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(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】2024-02-15
(54)【発明の名称】電気巻線要素
(51)【国際特許分類】
H02K 3/04 20060101AFI20240207BHJP
H02K 3/14 20060101ALI20240207BHJP
【ＦＩ】
H02K3/04 E
H02K3/14
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547849
(86)(22)【出願日】2022-02-07
(85)【翻訳文提出日】2023-09-20
(86)【国際出願番号】 EP2022052910
(87)【国際公開番号】W WO2022171580
(87)【国際公開日】2022-08-18
(31)【優先権主張番号】2101766.0
(32)【優先日】2021-02-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】300002942
【氏名又は名称】ザ ユニバーシティ オブ ブリストル
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】シンプソン， ニック
【テーマコード（参考）】
5H603
【Ｆターム（参考）】
5H603AA07
5H603BB01
5H603BB07
5H603BB12
5H603CA01
5H603CA05
5H603CB02
5H603CB03
5H603CC03
5H603CD11
5H603CE02
5H603CE05
(57)【要約】
本出願は、電気機械用の電気巻線要素（１００；１５０；１６０）に関する。電気巻線要素（１００；１５０；１６０）は、単一の細長い第１の導電部材を有する第１の端部分（１０５）と、第２の単一の細長い第２の導電部材を有する第２の端部分（１０６）と、第１の端部分（１０５）と第２の端部分（１０６）との間を導電的に接続するように電気的に並列に配置された複数の中間導電部材（１２０；１５２；１６２）を有する中間部分（１０７；１０８；１５１；１６０；１６１）と、を有する。本出願はまた、ステータ（２０）および電気機械（１０）に関する。
【選択図】 図３
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気機械用の電気巻線要素であって、単一の第１の導電部材を有する第１の端部分と、
単一の第２の導電部材を備える第２の端部分と、
前記第１の端部分と前記第２の端部分との間を導電的に接続するように電気的に並列配置で配置された複数の中間導電部材を備えるる中間部分と、
を備える、電気巻線要素。
【請求項2】
第１の端部分を有する第１の脚部と、第２の端部分を有する第２の脚部と、
前記第１の脚部および第２の脚部の間の端部旋回部分と、
を備える、請求項１に記載の電気巻線要素。
【請求項3】
前記中間部分は、前記第１の端部分および前記端部旋回部の間の前記第１の脚部に規定される、請求項１又は２に記載の電気巻線要素。
【請求項4】
前記端部旋回部分は、単一の細長い導電部材を備える、請求項３に記載の電気巻線要素。
【請求項5】
前記中間部分は、第１の中間部分であり、前記電気巻線要素は、前記第２の脚部に規定され、電気的に並列配置に配置された複数の第２の中間導電部材を備える第２の中間部分を備える、請求項２～４のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項6】
前記第２の脚部は、前記第１の脚部に対して少なくとも実質的に平行に延びる、請求項２～５のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項7】
前記第１の端部分、前記第２の端部分および前記中間部分または各中間部分は、一体配置として形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項8】
前記第１の端部分、前記第２の端部分および前記中間部分または各中間部分は、一体に形成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項9】
前記第１の端部分、前記第２の端部分および前記中間部分または各中間部分は、共に導電配置を規定し、前記電気巻線要素は、絶縁配置を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項10】
前記絶縁配置、は、前記複数の中間導電部材間を電気的に絶縁する、請求項９に記載の電気巻線要素。
【請求項11】
前記中間部分は、転位された配置を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項12】
前記複数の中間導電部材は、螺旋状の配置を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項13】
前記中間部分は、少なくとも２つの中間セグメントを備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項14】
