JP2013515455A - Rotor for modulating pole machine - Google Patents

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− オロブ ペンナンデル、ラルス
ノルド、ゲラン
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ホガナス アクチボラグ (パブル)
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Abstract

変調極機械用の回転子であって、変調極機械の固定子の固定子磁場と相互作用するための回転子磁場を生成するように構成された回転子において、円周方向取付面を画定する管状支持構造体201、301であって、管状支持構造体の軸方向に延びる複数の細長い凹部202を取付面に有する管状支持構造体と、管状支持構造体の取付面に配置され、回転子磁場を生成するように前記回転子の円周方向に磁化された複数の永久磁石203とを有し、これら永久磁石203は、前記永久磁石によって生成された回転子磁場を半径方向に方向付けるために、軸方向に延びる回転子磁極区域204によって回転子の円周方向に互いに分離されており、また少なくとも1つの永久磁石203又は1つの回転子磁極区域204が、複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に延びている回転子。  A rotor for a modulating pole machine, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interacting with the stator magnetic field of the stator of the modulating pole machine, defining a circumferential mounting surface Tubular support structures 201, 301 having a plurality of elongated recesses 202 extending in the axial direction of the tubular support structure on the mounting surface, and disposed on the mounting surface of the tubular support structure, and a rotor magnetic field A plurality of permanent magnets 203 magnetized in the circumferential direction of the rotor so as to generate a radial direction of the rotor magnetic field generated by the permanent magnets. Are separated from each other in the circumferential direction of the rotor by an axially extending rotor pole area 204 and at least one permanent magnet 203 or one rotor pole area 204 is in one of the plurality of recesses. At least partially extends and the rotor.

Description

本発明は、変調極機械用の回転子に関し、より詳細には、容易に大量製造可能な変調極機械用の回転子に関する。   The present invention relates to a rotor for a modulation pole machine, and more particularly to a rotor for a modulation pole machine that can be easily mass-produced.

数年来、変調極(modulated pole)機械、クローポール型(claw−pole)機械、ランデル(Lundell)機械、及び横方向磁束機(TFM)などの電気機械設計に対する関心がますます高まっている。これらの機械の原理を使用した電気機械は、AlexanderssonとFessendenによって1910年頃に開示されている。関心が高まっている最も重要な理由の1つは、この設計が、例えば誘導機械、スイッチ型リラクタンス機械、さらには永久磁石ブラシレス機械に比べて、非常に高いトルク出力を可能にすることである。さらに、そのような機械は、コイルの製造が容易であることが多い点で有利である。しかし、この設計の欠点の1つは、典型的にはそれらの製造に比較的高い費用がかかること、及びそれらが高い漏れ磁束を受け、そのため低力率となり、より多くの磁性材料が必要になることである。低力率は、大型のパワー電子回路(又は機械が同期して使用されるときには電源)を必要とし、これもまた駆動機構全体の体積、重量、及びコストを高める。   Over the years, there has been an increasing interest in electromechanical designs such as modulated pole machines, claw-pole machines, Lundell machines, and transverse flux machines (TFMs). An electrical machine using these mechanical principles was disclosed around 1910 by Alexandersson and Fessenden. One of the most important reasons of increasing interest is that this design allows very high torque output compared to, for example, induction machines, switched reluctance machines, and even permanent magnet brushless machines. Furthermore, such a machine is advantageous in that the coil is often easy to manufacture. However, one of the disadvantages of this design is that they are typically relatively expensive to manufacture, and they are subject to high leakage flux, resulting in low power factor and requiring more magnetic material. It is to become. The low power factor requires large power electronics (or a power supply when the machine is used synchronously), which also increases the volume, weight, and cost of the entire drive mechanism.

変調極電気機械の固定子は、基本的には、軟磁性コア構造体によって形成される複数の歯に磁力を供給する中心単巻線の使用によって特徴付けられる。ここでは、軟磁性コアは、巻線の周りに形成される。それに対し、他の一般的な電気機械構造では、巻線は、歯のコア区域の周りに形成される。変調極機械トポロジーの例は、時として、例えばクローポール型機械、クローフィート型(Crow−feet)機械、ランデル型機械、又はTFM機械として認識されている。埋込磁石を有する変調極機械は、さらに、回転子磁極区域によって分離された複数の永久磁石を含む能動回転子構造体によって特徴付けられる。能動回転子構造体は、偶数個のセグメントから構成され、半数のセグメントが軟磁性材料から形成され、残りの半数のセグメントが永久磁石材料から形成される。永久磁石は、永久磁石の磁化方向が実質的に円周方向であるように、すなわちそれぞれN極とS極が実質的に円周方向に向いているように配置される。   The stator of a modulating pole electric machine is basically characterized by the use of a single center winding that provides magnetic force to the teeth formed by the soft magnetic core structure. Here, the soft magnetic core is formed around the winding. In contrast, in other common electromechanical structures, the windings are formed around the tooth core area. Examples of modulated pole machine topologies are sometimes recognized as, for example, claw pole machines, Crow-feet machines, Landell machines, or TFM machines. A modulated pole machine having an embedded magnet is further characterized by an active rotor structure that includes a plurality of permanent magnets separated by a rotor pole area. The active rotor structure is composed of an even number of segments, half of the segments are formed from a soft magnetic material and the remaining half of the segments are formed from a permanent magnet material. The permanent magnets are arranged such that the magnetization direction of the permanent magnets is substantially circumferential, that is, the north and south poles are substantially oriented in the circumferential direction, respectively.

従来、回転子は、典型的には10〜50個の比較的多数の個別の回転子セグメントを作製することによって製造されている。しかし、機械の性能を保つように、多数の構成要素を一体にして、よく画定されたエア・ギャップを得られるようにすべきであるので、組立てプロセスは複雑であり、時間がかかる。さらに、組立てプロセスは、組立て中に回転子磁極区域を互いに反発させる傾向がある永久磁石セグメントの逆向きの極性方向によって複雑になる。   Traditionally, rotors are manufactured by making a relatively large number of individual rotor segments, typically 10-50. However, the assembly process is complex and time consuming because many components should be combined to obtain a well-defined air gap to maintain machine performance. In addition, the assembly process is complicated by the reverse polarity direction of the permanent magnet segments that tend to repel the rotor pole areas against each other during assembly.

国際公開第2009116935号は、個別部品の数が減少され、それにより回転子を組み立てるのに必要な時間が短縮された回転子及び回転子を製造するための方法を開示している。しかし、この手法により、個々の部品の複雑さ及びコストが増加されることになる。さらに、構成要素は、断面積の大きなばらつきを示し、これは熱処理中の湾曲など望ましくない変形をもたらすことがあるので、良好な全体の公差を得るのが難しいことがある。また、特に、幾何学的公差に対する要件を満たすために組立て中に構造をわずかに変形させなければならない場合、一体化された薄いブリッジ区域が、組立て中に強度の問題を引き起こすこともある。   WO2009116935 discloses a rotor and a method for manufacturing a rotor in which the number of individual parts is reduced, thereby reducing the time required to assemble the rotor. However, this approach increases the complexity and cost of the individual parts. In addition, components can exhibit large variations in cross-sectional area, which can lead to undesirable deformations such as curvature during heat treatment, which can make it difficult to achieve good overall tolerances. Also, the integrated thin bridge area can cause strength problems during assembly, especially if the structure must be slightly deformed during assembly to meet the requirements for geometric tolerances.

国際公開第2009116935号International Publication No. 200916935 米国特許第634265号US Pat. No. 634,265

一般に、製造及び組立てにおいて比較的安価な変調極機械用の回転子を提供することが望ましい。高い構造的安定性、低い磁気抵抗、効率的な磁束経路ガイダンス、軽量、及び低慣性など、良好な性能パラメータを有する回転子を提供することがさらに望まれる。   In general, it is desirable to provide a rotor for a modulation pole machine that is relatively inexpensive to manufacture and assemble. It is further desired to provide a rotor with good performance parameters such as high structural stability, low reluctance, efficient flux path guidance, light weight, and low inertia.

