BRPI0106747B1

BRPI0106747B1 - motor sem escovas, veículo acionado por motor

Info

Publication number: BRPI0106747B1
Application number: BRPI0106747A
Authority: BR
Inventors: Akira Nishio; Kenji Fujiwara; Masahiro Hirano; Takatoshi Kogure; Tsutomu Baba; Yoshiki Kato
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd; Tsutomu Baba
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2016-05-10
Also published as: MXPA02001226A; US6853106B2; CA2380575C; EP1207616B1; CN1215634C; WO2001095464A1; BR0106747A; CA2380575A1; EP1207616A4; KR100615878B1; CN1383602A; US20020171311A1; EP1207616A1; KR20020052172A

Abstract

"motor sem escovas; veículo acionado por motor; carro e trem elétrico". um motor sem escovas capaz de aumentar a densidade de energia pela utilização efetiva de torque de relutância. o motor sem escovas compreende um estator (5) e um rotor (1) tendo uma superfície lateral oposta ao estator (5). o estator (5) compreende uma pluralidade de núcleos de ferro estendendo-se radialmente (10) e uma pluralidade de enrolamentos (11) para gerar um campo magnético em cada núcleo de ferro (10). o rotor (1) compreende uma pluralidade de imãs permanentes (2) e um corpo indutor de linha de campo magnético disposto entre cada imã permanente (2) e a superfície lateral.

Description

"MOTOR SEM ESCOVAS, VEÍCULO ACIONADO POR MOTOR".

Campo técnico [0001] A presente invenção relaciona-se com um motor sem escovas. Mais particularmente, a presente invenção relaciona-se com um motor sem escovas usado como uma fonte de acionamento de um robô industrial, uma máquina-ferramenta, um carro elétrico ou um trem elétrico. Técnica anterior [0002] Para miniaturizar um motor e para aumentar a potência de saida e torque do mesmo, é importante que uma densidade de energia Edc seja alta, o que implica em uma proporção do volume do motor em relação à potência de saida. Além disso, para simplificar a estrutura do motor, é importante minimizar o número de fendas para arranjo de enrolamento e tornar uma eficiência do trabalho de uma operação de enrolamento mais alta.

[0003] Tal motor sem escovas é divulgado no pedido de patente japonesa em aberto (JP-A-Heisei, 11-98791). Como mostrado na fig. 1, o motor sem escovas conhecido é um motor CC sem escovas do tipo de imã de superfície incluindo 14 pólos e 12 fendas. O motor sem escovas é provido com: um grupo de imãs permanentes 102 colocados em uma superfície cilíndrica de um rotor 101 na qual 14 pólos são arranjados em série; e um estator 104 no qual 12 fendas 103-1 a 103-12 são radialmente colocadas na mesma circunferência no mesmo intervalo angular. Um conjunto de enrolamentos 105-Ul, 105-Vl e 105-W1 e um outro conjunto de enrolamentos 105-U2, 105-V2 e 105-W2, os quais respectivamente posicionalmente correspondem-se entre si, são colocados em posições nas quais fases são mutuamente deslocadas no sentido anti-horário por um ângulo elétrico de 120 graus, em seis pares de fendas, cada uma das quais é composta de duas fendas adjacentes entre si, entre 12 fendas 103-1 a 103-12. Além do mais, seis enrolamentos 105-Ul', 105-Vl', 105-Wl', 105-U2', 105-V2' e 105-W2' são respectivamente colocados tais que eles sejam deslocados por um ângulo rotacional de 30 graus com relação aos seis enrolamentos 105-Ul, 105-V1, 105-Wl, 105-U2, 105-V2 e 105-W2. Uma voltagem de fase U tendo uma fase de 0 é provida para o enrolamento 105-Ul e para os enrolamentos 105-U2, 105-Ul' e 105-U2' . Uma voltagem de fase V tendo uma fase atrasada por cerca de 120 graus a partir daquela da voltagem de fase U é provida para os enrolamentos 105-Vl, 105-V2, 105- VI' e 105-V2'. Uma voltagem de fase W tendo uma fase atrasada por cerca de 120 graus a partir daquela da voltagem de fase V é provida para os enrolamentos 105-Wl, 105-W2, 105-Wl' e 105-W2' .

[0004] Um torque de saida T do motor sem escovas conhecido é dado pela seguinte equação: T = p {φ . Ia ■ cos (β) + (Lq - Ld) Ia2 . sen (2β) /2} ...(1) Aqui, p: Número de pares de pólos (Número de pólos /2) φ: Ligação de fluxo de armadura máxima do imã permanente Ia: Corrente da armadura β: fase da corrente de armadura Ld: Indutância de eixo geométrico direto (Indutância na direção do eixo geométrico d) Lq: indutância de eixo geométrico de quadratura (Indutância na direção do eixo geométrico q) [0005] A fase da corrente de armadura é definida sob a assunção de que a fase da voltagem de fase U seja 0. O primeiro termo do lado direito da equação (1) representa um torque magnético, e o segundo termo no lado direito representa um torque de relutância.

[0006] No motor sem escovas do tipo de imã de superfície mencionado acima, no qual o imã permanente é colocado na superfície de um núcleo de ferro 101, a seguinte equação: Lq * Ld, --- (2) pode ser estabelecida a partir da propriedade daquela estrutura. Aqui, o símbolo indica que a Lq é aproximadamente (substancialmente ou aproximadamente) igual ao Ld.

[0007] Portanto, o torque de saída do motor sem escovas do tipo de imã de superfície é substancialmente dado pela seguinte equação: T = ρ{φ . Ia . cos (β) } .

[0008] Consequentemente, o componente de saída representado pelo segundo termo no lado direito da equação anterior é 0. Aquele componente não é emitido. O motor sem escovas do tipo de imã de superfície pode efetivamente usar somente o torque magnético indicado pelo primeiro termo no lado direito da equação (1) . Logo, o aumento em densidade de energia é suprimido.

[0009] É desejável aumentar a densidade de energia usando efetivamente o torque de relutância indicado pelo segundo termo no lado direito da equação (1).

Descrição da invenção [0010] Portanto, um objetivo da presente invenção é prover um motor sem escovas no qual a densidade de energia seja aumentada usando efetivamente o torque de relutância.

[0011] Um outro objetivo da presente invenção é suprimir uma ondulação de torque do motor sem escovas.

[0012] Ainda um outro objetivo da presente invenção é reduzir uma corrente de armadura do motor sem escovas.

[0013] Ainda um outro objetivo da presente invenção é diminuir uma voltagem de suprimento a ser provida para o motor sem escovas.

[0014] Ainda um outro objetivo da presente invenção é miniaturizar o motor sem escovas.

[0015] Para atingir os objetivos da presente invenção, o motor sem escovas inclui um estator e um rotor tendo uma superfície lateral oposta ao estator. O estator tem uma pluralidade de núcleos de ferro estendendo-se radialmente e uma pluralidade de enrolamentos para gerar campos magnéticos nos respectivos núcleos de ferro. O rotor inclui uma pluralidade de imãs permanentes e corpos indutores de linhas de força magnética localizados entre os imãs permanentes e as superfícies laterais.