前記中間部分は、前記少なくとも２つの中間セグメントの隣接する中間セグメント間にバッフルセグメントを備える、請求項１３に記載の電気巻線要素。
【請求項15】
少なくとも１つの中間セグメントは、他の中間セグメントの少なくとも１つとは異なるジオメトリを備える、請求項１３又は１４に記載の電気巻線要素。
【請求項16】
異なるジオメトリは異なるピッチを備える、請求項１５に記載の電気巻線要素。
【請求項17】
前記電気巻線要素は、前記電気巻線要素の長さに沿って、ほぼ一定の横断面積を有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項18】
前記電気巻線要素は、ヘアピン巻線要素である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項19】
前記細長い導電部材の各々は、矩形のプロファイルを備える、請求項１～１８のいずれか一項に記載の電気巻線要素。
【請求項20】
請求項１～１９のいずれか一項に記載の電気巻線要素を複数備える電気機械用ステータ。
【請求項21】
電気機械用ステータであって、有効長を規定するステータコアと、
前記ステータコアから延びる第１の固体導電端部、前記ステータコアから延びる第２の固体導電端と、前記第１の端部と第２の端部との間の有効セクションを有する電気巻線部材であって、
前記有効セクションは、少なくとも実質的に前記ステータコアの有効長の長さに沿って細長い転位導電セクションを備える、電気巻線部材と、
を備える、ステータ。
【請求項22】
前記第１の固体導電端部は、隣接する電気巻線部材の隣接する接合端部分に接合するための接合端部分を規定し、前記第２の固体導電端部は、端部旋回部分を規定する、請求項２１に記載のステータ。
【請求項23】
前記電気巻線部材は、第１の脚部と、第２の脚部と、前記第１の脚部と前記第２の脚部との間の端部旋回部分とを備え、前記細長い転位導電セクションが前記第１の脚部上にあるヘアピン部材である、請求項２２に記載のステータ。
【請求項24】
請求項１～１９のいずれか一項に記載の電気巻線要素と請求項２１～２３のいずれか一項に記載のステータとの少なくとも１つを備える電気機械。
【請求項25】
電気機械用の電気巻線要素であって、固体導電性の第１の端部セクションと、
固体導電性の第２の端部セクションと、
前記固体導電性の第１の端部セクションおよび第２の端部セクションの間に導電的に接続された転位された導電性の細長い中間セクションと、
を備える、電気巻線要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］この出願は、電気巻線要素に関する。この出願はまた、ステータおよび電気機械に関する。
【0002】
【背景】
【0003】
［０００２］電気機械は、典型的には、電磁コイルを形成するためにコイル巻線としても知られる巻線を備える。巻線は、たとえば、モータ、発電機および変圧器の磁場を提供する。回転システムのステータは、巻線とステータコアとを備えることができる。巻線は、異なる巻線構成をとることができる。回転システムのロータは、巻線を備えることができる。
【0004】
【概要】
【0005】
［０００３］一態様によれば、電気機械用の電気巻線要素であって、単一の第１の導電性部材を含む第１の端部分と、単一の第２の導電性部材を含む第２の端部分と、第１の端部分と第２の端部分との間に導電的に接続される中間部分であって、電気的に並列に配置された複数の中間導電部材を含む、中間部分と、を備える。
【0006】
［０００４］この配置は、変化する電流を運ぶときに誘導される表皮効果として知られる導電部材内の渦電流損失を低減するのに役立つ。
【0007】
［０００５］複数の中間導電部材は、転位されてもよい。
【0008】
［０００６］この配置は、寄生循環電流の低減を助ける。このような配置は、電気機械の損失を低減し、効率を向上させるのに役立つ。電気的に並列に配置された複数の中間導電部材を提供することによって、中間導電部材間に誘導される電圧が均衡し、循環電流が最小化され、したがって損失が最小化されることを確実にするのに役立つ。
【0009】
［０００７］端部分に単一の導電性部材を設けることは、複数の巻線要素からの巻線構成の製造を助ける。
【0010】
［０００８］単一の第１の導電性部材は、細長いものであってもよい。単一の第２の導電性部材は、細長いものであってもよい。各中間導電部材は、細長いものであってもよい。
【0011】
［０００９］本明細書中で使用される場合、用語「電気的に並列な配置」は、複数の電気経路を形成する配置を意味し、電気的に並列な配置を形成する特徴は、必ずしも物理的に並列な配置ではない。
【0012】
［００１０］本明細書で使用されるように、「～の間に導電的に接続された」という用語は、必ずしも２つの特徴部が間に直接接続されていることを意味するものではなく、そのような配置は、それらの間に一つ又は複数の特徴部を含んでもよい。
【0013】
［００１１］複数の中間導電部材は、一致してもよい。各中間導電部材は、螺旋状であってもよい。このような螺旋配置は、例えば、矩形螺旋、円形螺旋、または他の螺旋形状であってよい。複数の中間導電部材は、多重螺旋配置を形成してもよい。
【0014】
［００１２］第１の端部分は、単一の導電性経路を規定してもよい。第２の端部分は、単一の導電性経路を規定してもよい。