本明細書において、第1の観点によれば、変調極機械用の回転子であって、変調極機械の固定子の固定子磁場と相互作用するための回転子磁場を生成するように構成された回転子において、
円周方向取付面を画定する管状支持構造体であって、管状支持構造体の軸方向に延びる複数の細長い凹部を取付面に有している管状支持構造体と、
回転子磁場を生成するように前記回転子の円周方向に磁化された複数の永久磁石であって、前記永久磁石によって生成された回転子磁場を半径方向に方向付けるために、軸方向に延びる回転子磁極区域によって回転子の円周方向に互いに分離された複数の永久磁石と
を有し、
少なくとも1つの永久磁石又は少なくとも1つの回転子磁極区域が、複数の凹部の1つの中に半径方向に少なくとも部分的に延びている
回転子の実施例が開示される。したがって、永久磁石及び回転子磁極区域から選択される少なくとも1つの構成要素は、その構成要素の一部が凹部から外に延びるように、複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に延びている。
In this specification, according to a first aspect, a rotor for a modulation pole machine is configured to generate a rotor magnetic field for interacting with a stator magnetic field of a stator of the modulation pole machine. In the rotor
A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, wherein the mounting surface has a plurality of elongated recesses extending in the axial direction of the tubular support structure;
A plurality of permanent magnets magnetized in the circumferential direction of the rotor to generate a rotor magnetic field, extending axially to direct the rotor magnetic field generated by the permanent magnet in a radial direction A plurality of permanent magnets separated from each other in the circumferential direction of the rotor by a rotor pole area;
An embodiment of a rotor is disclosed in which at least one permanent magnet or at least one rotor pole area extends at least partially radially into one of the plurality of recesses. Accordingly, at least one component selected from the permanent magnet and the rotor pole area extends at least partially into one of the plurality of recesses such that a portion of the component extends out of the recess. .

その結果、本明細書で述べる回転子の実施例では、永久磁石及び回転子磁極区域が、管状支持構造体と同軸の管状回転子構造体を形成する。管状回転子構造体の円周面の1つが、管状支持構造体の円周方向取付面に接続される。このために、永久磁石のいくつか若しくは全て、及び/又は回転子磁極区域のいくつか若しくは全てが、管状回転子構造体の円周面の前記1つから、管状支持構造体の取付面のそれぞれの凹部内へ半径方向に突出している。   As a result, in the rotor embodiment described herein, the permanent magnet and rotor pole area form a tubular rotor structure that is coaxial with the tubular support structure. One of the circumferential surfaces of the tubular rotor structure is connected to the circumferential mounting surface of the tubular support structure. For this purpose, some or all of the permanent magnets and / or some or all of the rotor magnetic pole areas are separated from the one of the circumferential surfaces of the tubular rotor structure by each of the mounting surfaces of the tubular support structure. Projecting radially into the recess.

本明細書で述べる回転子の実施例は、効率的で確実な組立てプロセスを提供し、その際、個々の構成要素の公差が比較的大きいときでさえ、さらには組み立てるべき構成要素の強度及び脆弱挙動に限定があるときでさえ、よく画定されたエア・ギャップが提供される。   The rotor embodiments described herein provide an efficient and reliable assembly process, even when the individual component tolerances are relatively large, and even the strength and fragility of the components to be assembled. A well-defined air gap is provided even when the behavior is limited.

いくつかの実施例では、複数の凹部は、半径方向で複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの永久磁石又は少なくとも1つの回転子磁極区域の位置を半径方向に調節できるように適合されており、それにより、凹部から外に延び出た部分の半径方向長さが調節できるようになされている。   In some embodiments, the plurality of recesses can radially adjust a position of at least one permanent magnet or at least one rotor pole area that extends at least partially into one of the plurality of recesses in the radial direction. So that the radial length of the portion extending out of the recess can be adjusted.

凹部は、平均的な構成要素に必要とされる深さよりも大きい深さを有することによって、前記構成要素の位置を半径方向に調節できるように適合されることがある。それにより、製造のばらつきによって平均よりも大きい半径方向長さで作製された構成要素が凹部内により深く挿入することができ、凹部から外に延び出た部分の半径方向長さを平均的な構成要素のものと等しくすることができる。逆の原理を、平均よりも小さい半径方向長さで作製された構成要素に関して使用することができる。   The recess may be adapted to allow radial adjustment of the position of the component by having a depth greater than that required for the average component. This allows components made with radial lengths greater than the average due to manufacturing variations to be inserted deeper into the recesses and the average radial length of the portion extending out of the recesses Can be equal to that of the element. The reverse principle can be used for components made with radial lengths less than average.

本発明のいくつかの実施例では、複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの永久磁石又は少なくとも1つの回転子磁極区域は、前記凹部の2つの側壁と接触し、すなわち2つの側壁と直接接触するか、又は接着剤によって2つの側壁から離隔されている。   In some embodiments of the present invention, at least one permanent magnet or at least one rotor pole area extending at least partially into one of the plurality of recesses is in contact with the two sidewalls of the recess, ie 2 Either in direct contact with one side wall or separated from the two side walls by an adhesive.

回転子は、外側固定子の半径方向内側で回転するように適合された内側回転子、又は内側固定子の周りで回転するように回転された外側回転子など、任意のタイプの回転子でよい。   The rotor may be any type of rotor, such as an inner rotor adapted to rotate radially inward of the outer stator, or an outer rotor rotated to rotate about the inner stator. .

複数の永久磁石は、円周を巡って1つおきの磁石の磁化方向が逆になるように配置することができる。それにより、個々の回転子磁極区域は、同じ極性を示す磁石とのみ干渉することがある。   The plurality of permanent magnets can be arranged so that the magnetization direction of every other magnet is reversed around the circumference. Thereby, the individual rotor pole areas may only interfere with magnets showing the same polarity.

凹部は、管状支持構造体の取付面に沿って周期的に位置決めすることができる。凹部の壁は、管状支持構造体の半径方向に延びることがある。したがって、複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に延びる永久磁石又は回転子磁極区域は、半径方向に凹部から外に延び出ることがある。   The recess can be positioned periodically along the mounting surface of the tubular support structure. The wall of the recess may extend in the radial direction of the tubular support structure. Thus, a permanent magnet or rotor pole area that extends at least partially into one of the plurality of recesses may extend radially out of the recess.

いくつかの実施例では、円周方向取付面は、管状支持構造体の内面によって画定される。この設計は、外側回転子に関して有益である。   In some embodiments, the circumferential mounting surface is defined by the inner surface of the tubular support structure. This design is beneficial for the outer rotor.

いくつかの実施例では、円周方向取付面は、管状支持構造体の外面によって画定される。この設計は、内側回転子に関して有益である。   In some embodiments, the circumferential mounting surface is defined by the outer surface of the tubular support structure. This design is beneficial for the inner rotor.

管状支持構造体は、例えば2個〜200個の間、5個〜60個の間、又は10個〜30個の間など任意の数の凹部を備えることができる。本発明のいくつかの実施例では、全ての凹部に、永久磁石又は回転子磁極区域が嵌め込まれる。管状支持構造体は、任意の軸方向長さを有することができる。本発明のいくつかの実施例では、管状支持構造体の軸方向長さは、永久磁石及び/又は回転子磁極区域の軸方向長さに相当する。本発明のいくつかの実施例では、凹部は、管状支持構造体の軸方向長さ全体に沿って延びている。本発明のいくつかの実施例では、凹部は、支持構造体の軸方向長さの一部のみに沿って延びている。凹部は、管状支持構造体内に半径方向に延びる第1と第2の平行な側壁を第3の壁によって接続することによって形成することができる。本発明のいくつかの実施例では、第3の壁は、第1及び第2の壁に垂直である。本発明のいくつかの実施例では、第3の壁が湾曲され、管状支持構造体の湾曲にほぼ従う曲線状を有する。回転子は、任意のサイズを有することができる。管状支持構造体の凹部は、回転子磁極区域又は永久磁石の位置を半径方向で調節できるように適合させることができ、それにより、凹部から外に延び出た部分の半径方向長さが調節できるようになされている。   The tubular support structure can comprise any number of recesses, such as between 2 and 200, between 5 and 60, or between 10 and 30. In some embodiments of the invention, permanent magnets or rotor pole areas are fitted in all recesses. The tubular support structure can have any axial length. In some embodiments of the present invention, the axial length of the tubular support structure corresponds to the axial length of the permanent magnet and / or rotor pole area. In some embodiments of the invention, the recess extends along the entire axial length of the tubular support structure. In some embodiments of the invention, the recess extends along only a portion of the axial length of the support structure. The recess can be formed by connecting first and second parallel side walls extending radially in the tubular support structure by a third wall. In some embodiments of the invention, the third wall is perpendicular to the first and second walls. In some embodiments of the present invention, the third wall is curved and has a curved shape that generally follows the curvature of the tubular support structure. The rotor can have any size. The recess in the tubular support structure can be adapted to allow radial adjustment of the rotor pole area or permanent magnet position, thereby adjusting the radial length of the portion extending out of the recess. It is made like that.

