JP2012529877A - クローポール型交流電気モータ - Google Patents

Abstract

本発明のクローポール型交流電気モータは、ケーシングと、ケーシングに接続される固定子と、回転子及び２つの励磁部材とを備えたクローポール型交流電気モータであって、回転子は、回転子軸（９）と、中心磁気ヨーク（１１）と、第一側磁気ヨーク（８）と、第二側磁気ヨーク（１３）と、中心磁気ヨーク（１１）、第一側磁気ヨーク（８）及び第二側磁気ヨーク（１３）に設置されたクローポール（２，３，４，５）を備える。２つの励磁部材が、それぞれ、中心磁気ヨーク（１１）、第一側磁気ヨーク（８）、第二側磁気ヨーク（１３）及びクローポール（２，３，４，５）から構造された空間に設置される。２つの励磁部材における軸方向上の励磁磁束方向が逆になる。本発明のクローポール型交流電気モータは、電気モータの主磁路の磁束量を増加させると共に、電気モータの磁気エネルギー積をアップさせ、低速運転する電気モータの出力と運転効率を向上できる。
【選択図】図1

Description

本発明は交流電気モータ、特にクローポール型交流電気モータに関する。

現在、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステム装置のBSG（Belt-Driven Starter Generator：2軸並列低混合動力）電気モータには、普遍的に電動/発電を一体としたクローポール型電気モータが使用されており、主にケーシングと、ケーシングに接続される固定子コアと、隣接且つ交錯分布のクローポールと、回転子磁気ヨークと、励磁巻線と、回転軸と、カーボンブラシ及び集電銅リング等との部材からなる。その主磁束は電気励磁によりしか発生されないので、電気モータにおける固定子と回転子との間のエアギャップの磁束密度が低すぎると共に、隣接且つ交錯分布のクローポールの間の磁束漏洩がひどくなると、結局動力システムが低速運転する際に電気モータが出力不足となることを引き起してしまう。

上記の問題を解決するために、本発明は、新型構造のクローポール型交流電気モータを提供する。該クローポール型交流電気モータの主磁束は電気励磁磁界と永久磁石磁界、又は2つの永久磁石磁界の共同作用により発生し、電気モータの主磁束を増加することで、電気モータの磁気エネルギー積を高めることができ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムが低速運転する時の電気モータの出力及び運転効率を著しく向上できる。

具体的にいうと、本発明のクローポール型交流電気モータは、主にケーシングと、ケーシングに接続される固定子と、回転子と、2つの励磁部材とからなる。前記回転子は回転子軸と、中心磁気ヨークと、第一側磁気ヨークと、第二側磁気ヨーク及び前記中心磁気ヨーク、前記第一側磁気ヨーク、前記第二側磁気ヨークに設置されたクローポールとを備える。前記2つの励磁部材は、それぞれ、前記中心磁気ヨークと、前記第一側磁気ヨークと、前記第二側磁気ヨークと前記クローポールとにより構成された空間に設置され、前記2つの励磁部材の軸方向の励磁磁束の方向が逆になるようになる。

本発明が提供したクローポール型交流電気モータは、電気モータの主磁束を増加させることができるため、電気モータの磁気エネルギー積を高めることができ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムが低速運転する時の電気モータの出力及び運転効率を著しく向上できる。

また、本発明の実施例が提供したクローポール型交流電気モータにおいては、永久磁石が非透磁性スリーブで封じ込められることができるので、永久磁石の機械強度に対する要求を低減することができる。それと共に、永久磁石励磁部材と電気励磁部材とを、それぞれ中心磁気ヨークの両側に配置することによって、永久磁石励磁部材と固定子との間の距離は既存技術においての距離より長くなる。従って、永久磁石励磁部材は固定子部分が生じた熱からの影響が少なくなるため、永久磁石の減磁のリスクを減少し、電気モータの耐熱安定性を向上できる。

