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特表2024-516832電気機械用のコイルモジュール

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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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】2024-04-17

(54)【発明の名称】電気機械用のコイルモジュール

(51)【国際特許分類】

H02K 3/24 20060101AFI20240410BHJP

H02K 3/04 20060101ALI20240410BHJP

H02K 9/19 20060101ALI20240410BHJP

【ＦＩ】

H02K3/24

H02K3/04 D

H02K9/19 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023566535

(86)(22)【出願日】2022-04-27

(85)【翻訳文提出日】2023-12-15

(86)【国際出願番号】 EP2022061234

(87)【国際公開番号】W WO2022229272

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】21170784.9

(32)【優先日】2021-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523406369

【氏名又は名称】ヴァイオニック・テヒノロギーズ・ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＶＡＩＯＮＩＣＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾真二

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼崇

(74)【代理人】

【識別番号】100225026

【弁理士】

【氏名又は名称】古後亜紀

(74)【代理人】

【識別番号】100230248

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本圭二

(72)【発明者】

【氏名】ドミニク・ヤニク

(72)【発明者】

【氏名】ベルテルマン・イェルク

(72)【発明者】

【氏名】フランツ・ゲオルク

【テーマコード（参考）】

5H603

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H603AA13

5H603BB09

5H603BB14

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB05

5H603CC14

5H603CC19

5H603CD28

5H603FA11

5H609BB03

5H609PP02

5H609PP09

5H609QQ05

5H609QQ13

5H609RR27

5H609RR36

5H609RR43

(57)【要約】

【課題】空間要件が少ない薄形の構造を実現することが可能な、電気機械用のコイルモジュールを提供する。
【解決手段】電気機械用のコイルモジュール１８は、電気絶縁材料からなる第１および第２のコイルキャリア１５，１５ａ，１５ｂ、第１および第２のコイルキャリア１５，１５ａ，１５ｂに埋設された導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部１３、ならびに第１および第２のセラミックス境界部５６，５６ａ，５６ｂを有する、第１および第２のコイルディスク６，６ａ，６ｂを備える。第１および第２のコイルディスク６，６ａ，６ｂは、これら第１および第２のコイルディスク６，６ａ，６ｂ間に冷媒用の略環状の冷却流路２３が形成されるように構成されて互いに取り付けられている。第１および第２のセラミックス境界部５６，５６ａ，５６ｂは、それぞれ、略環状の冷却流路２３の内壁を少なくとも部分的に形成している。
【選択図】図１３Ｃ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機械用のコイルモジュール（１８）であって、
電気絶縁材料からなる第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）、および第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）を有する、第１のコイルディスク（６，６ａ）と、
電気絶縁材料からなる第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）、および第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）を有する、第２のコイルディスク（６，６ｂ）と、
を備え、
前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および前記第２のコイルディスク（６ｂ）は、これら第１のコイルディスク（６，６ａ）と第２のコイルディスク（６ｂ）との間に冷媒用の略環状の冷却流路（２３）が形成されるように構成されて互いに取り付けられており、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）および前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、それぞれ、前記略環状の冷却流路（２３）の内壁を少なくとも部分的に形成している、コイルモジュール（１８）。

【請求項2】

請求項１に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１および／または第２のセラミックス境界部（５６，５６ａ，５６ｂ）が、アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスからなり、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選択された材料からなる、コイルモジュール（１８）。

【請求項3】

請求項１または２に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記略環状の冷却流路（２３）の径方向領域全体で該略環状の冷却流路の内壁を形成しており、かつ／あるいは
前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記略環状の冷却流路（２３）の径方向領域全体で該略環状の冷却流路の内壁を形成している、コイルモジュール（１８）。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）上に配置された第１のセラミックスディスクを含み、かつ／あるいは、前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）上に配置された第２のセラミックスディスクを含み、
好ましくは、前記第１のセラミックスディスク（５６，５６ａ）および／または前記第２のセラミックスディスク（５６，５６ｂ）は、厚みが０．１ｍｍ～１ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、さらに好ましくは０．３５ｍｍ～０．７ｍｍである、コイルモジュール（１８）。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に適用された第１のセラミックスコーティングを含み、かつ／あるいは、前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に適用された第２のセラミックスコーティングを含み、
好ましくは、前記第１のセラミックコーティングおよび／または前記第２のセラミックコーティングは、厚みが１μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～５０μｍ、さらに好ましくは１μｍ～３０μｍである、コイルモジュール（１８）。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）および／または前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）が、略環状の凹部を有し、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）および／または前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第１のコイルキャリア及び／又は第２のコイルキャリアの前記略環状の凹部（２２）内に配置された略環状のセラミックスディスクの形態で設けられている、コイルモジュール（１８）。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、さらに、
前記略環状の冷却流路（２３）内に設けられて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の双方に接続されて、好ましくは一体的に形成された、少なくとも１つの接続要素（６３，６４）、
を備え、
好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素（６３，６４）が、
アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスを含み、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選択された材料からなり、かつ／あるいは、
好ましくは、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に接着されているか、あるいは、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に一体的に形成されており、かつ／あるいは、
ストラット、好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスク（６，６ａ，６ｂ）と直交して配置されたストラットを含み、かつ／あるいは、
前記第１および／または第２のコイルディスク（６，６ａ，６ｂ）と平行に延びるリブを含む、コイルモジュール（１８）。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、さらに、
径方向内側のセラミックス境界部（５７）および径方向外側のセラミックス境界部、
を備え、
好ましくは、前記径方向内側のセラミックス境界部（５７）が、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の内側に隣接配置されており、
好ましくは、前記径方向外側のセラミックス境界部（５８）が、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の外側に隣接配置されている、コイルモジュール（１８）。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および／または前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）内に導入する流入開口部（４３，５４）を有し、かつ／あるいは、
前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および／または前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）外に導出する流出開口部（４５，５５）を有する、コイルモジュール（１８）。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に、導電性材料からなる複数の各巻線部（１３）が埋設されており、該巻線部（１３）は、それぞれ、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）の中心部（１４）周りの周方向で該第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に埋設されており、
前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に、導電性材料からなる複数の各巻線部（１３）が埋設されており、該巻線部（１３）は、それぞれ、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）の中心部（１４）周りの周方向で該第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に埋設されており、
前記巻線部（１３）は、それぞれ、前記中心部（１４）から径方向に延びる２つの能動領域（１６）、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域（１７ｂ）を有し、
前記コイルディスク（６，６ａ，６ｂ）の平面視で、別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部（１３）の各受動領域（１７ａ，１７ｂ）は、直接隣合う２つの巻線部（１３）の対応する受動領域（１７ａ，１７ｂ）に部分的に重なっており、前記各巻線部（１３）の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）よりも前記能動領域（１６）のほうが厚くなっている、コイルモジュール（１８）。

【請求項11】

請求項１０に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６，６ａ）及び前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）の前記複数の各巻線部（１３）同士の隣合う能動領域（１６）は、これら隣合う能動領域（１６）間に隙間が位置するようにして接線方向に互いに離間しており、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）は、それぞれ、前記隣合う能動領域（１６）間に位置した前記隙間内に延出する突起（６５）を有する、コイルモジュール（１８）。

【請求項12】

請求項１０または１１に記載のコイルモジュール（１８）において、前記冷却流路（２３）が、径方向に延びる前記能動領域（１６）の領域に少なくとも位置しており、好ましくは、径方向外側の前記受動領域（１７ｂ）の領域にも位置している、コイルモジュール（１８）。

【請求項13】

請求項１０から１２のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部が、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されている、コイルモジュール（１８）。

【請求項14】

軸受構造（１，３）と、
前記軸受構造（１，３）で案内されるシャフト（２）と、
を備え、前記シャフト（２）に沿って同軸状に、複数の永久磁石（５）からなる少なくとも１つの磁石モジュール（４）および請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つのコイルモジュール（１８）が配置されている、電気機械。

【請求項15】

請求項１４に記載の電気機械を備える車両（１５０）または工作機械（１５４）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機械および／または電気機器および／または車両および／または工作機械用のコイルモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な設計の電気機械が先行技術から知られている。DE 10 2017 204 072 A1（特許文献１）には、永久磁石で発生した磁場領域内に入る導電性材料の密度が確実に高くなるような、電気モータ用のミアンダ型巻線部の一種が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１７２０４０７２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

平角線が使用されているが、これは電磁気特性的にそのような構造にとって不利であり、非効率性に繋がる。また、多相設計も困難である。

【0005】

このため、本発明の根底を成す課題は、このような短所を解消することが出来るとともに空間要件が少ない薄形の構造を実現することが可能な、電気機械用のコイルモジュールを提案することである。本発明の根底を成すさらなる課題は、電気機械の冷却を高い信頼性で且つ／或いは効果的に且つ／或いは省スペースで且つ／或いは軽量に行い、かつ／あるいは、同電気機械を長寿命化させることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の文脈において「電気機械」とは、電気エネルギーを機械的な仕事に変換する装置や、機械的な仕事を電気エネルギーに変換する装置のことを指すものと理解されたい。具体的に、「電気機械」という用語は、電力機器、電動機、電気モータ、発電機または電気発生機のことを意味するものと理解されたい。

【0007】

本発明では、上記の課題の１つ以上又は全てが、後述するコイルモジュールおよび／または電気機械および／または車両、あるいは、工作機械によって解決される。

【0008】

電気機械用のコイルモジュールは、少なくとも１つのコイルディスクを備える。各コイルディスクは、電気絶縁材料からなるコイルキャリア、および導電性材料（典型的には、巻線の形態）からなる複数の各巻線部を有する。前記巻線部は、前記コイルキャリアに埋設されており、例えば、モールド成形されている。これらの巻線部は、前記少なくとも１つのコイルディスクの中心部周りの周方向で該少なくとも１つのコイルディスクに設けられている。前記巻線部は、それぞれ、前記中心部から径方向に延びる２つの能動領域、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域を有する。前記少なくとも１つのコイルディスクの平面視で、別々の巻線部の前記能動領域同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部の各受動領域は、直接隣合う２つの巻線部の対応する受動領域にそれぞれ部分的に重なっている。前記各巻線部の断面の軸方向の厚みは、該各巻線部の前記受動領域よりも前記能動領域のほうが厚くなっている。

【0009】

本明細書では複数の各巻線部という表現をしているが、複数の各電気巻線部（例えば、同相の各巻線部）同士は相互に接続されている場合もある。

【0010】

「能動領域」とは、巻線部のうちの、前記電気機械のトルクに寄与するのに適していて且つ／或いは前記電気機械において隣接した少なくとも１つの磁石モジュールの磁場内に位置することになる領域のことであると理解されたい。よって、巻線部の「受動領域」とは、前記電気機械のトルクに寄与するのに適しておらず、かつ／あるいは、前記電気機械において隣接した磁石モジュールの磁場内に位置しない領域のことである。

【0011】

本明細書の文脈において「各巻線部の軸方向の…厚み」や巻線部の「軸方向の厚み」という表現は、軸方向で測定された、巻線部の厚みのことであると理解されたい。同様に、巻線部の「接線方向又は径方向の幅」という表現は、接線方向又は径方向で測定された、巻線部の幅のことであると理解されたい。つまり、「軸方向」、「接線方向」、「径方向」などの特定事項は、それぞれの値（例えば、厚み、幅等）の測定方向のことを指している。

【0012】

前記受動領域同士が部分的に重なっていることで、前記受動領域における導電性材料（好ましくは、銅等）の量は、一般的に、前記能動領域における量の２倍になる。前記コイルディスクや少なくとも１つのコイルディスクで構成されたコイルモジュールの軸方向の厚みが分厚くなるのを防ぐために、断面の軸方向の厚みは前記受動領域よりも前記能動領域のほうが厚くなっている。これにより、確実に薄形の構造となる。ここで、「電気絶縁性材料」とは、２５℃の温度で１０^－８Ｓ／ｍ未満の導電率の材料であると理解されたい。ここで、「導電性材料」とは、２５℃の温度で導電率が１０^６Ｓ／ｍを超えるあらゆる材料のことであると理解されたい。本明細書において「径方向」とは、一般的な慣例に従って、中心部から縁部への直線方向のことであると理解されたい。また、「接線方向」とは、径方向に対して直角の方向のことであると理解されたい。本明細書の文脈において「受動領域」とは、巻線部のうちの、径方向に延びずに同巻線部の２つの能動領域同士を繋げる領域のことであると理解されたい。ただし、受動領域は、厳密に接線方向に延びていなくてもよい。例えば、受動領域は、能動領域に隣接して例えば断面等も変化する径方向に延びる短い領域を含んでいる場合も好ましい。周方向に並べられた各巻線部について能動領域と受動領域との間で断面を変化させることにより、磁石ディスク間の空隙部の軸方向距離を変化させることができる。これにより、銅充填率を相対的に高めることが可能となる。また、受動領域の厚みが薄くなることで、巻線部の３相配置構成にも対応し易い。本明細書の文脈において「平面図／平面視」とは、少なくとも１つのコイルディスクの法線ベクトルに沿った図／視点のことであると理解されたい。一方、同じく「側面図／側面視」とは、平面図／平面視を９０°傾けた状態のことであると理解されたい。ここで「法線ベクトル」とは、少なくとも１つのコイルディスクのうちの、長さ及び幅が厚みよりも大きくなっている一面を起点としたベクトルのことであると理解されたい。よって、電気機械では、法線ベクトルが回転軸心と平行になる。コイルとも呼ばれる巻線部は、コアレス巻線部、すなわち、金属コア抜き型巻線部の形態であるのが好ましい。本明細書の文脈において「コイルキャリア」という用語は、具体的には、巻線部（すなわち、コイル）の担持体のことであると理解されたい。コイルキャリアは、巻線部同士を機械的に接合しているものが一般的であり、エポキシ樹脂や他種の耐熱性プラスチックからなるのが好ましい。本明細書の文脈において「コイルディスク」という用語は、コイル（すなわち、巻線部）がコイルキャリアで固定されてなる、対応する環状体のことであると理解されたい。一方、「コイルモジュール」という用語は、少なくとも１つのコイルディスク、典型的には２つ以上のコイルディスクを完全に内蔵してなる一単位体のことを指している。

【0013】

例えば、前記複数の各巻線部は、前記コイルキャリアの材料（好ましくは、エポキシ樹脂）内にモールド成形されて前記コイルディスクを構成しているものであり得る。

【0014】

前記各巻線部において、前記能動領域の厚みに対する前記受動領域の厚みの比は、１未満とされ得る。好ましくは、同比は０．３以上１未満である。外側の受動領域については、設置空間に余裕があることを利用して、前記コイルディスクを見た際に前記能動領域と一様な相対厚み（＝１）となるように同比を丁度０．５にするのが極めて好ましい。

【0015】

一般的に、能動領域から受動領域への遷移部では、前記各巻線部の断面積の形状が変化する。好ましくは、この断面領域の面積は変わらないまま充填率が最大化している。これは、例えばプレス成形等によって実施が可能である。形状が変わることで、磁力線が通過する材料部分を増やすことができるので、駆動がより高効率化する。形状を変えることで、磁石の間隔はそのままで前記電気機械内に導電性材料の設置空間を作り出すことができ、それに応じて性能や効率が向上する。

【0016】

別々の巻線部（典型的には、全ての巻線部）の能動領域は、その全体が、側面視で同一平面上に位置し、かつ／あるいは、該同一平面と交わり得る。

【0017】

この平面は、前記コイルディスク又は前記電気機械の軸方向と直交する平面であり得る。また、前記能動領域の厚みが変化する場合（例えば、該能動領域が末広がる実施形態等）がある点を踏まえると、前記能動領域の上面及び／又は下面は前記平面と平行でなくてもよい。好ましくは、前記能動領域は、前記平面と交わるように構成されている。例えば、本明細書で説明するウェブ等が構築されている１つ以上の能動領域については、それに含まれないものとしてもよい。