回転子、例えば管状支持構造体は、回転子と固定子の相互作用によって生成されるトルクを伝達するための手段を備えることができる。いくつかの実施例では、管状支持構造体は、生成されるトルクを伝達するためのシャフトに接続される。例えば、磁石及び/又は回転子磁極区域を取り付けるための取付面と向かい合う管状支持構造体の表面は、回転子をハブやシャフトなどに取り付けるために使用することができる。   A rotor, such as a tubular support structure, may comprise means for transmitting torque generated by the rotor-stator interaction. In some embodiments, the tubular support structure is connected to a shaft for transmitting the generated torque. For example, the surface of the tubular support structure that faces the mounting surface for mounting the magnet and / or rotor pole area can be used to mount the rotor to a hub, shaft, or the like.

任意の製品を製造するコストは、最終製品の精度要件に密接に関係付けられる。高精度の製造は、複雑で高価な製造技法を必要とし、又は製造された製品の比較的高い不良品発生率が避けられず、どちらにせよ高い製造コストをもたらす。変調極機械の回転子と固定子の効率的な相互作用を保証するために、高精度要件が適用される。これは、回転子の構成要素、例えば回転子磁極区域及び永久磁石のための対応する高精度要件を生み出す。しかし、複数の凹部を備える支持構造体を回転子に提供することによって、回転子磁極区域又は永久磁石を、管状支持構造体の凹部内へ半径方向で調節することができ、それにより凹部から半径方向に延びる部分の長さを調節できるようになる。これは、回転子磁極区域又は永久磁石の精度要件を低減し、したがってそれに対応して製造コストを下げる。本発明のいくつかの実施例では、凹部内に位置決めされた構成要素と凹部の背面と間の隙間には、適切な材料、例えばエポキシ接着剤など適切なタイプの接着剤が充填される。   The cost of manufacturing any product is closely related to the accuracy requirements of the final product. High-precision manufacturing requires complex and expensive manufacturing techniques, or a relatively high defect rate of the manufactured product is unavoidable, either resulting in high manufacturing costs. High accuracy requirements are applied to ensure efficient interaction between the rotor and stator of the modulating pole machine. This creates corresponding high accuracy requirements for the rotor components, such as the rotor pole area and the permanent magnet. However, by providing the rotor with a support structure comprising a plurality of recesses, the rotor pole area or permanent magnet can be adjusted radially into the recesses of the tubular support structure, thereby providing a radius from the recesses. The length of the portion extending in the direction can be adjusted. This reduces the accuracy requirements of the rotor pole area or permanent magnet and thus correspondingly reduces manufacturing costs. In some embodiments of the invention, the gap between the component positioned in the recess and the back of the recess is filled with a suitable material, for example, a suitable type of adhesive, such as an epoxy adhesive.

いくつかの実施例では、支持構造体は、凹部内の回転子磁極片又は永久磁石の半径方向調節中に接着剤を軸方向に輸送するための小さな凹部を備えることがある。これらの小さな凹部は、磁極片又は永久磁石の下の領域から接着剤が軸方向に逃げるためのそれぞれのチャネルを提供することができ、それにより公差の調節精度を高める。   In some embodiments, the support structure may include a small recess for axial transport of adhesive during radial adjustment of the rotor pole piece or permanent magnet in the recess. These small recesses can provide a respective channel for the adhesive to escape axially from the area under the pole piece or permanent magnet, thereby increasing tolerance adjustment accuracy.

また、管状支持構造体は、回転子磁極区域及び永久磁石を挿入することができるフレームを提供することによって、回転子部分の組立てプロセスを単純化する役割を果たすこともある。さらに、管状支持構造体は、より剛性の回転子を提供する役割を果たし、使用中の回転子の歪みの危険を低減する。管状支持構造体を高い精度で製造することができるので、得られる回転子の幾何学的なばらつきが低減し、これは、製品の全体的な品質を高め、人為的過失の危険を低減する。それにより、廃棄する必要がある回転子がより少なくなる。   The tubular support structure may also serve to simplify the assembly process of the rotor portion by providing a frame into which the rotor pole area and permanent magnet can be inserted. Further, the tubular support structure serves to provide a stiffer rotor, reducing the risk of rotor distortion during use. Because the tubular support structure can be manufactured with high precision, the resulting rotor geometrical variation is reduced, which increases the overall quality of the product and reduces the risk of human error. Thereby, fewer rotors need to be discarded.

本発明の利点は、管状支持構造体に凹部を有することによって、永久磁石又は回転子磁極区域の位置を修正できるようになり、個々の構成要素のより大きい公差に対応することができることである。これは、管状支持構造体の公差も含む。さらなる利点は、管状支持構造体が、本発明による回転子を簡単に良好な同心性で組み立てるためのフレームを提供することである。   An advantage of the present invention is that by having a recess in the tubular support structure, the position of the permanent magnet or rotor pole area can be modified to accommodate greater tolerances of the individual components. This includes the tolerance of the tubular support structure. A further advantage is that the tubular support structure provides a frame for simply assembling the rotor according to the invention with good concentricity.

いくつかの実施例では、管状支持構造体は、単一構成要素でよく、又は複数のセグメント若しくはモジュールとして提供されることもあり、例えば軸方向及び/又は円周方向で区画化されることがある。同様に、永久磁石及び/又は磁極片のいくつか又はそれぞれをモジュール化することができ、例えば、軸方向に区画化する、又は他の形で複数の構成要素に分割することができる。   In some embodiments, the tubular support structure may be a single component or may be provided as multiple segments or modules, for example, axially and / or circumferentially partitioned. is there. Similarly, some or each of the permanent magnets and / or pole pieces can be modularized, eg, axially partitioned or otherwise divided into multiple components.

本発明のいくつかの実施例では、回転子磁極区域は、軟磁性粉末など軟磁性材料から形成される。軟磁性粉末から回転子磁極区域を形成することによって回転子の製造を単純化することができ、磁束集中は、効果的な3次元磁束経路の利点を利用して、より効率的になることがある。   In some embodiments of the present invention, the rotor pole area is formed from a soft magnetic material, such as soft magnetic powder. Forming the rotor pole area from soft magnetic powder can simplify the manufacture of the rotor, and flux concentration can be made more efficient by taking advantage of an effective three-dimensional flux path. is there.

本発明のいくつかの実施例では、管状支持構造体は、非磁性材料、例えばアルミニウムやプラスチック、例えば押出成形アルミニウムや射出成形プラスチックなど、及び/又は他の適切な非磁性材料からなる。非磁性材料の管状支持構造体を製造することによって、回転子の磁気的特性が乱されることがない。   In some embodiments of the present invention, the tubular support structure is comprised of a non-magnetic material, such as aluminum or plastic, such as extruded aluminum or injection molded plastic, and / or other suitable non-magnetic material. By manufacturing a tubular support structure of non-magnetic material, the magnetic properties of the rotor are not disturbed.

第1の観点によれば、永久磁石は、前記管状支持構造体の前記凹部内に嵌め込まれ、回転子磁極区域は、2つの隣接する永久磁石の間に配置される。永久磁石を前記支持構造体の凹部内に嵌め込むことによって、永久磁石は、回転子磁極区域よりも半径方向に延び出る。これは、永久磁石によって生成される磁束のより効率的な利用を可能にする。   According to a first aspect, a permanent magnet is fitted in the recess of the tubular support structure, and the rotor pole area is arranged between two adjacent permanent magnets. By fitting the permanent magnet into the recess of the support structure, the permanent magnet extends radially beyond the rotor pole area. This allows a more efficient utilization of the magnetic flux generated by the permanent magnet.

本発明のいくつかの実施例では、回転子磁極区域は、前記支持構造体の前記凹部内に嵌め込まれる。   In some embodiments of the present invention, the rotor pole area is fitted within the recess of the support structure.

本発明のいくつかの実施例では、永久磁石又は回転子磁極区域は、前記凹部の側壁によって成される摩擦ばめによって、管状支持構造体の凹部内に嵌め込まれる。摩擦ばめを使用することによって、永久磁石又は回転子磁極区域を固定する簡単で確実な方法が提供される。摩擦ばめは、永久磁石又は回転子磁極区域よりもわずかに小さくなるように凹部を設計することによって生成することができる。摩擦力の調節は、凹部壁の制御下での変形によって容易に行うことができ、例えば、磁極区域又は磁石を損傷しないように十分に小さい望ましい力で曲げることができる材料のリップなどいくつかの一体設計機構によって容易に行うことができる。   In some embodiments of the present invention, the permanent magnet or rotor pole area is fitted into the recess of the tubular support structure by a friction fit formed by the sidewall of the recess. By using a friction fit, a simple and reliable method of securing the permanent magnet or rotor pole area is provided. The friction fit can be generated by designing the recess to be slightly smaller than the permanent magnet or rotor pole area. The adjustment of the frictional force can be easily done by deformation under the control of the recess walls, for example some lip of material that can be bent with a small enough desired force not to damage the pole area or the magnet This can be easily done by an integral design mechanism.