【0015】
［００１３］第１の端部分は、中実部材であってもよい。第２の端部分は、中実部材であってもよい。各中間導電部材は、固体部材であってもよい。
【0016】
［００１４］電気巻線要素は、第１の端部分を有する第１の脚部と、第２の端部分を有する第２の脚部と、第１の脚部と前記第２の脚部との間の端部旋回部分と、を備えてもよい。
【0017】
［００１５］電気巻線要素は、複数の端部旋回部分を備えることができる。第１の端部分および第２の端部分のうちの少なくとも１つは、端部旋回部分であってもよい。第１の端部および第２の端部のうちの少なくとも１つは、脚部間の旋回部分を規定してもよい。
【0018】
［００１６］中間部分は、第１の端部分と端部旋回部との間の第１の脚部に規定されてもよい。
【0019】
［００１７］端部旋回部分は、単一の導電性部材を備えることができる。
【0020】
［００１８］端部旋回部分は、単一の導電性経路を規定してもよい。
【0021】
［００１９］端部旋回部分は、中実部材であってもよい。
【0022】
［００２０］中間部分は、第１の中間部分であってもよく、電気巻線要素は、電気的に並列に配置された複数の第２の中間導電部材を含む第２の脚部に規定された第２の中間部分を含んでもよい。
【0023】
［００２１］第２の脚部は、第１の脚部と少なくとも実質的に平行に延びることができる。
【0024】
［００２２］第１の端部分、第２の端部分および各中間部分は、一体の構成要素として形成されてもよい。
【0025】
［００２３］第１の端部分、第２の端部分および各中間部分は、一体に形成されてもよい。
【0026】
［００２４］第１の端部分、第２の端部分、および各中間部分は、一緒に、導電性配置部を規定してもよく、電気巻線要素は、絶縁性配置部を備えてもよい。
【0027】
［００２５］絶縁配置部は、複数の細長い導電性部材の間を電気的に絶縁することができる。
【0028】
［００２６］本明細書で使用される場合、「電気的に絶縁する」という用語は、複数の細長い導電性部材の材料よりも大きな電気絶縁値を有する材料を意味する。
【0029】
［００２７］絶縁配置部は、複数の細長い導電性部材の隣接する導電性部材を分離することができる。
【0030】
［００２８］絶縁配置部は、絶縁コアを備えてもよい。
【0031】
［００２９］絶縁コアは、中間部分の長さに沿って延びることができる。
【0032】
［００３０］絶縁コアは、第１の端部および第２の端部の少なくとも一方の長さに沿って延びることができる。絶縁コアは、端部旋回部分の長さに沿って延びることができる。絶縁コアは、電気巻線要素の長さに沿って延びることができる。
【0033】
［００３１］中間の細長い部分は、転位された配置を含むことができる。複数の細長い導電性部材は、螺旋配置を含むことができる。
【0034】
［００３２］中間部分は、少なくとも２つの中間セグメントを含むことができる。少なくとも２つの中間セグメントは、細長い軸方向に互いに隣接して配列されてもよい。
【0035】
［００３３］中間部分は、少なくとも２つの中間セグメントの隣接する中間セグメント間にバッフルセグメントを備えることができる。
【0036】
［００３４］バッフルセグメントまたは各バッフルセグメントは、中間部分の細長い軸に対して垂直に延びることができる。
【0037】
［００３５］少なくとも１つの中間セグメントは、他の中間セグメントの少なくとも１つとは異なるジオメトリを備えることができる。
【0038】
［００３６］移行セグメントは、少なくとも２つの中間セグメントの間にあってよい。ジオメトリは、移行セグメント内の少なくとも２つの中間セグメントのジオメトリ間で移行することができる。
【0039】
［００３７］異なる形状は、異なるピッチを備えることができる。
【0040】
［００３８］中間セクションは、矩形のプロファイルを有してもよい。
【0041】
［００３９］電気巻線要素は、電気巻線要素の長さに沿って実質的に一定の横断面積を有してよい。
【0042】
［００４０］電気巻線要素は、ヘアピン巻線要素であってもよい。
【0043】
［００４１］導電部材の各々は、矩形のプロファイルを備えることができる。
【0044】
［００４２］一態様によれば、先行する請求項の複数の電気巻線要素を備えた電気機械用ステータが提供される。
【0045】
［００４３］一態様によれば、任意の先行する請求項の複数の電気巻線要素を備えた電気機械用ロータが提供される。
【0046】
［００４４］一態様によれば、電気機械用ステータであって、有効長を規定するステータコアと、ステータコアから延びる固体導電性の第１の端部と、ステータコアから延びる固体導電性の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間の有効セクションとを有する電気巻線要素と、を備え、有効セクションは、少なくとも実質的にステータコアの有効長の長さに沿って細長い転位された導電セクションを備える。
【0047】
［００４５］細長い転位された導電セクションの長さは、ステータコアの有効長の長さよりも大きくてもよい。このような配置は、有効長の外側の漏れ磁場（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）内の磁束が、電流のバランスを更にとるために、転位されたセクションによって捕捉されることを可能にするのに役立つ。細長い転位導電セクションの長さは、ステータコアの有効長よりも短くてもよい。各端部で有効長内に延びる固体導電性端部の一部分を有することは、転位された導電セクション上の曲げまたはねじれ操作によって引き起こされる損傷を制限および／または防止するのに役立ち得る。