【0018】

つまり、別々の巻線部の能動領域同士が、前記コイルディスクの前記法線ベクトルに沿った方向の側面視で、例えば、どの能動領域も他の能動領域から突出しないように全て同じ高さに位置し得る。例えば、本明細書で説明するウェブ等が構築されている１つ以上の能動領域については、それに含まれないものとしてもよい。

【0019】

同一平面上の配置構成とすることにより、全ての能動領域が、任意の磁石モジュールの磁場内に等しく配置されることになる。変形例として、ほぼ全ての別々の巻線部の能動領域（好ましくは、１つ以外の全ての巻線部の能動領域）が、前記コイルディスクの法線ベクトルに沿った方向の側面視で全て同じ高さに位置しているのも好ましく、例えば、少数の能動領域（好ましくは、１つの能動領域）だけが他の能動領域から突出することになる。この領域には、例えば、本明細書で説明するウェブ等が設けられ得る。

【0020】

好ましくは、前記各巻線部の前記能動領域の軸方向の厚みが、径方向外側の方向に減少する。また、前記各巻線部の前記能動領域の接線方向の幅が、径方向外側の方向に増加する。

【0021】

言い換えれば、各能動領域は、外方に末広がりとなる。

【0022】

このように能動領域が末広がる構成により、前記コイルディスクの軸方向の厚みを変えずに、前記各巻線部に使用する導電性材料を増やすことができる。これにより、前記電気機械の出力および／または効率度が高くなる。

【0023】

しかしながら、末広がる構成は、前記巻線部の能動領域全体に存在していなくてもよい。例えば、受動領域側の各能動領域は、この末広がる構成から除外された遷移部を有していてもよい。

【0024】

好ましくは、前記能動領域の断面積は、径方向に沿って一定である。

【0025】

一般的には、前記巻線部は、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されている。絶縁被膜を具備した撚線を複数設けることにより、巻線からなる巻線部の柔軟性を製造時に十分確保するとともに、十分に高い導電率を実現することができる。

【0026】

好ましくは、巻線部の数は、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当する。つまり、相異なる相の合計３つの列が前記巻線部によって構成される。極めて好ましい一様式において、全相の巻線部の能動領域は、その全体が、側面視で同一平面上に位置しているのに対し、各相の受動領域同士は、２つの平面上に分布している。一般的には、２つの相の受動領域同士がいずれも同一平面上にあるのに対し、３番目の相の受動領域は別の平面に変位している。一般的には、前記２つの平面は、互いに別々の平面（すなわち、互いにズレた平面）であるが、互いに平行とされる。

【0027】

どの巻線部も同一の構造、すなわち、具体的には、同一の寸法及び形状とされ得る。変形例として、使用する１つ以上の巻線部の形状や厚みが他の巻線部と異なっていてもよい。

【0028】

前記コイルディスクは、任意の前記巻線部において、内側の受動領域と外側の受動領域とで軸方向の厚みが異なるように構成されていてもよい。ここで、「内側の受動領域」とは、「外側の受動領域」よりも前記コイルディスクや前記コイルモジュールの中心部からの距離が近い位置の受動領域のことをいう。一般的に、任意の前記巻線部において、前記外側の受動領域の厚みは、前記能動領域の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択される。内側の受動領域については、前記能動領域の厚みに対する該内側の受動領域の厚みの比が１未満になるように設定され得る。これにより、冷却面を前記能動領域から前記外側の受動領域にかけてさらに広げることが可能となる。

【0029】

本発明は、さらに、軸受構造と、該軸受構造で案内されるシャフトと、を備え、該シャフトに沿って同軸状に、複数の永久磁石からなる少なくとも１つの磁石モジュールおよび本明細書の範囲内で開示する少なくとも１つのコイルモジュールが配置されている、電気機械に関する。

【0030】

電動機、電気モータ、発電機、電気発生機などの前記電気機械は、軸受構造と、該軸受構造で案内されるシャフトと、を備える。該シャフトに沿って同軸状に、複数の永久磁石からなる少なくとも１つの磁石モジュール、および前述した性質の少なくとも１つのコイルモジュールが配置されている。前記磁石モジュールは前記シャフトに取り付けられ、前記コイルモジュールはハウジングに連結される。前記巻線部の充填密度が高いことで、前記電気機械の動作時の効率や出力密度が極めて有利なものになる。

【0031】

前記少なくとも１つのコイルモジュールは、液体が浸透するのを防止しつつ冷却流路を形成できるようにするために、少なくとも、前記磁石モジュールに面する側が電気絶縁材料からなる膜体で覆われ得る。該膜体は、接着剤による接合以外に、物質－物質同士の接合としての溶接接合や、例えば輪状体を介した螺合のような摩擦嵌め接合などといった他種の接合法で適用されることも可能である。

【0032】

前記少なくとも１つのコイルモジュールは、前記電気機械、特に、前記能動領域を効率的に冷却するために、相互連結された少なくとも２つのコイルディスクおよび該２つのコイルディスク間の空間で形成された冷却流路を有し得る。これに代えて又はこれに加えて、該冷却流路は、前記コイルディスク又はコイルモジュールと前記膜体とによって形成且つ境界付けされていてもよい。

【0033】

本発明は、さらに、本明細書の範囲内で開示する電気機械を備える車両、工作機械またはツールに関する。

【0034】

本発明の根底を成す１つ以上又は全ての課題は、以降に開示するコイルモジュールおよび／または電気機械および／または車両および／または工作機械の発明によって解決される。

【0035】

以降で説明するコイルモジュールは先述のコイルモジュールとの関連で開示した構成を一部備えることから、先述の技術的効果、利点および説明は、後述の対応する構成にも当てはまる。なお、具体的に述べると、後述のコイルモジュールは、先にコイルモジュールとの関連で説明した任意の構成を備え得るのが好ましい。

【0036】

前記コイルモジュールは、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部を有する第１のコイルディスクと、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部を有する第２のコイルディスクと、を備える。前記第１のコイルディスクおよび／または前記第２のコイルディスクは、略環状の凹部を有する。前記第１のコイルディスクおよび前記第２のコイルディスクは、さらに、これら第１のコイルディスクと第２のコイルディスクとの間に冷媒用の略環状の冷却流路が前記略環状の凹部によって形成されるように互いに取り付けられている。

【0037】

前記コイルモジュール、前記第１のコイルディスク、前記第２のコイルディスク、ならびに前記第１および第２のコイルディスクの前記巻線部は、これまでに開示したような構成とされ得る。

【0038】

「略環状の凹部」とは、前記コイルディスクの略全周にわたって延びる凹部のことを意味するものと理解されたい。「略」という用語は、例えば、前記略環状の凹部を断絶させる後で詳述する１つ（又は複数）のウェブが、該凹部に含まれていることを意味する。前記略環状の凹部は、前記コイルディスクの中心部周りに延びるものであり得て、前記コイルディスクの該中心部にはないものであり得る。「コイルディスクの中心部」とは、前記コイルディスク上の、前記シャフトや電気機械の回転軸心が通過する点のことであると理解されたい。

【0039】

前記略環状の凹部の径方向外側および／または径方向内側の縁部は、前記コイルディスクの平面視（すなわち、長さ方向及び幅方向と直交する視点）で円状であり得る。ここで、前記凹部の「径方向外側の縁部」および「径方向内側の縁部」とは、それぞれ、前記コイルディスクの略平坦な表面から前記略環状の凹部への遷移部のことを指す。しかしながら、外側および／または内側の縁部の形状は、完全な円形状から逸脱していてもよい。例えば、前記外側および／または内側の縁部は、波状の形状であってもよい。また、前記外側および／または内側の縁部は、多角形状であってもよい。

【0040】

前記凹部の断面は、２つの両側の側面および底面を有する長方形状の断面とされ得る。変形例として、前記凹部の断面は、両側の側面間の距離が底面に向かうにつれて減少する台形状の断面であってもよい。そのほか、前記凹部の断面は、円弧状または曲線状の断面であってもよい。

【0041】

言い換えれば、前記環状の凹部は、前記コイルディスクにおける略環状の窪みのことであると理解されたい。前記コイルディスクの厚みは、前記環状の凹部外の領域よりも前記略環状の凹部の領域のほうが薄くなり得る。

【0042】

好ましくは、前記コイルディスクは、前記少なくとも１つの巻線部を前記電気絶縁材料（例えば、エポキシ樹脂等）中に成形することによって製作される。この目的のために、前記巻線部が金型内に入れられた後、該金型に前記電気絶縁材料が充填され得る。その後、プレス成形処理によって前記略環状の凹部が形成され得る。例えば、略環状の成形型やパンチ等が用いられる。

【0043】

前記少なくとも１つの巻線部が入れられる前記金型は、前記巻線部同士の能動領域間の間隙を空けた状態に維持する凸部を有し得る。これにより、前記コイルディスクは、各巻線部の能動領域が配された略環状の領域における該能動領域間に間隙を有することになる。このような間隙を有するコイルディスクは、前記電気機械を空冷させるのに極めて適したものになり得る。ただし、例えば、冷媒（例えば、水－グリコール混合液等）を用いた別の冷却形式も好適である。

【0044】

本明細書で説明する末広がりの構成の能動領域の場合、好ましくは、前記金型内の前記凸部が省略され得る。これにより、成形後は、能動領域間の距離を極めて狭めることができて能動領域間に隙間が残らない。

【0045】

しかしながら、前記略環状の凹部は、別の方法で形成することも可能である。例えば、前記電気絶縁材料が入れられる前記金型自体で前記凹部を形成するようにしてもよい。これにより、後続のプレス成形処理が不要になる。そのほか、前記略環状の凹部は、例えばフライス加工等によって形成されることも可能である。

【0046】

このような略環状の凹部は、前記第１および／または第２のコイルディスクのうちの一方に設けられ得る。好ましくは、前記第１および第２のコイルディスクのそれぞれに略環状の凹部が設けられる。

【0047】

既述したように、本明細書の文脈において「ディスク」とは、その長さ及び幅（すなわち、直径）が厚みよりも遥かに大きい（例えば、１０倍大きい）物体のことであると理解されたい。前記ディスクの「側面」とは、該物体のうちの、その長さ及び幅が広がる平面と平行な側面、すなわち、前記電気機械の軸方向と直交する側面のことであると理解されたい。前記略環状の凹部は、前記コイルディスクのうちの、そのような側面の一つに設けられる。しかしながら、前記コイルディスクは、２つあるそのような側面のそれぞれに略環状の凹部を有していてもよい。

【0048】

前記第１のコイルディスクおよび第２のコイルディスクは、該第１のコイルディスクの前記２つの側面のうちの一方が該第２のコイルディスクの前記２つの側面のうちの一方に接するようにして互いに取り付けられ得る。ただし、それらの間に密封層が設けられる構成を排除しない。例えば、前記第１のコイルディスクおよび前記第２のコイルディスクは互いに接着されると同時に、その接着剤によって例えば前記冷却流路を外部から密封するようにしてもよい。

【0049】

以降、前記第１のコイルディスク及び第２のコイルディスクの側面のうち、他方のコイルディスクに接する側面のことを、それぞれ「内側面」と称する。これに対応して、前記第１および第２のコイルディスクの側面のうち、外側を向いて他方のコイルディスクに接しない側面のことを、「外側面」と称する。つまり、前記略環状の凹部は、前記第１のコイルディスクの内側面および／または前記第２のコイルディスクの内側面に設けられているものと理解されたい。

【0050】

前記第１および第２のコイルディスクが凹部をそれぞれ有している場合、好ましくは、これら第１および第２のコイルディスクの凹部の形状は同一であり、好ましくは、互いに完全に対向するように且つ／或いは正確に重なり合うように設けられている。しかしながら、前記第１のコイルディスクの凹部の形状が前記第２のコイルディスクの凹部の形状と異なっていることも、かつ／あるいは、前記コイルモジュールの組立後の状態で互いにズレていることも可能である。

【0051】

「略環状の冷却流路」とは、前記第１または第２のコイルディスクの凹部の壁と前記第２のコイルディスクの内側面とによって境界付けられてなる、前記第１および第２のコイルディスクによって画成された空間のことを意味し得る。好ましくは、前記略環状の冷却流路は、前記第１のコイルディスクと前記第２のコイルディスクとに設けられた２つの凹部によって画定されている。しかしながら、前記略環状の冷却流路は、完全に閉じ込められている必要はない。つまり、前記略環状の冷却流路は、例えば、冷媒が該冷却流路に流入し得て且つ／或いは該冷却流路から流出し得るための流入開口部及び／又は流出開口部を具備し得る。

【0052】

この冷却流路は、冷媒を前記巻線部に極めて近接させることができるという利点を有する。これにより、前記電気機械を極めて効果的に冷却させることが可能となる。同時に、この冷却構造によれば冷媒を導くために部品を追加しなくてよいので、省スペース・軽量化を図れる。しかも、この冷却構造は非常に堅牢で故障も起こり難い。

【0053】

前記冷媒は、好ましくは水系冷媒であり、より好ましくは水－グリコール混合液である。しかしながら、トランスオイルも冷媒として使用可能である。ただし、本明細書に記載のコイルモジュールは空冷式とされてもよい。

【0054】

好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび／または前記第２のコイルディスクは、冷媒を前記略環状の冷却流路内に案内するように、流入開口部を前記凹部の部分に有する。これに代えて又はこれに加えて、前記第１のコイルディスクおよび／または前記第２のコイルディスクは、冷媒を前記略環状の冷却流路外に導くように、流出開口部を前記凹部の部分に有する。

【0055】

例えば、前記流入開口部および／または流出開口部は、前記凹部の径方向外側の側面に設けられ得る。好ましくは、前記流入開口部が前記第１のコイルディスクの凹部の側面に設けられて前記流出開口部が２つ目の凹部の側面に設けられ、その逆も然りである。前記第１のコイルディスクの前記流入開口部から入口流路が延び得て、前記第２のコイルディスクの前記流出開口部から出口流路が延び得る。これら入口流路および出口流路は、それぞれ、前記流入開口部、前記流出開口部から径方向外側に各自延びるものであり得る。前記入口流路は前記第１のコイルディスクの凹所として構成されたものであり得て、前記出口流路は前記第２のコイルディスクの凹所として構成されたものであり得る。前記入口流路のうちの、前記流入開口部とは反対側の端部には、前記冷媒を前記入口流路内に導くように前記第１のコイルディスク及び第２のコイルディスクに設けられた、流入孔及び／又は流入貫通孔が存在し得る。前記出口流路のうちの、前記流出開口部とは反対側の端部には、前記冷媒を前記出口流路外に導くように前記第１のコイルディスク及び第２のコイルディスクに設けられた、流出孔及び／又は流出貫通孔が存在し得る。

【0056】

好ましくは、前記入口流路および／または前記出口流路は、所定の巻線部のうちの、これと直接隣合う巻線部における外側の受動領域を覆わないか又は部分的にしか覆っていない外側の受動領域に延在する。これにより、前記入口流路および／または出口流路は、巻線部の厚みが最大限に薄くなっている領域に配置される。これにより、省スペースの配置構成が可能となる。

【0057】

変形例として、前記流入開口部および流出開口部ならびに前記入口流路および出口流路は、２つのコイルディスクの一方のみに設けられてもよいし、両方のコイルディスクに設けられてもよい。

【0058】

前記電気機械がコイルスペーサを介して複数のコイルモジュールを互いに連結してなる場合、該コイルスペーサも流入孔および流出孔を有し得る。組立後の状態にて、各コイルモジュールの流入孔とその間に配置された前記コイルスペーサの流入孔が重なり合う。同じく、組立後の状態にて、各コイルモジュールの流出孔とその間に配置されたコイルスペーサの流出孔とが重なり合う。言い換えれば、全ての前記流入孔および流出孔が同一直線上に並び得る。