第2の観点によれば、本発明は、上述した回転子用の回転子磁極区域であって、前記凹部に嵌め込まれたとき、半径方向軸線を画定している前記凹部から半径方向に延びる回転子磁極区域において、
前記回転子磁極区域の第1の端部を形成し、前記支持構造体の凹部に少なくとも部分的に嵌め込まれるように適合された第1の一定幅区間であって、前記第1の一定幅区間が2つの平行な側壁を有し、それにより前記第1の一定幅区間での回転子磁極区域の幅が一定である第1の一定幅区間と、
前記第1の一定幅区間が終了する点から始まるテーパ付き区間であって、前記テーパ付き区間が2つの非平行の側壁を有し、それにより、前記テーパ付き区間での前記回転子磁極区域の幅が一定でないテーパ付き区間と
を有する回転磁極区域に関する。
According to a second aspect, the present invention is a rotor magnetic pole area for a rotor as described above, wherein when fitted into the recess, the rotation extends radially from the recess defining a radial axis. In the magnetic pole area,
A first constant width section that forms a first end of the rotor pole area and is adapted to be at least partially fitted into a recess of the support structure, the first constant width section. Has a first constant width section in which the width of the rotor pole section in the first constant width section is constant,
A tapered section starting from the end of the first constant width section, wherein the tapered section has two non-parallel side walls, whereby the rotor pole area in the tapered section; It relates to a rotating magnetic pole area having a tapered section with a non-constant width.

したがって、2つの隣接する回転子磁極区域のテーパ付き区間が、永久磁石のための平行な壁を有するスロット開口を形成し、それにより、高価な永久磁石の幾何形状を単純で低コストのものにできるようにする。   Thus, the tapered section of two adjacent rotor pole sections forms a slot opening with parallel walls for the permanent magnet, thereby making the expensive permanent magnet geometry simple and low cost It can be so.

本発明のいくつかの実施例では、第1の一定幅区間の側壁は、前記半径方向軸線と平行である。   In some embodiments of the invention, the sidewall of the first constant width section is parallel to the radial axis.

本発明のいくつかの実施例では、テーパ付き区間の側壁は、前記半径方向軸と非平行である。   In some embodiments of the invention, the sidewall of the tapered section is non-parallel to the radial axis.

本明細書においては、回転子磁極区域の長さは、回転子磁極区域が管状支持構造体内に嵌め込まれたときに管状支持構造体の半径方向軸線に沿って延びる寸法と定義し、回転子磁極区域の高さは、回転子磁極区域が管状支持構造体に嵌め込まれたときに管状支持構造体の軸線に沿って延びる寸法と定義し、回転子磁極区域の幅は、回転子磁極区域の長さ及び高さに垂直な寸法と定義する。   As used herein, the length of the rotor pole area is defined as the dimension that extends along the radial axis of the tubular support structure when the rotor pole area is fitted into the tubular support structure. The height of the area is defined as the dimension that extends along the axis of the tubular support structure when the rotor pole area is fitted into the tubular support structure, and the width of the rotor pole area is the length of the rotor pole area. It is defined as the dimension perpendicular to the height and height.

回転子磁極区域の高さは、第1の一定幅区間とテーパ付き区間との両方にわたって一定であることがある。第1の一定幅区間の長さは、凹部の深さ、例えば凹部の側壁の(半径方向での)高さにほぼ相当することがある。本発明のいくつかの実施例では、第1の一定幅区間の長さは、回転子磁極区域の全長の2〜30パーセントに相当する。本発明のいくつかの実施例では、第1の一定幅区間の長さは、回転子磁極区域の全長の5〜20パーセントに相当する。本発明のいくつかの実施例では、第1の一定幅区間の長さは、回転子磁極区域の全長の8〜12パーセントに相当する。   The height of the rotor pole area may be constant over both the first constant width section and the tapered section. The length of the first constant width section may correspond approximately to the depth of the recess, eg, the height (in the radial direction) of the sidewall of the recess. In some embodiments of the present invention, the length of the first constant width section corresponds to 2-30 percent of the total length of the rotor pole area. In some embodiments of the present invention, the length of the first constant width section corresponds to 5 to 20 percent of the total length of the rotor pole area. In some embodiments of the present invention, the length of the first constant width section corresponds to 8-12 percent of the total length of the rotor pole area.

テーパ付き区間は、任意の長さを有することがある。本発明のいくつかの実施例では、テーパ付き区間の長さは、回転子磁極区域の全長の40〜95パーセントに相当する。本発明のいくつかの実施例では、テーパ付き区間の長さは、回転子磁極区域の全長の60〜90パーセントに相当する。テーパ付き区間の長さは、永久磁石の半径方向長さによって決定することができる。本発明のいくつかの実施例では、テーパ付き区間の2つの側壁は、中心半径方向軸線に向かって角度を付けられた直線壁であり、それにより、回転子磁極区域の幅は、第1の一定幅区間からの距離が増加するにつれて半径方向軸線に沿って単調減少している。この設計は、回転子磁極区域が外側回転子で使用されるときに有利である。本発明のいくつかの実施例では、テーパ付き区間の2つの側壁は、中心半径方向軸線に離れるように角度を付けられた直線壁であり、それにより、回転子磁極区域の幅は、第1の一定幅区間からの距離が増加するにつれて半径方向軸線に沿って単調増加している。この設計は、回転子磁極区域が内側回転子で使用されるときに有利である。   The tapered section may have any length. In some embodiments of the present invention, the length of the tapered section represents 40-95 percent of the total length of the rotor pole area. In some embodiments of the present invention, the length of the tapered section corresponds to 60-90 percent of the total length of the rotor pole area. The length of the tapered section can be determined by the radial length of the permanent magnet. In some embodiments of the invention, the two sidewalls of the tapered section are straight walls that are angled toward the central radial axis so that the width of the rotor pole area is equal to the first As the distance from the constant width section increases, it decreases monotonically along the radial axis. This design is advantageous when the rotor pole area is used on the outer rotor. In some embodiments of the present invention, the two sidewalls of the tapered section are straight walls that are angled away from the central radial axis so that the width of the rotor pole area is equal to the first As the distance from the constant width section increases, it increases monotonically along the radial axis. This design is advantageous when the rotor pole area is used with the inner rotor.

回転子の円柱形状を保証するために、本発明のいくつかの実施例では、回転子磁極区域は、好ましくはテーパ付き区間を備える。上述したように、テーパ付き区間は、回転子磁極区域の幅が内側回転子に関しては拡張され、外側回転子に関しては減少されることを保証する。しかし、管状支持構造体の凹部に位置決めされるように適合された第1の一定幅区間をさらに有することによって、半径方向軸線に沿った移動で回転子磁極区域を凹部内に挿入することができるので、回転子磁極区域を利用する回転子の組立てを単純化することができる。これは、軸方向移動によって回転子磁極区域を凹部内に押し入れる手法に勝ることが示されている。なぜなら、回転子磁極区域の高さは典型的には大きいので、そのような押入れは挿入プロセスの開始時に回転子磁極区域を不安定にするからである。それにより製造コストを減少させることができる。さらに、第1の一定幅区間は、回転子磁極区域が内側回転子のために使用されるときに、より堅固な嵌合を保証する役割を果たす。   In order to ensure the cylindrical shape of the rotor, in some embodiments of the present invention, the rotor pole area preferably comprises a tapered section. As described above, the tapered section ensures that the width of the rotor pole area is expanded for the inner rotor and reduced for the outer rotor. However, by further having a first constant width section adapted to be positioned in the recess of the tubular support structure, the rotor pole area can be inserted into the recess by movement along the radial axis. Therefore, the assembly of the rotor using the rotor magnetic pole area can be simplified. This has been shown to be superior to the technique of pushing the rotor pole area into the recess by axial movement. This is because the height of the rotor pole area is typically large so that such indentation will make the rotor pole area unstable at the beginning of the insertion process. Thereby, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the first constant width section serves to ensure a tighter fit when the rotor pole area is used for the inner rotor.

本発明のいくつかの実施例では、回転子磁極区域が第2の一定幅区間をさらに備え、第2の一定幅区間は、テーパ付き区間が終了する点から始まり、前記回転子磁極区域の第2の端部を形成し、また前記第2の一定幅区間の側壁が平行であり、したがって前記回転子磁極区域の幅が、前記第2の一定幅区間において一定である。   In some embodiments of the present invention, the rotor pole section further comprises a second constant width section, the second constant width section starting from the point where the tapered section ends, 2 and the side walls of the second constant width section are parallel, so that the width of the rotor pole area is constant in the second constant width section.

