BR112015003256B1

BR112015003256B1 - Motor sem escova

Info

Publication number: BR112015003256B1
Application number: BR112015003256-7A
Authority: BR
Inventors: Masayuki Okubo; Keisuke MITSUOKA; Masaru Watanabe
Original assignee: Mitsuba Corporation
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2013-08-10
Publication date: 2021-03-30
Also published as: US20150303749A1; WO2014027630A1; EP2887503B1; US9490673B2; BR112015003256A2; EP2887503A1; EP2887503A4; CN104508948B; CN104508948A

Abstract

rotor do motor de relutância assistido por ímã, e, motor sem escova. [problema] melhorar a saída ainda reduzindo o torque de borda e oscilação de torque de uma maneira bem equilibrada em um motor de relutância assistido por ímã. [solução] um rotor 3 é usado para um motor de relutância assistido por ímã no qual o rotor é rotacionado pelo torque de relutância e torque magnético. o rotor 3 inclui ímãs de polo s e polo n 26s e 26n, que são de seção transversal arqueada. cada polo tem três ímãs 26s ou três ímãs 26n. cada ímã é embutido no rotor 3 de uma maneira tal que uma porção lateral convexa do mesmo fique voltada para o centro or do rotor. a distância rs entre o centro os dos arcos circulares dos ímãs de polo s 26s e o centro or do rotor 3 é diferente da distância rn entre o centro on dos arcos circulares dos ímãs de polo n 26n e o centro or do rotor 3 (rs (diferente) rn). a razão das duas distâncias é 0,92 (rs/rn = 0,92). uma seção periférica externa 41 de um ímã de polo s da camada mais interna 26s é disposta de uma maneira tal a salientar de uma zona de polo s1 ou s2 em uma zona de polo adjacente n1 ou n2.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um motor sem escova no qual um rotor é rotacionado pelo torque de relutância e, particularmente, à configuração de um rotor usada em um motor de relutância assistido por ímã no qual a rotação do rotor é assistida por força magnética de um ímã embutido no rotor.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Como um motor elétrico de um tipo que gera uma força rotacional utilizando uma diferença na resistência magnética entre um estator e um rotor, um motor de relutância tem sido conhecido. No motor de relutância, torque de relutância gerado pela diferença na resistência magnética é usado para rotacionar o rotor. Entretanto, uma vez que o torque de relutância é menor que o torque obtido por um ímã, comparado com um motor da mesma estrutura física que usa um ímã, o torque de saída do motor de relutância tende ser menor. Portanto, o problema é que, a fim de conseguir um torque desejado com o motor de relutância, a estrutura do motor torna-se maior.

[003] Nos últimos anos, foi proposto um motor de relutância assistido por ímã, com um ímã sendo disposto em um rotor na configuração básica de um motor de relutância. Por exemplo, o documento de patente 1 revela um motor de relutância assistido por ímã como este, e mostra um ímã embutido em um rotor do motor de relutância. No caso do motor do documento de patente 1, em um dos polos magnéticos, isto é, polo N ou S, de um núcleo do rotor, é embutido um primeiro ímã permanente, que tem alta densidade de fluxo magnético e é feito do mesmo material de ímã e que tem a mesma forma. No outro polo magnético, é embutido um segundo ímã permanente, que é de forma diferente do primeiro ímã permanente. O segundo ímã permanente é feito do mesmo material de ímã que tem baixa densidade de fluxo magnético. De acordo com esta configuração, o motor de relutância usa assistência da força magnética do ímã e gira o rotor tanto com o torque de relutância quanto o torque magnético, por meio disto levando tanto a uma melhoria na saída quanto uma redução no tamanho do motor. DOCUMENTOS DA TECNOLOGIA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE - [Documento de patente 1] Patente japonesa No. 3.818.340 - [Documento de patente 2] Publicação do pedido de patente japonês em aberto No. 2011-83066

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SER SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[004] Entretanto, o problema com o motor de relutância assistido por ímã é que, em virtude do uso do ímã, ocorre efeito de borda, que um motor de relutância não experimentou. Além disso, mesmo no motor de relutância assistido por ímã, como no caso de um motor de relutância normal que não é de um tipo assistido por ímã, uma oscilação de torque, ou uma flutuação no torque quando está sendo acionado, é um problema. Ou seja, no motor de relutância, o torque de relutância varia com a rotação do rotor, por meio disto causando uma oscilação de torque à medida que o rotor é rotacionado.

[005] Particularmente, quando o motor de relutância assistido por ímã é usado como um motor para um dispositivo de direção com assistência elétrica, o efeito de borda do motor no dispositivo de direção com assistência elétrica precisa ser reduzido em virtude de um volante deparar com dificuldade de retornar para a posição original por causa do efeito de borda. Um outro problema é que a oscilação de torque torna a sensação de direção pior no dispositivo de direção com assistência elétrica, e faz um motorista se sentir frustrado. Em termos de direção confortável, o motor de relutância assistido por ímã precisa reduzir a oscilação de torque.

[006] Além disso, no motor do documento de patente 1, comparado com o caso onde ímãs de terras raras são usados tanto para o polo N quanto S, o motor tem menor densidade de fluxo magnético, e o toque do motor fica menor. No entanto, se for feita uma tentativa de obter as mesmas características de quando ímãs de terras raras são usados tanto para o polo N quanto S usando a configuração do documento de patente 1, surge o problema de que a estrutura do motor fica maior, e que a oscilação de torque e efeito de borda aumenta dessa maneira.

[007] Como para a oscilação de torque, por exemplo, no caso do documento de patente 2, é adotada uma estrutura de estator fechada na qual as pontas dos estatores são conectadas entre si a fim de tornar a flutuação no torque de relutância menor e reduzir oscilação de torque. Entretanto, mesmo se for adotada a estrutura de estator fechada, o fluxo magnético do estator fica polarizado no motor no qual um núcleo do rotor fora de um ímã torna-se um trajeto magnético quando corrente estiver sendo aplicada, e a oscilação de torque inevitavelmente permanece. Especialmente, no caso do motor de relutância assistido por ímã, a razão de torque de relutância é grande, e o problema portanto é que o impacto da oscilação de torque é grande.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS

[008] Um rotor da presente invenção usado em um motor de relutância assistido por ímã, o qual inclui um estator que inclui enrolamentos de uma pluralidade de fases, e um rotor que é disposto dentro do estator de uma maneira rotacionável e que inclui uma pluralidade de furos de montagem internos na qual uma pluralidade de ímãs permanentes é embutida, em que a direção de fluxo magnético formado por cada qual dos polos magnéticos da pluralidade de ímã permanentes é estabelecida como eixo geométrico d, um eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade dos eixos geométricos d e q é alternadamente provida em uma direção circunferencial no rotor, e o rotor é rotacionado pelo torque de relutância gerado por uma diferença na resistência magnética entre as direções do eixo geométrico d e do eixo geométrico q e pelo torque magnético gerado pelos ímãs permanentes, é caracterizado em que: a pluralidade de ímãs permanentes inclui ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada e formam um primeiro polo magnético que é polo N ou S, e ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada e formam um segundo polo magnético que é de polaridade diferente do primeiro polo magnético; cada dos ímãs permanentes que formam o primeiro e segundo polos magnéticos é embutido no rotor de uma maneira tal que uma porção lateral convexa do mesmo fique voltada para o centro do rotor; e, quando uma seção transversal do rotor é igualmente dividida em regiões às quais cada dos eixos geométricos d pertence com relação a cada dos eixos geométricos d do primeiro e segundo polos magnéticos, os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético.

[009] Um outro rotor da presente invenção usado em um motor de relutância assistido por ímã, que inclui um estator que inclui enrolamentos de uma pluralidade de fases, e um rotor que é disposto dentro do estator de uma maneira rotacionável e que inclui uma pluralidade de furos de montagem internos na qual uma pluralidade de ímãs permanentes é embutida, em que a direção de fluxo magnético formado por cada dos polos magnéticos da pluralidade de ímãs permanentes é estabelecida como eixo geométrico d, um eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade dos eixos geométricos d e q é alternadamente provida em uma direção circunferencial no rotor, e o rotor é rotacionado pelo torque de relutância gerado por uma diferença na resistência magnética entre as direções do eixo geométrico d e do eixo geométrico q e pelo torque magnético gerado pelos ímãs permanentes, é caracterizado em que: a pluralidade de ímãs permanentes inclui ímãs permanentes que são três lados de um trapezoide em seção transversal e formam um primeiro polo magnético que é o polo N ou S, e ímãs permanentes que são três lados de um trapezoide em seção transversal e formam um segundo polo magnético que é de polaridade diferente do primeiro polo magnético; cada dos ímãs permanentes que formam o primeiro e segundo polos magnéticos é embutido no rotor de uma maneira tal que uma porção lateral convexa do mesmo fique voltada para o centro do rotor; e, quando uma seção transversal do rotor é igualmente dividida em regiões às quais cada dos eixos geométricos d pertence com relação a cada dos eixos geométricos d do primeiro e segundo polos magnéticos, os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético.

[0010] Um motor sem escova da presente invenção, o qual inclui um estator que inclui enrolamentos de uma pluralidade de fases, e um rotor que é disposto dentro do estator de uma maneira rotacionável e que inclui uma pluralidade de furos de montagem internos na qual uma pluralidade de ímãs permanentes é embutida, em que uma direção de fluxo magnético formado por cada dos polos magnéticos da pluralidade de ímãs permanentes é estabelecida como eixo geométrico d, um eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade dos eixos geométricos d e q é alternadamente provida em uma direção circunferencial no rotor, e o rotor é rotacionado pelo torque de relutância gerado por uma diferença na resistência magnética entre direções do eixo geométrico d e do eixo geométrico q e pelo torque magnético gerado pelos ímãs permanentes, é caracterizado em que: a pluralidade de ímãs permanentes inclui ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada e formam um primeiro polo magnético que é o polo N ou S, e ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada e formam um segundo polo magnético que é de polaridade diferente do primeiro polo magnético; cada dos ímãs permanentes que formam o primeiro e segundo polos magnéticos é embutido no rotor de uma maneira tal que uma porção lateral convexa dos mesmos fique voltada para um centro do rotor; e, quando uma seção transversal do rotor é igualmente dividida em regiões às quais cada dos eixos geométricos d pertence com relação a cada dos eixos geométricos d do primeiro e segundo polos magnéticos, os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético.

[0011] Um outro motor sem escova da presente invenção, o qual inclui um estator que inclui enrolamentos de uma pluralidade de fases, e um rotor que é disposto dentro do estator de uma maneira rotacionável e que inclui uma pluralidade de furos de montagem internos na qual uma pluralidade de ímãs permanentes é embutida, em que uma direção de fluxo magnético formado por cada dos polos magnéticos da pluralidade de ímãs permanentes é estabelecida como eixo geométrico d, um eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade dos eixos geométricos d e q é alternadamente provida em uma direção circunferencial no rotor, e o rotor é rotacionado pelo torque de relutância gerado por uma diferença na resistência magnética entre direções do eixo geométrico d e do eixo geométrico q e pelo torque magnético gerado pelos ímãs permanentes, é caracterizado em que: a pluralidade de ímãs permanentes inclui ímãs permanentes que são três lados de um trapezoide em seção transversal e formam um primeiro polo magnético que é o polo N ou S, e ímãs permanentes que são três lados de um trapezoide em seção transversal e formam um segundo polo magnético que é de polaridade diferente do primeiro polo magnético; cada dos ímãs permanentes que formam o primeiro e segundo polos magnéticos é embutido no rotor de uma maneira tal que uma porção lateral convexa dos mesmos fique voltada para um centro do rotor; e, quando uma seção transversal do rotor é igualmente dividida em regiões às quais cada dos eixos geométricos d pertence com relação a cada dos eixos geométricos d do primeiro e segundo polos magnéticos, os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético.