【0059】

例えば、軸方向でみて前記電気機械の一端側に位置するコイルディスク又はコイルスペーサについては、前記流入孔および流出孔が省略されてもよい。前記電気機械の他端側に位置するコイルディスク又はコイルスペーサでは、その流入孔および流出孔を通して個々のコイルモジュールに前記冷媒が供給され得る。これにより、冷媒の流れを基準として平行に各コイルモジュールが連結されることになり得る。

【0060】

前記流入開口部とコイルディスクの中心部とを結ぶ第１の接続線と前記流出開口部とコイルディスクの中心部とを結ぶ第２の接続線は、そのコイルディスクの平面視で、好ましくは３０°未満の角度、より好ましくは２０°未満の角度、なおいっそう好ましくは１０°未満の角度を挟み得る。具体的に言えば、これらの開口部同士を可能な限り近傍に配置して、対応する同角度を最大限小さくするのが好ましい。これにより、コイルディスクの中心部の周囲の最大限全体に前記冷媒が確実に流れるようになるので、全ての巻線部を確実に冷却することが可能となる。

【0061】

好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび／または前記第２のコイルディスクは、前記流入開口部－前記流出開口部間の前記凹部内に、前記略環状の冷却流路をこれら流入開口部と流出開口部との間で仕切るように構成されたウェブを有する。該ウェブは、前記凹部内の前記流入開口部－前記流出開口部の最短接続部に配置されてコイルディスクのほぼ全周に前記冷媒が流れるようにさせるものであるという点を理解されたい。

【0062】

前記ウェブは、前記凹部における断絶部であると解釈できる。すなわち、前記ウェブは、前記凹部の径方向内側の縁部から該凹部の径方向外側の縁部にかけて延設されていると理解されたい。例えば、前記ウェブは、前記凹部の内側の縁部から該凹部の外側の縁部にかけて径方向に延設されたものであり得る。変形例として、前記ウェブは、径方向に対して角度を成すものであってもよい。このとき、前記ウェブの上面は、前記凹部の前記底面よりも上側に位置し得て、好ましくは前記コイルディスクの残りの内側面と同じ平面上に位置している。このとき、前記ウェブは、前記冷媒の遮断を効果的に行いつつも出来る限り幅狭に構成されているのが好ましい。

【0063】

また、好ましくは、前記流入開口部とコイルディスクの中心部とを結ぶ前記第１の接続線と前記流出開口部とコイルディスクの中心部とを結ぶ前記第２の接続線は、３０°未満の角度を挟んでいる。前記流入開口部－流出開口部間の前記ウェブにより、前記冷媒は、これら流入開口部と流出開口部との間の「短い経路」を辿ることができなくなり、前記冷却流路のうちの残りの遥かに大きい円弧状部分に流れざるを得なくなる。

【0064】

前記ウェブは、前記冷却流路内において前記冷媒の遮断部を形成する。これにより、前記ウェブによって前記冷媒を前記第１および第２のコイルディスクにおける全対象領域に流れる。これにより、前記第１および第２のコイルディスクの全対象領域が確実に冷却される。

【0065】

好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび第２のコイルディスクが、それぞれ、凹部およびウェブを有する。前記コイルモジュールの組立後の状態では、前記第１のコイルディスクのウェブと前記第２のコイルディスクのウェブが互いに重なり合う。ただし、それらの間に接着剤および／または密封層が設けられる構成を排除しておらず、その接着剤が同時にシールを成すことも可能である。

【0066】

好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび前記第２のコイルディスクは、それぞれ、電気絶縁性材料からなる少なくとも１つのコイルキャリア、および導電性材料からなる複数の各巻線部、を含む。該複数の各巻線部は、前記少なくとも１つのコイルディスクの中心部周りの周方向で該少なくともの１つのコイルディスクに設けられている。前記巻線部は、それぞれ、前記中心部から径方向に延びる２つの能動領域、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域を有する。また、前記コイルディスクの平面視で、別々の巻線部の前記能動領域同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部の各受動領域は、直接隣合う２つの巻線部の対応する受動領域にそれぞれ部分的に重なっている。また、前記各巻線部の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域よりも前記能動領域のほうが厚くなっている。

【0067】

上記の構成についてのさらなる技術的効果および／または利点および／または説明は、本明細書の別の箇所で既に開示したとおりであり、本明細書で説明する各構成にも同じく当てはまる。

【0068】

好ましくは、前記凹部は、少なくとも、径方向に延びる前記能動領域の領域に位置している。好ましくは、前記凹部は、径方向外側の前記受動領域の領域にも位置している。

【0069】

任意の前記巻線部の受動領域は、直接隣合う巻線部の対応する受動領域に部分的に重なっているのに対し、別々の巻線部の能動領域同士は互いに重なっていないので、前記第１および／または第２のコイルディスクの前記能動領域に前記凹部用の空間を用意することができる。前記凹部を前記冷却流路とすれば、該空間を冷却用に利用することになり、空間の消費が増えずに済む。それと同時に、前述したこの種の巻線部により、小さいスペースに多くの導電性材料を使用できるという利点が奏される。

【0070】

しかしながら、前記凹部は、前記受動領域、好ましくは前記径方向外側の受動領域に、少なくとも部分的に設けられてもよい。例えば、前記径方向外側の受動領域の径方向の幅は、前記径方向内側の受動領域の径方向の幅よりも大きくされ得る。これにより、前記径方向外側の受動領域の軸方向の厚みを薄く形成することができる。また、各巻線部の受動領域の全体を、直接隣合う巻線部の受動領域によって覆われないようにすることも可能である。これにより、例えば、前記受動領域にも前記凹部用の空間を設けることが可能となる。

【0071】

好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスクの前記各巻線部の前記能動領域の軸方向の厚みは、径方向外側の方向に減少する。また、前記第１および／または第２のコイルディスクの前記各巻線部の前記能動領域の接線方向の幅は、径方向外側の方向に増加する。

【0072】

この構造は、前記能動領域が「末広がる」構成とも称される。

【0073】

ここで、「軸方向の厚み」は前記能動領域の全長に沿って外側に行くにつれて減少していなくてもよく、「接線方向の幅」は前記能動領域の全長に沿って外側に行くにつれて増加していなくてもよい。しかしながら、前記能動領域は、その長さの７０％以上、好ましくは９０％以上に沿って末広がるものであるのが好ましい。

【0074】

【0075】

末広がる構成の別の利点は、任意の巻線部の能動領域とこれに直接隣合う巻線部の能動領域との間の距離又は間隙を小さくできるという点である。

【0076】

得られる利点としては、前記凹部が前記巻線部の前記能動領域に位置している場合に、該凹部の前記底面がそのコイルディスク自体で密閉されるというものがある。このことは、前記巻線部の前記能動領域間に間隙が存在せず、追加の密閉が不要になるということを意味する。つまり、そのコイルディスクは自己完結的であるだけでなく自己密閉的でもある。

【0077】

これにより、例えば、既述した膜体を省略して、前記コイルモジュール全体の軸方向の厚みを薄くすることができる。これにより、前記電気機械の前記磁石モジュールを前記巻線部に近付けて、前記電気機械の性能および／または効率を上げることが可能となる。

【0078】

また、このことは、前記コイルディスクおよび／またはコイルモジュールおよび／または前記電気機械を製造するのに必要な方法工程が少なくて済むということも意味する。さらに、前記巻線部の前記能動領域間の間隙を空けた状態に維持する必要がないため、前記コイルディスクを形成するためのツールを簡略化することが可能となる。これにより、総合的に、前記電気機械の製造コストを削減することができる。

【0079】

好ましくは、任意の巻線部の前記能動領域とこれに直接隣合う巻線部の前記能動領域との間の距離は、数マイクロメートルである。

【0080】

好ましくは、前記凹部の軸方向の深さは、径方向外方に増加する。

【0081】

前記凹部の軸方向の深さは、軸方向で測定された該凹部の深さ、例えば、該凹部の最下点（例えば、前記底面等）とコイルディスクの内側面が形成する平面との差のことであると理解されたい。

【0082】

前記凹部の軸方向の深さが径方向外方に増加するという構成は、前記凹部のうちの径方向内側の略環状の領域の深さが、該凹部のうちのそれよりもさらに外側に位置する略環状の領域の深さよりも浅いことを意味するものと理解されたい。

【0083】

前記深さは、内側から外側へと連続的に（すなわち、途切れなく）又は段階的に（すなわち、断続的に）増加し得る。また、前記深さは、内側から外側へと直線的に増加するものであってもよいし非直線的に増加するものであってもよい。

【0084】

前記凹部のこのような幾何形状は、「Ｖ冷却」幾何形状とも称される。

【0085】

好ましくは、前記各巻線部において、前記能動領域の厚みに対する前記受動領域の厚みの比は、１未満である。

【0086】

上記の構成についての技術的効果および／または利点および／または説明は、本明細書の別の箇所で既に開示したとおりであり、本明細書で説明する各構成にも同じく当てはまる。

【0087】

好ましくは、前記各巻線部において、前記能動領域の厚みに対する前記受動領域の厚みの比は、０．３以上１未満である。

【0088】

【0089】

好ましくは、直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う受動領域の領域の軸方向の厚みの合計は、これら直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みよりも大きい。例えば、直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う内側の受動領域の領域の軸方向の厚みの合計および重なり合う外側の受動領域の領域の軸方向の厚みの合計は、これら直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みよりも大きい。変形例では、直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う前記内側の受動領域の領域の軸方向の厚みの合計が、これら直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みよりも大きくされ得るのに対し、直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う外側の受動領域の領域の軸方向の厚みの合計が、これら直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みよりも小さくされ得る。

【0090】

厚みを円滑に変化させるために、巻線部のうちの短い区間の厚みを、それぞれ、上記の厚みとは異なる別の厚みにしてもよい。

【0091】

このことは、直接隣合う全て又はほぼ全ての巻線部同士に適用され得る。つまり、本明細書で説明するウェブの領域に１つ以上の能動領域が位置する場合があり、その場合、該能動領域の厚みは他の能動領域の厚みよりも厚く設定され得る。

【0092】

「直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う受動領域の部分（領域）の軸方向の厚みの合計」とは、これら直接隣合う巻線部の受動領域同士が重なり合う部分で測定された、各巻線部の各受動領域の軸方向のそれぞれの厚みを合計したものであると理解されたい。

【0093】

このことは、前記径方向内側の受動領域、径方向外側の受動領域の両方に適用され得る。変形例として、直接隣合う２つの巻線部の、前記径方向内側の受動領域の軸方向の厚みの合計のみが、これら直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みよりも厚く設定されてもよい。

【0094】

これにより、好適なことに、前記能動領域、さらには、任意で、前記外側の受動領域が総合的に占める軸方向の空間が、前記受動領域が占める軸方向の空間よりも少なくなる。その結果、前記コイルディスクの前記凹部用の空間が、前記能動領域、さらには、任意で、前記外側の受動領域の部分に確保される。

【0095】

好ましくは、直接隣合う２つの各巻線部の、前記能動領域の軸方向の厚みの最大値に対する、これら直接隣合う２つの巻線部の、重なり合う受動領域の軸方向の厚みの合計の比は、１を超える。

【0096】

このことは、直接隣合う全ての巻線部に適用され得る。

【0097】

好ましくは、能動領域から受動領域への遷移部では、前記各巻線部の断面領域の形状が変化する。

【0098】

【0099】

好ましくは、別々の巻線部の能動領域は、その全体が、側面視で同一平面上に位置している。

【0100】

【0101】

好ましくは、前記巻線部は、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されている。

【0102】

【0103】

好ましくは、前記巻線部の数は、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当する。

【0104】

【0105】

好ましくは、任意の前記巻線部において、内側の受動領域と外側の受動領域とで軸方向の厚みが異なる。

【0106】

【0107】

好ましくは、任意の前記巻線部において、外側の受動領域の厚みは、前記能動領域の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択されている。

【0108】

【0109】

【0110】

好ましくは、前記電気機械は、少なくとも１つのコイルモジュール、好ましくは１つ以上ないし６つ以下のコイルモジュール、極めて好ましくは１つ以上ないし３つ以下のコイルモジュール、を備える。好ましくは、前記電気機械は、磁石モジュールの数がコイルモジュールの数よりも１つ多い。

【0111】

【0112】

本発明は、さらに、本明細書で開示する電気機械を備える車両または工作機械に関する。

【0113】

【0114】

本発明の根底を成す１つ以上又は全ての課題は、以降に開示するコイルモジュールおよび／または以降に開示する電気機械および／または以降に開示する車両、あるいは、工作機械の発明によって解決される。

【0115】

以降で説明するコイルモジュールは先述のコイルモジュールとの関連で開示した構成を一部備えることから、先述の技術的効果、利点および説明は、後述の対応する構成にも当てはまる。なお、具体的に述べると、後述のコイルモジュールは、先にコイルモジュールとの関連で説明した任意の構成を備えて得るのが好ましい。

【0116】

本発明に係る電気機械用のコイルモジュールは、電気絶縁材料からなる第１のコイルキャリア、前記第１のコイルキャリアに埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部、および第１のセラミックス境界部を有する、第１のコイルディスクを備える。同コイルモジュールは、さらに、電気絶縁材料からなる第２のコイルキャリア、前記第２のコイルキャリアに埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部、および第２のセラミックス境界部を有する、第２のコイルディスクを備える。前記第１のコイルディスクおよび前記第２のコイルディスクは、これら第１のコイルディスクと第２のコイルディスクとの間に冷媒用の略環状の冷却流路が形成されるように構成されて互いに取り付けられている。前記第１のセラミックス境界部および前記第２のセラミックス境界部は、それぞれ、前記略環状の冷却流路の内壁を少なくとも部分的に形成している。好ましくは、該冷却流路の軸方向の延在範囲が１ｍｍ～２ｍｍである。

【0117】

【0118】

前記第１のコイルディスクおよび前記第２のコイルディスク、特に、前記第１のコイルキャリアおよび前記第２のコイルキャリアは、互いに組み付けられて且つ／或いは突き合わされた際に略環状の冷却流路をそれらの間に形成するように構成されている。すなわち、該冷却流路は、冷媒を運搬することで前記第１のコイルディスク及び／又は第２のコイルディスクから熱を効果的に取り除くように調整且つ／或いは構成された、前記第１のコイルディスクと前記第２のコイルディスクとの間の空間であり得る。

【0119】

例えば、前記第１および／または第２のコイルキャリアが略環状の凹部を有しており、前記第１および第２のコイルディスクが組付後の状態では、該略環状の凹部が前記冷却流路を形成する。例えば、前記第１および第２のコイルキャリアは、該第１および第２のコイルディスクの組付後の状態にて互いに突き合わせ状態となる、起伏した且つ／或いは肉厚の径方向内側部をそれぞれ有し得る。前記第１および第２コイルキャリアの径方向外側部同士が該第１および第２のコイルディスクの組付後の状態で互いに離間していることで、前記略環状の冷却流路が形成され得る。該冷却流路は、径方向にみて外側が、さらなる境界部、例えば、本明細書で説明する径方向外側のセラミックス境界部および／またはコイルキャリアリングによって境界付けされ得る。

【0120】

「第１のセラミックス境界部」とは、前記略環状の冷却流路の内壁を少なくとも部分的に形成し且つ／或いは裏打ちする、前記第１のコイルディスクのセラミックス材料の構造体のことであると理解されたい。「第２のセラミックス境界部」とは、前記略環状の冷却流路の内壁を少なくとも部分的に形成し且つ／或いは裏打ちする、前記第２のコイルディスクのセラミックス材料の構造体のことであると理解されたい。言い換えれば、前記第１のセラミックス境界部は前記略環状の冷却流路の内部を前記第１のコイルキャリアから区切るものであり得て、前記第２のセラミックス境界部は前記略環状の冷却流路の内部を前記第２のコイルキャリアから区切るものであり得る。