いくつかの実施例では、第2の一定幅区間の2つの側壁は、半径方向軸線と平行である。   In some embodiments, the two sidewalls of the second constant width section are parallel to the radial axis.

第2の一定幅区間は、任意の長さを有することができる。本発明のいくつかの実施例では、第2の一定幅区間は、回転子磁極区域の全長の約2〜20パーセントに相当する長さを有する。本発明のいくつかの実施例では、第2の一定幅区間は、回転子磁極区域の全長の約5〜15パーセントに相当する長さを有する。   The second constant width section can have any length. In some embodiments of the present invention, the second constant width section has a length corresponding to about 2 to 20 percent of the total length of the rotor pole area. In some embodiments of the present invention, the second constant width section has a length corresponding to about 5 to 15 percent of the total length of the rotor pole area.

第2の一定幅区間を有することによって、2つの隣接する回転子磁極区域によって形成される空間の幅を、第2の一定幅区間が開始する点から減少させることができる。それにより、空間内に配置された磁石が半径方向でポケットから抜け落ちるのを防止することができる。   By having a second constant width section, the width of the space formed by the two adjacent rotor pole sections can be reduced from the point where the second constant width section begins. Thereby, it is possible to prevent the magnets arranged in the space from falling out of the pockets in the radial direction.

本発明のいくつかの実施例では、磁極区域の高さは長さよりも大きく、長さは幅よりも大きい。   In some embodiments of the invention, the height of the pole area is greater than the length and the length is greater than the width.

第3の観点によれば、本発明は、粉末圧縮を用いて、上で開示した及び以下に開示する回転子磁極区域を製造する方法であって、
第1の一定幅区間と第2の一定幅区間を備える、上で開示した及び以下に開示する回転子磁極区域の反転形状を有するダイを得るステップと、
前記ダイに、例えば鉄又は鉄ベース粉末などの磁性粉末を充填するステップと、
例えば2つ以上のパンチを使用してダイ内で変形可能な磁性粉末を圧縮するステップと
を含み、
前パンチの少なくとも一方が、得られる回転子磁極区域の半径方向軸線に沿って他方のパンチに対して移動し、ダイの第1の一定幅区間又は第2の一定幅区間の少なくとも一方に部分的に進入し、それにより、得られる回転子磁極区域の第1の一定幅区間又は第2の一定幅区間の少なくとも一方の長さが圧密中に短くなる
方法に関する。
According to a third aspect, the present invention is a method of manufacturing a rotor pole area as disclosed above and below using powder compression, comprising:
Obtaining a die having a reversal shape of the rotor pole area disclosed above and below, comprising a first constant width section and a second constant width section;
Filling the die with magnetic powder, such as iron or iron-based powder;
Compressing the deformable magnetic powder in the die using, for example, two or more punches,
At least one of the front punches moves relative to the other punch along the radial axis of the resulting rotor pole area and is partially in at least one of the first constant width section or the second constant width section of the die And thereby the length of at least one of the first constant width section or the second constant width section of the resulting rotor pole area is shortened during consolidation.

磁性粉末は、例えば、軟磁性鉄粉や、Co若しくはNiを含む粉末、又はそれらの一部を含有する合金でよい。軟磁性粉末は、実質的に純粋な水アトマイズ鉄粉、又は電気的絶縁体をコーティングされている不定形粒子を有する海綿鉄粉でよい。この文脈で、用語「実質的に純粋な」は、粉末が実質的にインクルージョンを含まず、不純物O、C、及びNの量が最小限に保たれることを意味する。平均粒径は、一般に300μm未満であり、10μm超である。   The magnetic powder may be, for example, soft magnetic iron powder, powder containing Co or Ni, or an alloy containing a part thereof. The soft magnetic powder may be substantially pure water atomized iron powder or sponge iron powder having irregular shaped particles coated with an electrical insulator. In this context, the term “substantially pure” means that the powder is substantially free of inclusions and the amount of impurities O, C, and N is kept to a minimum. The average particle size is generally less than 300 μm and greater than 10 μm.

しかし、軟磁性特性が十分なものであり、粉末がダイ圧密に適している限り、任意の軟磁性金属粉末又は金属合金粉末を使用することができる。   However, any soft magnetic metal powder or metal alloy powder can be used as long as the soft magnetic properties are sufficient and the powder is suitable for die compaction.

粉末粒子の電気的絶縁体は、無機材料からなることがある。特に適しているのは、(参照により本明細書に組み込む)米国特許第634265号に開示されている絶縁体のタイプであり、これは、絶縁性の酸素及びリン含有障壁を有する実質的に純粋な鉄からなるベース粉末の粒子に関する。絶縁された粒子を有する粉末は、Hoeganas AB(スウェーデン)から入手可能なSomaloy(登録商標)500、Somaloy(登録商標)550、又はSomaloy(登録商標)700として入手可能である。   The electrical insulator of the powder particles may be made of an inorganic material. Particularly suitable is the type of insulator disclosed in US Pat. No. 634,265 (incorporated herein by reference), which is substantially pure having an insulating oxygen and phosphorus containing barrier. The present invention relates to particles of base powder made of iron. Powders with insulated particles are available as Somaloy® 500, Somaloy® 550, or Somaloy® 700 available from Hoeganas AB (Sweden).

それにより、回転子磁極区域は、粉末形成法の使用によって同じ操作で効率的に行われ、その際、形成は、単一の圧密ツール・セットアップで行われる。   Thereby, the rotor pole area is efficiently performed in the same operation by use of a powder forming method, where the formation is performed in a single compacting tool setup.

ダイ内に一定幅区間を有することによって、パンチは、ダイを損傷せずに様々な度合いで区間内に移動することができる。これは、鉄粉の圧縮率のより大きな公差を許容し、製造コストをさらに下げる。   By having a constant width section in the die, the punch can move into the section to varying degrees without damaging the die. This allows for greater tolerances in iron powder compression and further reduces manufacturing costs.

第4の観点によれば、本発明は、変調極機械用の回転子を製造するための方法であって、前記回転子が、円周方向取付面を画定する管状支持構造体を備え、管状支持構造体が、支持構造体の取付面に沿って取付面に周期的に位置決めされた複数の細長い凹部を備え、細長い凹部が、管状支持構造体の軸方向に延び、各凹部が2つの側壁を有し、回転子が、軟磁性材料から形成された軸方向に延在する回転子磁極区域によって、互いに円周方向で分離された複数の永久磁石をさらに備える方法であって、
凹部それぞれの内部に永久磁石又は回転子磁極区域を少なくとも部分的に配置するステップであって、永久磁石又は回転子磁極区域が、凹部から出て半径方向に延び、それにより2つの隣接する凹部の間に複数のスロットを形成するステップと、
形成された各スロットの中に永久磁石又は回転子磁極区域を配置するステップと
を含む方法に関する。
According to a fourth aspect, the present invention is a method for manufacturing a rotor for a modulating pole machine, wherein the rotor comprises a tubular support structure that defines a circumferential mounting surface and is tubular. The support structure comprises a plurality of elongated recesses periodically positioned on the mounting surface along the mounting surface of the support structure, the elongated recesses extending in the axial direction of the tubular support structure, each recess having two sidewalls And the rotor further comprises a plurality of permanent magnets circumferentially separated from each other by an axially extending rotor pole section formed from a soft magnetic material,
At least partially disposing a permanent magnet or rotor pole area within each of the recesses, wherein the permanent magnet or rotor pole area extends radially out of the recess, thereby allowing the two adjacent recesses to Forming a plurality of slots therebetween;
Positioning a permanent magnet or rotor pole area within each formed slot.

本発明のいくつかの実施例では、この方法が、支持構造体と同心にエア・ギャップ固定具を配置するステップをさらに含み、回転子磁極区域又は永久磁石が、エア・ギャップ固定具に面する永久磁石又は回転子磁極区域の側面が前記エア・ギャップ固定具に接触するように凹部内で半径方向に調節される。   In some embodiments of the present invention, the method further includes positioning an air gap fixture concentrically with the support structure, wherein the rotor pole area or permanent magnet faces the air gap fixture. A side of the permanent magnet or rotor pole area is adjusted radially in the recess so that it contacts the air gap fixture.

