２９ａにおいて、エルボージョイント３１Ｃにより、導電性セグメント３１Ａに延びている。導電性セグメント３１Ａは、第１配向方向とは反対の方向において、スロットＥ－Ｐに対してスペースＰだけ離間したスロットＥ－２Ｐにおいて第１層Ｃ１を占めている。したがって、電流は、矢印Ｆ４で示すように、第１軸方向端面２９ａから第２軸方向端面２９ｂに、スロットＥ－２Ｐの第１層Ｃ１における導電性セグメント３１Ａを介して流れるようにされる。
【0064】
任意の相について、ピンは、ステータの外周全体の周囲に連続的に連結されており、図１０の説明を解釈しやすくするため、電流が実質的にステータを一周した後、図１０におけるスロットＥ＋ＰとスロットＥ＋２Ｐとの間に配置された実線において、上述の説明が続くものとする。
【0065】
この段階において、巻線の連続性は、スロットＥ＋２Ｐにおいて第１層Ｃ１を占める導電性セグメント３１Ａの自由端部３１Ｆを、スロットＥ＋Ｐにおいて第２層Ｃ２を占める導電性セグメント３０Ａの自由端部３０Ｆに接続することにより達成されている。前記端部３１Ｆ、３０Ｆは、径方向において並んで配置されるとともに、第２軸方向端面２９ｂにおいて接点３５により電気的に接続されている。
【0066】
こうして、電流は、第１配向方向においてループに追従するようにされるとともに、矢印Ｆ３で示すように、スロットＥ＋Ｐの第２層Ｃ２において、第１グループのピンである導電性ピン３０の導電性セグメント３０Ａを介して、第２軸方向端面２９ｂから第１軸方向端面２９ａに向かって流れ、次いで、前記導電性ピン３０のエルボージョイント３０Ｃに流れ、そして、スロットＥ＋２Ｐの第４層Ｃ４において、前記導電性ピン３０の導電性セグメント３０Ｂを介して、第１軸方向端面２９ａから第２軸方向端面２９ｂに向かって流れるようにされる。上記から、スロットＥ＋２Ｐにおいて、第１層Ｃ１および第４層Ｃ４に流れる電流は、両者とも同一の方向に流れることが分かる。
【0067】
次いで、電流は、第１配向方向とは反対の方向において、接点３５を介してスロットＥ＋Ｐの第３層Ｃ３に収容された導電性セグメント３１Ｂに、次いでエルボージョイント３０Ｃを介してスロットＥの第１層Ｃ１における同一の導電性ピン３１の導電性セグメント３１Ａに連続的に流れる。
【0068】
この段階において、電流は、接点３５に続いて、スロットＥの第２層Ｃ２において、接続ピン３２の導電性セグメント３２Ａを介して、第２軸方向端面２９ｂから第１軸方向端面２９ａに向かって第１配向方向に流れ、次いで、エルボージョイント３２Ｃに続いて、スロットＥ＋Ｐの第３層Ｃ３において、前記接続ピン３２の導電性セグメント３２Ｂを介して、第１軸方向端面２９ａから第２軸方向端面２９ｂに向かって流れるようにされる。
【0069】
巻線の連続性は、上述の内容にしたがって、導電性ピンの一部を形成するエルボージョイントの側において、第１層Ｃ１の導電性セグメントから第３層Ｃ３に、および第４層Ｃ４から第２層Ｃ２に移行することにより、かつ、第２軸方向端面２９ｂにおいて、接点３５、特に溶接部を介して、第２層Ｃ２から第１層Ｃ１に、および第３層Ｃ３から第４層Ｃ４に移行することにより達成される。これにより、各スロットにおける同一の方向の電流の流れが達成される。
【0070】
次いで、電流は、上述の内容にしたがって、第１層Ｃ１においてスロットＥ－Ｐに流れるまで、一方の導電性ピンから他方の導電性ピンへと流れるようにされる。スロットＥ－Ｐ内には、電源ピン３３の導電性セグメント３３Ａが配置され、その自由端部３３Ｇを介して図示の相の電流出力が形成されている。
【0071】
本発明は、特にオルタネータ、スタータ－オルタネータ、電気モータ、または可逆機械の分野に適用され得るが、あらゆるタイプの回転機械にも適用され得る。
【0072】
当然ながら、上述の説明は、例示のみを目的としてなされたものであり、本発明の範囲を限定しない。種々の要素を他の同等品に代えても、前記範囲からの逸脱にはならない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】