[0012] O motor sem escova pode ser usado como uma fonte de acionamento para um dispositivo de direção com assistência elétrica. Portanto, é possível prover um motor para direção com assistência elétrica que pode reduzir oscilação de torque e efeito de borda, levando a uma melhoria no retorno do volante e na sensação de direção.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[0013] Como para o rotor do motor de relutância assistido por ímã da presente invenção, no rotor usado no motor de relutância assistido por ímã no qual o rotor gira usando assistência de uma força magnética de um ímã, os ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada são usados para formar o primeiro e segundo polos magnéticos, e os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético. Portanto, é possível reduzir a oscilação de torque e efeito de borda do motor de relutância que usa o rotor.

[0014] Como para um outro rotor do motor de relutância assistido por ímã da presente invenção, no rotor usado no motor de relutância assistido por ímã no qual o rotor gira usando assistência de uma força magnética de um ímã, os ímãs permanentes cuja seção transversal é em uma forma composta por três lados de um trapezoide são usados para formar o primeiro e segundo polos magnéticos, e os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético. Portanto, é possível reduzir a oscilação de torque e efeito de borda do motor de relutância que usa o rotor.

[0015] Como para o motor sem escova da presente invenção, no motor de relutância assistido por ímã no qual o rotor gira usando assistência de uma força magnética de um ímã, o que é usado como esse rotor é um rotor no qual: os ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada são usados para formar o primeiro e segundo polos magnéticos, e os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético. Portanto, é possível reduzir a oscilação de torque e efeito de borda do motor.

[0016] Como para um outro motor sem escova da presente invenção, no motor de relutância assistido por ímã no qual o rotor gira usando assistência de uma força magnética de um ímã, o que é usado como esse rotor é um rotor no qual: os ímãs permanentes cuja seção transversal é em uma forma composta por três lados de um trapezoide são usados para formar o primeiro e segundo polos magnéticos, e os ímãs permanentes do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes do lado do segundo polo magnético. Portanto, é possível reduzir a oscilação de torque e efeito de borda do motor.

[0017] Além disso, em um outro motor sem escova da presente invenção, no motor de relutância assistido por ímã, as porções de ponta do dente do estator são conectadas entre si por meio da seção de ponte, e incisões são providas a fim de alojar ímãs no rotor. As seções do polo magnético são formadas ao longo da direção circunferencial do rotor por cada dos ímãs. Se o comprimento na direção circunferencial da seção de ponte for representado por W1, e a distância entre as incisões na seção do polo magnético da mesma polaridade por W2, W1 e W2 são estabelecidos de uma maneira tal que W1 < W2. Portanto, é possível reduzir a oscilação de torque.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] FIG. 1 é uma vista seccional transversal de um motor sem escova de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

[0019] FIG. 2 é uma vista seccional transversal da FIG. 1 feita ao longo da linha A-A.

[0020] FIG. 3 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de uma seção de ponte.

[0021] FIG. 4 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de seções de encaixe-fixação de um estator externo e um estator interno.

[0022] FIG. 5 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de um rotor.

[0023] FIG. 6 é um gráfico mostrando cada tendência de polo nos resultados de análise de relação entre a distância entre um ímã da camada mais interna de cada polo e uma linha de centro e oscilação de torque com o uso do modeFRONTIER® para combinações da distância entre o ímã e a linha de centro.

[0024] FIG. 7 é um gráfico mostrando a relação entre a razão de distâncias do centro do ímã Rs e Rn e a oscilação de torque.

[0025] FIG. 8 é um gráfico mostrando cada tendência de polo nos resultados de análise com o uso de modeFRONTIER® para combinações de distância (menor distância) Ls, Ln entre um ímã mais interno de cada polo e o centro Or de um rotor.

[0026] FIG. 9A é um diagrama explanatório mostrando flutuações de torque quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações (a) a (c) da presente invenção e quando ímãs são simetricamente dispostos como antes; FIG. 9B é um diagrama explanatório mostrando uma diferença no torque de borda entre os dois citados.

[0027] FIG. 10A é um diagrama explanatório mostrando torque de saída quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações (a) a (c) da presente invenção; FIG. 10B é um diagrama explanatório mostrando torque de saída quando ímãs são simetricamente dispostos como antes.

[0028] FIG. 11A é um diagrama explanatório mostrando torque de relutância quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações (a) a (c) da presente invenção; FIG. 11B é um diagrama explanatório mostrando torque de relutância quando ímãs são simetricamente dispostos como antes.

[0029] FIG. 12A é um diagrama explanatório mostrando forma de onda de tensão induzida quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações (a) a (c) da presente invenção; FIG. 12B é um diagrama explanatório mostrando forma de onda de tensão induzida quando ímãs são simetricamente dispostos como antes.

[0030] FIG. 13 é um diagrama explanatório mostrando a configuração excêntrica de um rotor.

[0031] FIG. 14A é um diagrama explanatório mostrando forma de onda de torque quando uma periferia externa de um rotor torna-se excêntrica; FIG. 14B é um diagrama explanatório mostrando forma de onda de torque quando uma periferia externa de um rotor não torna-se excêntrica.

[0032] FIG. 15A é um diagrama explanatório mostrando uma comparação entre oscilação de torque causada pelo uso de um rotor no qual configurações (1) a (3) da presente invenção são usadas em combinação, e oscilação de torque causada pelo uso de um rotor no qual configurações convencionais (não configurações (1) a (3)) são usadas; FIG. 15B é um diagrama explanatório mostrando uma comparação entre torque causado pelo uso de um rotor no qual configurações (1) a (3) da presente invenção são usadas em combinação, e torque causado pelo uso de um rotor no qual configurações convencionais são usadas.

[0033] FIG. 16 é um diagrama explanatório mostrando um exemplo modificado de arranjo de ímã.

[0034] FIG. 17 é um diagrama explanatório mostrando um exemplo modificado de forma de ímã.

[0035] FIG. 18 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de uma seção de controle de fluxo magnético em um motor sem escova de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

[0036] FIG. 19A é um diagrama mostrando vários tipos de combinações de seções cônicas providas em incisão de cada camada; FIG. 19B é um gráfico mostrando uma comparação da taxa de oscilação de torque entre as combinações.

[0037] FIG. 20 é um diagrama explanatório mostrando a relação entre ângulo de rotação e torque quando especificações convencionais são usadas, quando seções cônicas são providas em uma camada mais interna e uma camada intermediária, e quando uma seção cônica é provida somente em uma camada mais externa.

[0038] FIG. 21 é um gráfico mostrando uma comparação da taxa de oscilação de torque entre quando são usadas especificações convencionais e quando o ângulo de conicidade θt é 60, 70 ou 80 graus.

[0039] FIG. 22 é um diagrama explanatório mostrando a relação entre ângulo de rotação e torque quando são usadas especificações convencionais e quando o ângulo de conicidade θt é 60, 70 ou 80 graus.

[0040] FIG. 23 é um diagrama explanatório mostrando as taxas de oscilação de torque quando, em um motor de relutância assistido por ímã da presente invenção, controle de torque máximo ou controle da máxima frequência rotacional são realizados.

[0041] FIG. 24 é uma vista seccional transversal de um motor sem escova de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

[0042] FIG. 25 é uma vista seccional transversal da FIG. 24 feita ao longo da linha A-A.

[0043] FIG. 26 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de uma porção X na FIG. 25.

[0044] FIG. 27 é um diagrama explanatório mostrando o estado de um enrolamento alojado em uma fenda; FIG. 27A mostra uma estrutura convencional de uma fenda em forma de leque; FIG. 27B mostra a configuração de um motor da presente invenção que usa uma estrutura de fenda paralela.

[0045] FIG. 28 é um gráfico mostrando resultados de experimentos pelos inventores, mostrando a relação entre ângulo de rotação do rotor e torque.

[0046] FIG. 29 é um diagrama explanatório mostrando uma comparação entre um torque médio de um motor convencional e um torque médio de um motor da presente invenção com base nos resultados de experimento da FIG. 28.

[0047] FIG. 30 é um diagrama explanatório ilustrando uma operação de redução de oscilação de torque de acordo com a presente invenção.

[0048] FIG. 31 é um diagrama explanatório mostrando uma comparação entre uma oscilação de torque de um motor convencional e uma oscilação de torque de um motor da presente invenção com base nos resultados de experimento da FIG. 28.

[0049] FIG. 32 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de um dispositivo de produção de rotor quando ímãs ligados são usados como ímãs.

MODALIDADES PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0050] A seguir, modalidades da presente invenção serão descritas com detalhes com base nos desenhos anexos. O objetivo das modalidades descritas a seguir é aumentar a saída de um motor sem escova, ou, particularmente, de um motor de relutância assistido por ímã, e reduzir o torque de borda e oscilação de torque de uma maneira bem equilibrada. (Primeira modalidade)

[0051] FIG. 1 é uma vista seccional transversal de um motor sem escova 1 (simplesmente referido como motor 1, a seguir) de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. FIG. 2 é uma vista seccional transversal da FIG. 1 feita ao longo da linha A-A. O motor 1 é um motor de relutância assistido por ímã que é baseado em um motor de relutância e usa assistência de uma força magnética de um ímã disposto em um rotor. Por exemplo, o motor 1 é usado como uma fonte de acionamento para um dispositivo de direção com assistência elétrica. Como mostrado na FIG. 1, o motor 1 é um motor sem escova de um tipo rotor interno no qual, como no caso de um motor de relutância típico, um estator (Estator) 2 é localizado no lado externo e um rotor (Rotor) 3 é no lado interno.

[0052] O estator 2 inclui um revestimento do motor 4 de uma forma cilíndrica com fundo; um núcleo do estator 5; e uma bobina do estator 6 (simplesmente referida como bobina 6, a seguir), que é enrolada no núcleo do estator 5; e uma unidade de barra de barramento (unidade terminal) 7, na qual a bobina 6 montada no núcleo do estator 5 é eletricamente conectada. O revestimento do motor 4 é feita de ferro ou similares e feita em uma forma cilíndrica com fundo. Em uma abertura do revestimento do motor 4, com parafusos de fixação (não mostrados), uma braçadeira 8 feita por fundição de alumínio em matriz é anexada. Depois que a bobina 6 é enrolada no núcleo do estator 5, o núcleo do estator 5 é pressionado no revestimento do motor 4 e fixado na sua superfície periférica interna. O motor 1 adota o assim chamado enrolamento externo, com a bobina 6 disposta no estator 2, que é um elemento externo. O motor de enrolamento externo pode conseguir uma melhoria na saída do motor em virtude de o motor poder aumentar o fator de espaço do enrolamento mais que um motor no qual uma bobina é enrolada em um elemento interno.