【0121】

前記セラミックス境界部は、様々な方法で設けられ得る。例えば、前記セラミックス境界部は、前記第１および第２のコイルキャリアのコイルディスク間に各自配置されたセラミックス材料のディスクの形態で設けられ得る。また、前記セラミックス境界部は、前記コイルキャリア上のセラミックスコーティングの形態で設けられてもよい。また、これらを組み合わせること、すなわち、前記セラミックス境界部の一部をセラミックスディスクの形態で、かつ、一部を前記コイルキャリア上のセラミックスコーティングの形態で設けることも可能である。

【0122】

前記第１および第２のセラミックス境界部は、これら第１のコイルディスクと第２のコイルディスクとを組み付けて前記略環状の冷却流路の内壁を形成する際に互いに接合（例えば、接着等）される、２つの別個の構造体であり得る。また、前記第１および第２のセラミックス境界部は、互いに一体品（一つの部品）として且つ／或いは一体的に形成されたものであってもよい。

【0123】

このようなセラミックス境界部は、幾つかの点で有利である。まず、前記セラミックス境界部に含まれるセラミックスは蒸気気密性または実質上の蒸気気密性を示す。そのため、前記セラミックス境界部は、水を吸収せず、かつ／あるいは、前記冷却流路からの水が前記コイルキャリアの前記絶縁材料中に蓄積するのを防ぐ。セラミックスは、全体的に高い耐溶剤性および／または耐薬品性を示す。また、前記セラミックス境界部のセラミックスは、前記コイルキャリアの素材よりも熱伝導率が大幅に高い。例えば、セラミックスの熱伝導率はプラスチックの熱伝導率の約１００倍にもなる。そのため、前記セラミックス境界部は、前記冷却流路内の前記冷媒による放熱性を向上させることができる。しかも、セラミックスは電気絶縁性を有する。

【0124】

したがって、前記第１および第２のセラミックス境界部により、前記冷却流路内の前記冷媒が前記第１および第２のコイルキャリアに接触して該第１および第２のコイルキャリアの材料中に蓄積することを防止することができる。前記冷媒のこのような蓄積は、例えば、前記冷媒が水を含有するものである場合に前記コイルキャリアの材料が絶縁効果を失う原因となり得る。しかし、動作時の前記コイルには電圧が加わるため、前記巻線部とその外囲物との間には常に十分な電気絶縁性が確保されていなければならない。直冷中は前記冷媒が該外囲物と巻線部の双方に接触するため、ここにも絶縁性を確保しなければならない。したがって、前記セラミックス境界部を設けることにより、前記コイルキャリアの絶縁効果を長期間にわたって確実に維持しながら、水を含有した冷媒を使用することが可能となる。水は熱容量が大きく、熱伝導率も優れているため、水を含有する冷媒は有利である。そのため、前記電気機械のコイルディスクの冷却を向上させると同時に、該電気機械の寿命を延ばすことが可能となる。同時に、前記コイルディスクの放熱性も向上する。

【0125】

また、前記セラミックス境界部により、前記コイルキャリアの前記電気絶縁材料の厚みを薄くできるとともに、前記電気機械の冷却能力と効率性が向上するという利点がある。

【0126】

しかも、前記セラミックス境界部のセラミックスは、機械的に極めて強固な材料である。したがって、前記セラミックス境界部は、前記コイルディスクの機械強度および／または安定性の付与または向上も可能である。前記コイルディスクが機械強度を有することで、前記冷媒の内圧や前記コイルモジュールに働く電磁力によって該コイルディスクが軸方向に膨張してロータが前記コイルモジュールに擦れる（schleifen）ようなことを防げる。これにより、前記セラミックス境界部によって前記コイルディスクの機械強度を確保できるだけでなく、熱伝導性と耐熱性を重要視して前記コイルキャリアの材料を選択することが可能となる。

【0127】

好ましくは、前記第１および／または第２のセラミックス境界部は、アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスからなり、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選択された材料からなる。

【0128】

上記のセラミックス材料は、特性の面で、セラミックス境界部として使用するのに適している。なかでも、酸化アルミニウムは広く使用されていて簡単に入手できるため、極めて好適である。

【0129】

ただし、セラミックス境界部には別のセラミックス材料が使用されてもよい。

【0130】

好ましくは、前記第１のセラミックス境界部が、前記略環状の冷却流路の径方向領域全体にわたって該略環状の冷却流路の内壁を形成しており、かつ／あるいは、前記第２のセラミックス境界部が、前記略環状の冷却流路の径方向領域全体にわたって該略環状の冷却流路の内壁を形成している。

【0131】

すなわち、前記第１および第２のセラミックス境界部は、前記略環状の冷却流路の径方向領域全体にわたって該略環状の冷却流路の内壁を形成したものであり得る。このようにして、前記冷却流路の径方向領域全体にわたって素材が前記冷媒から保護される。

【0132】

好ましくは、前記第１のセラミックス境界部は、前記第１のコイルキャリア上に配置された第１のセラミックスディスクからなる。好ましくは、前記第２のセラミックス境界部は、前記第２のコイルキャリア上に配置された第２のセラミックスディスクからなる。

【0133】

このようなセラミックスディスクは、例えば、板状のセラミックス原材料から切り出されたものや打ち抜かれたものであり得る。

【0134】

前記セラミックスディスクは、前記コイルディスクの製造時に、前記巻線部の埋設（例えば、成形等）後の前記コイルキャリア上に配置されて該コイルキャリアに接着され得る。変形例として、前記セラミックスディスクは、前記コイルキャリアを作製するための前記巻線部の成形時にツール内に入れられて該巻線部と一緒に成形されてもよい。

【0135】

これにより、前記コイルモジュールの製造方法を簡単かつ効率の良いものとすることができる。

【0136】

好ましくは、前記第１のセラミックスディスクおよび／または前記第２のセラミックスディスクは、厚みが０．１ｍｍ～１ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、より好ましくは０．３５ｍｍ～０．７ｍｍである。

【0137】

このような厚みにより、前記冷媒との境界付けおよび前記コイルディスクの強度を確保しつつ、前記コイルディスクに加わる軸方向の膨張を前記セラミック境界部によって最小限に抑えることができる。

【0138】

好ましくは、前記第１のセラミックスディスクおよび第２のセラミックスディスクは、一体品として且つ／或いは一体的に形成されたセラミックス製の冷却流路の一部となっている。

【0139】

つまり、前記セラミックス製の冷却流路は、前記第１のセラミックスディスク及び前記第２のセラミックスディスクを構成する一体品として且つ／或いは一体的に形成された、三次元中空体であり得る。すなわち、前記セラミック製の冷却流路は環状の管体の形状であり、該冷却流路が前記中空体及び／又は該環状の管体の中空空間によって形成され得る。また、前記セラミック製の冷却流路が複数のセグメントに分割されていて、該複数のセグメントが前記第１のセラミックスディスクのディスクセグメント及び前記第２のセラミックスディスクのディスクセグメントをそれぞれ構成していてもよい。これらのセグメントは、それぞれ、湾曲した管体の形態であり得る。

【0140】

好ましくは、前記第１のセラミックスディスクが２つ以上、好ましくは２つ、３つまたは４つのセラミックスディスクセグメントからなり、かつ／あるいは、前記第２のセラミックスディスクが２つ以上、好ましくは偶数、より好ましくは４つのセラミックスディスクセグメントからなる。これらのセラミックスディスクは、各コイルキャリアにおいて互いに隣接配置され得る。

【0141】

前記セラミックスディスクを複数のセラミックスディスクセグメントの形態で設けることにより、特に、前記セラミックスディスクの大きさがある程度になった場合に、該セラミックスディスクの製造が簡単になり得る

【0142】

好ましくは、前記セラミックス境界部は、前記セラミックスディスクセグメント同士の接合部を密封するように該セラミックスディスクセグメント上に配置された、少なくとも１つのセラミックスシール部材を具備している。

【0143】

すなわち、前記セラミックスディスクセグメントは、該セラミックスディスクセグメント間に１つ以上の突合せ接合部が形成されるようにして前記コイルキャリア上に配置され得る。好ましくは、これらの突合せ接合部の密封は、セラミックスシール部材を前記セラミックスディスクセグメント上の各突合せ接合部の領域に配置することによって行われる。前記セラミックスシール部材の形状は、帯状であり得る。前記セラミックスシール部材は、接着剤によって前記セラミックスディスクに取り付けられ得る。好ましくは、セラミックスシール部材は、前記セラミックスディスクセグメント間の各突合せ接合部に配置されている。

【0144】

前記セラミックスシール部材により、前記セラミックスディスクセグメント間の突合せ接合部の領域でもセラミックスによる緊密な密封性を確保することができる。

【0145】

好ましくは、前記第１のセラミックス境界部は、前記第１のコイルキャリアに適用された第１のセラミックスコーティングからなる。好ましくは、前記第２のセラミックス境界部は、前記第２のコイルキャリアに適用された第２のセラミックスコーティングからなる。

【0146】

これにより、セラミックス境界部を極めて薄くすることができる。なかでも、これにより、前記コイルモジュールの設置空間が縮小し、前記電気機械の効率度が向上する。さらに、コーティングは、高い熱伝導率を示し得る。このようなコーティングは直接適用することができるので、前記コイルキャリアと境界部との間に接着剤層を追加で設ける必要もなく、設置空間をさらに縮小させることが可能となる。結果として、接着剤の熱抵抗もなくせる。

【0147】

前記コーティングは、蒸着、好ましくは物理気相成長法（ＰＶＤ）によって適用され得る。前記コーティングは、化学気相成長法（ＣＶＤ）、電気めっき法、またはゾル－ゲル法でも適用が可能である。

【0148】

好ましくは、前記第１のセラミックスコーティングおよび／または前記第２のセラミックスコーティングは、厚みが１μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～５０μｍ、より好ましくは１μｍ～３０μｍである。

【0149】

好ましくは、前記第１のコイルキャリアおよび／または前記第２のコイルキャリアは、略環状の凹部を有する。また、本発明では、前記第１のセラミックス境界部および／または前記第２のセラミックス境界部が、前記第１のコイルキャリア、前記第２のコイルキャリアの前記略環状の凹部内に配置された略環状のセラミックスディスクの形態でそれぞれ設けられる。

【0150】

【0151】

前記第１のコイルキャリアおよび／または前記第２のコイルキャリアの前記略環状の凹部は、例えば、該第１および／または第２のコイルキャリアの径方向内側の領域を該第１および／または第２のコイルキャリアの径方向外側の領域よりもそれぞれ起伏させることによって、かつ／あるいは、そのコイルキャリアの軸方向の厚みを該径方向外側の領域よりも該径方向内側の領域のほうが厚くなるようにすることによって設けられ得る。例えば、本明細書で開示する巻線部の前記内側の受動領域は前記コイルキャリアの前記径方向内側の領域に位置する一方で、該巻線部の前記能動領域および外側の受動領域は該コイルキャリアの前記径方向外側の領域に位置し得る。前記略環状のセラミックスディスクは、前記コイルキャリアの前記径方向内側の領域と略合致した径方向内側の凹入部を有し得る。前記環状のセラミックスディスクの外径は、前記コイルキャリアの直径と略一致し得る。

【0152】

好ましくは、前記コイルモジュールは、前記略環状の冷却流路内に設けられて前記第１のセラミックス境界部及び前記第２のセラミックス境界部の双方に接着されて、好ましくは一体的に形成された、少なくとも１つの接続要素を備える。

【0153】

すなわち、前記少なくとも１つの接続要素は、前記第１のセラミックス境界部と前記第２のセラミックス境界部とを互いに接続するものであり得る。これにより、前記セラミックス境界部によって前記コイルディスク又はコイルモジュールに付与される強度をさらに向上させることができる。同時に、前記接続要素は、前記冷却流路の冷却面を増やすことで前記コイルディスクからの放熱性を向上させることができる。また、前記接続要素は、前記冷媒の乱流を発生させるように前記冷却流路内に配置及び／又は構成されていてもよく、これにより、放熱性を追加で向上させることが可能である。

【0154】

例えば、前記接続要素は、前記セラミックス境界部と一体的に且つ／或いは一体品として形成され得る。しかしながら、前記接続要素を、例えば、前記セラミックス境界部に接合される別体の構成要素とすることも可能である。

【0155】

好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素は、アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスからなり、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群の材料からなる。好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素は、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に接着されているか、あるいは、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に一体的に形成されている。

【0156】

好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素は、ストラット、好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスクと直交して配置されたストラットからなる。好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素は、前記第１および／または第２のコイルディスクと平行に延びるリブからなる。

【0157】

このような接続要素により、前記コイルモジュールの安定性および冷却性能を同時に向上させることができる。

【0158】

好ましくは、前記コイルモジュールは、径方向内側のセラミックス境界部を備える。さらに好ましくは、該径方向内側のセラミックス境界部が、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部及び前記第２のセラミックス境界部の内側に隣接内側に配置されている。

【0159】

前記径方向内側のセラミックス境界部により、前記コイルキャリアのうちの前記冷却流路に接した径方向内側の領域が前記冷媒に接触して該冷媒を吸収するのを防ぐことができる。

【0160】

前記径方向内側のセラミックス境界部は、例えば、前記第１および／または第２のセラミックス境界部に接着された別体の構成要素として設けられ得る。変形例として、前記径方向内側のセラミックス境界部は、前記第１および／または第２のセラミックス境界部と一体的に且つ／或いは一体品として形成された部品として構成されてもよい。

【0161】

好ましくは、前記コイルモジュールは、径方向外側のセラミックス境界部を備える。好ましくは、該径方向外側のセラミックス境界部は、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部及び前記第２のセラミックス境界部の外側に隣接配置されている。

【0162】

前記径方向外側のセラミックス境界部により、径方向にみて、冷却流路が外部に追いやられるのを防ぐことができる。また、前記径方向外側のセラミックス境界部により、前記冷媒が径方向外側に漏れて前記コイルキャリアの近隣領域と接触し且つ／或いは該近隣領域に吸収されるのを防止することができる。

【0163】

前記径方向外側のセラミックス境界部は、例えば、前記第１および／または第２のセラミックス境界部に接着された別体の構成要素として設けられ得る。変形例として、前記径方向外側のセラミックス境界部は、前記第１および／または第２のセラミックス境界部と一体的に且つ／或いは一体品として形成された部品として構成されてもよい。

【0164】

好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび／または第２のコイルディスクは、冷媒を前記略環状の冷却流路内に導入する流入開口部を有する。好ましくは、前記第１のコイルディスクおよび／または前記第２のコイルディスクは、冷媒を前記略環状の冷却流路外に導出する流出開口部を有する。

【0165】

前記流入開口部および／または流出開口部は、前記第１および／または第２のコイルディスクのうちの、径方向にみて前記コイルキャリアの外側に位置した部分に設けられ得る。例えば、各コイルディスクは、前記コイルキャリアの径方向外側に且つ／或いは周囲に配置されたコイルキャリアリングを具備し得る。前記流入開口部および／または流出開口部は、該コイルキャリアリングに設けられ得る。前記流入開口部および／または流出開口部は、軸方向に沿った穴部の形態で設けられ得る。前記流入開口部は、前記冷媒が前記冷却流路に流入し該冷却流路内を流れて前記流出開口部から流出するのを可能にする。好ましくは、前記流入開口部と前記流出開口部は、前記コイルモジュールの軸線を基準として１８０°ズレている。