なお、本発明の実施例が提供したハイブリッド励磁クローポール型交流電気モータにおいては、電気モータに電気励磁磁界がない場合、永久磁石が発生した磁束は二つの磁気回路に分流しており、一つの磁気回路は電気モータの関連部材を通した後自発的に閉じ、もう一つの磁気回路は固定子コアへ流れるとともに径方向磁束を生じる。即ち、コア中に径方向磁束を生じた永久磁石磁束が分流されたので、無負荷の時に電気モータの逆起電力を低下させ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムの電子電力制御器のボルトアンペア要求を低減することもできる。

本発明実施例1に提供されたクローポール型交流電気モータの分解構造模式図である。 図1に示すクローポール型交流電気モータの三次元構成の垂直断面模式図である。 本発明の実施例1におけるクローポール型交流電気モータが電気励磁磁界のない時の磁気回路図である。 本発明の実施例1に提供されたクローポール型交流電気モータが電気励磁磁界がないと共に、温度が20oC、回転速度が16000rpmである状態の三相無負荷逆起電力及び自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステム中の直流母線電圧を示す波形図である。 本発明実施例2に提供されたクローポール型交流電気モータの分解構造を示す模式図である。 図5に示すクローポール型交流電気モータの三次元構成の垂直断面模式図である。 本発明の実施例3のクローポール型交流電気モータの分解構造を示す模式図である。 図7に示すクローポール型交流電気モータの三次元構成の垂直断面模式図である。 本発明の実施例3における電気励磁部材及び永久磁石励磁部材の固定構造の断面図である。 本発明の実施例3における電気励磁部材及び永久磁石励磁部材の他の固定構造の断面図である。 本発明の実施例3における電気励磁部材及び永久磁石励磁部材のさらに他の固定構造の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例に提供されたクローポール型交流電気モータを詳しく説明する。

実施例1
図1に示すように、本発明のクローポール型交流電気モータは、主に固定子部分と回転子部分と励磁部材との3つの部分により構成される。

固定子部分は、固定子コア1と、固定子コア1の積層シートに巻装された三相巻線17とを備える。

回転子部分は、中心磁気ヨーク11と、中心磁気ヨーク11の周縁に設置された第一中心クローポール3及び第2中心クローポール4と、中心磁気ヨーク11の中央部に設置され、且つ中心磁気ヨーク11に垂直する回転子軸9と、中心磁気ヨーク11の一側に位置する第一側磁気ヨーク8と、第一側磁気ヨーク8の周縁に設置された第一側クローポール2と、中心磁気ヨーク11の他側に位置する第二側磁気ヨーク13と、第二側磁気ヨーク13の周縁に設置された第二側クローポール5とを備える。また、第一中心クローポール3と第一側クローポール2がステンレスリング10を介して、交錯しながら隣り合うように固定される。クローポールの存在により、エアギャップ磁界が安定化とされ、不可逆的磁気の歪が発生しない。ダブルクローポールの使用により、電気モータの径方向の寸法を小さくして、永久磁石の磁気性能を改善し、電気モータ容量を高めることができる。

本実施例において、中心磁気ヨーク11は円盤状の構造となり、第一側磁気ヨーク8と第二側磁気ヨーク13は円環状の構造となる。クローポール及び磁気ヨークは通常は純鉄、10号鋼などの優れた導磁性を有する材料を用いて製造されるか、それとも鋼板を用いてプレス加工によって製造される。粉末冶金によって直接に加圧成形することもできる。第一側クローポール2と第一中心クローポール3と第二中心クローポール4と第二側クローポール5とは、該クローポール型電気モータの軸方向の磁界を固定子側に流れる径方向の磁界に転換させるキーポイントとなる部位である。磁束は軸方向に沿ってクローポールを通し、クローポールのそれぞれの断面を通過する磁束は等しくなく、クローポールの先端部では最小で、クローポールの根元では最大であるため、クローポールの断面面積は、先端部の断面面積が最小とし、根元部の断面面積が最大となるように、電気モータの軸方向に沿って変化する。各クローポールは自身に相応する磁気ヨークと一体としてもよく、別ピースで接続してもよいが、別ピースで接続する方式は、各部材の間に緊密に接触することを保証しなければならない。そうしないと、電気モータの主磁路の磁束に重大な影響を与え、電気モータの性能が低下してしまうことになる。