【0048】
［００４６］固体導電性の第１の端部は、隣接する電気巻線要素の隣接する接合端部に接合するための接合端部を規定することができ、固体導電性の第２の端部は、端部旋回部分を規定する。
【0049】
［００４７］電気巻線要素は、第１の脚部、第２の脚部、および第１の脚部と第２の脚部との間の端旋回部分を備えたヘアピン要素であってもよく、細長い転位された導電セクションは第１の脚部上にある。
【0050】
［００４８］細長い転位された導電セクションは、細長い転位された第１の導電セクションであってもよい。細長い転位された第２の導電セクションが第２の脚部上にあってもよい。
【0051】
［００４９］第１の脚部は径方向内脚部であってよく、第２の脚部は径方向外脚部であってよい。ステータは、外ステータであってもよい。
【0052】
［００５０］第１の脚部は径方向外脚部とすることができ、第２の脚部は径方向内脚部とすることができる。ステータは、内ステータであってもよい。
【0053】
［００５１］一態様によれば、上述した電気巻線要素の少なくとも１つを備えた電気機械が提供される。
【0054】
［００５２］電気機械は、ロータおよびステータを備えることができる。ロータとステータとの間に空隙を規定することができる。第１の脚部は、空隙近位脚部であってよい。第２の脚部は、空隙遠位脚部であってよい。すなわち、第１の脚部は第２の脚部よりも空隙に近い。
【0055】
［００５３］一態様によれば、上述のステータと上述のロータとの少なくとも１つを備えた電気機械が提供される。
【0056】
［００５４］一態様によれば、電気機械用の電気巻線要素であって、 固体導電性の第１の端部セクションと、固体導電性の第２の端部セクションと、固体導電性の第１の端部セクションおよび第２の端部セクションの間に導電的に接続された転位導電性の細長い中間セクションと、を備える。
【0057】
［００５５］これら及び他の利点および特徴は、図面に関連した以下の説明からより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
［００５６］添付の図面を参照することによって、実施例としてのみ更に本発明を説明する。
【0059】
【詳細な説明】
【0060】
［００５８］電気モータ１０を図１に示す。電気モータ１０は、ステータ２０とロータ３０とを備えている。シャフト４０がロータ３０から延びている。ステータ２０とロータ３０との間には空隙１１が規定されている。電気モータ１０は、回転機械である。電気モータ１０は、電気機械である。電気モータ１０は、多くの用途、例えば、電気車両牽引、補助モータ、航空機発電機、電気航空機プロパルサー、船舶用途、及び他の産業用及び家庭用用途に使用することができる。
【0061】
［００５９］構成は本明細書では電気モータを参照して説明されるが、この構成は他の電気機械、たとえば、発電機およびインダクタに適用されてもよいことが理解されるであろう。さらに、そのような構成はステータ巻線に限定されず、実施形態ではロータ巻線に適用される。さらに、この構成は、外部ステータを参照して本明細書に記載されるが、他の構成、たとえば、内部ステータを有する構成が想定されることが理解されるであろう。本明細書では回転システムに関して説明するが、この構成はリニアシステムに適用されてもよいことが理解されるであろう。
【0062】
［００６０］電気モータ１０の巻線５０が図２に示されている。巻線５０は、巻線要素１００のアレイ５１を含む。アレイ５１は、巻線部材としても知られる複数の巻線要素１００を備える。１つのそのような巻線要素１００が、図３に示される。電気モータ１０のステータ２０は、図４に示される。ステータ２０は、巻線５０と、コアとも呼ばれるコアパック６０とを含む。巻線要素１００のアレイ５１は、環を形成する。
【0063】
［００６１］各巻線要素１００は、巻線５０の旋回部を形成する。隣接する巻線要素１００は互いに電気的に接続されている。巻線５０はヘアピン巻線であり、各巻線要素１００はヘアピン巻線要素を形成している。他の構成も想定される。たとえば、実施形態における巻線は、集中巻線である。このような実施形態における各巻線要素は、複数の巻線を含む。旋回部は、共通の磁気軸を有してもよい。複数の集中コイルを電気的に直列および／または並列に接続して、グループ／位相を形成することができる。集中コイルは、個別にまたはグループ／位相で接続されてもよい。巻線要素１００は、コアパック６０内の対応するステータスロット６１に受容される。各巻線要素１００は、対応するステータスロット６１内に摺動されて、巻線要素１００を整列させる。従って、巻線要素１００は、所望の構成で支持される。実施形態において、巻線要素１００は、巻線要素１００を置いて支持するために、歯などの部材上に摺動されてもよい。別の実施形態において、ステータは、スロットを持たない構成であり、たとえば、形成された支持体を有し、たとえば、ガラス繊維、複合材料、およびエポキシ樹脂のうちの一つ又は複数を使用して、巻線に機械的支持を提供する。巻線は、カプセル化されてもよい。