エア・ギャップ固定具は、好ましくは、外側回転子を組み立てるときには円柱形であり、内側回転子を組み立てるときには管状である。エア・ギャップ固定具は、支持構造体の軸方向長さにほぼ等しい軸方向長さ、支持構造体よりも小さい軸方向長さ、又は支持構造体の軸方向長さを超える軸方向長さなど、任意の軸方向長さを有することができる。   The air gap fixture is preferably cylindrical when assembling the outer rotor and tubular when assembling the inner rotor. The air gap fixture may have an axial length that is approximately equal to the axial length of the support structure, an axial length that is smaller than the support structure, or an axial length that exceeds the axial length of the support structure, etc. Can have any axial length.

エア・ギャップ固定具を使用することによって、本発明による回転子を組み立てる迅速で簡単な方法が提供され、製造コストを下げる。さらに、エア・ギャップ固定具は、自動化された製造プロセスで使用することができ、それにより製造コストをさらに下げる。また、エア・ギャップ固定具は、最終製品でのばらつきがあまりないことを保証する役割を果たす。   By using an air gap fixture, a quick and simple method of assembling a rotor according to the present invention is provided, reducing manufacturing costs. Further, the air gap fixture can be used in an automated manufacturing process, thereby further reducing manufacturing costs. The air gap fixture also serves to ensure that there is not much variation in the final product.

本発明のいくつかの実施例では、エア・ギャップ固定具が、回転子磁極区域又は永久磁石とエア・ギャップ固定具の間の接触圧を強めるための磁性デバイスをさらに備える。   In some embodiments of the present invention, the air gap fixture further comprises a magnetic device for increasing the contact pressure between the rotor pole area or permanent magnet and the air gap fixture.

磁気デバイスは、磁極片又は永久磁石が前記磁性回路の一部を形成する磁束回路の一構成でよく、それにより、前記磁性回路によって引き起こされる磁力は、アプリケーション機械の所望のエア・ギャップ幾何形状を呈する固定具に近接して磁極片及び永久磁石を保持することができる。磁性回路は磁場源を含むことができ、磁場源は、磁場を生成するために制御可能な電流を維持するワイヤ及びコイルを使用した電磁石でよく、又は外部永久磁石によるものでよい。外部永久磁石は、回転子の永久磁石でよい。さらに、磁気固定具表面の表面に軸方向に延びる半径方向凹部が存在することがあり、組立てプロセス中に、回転子磁極片及び永久磁石の幾何学的制御をさらに向上させる。   The magnetic device may be a configuration of a magnetic flux circuit in which pole pieces or permanent magnets form part of the magnetic circuit, so that the magnetic force caused by the magnetic circuit is a desired air gap geometry of the application machine. The pole piece and the permanent magnet can be held in proximity to the fixture present. The magnetic circuit can include a magnetic field source, which can be an electromagnet using wires and coils that maintain a controllable current to generate the magnetic field, or can be by an external permanent magnet. The external permanent magnet may be a rotor permanent magnet. In addition, there may be axially extending radial recesses on the surface of the magnetic fixture surface, further improving the geometric control of the rotor pole pieces and permanent magnets during the assembly process.

磁性デバイスを備えるエア・ギャップ固定具を使用することによって、磁気エネルギーを使用して回転子磁極区域の位置を調節することができる。これは、製造コストをさらに下げる。   By using an air gap fixture with a magnetic device, magnetic energy can be used to adjust the position of the rotor pole area. This further reduces manufacturing costs.

第5の観点によれば、本発明は、電気的な回転機械であって、実質的に円形であり複数の歯を含む第1の固定子コア区域と、実質的に円形であり複数の歯を含む第2の固定子コア区域と、第1の円形固定子コア区域と第2の円形固定子コア区域の間に配置されたコアと、上に開示した及び/又は以下に開示する回転子とを備え、第1の固定子コア区域と、第2の固定子コア区域と、コイルと、回転子とが、共通の幾何学的な軸線を取り囲んでおり、第1の固定子コア区域と第2の固定子コア区域の複数の歯が、回転子に向かって突出するように配置され、第2の固定子コア区域の歯が、第1の固定子コア区域の歯に対して円周方向でずらされた電気的な回転機械に関する。   According to a fifth aspect, the present invention is an electrical rotating machine, the first stator core area being substantially circular and including a plurality of teeth, and the substantially circular and plurality of teeth. A second stator core section comprising: a core disposed between the first circular stator core section and the second circular stator core section; and the rotor disclosed above and / or below A first stator core section, a second stator core section, a coil, and a rotor surrounding a common geometric axis, and the first stator core section; The plurality of teeth of the second stator core area are arranged to protrude toward the rotor, and the teeth of the second stator core area are circumferential with respect to the teeth of the first stator core area The present invention relates to an electrical rotating machine that is shifted in direction.

本発明の様々な観点は、上述した及び後述する回転子及び回転子磁極区域、並びにさらなる製品手段を含めた様々な形態で実装することができ、それらの形態は、上述した観点の少なくとも1つに関連付けて述べた1つ又は複数の利益及び利点をそれぞれ生み出し、また、上述した観点及び/又は従属請求項で開示する観点の少なくとも1つに関連付けて述べる好ましい実施例に対応する1つ又は複数の好ましい実施例をそれぞれ有する。さらに、本明細書で述べる観点の1つに関連付けて説明する実施例を、他の観点にも適用することができることを理解されたい。   Various aspects of the present invention can be implemented in a variety of forms, including the rotor and rotor pole areas described above and below, and additional product means, which form at least one of the aspects described above. One or more corresponding to preferred embodiments described in connection with at least one of the aspects and / or the dependent claims, each generating one or more of the benefits and advantages mentioned in relation to Each of the preferred embodiments. Further, it should be understood that the embodiments described in connection with one of the aspects described herein may be applied to other aspects.

本発明の上記及び/又は追加の目的、特徴、及び利点を、本発明の実施例の以下の例示的であり非限定的な詳細な説明によって、添付図面を参照しながらさらに説明する。   The above and / or additional objects, features, and advantages of the present invention will be further described by the following illustrative, non-limiting detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

従来技術の変調極機械の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a prior art modulation pole machine. FIG. 従来技術の変調極機械の断面図である。1 is a cross-sectional view of a prior art modulation pole machine. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子の管状支持構造体を示す図である。FIG. 6 illustrates an outer rotor tubular support structure according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子の凹部のより詳細な図である。FIG. 4 is a more detailed view of a recess in the outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子の複数の永久磁石203を備える管状支持構造体を示す。Fig. 6 shows a tubular support structure comprising a plurality of permanent magnets 203 of the outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子を示す。2 illustrates an outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による内側回転子を示す図である。FIG. 6 shows an inner rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子に関する回転子磁極区域401を示す図である。FIG. 6 illustrates a rotor pole area 401 for an outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による回転子磁極区域502を製造する方法を示す図である。FIG. 6 illustrates a method of manufacturing a rotor pole area 502 according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子を示す。2 illustrates an outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による外側回転子の一部のより詳細な図である。FIG. 4 is a more detailed view of a portion of an outer rotor according to some embodiments of the present invention. 本発明のいくつかの実施例による回転子を示す図である。FIG. 3 shows a rotor according to some embodiments of the invention. 本発明のいくつかの実施例による回転子のより詳細な図である。FIG. 4 is a more detailed view of a rotor according to some embodiments of the invention. (a)および(b)は、磁気エア・ギャップ固定デバイスの一例を示す。(A) and (b) show an example of a magnetic air gap fixing device. 変調極機械の一例を示す図である。特に、(a)は、固定子10と回転子30を含む機械の活性部分の斜視図を示し、(b)は、機械の一部の拡大図を示す。It is a figure which shows an example of a modulation | alteration pole machine. In particular, (a) shows a perspective view of the active part of the machine including the stator 10 and the rotor 30, and (b) shows an enlarged view of a part of the machine. 図9の変調極機械の固定子10の一例を示す。An example of the stator 10 of the modulation pole machine of FIG. 9 is shown. 3相変調極機械の一例を示す図である。特に、(a)は、3相変調極機械の一例の活性部分を示し、(b)は、(a)の機械の固定子の一例を示す。It is a figure which shows an example of a three-phase modulation pole machine. In particular, (a) shows an active part of an example of a three-phase modulation pole machine, and (b) shows an example of a stator of the machine of (a).

以下の説明では添付図面を参照する。添付図面は、本発明を実施することができる方法を例示として示す。   The following description refers to the accompanying drawings. The accompanying drawings illustrate by way of example the manner in which the invention may be practiced.