回転子軸9はステンレスなどの非導磁性の材料により構成された軸体であり、垂直的に中心磁気ヨーク11の中央部に固定される。

本実施例において、第一中心クローポール3と第一側クローポール2とはステンレスリング10により隣り合って交錯的に溶接される。第二中心クローポール4と第二側クローポール5とはステンレスリング12により交錯的に隣り合うように溶接される。これによって、中心磁気ヨーク11と、第一中心クローポール3と、第二中心クローポール4と、回転子軸9と、第一側磁気ヨーク8と、第一側クローポール2と、第一側磁気ヨーク13と、第二側クローポール5とが一体的に接続され、全体のクローポール回転子が形成される。こうして、回転子の回転慣性量が大きく減少され、電気モータが迅速に起動するのに寄与している。

本実施例のクローポール型交流電気モータはブラシレス式の電気モータであり、その2つの励磁部材の一方が電気励磁部材を使用し、他方が永久磁石励磁部材を使用しており、ハイブリッド励磁交流ブラシレス式の電気モータを構成する。図1に示すように、電気励磁コア6がケーシング一端のエンドカバー18に接続されており、電気励磁巻線7が電気励磁コア6に巻装されることにより、電気励磁部材が固定子部分に対して固定された。電気励磁巻線7が、中心磁気ヨーク11と第一側磁気ヨーク8と第一側クローポール2と第一中心クローポール3とから形成された空間に収納される。永久磁石励磁コア16がケーシングのエンドカバー19に接続されており、リング状の永久磁石15に接続されることにより、永久磁石励磁部材が固定子部分に対して固定となる。リング状の永久磁石15が中心磁気ヨーク11と第二側磁気ヨーク13と第二中心クローポール4と第二側クローポール5とから形成された空間に収納される。このように、空間配置がコンパクトであり、空間の利用率が高くなることによって、電気モータの固定子コアの効果的な長さを増加することができるとともに、永久磁石励磁部材の永久磁石が固定子から遠く離れているので、永久磁石の減磁のリスクを減少し、電気モータの耐熱の安定性を向上する。また、永久磁石励磁部材の外周にステンレススリーブ14を被せることもできる。例えば、ステンレススリーブ14を、永久磁石励磁コア16内に嵌め込むと共に、リング状の永久磁石15の外周側に密着するように被せる。ステンレススリーブ14がリング状の永久磁石15を固定させ、リング状の永久磁石15が抜け落ちないように確実に保証することにより、電機モータの運転条件が悪い時にリング状の永久磁石15の堅固性と確実性を強化することができるとともに、さらに永久磁石の機械的強度に対する要求を低下することができる。また、エアギャップの磁束密度及び磁石の耐熱安定性を向上させるため、永久磁石15はネオジム永久磁石材料又は他の磁石材料を使用することが好ましい。

本実施例のブラシレス式のクローポール交流電気モータの主磁束は電気励磁磁界及び永久磁石の共同作用によって発生し、電気励磁部材及び永久磁石部材に生じた磁束の方向を軸方向に沿って互いに反対にして、磁束がそれぞれ電機モータの各エアギャップ、回転子、固定子などを経て流れ、2つの並列の磁気回路を形成する。