[0016] Aqui, é desejável que um torque de saída T seja dado pela seguinte equação: T = p {φ . Ia · cos (β) + (Lq - Ld) Ia2 . sen (2β) /2} , onde p: Número de pares de pólos (número de pólos/2) φ: Ligação de fluxo de armadura máxima do imã permanente Ia: Corrente da armadura β: Fase da corrente de armadura Ld: Indutância de eixo geométrico direto (Indutância na direção do eixo geométrico d) Lq: Indutância de eixo geométrico de quadratura (Indutância na direção do eixo geométrico q) enquanto a seguinte equação: Lq « Ld, não se mantém.

[0017] Também,, é preferível que o rotor tenha furos nos quais os imãs permanentes são inseridos na direção do eixo geométrico do rotor.

[0018] Preferivelmente, corrente continua trifásica é provida para os enrolamentos.

[0019] Preferivelmente, os enrolamentos incluem um primeiro conjunto de enrolamentos e um segundo conjunto de enrolamentos, e o primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o segundo conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para serem simétricos com relação a uma linha.

[0020] Também, é preferível que os enrolamentos incluam um primeiro grupo de enrolamentos trifásicos e um segundo grupo de enrolamentos trifásicos, enrolamentos tendo a mesma fase do primeiro e segundo grupos de enrolamentos trifásicos são adjacentes entre si na mesma direção de rotação, o primeiro grupo de enrolamentos trifásicos inclui um primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e um segundo conjunto de enrolamentos trifásicos, o primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o segundo conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para serem aproximadamente geometricamente simétricos com relação a uma linha, o segundo grupo de enrolamentos trifásicos inclui um outro primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e um outro segundo conjunto de enrolamentos trifásicos, e o outro primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o outro conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para serem aproximadamente geometricamente simétricos com relação a uma linha.

[0021] É preferível que o número de enrolamentos seja N, o número dos imãs permanentes seja P, e o P seja maior que o N.

[0022] Neste caso, é preferível que um dos fatores primos do P seja maior que qualquer dos fatores primos de N.

[0023] É também preferível que os fatores primos de N tenham 2 e 3, e que o fatores primos do P tenham 2 e 7.

[0024] Também, o P preferivel satisfaz a seguinte equação: 12 < P < 30.

[0025] Preferivelmente, o N é 12, e o Pé 14.

[0026] Preferivelmente, uma seção do imã permanente em um plano chato vertical em relação a um eixo geométrico central do rotor é retangular, o retângulo tem lados curtos e lados longos mais compridos que os lados curtos, e os lados longos são opostos à superfície lateral.

[0027] Preferivelmente, o imã permanente tem um formato de um paralelepipedo substancialmente retangular, e uma distância d entre um centro do rotor e uma superfície de pólo magnético oposta à superfície lateral entre superfícies dos imãs permanentes satisfaz a seguinte equação: d > r - D/10, Aqui, D = 2mr/P, r: Raio do rotor, e P: Número dos imãs permanentes.

Também, a seguinte equação 0 < (Lq — Ld) / Ld < 0,3, preferivelmente se mantém, onde Lq: Indutância de eixo geométrico de quadratura do rotor, e Ld: Indutância de eixo geométrico direto do rotor.

[0028] Além disso, é preferível que os corpos indutores de linha de força magnética incluam um corpo indutor de linha de força magnética de eixo geométrico direto para induzir fluxos magnéticos na direção do eixo geométrico direto do rotor, o corpo indutor de linha de força magnética tendo uma folga estendendo-se na direção do eixo geométrico de quadratura do rotor.

Descrição resumida dos desenhos [0029] A fig. 1 mostra um motor sem escovas em uma primeira configuração de acordo com a presente invenção;

[0030] A fig. 2 mostra uma configuração do motor sem escovas na primeira configuração de acordo com a presente invenção;

[0031] A fig. 3 é um gráfico mostrando uma comparação de desempenho de um motor sem escovas;

[0032] A fig. 4 é um outro gráfico mostrando uma comparação de desempenho de um motor sem escovas;

[0033] A fig. 5 mostra uma configuração de um motor sem escovas em uma segunda configuração de acordo com a presente invenção;

[0034] A fig. 6 mostra uma configuração de um rotor 31;

[0035] A fig. 7 é uma vista expandida mostrando uma parte do rotor 31;

[0036] A fig. 8A é uma vista explicando uma taxa de área magnética efetiva Mgc;

[0037] A fig. 8B é uma vista explicando uma taxa de área magnética efetiva Mgc;

[0038] A fig. 9 mostra uma dependência de uma taxa de área magnética efetiva Mgc e de uma densidade de fluxo magnético Be em um número de pólos P;

[0039] A fig. 10 mostra uma dependência de uma indutância no eixo q em um número de pólos P;

[0040] A fig. 11 mostra uma dependência de uma corrente de armadura Ia em uma quantidade embutida x;

[0041] A fig. 12 mostra uma relação entre uma quantidade embutida x e (Lq - Ld) / Ld;

[0042] A fig. 13 mostra uma configuração de um motor sem escovas em uma terceira configuração;

[0043] A fig. 14 é uma vista expandida mostrando uma configuração de um rotor 31';

[0044] A fig. 15 mostra um carro elétrico incluindo um motor sem escovas; e [0045] A fig. 16 mostra um trem elétrico incluindo um motor sem escovas.

Configurações preferidas para atingir a invenção (Primeira configuração) [0046] Um motor sem escovas na primeira configuração é um motor CC sem escovas acionado por uma corrente continua de pulso trifásica. O motor sem escovas tem um rotor 1 mostrado na fig. 2. O rotor 1 é constituído por um material indutor de linha de força magnética para induzir uma linha de força magnética, tal como uma aço silicio ou aço eletromagnético. 14 imãs permanentes 2 são embutidos no rotor 1. O imã permanente de 14 pólos 2 corresponde a 14 imãs permanentes. Os 14 imãs permanentes 2 são inseridos e colocados em 14 furos de pilar 4 abertos através do rotor 1 em uma direção do eixo geométrico. Os furos de pilar 4 são trapezoidais em uma seção ortogonal ao eixo geométrico. Um imã de barra retangular é pressionado para ser colocado em cada um dos furos de pilar 4. Uma linha de força magnética, que é orientada a partir do pólo Sul para o pólo Norte em cada um dos imãs permanentes 2, é orientada na direção do eixo geométrico. As direções das linhas de forças magnéticas geradas pelos dois imãs adjacentes entre si são opostas entre si. Os 14 imãs permanentes 2 são arranjados em série no mesmo intervalo de ângulo (= 360°/14) na mesma circunferência. As linhas de força magnética, geradas pelos 14 imãs, arranjadas em série na direção circunferencial como mencionado acima, são geradas pela sintese da linha de força magnética orientada na direção circunferencial e da linha de força magnética orientada na direção do eixo geométrico.