[0053] Como mostrado na FIG. 2, o núcleo do estator 5 inclui um estator externo cilíndrico 11 e um estator interno 12, que é anexado em um lado periférico interno do estator externo 11. O estator externo 11 e o estator interno 12 são feitos empilhando chapas de aço magnético com espessura t (t = cerca de 0,35 a 0,70 mm). O estator interno 12 inclui 24 seções de dentes 13, que são radialmente formadas; e uma seção de ponte 14, que conecta os lados periféricos internos das seções de dentes 13 entre si. Entre seções de dentes adjacentes 13, fendas 15 são formadas. Como mostrado na FIG. 3, neste motor 1, a largura na direção radial W da seção de ponte 14 é estabelecida na faixa de t < W < 1,5 mm: t é a espessura da chapa de uma das chapas de aço que constituem a pilha do núcleo do estator 5.

[0054] No motor 1, os lados periféricos internos das seções de dentes 13 são conectados pela seção de ponte 14. Dessa maneira, diferente de um motor típico, uma bobina não pode ser enrolada nos dentes com o uso de incisões nos lados das pontas dos dentes. No caso do motor 1, o estator 2 é dividido no estator externo 11 e no estator interno 12, e os lados periféricos externos das seções de dentes do estator interno 12 são feitos abertos. Esta configuração permite a formação da bobina 6, enrolando um fio de cobre nas seções de dentes 13. Depois que a bobina 6 é enrolada nas seções de dentes 13 em um padrão de enrolamento distribuído, as seções de dentes 13 são montadas no lado periférico interno do estator externo 11 (Encaixe e fixação). Desta maneira, o núcleo do estator 5 é formado, com a bobina 6 alojada nas fendas 15. Incidentalmente, o enrolamento distribuído pode manter a fuga de fluxo magnético na seção de ponte 14 menor que no enrolamento concentrado, e pode ter um maior torque máximo do que o enrolamento concentrado. Portanto, a bobina 6 é enrolada em um padrão de enrolamento distribuído no motor 1.

[0055] A FIG. 4 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de seções de encaixe-fixação do estator externo 11 e estator interno 12. No motor 1, são providas 24 seções de dentes 13. Os lados periféricos externos das seções de dentes 13 são encaixados e fixados nas ranhuras de montagem de dente (seções côncavas) 16, que são formados na superfície periférica interna do estator externo 11. Como mostrado na FIG. 4, no estator externo 11, as ranhuras de montagem de dente 16, que são ranhuras tipo rabo de andorinha que são em forma de V em seção transversal, são formados. As ranhuras de montagem de dente 16 são providos por todo o comprimento do estator externo 11 de uma maneira tal a estender-se ao longo de uma direção do eixo. Nas extremidades periféricas externas das seções de dentes 13, seções de encaixe em forma de espiga 17 são formadas de uma maneira tal a ter extremidades externas alargadas.

[0056] O estator externo 11 e o estator interno 12 são fixados de uma maneira tal a não ser separados nas direções radial e circunferencial, à medida que as seções de encaixe 17 são inseridas e encaixadas nas ranhuras de montagem de dente 16 na direção do eixo. Em decorrência disto, o movimento na direção rotacional do estator interno 12 é restrito, e um deslocamento posicional do estator interno 12 associado com uma força na direção rotacional pode ser confiavelmente impedido.

[0057] Em um lado de extremidade do núcleo do estator 5, é montada a unidade de barra de barramento 7. A unidade de barra de barramento 7 é feita por moldagem por inserção de uma barra de barramento, que é feita de cobre, em um corpo principal feito de resina sintética. Em torno da unidade de barra de barramento 7, uma pluralidade de terminais da fonte de alimentação 21 é provida de uma maneira tal a salientar na direção radial. Quando a unidade de barra de barramento 7 tem que ser montada, nos terminais da fonte de alimentação 21, extremidades 6a das bobinas 6, que são puxadas fora do núcleo do estator 5, são soldadas. O número de barras de barramento provido na unidade de barra de barramento 7 casa com o número de fases do motor 1 (Neste caso, um total de quatro barras de barramento é provido, com três para trifásico, fase U, fase V e fase W, e uma para conexão entre as fases). Cada bobina 6 é eletricamente conectada a um terminal da fonte de alimentação 21 correspondente à sua fase. Depois que a unidade de barra de barramento 7 é montada, o núcleo do estator 5 é pressionado e fixado na revestimento do motor 4.

[0058] No estator 2, o rotor 3 é inserido. O rotor 3 inclui um eixo do rotor 22. O eixo do rotor 22 é suportado por mancais 23a e 23b de uma maneira rotacionável. O mancal 23a é fixado no centro de uma seção inferior 4a da revestimento do motor 4. O mancal 23b é fixado em uma porção central da braçadeira 8. No eixo do rotor 22, um núcleo do rotor cilíndrico 24 e um rotor (rotor do resolvedor) 32 de um resolvedor 31, que é um dispositivo de detecção do ângulo rotacional, são anexados.

[0059] No lado externo (ou lado direito na FIG. 1) da seção inferior 4a da revestimento do motor 4, uma tampa 33 é anexada. O eixo do rotor 22 estende-se da seção inferior 4a da revestimento do motor 4 até a tampa 33. Na ponta do eixo do rotor 22, o rotor do resolvedor 32 é montado. Dentro da tampa 33, painéis de controle 34 e 35 são alojados. No painel de controle 34, um elemento do sistema de energia 36 é montado. No painel de controle 35, um elemento do sistema de controle 37 é montado. No painel de controle 35, um estator do resolvedor 38 é montado de uma maneira tal a ficar voltado para o lado periférico externo do rotor do resolvedor 31. No estator do resolvedor 38, uma linha de sinal de uma bobina de detecção do ângulo rotacional é provida. O estator do resolvedor 38 é eletricamente conectado no elemento do sistema de controle 37 por meio da linha de sinal.

[0060] O núcleo do rotor 24, que constitui o rotor 3, é feito empilhando um grande número de chapas de aço magnético em forma de disco. Nas chapas de aço que constituem o núcleo do rotor 24, uma pluralidade de incisões 25 é provida como furos de montagem nos quais ímãs devem ser montados. As incisões 25 são curvas em um arco. Existe espaço nas incisões 25. Se a direção de fluxo magnético formado por polos magnéticos (ou eixo central de ímãs permanentes) for referida como eixo geométrico d, e, se o eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d (eixo entre ímãs permanentes) for estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade de conjuntos de incisões 25 é provida, com o eixo geométrico q, que é perpendicular ao eixo geométrico do rotor 22, como um limite. As incisões 25 são dispostas em uma forma de arco em torno de pontos imaginários (descritos posteriormente; centros Os e On de arcos circulares de ímãs 26n e 26s de polo S e N), que são estabelecidos fora da periferia externa do rotor 3 no eixo geométrico d. No motor 1, quatro conjuntos de uma pluralidade de incisões 25 são providos em uma forma de arco em torno dos pontos imaginários no eixo geométrico d. Em cada conjunto, uma pluralidade de camadas de trajetos magnéticos é formada. Incidentalmente, depois que os ímãs 26, descritos a seguir, são embutidos nas incisões 25, os espaços formados nas porções de extremidade pelas incisões 25 e os ímãs 26 funcionam como uma barreira de fluxo, de forma que a resistência magnética do rotor 3 varia ao longo da direção rotacional.

[0061] No caso de um motor de relutância normal, a fim de mudar a resistência magnética do rotor 3, as incisões 25 são deixadas ocas e usadas como uma barreira de fluxo. No motor 1 da presente invenção, a fim de aumentar a saída, uma pluralidade de ímãs (ímãs permanentes) 26 é embutida nas incisões 25. No motor 1, o torque de relutância é considerado a força principal, e o torque magnético como força auxiliar. Dessa maneira, ímãs de ferrita baratos são usados como ímãs 26. Entretanto, a fim de aumentar ainda mais a saída, ímãs ligados de neodímio ou outros ímãs de terras raras podem ser usados como ímãs 26.

[0062] A FIG. 5 é um diagrama explanatório mostrando a configuração do rotor 3. No rotor 3 da FIG. 5, como uma pluralidade de ímãs 26, ímãs 26s (26s1, 26s2) cujos lados periféricos externos servem como polos S, e ímãs 26n (26n1, 26n2) cujos lados periféricos externos servem como polos N, são providos. Ou seja, o rotor 3 tem uma estrutura de quatro polos, e o motor 1 é formado de maneira a ter uma estrutura de 24 fendas de quatro polos (2 polos 12 fendas x 2). O rotor 3 da presente invenção tem três recursos descritos a seguir. (1) Os ímãs 26 de cada polo são formados em um arco circular. Conjuntos de três ímãs 26 são providos ao longo da direção radial, e uma pluralidade de eixos geométricos d e eixos geométricos q é provida alternadamente na direção circunferencial no rotor 3. Portanto, é possível intensificar o torque com a ajuda do torque magnético, ainda fazendo uso efetivo do torque de relutância. (2) Ímãs de polo S 26s1 e 26s2 e ímãs de polo N 26n1 e 26n2 são dispostos assimetricamente em torno da linha de centro, por meio disto reduzindo a oscilação de torque e o efeito de borda. (3) O rotor 3 é modelado de uma maneira tal a ter uma periferia externa excêntrica. Portanto, a oscilação de torque pode ser reduzida.

[0063] Cada dos recursos será descrito a seguir. (1) Arranjo de três ímãs em forma de arco

[0064] Como para o recurso anterior (1), no rotor 3, como anteriormente descrito, a direção do fluxo magnético formado por polos magnéticos é referida como eixo geométrico d, e o eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é considerado eixo geométrico q. No rotor 3, uma pluralidade de eixos geométricos d e eixos geométricos q é estabelecida. Neste caso, eixos geométricos d e eixos geométricos q são alternadamente providos ao longo da direção circunferencial. No rotor 3, a fim de tornar mais fácil para o fluxo magnético do eixo geométrico q passar, incisões arqueadas 25 são providas. Nas incisões 25, ímãs arqueados 26 são embutidos. Ou seja, o rotor 3 é formado de uma maneira tal a tornar mais fácil para fluxo magnético do eixo geométrico q passar e aumentar a indutância Lq. Portanto, é possível aumentar o torque magnético causado pelos ímãs 26 e obter torque suficiente mesmo com ímãs de ferrita.

[0065] Neste caso, aumentando o número de arcos circulares (incisões 25), o número de trajetos magnéticos pode ser aumentado, e o torque magnético pode ser intensificado. Entretanto, a fim de aumentar o número de incisões 25, os ímãs 26 precisam ser feitos mais finos. Além disso, se um grande número de incisões 25 for provido, os trajetos magnéticos nas chapas de aço ficam menores na largura, deixando o rotor propenso a saturação magnética. Além disso, Ld-Lq (diferença entre Ld e Lq) para obter o torque de relutância não muda muito mesmo quando o número de ímãs 26 (ou número de camadas) é maior ou igual a três. Portanto, um número de ímãs realístico 26 (ou número de camadas) é cerca de três. No caso do rotor 3, os ímãs 26 são formados como três camadas.