本実施例において、2つの励磁磁束の方向が軸方向に沿って互いに反対になる。もし元の片側電気励磁の電流を変えないままで維持しながら、永久磁石励磁部材による同時作用が行われるなら、固定子と回転子との間のエアギャップの磁束密度を増大することにより、電機モータの主磁束を増加することができ、電気モータの磁気エネルギー積もアップさせ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムの低速運転する際に電気モータの出力と運転効率を著しく向上できる。下記の通り、具体的に2つの励磁磁束の方向が互いに反対になる場合の2つのパターンを説明する。

図2に示すように、もし2つの励磁磁界の磁束方向が軸方向に沿って互いに対向になるなら、電気励磁磁束及び永久磁石磁束が、それぞれ電気励磁コア6と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップ及びリング状の永久磁石15と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップを通して中心磁気ヨーク11に流れ、さらに第一中心クローポール3及び第二中心クローポール4に達し、回転子と固定子の間のエアギャップを通して固定子コア1に流れ、径方向磁束を形成してから、回転子と固定子の間のエアギャップを通して第一側クローポール2及び第二側クローポール5に戻る。第一側クローポール2に流れる磁束が第一側磁気ヨーク8及び第一側磁気ヨーク8と電気励磁コア6との間のエアギャップを経て、電気励磁コア6に戻る。第二側クローポール5に流れる磁束が第二側磁気ヨーク13及び第二側磁気ヨーク13と永久磁石励磁コア16との間のエアギャップを経て、永久磁石励磁コア16に流れ、リング状の永久磁石15に戻る。このように、2つの並列の磁気回路が形成される。

もし2つの励磁磁界の磁束方向が互いに正反対になるなら、磁束の流れ方向は前記の流れ方向と逆になる。具体的に、以下のようになる。2つの励磁磁界の磁束が中心磁気ヨーク11からそれぞれ電気励磁コア6と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップ及びリング状の永久磁石15と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップを経て、電気励磁コア6及び永久磁石励磁コア16に流れ、そして、それぞれ第一側磁気ヨーク8と電気励磁コア6との間のエアギャップ及び第二側磁気ヨーク13と永久磁石励磁コア16との間のエアギャップを経て、第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13に流れる。第一側磁気ヨーク8に流れる磁束が第一側クローポール2及び回転子と固定子との間のエアギャップを通して、固定子コア1に流れ込み、第二側磁気ヨーク13に流れる磁束が、第二側クローポール5及び回転子と固定子との間のエアギャップを通して、固定子コア1に流れ込み、さらにそれぞれ第一中心クローポール3及び第二中心クローポール4に流れ、中心磁気ヨーク11に到達することにより、2つの並列の磁気回路が形成される。この場合では、上記の2つの励磁磁界の磁束方向が互いに対向になるパターンと同様な技術効果を得ることができる。

また、本実施例における電気励磁部材が1つの制御器（図面に表示されていない）に接続することができる。該制御器は電気励磁部材の電気励磁電流を制御することができるとともに、電気励磁電流の振幅値をコントロールすることによって弱磁制御を実現することができることで、電気モータが定パワーで変速運転することが実現される。自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムが定トルク域から定パワー域に転換するときに、制御器のコントロールにより電気励磁電流を減少させ、さらに電気モータの変速範囲を増大させる。

本実施例におけるブラシレス式のクローポール交流電気モータが無負荷の運転をする際、即ち、電気モータに電気励磁磁界がない時、電気モータの逆起電力を低下させることができる。以下、詳しく説明する。