【0166】

このようにして前記冷媒を案内する形態は、冷却機能および前記コイルモジュールの製造の両方の観点から有利であることが判明している。

【0167】

好ましくは、前記第１のコイルキャリアに、導電性材料からなる複数の各巻線部が埋設されており、該巻線部は、それぞれ、前記第１のコイルキャリアの中心部周りの周方向で該第１のコイルキャリアに埋設されている。また、前記第２のコイルキャリアには、導電性材料の複数の各巻線部が埋設されており、該巻線部は、それぞれ、前記第２のコイルキャリアの中心部周りの周方向で該第２のコイルキャリアに埋設されている。前記巻線部は、それぞれ、前記中心部から径方向に延びる２つの能動領域、および径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域を有する。

【0168】

好ましくは、前記コイルディスクの平面視で、別々の巻線部の前記能動領域同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部の各受動領域は、直接隣合う２つの巻線部の対応する受動領域に部分的に重なっており、前記各巻線部の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域よりも前記能動領域のほうが厚くなっている。

【0169】

【0170】

好ましくは、前記第１のコイルディスク及び前記第２のコイルディスクの前記複数の各巻線部同士の隣合う能動領域は、これら隣合う能動領域間に隙間が位置するようにして接線方向に互いに離間しており、前記第１のセラミックス境界部及び前記第２のセラミックス境界部は、それぞれ、前記隣合う能動領域間に位置した前記隙間内に延出する突起を有する。

【0171】

すなわち、前記第１のコイルキャリア及び前記第２のコイルキャリアがそれぞれ前記複数の各巻線部同士の隣合う能動領域間に隙間を有するように、これら複数の各巻線部同士の隣合う能動領域が離間し得る。前記第１および第２のセラミックス境界部の突起は、これらの隙間内へと軸方向に延出し得る。

【0172】

好ましくは、前記隙間および前記突起は、扇形の形態、すなわち、「パイの一切れ」の形態とされ得る。

【0173】

前記突起は、前記セラミックス境界部の一部であってもよいし、前記隙間に別体として挿入されて任意で前記セラミックス境界部に接合されるものであってもよい。前記突起は、前記セラミックス境界部と同じセラミックス材料を含有するか又は該材料で構成されたものであってもよいが、別の材料を含有したり別の材料で構成されたりしていてもよい。

【0174】

ほかにも、このような突起は、前記コイルディスクの安定性をさらに高め、かつ／あるいは、前記コイルディスクを追加で強化することができる。その結果、前記冷却流路内の前記冷媒の内圧による荷重をより良好に吸収することが可能となる。また、前記セラミックス境界部の前記突起と前記コイルキャリアの前記隙間との間を形状嵌合部とし、これによってトルクを吸収することも可能である。例えば、ロータとステータ（すなわち、前記コイルモジュール）の巻線部との間には、電磁相互作用によってトルクが発生する。しかし、このトルクは、ロータでは回転を引き起こすものの、ステータでは分散させる必要がある。上記の「パイの一切れ（Kuchenstucke）」の構成とすることにより、前記コイルキャリアと前記セラミックス境界部との間の形状嵌合によって前記コイルキャリアから前記セラミックス境界部へとトルクを逃がすことが可能になる。その後、前記セラミックス境界部から、前記コイルモジュールのハウジングや前記電気機械にトルクをそれぞれ移動させることができる。このようにして、前記巻線部、特に、前記巻線部の前記能動領域の変形を防ぐことが可能となる。また、前記突起により、前記巻線部からの放熱性を向上させることもできる。これにより、冷却性能を大幅に向上させることが可能となる。

【0175】

好ましくは、前記冷却流路は、径方向に延びる前記能動領域の部分に少なくとも位置しており、好ましくは、径方向外側の前記受動領域の部分にも位置している。

【0176】

すなわち、前記冷却流路は、前記第１および第２のコイルディスクのうちの、前記巻線部の少なくとも前記能動領域が位置した径方向部分に延在し得る。前記巻線部の前記能動領域で熱の大部分が発生することから、それによって放熱性の向上を図ることができる。好ましくは、前記冷却流路は、少なくとも、前記第１および第２のコイルディスクのうちの、前記巻線部の前記能動領域の全体が位置した径方向領域の全体に延在している。

【0177】

好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスクの前記各巻線部の前記能動領域の軸方向の厚みは、径方向外側の方向に減少する。好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスクの前記各巻線部の前記能動領域の接線方向の幅は、径方向外側の方向に増加する。

【0178】

【0179】

好ましくは、前記能動領域の領域において、前記凹部の軸方向の深さが径方向外側の方向に増加する。

【0180】

【0181】

好ましくは、前記各巻線部において、前記能動領域の厚みに対する前記受動領域の厚みの比は、１未満である。好ましくは、前記各巻線部において、前記能動領域の厚みに対する前記受動領域の厚みの比は、０．３以上１未満である。

【0182】

【0183】

好ましくは、能動領域から受動領域への遷移時に、前記各巻線部の断面の形状が変化する。

【0184】

【0185】

好ましくは、前記第１のコイルディスクの別々の巻線部の能動領域は、その全体が、側面視で同一平面上に位置している。好ましくは、前記第２のコイルディスクの別々の巻線部の能動領域は、その全体が、側面視で同一平面上に位置している。

【0186】

【0187】

好ましくは、前記巻線部は、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されている、

【0188】

【0189】

好ましくは、前記第１のコイルディスク及び／又は前記第２のコイルディスクの前記巻線部の数は、それぞれ、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当する。

【0190】

【0191】

好ましくは、任意の前記巻線部において、内側の受動領域と外側の受動領域とで軸方向の厚みが異なる。好ましくは、任意の前記巻線部において、前記外側の受動領域の厚みは、前記能動領域の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択されている。

【0192】

【0193】

【0194】

【0195】

本発明は、さらに、本明細書の範囲内で開示する電気機械を備える車両または工作機械に関する。

【0196】

下記の数字付きの各項目で、本発明の好ましいさらなる実施形態を開示する：

【0197】

［項目１］
導電性材料からなる複数の各巻線部（１３）を含んで電気絶縁材料からなる少なくとも１つのコイルキャリア（１５）を有し、前記巻線部が、前記少なくとも１つのコイルキャリア（６）の中心部（１４）周りの周方向で該少なくとも１つのコイルキャリア（６）に設けられている、少なくとも１つのコイルディスク（６）、
を備え、
前記巻線部（１３）は、それぞれ、前記中心部（１４）から径方向に延びる２つの能動領域（１６）、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域（１７ａ，１７ｂ）を有し、
前記コイルディスク（６）の平面視で、別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部（１３）の各受動領域（１７ａ，１７ｂ）は、直接隣合う２つの巻線部（１３）の対応する受動領域（１７ａ，１７ｂ）に部分的に重なっている、電気機械用のコイルモジュール（１８）において、
前記各巻線部（１３）の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）よりも前記能動領域（１６）のほうが厚くなっていることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0198】

［項目２］
項目１に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、１未満であることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0199】

［項目３］
項目１または２に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、０．３以上１未満であることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0200】

［項目４］
項目１から３のいずれか一項目に記載のコイルモジュールにおいて、能動領域（１６）から受動領域（１７ａ，１７ｂ）への遷移部では、前記各巻線部（１３）の断面の形状が変化することを特徴とする、コイルモジュール。

【0201】

［項目５］
項目１から４のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、別々の巻線部（１３）の能動領域（１６）は、その全体が、側面視でいずれも同一平面上に位置していることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0202】

［項目６］
項目１から５のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の軸方向の厚みが径方向外側の方向に減少し、前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の接線方向の幅が径方向外側の方向に増加することを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0203】

［項目７］
項目１から６のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部が、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されていることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0204】

［項目８］
項目１から７のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部（１３）の数は、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当することを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0205】

［項目９］
項目１から８のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、任意の前記巻線部（１３）において、内側の受動領域（１７ａ）と外側の受動領域（１７ｂ）とで軸方向の厚みが異なることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0206】

［項目１０］
項目９に記載のコイルモジュールにおいて、任意の前記巻線部（１３）において、前記外側の受動領域（１７）の厚みは、前記能動領域（１６）の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択されていることを特徴とする、コイルモジュール。

【0207】

［項目１１］
軸受構造（１，３）と、
前記軸受構造（１，３）で案内されるシャフト（２）と、
を備え、前記シャフト（２）に沿って同軸状に、複数の永久磁石（５）からなる少なくとも１つの磁石モジュール（４）および項目１から１０のいずれか一項目に記載の少なくとも１つのコイルモジュール（１８）が配置されている、電気機械。

【0208】

［項目１２］
項目１１に記載の電気機械において、前記少なくとも１つのコイルモジュール（１８）は、少なくとも、前記磁石モジュール（４）に面する側が電気絶縁材料からなる膜体で覆われていることを特徴とする、電気機械。

【0209】

［項目１３］
項目１１または１２に記載の電気機械において、前記少なくとも１つのコイルモジュール（１８）が、相互連結された少なくとも２つのコイルディスク（６）、および該２つのコイルディスク間の空間で形成された冷却流路を有することを特徴とする、電気機械。

【0210】

［項目１４］
項目１１から１３のいずれか一項目に記載の電気機械を備える車両または工作機械。

【0211】

［項目１５］
電気機械用のコイルモジュール（１８）であって、特には、前述のいずれか一項目に記載のコイルモジュールにおいて、
導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）を有する第１のコイルディスク（６）と、
導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）を有する第２のコイルディスク（６）と、
を備え、前記第１のコイルディスク（６）および／または前記第２のコイルディスク（６）は、略環状の凹部（２２）を有し、前記第１のコイルディスク（６）および前記第２のコイルディスク（６）は、これら第１のコイルディスク（６）と第２のコイルディスク（６）との間に冷媒用の略環状の冷却流路（２３）が前記略環状の凹部（２２）によって形成されるように互いに取り付けられている、コイルモジュール（１８）。

【0212】

［項目１６］
項目１５に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６）および／または前記第２のコイルディスク（６）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）内に案内するように、流入開口部（４３）を前記凹部（２２）の部分に有し、かつ／あるいは、
前記第１のコイルディスク（６）および／または前記第２のコイルディスク（６）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）外に導くように、流出開口部（４５）を前記凹部（２２）の部分に有する、コイルモジュール（１８）。

【0213】

［項目１７］
項目１６に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６）および／または前記第２のコイルディスク（６）が、前記流入開口部（４３）－前記流出開口部（４５）間の前記凹部（２２）内に、前記略環状の冷却流路（２３）をこれら流入開口部（４３）と流出開口部（４５）との間で仕切るように構成されたウェブ（３８ａ，３８ｂ）を有する、コイルモジュール（１８）。

【0214】

［項目１８］
項目１５から１７のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６）および前記第２のコイルディスク（６）が、それぞれ、
電気絶縁材料からなる少なくとも１つのコイルキャリア（１５）、および
導電性材料からなり、前記少なくとも１つのコイルディスク（６）の中心部（１４）周りの周方向で該少なくとも１つのコイルディスク（６）に設けられている複数の各巻線部（１３）、
を含み、
前記巻線部（１３）は、それぞれ、前記中心部（１４）から径方向に延びる２つの能動領域（１６）、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域（１７ｂ）を有し、
前記コイルディスク（６）の平面視で、別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部（１３）の各受動領域（１７ａ，１７ｂ）は、直接隣合う２つの巻線部（１３）の対応する受動領域（１７ａ，１７ｂ）にそれぞれ部分的に重なっており、
前記各巻線部（１３）の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）よりも前記能動領域（１６）のほうが厚くなっていることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0215】

［項目１９］
項目１８に記載のコイルモジュールにおいて、前記凹部（２２）が、少なくとも、径方向に延びる前記能動領域（１６）の領域に位置しており、好ましくは、径方向外側の前記受動領域（１７ｂ）の領域にも位置している、コイルモジュール。

【0216】

［項目２０］
項目１９に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１および／または前記第２のコイルディスク（６）の前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の軸方向の厚みが径方向外側の方向に減少し、
前記第１および／または前記第２のコイルディスク（６）の前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の接線方向の幅が径方向外側の方向に増加する、コイルモジュール（１８）。

【0217】

［項目２１］
項目２０に記載のコイルモジュール（１８）において、前記能動領域（１６）において、前記凹部の軸方向の深さ（３４，３４ａ，３４ｂ）が径方向外方に増加する、コイルモジュール（１８）。

【0218】

［項目２２］
項目１８から２１のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、１未満である、コイルモジュール（１８）。

【0219】

［項目２３］
項目１８から２２のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、０．３以上１未満である、コイルモジュール（１８）。

【0220】

［項目２４］
項目１８から２３のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、能動領域（１６）から受動領域（１７ａ，１７ｂ）への遷移部では、前記各巻線部（１３）の断面積の形状が変化する、コイルモジュール（１８）。

【0221】

［項目２５］
項目１８から２４のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）は、側面視でいずれも同一平面上に位置していることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0222】

［項目２６］
項目１８から２５のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部が、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されていることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0223】

［項目２７］
項目１８から２６のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部（１３）の数は、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当することを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0224】

［項目２８］
項目１８から２７のいずれか一項目に記載のコイルモジュール（１８）において、任意の前記巻線部（１３）において、内側の受動領域（１７ａ）と外側の受動領域（１７ｂ）とで軸方向の厚みが異なることを特徴とする、コイルモジュール（１８）。

【0225】

［項目２９］
項目２８に記載のコイルモジュールにおいて、任意の前記巻線部（１３）において、前記外側の受動領域（１７ｂ）の厚みは、前記能動領域（１６）の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択されていることを特徴とする、コイルモジュール。

【0226】

［項目３０］
軸受構造（１，３）と、
前記軸受構造（１，３）で案内されるシャフト（２）と、
を備え、前記シャフト（２）に沿って同軸状に、複数の永久磁石（５）からなる少なくとも１つの磁石モジュール（４）および項目１５から２９のいずれか一項目に記載の少なくとも１つのコイルモジュール（１８）が配置されている、電気機械。

【0227】

［項目３１］
項目３０に記載の電気機械を備える車両（１５０）または工作機械（１５４）。

【0228】

下記の数字付きの各態様で、本発明の好ましいさらなる実施形態を開示する：

【0229】

［態様１］
電気機械用のコイルモジュール（１８）であって、特には、前述のいずれか一項目に記載のコイルモジュールにおいて、
電気絶縁材料からなる第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）、および第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）を有する、第１のコイルディスク（６，６ａ）と、
電気絶縁材料からなる第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に埋設された、導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部（１３）、および第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）を有する、第２のコイルディスク（６，６ｂ）と、
を備え、
前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）は、これら第１のコイルディスク（６，６ａ）と第２のコイルディスク（６ｂ）との間に冷媒用の略環状の冷却流路（２３）が形成されるように構成されて互いに取り付けられており、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）および前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、それぞれ、前記略環状の冷却流路（２３）の内壁を少なくとも部分的に形成している、コイルモジュール（１８）。

【0230】

［態様２］
態様１に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１および／または第２のセラミックス境界部（５６，５６ａ，５６ｂ）が、アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスからなり、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選択された材料からなる、コイルモジュール（１８）。

【0231】

［態様３］
態様１または２に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記略環状の冷却流路（２３）の径方向領域全体で該略環状の冷却流路の内壁を形成しており、かつ／あるいは
前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記略環状の冷却流路（２３）の径方向領域全体で該略環状の冷却流路の内壁を形成している、コイルモジュール（１８）。

【0232】

［態様４］
態様１から３のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）上に配置された第１のセラミックスディスクからなり、かつ／あるいは、
前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）上に配置された第２のセラミックスディスクからなる、コイルモジュール（１８）。

【0233】

［態様５］
態様４に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックスディスク（５６，５６ａ）および／または前記第２のセラミックスディスク（５６，５６ｂ）は、厚みが０．１ｍｍ～１ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、さらに好ましくは０．３５ｍｍ～０．７ｍｍである、コイルモジュール（１８）。