【0064】
［００６２］ヘアピン巻線構成では、図３に示すように、巻線要素１００は、第１の脚部１０１および第２の脚部１０２を備える。第１の脚部１０１および第２の脚部１０２は、互いにほぼ平行に延びている。端部旋回部分１０３は、第１の脚部１０１と第２の脚部１０２との間に延びている。端部旋回部分１０３は、第１の脚部１０１および第２の脚部１０２をリンクする。第１の脚部１０１は、隣接する巻線要素１００の第２の脚部分１０２に当接する。第１の脚部１０１および第２の脚部１０２は、互いに対して回転されて、隣接する第１脚部１０１および第２の脚部１０２の整列を補助し、巻線要素１００の環を形成する。脚部の数が異なる場合がある。実施形態において、スロット当たりの脚部の数は異なってもよい。実施形態における端部旋回部分のジオメトリは、巻線要素間で異なってもよい。
【0065】
［００６３］巻線要素１００は、第１の端部分１０５と第２の端部分１０６とを備える。第１の端部分１０５は、第１の脚部１０１の自由端部にある。第２の端部分１０６は、第２の脚部１０２の自由端部にある。第１の脚部１０１および第２の脚部１０２は、実質的に直線軸に沿って延びる。脚部の軸は平行に延びているが、互いに離間されている。実質的に直線状の軸は、ステータスロットへの挿入を補助するが、脚部の構成は変化させることができ、湾曲または弓形の構成を含むことができることが理解されよう。
【0066】
［００６４］端部旋回部分１０３は、第１の脚部１０１と第２の脚部１０２との間に延びている。端部旋回部分１０３は、ほぼＶ字形状の構成を有する。Ｖ字形状の構成は、第１の脚部１０１と第２の脚部１０２とを空間化する。端部旋回部分１０３は、第１の脚部１０１との接合部における第１の曲げ部１０９と、第２の脚部との接合部における第２の曲げ部１１０とを含む。中央曲げ部１１１は、端部旋回部分１０３の中間点に規定される。端部旋回部分１０３は、第１の脚部１０１と第２の脚部１０２との間に延びる円弧状配置のような異なる構成を有してもよいことが理解されるであろう。幾つかの実施形態において、巻線要素は、複数の巻線、たとえば、集中巻線を含み、第１端部分１０５及び第２の端部分１０６の一方又は両方が端部旋回部分である。このような配置では、端部分が自由端部として形成されない。このような端部分は、脚部間の旋回部分である。
【0067】
［００６５］図４に示すように、組み立てられたとき、アレイ５１の各巻線要素１００は、コアパック６０によって受容される。ステータ２０は、コアセクションとしても知られる有効長６２を規定する。有効長６２は、コアパック６０の長さによって実質的に規定される。巻線要素１００は、各端部でコアパック６０から突出する。端部旋回部分１０３はコアパック６０の一方の側から延び、第１の部分１０５および第２の部分１０６はコアパック６０の対向する側から延びる。巻線１００の端部旋回部分の側には、端部旋回セクション５３が規定されている。巻線１００の第１の部分側および第２の部分側は接合セクション５４を規定する。有効長６２は、端部旋回セクション５３と接合セクション５４との間で規定される。図４に示す配置において、形成された位置にアレイ５１の巻線要素１００が示される。図４の巻線要素１００は、図２の配置を操作することによって形成される。実施形態において、巻線要素１００は、更なる形成ステップを必要としない。
【0068】
［００６６］隣接する巻線要素１００の隣接する第１の部分１０５および第２の部分１０６は、接合セクション５４で接合される。隣接する巻線要素１００の第１の部分１０５および第２の部分１０６は、ろう付け、溶着、機械的固定およびハンダ付けなどの接合技術によって接合される。実施形態における隣接する巻線要素１００の第１の部分１０５および第２の部分１０６は、一体的に形成される。すなわち、特徴部は分離可能ではない。実施形態において、隣接する巻線要素１００の第１の部分１０５および第２の部分１０６は、一体の構成要素として形成される。すなわち、巻線要素は、巻線部材としても知られる巻線要素間に接合部が規定されないように、たとえば、付加的な製造によって一緒に形成される。このような配置は、螺旋状の巻線を形成することができる。
【0069】
［００６７］図３および図４に示されるような巻線要素は、第１の中間部分１０７および第２の中間部分１０８を有する。第１の中間部分１０７は、第１の脚部１０１に形成されている。第２の中間部分１０８は、第２の脚部１０２に形成されている。第１の中間部分１０７は、第１の端部分１０５と端部旋回部分１０３との間に延びている。第２の中間部分１０８は、第２の端部分１０６と端部旋回部分１０３との間に延びている。巻線要素１００の中間部分の数および構成は異なってもよい。たとえば、図１４および図１５を参照して以下に説明するように、巻線要素１００は、単一の中間部分を備えてもよいし、３つ以上の中間部分を備えてもよい。
【0070】
［００６８］この配置において、端部旋回部は中間部分から間隔を置いて配置されるが、実施形態において、端部旋回部は中間部分を備え、さらに／または中間部分が端部旋回部内に延びる。このような配置は、冷却を強化するのに役立つ。
【0071】
［００６９］第１の中間部分１０７の長さは、実質的に有効長６２に対応する。第１の中間部分１０７は、有効長６２と整列する。第２の中間部分１０８の長さは、実質的に有効長６２に対応する。第２の中間部分１０８は、有効長６２と整列する。