図3は、実施例1の電気モータに電気励磁磁界がない時の磁気回路の路線図である。
図3に示すように、電気モータに電気励磁磁界がない際、前記リング状の永久磁石15の軸方向の磁束が永久磁石15と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップを通して中心磁気ヨーク11に流れ、そして中心磁気ヨーク11を通して、第二中心クローポール4に流れ、さらに電気モータの回転子と固定子との間のエアギャップを通して、固定子コア1に流れ込んで径方向の磁束を形成するとともに、三相巻線17において無負荷逆起電力を生じる。固定子コア1に流れ込んで形成された径方向の磁束が電気モータの回転子と固定子との間のエアギャップを通して第二側クローポール5に流れる。それと同時に、中心磁気ヨーク11に流れた磁束の一部が中心磁気ヨーク11と電気励磁コア6との間のエアギャップを通して電気励磁コア6に流れ、そして電気励磁コア6と第一側磁気ヨーク8との間のエアギャップを通して第一側磁気ヨーク8に流れ、その後、第一側クローポール2に達し、さらに直接に第二側クローポール5に流れる。第二側クローポール5に流れた磁束が第二側磁気ヨーク13、第二側磁気ヨーク13と永久磁石励磁コア16との間のエアギャップ及び永久磁石励磁コア16を経てから、リング状の永久磁石15に戻ることで、全体的に閉じた主磁路が形成される。つまり上述したのは、永久磁石が生じた磁束は二つの磁路に分流し、その中、一方の磁路が電気モータの関連部材を通した後自発的に閉じ、他方の磁路が固定子コアに流れ、径方向磁束を生じる。即ち、コアに径方向磁束を生じた永久磁石磁束が分流されたことにより、電気モータの無負荷逆起電力が低下することになった。永久磁石の軸方向磁束の方向が反対になる際、磁路の流れる方向は前記の流れる方向と逆ならば、同様に電気モータの無負荷逆起電力を低下させることができる。

図4は、本発明の実施例1に提供されたハイブリッド励磁クローポール型ブラシレス式交流電気モータは、電気励磁磁界がないと共に、温度が20℃、回転速度が16000rpmである状態で、無負荷運転する時、三相無負荷逆起電力の波形及び自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステム中の直流母線電圧を示す。

図4によれば、本発明の実施例に提供されたハイブリッド励磁クローポール型ブラシレス式交流電気モータは、電気励磁磁界がないと共に、温度が20℃、回転速度が16000rpmである条件の下で、三相無負荷逆起電力のピーク値が約130Vであり、既存の永久磁石電気モータの無負荷逆起電力より遥かに低いので、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムにおける電気モータインバータの定格電圧を下げることができ、且つ高速運転する際直流母線に与える電圧サージを低減することができる。

実施例2
本実施例が実施例1と異なるのは、本実施例のブラシレス式クローポール型交流電気モータにおける2つの励磁部材は、両方とも永久磁石励磁部材を使用していることである。その他の構造が実施例1と類似しているので、ここで重複して述べない。

図5は、本発明の実施例2のブラシレス式クローポール型交流電気モータの分解構造を示す模式図である。図3の符号16’、16”が永久磁石励磁コアであり、15’、15”がリング状の永久磁石である。永久磁石励磁コア16’がケーシングのエンドカバー18に接続され、リング状の永久磁石15’が永久磁石励磁コア16’に接続されており、リング状の永久磁石15’が中心磁気ヨーク11と第一側磁気ヨーク8と第一側クローポール2とび第一中心クローポール3とから形成された空間に収納される。永久磁石励磁コア16”がエンドカバー19に接続され、リング状の永久磁石15”が永久磁石励磁コア16”に接続されており、リング状の永久磁石15”が中心磁気ヨーク11と第二側磁気ヨーク13と第二中心クローポール4と第二側クローポール5とから形成された空間に収納される。このように、空間配置がコンパクトで、空間の利用率が高くなることによって、電気モータの固定子コアの効果的な長さを増加することができるとともに、2つの永久磁石とも固定子部分から遠く離れているので、永久磁石の減磁のリスクを減少し、電気モータの耐熱の安定性を向上する。

また、永久磁石励磁部材にステンレススリーブ14’、14”を被せることもできる。ステンレススリーブ14’、14”をそれぞれ永久磁石励磁コア16’、 16”内に嵌め込むと共に、リング状の永久磁石15’、15”の外周側に密着するように被せる。ステンレススリーブ14’、14”がリング状の永久磁石15’、15”を固定させ、リング状の永久磁石15’、15”が抜け落ちないように確実に保証し、且つ永久磁石の機械的強度に対する要求を下げることに用いられる。