[0047] O rotor 1 tem um estator 5 tendo a estrutura de um mancai. O estator 5 inclui um núcleo de ferro em anel cilíndrico 8, núcleos de ferro 10i - IO12 estendendo-se em uma direção radial a partir do núcleo de ferro em anel 8, e enrolamentos lli - II12· Aqui a seguir, os núcleos de ferro 10i - IO12 podem ser coletivamente referidos como núcleos de ferro 10, e os enrolamentos lli - II12 podem ser coletivamente referidos como enrolamentos 11. O núcleo de ferro em anel 8 e os núcleos de ferro 10 são integralmente formados em uma unidade. Existe micro folga entre uma superfície cilíndrica, que é uma superfície de circunferência externa do rotor 1 e uma superfície interna do núcleo de ferro 10 na direção radial. Os núcleos de ferro 10 são colocados na mesma circunferência no mesmo intervalo (=360°/12) . Um centro do núcleo de ferro em anel 8 é coincidente com um centro do rotor 1. Doze fendas 9i - 9i2 são respectivamente formadas entre os dois núcleos de ferro adjacentes entre si entre os núcleos de ferro 10.

[0048] Os enrolamentos lli - H12 são respectivamente enrolados ao redor dos núcleos de ferro 10i - IO12. Os três enrolamentos Ui, II5, e H99 dos 12 enrolamentos 11 constituem um primeiro conjunto de enrolamentos. Os três enrolamentos, constituindo o primeiro conjunto de enrolamentos, são colocados na mesma circunferência no mesmo intervalo (=120° = 360°/3). Outros três enrolamentos II7, lln, e II3 dos doze enrolamentos 11 são colocados respectivamente posicionalmente correspondentes ao primeiro conjunto de enrolamentos lli, 115, e II99 com relação a uma linha, e eles constituem um segundo conjunto de enrolamentos. Aqui, um centro da simetria da linha corresponde a uma linha de centro de eixo geométrico rotacional do rotor 1.

[0049] O primeiro conjunto de enrolamento e o segundo conjunto de enrolamento constituem um primeiro grupo de enrolamentos. Os seis enrolamentos constituindo um segundo grupo de enrolamento são colocados respectivamente adjacentemente na mesma direção de rotação nos seis enrolamentos do primeiro grupo de enrolamento.

[0050] Fases de correntes de armadura providas para os enrolamentos lli - II12 são denotadas pelos símbolos U, V, W, U', V", e W' mostrados na fig. 2. Uma corrente de armadura de fase U é provida para os enrolamentos lli, He, H7, e H'12, uma corrente de armadura de fase V provida para os enrolamentos II4, II5, llio, e lln, e uma corrente de armadura de fase W é provida para os enrolamentos II2, II3, e llg. A corrente de armadura de fase U, a corrente de armadura de fase V e a corrente de armadura de fase W são correntes contínuas de pulso cujas fases são deslocadas em cerca de 120° entre si. Os intervalos temporais das correntes de armadura de fase U, fase V e fase W são controlados, nominalmente, a velocidade de rotação do campo magnético é controlada tal que o rotor 1 seja girado em qualquer velocidade angular rotacionalmente.

[0051] Também, as direções nas quais as correntes fluem através dos enrolamentos lli - II12 são denotadas pelos símbolos U, V, W, U' , V' e W' na fig. 2. As direções das correntes denotadas pelos símbolos U, V e W são opostas às direções das correntes denotadas pelos símbolos U', V' e W' , respectivamente. As correntes nas direções opostas entre si quando elas são vistas a partir da mesma linha de direção de circunferência fluem através dos dois enrolamentos localizados simetricamente com relação à linha. Por exemplo, as correntes nas direções opostas entre si fluem através do enrolamento lli e do enrolamento II7. As polaridades dos dois imãs permanentes 2 colocados posicionalmente correspondentes a uma certa posição de ângulo de rotação, nos dois enrolamentos tendo a configuração mencionada acima são opostos entre si. Por exemplo, embora um pólo Sul de um imã permanente 2i seja orientado no rotor 1, um pólo Norte do imã permanente 2g é orientado no rotor 1. As correntes de armadura nas direções opostas entre si fluem simultaneamente através dos respectivos enrolamentos do enrolamento de primeiro grupo e dos respectivos enrolamentos do enrolamento de segundo grupo que em a mesma fase e são adjacentes aos respectivos enrolamentos mencionados acima. Por exemplo, as correntes de armadura nas direções opostas entre si fluem através do enrolamento lli e do enrolamento II12.

[0052] No motor sem escovas de acordo com a presente invenção, o fato que um torque de saída é maior que aquele do motor sem escovas conhecido é introduzido a partir da equação (1). A equação (1) é como segue: T = p (TM + TR) TM = φ . Ia · COS (β) , TR = (Lq - LD)Ia2 . sem (2β) /2 onde TH é o torque magnético, e TR é o torque de relutância.

[0053] Os 14 imãs permanentes 2±-2n são embutidos no rotor 1 e portanto a densidade de linhas de força magnética fechadas por uma rota magnética no rotor 1 é maior que aquela do motor conhecido na fig. 1. Tal diferença faz os valores de Lq e Ld serem mais assimétricos, o que resulta no estabelecimento positivo da seguinte equação: Lq > Ld (4) [0054] Vamos comparar o motor sem escovas conhecido com o motor sem escovas de acordo com a presente invenção. Quando o torque de saida do motor sem escovas conhecido é representado por T' e o torque de saida do motor sem escovas de acordo com a presente invenção é representado por T, a seguinte equação: Τ' < T, (5) é estabelecida a partir da condição (4).

[0055] As figs. 3, 4 mostram a comparação de desempenhos entre o motor sem escovas conhecido e o motor sem escovas de acordo com a presente invenção. A fig. 3 mostra a comparação de desempenho com respeito à relação entre a velocidade de rotação e o torque de saida, e a fig. 4 mostra a comparação de desempenho com respeito à relação entre a velocidade de rotação e a saida. No motor sem escovas de acordo com a presente invenção, tanto o torque de saida (sua unidade é Nm) e a saida (sua unidade é J em termos de kW) são maiores que aquelas do motor sem escovas conhecido.

[0056] Além disso, o motor sem escovas de acordo com a presente invenção tem sucesso em relação aos méritos seguintes do motor sem escovas conhecido em seus estados originais. (1) O motor sem escovas tem um alto coeficiente de enrolamento e uma alta densidade de energia. (2) O número das fendas é reduzido, e a eficiência da produtividade é alta. (3) Um indice de geração de torque de engrenagem, nominalmente o menor múltiplo comum do número de pólos 14 e do número de fendas 12 é grande, e uma frequência de ondulação de torque é aumentada.

[0057] A alta frequência de ondulação de torque é efetiva uma vez que ela minimiza a influência em um sistema mecânico, que é usualmente controlado em uma banda de baixa frequência.

[0058] Além do mais, a instalação interna do imã permanente estimula a estrutura do pólo saliente no sistema de força magnética tal que a Lq não seja igual à Ld. Assim, o torque de relutância é efetivamente usado, o qual conduz à mais alta densidade de energia, nominalmente, a saída mais alta. Reciprocamente, a miniaturização é possível. (Segunda configuração) [0059] Um motor sem escovas na segunda configuração é um motor CC sem escovas tendo a estrutura similar àquela do motor sem escovas na primeira configuração. O motor sem escovas na segunda configuração difere do motor sem escovas na primeira configuração na estrutura do rotor. O motor sem escovas na segunda configuração inclui um estator 5 e um rotor 31 como mostrado na fig. 5. A estrutura do estator 5 é igual àquela explicada na primeira configuração.