[0066] As incisões 25a a 25c em cada camada são formadas de maneira a ter o mesmo raio, independente se as incisões são para o polo N ou S. Para os ímãs 26a (camada mais interna), 26b (camada intermediária) e 26c (camada mais externa) em cada camada, o mesmo ímã é usado. Ou seja, os ímãs 26 exigem três tipos de ímã, 26a a 26c, por meio disto levando a uma redução no número de componentes. (2) Arranjo assimétrico de ímãs

[0067] Como para o recurso anterior (2), no rotor 3, a configuração assimétrica de ímãs reduz a oscilação de torque. Neste caso, a configuração assimétrica do rotor 3 é caracterizada em que: (a) A seção transversal do rotor 3 é igualmente dividida em regiões às quais cada eixo geométrico d pertence, com relação a cada dos eixos geométricos d dos ímãs 26s (primeiro polo magnético) e ímãs 26n (segundo polo magnético). Então, um ímã mais interno 26a de um polo (polo S, neste caso) com relação às linhas de centro M1 e M2 do rotor 3 que são perpendiculares entre si e servem como linhas de divisão para cada região é disposto de uma maneira tal a salientar em uma zona (região) de polo adjacente. O ímã salientando-se na zona de polo adjacente não interfere em um ímã de um polo adjacente, e um espaço para um trajeto magnético do eixo geométrico q é assegurado. Em decorrência disto, o ângulo θ1 (ângulo central em torno do centro Or do rotor 3) de uma região do ímã 26s que é dividida pelo eixo geométrico q é estabelecido maior que ângulo θ2 (o mesmo anterior) de uma região do ímã 26n (θ1 > θ2). (b) As posições centrais dos ímãs 26 são diferentes entre polos S e N. Ou seja, a distância (distância do centro do ímã) Rs (R1) entre o centro Os (primeiro ponto central) de um arco circular de ímãs de polo S 26s e o centro Or do rotor 3 é diferente da distância (distância do centro do ímã) Rn (R2) entre o centro On (segundo ponto central) de um arco circular de ímãs de polo N 26n e o centro Or do rotor 3 (Rs Φ Rn). (c) A distância (menor distância) Ls (L1) entre o ímã mais interno 26a de polo S e o centro Or do rotor 3 é diferente da distância (menor distância) Ln (L2) entre o ímã mais interno 26a de polo N e o centro Or do rotor 3 (Ls Φ Ln). (d) Sobreposição de ímãs

[0068] Como mostrado na FIG. 5, no rotor 3, com relação a cada dos eixos geométricos d de ímãs 26s (primeiro polo magnético) e ímãs 26n (segundo polo magnético), existem quatro regiões, que são definidas dividindo igualmente a seção transversal do rotor 3 em regiões às quais cada eixo geométrico d pertence, ou quatro zonas de polos S1, N1, S2 e N2, que são definidas por linhas de centro M1 e M2. No rotor 3 da presente invenção, uma porção periférica externa 41 de um ímã de polo S 26s de uma camada mais interna (ou uma camada mais próxima do rotor centro Or) salienta-se a partir da zona de polo S1 ou S2 até a zona de polo adjacente N1 ou N2 do outro polo. Incidentalmente, um ímã que salienta-se até um região lateral da zona adjacente pode ser tanto de polo S quanto N. O que está mostrado aqui é o caso onde um ímã de polo S 26s sobreposto (ou salientado) em uma zona de polo N. Quanto maior uma margem de sobreposição em uma zona adjacente fica, tanto mais a oscilação de torque pode ser reduzida. Entretanto, a fim de impedir interferência em um polo adjacente, entre um ímã de polo S 26s e um ímã de polo N adjacente 26n, um espaço 42 é provido.

[0069] A FIG. 6 é um gráfico mostrando cada tendência de polo nos resultados de análise de relação entre a distância entre um ímã da camada mais externa 26a de cada polo e a linha de centro M1, M2 e oscilação de torque com o uso de modeFRONTIER® (Multipurpose robust design optimization support tool: nome comercial) para combinações da distância entre o ímã e a linha de centro. Incidentalmente, no eixo horizontal da FIG. 6, um valor negativo indica a situação onde um ímã sobrepõe uma zona de polo adjacente. Como pode-se ver pela FIG. 6, a sobreposição do polo S reduz a oscilação. Entretanto, no caso do polo N, a oscilação fica menor quando está a uma certa distância da linha de centro. No entanto, se o polo S interferir no polo N, a oscilação do polo S aumenta (quando o polo S é estabelecido de uma maneira tal a salientar). Se a distância entre os polos for muito pequena, o torque diminui. Dessa maneira, no caso do rotor 3, enquanto um ímã de polo S 26s sobrepôs uma zona de polo N, o espaço 42, cujo tamanho (por exemplo, 1,2 mm) é aproximadamente o dobro da espessura da chapa (cerca de 0,35 a 0,70 mm) das chapas de aço magnético, é provido entre o ímã de polo S 26s e o ímã de polo N 26n. (e) Deslocamento de posição central do polo

[0070] A FIG. 7 é um gráfico mostrando a relação entre a razão de distâncias do centro do ímã Rs e Rn e a oscilação de torque. Como pode-se ver pela FIG. 7, à medida que Rs/Rn fica maior, a oscilação de torque aumenta. Portanto, quanto menor Rs/Rn, tanto mais a oscilação de torque é reduzida. Entretanto, depois que Rs/Rn fica menos que 0,92, um ímã de polo S 26s interfere em um ímã de polo N 26n. Dessa maneira, o Rs/Rn que é estabelecido em 0,92 é ideal para reduzir a oscilação de torque. (f) Deslocamento no arranjo de ímãs

[0071] A FIG. 8 é um gráfico mostrando cada tendência de polo nos resultados de análise com o uso de modeFRONTIER® para combinações das distâncias supradescritas Ls e Ln. Como mostrado na FIG. 8, Ls marca um valor mínimo em 7, e Ln marca um valor mínimo em 9. Fica claro pelos resultados que, como para Ln e Ls, os ímãs da camada mais externa 26a de cada polo devem ser colocados de uma maneira tal que Ls:Ln = 7:9.

[0072] Em geral, quando ímãs são simetricamente dispostos em um motor, o número de vezes que o efeito de borda ocorre é igual a um mínimo múltiplo comum dos polos e fendas. Dessa maneira, no caso de um motor de quatro polos 24 fendas, o efeito de borda ocorre para 24 picos por rotação do motor. A fim de reduzir o efeito de borda, alguns métodos são disponíveis, tal como aplicação de uma distorção. Neste caso, o problema é que o torque é reduzido por causa dos efeitos de fuga de fluxo. No caso do motor 1 da presente invenção, o rotor 3 é feito em uma forma assimétrica em linha com (a) a (c). Portanto, o efeito de borda é reduzido à medida que forças de sucção geradas em cada polo entre o rotor e o estator são anuladas. A FIG. 9 é um diagrama explanatório mostrando flutuações de torque quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações supradescritas (a) a (c) e quando ímãs são simetricamente dispostos como antes (FIG. 9A), bem como uma diferença no torque de borda entre os dois anteriores (FIG. 9B). Como mostrado na FIG. 9A, quando ímãs são assimetricamente dispostos, as flutuações no torque podem ser mantidas pequenas. Como mostrado na FIG. 9B, se o resultado das configurações convencionais for 100, as configurações da presente invenção podem manter o efeito de borda em 20 porcento desse resultado.

[0073] O torque de saída do motor 1 é uma combinação de torque de relutância e torque magnético. No caso de um rotor simétrico, por causa de flutuações de Ld-Lq, a oscilação do torque de relutância fica maior. No caso do motor 1 da presente invenção, o rotor é assimétrico. Portanto, o torque de relutância que é gerado em zonas de polo S S1, S2 da FIG. 5, e o torque de relutância que é gerado em zonas de polo N N1, N2 são anuladas, levando a uma redução na oscilação de torque.

[0074] A FIG. 10A é um diagrama explanatório mostrando torque de saída quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações supradescritas (a) a (c). FIG. 10B é um diagrama explanatório mostrando torque de saída quando ímãs são simetricamente dispostos como antes. Incidentalmente, nos diagramas, o torque magnético é representado por Tm, e o torque de relutância por Tr. O torque de saída (torque total), que é uma combinação de Tm e Tr, é representado por Tt. Como mostrado na FIG. 10A, fica claro que, quando os ímãs são assimetricamente dispostos, a oscilação de torque é reduzida muito mais do que no caso da FIG. 10B.

[0075] Neste caso, como para a oscilação relacionada com o torque de relutância, como mostrado na FIG. 11A, o torque de relutância Tr(a) na porção A e o torque de relutância Tr(B) na porção B se anulam. Em decorrência disto, o torque de relutância total Tr (combinado) é muito inferior ao da estrutura simétrica mostrada na FIG. 11B.

[0076] Como para o torque magnético, no caso de um rotor simétrico, uma forma de onda de tensão induzida deforma à medida que componentes de alta frequência são sobrepostos no fluxo magnético, resultando em um aumento na oscilação de torque. No caso de um rotor assimétrico, componentes de alta frequência são anulados, uma forma de onda de tensãoinduzida é transformada em uma onda senoidal, e uma oscilação de torque do torque magnético é reduzida. Como anteriormente descrito, um método de reduzir a oscilação de torque transformando a tensão induzida em uma onda senoidal por distorção é também disponível. Entretanto, neste caso, a distorção leva a uma redução no torque. A estrutura assimétrica do rotor da presente invenção não realiza uma redução no torque. Portanto, a estrutura assimétrica é mais efetiva que a distorção na redução da oscilação de torque.

[0077] A FIG. 12A é um diagrama explanatório mostrando a forma de onda de tensão induzida quando ímãs são assimetricamente dispostos com base nas configurações supradescritas (a) a (c). FIG. 12B é um diagrama explanatório mostrando a forma de onda de tensão induzida quando ímãs são simetricamente dispostos como antes. Como mostrado na FIG. 12B, quando ímãs são simetricamente dispostos, a forma de onda de tensão induzida deforma. Quando ímãs são assimetricamente dispostos, como mostrado na FIG. 12A, fica claro que a forma de onda é transformada em uma onda senoidal. (3) Excentricidade do rotor

[0078] Como para o recurso anterior (3), no rotor 3, a oscilação de torque é reduzida pela configuração excêntrica periférica externa. A FIG. 13 é um diagrama explanatório mostrando a configuração excêntrica do rotor 3. Incidentalmente, na FIG. 13, a fim de tornar claro o estado excêntrico do rotor 3, a forma externa do rotor está exagerada. Como anteriormente descrito, um ímã que salienta-se em uma região lateral adjacente da zona pode ser tanto polo S quanto N. Portanto, diferente do mostrado na FIG. 5, FIG. 13 ilustra um ímã de polo N 26n que foi sobreposto em uma zona de polo S.

[0079] Como mostrado na FIG. 13, a periferia externa do rotor 3 não é uma circunferência uniforme de um círculo em torno do ponto Or. A periferia externa do rotor 3 é constituída de arcos circulares, cada um dos quais tem um raio de um ponto central diferente para cada das quatro zonas de polos S1, S2, N1 e N2. Os arcos circulares são conectados entre si em um ponto limite P de cada zona de polo. Ou seja, a periferia externa de cada zona de polo é formada como um arco circular com um raio de Rec do ponto excêntrico, ou centro, Oec. O ponto excêntrico Oec é uma distância excêntrica Lec afastada do ponto central do rotor Or em direção a um lado externo na direção radial. O ponto excêntrico Oec é localizado em um segmento de linha que é inclinado 45 graus com as linhas de centro M1 e M2. O raio Rec é menor que a distância Rmax entre uma posição mais externa Q do rotor 3 e o centro do rotor Or.