本実施例のブラシレス式クローポール型交流電気モータの主磁束回路は、2つの永久磁石磁界の共同作用によって発生し、2つの永久磁石励磁部材に生じた磁束の方向が互いに反対になり、磁束がそれぞれ電気モータの各エアギャップ、回転子、固定子などを通して、2つの並列の磁気回路を形成する。図6に示すように、2つの永久磁石励磁の磁束が、それぞれリング状の永久磁石15’と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップ及びリング状の永久磁石15”と中心磁気ヨーク11との間のエアギャップを通して、それぞれ第一中心クローポール3及び第二中心クローポール4に到達し、回転子と固定子との間のエアギャップを通して固定子コア1に流れて径方向の磁束を形成してから、それぞれ回転子と固定子との間のエアギャップを通し、第一側クローポール2及び第二側クローポール5に戻る。第一側クローポール2に流れた磁束が第一側磁気ヨーク8及び第一側磁気ヨーク8と永久磁石励磁コア16’との間のエアギャップを経て、永久磁石励磁コア16’に戻る。第二側クローポール5に流れた磁束が第二側磁気ヨーク13及び第二側磁気ヨーク13と永久磁石励磁コア16”との間のエアギャップを経て、永久磁石励磁コア16”に戻る。このように、2つの並列の磁気回路が形成される。本実施例のブラシレス式クローポール型交流電気モータにおいて、主磁束回路は、2つの永久磁石磁界の共同作用によって電気モータの主磁束を増加させ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムが低速運転する時の電気モータの出力及び運転効率を著しく向上できる。

実施例3
本実施例が実施例1と異なるのは、本実施例のクローポール型交流電気モータはブラシ式のハイブリッド励磁の構造である。本実施例における電気励磁部材と永久磁石励磁部材がと共に回転子に固定されると共に、ブラシスリップリングシステム（図面に表示されていない）が必要とされる。

図7は、本発明の実施例3のクローポール型交流電気モータの分解構造を示す模式図である。図8は、図7に示すクローポール型交流電気モータの三次元の垂直断面模式図である。図7に示すように、本実施例において、中心磁気ヨーク11、第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13が共に円盤状となる。第一側磁気ヨーク8が中心磁気ヨーク11に緊密に接触し、且つ電気励磁巻線7が第一側磁気ヨーク8と中心磁気ヨーク11との間に設置される。リング状の永久磁石15が中心磁気ヨーク11と第二側磁気ヨーク13との間に設置され、且つ中心磁気ヨーク11と第二側磁気ヨーク13に緊密に接触する。電気励磁巻線7の励磁コアとして、中心磁気ヨーク11に向って突起したようなリング状の構造が第一側磁気ヨーク8に設置される必要があり、電気励磁巻線7がその上に巻装されると共に、該構造も電気励磁巻線7に生じた磁束のフローパスとなる。図11に示すように、該構造を分離して単独の電気励磁巻線コア部材21としてもよいです。中心磁気ヨーク11、第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13が共に回転子軸9に固定され、リング状の永久磁石15と中心磁気ヨーク11、第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13とが互いに緊密に接触し、できる限りエアギャップを無くして主磁路の磁束を保証することにより、電気励磁巻線7及びリング状の永久磁石15が回転子に固定されると共に、回転子につれて回転する。他の構造が実施例1と類似するため、ここで再度述べない。

本実施例のブラシ式のクローポール型電気モータの主磁束も電気励磁磁界及び永久磁石の共同作用による発生し、電気励磁部材及び永久磁石部材に生じた磁束の方向を軸方向に沿って互いに反対にして、磁束がそれぞれ電機モータの各回転子、固定子などを通して、2つの並列の磁気回路を形成する。