【0072】
［００７０］巻線要素１００は、矩形の横断面外プロファイルを有する。このような配置により、巻線５０をコンパクトにすることができる。実施形態において、代替の横断面外プロファイルが想定される。第１の端部１０５及び第２の端部１０６並びに第１の中間部１０７及び第２の中間部１０８の横断面外プロファイルは、互いに対応している。端部旋回部分１０３の横断面外プロファイルは、第１の中間部１０７および第２の中間部１０８の横断面外プロファイルに対応する。巻線要素１００は、長さ方向に沿って一様な横断面積を有する。実施形態において、横断面積および外プロファイルは、要素の部分間で異なってもよい。
【0073】
［００７１］次に、図５－図９を参照して、中間部分１０７、１０８の構成を詳細に説明する。図５および図６では、第１の端部１０５と端部旋回部分１０３との間に１つの中間部分１０７が示されている。図７には、中間部分１０７の一部の拡大図が示されている。図８には、一端部分１０５の横断面図が示されている。図９には、中間部分１０７の横断面図が示されている。
【0074】
［００７２］中間部分１０７は、第１の端部分１０５および端部旋回部分１０３と一体の構成部品の一部として形成される。中間部分１０７は、複数の中間導電部材１２０を備える。第１の中間部分１０７は、複数の第１の中間導電部材１２０ａを備える。第２の中間部分１０８は、複数の第２の中間導電部材１２０ｂを備える。中間導電部材１２０は、細長い。複数の中間導電部材１２０は、ほぼ軸方向に延びている。導電部材１２０は、斜めになっていてもよく、それは、電気モータ１０の長手方向軸に対してある角度で延びている。
【0075】
［００７３］複数の中間導電部材１２０は、導電配置部１２１を形成する。導電配置部１２１は、その長さに沿って複数の導電経路を規定する。導電配置部１２１は、電気的に平行な配置を有する。中間導電部材１２０は、それぞれ、第１の端部分１０５と端部旋回部分１０３との間を電気的に連通する。中間導電部材１２０は、実質的に螺旋状に配置されている。各中間導電部材１２０は、中間部分に沿った巻線経路を辿る。図５および図６に示すように、各中間導電部材１２０は、図６および図７に示すように、対向する側に沿って中間部分１０７の長手方向軸に対して弧状の角度方向に、および図５に示すように、前側および後側に沿って長手方向軸に対して横断方向に延びる。中間導電部材１２０の各部は、対応する横断面積を有する。従って、中間導電部材１２０は、その長さに沿って一定の横断面積を有する。中間導電部材１２０のその長さに沿った構成、たとえば、中間導電部材１２０の各側における構成は、別の実施形態では異なっていてもよいことが理解されるであろう。したがって、以下に説明するように、中間導電部材１２０の寸法およびピッチを変更することができる。このような配置は、全体的な性能を最適化するのに役立つ。
【0076】
［００７４］中間部分１０７は、寄生循環電流を低減または除去するのに役立ち、したがって、損失を低減し、効率を改善するのに役立つ。中間導電部材１２０は、転位された構成を備える。
【0077】
［００７５］中間導電部材は、互いに離間されている。間隔１２３は、隣接する中間導電部材１２０の間に規定される。間隔１２３は、実質的に螺旋状の配置を有する。各間隔は、中間部分１０７に沿った巻線経路に従う。間隔１２３は、一定の間隔で配置される。
【0078】
［００７６］中間部分１０７は、絶縁配置部１３０を備える。絶縁配置部１３０は、隣接する中間導電部材１２０間を電気的に絶縁するように作用する。絶縁配置部１３０は、隣接する中間導電部材１２０間の間隔１２３によって規定される。絶縁配置部１３０は、絶縁体１３１を備える。絶縁体１３１は、中間導電部材１２０間の間隔１２３に配列されている。絶縁体１３１は単一の本体であるが、実施形態では、複数の本体部分を備える。絶縁体１３１は、分かり易くするために図５から図７までは省略されているが、図９に示されている。
【0079】
［００７７］絶縁体１３１は、ポリマーコーティングなどの絶縁材料から形成される。絶縁材料は、フィルムであってもよい。絶縁体は、複数の層を備えることができる。絶縁材料は、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミド－イミド（またはポリアミド－ポリイミド）、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン、ガラス繊維、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アラミド紙およびマイカのうちの一つ又は複数を含むことができる。実施形態において、絶縁配置部１３０は、部分的または全体的に空隙によって形成される。たとえば、絶縁配置部は、隣接する中間導電部材間の空隙と共に、絶縁材料から形成された絶縁コアを含むことができる。
【0080】