[0060] O rotor 31 é oposto ao estator 5 na superfície lateral de rotor 31a. O rotor 31 é rotativamente conectado a um eixo 32. O rotor 31 é girado no eixo 32.

[0061] O rotor 31 inclui um núcleo de ferro de rotor 33 e 14 imãs permanentes 34i - 34i4f como mostrado na fig. 2. Os imãs permanentes 34i - 34i4 são coletivamente referidos como imãs permanentes 34.

[0062] O núcleo de ferro de rotor 33 é formado de chapas de aço silicio laminadas. As respectivas chapas de aço silicio são isoladas eletricamente entre si. Isto reduz a perda por correntes de Foucault. Cada uma das chapas de aço silicio é preparada e provida com furos dentro dos quais imãs permanentes 34 são embutidos. Os imãs permanentes 34 são embutidos no núcleo de ferro de rotor 33. A propósito, o núcleo de ferro de rotor 33 pode ser feito de um outro material tal como chapas de aço eletromagnético.

[0063] A fig. 6 mostra a estrutura na direção do eixo geométrico do rotor 31. A fig. 6 mostra a estrutura do imã permanente 342 entre os imãs permanentes 34 . Os outros imãs permanentes 34 têm a mesma estrutura que o imã permanente 342- Cada um dos imãs permanentes 34 é composto de uma pluralidade de imãs 35 conectados na direção do eixo geométrico do rotor 31, como mostrado na fig. 6. Os imãs 35 são isolados eletricamente entre si. Assim, a perda provocada pelas correntes de Foucault são suprimidas.

[0064] Os imãs permanentes 34 têm substancialmente o formato de um paralelepipedo retangular. Os imãs permanentes 34 tendo o formato do paralelepipedo retangular são vantajosos em que os imãs permanentes 34 são facilmente produzidos. No motor sem escovas conhecido mostrado na fig. 1, imãs permanentes tendo superfícies curvadas são colocados em um lado do rotor 101. A fabricação de imãs permanentes tendo as superfícies curvadas aumenta o custo. No motor sem escovas nesta configuração, por outro lado, os imãs permanentes 34 têm o formado do paralelepipedo retangular, e portanto o custo é reduzido.

[0065] Os pólos Norte dos imãs permanentes 34i, 343, 345, 347, 3 4 9, 34n, e 34i3 entre os imãs permanentes 34 estão localizados no lado externo do rotor 31 na direção radial, e seus pólos Sul estão localizados no lado interno do rotor 31. Por outro lado, os pólos Sul dos imãs permanentes 342, 344, 34ε, 34g, 34io, 34i2, e 34i3 entre os imãs permanentes 34 estão localizados no lado externo na direção radial do rotor 31, e seus pólos Norte estão localizados no lado interno na direção radial do rotor 31. Isto é, os dois imãs permanentes adjacentes entre si entre os imãs permanentes 34 geram as linhas de força magnética nas direções opostas entre si.

[0066] A fig. 7 é uma vista expandida mostrando uma parte do rotor 31. O imã permanente 34 tem uma superfície oposta 34a oposta a uma superfície lateral de rotor 31a do rotor 31 e uma superfície oposta 34b oposta a um centro 11b do rotor 31. Os dois pólos magnéticos dos imãs permanentes 34 estão localizados nas superfícies opostas 34a e 34b. As superfícies opostas 34a e 34b formam os lados compridos de um retângulo formado em uma seção do imã permanente 34 localizado em uma direção vertical a um eixo geométrico central do rotor 31.

[0067] Os imãs permanentes 34 são colocados na vizinhança da superfície lateral de rotor 31a. A superfície lateral de rotor 31a e os imãs permanentes 34 são localizados o mais próximos entre si em porções extremas 34c. Isto é, quando uma quantidade embutida do imã permanente 34 é assumida a ser x e uma distância entre a superfície lateral de rotor 31a e as porções extremas 34 c é assumida a ser L, a seguinte equação: x > L, se mantém. Aqui, a quantidade embutida x é definida como a diferença entre um raio r do rotor 31 e uma distância d em relação ao centro 11b do rotor 31 a partir da superfície oposta 34a, que é o plano oposto à superfície lateral de rotor 31a entre as superfícies dos imãs permanentes 34. Então, a quantidade embutida x é dada por: x = r - d. (6) [0068] Uma vez que o rotor 31 tem a estrutura mencionada acima, o fluxo magnético gerado pelos imãs permanentes 34 é mais efetivamente usado para a geração do torque magnético. A superfície lateral de rotor 31a e os imãs permanentes 34 estão localizados o mais próximos entre si e nas porções extremas 34c, e isto reduz as linhas de força magnética passando entre a superfície lateral de rotor 31a e a extremidade 34c entre as linhas de força magnética geradas pelos imãs permanentes 34. Portanto, o torque magnético mais forte é gerado. Deste modo, o motor sem escovas nesta configuração pode obter o torque magnético forte do mesmo modo que o motor sem escovas conhecido.

[0069] Do ponto de vista da geração do torque magnético, a distância L entre a superfície lateral de rotor 31a e a porção extrema 34c é desejada a ser estreita. Quanto mais estreita a distância entre a superfície lateral de rotor 31a e a porção extrema 34c, menor o número das linhas de força magnética passando entre a superfície lateral de rotor 31a e a porção extrema 34c entre as linhas de força magnética geradas pelos imãs permanentes 34. A distância entre a superfície lateral de rotor 31a e a porção extrema 34c é desejada a ser selecionada tal que substancialmente todas as linhas de força magnética geradas pelos imãs permanentes 34 passem através da superfície lateral de rotor 31a.

[0070] Por outro lado, uma distância estreita entre a superfície lateral de rotor 31a e as porções extremas 34c enfraquece a resistência mecânica para o núcleo de ferro de rotor 33 reter o imã permanente 34. Se a resistência mecânica é excessivamente fraca, o núcleo de ferro de rotor 33 é danificado para assim destacar o imã permanente 34 do rotor 31 enquanto o rotor 31 é girado. A distância entre a superfície lateral de rotor 31a e as porções extremas 34c é desejável a ser selecionada como a distância mínima enquanto mantendo a resistência mecânica na qual o imã permanente 34 não é destacado enquanto o rotor 31 é girado. De acordo com a experiência do inventor, é válido que a distância entre a superfície lateral de rotor 31a e as porções extremas 34c seja selecionada de modo a passar pelo menos 95% das linhas de força magnética geradas pelo pólo magnético na superfície oposta 34a através da superfície lateral de rotor 31a enquanto mantendo a resistência mecânica necessária.

[0071] Os imãs permanentes 34 não estão voltados para a superfície lateral de rotor 31a, embora os imãs permanentes 34 estejam colocados na vizinhança da superfície lateral de rotor 31a. O imã permanente 34 é embutido no núcleo de ferro de rotor 33. Isto é, o núcleo de ferro de rotor 33 contém um corpo indutor de linha de força magnética 33a localizado entre os imãs permanentes 34 e a superfície lateral de rotor 31a.