図8に示すように、電気励磁磁束及び永久磁石励磁磁束は、軸方向に沿って対向するように中心磁気ヨーク11に流れ、第一中心クローポール3及び第二中心クローポール4に到達し、固定子コア1に流れて径方向の磁束を形成し、そして第一側クローポール2及び第二側クローポール5に戻る。その後、それぞれ第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13を通して中心磁気ヨーク11に流れることによって、2つの並列の磁気回路が形成される。もし2つの励磁磁界の磁束方向が軸方向に沿って互いに反対になるなら、磁路の流れ方向は前記の流れ方向と逆になる。本実施例は本実施例1及び本実施例2と同様な効果を得ることができる。

本実施例におけるブラシ式のクローポール型電気モータが無負荷の運転をする際、即ち、電気モータに電気励磁磁界がない時、実施例1の説明と類似するように、電気モータの逆起電力を低下させることもできる。ここで再度に重複して述べない。

磁気分路を避けるために、回転子軸9は非磁気性の鋼を使用することが望ましい。図9に示すように、もし回転子軸9には非磁気性材料（例えば黄銅、非導磁性のステンレス）によるリング20があるとすれば、回転子軸9を磁気性の鋼で製造することができる。また、回転子構造は、軸孔がなく中空でない磁石を使用することもでき、第一側磁気ヨーク8及び第二側磁気ヨーク13が中空でない構造にすることもできる。図10に示すように、電気励磁巻線7及びリング状の永久磁石15が3つの磁気ヨークの間に設置すると共に、両側の回転子軸9をそれぞれ第一側磁気ヨーク8、第二側磁気ヨーク13に溶接することができる。

また、本実施例において、電気励磁部材は制御器に接続することができる（図面に表示されていない）。該制御器は電気励磁部材の電気励磁電流を制御することができるとともに、電気励磁電流の振幅値をコントロールすることによって弱め磁束制御を実現することができることで、電気モータが定パワー変速運転することが実現される。これにより、純粋な永久磁石電気モータのコントロールにおける直軸電流の増加による弱め磁束制御変速の問題が避けられ、電力電気インバータの定格電流を下げることができる。自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムが定トルク域から定パワー域に転換するときに、制御器のコントロールにより電気励磁電流が減少され、さらに電気モータの変速範囲を増大させることができる。

本実施例におけるブラシ式のクローポール型電気モータには配置構造がコンパクトであり、機械性が優れる。固定子と回転子との間に複数のエアギャップは存在しないため、磁路の主磁束は上記の実施例1及び実施例2の場合より強い。即ち、励磁が同等である場合では、電気モータの性能がさらに優れる。

そして、本発明の上記実施例に提供されたクローポール型交流電気モータにおいて、永久磁石部材がすべて中心磁気ヨーク11の側面に設置されており、固定子部分との間の距離は既存技術より遠いため、永久磁石が固定子部分に生じた熱からの影響は比較的に小さいので、永久磁石の減磁のリスクが減少され、電気モータの耐熱安定性を向上できる。それと共に、永久磁石の形状は簡単で、磁気性が良く、磁気化が均等で、利用程度は高い。また、永久磁石を非透磁性スリーブで封じ込めることができるので、一層に永久磁石の機械強度に対する要求を下げることができる。

さらに、本発明の実施例1及び実施例3に提供されたクローポール型AV電気モータにおいて、電気モータには電気励磁磁界がない時に、永久磁石に生じた磁束は、二つの磁路に分流し、その一方は電気モータの関連部材を通した後自発的に閉合になり、他方は固定子コアに流れる共に、径方向磁束を生じる。即ち、コアに径方向磁束を生じた永久磁石磁束が分流されたことにより、電気モータの無負荷逆起電力を低下させ、自動車のベルト駆動される起動/停止マイクロハイブリッドシステムにおける電気モータインバータのボルトアンペア要求を下げることができる。