[0080] Quando a periferia externa do rotor 3 é feita excêntrica, os componentes de maior frequência da forma de onda de tensão induzida podem ser reduzidos ainda mais. Em decorrência disto, a oscilação de torque pode ser reduzida ainda mais. Além disso, a excentricidade do rotor pode moderar as flutuações no fluxo magnético causadas pela rotação do rotor. Em decorrência disto, as flutuações no torque magnético podem ser reduzidas, e a oscilação de torque pode ser reduzida. A FIG. 14A é um diagrama explanatório mostrando a forma de onda de torque quando uma periferia externa de um rotor é feita excêntrica. A FIG. 14B é um diagrama explanatório mostrando a forma de onda de torque quando uma periferia externa de um rotor não é feita excêntrica.

[0081] Como mostrado na FIG. 14, se o rotor 3 for configurado excêntrico, a oscilação de torque, particularmente a oscilação de torque do torque magnético Tm, pode ser reduzida, e a oscilação do torque de saída Tt, também, é reduzida. De acordo com os resultados de experimentos pelos inventores, mesmo no caso de configuração “assimétrica/não excêntrica”, a oscilação de torque foi muito inferior à “simétrica/não excêntrica” (Taxa de oscilação de torque: reduzida de 8 porcento para 5 porcento). No caso de configuração “assimétrica/excêntrica”, a oscilação de torque for reduzida ainda mais (Taxa de oscilação de torque reduzida para cerca de 3,7 porcento). Em geral, no caso de um motor para direção com assistência elétrica, é preferido que a oscilação de torque seja mantida menos que 5 porcento. A configuração “assimétrica/não excêntrica” pode a grosso modo atender este critério. Entretanto, a fim de reduzir tanto as oscilações do torque de relutância quanto do torque magnético e manter a oscilação de torque total menor que 5 porcento sem falha, é desejável que a periferia externa do rotor seja feita excêntrica.

[0082] Desta maneira, em virtude das configurações assimétricas de rotor supradescritas (1) a (3), o motor 1 da presente invenção pode reduzir tanto as oscilações do torque de relutância quanto torque magnético, e pode reduzir o efeito de borda. A FIG. 15 é um diagrama explanatório mostrando: uma comparação entre oscilação de torque causada pelo uso de um rotor no qual as configurações supradescritas (1) a (3) são usadas em combinação, e oscilação de torque causada pelo uso de um rotor que é configurado como antes sem empregar (1) a (3) (FIG. 15A); e uma comparação entre torque causado pelo uso de um rotor no qual as configurações supradescritas (1) a (3) são usadas em combinação, e torque causado pelo uso de um rotor que é configurado como antes sem empregar (1) a (3) (FIG. 15B). Como mostrado na FIG. 15, no caso das configurações da presente invenção, embora o torque seja praticamente igual ao obtido pelas configurações convencionais, a oscilação de torque é dividida ao meio. Ou seja, de acordo com a presente invenção, é possível reduzir a oscilação de torque sem sacrificar o torque, comparado com as configurações convencionais.

[0083] Incidentalmente, a configuração similar à supradescrita pode ser realizada dispondo ímãs de uma maneira diferente da primeira modalidade supradescrita. Ou seja, de acordo com a primeira modalidade, ímãs de polo S 26s são dispostos em torno do mesmo ponto central Os em camadas, e ímãs de polo N 26n são dispostos em torno do mesmo ponto central On em camadas. Então, ímãs de três camadas 26 são dispostos de uma maneira tal que a distância Rs entre o centro Os e o centro do rotor Or seja diferente da distância Rn entre o centro On e o centro do rotor Or. Desta maneira, ímãs 26a são colocados de uma maneira tal a sobrepor em uma zona de polo adjacente, sem deixar os ímãs 26a interferirem nos ímãs do outro polo. Entretanto, as estruturas mostradas nas FIGS. 16A e 16B são também possíveis.

[0084] Ou seja, como mostrado na FIG. 16A, os ímãs 26 podem ser dispostos em camadas de uma maneira tal que os raios dos ímãs em cada camada seja estabelecidos no mesmo valor R0 e que os pontos centrais dos raios sejam colocados em diferentes posições O1 a O3. No caso da FIG. 16A, os centros dos ímãs são colocados em um segmento de linha que é inclinado 45 graus com as linhas de centro M1 e M2, e as distâncias entre os pontos centrais e o centro do rotor Or são diferentes. Como mostrado na FIG. 16B, ímãs podem ser dispostos de uma maneira tal que a distância entre o ponto central Os dos raios dos ímãs de polo S 26s e o centro do rotor Or é igual à distância entre o ponto central On dos raios dos ímãs de polo N 26n e o centro do rotor Or (Distância Or-Os = distância Or-On); e que os raios dos ímãs 26s e 26n são diferentes um do outro.

[0085] O que está mostrado aqui como um exemplo é o uso de ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada para os ímãs 26 no motor 1. Em vez disso, como mostrado na FIG. 17, um ímã 43 cuja seção transversal é na forma formada por três lados de um trapezoide isósceles (base superior e dois lados oblíquos) pode ser usado. Incidentalmente, como anteriormente descrito, colocação de três ímãs 26 ou 43 é adequada em termos de equilíbrio. Entretanto, o número não é limitado em três; dois ou quatro ímãs podem ser colocados, por exemplo.

[0086] Na modalidade supradescrita, o que é descrito é um exemplo de um motor sem escova no qual os lados periféricos internos das seções de dentes 13 são conectadas entre si por meio da seção de ponte 14. Entretanto, a presente invenção pode também ser aplicada a um motor sem escova no qual dentes são formados separadamente sem uma seção de ponte. A estrutura das seções de dentes 13 não é limitada a uma na no qual as seções de dentes 13 são encaixadas e fixadas nas ranhuras de montagem de dente 16 do estator externo 11. As seções de dentes 13 podem ser formadas integralmente com o estator externo 11. (Segunda modalidade)

[0087] A FIG. 18 é um diagrama explanatório mostrando a configuração de um motor sem escova 51 (simplesmente referido como motor 51, a seguir) de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. Além dos três recursos supradescritos do motor 1 da primeira modalidade, um quarto recurso é adicionado ao motor 51. Ou seja, no caso do motor 51, em uma região (uma de região polo S da FIG. 5, uma região de polo N da FIG. 13) onde um ímã da camada mais interna 26 salienta-se em uma zona de polo adjacente ao outro polo, uma seção cônica linear 52 é provida em uma porção de extremidade de uma incisão da camada mais externa 25. Incidentalmente, as mesmas porções, elementos e componentes daqueles da primeira modalidade são representados pelos mesmos símbolos de referência, e não serão descritos novamente.

[0088] No motor 1 supradescrito, por causa das estruturas das configurações supradescritas (1) a (3), uma taxa de oscilação de limite superior de torque (5%) para o motor EPS pode ser atendida. Entretanto, a execução do controle de torque máximo ou controle da máxima frequência rotacional tende deixar somente um pouco espaço em uma região de baixa corrente. Dessa maneira, no caso do motor 51, em uma porção de borda periférica de uma incisão da camada mais externa 25c do rotor 3, uma seção cônica linear 52 é provida e, em uma porção de extremidade da incisão, uma seção de controle de fluxo magnético 53 é formada a fim de controlar a quantidade de fluxo magnético que passa entre incisões 25a e 25b e adicionalmente reduzir a taxa de oscilação de torque.

[0089] Como mostrado na FIG. 18, no núcleo do rotor 24 do motor 51, em duas porções de extremidade de uma incisão da camada mais externa 25c, seções cônicas 52, que são feitas transformando as bordas periféricas da incisão 25c em uma linha reta, são providas. No motor 51, seções de controle de fluxo magnético 53 são formadas entre as seções cônicas 52 e uma incisão da camada intermediária 25b. As seções cônicas 52 são providas fora do ângulo de arco de polo α do ímã da camada mais externa 26c e dentro do ângulo de abertura β da incisão 25c. Ou seja, o ângulo θk formado por pontos de base K das duas seções cônicas 52 é: α < θk < β. Incidentalmente, no caso da FIG. 18, θk = α. Além do mais, o ângulo de conicidade θt formado pela linha A que estende-se ao longo da seção cônica 52 e a linha B na posição de uma porção de extremidade do ímã 26c é formada de uma maneira tal a ser maior que 0 grau e menor que 90 graus (0 grau < θt < 90 graus). De acordo com os resultados de experimentos pelos inventores, θt deve ser cerca de 60 graus a 75 graus, ou mais preferivelmente cerca de 68 graus a 72 graus. Na presente modalidade, θt = 70 graus.

[0090] O motor 51 é projetado para girar nas direções para frente e reversa para EPS. A fim de realizar rotações para a frente e reversa de uma maneira equilibrada, as seções cônicas 52 em ambas as extremidades da incisão 25c são dispostas simetricamente em torno da linha de centro Ot. Ou seja, o ângulo do ponto de base θk entre as duas seções cônicas 52 é igualmente dividido pela linha de centro Ot. Os ângulos de conicidade θt das duas seções cônicas 52 são iguais entre si. Incidentalmente, em um motor que é projetado para girar somente em uma direção, não existe necessidade de prover seções cônicas 52 e formar as seções de controle de fluxo magnético 53 em ambas as porções de extremidade da incisão 25c; uma seção cônica 52 pode ser provida somente em um lado, dependendo da direção de rotação. Em um caso desses, o ponto de base K da seção cônica 52 é localizado fora do ângulo de arco de polo α e dentro do ângulo de abertura β como anteriormente descrito. Entretanto, uma vez que existe somente uma seção cônica 52, o ângulo do ponto de base θk é zero.

[0091] Tais seções cônicas 52 podem ser providas não somente na incisão da camada mais externa 25c, mas na incisões da camada mais interna ou da camada intermediária 25a ou 25b. O que está mostrado na FIG. 19 são combinações de seções cônicas providas na incisão de cada camada 25 (FIG. 19A) e um gráfico mostrando uma comparação da taxa de oscilação de torque entre as combinações (FIG. 19B). Como mostrado na FIG. 19, quando as seções cônicas foram providas na incisão da camada mais interna 25a (No. 1 a No. 4), a taxa de oscilação de torque foi no geral alta, e a oscilação de torque foi ainda maior do que as especificações convencionais (No. 8). Quando as seções cônicas foram providas na incisão da camada intermediária 25b (No. 1, 2, 5, 6), enquanto havia parte na qual um efeito de redução da oscilação de torque foi confirmado (No. 5), foi sugerido que as seções cônicas da camada mais externa podem ser efetivas, e o resultado não foi tão maior que das especificações convencionais. Quando seções cônicas são providas somente na incisão da camada mais externa 25c (No. 7), independente se foi realizado controle de torque máximo ou controle da máxima frequência rotacional, a efeito de redução da oscilação de torque foi grande, e a taxa de oscilação de torque foi mantida menor que as especificações convencionais.

[0092] A FIG. 20 é um diagrama explanatório mostrando a relação entre ângulo de rotação e torque quando são usadas especificações convencionais (sem seções cônicas), quando seções cônicas são providas em uma camada mais interna e uma camada intermediária, e quando uma seção cônica é provida somente em uma camada mais externa. Neste caso, a FIG. 20A mostra o torque em cada local. No diagrama, TP representa flutuações no torque em um local onde uma seção cônica 52 é provida (lado de sobreposição do ímã), e NT representa flutuações no torque em um local onde nenhuma seção cônica 52 é provida. A FIG. 20B mostra o torque no local TP, que é separado em torque de relutância Tr e torque magnético Tm.