【0234】

［態様６］
態様４または５に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックスディスクおよび第２のセラミックスディスクが、一体品として形成されたセラミックス製の冷却流路の一部となっている、コイルモジュール（１８）。

【0235】

［態様７］
態様４から６のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックスディスク（５６，５６ａ）が、２つ以上、好ましくは偶数、より好ましくは４つのセラミックスディスクセグメントからなり、かつ／あるいは、
前記第２のセラミックスディスク（５６，５６ｂ）が、２つ以上、好ましくは偶数、より好ましくは４つのセラミックスディスクセグメントからなる、コイルモジュール（１８）。

【0236】

［態様８］
態様７に記載のコイルモジュール（１８）において、前記セラミックス境界部は、前記セラミックスディスクセグメント間の接合部を密封するように、該セラミックスディスクセグメント上に配置された少なくとも１つのセラミックスシール部材を具備している、コイルモジュール（１８）。

【0237】

［態様９］
態様１から３のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）が、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に適用されたセラミックスコーティングからなり、かつ／あるいは、前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に適用されたセラミックスコーティングからなる、コイルモジュール（１８）。

【0238】

［態様１０］
態様９に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のセラミックスコーティングおよび／または前記第２のセラミックスコーティングは、厚みが１μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～５０μｍ、さらに好ましくは１μｍ～３０μｍである、コイルモジュール（１８）。

【0239】

［態様１１］
態様１から１０のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）および／または前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）が、略環状の凹部（２２）を有し、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）および／または前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）が、前記第１のコイルキャリア及び／又は第２のコイルキャリアの前記略環状の凹部（２２）内に配置された略環状のセラミックスディスクの形態で設けられている、コイルモジュール（１８）。

【0240】

［態様１２］
態様１から１１のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、さらに、
前記略環状の冷却流路（２３）内に設けられて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の双方に接続されて、好ましくは一体的に形成された、少なくとも１つの接続要素（６３，６４）、
を備える、コイルモジュール（１８）。

【0241】

［態様１３］
態様１２に記載のコイルモジュール（１８）において、好ましくは、前記少なくとも１つの接続要素（６３，６４）が、アルミニウムベース及び／又はシリコンベースのセラミックスからなり、好ましくは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素および窒化ケイ素からなる群から選択された材料からなり、かつ／あるいは、
前記少なくとも１つの接続要素（６３，６４）が、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に接着されているか、あるいは、前記第１のセラミックス境界部及び／又は前記第２のセラミックス境界部に一体的に形成されている、コイルモジュール（１８）。

【0242】

［態様１４］
態様１２または１３に記載のコイルモジュールにおいて、前記少なくとも１つの接続要素（６３，６４）は、ストラット、好ましくは、前記第１および／または第２のコイルディスク（６，６ａ，６ｂ）と直交して配置されたストラットからなり、かつ／あるいは、
前記少なくとも１つの接続要素（６３，６４）が、前記第１および／または第２のコイルディスク（６，６ａ，６ｂ）と平行に延びるリブからなる、コイルモジュール。

【0243】

［態様１５］
態様１から１４のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、さらに、
径方向内側のセラミックス境界部（５７）、
を備え、
好ましくは、前記径方向内側のセラミックス境界部（５７）が、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の内側に隣接配置されている、コイルモジュール（１８）。

【0244】

［態様１６］
態様１から１５のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、さらに、
径方向外側のセラミックス境界部（５８）、
を備え、
好ましくは、前記径方向外側のセラミックス境界部（５８）が、鍔形状および／またはリング形状であり、径方向にみて前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）の外側に隣接配置されている、コイルモジュール（１８）。

【0245】

［態様１７］
態様１から１６のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および／または前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）内に導入する流入開口部（４３，５４）を有し、かつ／あるいは、
前記第１のコイルディスク（６，６ａ）および／または前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）が、冷媒を前記略環状の冷却流路（２３）外に導出する流出開口部（４５，５５）を有する、コイルモジュール（１８）。

【0246】

［態様１８］
請求項１から１７のいずれか一項に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に、導電性材料からなる複数の各巻線部（１３）が埋設されており、該巻線部（１３）は、それぞれ、前記第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）の中心部（１４）周りの周方向で該第１のコイルキャリア（１５，１５ａ）に埋設されており、
前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に、導電性材料の複数の各巻線部（１３）が埋設されており、該巻線部（１３）は、それぞれ、前記第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）の中心部（１４）周りの周方向で該第２のコイルキャリア（１５，１５ｂ）に埋設されており、
前記巻線部（１３）は、それぞれ、前記中心部（１４）から径方向に延びる２つの能動領域（１６）、ならびに径方向外側および内側の縁部で接線方向に延びる２つの受動領域（１７ｂ）を有し、
前記コイルディスク（６，６ａ，６ｂ）の平面視で、別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）同士は互いに重なっていないのに対し、任意の前記巻線部（１３）の各受動領域（１７ａ，１７ｂ）は、直接隣合う２つの巻線部（１３）の対応する受動領域（１７ａ，１７ｂ）に部分的に重なっており、前記各巻線部（１３）の断面の軸方向の厚みは、前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）よりも前記能動領域（１６）のほうが厚くなっている、コイルモジュール（１８）。

【0247】

［態様１９］
態様１８に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（６，６ａ）及び前記第２のコイルディスク（６，６ｂ）の前記複数の各巻線部（１３）同士の隣合う能動領域（１６）は、これら隣合う能動領域（１６）間に隙間が位置するようにして接線方向に互いに離間しており、
前記第１のセラミックス境界部（５６，５６ａ）及び前記第２のセラミックス境界部（５６，５６ｂ）は、それぞれ、前記隣合う能動領域（１６）間に位置した前記隙間内に延出する突起（６５）を有する、コイルモジュール（１８）。

【0248】

［態様２０］
態様１８または１９に記載のコイルモジュール（１８）において、前記冷却流路（２３）が、径方向に延びる前記能動領域（１６）の領域に少なくとも位置しており、好ましくは、径方向外側の前記受動領域（１７ｂ）の領域にも位置している、コイルモジュール（１８）。

【0249】

［態様２１］
態様２０に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１および／または前記第２のコイルディスク（６）の前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の軸方向の厚みが、径方向外側の方向に減少し、
前記第１および／または前記第２のコイルディスク（１６）の前記各巻線部（１３）の前記能動領域（１６）の接線方向の幅が、径方向外側の方向に増加する、コイルモジュール（１８）。

【0250】

［態様２２］
態様２１に記載のコイルモジュール（１８）において、前記能動領域（１６）において、前記凹部（２２）の軸方向の深さ（３４，３４ａ，３４ｂ）が、径方向外側の方向に増加する、コイルモジュール（１８）。

【0251】

［態様２３］
態様１８から２２のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、１未満であり、
好ましくは、前記各巻線部（１３）において、前記能動領域（１６）の厚みに対する前記受動領域（１７ａ，１７ｂ）の厚みの比が、０．３以上１未満である、コイルモジュール（１８）。

【0252】

［態様２４］
態様１８から２３のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、能動領域（１６）から受動領域（１７ａ，１７ｂ）への遷移部では、前記各巻線部（１３）の断面積の形状が変化する、コイルモジュール（１８）。

【0253】

［態様２５］
態様１８から２４のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（１５）の別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）が、側面視でいずれも同一平面上に位置しており、かつ／あるいは、
前記第２のコイルディスク（１５）の別々の巻線部（１３）の前記能動領域（１６）が、側面視でいずれも同一平面上に位置している、コイルモジュール（１８）。

【0254】

［態様２６］
態様１８から２５のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記巻線部が、互いに電気的に絶縁された線径０．１ｍｍ以下の複数の素線同士の細い撚線で構成されている、コイルモジュール（１８）。

【0255】

［態様２７］
態様１８から２６のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、前記第１のコイルディスク（１５）及び／又は前記第２のコイルディスク（１５）の前記巻線部（１３）の数は、それぞれ、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当する、コイルモジュール（１８）。

【0256】

［態様２８］
態様１８から２７のいずれか一態様に記載のコイルモジュール（１８）において、任意の前記巻線部（１３）において、内側の受動領域（１７ａ）と外側の受動領域（１７ｂ）とで軸方向の厚みが異なり、
好ましくは、任意の前記巻線部（１３）において、前記外側の受動領域（１７ｂ）の厚みは、前記能動領域（１６）の厚みに対する該領域の厚みの比が０．５以下となるように選択されている、コイルモジュール（１８）。

【0257】

［態様２９］
軸受構造（１，３）と、
前記軸受構造（１，３）で案内されるシャフト（２）と、
を備え、前記シャフト（２）に沿って同軸状に、複数の永久磁石（５）からなる少なくとも１つの磁石モジュール（４）および態様１から２８のいずれか一態様に記載の少なくとも１つのコイルモジュール（１８）が配置されている、電気機械。

【0258】

［態様３０］
態様２９に記載の電気機械を備える車両（１５０）または工作機械（１５４）。

【0259】

以下では、本発明の例示的な実施形態を、下記の図面に図示するとともに下記の図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0260】

【図1】電気モータの分解図である。

【図2】コイルディスクの平面図である。

【図3】コイルモジュールの側面図である。

【図4】巻線部の平面図と断面図である。

【図5】前記コイルモジュールの平面図である。

【図6】前記コイルモジュールの断面図である。

【図7】コイルディスクの平面図である。

【図8A】コイルディスクの断面図である。

【図8B】コイルディスクの他の断面図である。

【図8C】コイルディスクのさらなる他の断面図である。

【図8D】コイルディスクのさらなる他の断面図である。

【図9A】巻線部の平面図である。

【図9B】同巻線部の断面図である。

【図10】コイルモジュールの断面図である。

【図11A】第１のコイルディスクの平面図である。

【図11B】第２のコイルディスクの平面図である。

【図12A】コイルモジュールの斜視図である。

【図12B】図１２Ａに示すコイルモジュールの平面図である。

【図12C】図１２Ａに示すコイルモジュールの一部の斜視図である。

【図13A】コイルの斜視図である。

【図13B】同コイルの平面図である。

【図13C】図１３Ｂの平面Ａ－Ａに沿った断面図である。

【図13D】図１３Ｂの平面Ｂ－Ｂに沿った断面図である。

【図14A】セラミックス境界部がない状態のコイルディスクを示す図である。

【図14B】セラミックス境界部が有る状態のコイルディスクを示す図である。

【図15A】接続要素を具備したセラミックス境界部を示す図である。

【図15B】接続要素を具備したセラミックス境界部を示す他の図である。

【図16】突起を有するセラミック境界部を示す図である。

【図17】車両を示す図である。

【図18】工作機械を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0261】

図１は、電気モータの分解図である。第１の軸受シールド１は、第２の軸受シールド３と共同で、モータシャフト２の軸受構造を構成している。軸受シールド１，３の中央にはモータシャフト２が案内されており、第１の軸受シールド１の領域には軸受キャップ７と固定軸受８が設けられ、第２の軸受シールド３の領域には遊動軸受１２が設けられている。図示の実施形態では、軸受シールド１，３、軸受キャップ７、コイルスペーサ１０および磁石スペーサ９がポリアミドからなり、モータシャフト２がステンレス鋼から構成され、固定軸受８および遊動軸受１２が鋼から構成された深溝玉軸受となっている。

【0262】

第１の軸受シールド１と第２の軸受シールド３との間には、軸方向に重ねて配置された２つのコイルディスク６からなるコイルモジュール１８と、磁石ディスク又は磁石モジュール４とが配置されている様子が確認でき、両者の間には、コイルスペーサ１０及び磁石スペーサ９により、互いに所定の空間的間隔が保たれている。コイルモジュール１８は、ディスク状であり、すなわち、その長さ及び幅は、（図１の軸方向で測定される）厚みよりも大幅に大きい。「大幅に大きい」という表現は、厚みが長さ及び幅のそれぞれの１０％以下であることを意味していると理解されたい。一般的に、その長さと幅は同等である。図示の実施形態では、コイルモジュール１８が、モータシャフト２上方に配設されているとともに、ロータとして機能する２つの磁石ディスク又は磁石モジュール４に近接したステータとして機能する。該ステータは、２つの磁石ディスク４の間に位置している。さらに、図１に示す実施形態では、磁石ディスク４と第２の軸受シールド３との間に鉄製のリターンヨーク（Eisenruckschluss）１１が設けられている。しかしながら、さらなる実施形態では、この鉄製のリターンヨーク１１が省略されてもよいし、あるいは、別のものに置き換えられてもよい。

【0263】

磁石ディスク４は、着磁可能でなくて好ましくは非導電性でもある材料、例えば、アルミニウムからなるとともに、軸受シールド１，３の軸受８，１２に挿設されたモータシャフト２に取り付けられている。モータシャフト２には、さらに、コイルモジュール１８を配置するための空隙部を磁石ディスク４間に形成する磁石スペーサ９が取り付けられている。磁石ディスク４には、永久磁石５が、放射状かつ周方向で交互の向きに、すなわち、前記ステータの方向（すなわち、軸方向）にＮ極とＳ極が常に交互に向くようにして配置されている。このとき、永久磁石５の数は常に偶数となる。好ましくは、永久磁石５の数は、各相の巻線部の数の丁度２倍となる。

【0264】

図１に示す実施形態では、２つのコイルディスク６からなるコイルモジュール１８が１つ設けられ得る。しかしながら、このようなコイルディスク６を３つ以上互いに連結してコイルモジュール１８とすることも可能である。動作時には、各コイルディスク６間に生じる空間に冷却媒体が通され得る。前記モータの最も単純な（但し、それでも効率良く動作可能な）構造は、１つのコイルディスク６を備える単一のコイルモジュール１８と、２つの磁石ディスク４とによって構成される構造であるが、コイルモジュール１８と磁石ディスク４の数を適宜増やすことも想定され得る。好ましくは、磁石ディスク４の数が、コイルモジュール１８の数よりも１つ多い。設置されるコイルモジュール１８及び磁石ディスク４の数が可変であるという構成により、特に、対応するシャフトと軸受の設計と相まって、それに応じたモジュール型設計の利点が奏される。コイルモジュール１８、磁石ディスク４という２種類のモジュールを組み合わせるという点に加えて、それぞれのモジュールに変更を施すことで、モータの設計にさらなる自由自在性がもたらされる。コイルモジュール１８と磁石ディスク４は、別々に調整が可能である。例えば、永久磁石５のみ調整が必要で、それ以外の構造は変えずに維持するという場合がある。

【0265】

図２は、巻線部１３が設けられているとともにコイルディスク６を構成するコイルキャリア１５を、平面視で、すなわち、コイルモジュール１８の長さと幅の両方に直交する法線方向に沿って描いた図である。以降の図で、本図の構成／構成要素と同じものが登場する場合には、本図と同じ参照符号で示す。コイルキャリア１５は、電気絶縁材料からなるとともに、平面視で丸形状であり、すなわち、長さと幅が完全に合致している。複数の各巻線部１３が、コイルキャリア１５の中心部１４周りの周方向で該コイルキャリア１５に放射状に設けられている。各巻線部１３は、直接隣合う巻線部１３から電気的に絶縁されている。コイルキャリア１５の中心部１４は、前記電気機械の回転軸心と交差している。図２に示す実施形態では、これらの巻線部１３が３相巻となっている。各巻線部は、数ターンの撚線からなる。つまり、各巻線部１３は、その３個後の巻線部１３に対し、ある集団単位内での設計が同一のものになっている。しかも、これらの巻線部１３は、深さの向きおよび配置構成に関しても同じように設けられている。つまり、第１相は、図１で最上層として確認できる巻線部１３で構成されており、第２相は、上から見て半分隠れた巻線部１３によって構成されており、第３相は、上から見て完全に隠れた巻線部１３によって構成されている。