［００７８］コア１３２は、中間部分１０７に沿って延びる。コア１３２は、中間部分１０７の長手方向の軸線に沿って延びる。コア１３２は、絶縁体１３１の一部を形成する。絶縁体１３１は、隣接する中間導電部材１２０間に絶縁バリア１３３を備える。絶縁バリア１３３は、中間部分１０７の長さに沿って延びている。絶縁配置部は、複数の細長い導電部材の材料よりも大きな電気絶縁特性を有し、たとえば、実施形態において、導電部材１２０に使用される材料に応じて、金属材料を使用することができる。上記の配置は、ステータスロット内に高い導体対絶縁比を提供することを助け、したがって、出力密度を最大化するのを助けるように作用し得る。巻線要素１００は、銅、アルミニウムおよび銀などの導電材料から形成される。
【0081】
［００７９］この配置における絶縁体１３１は、中間部分１０７の長さに沿って延びる。図８に示すように、絶縁体１３１は、端部分１０５内に延びていない。実施形態において、絶縁体１３１は、端部分１０５および端部旋回部分１０３の一方または両方に延びる。たとえば、図１０に示すように、一実施形態において、絶縁コア１３２は、端部分１０５内に延びる。
【0082】
［００８０］第１の端部分１０５は、第１の単一の導電部材を規定する。第１の端部分１０５は、その長さに沿って単一の導電経路を形成する。第１の端部分１０５は、中実部材である。第２の端部分１０６は、第２の単一導電部材を規定する。第２の端部分１０６は、その長さに沿って単一の導電経路を形成する。第２端部分１０６は、中実部材である。セグメントに分けられた部分の各端部分に固体部材を提供することによって、熱性能を補助することが可能である。固体の端部分および／または端部旋回部分を設けることは、巻線要素１００の直流抵抗を最小化するのに役立つ。
【0083】
［００８１］各中間導電部材１２０は、単一の導電部材を規定する。中間導電部材１２０は、その長さに沿って単一の導電経路を形成する。中間導電部材１２０は、固体部材である。この配置は、たとえば、有効長において、大きな時間変動磁束密度の領域における交流損失の低減に役立つ。
【0084】
［００８２］巻線要素の長さに沿って異なる構成を設けることにより、中間部分に対してより大きな導電横断面積に起因する端部分における直流損失成分の低減を助けることが可能である。
【0085】
［００８３］次に図１１および１２を参照して、巻線要素１５０の別の実施形態を説明する。巻線要素１５０は、上述した巻線要素の実施形態と実質的に同じであるので、詳細な説明は省略する。図１１において、巻線要素１５０の一部は、１つの中間部分１５１とともに示される。中間部分の数は異なってもよい。中間部分１５１は、端部分と端部旋回部分との間に配列されている。
【0086】
［００８４］中間部１５１は、端部および端部旋回部分（図示せず）とともに一体の構成要素の一部として形成されている。中間部分１５１は、複数の中間導電部材１５２を備える。中間導電部材１５２は、細長い。複数の中間導電部材１５２は、ほぼ軸方向に延びている。
【0087】
［００８５］中間部分１５１は、複数の中間セグメントを含み、本実施形態では、第１の中間セグメント１５３、第２の中間セグメント１５４および第３の中間セグメント１５５である。中間セグメント１５３、１５４、１５５の数は異なってもよい。中間セグメント１５３、１５４、１５５は、軸方向に隣接して配列されている。中間導電部材１５２の数は、中間導電セグメント１５３、１５４、１５５の間で異なってもよい。
【0088】
［００８６］中間導電部材１５２は、端部材と端部旋回部分との間に延びる。移行セグメント１５６、１５７は、隣接する中間セグメント１５３、１５４、１５５の間に延びている。中間セグメント１５３、１５４、１５５は、隣接する各中間セグメント１５３、１５４、１５５とは異なるジオメトリを有する。中間部分１５１のジオメトリは、移行セグメント１５６、１５７でジオメトリ間を移行する。移行セグメント１５６、１５７は、隣接する中間セグメントのジオメトリを混合することができる。実施形態における移行セグメントは、以下に説明するようにバッフルセグメントである。１つの移行セグメント１５６のクローズアップが図１２に示される。
【0089】
［００８７］図１１および図１２に示す実施形態において、第１の中間セグメント１５３は、第２の中間セグメント１５４とは異なるピッチを有する。本実施形態において、第１の中間セグメント１５３は、第２の中間セグメント１５４よりもピッチが大きい。第３の中間セグメント１５５の構成は、第１の中間セグメント１５３の構成に対応する。したがって、第２の中間セグメントは、異なるジオメトリの中間セグメントを２つの外セグメントに規定する。各中間セグメントは、互いに異なるピッチを有してもよい。セグメント間のジオメトリの変化は、中間導電部材１５２のピッチの変化に限定されないことが理解されるであろう。たとえば、中間導電部材１５２の横断面寸法は、異なる中間セグメント間でその長さに沿って異なる可能性がある。実施形態における異なるジオメトリは、たとえば、図１１に示されるように、異なる長さの中間セグメントを含む。移行セグメントの長さは異なる場合がある。中間導電部材１５２の数は、中間導電セグメント１５３、１５４、１５５の間で異なってもよい。
【0090】
［００８８］図１１に示す配置において、第１の中間セグメント１５３および第３の中間セグメント１５５は、有効長の範囲まで延びる。中間部分は、その長さに沿って、衝突磁場の強さに依存して形状が異なる。従って、巻線要素の形状を、その長さに沿った衝突磁場に依存してカスタマイズすることが可能である。
【0091】