[0093] Na FIG. 20A, dê uma olhada em um pico de torque no local TP. Se as seções cônicas forem providas nas camadas mais interna e intermediária, o torque é amplificado nos locais TP e NT. Se a seção cônica for provida somente na camada mais externa, o torque é anulado nos locais TP e NT. Como mostrado na FIG. 20B, a fase de Tr é bastante alterada em cada caso; fica claro que uma mudança na forma de onda do torque na FIG. 20A é principalmente por causa de uma mudança na fase de Tr. Ou seja, se as seções cônicas 52 forem providas e as seções de controle magnéticas de fluxo magnético 53 forem formadas, a distribuição de densidade de fluxo magnético no local TP é alterada, resultando em uma mudança na fase de Tr. Em decorrência disto, os picos de torque são anulados entre os locais TP e NT, levando a uma redução na oscilação de torque.

[0094] Como para o ângulo de conicidade θt, se as seções cônicas 52 forem providas na incisão da camada mais externa 25c, e se θt for estabelecido aproximadamente entre 60 graus e 75 graus, ou preferivelmente entre 68 graus e 72 graus, a taxa de oscilação de torque é menos que as especificações convencionais. A FIG. 21 é um gráfico mostrando os resultados de experimentos pelos inventores. Neste caso, as especificações convencionais são comparadas com o caso onde θt é estabelecido em 60, 70 ou 80 graus (FIG. 21A é para controle de torque máximo, e a FIG. 21B é para controle da máxima frequência rotacional). Como pode-se ver pela FIG. 21, no controle de torque máximo e no controle da máxima frequência rotacional, o caso onde θt é estabelecido em 70 graus é mais bem equilibrado com uma baixa taxa de oscilação de torque da região de baixa corrente para a região de alta corrente. Como no caso supradescrito, em termos de mudança de torque nos locais TP e NT, como mostrado na FIG. 22A, um ângulo de rotação de máximo torque no local TP é deslocado, no caso onde θt é igual a 70 ou 60 graus, de 10 graus para 16 graus, que é o mesmo valor das especificações convencionais. Como mostrado na FIG. 22B, se θt for estabelecido em 70 ou 60 graus, o torque de pico de Tm fica maior. Esta mudança no torque de pico leva a um deslocamento no ângulo de rotação de máximo torque no local TP, e os picos de torque são anulados entre os locais TP e NT. Portanto, a oscilação de torque pode ser reduzida estabelecendo θt entre cerca de 60 graus e 75 graus.

[0095] Desta maneira, o motor 51 da presente invenção pode reduzir a oscilação de torque empregando as configurações assimétricas do rotor (1) a (3) da primeira modalidade e as seções cônicas 52 de (4). A FIG. 23 é um diagrama explanatório mostrando uma comparação da taxa de oscilação de torque entre quando é usado um rotor no qual as configurações supradescritas (1) a (4) são usadas em combinação e quando é usado um rotor que é configurado como antes sem as configurações (1) a (4). Como mostrado na FIG. 23, no caso das configurações da presente invenção, durante o controle de torque máximo ou o controle da máxima frequência rotacional, a oscilação de torque na região de baixa corrente é reduzida, por meio disto dando ao limite superior uma margem maior do que as configurações convencionais. (Terceira Modalidade)

[0096] A FIG. 24 é uma vista seccional transversal de um motor sem escova 101 (simplesmente referido como motor 101, a seguir) de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. A FIG. 25 é uma vista seccional transversal da FIG. 24 feita ao longo da linha A-A. O motor 101, também, é um motor de relutância assistido por ímã que é baseado em um motor de relutância e usa assistência de uma força magnética de um ímã disposto em um rotor. Por exemplo, o motor 101 é usado como uma fonte de acionamento para um dispositivo de direção com assistência elétrica. Como mostrado na FIG. 24, o motor 101 é um motor sem escova de um rotor interno tipo no qual, como no caso de um motor de relutância típico, um estator (Estator) 102 é localizado no lado externo e um rotor (Rotor) 103 é no lado interno.

[0097] O estator 102 é fixado no lado interno de um revestimento do motor 104 (simplesmente referida como revestimento 104, a seguir) de uma forma cilíndrica com fundo. O estator 102 inclui um núcleo do estator 105; uma bobina do estator 106 (simplesmente referida como bobina 106, a seguir), que é enrolada em seções de dentes 109 do núcleo do estator 105; e uma unidade de barra de barramento (unidade terminal) 107, que é anexada no núcleo do estator 105 e eletricamente conectada na bobina 106. O revestimento 104 é feita de ferro ou similares e produzida em uma forma cilíndrica com fundo. Em uma abertura do revestimento 104, com parafusos de fixação, não mostrados, uma braçadeira 108 feita por fundição de alumínio em matriz é anexada.

[0098] O núcleo do estator 105 é formado empilhando chapas de aço (por exemplo, chapas de aço magnético). No núcleo do estator 105, uma pluralidade de seções de dentes 109 é provida de uma maneira tal a salientar em direção ao lado interno na direção axial. Entre as seções de dentes adjacentes 109, fendas 131 são formadas. Dentro das fendas 131, uma bobina 106 é alojada em um padrão de enrolamento distribuído. No núcleo do estator 105, um isolante 111, que é feito de resina sintética, é anexado. A bobina 106 é enrolada no lado externo do isolante 111,.

[0099] A FIG. 26 é uma vista ampliada de porções das seções de dentes 109, ou uma porção X da FIG. 25. Como mostrado na FIG. 26, nos lados periféricos internos das seções de dentes 109, é provida uma seção de ponte 132 de uma maneira tal a conectar porções de ponta de dente adjacentes 109a entre si. Na seção de ponte 132, a fim de tornar mais fácil para o fluxo magnético no lado do estator passar e tornar o trabalho de prensa mais fácil, seções chanfradas 133 (chanfrada em R ou C) são providas entre a seção de ponte 132 e as porções de ponta do dente 109a. A largura na direção radial t1 da seção de ponte 132 é estabelecida praticamente no mesmo valor da espessura das chapas de aço magnético que constituem o núcleo do estator 105. Incidentalmente, o motivo pelo qual a bobina 106 é em um padrão de enrolamento distribuído como anteriormente descrito se deve ao padrão de enrolamento distribuído poder manter a fuga de fluxo magnético na seção de ponte 132 menor que um padrão de enrolamento concentrado, e tornar um máximo torque maior que o padrão de enrolamento concentrado.

[00100] Além disso, largura na direção circunferencial B das seções de dentes 109 ficam menores em direção às porções de ponta. As seções de dentes 109 no geral são em forma de leque, com ângulo central θ. Dessa maneira, nas fendas 131, superfícies internas na direção circunferencial 131a que ficam voltadas uma para a outra são paralelas entre si ao longo da direção radial. Em um motor convencional de relutância assistido por ímã, dentes são formados em uma forma reta com uma largura igual, e fendas são em forma de leque. Portanto, quando um enrolamento é alojado em uma fenda, como mostrado na FIG. 27A, a bobina não pode ser colocada de forma confortável; quando a bobina é soldada, uma falha de isolamento poderia fazer com que as partes da bobina atritassem uma na outra. Especialmente, quando os lados periféricos internos do dente são conectados entre si no caso do motor 101, o bobinamento por uma máquina de enrolamento é difícil. Portanto, é empregado um método de inserir uma bobina espessa em uma fenda e então soldar partes da bobina entre si. Entretanto, no caso deste motor, a bobina precisa ser torcida quando está sendo soldada. Se existir jogo na bobina dentro da fenda, partes da bobina podem atritar umas nas outras, possivelmente machucando um filme que tampa a bobina.

[00101] No caso do motor 101, as superfícies internas 131a das fendas 131 são paralelas entre si. Portanto, como mostrado na FIG. 27B, a bobina espessa 106 pode ser habilmente colocada na fenda 131. Além disso, a largura SW da fenda 131 é estabelecida praticamente igual (ou ligeiramente maior) à espessura de um arame da bobina 106. Portanto, a bobina 106 é colocada na fenda 131 praticamente sem jogo. Portanto, mesmo se a bobina for torcida antes de ser soldada, a bobina provavelmente moverá livremente, por meio disto reduzindo a possibilidade de que partes da bobina atritem umas nas outras. Desta maneira, esta configuração impede dano no filme da bobina, e contribui para uma melhoria no desempenho do isolamento da bobina.

[00102] No motor 101, como anteriormente descrito, as bases das seções de dentes 109 são amplas. Portanto, o fluxo magnético flui suavemente nos dentes, e improvavelmente ocorrerá uma saturação no fluxo magnético nas seções de dentes. Além disso, comparado com o caso onde os dentes são formados em uma forma reta, o espaço de uma porção do núcleo traseira no núcleo do estator 105 fica maior. Em decorrência disto, a resistência magnética é reduzida, e o torque pode ser aumentado, comparado com um motor da mesma estrutura física. A FIG. 28 é um gráfico mostrando resultados de experimentos pelos inventores. A FIG. 29 é um diagrama explanatório mostrando uma comparação entre um torque médio de um motor convencional e um torque médio de um motor da presente invenção com base nos resultados de experimento. Como pode-se ver pelas FIGS. 28 e 23, o motor da presente invenção desempenha um melhor torque, comparado com o motor convencional, e o torque médio é cerca de 5 porcento maior que do motor convencional.

[00103] Em um lado de extremidade do núcleo do estator 105, a unidade de barra de barramento 107 é montada. A unidade de barra de barramento 107 é feita por moldagem por inserção de uma barra de barramento, que é feita de cobre, em um corpo principal feito de resina sintética. Em torno da unidade de barra de barramento 107, é provida uma pluralidade de terminais da fonte de alimentação 112 de uma maneira tal a salientar na direção radial. Quando a unidade de barra de barramento 107 tem que ser montada, nos terminais da fonte de alimentação 112, extremidades 106a das bobinas 106, que são puxadas fora do núcleo do estator 105, são soldadas. O número de barra de barramentos provido na unidade de barra de barramento 107 casa com o número de fases do motor 101 (Neste caso, é provido um total de quatro barras de barramento, com três para trifásico, fase U, fase V e fase W, e uma para conexão entre as fases). Cada bobina 106 é eletricamente conectada em um terminal da fonte de alimentação 112 correspondente à sua fase. Depois que a unidade de barra de barramento 107 é montada, o núcleo do estator 105 é pressionado e fixado no revestimento 4.

[00104] O rotor 103 é inserido no estator 102. O rotor 103 inclui um eixo do rotor 113. O eixo do rotor 113 é suportado por mancais 114a e 114b de uma maneira rotacionável. O mancal 114a é fixado no centro de uma porção inferior do revestimento 4. O mancal 114b é fixado em uma porção central da braçadeira 108. No eixo do rotor 113, são anexados um núcleo do rotor cilíndrico 115 e um rotor (rotor do resolvedor) 122 de um resolvedor 121, que é um dispositivo de detecção do ângulo rotacional. Um estator (estator do resolvedor) 123 do resolvedor 121 é alojado em uma braçadeira do resolvedor 124, que é feita de resina sintética. A braçadeira do resolvedor 124 é fixada no lado interno da braçadeira 108 com um parafuso de anexação 125.