【0266】

巻線部１３は、それぞれ、コイルディスク６の中心部１４から径方向に延びて前記モータのトルクに寄与する２つの能動領域１６、ならびに径方向外側の縁部および内側の縁部で略接線方向に延びる２つの受動領域１７ａ，１７ｂ（すなわち、径方向内側の受動領域１７ａおよび径方向外側の受動領域１７ｂ）を有する。このようにして外側の受動領域１７ｂよりも中心部１４側に設けられた内側の受動領域１７ａは、外側の受動領域１７ｂよりも長さが短くなっている。平面視、すなわち、モータシャフト２に沿った視点で、別々の巻線部１３の能動領域１６同士は互いに重なっていないのに対し、任意の巻線部１３の内側および外側の受動領域１７ａ，１７ｂは、それぞれ、直接隣合う２つの巻線部１３の対応する受動領域１７ａ，１７ｂに各自部分的に覆っている。

【0267】

円Ｋ１，Ｋ２は、能動領域１６の径方向内側の境界、径方向外側の境界を表している。つまり、能動領域１６は、内側の円Ｋ１から外側の円Ｋ２にかけて延びている。前記巻線部のうちの、前記円Ｋ１，Ｋ２外に位置する領域は、受動領域１７ａ，１７ｂに充てられている。

【0268】

図２に示す実施形態では、３相の各相が、個々のティース、すなわち、個々の巻線部１３で構成されている。各巻線部１３は、数回巻かれたものであるが、１ターンだけで設けられていてもよい。特殊なのは、スポーク状の能動領域１６の別々の相同士が、同一平面上で隣合っているという点である。図２では、これらの能動領域１６が、巻線部１３上の２本の円線で指し示されている、つまり、能動領域１６同士は形状も寸法も同一である一方、受動領域１７ａと受動領域１７ｂとでは形状も寸法も異なる。

【0269】

受動領域１７ａ，１７ｂは、常時隣合う２つのティース同士で重複部を構成している。このことは、各位相の平面が変位する必要があるということを意味する。断面を変化させずに直接重なり合った場合、コイルディスク６の軸方向の厚みは受動領域１７ａ，１７ｂの領域で２倍になる。結果として、永久磁石５同士の軸方向間隔が、巻線部１３の断面の変化、すなわち、巻線部１３の厚み－対－幅の比または高さ－対－幅の比の変化に左右されて増加することになり得る。図示の実施形態では、各巻線部１３において、受動領域１７ａ、１７ｂの厚みに対する能動領域１６の厚みの比は、丁度２である。簡単に言って、能動領域１６同士で軸方向の厚み又は高さが１に正規化される（なお、図示の実施形態では、どの能動領域１６も厚みが同一である）として、受動領域１７ａ，１７ｂの厚みが０．７５である（なお、図示の実施形態では、どの受動領域１７ａ，１７ｂもその厚みが同一である）と仮定した場合、受動領域１７ａ，１７ｂの厚みは上記の正規化された厚みよりも薄くなる。しかし、受動領域１７ａ，１７ｂ同士は重ね合わせて並べて配置されるため、これら受動領域１７ａ，１７ｂの厚みが合わさって側面視で１．５にもなる。このような配置構成は、例えば、図２の右側の断面図に描いている。受動領域１７ａ，１７ｂは、個別にみればそれぞれ厚み又は高さが能動領域１６よりも低いが、重複部による巻線部１３の重合せ配置によって見かけ上厚くなる。これにより、永久磁石５を能動領域１６に近付けることのできる両者間の設置空間に余裕が生まれる。図２の下側には、外側の受動領域１７ｂの軌道を概略的に描いている。３番目の巻線部は、いずれも、受動領域１７ｂの平面が変位するという点は明白であろう。図示の実施形態では、巻線部１３の数が、３相動作を可能にするように３の整数倍に相当する。つまり、巻線部１３同士で、相異なる相の合計３つの列が形成されており、巻線部１３同士の能動領域１６は、その全体が、側面視で同一平面上に存在していると同時に、受動領域１７ａ，１７ｂは２つの平面上に分布している。２つの相はそれぞれ同一平面上に存在しているが、第３の相は別の平面に変位している。

【0270】

例えば、２つの相同士を、軸方向ではなく、断面の適宜変化によって径方向に重複（すなわち、並置）させるようにしてもよい。その結果、コイルディスク６は径方向に拡張する。受動領域１７ａ，１７ｂの径方向の高さ又は厚みを２倍にすることで、２つの相による軸方向の２倍化が解消される結果、コイルディスク６の全体が同一平面上に位置することになる。以上により、結果として、巻線部１３の断面の変化を調整することが可能（つまり、コイルモジュール１８の軸方向の高さを調整することが可能）な、コア抜き型アキシャル磁束電気モータ用の３相巻コア抜き型コイルモジュール１８が得られる。

【0271】

つまり、図２に示す実施形態では、円状に配置されて直列に電気接続された８つの巻線部１３が一つのコイルを構成する。３相の電流に対応して、このようなコイルが３組、コイルディスク６やコイルモジュール１８のコイルキャリア１５と組み合わされる。

【0272】

さらなる実施形態では、材料を介した係合（stoffschlussig）又は摩擦力を介した係合（kraftschlussig）で２つ以上のコイルディスク６を互いに接合又は連結することによってコイルモジュール１８を得ることも可能である。能動領域１６間の空間の大きさは、巻線部１３により構成されるコイル構造の断面を変化させることによって調節が可能である。

【0273】

図２には明示していないが、コイルキャリア１５は、該コイルキャリア１５を２つ重ねたときに冷却流路が形成されるように構成されている。さらに、コイルキャリア１５には、本明細書の範囲内で開示するセラミックス境界部が設けられている。

【0274】

図３は、コイルディスク６の断面の適宜変化を示す概略側面図である。図３の左側には、受動領域１７ａ，１７ｂの厚みが能動領域１６の厚みの半分しかない比＝１：１の巻線部１３を概略的に描いている。同じコイルディスク６内で、受動領域１７ａ同士、受動領域１７ｂ同士のみが常時部分的に重なり合って（全体は重ならない）、能動領域１６同士は決して重ならない。図３の左側の図では、肉厚な能動領域１６同士が同一平面上で互いに並んで配置されるのに対し、受動領域１７ａ，１７ｂは断面変化によってその半分しか厚みがなく平面も別平面に分かれているので、能動領域１６と受動領域１７ａ，１７ｂとの総合的な比は１：１となっており、すなわち、受動領域１７ａ，１７ｂの厚みの合計が断面視で能動領域１６の厚みと完全に等しくなっている。

【0275】

また、図３の中央の図には、比＝１：１．５の場合のコイルディスク６の断面を描いている。重複部の結果として、断面視において、受動領域１７同士の厚みの合計は能動領域１６の厚みの丁度１．５倍になっている。この重ね合わせの配置により、設置空間が側面視で少なく済んでいる。「１：１．５」の文字の下に描かれた２つの実施形態は、平面の変位の点で相違している。つまり、第１の実施形態（左側）では能動領域１６の右側に１つの空間が生じているのに対し、第２の実施形態（右側）では能動領域１６の両側に２つの空間が生じている。このようにして構成された空間内に磁石構造体の磁石が入り込むことで、能動領域１６と永久磁石５との間の軸方向の間隔又は空隙を（完全になくすことできないが）小さくすることができる。これにより、利用可能な設置空間が効率良く活用される。変形例として、生じた前記空間を冷却に利用することも可能である。

【0276】

最後に、図３の右側の図には、比＝１：０．７のものを描いている。同図の３つの実施形態では、受動領域１７ａ，１７ｂの断面及び平面の適宜変化による空間の各形態を表している。このような空間は、冷却にも利用が可能である。本記載の実施形態では、直径２ｍｍ未満（図示の実施形態では、１．２ｍｍ）の銅又はアルミニウムからなる可撓性の撚線が巻線部１３に使用されるのが好ましい。該撚線は、互いに電気的に絶縁された直径０．２ｍｍ未満（図示の実施形態では、一般的に０．０５ｍｍ）の複数の各素線で構成されている。

【0277】

コイルモジュール１８を形成するコイルディスク６のウェブとして構成される能動領域１６間に生じる空間は、冷却媒体を流すのに利用することが可能である。このとき、コイルディスク６は、液密性のために、磁石ディスク４に面する側が非導電性材料からなる流体密な膜で覆われる。これにより、複数のコイルディスク６で構成されたコイルモジュール１８が外部から密封される。前記空間の形状は、長方形状、三角形状または台形状であり得て、かつ、それぞれ形状が複雑化していてもよい。

【0278】

図４の左側に示す図は、図２に対応する任意の巻線部１３を描いた平面図である。図４の右側に示す該巻線部１３の断面図から明らかなように、受動領域１７ａ，１７ｂよりも能動領域１６のほうが厚みは大きい。

【0279】

図２と同じく、円Ｋ１，Ｋ２は能動領域１６の範囲を表している。

【0280】

図５は、図２に対応するコイルモジュール１８の平面図であり、２つのコイルディスク６が軸方向に重ねて配置されている。各コイルディスク６は、コイルキャリア１５に付設されたコイルキャリアリング２０に埋め込まれており、巻線部１３からの電気接点１９がコイルキャリアリング２０外に引き出されている。本実施形態では、コイルキャリアリング２０がガラス繊維－エポキシ樹脂布帛からなる。

【0281】

図６は、コイルモジュール１８の断面図である。組み合わされた２つのコイルディスク６は、該２つのコイルディスク６の能動領域１６間に空間２１が形成されるようにして配置されており、本明細書の文脈で説明する冷却流路を形成している。前記コイルディスクは膜体によって流体密に密封されているので、この空間２１に冷却媒体を導入することが可能となる。

【0282】

図７は、電気機械用のコイルモジュールのコイルディスク６の内側面を示したものであり、これに基づき、冷却幾何形状についての詳細な説明を述べる。コイルディスク５は、電気絶縁材料からなるコイルキャリア１５、および導電性材料からなる少なくとも１つの巻線部１３を有する。該少なくとも１つの巻線部１３は、少なくとも１つのコイルディスク６の中心部１４周りの周方向で該コイルディスク６上に又は該コイルディスク６内に設けられている。

【0283】

有利には、巻線部１３は、本明細書の文脈で詳細に説明したものであり、能動領域１６および受動領域１７ａ，１７ｂを有し、別々の巻線部１３の能動領域１６同士が互いに重なっていないのに対し、任意の巻線部１３の各受動領域１７ａ，１７ｂは、直接隣合う２つの巻線部１３の対応する受動領域１７ａ，１７ｂにそれぞれ部分的に重なっており、各巻線部１３の断面の軸方向の厚みは、受動領域１７よりも能動領域１６のほうが厚くなっている。しかしながら、巻線部１３は、別の種類の巻線部であってもよい。例えば、少なくとも１つの巻線部１３は、中心部１４周りに蛇行状（ミアンダ型）に配置された少なくとも１つの巻線部の形態で構成されてもよい。

【0284】

コイルディスク６は、さらに、略環状の凹部２２を有する。凹部２２は、コイルディスク６の内側、すなわち、前記コイルモジュールのうち、他方のコイルディスクに面する側に位置しており、２つのコイルディスク内部で凹部２２が挟まれることによって前記冷却流路が形成される。凹部２２は、外縁２４および内縁２６を有し、外縁２４及び内縁２６を起点としてコイルディスク６の残りの表面に対して凹入している。つまり、凹部２２を除けば、コイルディスク６の内側面は略同一平面上に位置しており、縁部２４，２６は、それぞれ、コイルディスク６の平坦な内側面から凹部２２への遷移部を成している。本実施形態では凹部２２が完全な環状で描かれているものの、本発明では、厳密な環状である必要はない。凹部２２は、ほぼ、中心部１４周りに延びており、中心部１４自体には位置していない。しかしながら、凹部２２は、本明細書の他の箇所で詳述するような、該凹部２２を断絶する複数のウェブを具備していてもよい。また、凹部２２の内縁２６および／または外縁２４も厳密に環状である必要はなく、例えば、多角形状や不規則な形状とされてもよい。

【0285】

凹部２２の内縁２６は、巻線部１３のうちの、能動領域１６から内側の受動領域１７ａへの遷移部の部分に位置している。凹部２２の外縁２４は、巻線部１３のうちの、外側の受動領域１７ｂの径方向最外側の部分に位置している。凹部２２のこのような配置構成は、空間の制限から径方向内側の受動領域１７ａのほうが径方向外側の受動領域１７ｂよりも厚みが厚くなっている点だけでなく、直接隣合う巻線部１３で径方向内側の受動領域１７ａ同士が能動領域１６とは違ってそれぞれ重なり合って該内側の受動領域１７ａ同士の軸方向の厚みの合計が能動領域１６の厚みよりも厚くなっている点からも有利であり得る。こうして、能動領域１６の領域、さらには、任意で、外側の受動領域１７ｂの領域に、凹部２２用の空間が用意される。変形例として、凹部２２の外縁２４は、能動領域１６と径方向外側の受動領域１７ｂとの間の遷移部に位置していてもよい。

【0286】

前記電気機械の設計を可能な限り最適化するのであれば、凹部２２を上記のように配置するのが有利であり得る。しかしながら、例えば、空間要件および／または性能および／または効率度に関して妥協を行い、凹部２２を別の配置構成とすることも可能である。

【0287】

図８Ａ～図８Ｄに例示するように、凹部２２の断面には様々なものがあり得る。図８Ａ～図８Ｄは、それぞれ、図７に示す平面Ｂ－Ｂの断面図となる。

【0288】

図面には明示していないが、コイルディスク６は、コイルキャリア１５の素材が冷媒（特には、水系冷媒）を吸収しないように該コイルキャリア１５を凹部２２で形成された冷媒流路から隔てる、本特許の明細書の文脈で述べるようなセラミックス境界部を有している。

【0289】

図８Ａには、長方形状の断面の凹部２２が描かれている。凹部２２は、外側の側面３０、底面２８および内側の側面３２を有し、内側及び外側の側面３０，３２は底面２８にそれぞれ直交しており、底面２８は前記コイルディスクの内側面と平行である。よって、凹部２２は、径方向に沿った深さ３４が内側から外側へと、すなわち、内縁２６から外縁２４にかけて一定となっている。

【0290】

図８Ｂには、台形状の断面の凹部２２が描かれている。図８Ａに示す断面とは異なり、側壁３０，３２は底面２８と直交せずに底面２８側に傾いているので、凹部２２の深さは側壁３０，３２の領域にて底面２８側へと常に増加している。底面２８の領域では、図８Ａとの関連で説明したものと同じく一定の高さに戻り得る。

【0291】

図８Ｃには、内側から外側へと、すなわち、内縁２６から外縁２４にかけて径方向で深さ３４ａ，３４ｂが増加する凹部２２が描かれている。つまり、底面２８は、少なくとも一部が、前記コイルディスクの内側面と平行でない。例えば、底面２８の一部（例えば、底面２８の径方向外側の部分等）が前記コイルディスクの内側面と平行にされ得る一方で、底面２８の他の部分（例えば、底面２８の径方向内側の部分等）が傾けられて凹部２２の深さ３４ａ，３４ｂが径方向内側から径方向外側にかけて増加し得る。さらに、内側の側面３２および外側の側面３０が、それぞれ、前記コイルディスクの内側面と直交し得るか又は該内側面に対して傾いたものとされ得る。本例では、外側の側面３０が前記コイルディスクの内側面と直交しているのに対し、内側の側面３２が該内側面に対して傾いている。