［００８９］次に図１３を参照して、巻線要素１６０の別の実施形態を説明する。巻線要素１６０は、上述した巻線要素の実施形態と実質的に同じであるので、詳細な説明は省略する。図１３では、巻線要素１６０の一部が１つの中間部分１６１とともに示されている。中間部分の数は異なってもよい。中間部分１６１は、端部分１０５と端部旋回部分１０３との間に配列されている。
【0092】
［００９０］中間部分１６１は、端部分１０５および端部旋回部分１０３とともに一体の構成要素の一部として形成される。中間部分１６１は、複数の中間導電部材１６２を備える。中間導電部材１６２は、細長い。複数の中間導電部材１６２は、ほぼ軸方向に延びている。
【0093】
［００９１］中間部分１６１は、複数の中間セグメントを備え、この実施形態では、第１、第２、第３および第４中間セグメント１６３である。中間セグメント１６３の数は異なっていてもよい。中間セグメント１６３は、軸方向に隣接して配列されている。各中間導電部材１６２は、中間導電部材１６２を横切って延びている。
【0094】
［００９２］中間導電部材１６２は、端部材１０５と端部旋回部分１０３との間に延びている。本実施形態において、中間セグメント１６３は、隣接する各中間セグメント１６３と同じジオメトリを有する。隣接する中間セグメント１６１のジオメトリは異なっていてもよい。移行セグメントは、隣接する中間セグメント１６３の間に延びている。移行セグメントは、バッフル１６６である。
【0095】
［００９３］各バッフルまたはバッフルセグメント１６６は、隣接する中間導電部材１６２間の間隔のブレーク（ｂｒｅａｋ）を備える。バッフル１６６は、固体セクションを形成する。各バッフルセグメント１６６は、中間部分１６０の細長い軸に対して垂直に延びる。
【0096】
［００９４］各バッフルセグメント１６６は、中間部分１６０を中間セグメントに細分化する固体導体材料の短いセクションを備える。バッフルセグメント１６６は、転位された配置に機械的支持の利益を提供するのに役立つ。バッフル配置は、中間部分１６０を偶数の同一のセグメント化されたセクションに分割する。このような配置は、電磁気的利益を提供するのに役立つ。実施形態において、バッフル配置は、中間部分１６０を奇数の同一のセグメント化されたセクションに分割する。
【0097】
［００９５］上述し、図１４および図１５を参照して説明するように、組み立てられたとき、アレイ５１の各巻線要素１００は、コアパック６０によって受容される。ステータ２０は、有効長６２を規定する。巻線要素１００は、各端部でコアパック６０から突出する。端部旋回部分１０３はコアパック６０の一方の側から延び、第１の部分１０５および第２の部分１０６はコアパック６０の対向する側から延びる。上述したように、第１の脚部１０１および第２の脚部１０２はそれぞれ、対応する中間部分１０７、１０８を有し、対応する第１の中間部分１０７および第２の中間部分１０８は同じジオメトリを有する。実施形態において、第２の中間部分１０８は、第１の中間部分１０７とは異なるジオメトリを有する。たとえば、実施形態における第１の中間部１０７のピッチは、第２の中間部１０８のピッチよりも大きい。代替的に又は追加的に、中間導電部材の数は異なっていてもよい。たとえば、実施形態における第１の中間部分１０７の中間導電部材の数は、第２の中間部分１０８の中間導電部材の数よりも多い。
【0098】
［００９６］図１４および図１５に示すように、第１の脚部１０１は、第２の脚部１０２から径方向内部にある。第１の脚部１０１は、第２の脚部１０２よりもステータとロータとの間の空隙に近い。図１４および図１５に示す実施形態において、第２の脚部１０２は、中間部分を有することなく形成される。固体脚部を使用することは、たとえば、より大きな横断面積を提供することによって、ＤＣ損失の低減を助け、また、より低い熱抵抗を有する固体導体から生じる熱伝導率を増加させるのに役立ち、システムの利点を提供することが可能である。
【0099】
［００９７］上述した実施形態において、巻線要素は離散要素であるが、別の実施形態において、巻線要素は一体の構成要素として形成されることが理解されよう。すなわち、巻線要素は、巻線部材としても知られる巻線要素間に接合部が規定されないように、例えば付加的な製造によって一緒に形成される。異なる製造手段、例えば、金属添加剤の製造、及び間隔を形成するためのレーザー彫刻のような高度な成形及び切断が考えられる。
【0100】
［００９８］上述の配置は、導体が時間的に変化する磁界に晒される電磁デバイスに一般的に適用可能である。
【0101】
［００９９］この開示は、限定された数の実施形態のみに関連して詳細に提供されるが、本開示がそのような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されるべきである。むしろ、この開示は、これまで記載されていないが、特許請求の範囲の精神および範囲に相応する任意の数の変形、変更、代替または同等の配置を組み込むように修正することができる。さらに、この開示の様々な実施形態が説明されてきたが、例示的実施形態は、説明された例示的態様の幾つかのみを含み得ることが理解されるべきである。従って、この開示は、前述の説明によって限定されるとは考えられないが、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【国際調査報告】