[00105] O núcleo do rotor 115, também, é feito empilhando um grande número de chapas de aço magnético em forma de disco. Nas chapas de aço que constituem o núcleo do rotor 115, uma pluralidade de incisões 134 é provida como furos de montagem do ímã. As incisões 134 são curvas em um arco. Existe espaço dentro das incisões 134. As incisões 134 são providas ao longo de um arco circular cujo centro é um ponto imaginário (não mostrado) estabelecido fora de uma periferia externa do rotor 103. Cada uma das incisões 134 é formada no rotor de uma maneira tal que uma porção lateral convexo da mesma fique voltada para o centro do rotor 103. A largura t2 entre uma porção de extremidade do lado do diâmetro externo 134a de uma incisão 134 e uma borda periférica externa 115a do núcleo do rotor 115 é configurada praticamente igual à espessura das chapas de aço magnético.

[00106] Se a direção de fluxo magnético formado por polos magnéticos (ou eixo central de ímãs permanentes) for referida como eixo geométrico d, e, se o eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d (eixo entre ímãs permanentes) for estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade de conjuntos de incisões 134 é provida, com eixo geométrico q, que é perpendicular ao eixo do rotor 113, como um limite. No motor 101, quatro conjuntos de uma pluralidade de incisões 134 são providos em uma forma de arco. Em cada conjunto, uma pluralidade de camadas de trajetos magnéticos é formada.

[00107] No motor 101, a fim de aumentar a saída, uma pluralidade de ímãs (ímãs permanentes) 116 é embutida nas incisões 134. Em uma área de cada ímã 116, uma seção do polo magnético 135 é formada ao longo da direção circunferencial. No motor 101, o torque de relutância é considerado força principal, e o torque magnético como força auxiliar. Dessa maneira, ímãs de ferrita baratos são usados como ímãs 116. Entretanto, a fim de aumentar ainda mais a saída, ímãs de neodímio ligados ou outros ímãs de terras raras podem ser usados como ímãs 116.

[00108] No rotor 103, como uma pluralidade de ímãs 116 que constitui as seções do polo magnético 135, são providos ímãs 116s cujos lados periféricos externos servem como polos S, e ímãs 116n cujos lados periféricos externos servem como polos N. O rotor 103 tem uma estrutura de quatro polos com quatro seções de polo magnético 135, e o motor 101 é formado de maneira a ter uma estrutura de 24 fendas de quatro polos. Os ímãs 116 de cada polo são formados em um arco circular, e conjuntos de três ímãs são providos ao longo da direção radial. Uma pluralidade de eixos geométricos d e eixos geométricos q é provida alternadamente na direção circunferencial no rotor 103. Portanto, é possível intensificar o torque com a ajuda do torque magnético, ainda fazendo uso efetivo do torque de relutância.

[00109] No rotor 103, como anteriormente descrito, a direção de fluxo magnético formado por polos magnéticos é referida como eixo geométrico d, e o eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é considerado eixo geométrico q. No rotor 103, uma pluralidade de eixos geométricos d e eixos geométricos q é estabelecida. Neste caso, eixos geométricos d e eixos geométricos q são alternadamente providos ao longo da direção circunferencial. No rotor 103, a fim de tornar mais fácil para o fluxo magnético do eixo geométrico q passar, incisões arqueadas 134 são providas. Nas incisões 134, ímãs arqueados 116 são embutidos. Ou seja, o rotor 103 é formado de uma maneira tal a tornar mais fácil para o fluxo magnético do eixo geométrico q passar e aumentar a indutância Lq. Portanto, é possível aumentar o torque magnético causado pelos ímãs 116 e obter torque suficiente mesmo com ímãs de ferrita.

[00110] No motor 101, a relação entre largura na direção circunferencial W1 da seção de ponte no lado do estator 132 e a distância W2 entre as incisões 134 do núcleo do rotor 115 é estabelecida de uma maneira tal que W1<W2. Neste caso, W1 representa a distância entre pontas das duas seções chanfradas 133 de uma seção de ponte 132. W2 é a distância entre as incisões adjacentes 134 no mesmo polo, ou comprimento na direção circunferencial de uma seção de trajeto magnético 136 formada entre as incisões 134. Uma vez que o motor 101 tem uma estrutura de estator fechada, flutuações no torque de relutância são anuladas, e a oscilação de torque é portanto mantida relativamente baixa. Além disso, as dimensões do motor 101 são estabelecidas de uma maneira tal que W1 < W2, isto é, a seção de ponte no lado do estator 132 é estabelecida de uma maneira tal a não ser maior que a seção de trajeto magnético no lado do rotor 136. Em decorrência disto, as flutuações no torque de relutância ficam brandas, e a oscilação de torque é reduzida ainda mais.

[00111] A FIG. 30 é um diagrama explanatório ilustrando uma operação de redução de oscilação de torque de acordo com as configurações expostas com base na presente invenção. A FIG. 30A mostra o caso onde W1 > W2. A FIG. 30B mostra o caso onde W1 < W2, como no caso da presente invenção. Como mostrado na FIG. 30A, se W1 e W2 forem estabelecidos de uma maneira tal que W1 > W2, quando o estado A emerge depois que o rotor 103 é rotacionado, uma seção de trajeto magnético 136p do rotor 103 é mais perto de uma seção de dente esquerda 109p do que para a qual a seção de trajeto magnético 136p está voltada. Portanto, por causa do fluxo magnético 1 que passa da seção de dente 109p pela seção de trajeto magnético 136p, torque de relutância é gerado em uma direção oposta à direção da rotação. Então, quando o estado (B) emerge depois que o rotor 103 é rotacionado (ou o estado onde o centro da seção de trajeto magnético do lado do rotor 136 encontra o centro da seção de ponte do lado do estator 132, e os dois ficam exatamente voltados um para o outro), o fluxo magnético 2 cai subitamente por causa de um aumento na resistência magnética, e o fluxo magnético do lado direito 3, que anula o fluxo magnético 2, fica menor, também. Mesmo que uma mudança no valor do fluxo magnético seja melhorada pela estrutura de estator fechada, o torque de relutância fica rapidamente menor entre (A) e (B).

[00112] Quando o estado (C) emerge depois que o rotor 103 é adicionalmente rotacionado, então a seção de trajeto magnético 136p fica mais perto de uma seção de dente direita 109p. Portanto, fluxo magnético 4 que passa da seção de dente 109p para seção de trajeto magnético 136p fica rapidamente maior, e torque de relutância é gerado na mesma direção (direção para a frente) que a direção rotacional. Ou seja, quando W1 > W2, (a) o torque de relutância na direção reversa é gerado ^ (B) o torque de relutância cai subitamente ^ (C) o torque de relutância na direção para a frente é gerado. Desta maneira, a direção e magnitude do torque de relutância mudam rapidamente. Portanto, ainda sendo suprimida pela estrutura de estator fechada, a ocorrência da oscilação de torque é inevitável por causa de uma rápida mudança no torque de relutância.

[00113] Ao contrário disto, como mostrado na FIG. 30B, quando W1 e W2 são estabelecidos de uma maneira tal que W1 < W2, o torque de relutância é gerado em uma direção Oposta à direção rotacional por causa do fluxo magnético Φ1 no estado (a), como no caso (a). Quando o estado (B) emerge à medida que o rotor 103 é rotacionado, uma porção voltada para R existe entre uma porção de ponta de uma seção de dente 109 e uma seção de trajeto magnético 136p do rotor 103 em virtude de W2 ser maior que W1 neste caso. Dessa maneira, a resistência magnética não cai rapidamente, e os fluxos magnéticos Φ 2 e Φ 3 são maiores, comparado com o caso (a). Ou seja, o fluxo magnético que entra na porção na estrutura de estator fechada é efetivamente utilizada, o fluxo magnético esquerdo Φ 2 e o fluxo magnético direito Φ 3 são brandamente anulados um pelo outro, enquanto uma mudança no valor de fluxo magnético é suprimida.

[00114] Quando o estado (C) emerge depois que o rotor 103 é adicionalmente rotacionado, como no caso (a), fluxo magnético Φ 4 é gerado. Ao mesmo tempo, fluxo magnético Φ 5 que passa da seção de dente 109p para a seção de trajeto magnético 136p permanece. Portanto, ainda sendo anulado pelo fluxo magnético Φ 5, o fluxo magnético Φ 4 continua aumentar, por meio disto gerando brandamente torque de relutância na direção para a frente. Ou seja, mesmo quando W1 < W2, (a) o torque de relutância na direção reversa é gerado ^ (B) o torque de relutância diminui ^ (C) o torque de relutância na direção à frente é gerado. Entretanto, o fluxo magnético esquerdo anula devidamente o fluxo magnético direito, levando a uma mudança branda na direção e magnitude do torque de relutância. Portanto, a rápida mudança no torque de relutância que poderia ocorrer da maneira descrita em (a) pode ser suprimida, resultando em uma redução na oscilação de torque. A FIG. 31 é um diagrama explanatório mostrando resultados de experimentos pelos inventores (comparado com as oscilações na FIG. 28). Como pode-se ver pela FIG. 31, o motor da presente invenção pode manter a oscilação de torque menor que a de um motor convencional.

[00115] Incidentalmente, a largura na direção circunferencial W1 da seção de ponte 132 pode variar de zero, ou, quando as seções chanfradas 133 que ficam voltadas uma para a outra são conectadas entre si sem emendas, até um valor igual à distância entre as porções de ponta de adjacentes 109a (se não forem providas seções chanfradas 133).

[00116] A presente invenção não está limitada às modalidades apresentadas. Não é necessário dizer, várias mudanças podem ser feitas sem fugir do espírito da invenção. Por exemplo, as configurações da primeira e segunda modalidades apresentadas podem também ser aplicadas ao motor 101 da terceira modalidade, ou a configuração da terceira modalidade apresentada pode ser aplicada nos motores 1 e 51 da primeira e segunda modalidades.

[00117] Como os ímãs 26 ou 116, ímãs ligados ou sinterizados podem ser usados. Por exemplo, se os ímãs ligados tiverem que ser usados como ímãs 26, um material de moldagem magnético fundido é vazado em uma incisão 25, e um corpo magnético ligado é moldado dentro da incisão 25 pelo resfriamento do material. Durante o processo, a fim de ter as moléculas do material de moldagem magnético orientadas na mesma direção, como mostrado na FIG. 32, um núcleo do rotor 24 é colocado dentro de um dispositivo de produção de rotor 201, e o material de moldagem magnético é vazado nas incisões 25. O dispositivo de produção de rotor 201 inclui um dispositivo de sistema de campo 204 no qual ímãs de sistema de campo 202 e núcleos magnéticos 203 são alternadamente dispostos na direção circunferencial. O fluxo magnético que é gerado pelos ímãs do sistema de campo 202 adjacentes na direção circunferencial é concentrado nos núcleos magnéticos 203 localizados entre o sistema de campo ímãs 202, antes de estender em um lado interno na direção radial. Dessa maneira, um campo magnético de alto fluxo magnético pode ser gerado em uma seção do alojamento do rotor 205. Portanto, é possível gerar, em uma região X próxima do lado interno na direção radial do núcleo do rotor 24, um campo magnético de cerca de 1(T), que é necessário para ter as moléculas do material magnético orientadas na mesma direção.