【0292】

凹部２２は、上記の底面２８のうち、前記コイルディスクの内側面と平行な部分が、前記巻線部の径方向外側の受動領域１７ｂのうちの、断面の変化を伴う径方向に延びる領域を含む部分に位置するようにして、前記コイルディスクに設けられてもよい。底面２８のうちの傾いた部分は、その巻線部のうちの末広がりを伴う能動領域の部分に位置している。内側の側面３２は、その巻線部の前記内側の受動領域のうちの、断面の変化を伴う領域に位置している。

【0293】

図８Ｃに示す凹部２２のこのような断面は、特に、前記巻線部の前記能動領域が本特許の明細書で説明するような「末広がる」構成である場合に与えられ得る。凹部のこのような形状は、「Ｖ冷却」幾何形状とも呼べる。

【0294】

図８Ｄには、前記コイルディスクの内側面から内側の側面３２、底部２８及び外側の側面３０への切り替えが常時且つ／或いは連続的に起こる凹部２２の断面が描かれている。このような常時且つ／或いは連続的な切替りは、図８Ａ～図８Ｃに示す断面でも可能である。

【0295】

図８Ａ～図８Ｄに描かれた凹部は、本明細書の一部として開示するセラミックス境界部からなるものであってもよい。

【0296】

また、凹部２２は、図８Ａ～図８Ｄに描かれた断面同士を組み合わせて得られた断面形状を有していてもよい。

【0297】

図９Ａ及び図９Ｂは、本特許の明細書の文脈で開示する「末広がる」構成をより詳しく説明するための巻線部１３の平面図である。該巻線部は、径方向に延びる２つの能動領域１６、ならびに、２つの能動領域１６同士を各自接続する、接線方向に延びる内側の受動領域１７ａおよび接線方向に延びる外側の受動領域１７ｂを有する。本特許の明細書の文脈で開示するように、巻線部１３のうち、能動領域１６の領域の軸方向の厚みは、受動領域１７ａ，１７ｂの軸方向の厚みよりも厚くなっている。受動領域１７ａ，１７ｂは、各巻線部１３の断面変化が起こる短い径方向領域３５，３６を能動領域１６に接して含んでおり、該径方向領域３５，３６は、それぞれ、平面の変位を伴う場合もある。このような遷移領域は、能動領域１６にも設けられ得る。

【0298】

能動領域１６は、末広がる幾何形状となっている。つまり、巻線部１３の接線方向の幅は、能動領域１６において径方向内側から外側にかけて増加しており、すなわち、巻線部１３の接線方向の幅は、能動領域１６のうち、内側の断面変化部３５に接した径方向最内側の点にて最小値３８となっているとともに、外側の断面変化部３６に接した径方向最外側の点にて最大値４０となっている。断面変化部３５，３６での前記巻線部の幅は、これらの値の範囲内および／または範囲外であり得る。能動領域１６での前記巻線部の軸方向の厚みは、径方向内側から外側にかけて減少し、すなわち、内側の断面変化部３５に接した径方向最内側の点にて最大値４２となっているとともに、外側の断面変化部３６に接した径方向最外側の点にて最小値４４となっている。断面変化部３５，３６での前記巻線部の厚みは、これらの値の範囲内および／または範囲外であり得る。能動領域１６での巻線部１３の断面領域は、径方向に沿って略一定に維持される。

【0299】

能動領域１６で末広がる巻線部のこのような形態は、図８Ｃに描かれた凹部、すなわち、「Ｖ冷却」幾何形状と併用されるのが有利であり得る。この様子は、例えば図１０で描かれている。

【0300】

図１０は、コイルモジュール１８の断面図である。同コイルモジュールは、図９Ａ及び図９Ｂに示す末広がりの幾何形状の巻線部１３をそれぞれ有する第１および第２のコイルディスク６を備える。第１および第２のコイルディスク６は、それぞれ、巻線部１３の内側の断面変化部３５から該巻線部の外側の受動領域１７ｂまで各自延びる略環状の凹部２２を有している。断面変化部３５，３６間で、凹部２２の深さは径方向内側から径方向外側にかけて連続的に増加している。これにより、該凹部がいわゆる「Ｖ冷却」幾何形状となっている。

【0301】

本例において、第１および第２のコイルディスク６は、コイルモジュール１８が組み立てられた際に互いに完全に向かい合う凹部２２をそれぞれ有している。これにより、冷却流路２３が閉じ込められて形成される。

【0302】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、コイルモジュールへと組み立てられるように意図された第１のコイルディスク６ａの内側面、第２のコイルディスク６ｂの内側面を示す平面図である。これらの図では、分かり易くするために、前記巻線部を図示していない。第１のコイルディスク６ａおよび第２のコイルディスク６ｂは、それぞれ、略環状の凹部２２ａ，２２ｂを有する。さらに、凹部２２ａにはウェブ３８ａが、凹部にはウェブ３８ｂが形成されており、それぞれの上部は、コイルディスク６ａ，６ｂの内側面の残りと同一平面上に位置している（すなわち、凹部２２ａ，２２ｂから離れている）。

【0303】

第１のコイルディスク６ａは、さらに、流入孔４０ａ、入口流路４４および流出孔４２ａを有する。入口流路４４は、凹部２２ａの側面に流入開口部４３を形成している。第２のコイルディスク６ｂは、流入孔４０ｂ、流出孔４２ｂおよび出口流路４６を有する。出口流路４６は、凹部２２ｂの側面に流出開口部４５を形成している。

【0304】

このような配置構成により、前記コイルモジュールの組立後の状態では、前記冷媒が矢印で表示するように流入孔４０ａ，４０ｂ、入口流路４４および流入開口部４３を通って凹部２２ａ，２２ｂにより形成された前記冷媒流路内を流れたのち流出開口部４５から出口４６および流出孔４２ａ，４２ｂへと流れることが可能となる。

【0305】

一般的に、前記電気機械は、上記のようなコイルモジュールがコイルスペーサを介して互いに複数連結されてなる。該コイルスペーサ同士は、流入孔同士および流出孔同士が対応し合っており、組立時には全ての流入孔が一直線に並ぶとともに全ての流出孔が一直線に並ぶことになる。このとき、前記電気機械の軸方向の一方の端部に位置するコイルモジュールやコイルスペーサについては、前記流入孔および流出孔が省略されてもよい。前記電気機械の軸方向の反対側の端部に位置するコイルモジュールやスペーサの前記流入孔と流出孔を介して、前記冷媒を供給・排出することが可能とされる。

【0306】

図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃに、本明細書で開示する能動領域の「末広がり」および「Ｖ冷却」を説明するためのコイルモジュールを示す。

【0307】

図１２Ａは、コイルモジュール１８の斜視図である。同コイルモジュールは、第１のコイルディスク６ａおよび第２のコイルディスク６ｂを備える。第１のコイルディスク６ａおよび第２のコイルディスク６ｂは、それぞれの内側面が互いに対向するようにして互いに取り付けられている。これにより、それぞれの内側面に設けられた２つの凹部２２ａ，２２ｂ同士が互いに対峙するか又は互いに重なり合うことになり、コイルディスク６ａ，６ｂ間に冷却流路２３が形成される。

【0308】

第１のコイルディスク６ａおよび第２のコイルディスク６ｂは、それぞれ、複数の巻線部１３を有する。各コイルディスク６ａ，６ｂのこれらの巻線部１３は、設計が異なっていてもよい。第１のグループ１３ａの巻線部は第１の平面上に位置しており、能動領域１６ａと受動領域の両方が該第１の平面上に位置している。第２のグループ１３ｂの巻線部は、能動領域１６ｂが前記第１の平面上に位置しているのに対し、接線方向の領域が前記第１の平面からズレた第２の平面に位置上に位置するように配置されている。平面の変位は、能動領域１６ｂへの遷移部で起こる。第３のグループ１３ｃの巻線部は、接線方向の領域が前記第１の平面と前記第２の平面の両方の平面上に位置するようにして配置されており、該接線方向の領域において平面の変位が生じている。そのほか、接線方向の領域のうちの前記第２の平面上に位置している部分と前記第１の平面上に位置している能動領域１６ｃとの間でも、平面の変位が生じているる。これにより、各コイルディスク６ａ，６ｂの能動領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、その全体が第１の平面上に位置している。

【0309】

図１２Ｂは、コイルモジュール１８の平面図である。前記巻線部は、本明細書で開示するように、能動領域１６および受動領域１７ａ，１７ｂを有する。巻線部１３の能動領域１６が本明細書で説明する末広がりの形状となっている点は一目瞭然である。

【0310】

ほかにも、図１２Ａに示した巻線部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが図示されている。隣合う能動領域１６ａ，１６ｂ，１６同士が実質上隣接しており、好適なことに、隙間が存在していないという点が明確に見て取れる。

【0311】

図１２Ｃは、一部の巻線部を省略したコイルモジュール１８の斜視図であり、第１のコイルディスク６ａと第２のコイルディスク６ｂとの間の流路２３をはっきりと確認できる。つまり、第１のコイルディスク６ａの巻線部１３ｄと該第２のコイルディスクの巻線部１３ｅとの間には、径方向内側から径方向外側にかけて軸方向の高さ（あるいは、軸方向の厚み）が増加する空間が形成されている。

【0312】

図１３Ａは、本発明の一実施形態におけるコイルモジュール１８の斜視図である。同コイルモジュールは、第１のコイルディスク６ａおよび第２のコイルディスク６ｂを備える。第１のコイルディスク６ａは、第１のコイルキャリア１５ａ、および第１のコイルキャリア１５ａを径方向外側で囲繞する第１のコイルキャリアリング２０ａを有する。同様に、第２のコイルディスク６ｂは、第２のコイルキャリア１５ｂ、および該第２のコイルキャリアを外径方向外側で囲繞する第２のコイルキャリアリング２０ｂを有する。第１および第２のコイルキャリア１５ａ，１５ｂには、それぞれ、本明細書の文脈で開示するように、巻線部１３が埋設されている。巻線部１３は、ほぼ、径方向に延びる能動領域１６、ならびに、ほぼ、接線方向に延びる内側の受動領域１７ａ及び外側の受動領域１７ｂを有する。巻線部１３は、接点１９に電気的に接続されている。

【0313】

図１３Ｂは、図１３Ａに示すコイルキャリアの平面図である。

【0314】

図１３Ｃは、図１３Ｂに示す切断平面Ａ－Ａに沿った断面図である。図１３Ｃに示すように、第１および第２のコイルディスク６ａ，６ｂは、それらの間に略環状の冷却流路２３が形成されるように構成されている。本実施形態において、冷却流路２３は、コイルディスク６ａ，６ｂおよびコイルキャリア１５ａ，１５ｂのうちの、巻線部１３の能動領域１６および外側の受動領域１７ｂが位置する径方向部分に延在している。

【0315】

コイルモジュール１８は、さらに、第１および第２のセラミックス境界部５６ａ，５６ｂならびに径方向内側のセラミックス境界部５７および径方向外側のセラミックス境界部５８を備える。これらは、冷却流路２３を取り囲んで冷却流路２３を第１のコイルキャリア１５ａ及び第２のコイルキャリア１５ｂから区切っている。

【0316】

図１３Ｄは、図１３Ｂに示す切断平面Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図１３Ｄには、流入開口部５４および流出開口部５５も描かれている。同図には、さらに、第１および第２のセラミックス境界部５６ａ，５６ｂが、それぞれ、流入開口部５４および流出開口部５５に各自対応する開口部６２および開口部６１を有している様子も描かれている。このようにして、冷媒は、流入開口部５４から冷却流路２３に流入し、該冷却流路２３内を流れて、流出開口部５５から流出することができる。さらに、シール５６ａ，５６ｂ，５７，５８により、前記冷媒はコイルキャリア１５ａ，１５ｂの素材に確実に接触しないようになっている。

【0317】

図１４Ａは、例えば図１３Ａ～図１３Ｃに描かれたコイルモジュール１８に搭載されるようなコイルディスク６を示す。コイルディスク６は、本明細書の文脈で開示する巻線部を具備したコイルキャリア１５、およびコイルキャリアリング２０を有する。

【0318】

コイルキャリア１５は、径方向内側の領域５０および径方向外側の領域５１を有する。径方向内側の領域５０は、径方向外側の領域５１に対して起伏している。言い換えれば、径方向内側の領域５０の軸方向の厚みは、径方向外側の領域５１よりも厚くなっている。径方向内側の領域５０には、前記巻線部のうち、径方向内側の受動領域が位置している。径方向外側の領域５１には、前記巻線部のうち、前記能動領域および径方向外側の領域が位置している。コイルキャリアリング２０も、コイルキャリア１５の径方向外側の領域５１に対して起伏しており、コイルキャリア１５の径方向内側の領域５０と略同じ高さになっている。前記第１のコイルディスクと前記第２のコイルディスクとの組付後の状態では、第１のコイルキャリア１５の径方向内側の領域５０と該第２のコイルキャリアの径方向内側の領域５０とが互いに重なり合う。

【0319】

これにより、鏡面対称的な構造を有する２つのコイルディスク６同士が合わさった際に、これら２つのコイルディスク間の、コイルキャリアリング２０とコイルキャリア１５の径方向内側の領域５０との間の領域に、冷却流路が形成される。

【0320】

コイルキャリアリング２０は、さらに、流入開口部５４および流出開口部５５を有する。コイルキャリアリング２０は、流入開口部５４の周囲に、コイルキャリア１５の径方向外側の領域５１と略同じ高さで該径方向外側の領域５１と合わさる凹入領域５２を有する。コイルキャリアリング２０は、流出開口部５５の周囲に、コイルキャリア１５の径方向外側の領域５１と略同じ高さで該径方向外側の領域５１と合わさる凹入領域５３を有する。

【0321】

図１４Ａのコイルディスク６は、セラミックス境界部なしで描かれている。

【0322】

図１４Ｂは、図１４Ａで描いたコイルディスク６を、セラミックス境界部５６付きで示した図である。セラミックス境界部５６は、実質的に、径方向外側の領域５１と前記コイルキャリアリングの凹入領域５２，５３とに配置された環状のディスクの形態である。言い換えれば、略環状のセラミックスディスク５６は、コイルキャリアリング２０の凹入領域５２，５３に対応する２つの突部５９，６０を有する。

【0323】

図１４Ｂには、さらに、コイルディスク６が、環状のセラミックスディスク５６の径方向内側の縁部を取り囲む径方向内側の境界部５７を具備している様子も描かれている。コイルディスク６は、さらに、環状のセラミックスディスク５６の径方向外側の縁部を取り囲む径方向外側の境界部５８を具備している。

【0324】

環状のセラミックスディスク５６は、さらに、流入開口部５４及び流出開口部５５に対応する２つの開口部６１，６２を有する。

【0325】

以上のようにして、前記冷却流路は、コイルキャリア１５やコイルキャリアリング２０の囲繞素材から完全に区切られる。

【0326】

例えば、コイルディスク６は第１のコイルディスクであり、セラミックス境界部５６は第１のコイルディスクである。本明細書の一部として開示するコイルモジュールは、さらに、コイルディスク６に対して鏡面対称的なコイルディスクに略相当する第２のコイルディスク、および第２のセラミックス境界部を備える。

【0327】

図１５Ａに、第１または第２のセラミックス境界部５６を示す。セラミックス境界部５６は、該セラミックス境界部５６と直交する方向に向いた複数の接続要素５３を具備する。２つのセラミックス境界部５６を備えたコイルモジュールでは、接続要素５３が前記第１および第２のセラミックス境界部を接続する。

【0328】

図１５Ｂに、案内構造又は案内リブの形態に構成された接続要素６４を具備する第１または第２のセラミックス境界部５６を示す。このような接続要素６４は、２つのセラミックス境界部５６を備えた前記コイルモジュールにて、それら第１および第２のセラミックス境界部５６同士を接続する。