[0072] A existência do corpo indutor de linha de força magnética 33a contribui para uma queda em uma voltagem de entrada V do motor sem escovas nesta configuração. A voltagem de entrada V é dada por: V = V6 . { (RId + (oLqIq)2 + (RIq - coLdId + Vc)2}1/2 ... (7) onde R: Resistência da armadura ω: Frequência angular da rotação do rotor Id: componente do eixo geométrico d da corrente de armadura Ia (Id = Ia sen (β) . ) Iq: componente do eixo geométrico q da corrente de armadura Ia (Id = Ia CÓS (β) . ) Vc: Voltagem induzida na bobina da armadura pela rotação do rotor.

[0073] A existência do corpo indutor de linha de força magnética 33a provoca um enfraquecimento de campo o rotor 31.

Além disso, a existência do corpo indutor de força magnética 33a conduz ao aumento em uma indutância Ld em uma direção do eixo geométrico direto. Consequentemente, (-coLdId + Vc) aproxima-se de 0. Como é entendido a partir da equação (7), à medida que o (-coLdId + Vc) está próximo a 0, a voltagem de entrada V se torna mais baixa. Deste modo, a existência do corpo indutor de linha de força magnética 33a resulta na queda da voltagem de alimentação V do motor sem escovas.

[0074] A existência do corpo indutor de linha de força magnética 33a simultaneamente contribui para a geração do torque de relutância. Isto é, o motor sem escovas usa o torque magnético similar àquele do motor sem escovas conhecido, e adicionalmente usa o torque de relutância. O motor sem escovas nesta configuração pode obter o alto torque, uma vez que o torque magnético é usado na alta eficiência, e adicionalmente o torque de relutância é usado.

[0075] Entretanto, diferentemente do motor sem escovas conhecido, a razão ocupada pelo torque de relutância é baixa no torque gerado pelo motor sem escovas nesta configuração. Isto é porque os imãs permanentes 34 são colocados na vizinhança da superfície lateral de rotor 31a e o volume do corpo indutor de linha de força magnética 33a é pequeno. O torque principal gerado pelo motor sem escovas nesta configuração é o torque magnético. Uma vez que o torque gerado é principalmente o torque magnético, a ondulação de torque é baixa no motor sem escovas nesta configuração.

[0076] No motor sem escovas nesta configuração, o número de imãs permanentes 24, nominalmente, o número de pólos P tem uma grande influência na propriedade do motor sem escovas nesta configuração. No motor sem escovas nesta configuração, o número de imãs permanentes 34 é determinado como descrito abaixo tal que a propriedade seja melhorada. O número de imãs permanentes 34 pode ser referido como o número de pólos P.

[0077] Primeiro, o número dos imãs permanentes 34 é determinado para ser maior que o número das fendas 9. Em outras palavras, o número dos imãs permanentes 34 é determinado para ser maior que o número dos núcleos de ferro 10 e que o número dos enrolamentos 11 uma vez que o número das fendas 9 é igual ao número dos núcleos de ferro 10 e ao número de enrolamentos 11. Portanto, o circuito magnético é uniformizado para deste modo suprimir a ondulação de torque.

[0078] Além disso, o número de imãs permanentes 34 é selecionado da faixa entre 12 e 30. A validade de selecionar o número de imãs permanentes 34 da faixa entre 12 e 30 é discutida no seguinte.

[0079] Primeiro, vamos supor que uma espessura dos imãs permanentes 34 seja virtualmente 0 como mostrado na fig. 8A. Aqui, a razão pela qual a espessura dos imãs permanentes 34 é virtualmente 0 é considerar o caso ideal no qual os imãs permanentes 34 podem ser colocados na condição mais densa. A superfície oposta 34a oposta à superfície lateral de rotor 31a entre as superfícies dos imãs permanentes 34 constitui um polígono inscrito do rotor 31 na seção do rotor 31.

[0080] Vamos definir a taxa de área magnética efetiva Mgc como a razão de uma soma de áreas de superfícies opostas 34a dos imãs permanentes 34 em relação a uma área da superfície lateral de rotor 31a. Então, a taxa de área magnética efetiva Mgc é representada por: Mgc = δ / D * 100 (%).

Aqui, D = 2nr /P, r: o raio do rotor 31, e P: Número de pólos (número de imãs permanentes).

[0081] Também, δ implica uma largura da superfície oposta 34a dos imãs permanentes 34 em uma direção circunferencial do rotor 31. O fato que a taxa de área magnética efetiva Mgc está próxima a 100 (%) implica que um número maior de linhas de força magnética geradas pelos imãs permanentes 34 entre em interligação com os enrolamentos lli - II12· [0082] Uma linha curva 41 da fig. 9 indica a dependência da taxa de área magnética efetiva Mgc do número de pólos P. Como mostrado na fig. 9, quanto maior o número de pólos P, maior a taxa de área magnética efetiva Mgc. Ela é substancialmente saturada no número de pólos P de 12. A partir deste fato, pode ser entendido que uma densidade de fluxo magnético B dos fluxos magnéticos na interligação com os enrolamentos lli - II12 pode ser substancialmente maximizada ajustando o número de pólos P para 12 ou mais quando a espessura do imã permanente 34 é assumida a ser virtualmente 0.

[0083] Entretanto, os imãs permanentes infinitamente finos 34 não podem ser realmente considerados. A espessura dos imãs permanentes 34 é desejada a ser fina, entretanto, a espessura dos imãs permanentes 34 é limitada pela resistência mecânica da força coerciva do imã permanente 34 e outros fatores. Também, o imã permanente 34 não pode estar em contato com a superficie lateral de rotor 31a. Como mencionado acima, a distância L entre as extremidades dos imãs permanentes 34 e a superficie lateral de rotor 31a é desejada a ser curta. Entretanto, para manter a resistência mecânica, é necessário que a distância L seja mais longa em um certo valor. Depois disto vamos considerar o caso no qual o imã permanente 34 tem uma certa espessura β e que exista uma certa distância L entre as extremidades dos imãs permanentes 34 e a superficie lateral de rotor 31a, como mostrado na fig. 8B.

[0084] A largura δ da superficie oposta 34a é diminuída pela existência da espessura β dos imãs permanentes 34. O fato de os imãs permanentes 34 terem a espessura β implica na redução de uma densidade de força magnética Be dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a.

[0085] Também, a existência da distância L para a superfície lateral do rotor 31a a partir da porção extrema do imã permanente 34 faz um circuito magnético ser gerado entre as superfícies opostas 34a dos dois imãs permanentes 34 adjacentes entre si. A resistência magnética do circuito magnético é menor à medida que a distância entre as duas superfícies opostas 34a é mais curta. Aqui, à medida que o número dos imãs permanentes 34 é maior, a distância entre as superfícies opostas 34a é mais curta, o que conduz à resistência magnética menor entre eles. Isto implica no aumento dos fluxos magnéticos que não contribuem para a geração de torque uma vez que ele é fechado dentro do rotor 31, se o número de imãs permanentes 34 é maior.