[00118] Dessa maneira, no núcleo do rotor 24 que é alojado no dispositivo do sistema de campo 204, o campo magnético pode ser aplicado por toda a região na direção radial. Quando o material de moldagem magnético do corpo magnético ligado é vazado em cada incisão 25, é possível ter as moléculas do corpo magnético ligado orientadas na mesma direção em toda a região na direção radial. Portanto, quando o corpo magnético ligado é imantado depois que as moléculas são orientadas, é possível prover um ímã 26 com uma força magnética desejada. Neste caso, mesmo em um rotor de uma estrutura IPM multicamada como a descrita na presente modalidade, as moléculas podem ser confiavelmente orientadas na mesma direção mesmo para um corpo magnético ligado que é vazado em uma incisão 25 localizada em uma camada mais interna na direção radial. Dessa maneira, é possível suprimir a variação da força magnética entre os ímãs 26 formados nas incisões 25.

[00119] Além disso, o motor sem escova da presente invenção pode ser aplicado não somente em um dispositivo de direção com assistência elétrica mas a outro maquinário ou equipamento elétrico em carros híbridos ou elétricos ou similares. EXPLICAÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 1: Motor sem escova 2: Estator 3: Rotor 4: Revestimento do motor 4a: Seção inferior 5: Núcleo do estator 6: Bobina do estator 6a: Extremidade 7: Unidade de barra de barramento 8: Braçadeira 11: Estator externo 12: Estator interno 13: Seção de dente 14: Seção de ponte 15: Fenda 16: Ranhura de montagem do dente 17: Seção de encaixe 21: Terminal da fonte de alimentação 22: Eixo do rotor 23a, 23b: Mancal 24: Núcleo do rotor 25: Incisão (furo de montagem) 25a a 25c: Incisão 26: Ímã 26a: Ímã da camada mais interna 26b: Ímã da camada intermediária 26c: Ímã da camada mais externa 26n: ímã de polo N 265: ímã de polo S 266: Resolvedor 267: Rotor do resolvedor 268: Tampa 269: Painel de controle 270: Painel de controle 271: Elemento do sistema de energia 272: Elemento do sistema de controle 273: Estator do resolvedor 41: Porção periférica externa 42: Espaço 43: Ímã 51: Motor sem escova 52: Seção cônica 53: Seção de controle de fluxo magnético M1, M2: Linha de centro N1, N2: Zona de polo N S1, S2: Zona de polo S Os: Ponto central do ímã de polo S On: Ponto central do ímã de polo N Or: Ponto central do rotor Rs: Distância do centro do ímã (Os-Or) Rn: Distância do centro do ímã (On-Or) Ls: Distância do ímã da camada mais interna Ln: Distância do ímã da camada mais interna Oec: Ponto excêntrico Lec: Distância excêntrica P: Ponto limite Q: Posição mais externa Rec: Raio excêntrico Rmax: Distância da posição do rotor mais externa (Q-Or) Tr: Torque de relutância Tm: Torque magnético Tt: Torque de saída 101: Motor sem escova 102: Estator 103: Rotor 104: Revestimento do motor 105: Núcleo do estator 106: Bobina do estator 106a: Extremidade de bobina 107: Unidade de barra de barramento 108: Braçadeira 109: Seção de dente 109a: Porção da ponta do dente 109p, 109q: Seção de dente 111: Isolante 112: Terminal da fonte de alimentação 113: Eixo do rotor 114a, 114b: Mancal 115: Núcleo do rotor 115a: Borda periférica externa 116: Ímã 116n: Ímã de polo N 1165: Ímã de polo S 121: Resolvedor 122: Rotor do resolvedor 123: Estator do resolvedor 124: Braçadeira do resolvedor 125: Parafuso de anexação 131: Fenda 131a: Superfície interna 132: Seção de ponte 133: Seção chanfrada 134: Incisão ponte 134a: Porção de extremidade do lado do diâmetro externo 135: Seção do polo magnético 136: Seção do trajeto magnético 136p: Seção do trajeto magnético R: Porção confrontante W1: Comprimento na direção circunferencial da seção de W2: Distância entre incisões em seções do polo magnético da mesma polaridade t1: Largura na direção radial da seção de ponte t2: Largura entre a porção de extremidade do lado do diâmetro externo da incisão e borda periférica externa do núcleo do rotor 15a θ: ângulo central da seção de dente 201: Dispositivo de produção de rotor 202: Ímã do sistema de campo 203: Núcleo magnético 204: Dispositivo de sistema de campo 205: Seção do alojamento do rotor

Claims

1. Motor sem escova (1) que inclui um estator (2) que inclui enrolamentos de uma pluralidade de fases, e um rotor (3) que é disposto dentro do estator (2) de uma maneira rotacionável e que inclui uma pluralidade de furos de montagem internos (25) na qual uma pluralidade de ímãs permanentes (26) é embutida, em que uma direção de fluxo magnético formado por cada dos polos magnéticos da pluralidade de ímãs permanentes (26) é estabelecida como eixo geométrico d, um eixo geométrico que é magneticamente ortogonal ao eixo geométrico d é estabelecido como eixo geométrico q, uma pluralidade dos eixos geométricos d e q é alternadamente provida em uma direção circunferencial no rotor (3), e o rotor (3) é rotacionado pelo torque de relutância gerado por uma diferença na resistência magnética entre direções do eixo geométrico d e do eixo geométrico q e pelo torque magnético gerado pelos ímãs permanentes (26), em que: a pluralidade de ímãs permanentes (26) inclui ímãs permanentes que são de seção transversal arqueada e formam um primeiro polo magnético que é o polo N ou S, e ímãs permanentes (26) que são de seção transversal arqueada e formam um segundo polo magnético que é de polaridade diferente do primeiro polo magnético e que é localizado circunferencialmente adjacente ao primeiro polo magnético; cada dos ímãs permanentes (26) que formam o primeiro e segundo polos magnéticos é embutido no rotor (3) de uma maneira tal que uma porção lateral convexa dos mesmos fique voltada para um centro do rotor (3); o motor sem escova (1) sendo caracterizado pelo fato de que: quando uma seção transversal do rotor (3) é igualmente dividida em regiões por linhas centrais (M1, M2) que são perpendiculares uma em relação à outra e servem como linhas de distinção para cada região, e cada dos eixos geométricos d pertence a uma região, os ímãs permanentes (26) mais internos do lado do primeiro polo magnético são dispostos de uma maneira tal a salientar em uma região do lado do segundo polo magnético sem interferir nos ímãs permanentes (26) do lado do segundo polo magnético.

2. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: uma pluralidade de imãs magnéticos (26) que forma os primeiro e segundo polos magnéticos é embutida no rotor (3); os imãs permanentes (26) que formam o primeiro polo magnético estão dispostos em camadas ao redor de um primeiro ponto central comum que é localizado fora do rotor (3); os imãs permanentes (26) que formam o segundo polo magnético estão dispostos em camadas ao redor de um segundo ponto central comum que é localizado fora do rotor (3); e, os primeiro e segundo pontos centrais são dispostos de maneira que a distância entre o primeiro ponto central e um centro de rotação do rotor (3) é diferente de uma distância entre o segundo ponto central e o centro de rotação do rotor (3).

3. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: quando o número dos polos magnéticos é quatro, uma razão de distância (Rs) entre o primeiro ponto central e o centro de rotação do rotor (3) para a distância (Rn) entre o segundo ponto central e o centro de rotação do rotor (3) é 0,92 (Rs/Rn = 0,92).

4. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: uma pluralidade de ímãs permanentes (26) que forma o primeiro e segundo polos magnéticos é embutida no rotor (3); a pluralidade dos ímãs permanentes (26) que forma o primeiro polo magnético tem o mesmo raio que uma pluralidade dos ímãs permanentes (26) que forma o segundo polo magnético, e os ímãs permanentes são dispostos em torno de diferentes posições centrais que são localizadas fora do rotor (3); e, centros de raios dos ímãs permanentes (26) são dispostos de uma maneira tal que a distância entre o centro do raio dos ímãs permanentes que formam o primeiro polo magnético e o centro de rotação do rotor (3) é diferente de uma distância entre o centro do raio dos ímãs permanentes que formam o segundo polo magnético e o centro de rotação do rotor (3).

5. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: uma pluralidade de ímãs permanentes (26) que forma o primeiro e segundo polos magnéticos é embutida no rotor (3); os ímãs permanentes que formam o primeiro polo magnético são dispostos em camadas em torno de um primeiro ponto central comum que é localizado fora do rotor (3); os ímãs permanentes que formam o segundo polo magnético são dispostos em camadas em torno de um segundo ponto central comum que é localizado fora do rotor (3); e, o primeiro e segundo pontos centrais são dispostos de uma maneira tal que a distância entre o primeiro ponto central e um centro de rotação do rotor (3) seja igual à distância entre o segundo ponto central e o centro de rotação do rotor (3), e os ímãs permanentes que formam o primeiro polo magnético têm um raio diferente dos ímãs permanentes que formam o segundo polo magnético.

6. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o estator (2) inclui uma pluralidade de seções de dentes (109), que salienta-se em um lado interno na direção radial, e uma bobina (106), que é enrolada nas seções de dentes (109) através de fendas (131) formadas entre as seções de dentes (109), e uma seção de ponte (132), que é provida nas porções de ponta do lado interno na direção radial das seções de dentes (109) para conectar as porções de ponta adjacentes (109a) umas nas outras; e, se o comprimento na direção circunferencial da seção de ponte (132) for representado por W1, e uma distância entre as incisões na seção do polo magnético da mesma polaridade por W2, W2 é estabelecida de uma maneira tal a não ser menor que W1 (W1 ≤ W2).

7. Motor sem escova (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: os furos de montagem de ímã são arranjados em camadas na direção radial no primeiro e segundo polos magnéticos; e, uma porção de extremidade do furo de montagem do ímã que é disposto em uma camada mais externa do primeiro polo magnético contém uma seção de controle de fluxo magnético (53) que controla o valor do fluxo magnético que passa entre os furos de montagem de ímã no polo magnético.

8. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que: uma porção de extremidade na direção longitudinal do furo de montagem do ímã na camada mais externa contém uma seção cônica (52), que é feita formando uma periferia do furo de montagem do ímã em uma linha reta; e, a seção de controle de fluxo magnético (53) é formada entre a seção cônica (52) e um outro furo de montagem do ímã que é disposto adjacente a um lado interno do furo de montagem da camada mais externa do ímã.

9. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que: um ponto de base da seção cônica (52) é localizado fora do ângulo de arco de polo α do ímã alojado no furo de montagem da camada mais externa do ímã e dentro do ângulo de abertura β do furo de montagem do ímã da camada mais externa.

10. Motor sem escova (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que na seção cônica (52), o ângulo de conicidade θt formado pela linha A que estende-se ao longo da seção cônica (52) e a linha B em uma posição de uma porção de extremidade do ímã alojado no furo de montagem do ímã da camada mais externa é maior que 0 grau e menor que 90 graus (0 grau < θt < 90 graus).

11. Motor sem escova (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o ângulo de conicidade θt é entre 68 graus e 72 graus.

12. Motor sem escova (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pelo fato de que: independente se os furos de montagem do ímã são para o primeiro ou segundo polo magnético, os furos de montagem do ímã são formados ao longo da direção radial de uma maneira tal a ter o mesmo raio na mesma camada.

13. Motor sem escova (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o motor sem escova (1) é usado como uma fonte de acionamento para um dispositivo de direção com assistência elétrica.