本発明が提供した新しいクローポール型交流電気モータの位相構造は、特に自動車のハイブリッド動力システムにおいて、車エンジンの快速起動／停止及び発電機能を備える集積ユニットBSG電気モータを実現できると共に、他に変速要求のある駆動又は発電の場合にも好適できる。

以上、例示の形で本発明のクローポール型AV電気モータの実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限らない。例えば、永久磁石構造は電気励磁磁束に逆の軸方向磁束の他の構造形状を使用することもできる。

また、本発明の実施例1及び実施例2において、非導磁性のリングを介して、第一中心クローポールと第一側クローポールとが、さらに第二中心クローポールと第二側クローポールとがそれぞれ溶接されるが、接続方法はこれに限らない。ネジやアリ溝などの接続方法でも、これらのクローポールを接続することもできる。

なお、本発明は上記の実施例において、リング状の永久磁石の外側に非導磁性のスリーブが設置されているが、電気モータの使用環境によって、該非導磁性のスリーブは省略されることもできる。

さらに、本発明の実施例1及び実施例2は実施例3と同様に、磁気分路を避けるために、回転子軸9が非磁気性の鋼を使用することが望ましい。もし回転子軸9には非磁気性材料（例えば黄銅、非導磁性のステンレス）によるリング20があるとすれば、回転子軸9を磁気性の鋼で製造することができる。

また、本発明は上記の実施例において、ステンレスリング、ステンレス回転子軸及びステンレススリーブが使用されているが、これらの部材の材料はステンレスに限らず、他の機械性の良い非導磁性の材料を使用することもできる。

本発明の実施例は本発明の例示に過ぎないので、本発明の保護範囲を制限しない。本発明の保護範囲は請求範囲を基準にする。

Claims (10)

1. ケーシングと、前記ケーシングに接続される固定子と、回転子及び２つの励磁部材とを備え、前記回転子が、回転子軸と、中心磁気ヨークと、第一側磁気ヨークと、第二側磁気ヨークと、前記中心磁気ヨーク、前記第一側磁気ヨーク及び前記第二側磁気ヨークに設置されたクローポールとを備えたクローポール型交流電気モータであって、
   前記２つの励磁部材が、それぞれ、前記中心磁気ヨーク、前記第一側磁気ヨーク、前記第二側磁気ヨーク及び前記クローポールから構成された空間に設置され、前記２つの励磁部材における軸方向上の励磁磁束方向が逆になることを特徴とするクローポール型交流電気モータ。
2. 前記励磁部材の一方が電気励磁部材であり、他方が永久磁石励磁部材であることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型交流電気モータ。
3. 前記電気励磁部材及び前記永久磁石励磁部材が前記ケーシングに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のクローポール型交流電気モータ。
4. 前記永久磁石励磁部材の外周側に密着するように被せる非導磁性のスリーブを備えることを特徴とする請求項３に記載のクローポール型交流電気モータ。
5. 前記電気励磁部材及び前記永久磁石励磁部材が前記回転子に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のクローポール型交流電気モータ。
6. 前記電気励磁部材が前記中心磁気ヨーク及び前記第一側磁気ヨークに緊密に接触しており、前記永久磁石励磁部材が前記中心磁気ヨーク及び前記第二側磁気ヨークに緊密に接触していることを特徴とする請求項５に記載のクローポール型交流電気モータ。
7. 前記電気励磁部材が制御器に接続しており、前記制御器が前記電気励磁部材の励磁電流を制御することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載のクローポール型交流電気モータ。
8. 前記クローポール型交流電気モータは定トルク域から定パワー域に転換する際に、前記制御器が電気励磁部材の励磁電流を減少させることを特徴とする請求項７に記載のクローポール型交流電気モータ。
9. 前記励磁部材がいずれも永久磁石励磁部材であることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型交流電気モータ。
10. 前記永久磁石励磁部材が前記ケーシングに固定されていることを特徴とする請求項９に記載のクローポール型交流電気モータ。

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