[0086] Devido tanto aos efeitos da taxa de área magnética efetiva Mgc quanto da resistência magnética entre as duas superfícies opostas 34a, a densidade de força magnética Be dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a provê a dependência na qual ela se torna máxima em um certo número de pólos P. Uma linha curva 42 na fig. 9 mostra a dependência no número de pólos P da densidade de força magnética Be dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a, quando a espessura β do imã permanente 34 e a distância L até a superfície lateral de rotor 31a a partir das porções extremas dos imãs permanentes 34 são ajustadas para os valores que o depositante considera como os valores mínimos que podem ser realmente ajustados em 8 de novembro de 2000. Aqui, a densidade de força magnética Be é padronizada tal que a densidade de fluxo magnético dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a seja 100 sob a assunção que o imã esteja voltado para toda a lateral do rotor.

[0087] Como indicado pela linha curva 42 da fig. 9, na faixa na qual o número de pólos P é 12 ou menor, a densidade de força magnética Be dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a é acentuadamente aumentada à medida que o número de pólos P é maior. Se o número de pólos P se torna maior que 12, a densidade de força magnética Be está quase saturada, e ela tem o valor máximo quando o número de pólos P é 16. Se o número de pólos P excede 16, a densidade de força magnética Be se torna gradualmente menor. O número de pólos P na qual a densidade de força magnética Be excede 85 (unidade arbitrária) está na faixa de 12 a 30. Deste modo, a densidade de força magnética Be dos fluxos magnéticos passando através da superfície lateral de rotor 31a pode ser aumentada ajustando a faixa do número de pólos P para ser de 12 a 30. À medida que a densidade de força magnética Be é aumentada, o torque de saida do motor sem escovas é mais forte correspondentemente ao aumento.

[0088] Também, em vista de um ponto de vista diferente, uma corrente de entrada requerida para obter um certo torque de saida pode ser reduzida ajustando a faixa do número de pólos P para ser de 12 a 30. Como bem sabido, o torque de saida T é proporcional à corrente de armadura Ia fluindo através dos enrolamentos lli - II12 e a densidade de força magnética B dos fluxos magnéticos em inter-ligação com os enrolamentos lli - II12, e T oc Ia . B.

Isto é, Ia oc T / B. (8) [0089] Como é entendido a partir da equação (8), se o número maior de linhas de fluxo magnético geradas pelos imãs permanentes 34 se torna em interligação com os enrolamentos lli - II12, a corrente de armadura Ia requerida para obter o torque de saida certo é reduzida. O fato que a corrente de armadura Ia pode ser reduzida implica que uma capacidade de um amplificador para fornecer uma energia elétrica para o motor sem escovas pode ser abaixada. Tal propriedade é preferível em que o motor sem escovas é usado como uma fonte de energia para um carro elétrico tendo um limite de um espaço .

[0090] Como pode ser entendido a partir dos fatos mencionados acima, o torque de saida mais forte pode ser obtido selecionando o número de pólos P como estando na faixa de 12 a 30. Também, é possível reduzir a corrente de armadura Ia requerida para obter o certo torque de saída.

[0091] Selecionar o número de pólos P como sendo 12 ou mais é também preferível em termos de abaixar uma indutância de eixo de quadratura Lq. A fig. 10 mostra a dependência do número de pólos P da indutância de eixo de quadratura Lq sob a condição na qual os imãs permanentes 34 são colocados tal que a soma das áreas das superfícies opostas 34a é máxima para cada número de pólos P. Na faixa na qual o número de pólos P é 12 ou menor, a indutância de eixo de quadratura Lq é acentuadamente abaixada quando o número de pólos P é maior. Na faixa na qual o número de pólos P é 12 ou mais, o grau de queda torna-se lento.

[0092] Aqui, como pode ser entendido a partir da equação (7), a queda na indutância do eixo de quadratura Lq permite a queda na voltagem de alimentação V para os enrolamentos lli — 1112. Isto é, a voltagem de alimentação V para os enrolamentos lli - H12 pode ser extremamente abaixada selecionando o número de pólos P como sendo 12 ou mais.

[0093] Como mencionado acima, a partir dos dois pontos de vista de aumento na densidade de força magnética Be e na queda na voltagem de alimentação V, pode ser entendido que o número de pólos P do motor sem escovas é desejado a estar na faixa de 12 a 30.

[0094] O motor sem escovas nesta configuração satisfaz as condições mencionadas acima, o número de pólos sendo 14, e o número de fendas 9 sendo 12. No motor sem escovas nesta configuração, o número de pólos e o número das fendas podem ser qualquer combinação além dos 14 pólos e das 12 fendas. Entretanto, do ponto de vista da miniaturização e da saida mais alta, é desejado empregar a estrutura composta dos 14 pólos e das 12 fendas, como descrito nesta configuração.

[0095] Além do mais, no motor sem escovas, os imãs permanentes 34 são colocados em posições como descritas abaixo tal que a propriedade seja melhorada.

[0096] As posições dos imãs permanentes 34 são selecionadas tal que a quantidade embutida x satisfaça a seguinte equação: x < D / 10 (9) D = 2nr / P, r: o raio do rotor 31, e P: o número de pólos (o número dos imãs permanentes 34).

[0097] A pequena quantidade embutida x implica que os imãs permanentes 34 e a superfície lateral de rotor 31a estejam mais próximos entre si. A propósito, a condição da equação (9) tem o mesmo significado que o estabelecimento da seguinte equação: d > r - D / 10 (9') com relação à distância d entre a superfície oposta 34a e o centro 11b do rotor 31. A distância mais comprida d implica que os imãs permanentes 34 estejam adicionalmente mais próximos à superfície lateral de rotor 31a.

[0098] A fig. 11 mostra a dependência da quantidade embutida x da corrente de armadura Ia fluindo através dos enrolamentos lli - II12 requerida para gerar um certo torque. A fig. 11 mostra um valor de pico da corrente de armadura Ia.

Como mostrado na fig. 11, o fato que x < D / 10 resulta na queda extrema da corrente de armadura Ia fluindo através dos enrolamentos lli - II12· [0099] Em outras palavras, as posições dos imãs permanentes 34 são selecionadas de modo a estabelecer a seguinte equação: (Lq - Ld) / Ld < 0,3. (10) [0100] A fig. 12 mostra a correspondência entre a quantidade embutida x e a (Lq — Ld) / Ld. A quantidade embutida x e a (Lq - Ld) / Ld correspondem-se entre si em um relacionamento um para um. Quanto menor a quantidade embutida x, menor a (Lq - Ld) / Ld. Quando x = D / 10, (Lq - Ld) / Ld = 0,3. A equação (9) corresponde à equação (10) em um relacionamento um para um.

[0101] Caso contrário, até mesmo se a estrutura do núcleo de ferro de rotor 33 e as posições dos imãs permanentes 34 forem diferentes dos casos mencionados acima, se elas são selecionadas de modo a satisfazer a condição da equação (10), é possível obter o efeito similar àquele do caso quando a forma do núcleo de ferro de rotor 33 e as posições dos imãs permanentes 34 são iguais àquelas do caso mencionado acima.