本発明は、変調極電気機械100の分野にあり、その一例が、図1aに概略分解斜視図で示されている。変調極電気機械の固定子10は、基本的には、軟磁性コア構造体によって形成される複数の歯102に磁力を供給する中心単巻線20の使用によって特徴付けられる。ここでは、固定子コアは、巻線20の周りに形成される。それに対し、他の一般的な電気機械構造では、巻線は、個々の歯のコア区域の周りに形成される。変調極機械トポロジーの例は、時として、例えばクローポール型機械、クローフィート型機械、ランデル型機械、又はTFM機械として認識されている。より詳細には、図示した変調極電気機械100は、それぞれ複数の歯102を含む実質的に円形の2つの固定子コア区域14、16と、第1の円形固定子コア区域と第2の円形固定子コア区域の間に配置されたコイル20と、複数の永久磁石22を含む回転子30とを備える。さらに、固定子コア区域14、16、コイル20、及び回転子30は、共通の幾何学的軸線103を取り囲み、2つの固定子コア区域14、16の複数の歯が、閉回路の磁束経路を形成するために、回転子30に向かって突出するように配置される。図1における機械は、固定子の歯が回転子に向かって半径方向に突出しているので半径方向タイプのものであり、この場合には固定子が回転子を取り囲んでいる。しかし、固定子は、回転子に対して内側に配置することもでき、このタイプも以下の図面のいくつかに示す。以下に提示する本発明の範囲は、いかなる具体的なタイプの変調極電気機械にも限定されず、軸方向タイプと半径方向タイプ両方の機械に同様に適用することができ、また回転子に対して内側に配置された固定子にも、外側に配置された固定子にも適用することができる。同様に、本発明は、単相機械に限定されず、多相機械にも適用することができる。   The present invention is in the field of modulating pole electric machine 100, an example of which is shown in schematic exploded perspective view in FIG. 1a. The stator 10 of a modulating pole electric machine is basically characterized by the use of a central single winding 20 that provides a magnetic force to a plurality of teeth 102 formed by a soft magnetic core structure. Here, the stator core is formed around the winding 20. In contrast, in other common electromechanical structures, the windings are formed around the core area of individual teeth. Examples of modulated pole machine topologies are sometimes recognized as, for example, claw pole machines, claw feet machines, Landell machines, or TFM machines. More particularly, the illustrated modulation pole electric machine 100 includes two substantially circular stator core sections 14, 16 each including a plurality of teeth 102, a first circular stator core section, and a second circular section. A coil 20 disposed between the stator core sections and a rotor 30 including a plurality of permanent magnets 22 are provided. In addition, the stator core sections 14, 16, the coil 20, and the rotor 30 surround a common geometric axis 103, and the teeth of the two stator core sections 14, 16 provide a closed circuit flux path. In order to form, it is arranged to protrude toward the rotor 30. The machine in FIG. 1 is of the radial type since the teeth of the stator project radially towards the rotor, in which case the stator surrounds the rotor. However, the stator can also be arranged inside the rotor and this type is also shown in some of the following figures. The scope of the invention presented below is not limited to any specific type of modulating pole electric machine, but can be applied equally to both axial and radial type machines, and for rotors. Therefore, the present invention can be applied to a stator arranged on the inner side and a stator arranged on the outer side. Similarly, the present invention is not limited to single phase machines but can be applied to multiphase machines.

能動回転子構造体30は、偶数個のセグメント22、24から構成され、回転子磁極区域24とも呼ぶ半数のセグメントが軟磁性材料から形成され、残りの半数のセグメントが永久磁石材料22から形成される。現況技術の方法は、これらのセグメントを個別の構成要素として製造するものである。しばしば、セグメントの数が比較的多いことがあり、典型的には10〜50個程度の個別区域がある。永久磁石22は、永久磁石の磁化方向が実質的に円周方向である、すなわちそれぞれN極とS極が実質的に円周方向に向いているように配置される。さらに、円周方向で数えて1つおきの永久磁石22が、残りの永久磁石とは逆向きの磁化方向を有するように配置される。所望の機械構造での軟磁性磁極区域24の磁気的機能は完全に3次元であり、軟磁性磁極区域24が、3つの空間方向全てで高い透磁率を有して、様々な磁束を効率的に担うことができることが必要とされる。積層鋼板を使用する従来の設計は、鋼板の平面に垂直な方向では所要の高い透磁率を示さない。ここで、現況技術の積層鋼板構造よりも高い磁束等方性を示す軟磁性構造及び材料を使用することが有益である。   The active rotor structure 30 is composed of an even number of segments 22, 24, half of the segments, also referred to as the rotor pole area 24, are formed from soft magnetic material and the other half are formed from permanent magnet material 22. The The state of the art method is to manufacture these segments as separate components. Often, the number of segments can be relatively large, typically on the order of 10-50 individual areas. The permanent magnet 22 is arranged such that the magnetization direction of the permanent magnet is substantially circumferential, that is, the north and south poles are substantially oriented in the circumferential direction, respectively. Furthermore, every other permanent magnet 22 counted in the circumferential direction is arranged to have a magnetization direction opposite to that of the remaining permanent magnets. The magnetic function of the soft magnetic pole area 24 in the desired mechanical structure is completely three-dimensional, and the soft magnetic pole area 24 has a high permeability in all three spatial directions, making various magnetic fluxes efficient. It is necessary to be able to bear on. Conventional designs that use laminated steel sheets do not exhibit the required high permeability in the direction perpendicular to the plane of the steel sheet. Here, it is beneficial to use soft magnetic structures and materials that exhibit higher magnetic flux isotropy than the state of the art laminated steel sheet structures.

図1bは、図1のものと同じ半径方向変調極電気機械を、組み立てられた機械の断面図で示し、固定子の歯102が回転子に向かって延在する様子、及び2つの固定子コア区域14、16の固定子の歯が互いに対して回転方向でずらされている様子をより明瞭に示す。   FIG. 1b shows the same radially modulated pole electric machine as in FIG. 1 in a cross-sectional view of the assembled machine, with the stator teeth 102 extending towards the rotor, and two stator cores It shows more clearly how the stator teeth of the zones 14, 16 are offset in the rotational direction with respect to each other.

以下、図1a及び図1bに示される変調極電気機械の一部として使用することができる回転子の実例をより詳細に説明する。本願で述べる回転子を、上述したものとは異なるタイプの変調極機械の固定子と共に使用することもできることを理解すべきである。   In the following, examples of rotors that can be used as part of the modulating pole electric machine shown in FIGS. 1a and 1b will be described in more detail. It should be understood that the rotor described herein can also be used with stators of different types of modulating pole machines than those described above.

図2aは、本発明のいくつかの実施例による外側回転子の管状支持構造体201を示す。管状支持構造体201は、半径及び高さを有し、ここで、高さは、管状支持構造体201の軸方向軸線に沿って延びる。管状支持構造体201は、管状支持構造体201の内面である円周方向取付面に、支持構造体201の周縁に巡らせて周期的に位置決めされた複数の凹部202を備える。管状支持構造体201は、不透磁性材料、例えばアルミニウムやプラスチックなど非磁性材料からなることがある。複数の凹部202は、管状支持構造体の軸方向に延在する。図2bは、凹部のより詳細な図を示す。凹部は、管状支持構造体内に半径方向に延在する2つの平行な側壁205と206を備える。2つの平行な側壁205と206は、端壁207によってつなげられる。凹部は、管状支持構造体201の高さ全体にわたって延在する。   FIG. 2a shows an outer rotor tubular support structure 201 according to some embodiments of the present invention. Tubular support structure 201 has a radius and a height, where the height extends along the axial axis of tubular support structure 201. The tubular support structure 201 includes a plurality of recesses 202 that are periodically positioned around the periphery of the support structure 201 on a circumferential mounting surface that is an inner surface of the tubular support structure 201. The tubular support structure 201 may be made of an impermeable material, for example, a nonmagnetic material such as aluminum or plastic. The plurality of recesses 202 extend in the axial direction of the tubular support structure. FIG. 2b shows a more detailed view of the recess. The recess comprises two parallel side walls 205 and 206 extending radially in the tubular support structure. Two parallel side walls 205 and 206 are connected by an end wall 207. The recess extends over the entire height of the tubular support structure 201.

図2cは、本発明のいくつかの実施例による外側回転子の複数の永久磁石203を備える管状支持構造体を示す。複数の凹部それぞれに、永久磁石203が嵌められる。永久磁石203は、摩擦ばめによって、及び/又は適切なタイプの接着剤など任意の種類の固定手段によって、凹部202内に固定することができる。   FIG. 2c shows a tubular support structure comprising a plurality of permanent magnets 203 of the outer rotor according to some embodiments of the present invention. A permanent magnet 203 is fitted in each of the plurality of recesses. The permanent magnet 203 can be secured in the recess 202 by a friction fit and / or by any type of securing means such as an appropriate type of adhesive.