[0102] Aqui, a seguinte equação: Lq - Ld > 0, (11) preferivelmente se mantém. Isto é porque o torque de saída é reduzido quando Lq - Ld < 0, como pode ser entendido a partir da equação (1).

[0103] Isto é, ela preferivelmente satisfaz a seguinte equação: 0 < (Lq - Ld) / Ld < 0,3 (12) (Terceira configuração) [0104] Um motor sem escovas na terceira configuração é o motor CC sem escovas tendo a estrutura similar àquela da segunda configuração. No motor sem escovas na terceira configuração, a estrutura de um rotor difere daquelas da primeira e segunda configurações. Em particular, a estrutura de um núcleo de ferro de rotor difere daquelas da primeira e segunda configurações. As outras porções na terceira configuração são iguais àquelas na primeira e segunda configurações.

[0105] A fig. 13 mostra a estrutura do motor sem escovas na terceira configuração. O motor sem escovas na segunda configuração é provido com um rotor 31' e um estator 5. A estrutura do estator 5 é igual àquela explicada na primeira configuração.

[0106] A fig. 14 é uma vista expandida mostrando uma parte do rotor 31' . O rotor 31' inclui um núcleo de ferro de rotor 33' e os imãs permanentes 34. O imã permanente 34 tem a superficie oposta 34a oposta à superfície lateral de rotor 31a do rotor 31 e à superfície oposta 34b oposta ao centro 11b do rotor 31. Os dois pólos magnéticos do imã permanente 34 são localizados nas superfícies opostas 34a e 34b. Os imãs permanentes 34 geram as linhas de fluxo magnético na direção do raio do rotor 31'.

[0107] Os pólos Norte dos imãs permanentes 34i, 343, 345, 34g, 34n, e 34i3 entre os imãs permanentes 34 são localizados no lado externo na direção do raio do rotor 31, e seus pólos Sul são localizados no lado interno do rotor 31. Por outro lado, os pólos Sul dos imãs permanentes 342, 344, 346, 348, 34io, 34i2, e 34i4 entre os imãs permanentes 34 são localizados no lado externo na direção do raio do rotor 31, e seus pólos Norte são localizados no lado interno na direção do raio do rotor 31. Isto é, os dois imãs permanentes adjacentes entre si entre os imãs permanentes 34 geram as linhas de força magnética nas direções opostas entre si.

[0108] O imã permanente 34 é colocado na vizinhança de uma superficie lateral de rotor 31a7. Embora o imã permanente 34 esteja colocado na vizinhança da superficie lateral de rotor 31a7, ele não está voltado para a superficie lateral de rotor 31a. O imã permanente 34 é embutido no núcleo de ferro de rotor 33' . O imã permanente 34 é substancialmente o paralelepipedo retangular. A superficie lateral de rotor 31a e o imã permanente 34 estão localizados o mais próximo entre si na porção extrema 34c.

[0109] O rotor 317 tendo a estrutura mencionada acima aumenta o número das linhas de fluxo magnético em interligação com o estator 5 depois de passar através da superficie lateral de rotor 31a, entre as linhas de fluxo magnético geradas pelos imãs permanentes 34.

[0110] Aqui, cortes 33a7 são formados no núcleo de ferro de rotor 337. Os cortes 33a7 estendem-se das porções extremas 34c dos imãs permanentes 34 no sentido de uma lateral de rotor ll7. Entretanto, os cortes 33a7 não alcançam a lateral de rotor 117.

[0111] Os cortes 33a7 adicionalmente reduzem o número das linhas de fluxo magnético fechadas dentro do rotor 317, entre as linhas de fluxo magnético geradas pelos imãs permanentes 34. Assim, o motor sem escovas na terceira configuração pode obter o forte torque magnético, similarmente à segunda configuração.

[0112] Também, o núcleo de ferro de rotor 337 tem um corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b' localizado entre os imãs permanentes 34 e a superficie lateral de rotor 31a. O corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b' estende-se a partir da superficie lateral de rotor 31a' até uma direção de eixo geométrico direto (eixo geométrico d) do rotor 31', e alcança a superficie dos imãs permanentes 34 . As linhas de fluxo magnéticas na direção do eixo geométrico direto geradas pelos imãs permanentes 34 passam pelo corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b', e alcançam a superficie lateral de rotor 31a', e adicionalmente entram em interligação com o estator 5. O corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b' determina a indutância de eixo geométrico direto Ld do rotor 31' . A indutância de eixo geométrico direto Ld é especialmente determinada por uma largura em uma direção circunferencial do corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b'.

[0113] A largura da direção de circunferência do corpo de indução de linha de fluxo magnético de eixo geométrico direto 33b' é selecionada tal que (-coLd + Vc) seja substancialmente 0. Aqui, ω é a frequência angular da rotação do rotor 31', Vc é a voltagem induzida nos enrolamentos lli - II12 pela rotação do rotor. Como pode ser entendido a partir da equação (5), uma vez que (-o>Ld + Vc) é selecionada como sendo substancialmente 0, é possível abaixar a voltagem de alimentação V do motor sem escovas.

[0114] Além disso, uma folga 33c' é formada no núcleo de ferro de rotor 33' . A folga 33c' está localizada entre os imãs permanentes 34 e a superfície lateral de rotor 31a. A folga 33c' estende-se em uma direção do eixo geométrico de quadratura (eixo geométrico q). Isto resulta na diminuição em uma indutância de eixo geométrico de quadratura Lq do rotor 31' . Como pode ser entendido a partir da equação (5), a diminuição na indutância de eixo geométrico de quadratura Lq conduz à diminuição na voltagem de alimentação V do motor sem escovas.

[0115] Deste modo, no motor sem escovas na terceira configuração, é possível diminuir adicionalmente a voltagem de alimentação V do motor sem escovas.

[0116] Mesmo no caso da terceira configuração, similarmente à segunda configuração, as posições dos imãs permanentes 34 e da forma do núcleo de ferro de rotor 33' são desejadas a serem selecionadas de modo a estabelecer a seguinte equação: 0 < (Lq — Ld) / Ld < 0,3. (13) [0117] Preferivelmente, o motor sem escovas baseado na primeira, segunda ou terceira configuração é usado para acionar o carro elétrico. A fig. 15 mostra o carro elétrico incluindo o motor sem escovas na primeira ou segunda configuração. Uma batería 51 está instalada no carro elétrico. A bateria 51 está conectada a um relé de alta voltagem 52. O relé de alta voltagem 52 envia uma voltagem para respectivas unidades do carro elétrico. Um amplificador 53 envia uma voltagem para um motor sem escovas 50 com base em um movimento de um pedal de acelerador 54. O motor sem escovas baseado em qualquer das primeira, segunda e terceira configurações é colocado como o motor sem escovas 50. O motor sem escovas 50 aciona rodas motrizes 57 através de uma transmissão 55 e eixos motrizes 56. No carro elétrico incluindo o motor sem escovas 50, a característica do motor sem escovas 50 permite uma capacidade do amplificador 53 ser reduzida.

[0118] Além disso, preferivelmente, o motor sem escovas baseado na primeira, segunda ou terceira configurações é colocado no trem elétrico. A fig. 16 mostra a configuração do trem elétrico incluindo o motor sem escovas na configuração. Um pantógrafo 61 é instalado no trem elétrico. O pantógrafo 61 entra em contato com uma fiação 62 à qual uma voltagem de suprimento de energia é enviada. Então, ela envia a voltagem de suprimento de energia a um amplificador 63. O amplificador 63 é conectado a um controlador 64. Uma alavanca de acelerador 64a é instalada no controlador 64. O amplificador 63 envia uma voltagem de alimentação a um motor sem escovas 60, com base em um movimento da alavanca de acelerador 64a. O motor sem escovas baseado em qualquer das primeira, segunda e terceira configurações é colocado como o motor sem escovas 60. O motor sem escovas 60 aciona rodas motrizes 67 através de uma transmissão 65 e eixos motrizes 66. No trem elétrico incluindo o motor sem escovas 60, a característica do motor sem escovas 60 permite uma capacidade do amplificador 63 ser reduzida.

[0119] Como mencionado acima, de acordo com a presente invenção, é possível aumentar o torque de saída do motor sem escovas.

[0120] De acordo com a presente invenção, é possível suprimir a ondulação de torque do motor sem escovas.

[0121] De acordo com a presente invenção, é possível reduzir a corrente de armadura do motor sem escovas.

[0122] Também, de acordo com a presente invenção, é possivel abaixar a voltagem de alimentação do motor sem escovas.

[0123] Além disso, de acordo com a presente invenção, é possivel miniaturizar o motor sem escovas.

[0124] Aplicabilidade industrial [0125] Motor sem escovas

Claims

1. Um motor sem escovas, compreendendo: Um estator (5) incluindo uma pluralidade de núcleos de ferro estendidos radialmente (IO1-IO12) e uma pluralidade de enrolamentos (II1-II12), para respectivamente gerar campos magnéticos nos ditos núcleos de ferro (IO1-IO12) e fendas (9χ-9i2) formadas, respectivamente, entre os núcleos de ferro adjacentes (IO1-IO12), nos quais o número dos ditos enrolamentos (II1-II12) e das ditas fendas (9i-9i2> é 12; e Um rotor (1; 31; 31') que tem uma superfície lateral (31a; 31a") oposto ao dito estator (5), o referido rotor (1; 31; 31") incluindo uma pluralidade de campos magnéticos formados por imãs permanentes (2;34) e corpos de indução de linhas de força magnética (33a; 33b") localizadas entre os citados imãs permanentes (2; 34) e a citada superfície lateral (31a; 31a"), em que os referidos imãs permanentes (2; 34) tem a forma de um paralelepípedo substancialmente retangular; Caracterizado pelo fato de: o número de polos do dito campo magnético ser 14; e a distância d entre o centro do referido rotor (1; 31; 31") e da superfície de polo magnético entre as superfícies da dita pluralidade de imãs permanentes (2; 34) oposta à referida superfície lateral (31a; 31a"), satisfaz a seguinte equação: d^ r -D/10 onde D = 2πι·/14 r = ao raio do dito rotor (1; 31; 31").

2. Motor sem escovas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o torque de saída T ser dado pela seguinte equação: τ = 7 {φ . Ia . cos (β) + (Lq - Ld) Ia2 . sen (2β) /2 }, onde φ: Ligação de fluxo de armadura máxima do imã permanente Ia: Corrente da armadura β: fase da corrente de armadura Ld: Indutância de eixo geométrico direto (Indutância na direção do eixo geométrico d) , e Lq: indutância de eixo geométrico de quadratura (Indutância na direção do eixo geométrico q) enquanto a equação seguinte não se sustenta: Lq ~ Ld,

3. Motor sem escovas, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o citado rotor (1; 31; 31') ter furos nos quais os citados imãs permanentes (2;34) são inseridos em uma direção de eixo geométrico do citado rotor (1; 31; 31').

4. Motor sem escovas, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de correntes continuas trifásicas serem providas para a citada pluralidade de enrolamentos (11,-11,2) .

5. Motor sem escovas, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a citada pluralidade de enrolamentos (11,-11,2) incluir: um primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos, e um segundo conjunto de enrolamentos trifásicos, sendo que o citado primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o citado segundo conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para serem simétricos com relação a uma linha.

6. Motor sem escovas, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de os citados enrolamentos (II1-II12) incluírem: um primeiro grupo de enrolamentos trifásicos, e um segundo grupo de enrolamentos trifásicos, sendo gue enrolamentos tendo a dita mesma fase dos citados primeiro e segundo grupos de enrolamentos trifásicos são adjacentes entre si na mesma direção de rotação, e sendo que o citado primeiro grupo de enrolamentos trifásicos inclui: um primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos, e um segundo conjunto de enrolamentos trifásicos, no qual o citado primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o citado segundo conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para ficar geometricamente simétricos com relação a uma linha, o citado segundo grupo de enrolamentos trifásicos incluem um outro primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e um outro segundo conjunto de enrolamentos trifásicos, e o citado outro primeiro conjunto de enrolamentos trifásicos e o citado outro conjunto de enrolamentos trifásicos são arranjados para ficar geometricamente simétricos com relação a uma linha.

7. Motor sem escovas, de acordo com qualquer umas das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de a seção do citado imã permanente (34), sobre uma superfície plana vertical para um eixo central do referido rotor (31) ser retangular, o citado retângulo ter lados curtos e lados longos, mais compridos que os citados lados curtos, e os citados lados longos serem opostos à citada superfície lateral (31a).

8. Motor sem escovas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender a seguinte equação se manter: 0 < (Lq — Ld) / Ld < 0,3, Lq: Indutância de eixo geométrico de quadratura do rotor, e Ld: Indutância de eixo geométrico direto do rotor.

9. Motor sem escovas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de os citados corpos indutores de linha de força magnética incluírem um corpo indutor de linha de força magnética (33b') para a indução de fluxos magnéticos na direção do eixo do referido rotor (31'), e uma folga (33c'), estendendo-se na direção do eixo geométrico de quadratura do citado rotor (31'), ser formada no citado rotor (31').

10. Veículo acionado por motor, caracterizado pelo fato de compreender: rodas acionadas; o citado motor sem escovas definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, sendo que o citado rotor (1; 31; 31') incluído no citado motor sem escovas é adaptado para acionar as citadas rodas motrizes; e um fornecedor de tensão de fonte de alimentação para fornecer uma tensão de fonte de alimentação para o citado motor sem escovas, com base em um movimento de um pedal de acelerador.

11. Veículo acionado por motor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do referido veículo ser um carro elétrico e o referido fornecedor de tensão de fonte de alimentação ser adaptado para fornecer uma tensão de fonte de alimentação para o citado motor sem escovas, com base em um movimento de um pedal de acelerador.

12. Veiculo acionado por motor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do referido veiculo ser um comboio elétrico e o referido fornecedor de tensão de fonte de alimentação ser adaptado para fornecer uma tensão de fonte de alimentação para o citado motor sem escovas, com base em um movimento de uma alavanca do acelerador.