図2dは、本発明のいくつかの実施例による外側回転子を示す。外側回転子は、管状支持構造体201と、複数の永久磁石203と、複数の回転子磁極区域204とを備える。   FIG. 2d shows an outer rotor according to some embodiments of the present invention. The outer rotor includes a tubular support structure 201, a plurality of permanent magnets 203, and a plurality of rotor pole areas 204.

回転子磁極区域204は、支持構造体201の凹部202に嵌められた永久磁石によって形成されたスロット内に嵌められる。回転子磁極区域204は、永久磁石によって成される摩擦ばめによって、及び/又は適切なタイプの接着剤など任意のタイプの固定手段によって、永久磁石及び/又は支持構造体に固定することができる。永久磁石203は、支持構造体201の凹部202内に嵌められたとき、回転子磁極区域204よりもさらに半径方向外側に延び出る。それにより、永久磁石203によって生成された磁場のより大きくの割合を極性区域が利用して、回転子磁場を生成することができる。これは、永久磁石の磁気的要件を低減し、したがって、より小さな永久磁石を使用することができ、製造コストを下げる。図3は、図2dに示される外側回転子に対応する内側回転子を示す。   The rotor pole area 204 is fitted in a slot formed by a permanent magnet fitted in the recess 202 of the support structure 201. The rotor pole area 204 can be secured to the permanent magnet and / or support structure by a friction fit made by the permanent magnet and / or by any type of securing means such as a suitable type of adhesive. . The permanent magnet 203 extends further outward in the radial direction than the rotor magnetic pole area 204 when fitted in the recess 202 of the support structure 201. Thereby, the polar area can use a larger proportion of the magnetic field generated by the permanent magnet 203 to generate the rotor magnetic field. This reduces the magnetic requirements of the permanent magnet, and thus smaller permanent magnets can be used, reducing manufacturing costs. FIG. 3 shows an inner rotor corresponding to the outer rotor shown in FIG. 2d.

図4は、本発明のいくつかの実施例による外側回転子用の回転子磁極区域401を示す。回転子磁極区域401は、幅407と長さ406を有する。回転子磁極区域401は、3つの区間、すなわち第1の一定幅区間402と、テーパ付き区間403と、第2の一定幅区間404とを備える。第1の一定幅区間402は、支持構造体の凹部に少なくとも部分的に嵌められるように適合される。第1の一定幅区間402は、回転子磁極区域401の半径方向軸線に平行な2つの側壁を備え、それにより、第1の一定幅区間402において回転子磁極区域401の幅が一定であることを保証する。第1の一定幅区間の長さは、凹部の深さ、例えば凹部の2つの側壁の広がりにほぼ相当することがある。テーパ付き区間403は、回転子磁極区域401の半径方向軸線に対して等しいが逆の角度を有する2つの直線状の側壁を備え、したがって、テーパ付き区間の幅は、第1の一定幅区間402からの距離が増加すると共に単調減少する。しかし、他の実施例では、テーパ付き区間の側壁は、第1の一定幅区間402からの距離が増加すると共にテーパ付き区間での回転子磁極区域の幅が単調増加するように鏡映にされる。第2の一定幅区間404は、回転子磁極区域401の半径方向軸線に平行な2つの側壁を備え、それにより、第2の一定幅区間において回転子磁極区域401の幅が一定であることを保証する。さらに、第2の一定幅区間は、回転子磁極区域が外側回転子のために使用されるときには凹形端部405を備え、回転子磁極区域が内側回転子のために使用されるときには凸形端部を備える。本発明のいくつかの実施例では、回転子磁極区域は、第1の一定幅区間402とテーパ付き区間403のみを備える。   FIG. 4 illustrates a rotor pole area 401 for an outer rotor according to some embodiments of the present invention. The rotor pole area 401 has a width 407 and a length 406. The rotor magnetic pole section 401 includes three sections, namely a first constant width section 402, a tapered section 403, and a second constant width section 404. The first constant width section 402 is adapted to fit at least partially in the recess of the support structure. The first constant width section 402 comprises two sidewalls parallel to the radial axis of the rotor pole section 401 so that the width of the rotor pole section 401 is constant in the first constant width section 402. Guarantee. The length of the first constant width section may correspond approximately to the depth of the recess, for example, the spread of the two sidewalls of the recess. The tapered section 403 comprises two straight sidewalls having equal but opposite angles with respect to the radial axis of the rotor pole section 401, so that the width of the tapered section is the first constant width section 402. Monotonically decreases with increasing distance from However, in other embodiments, the sidewalls of the tapered section are mirrored such that the distance from the first constant width section 402 increases and the width of the rotor pole section in the tapered section increases monotonically. The The second constant width section 404 comprises two sidewalls parallel to the radial axis of the rotor pole area 401 so that the width of the rotor pole section 401 is constant in the second constant width section. Guarantee. Furthermore, the second constant width section comprises a concave end 405 when the rotor pole area is used for the outer rotor and is convex when the rotor pole area is used for the inner rotor. With an end. In some embodiments of the present invention, the rotor pole area comprises only a first constant width section 402 and a tapered section 403.

図5は、本発明のいくつかの実施例による回転子磁極区域502を製造する方法を示す。回転子磁極区域502は、ダイ501に鉄又は鉄ベース粉末を充填し、2つのパンチ505及び506で鉄粉を圧縮することによって製造される。ダイ501は、例えば図4に示されるような所望の回転子磁極区域の反転形状を有するが、ダイ501の第1の一定幅区間503及び第2の一定幅区間504の長さが延ばされているという点が異なる。これにより、パンチ505及び506は、得られる回転子磁極区域502の半径方向で移動できるようになり、ダイ501の第1の一定幅区間503及び第2の一定幅区間504に部分的に進入し、それによりダイ501内で鉄粉を圧縮し、回転子磁極区域502を形成する。   FIG. 5 illustrates a method of manufacturing a rotor pole area 502 according to some embodiments of the present invention. The rotor pole area 502 is manufactured by filling a die 501 with iron or iron-based powder and compressing the iron powder with two punches 505 and 506. The die 501 has a reverse shape of the desired rotor pole area as shown in FIG. 4, for example, but the lengths of the first constant width section 503 and the second constant width section 504 of the die 501 are extended. Is different. This allows the punches 505 and 506 to move in the radial direction of the resulting rotor pole area 502 and partially enters the first constant width section 503 and the second constant width section 504 of the die 501. , Thereby compressing the iron powder in the die 501 to form the rotor pole area 502.

図6aは、本発明のいくつかの実施例による外側回転子を示す。外側回転子は、管状支持構造体601と、複数の永久磁石603と、図4に示されるような複数の回転子磁極区域604とを備える。管状支持構造体は、支持構造体601の周縁に巡らせて周期的に位置決めされた複数の凹部602を備える。回転子磁極区域604は、管状支持構造体601の複数の凹部602に嵌められ、永久磁石603は、2つの隣接する回転子磁極区域604によって形成されたスロットに嵌められる。   FIG. 6a shows an outer rotor according to some embodiments of the present invention. The outer rotor comprises a tubular support structure 601, a plurality of permanent magnets 603, and a plurality of rotor pole areas 604 as shown in FIG. The tubular support structure includes a plurality of recesses 602 that are periodically positioned around the periphery of the support structure 601. The rotor pole area 604 is fitted in a plurality of recesses 602 in the tubular support structure 601 and the permanent magnet 603 is fitted in a slot formed by two adjacent rotor pole areas 604.

図6bは、図6aに示される外側回転子の一部のより詳細な図である。図6bは、管状支持構造体601の凹部602に嵌められた回転子磁極区域604の形状が、2つの隣接する回転子磁極区域604によって形成される空間に影響を及ぼす様子を示す。回転子磁極区域604のテーパ付き区間607は、2つの隣接する回転子磁極区域604の間に形成される空間の幅が、回転子磁極区域204のテーパ付き区間607に沿って一定であることを保証する。これにより、一定の幅を有する永久磁石605を空間内に嵌めることができるようになる。回転子磁極区域604に第2の一定幅区間608を設けることによって、2つの隣接する回転子磁極区域604の間に形成される空間の幅は、回転子磁極区域604の第2の一定幅区間608に沿って減少される。これは、空間内に閉じ込められた永久磁石603が、回転子から出て半径方向に摺動しないようにする。   FIG. 6b is a more detailed view of a portion of the outer rotor shown in FIG. 6a. FIG. 6 b shows how the shape of the rotor pole area 604 fitted in the recess 602 of the tubular support structure 601 affects the space formed by two adjacent rotor pole areas 604. The tapered section 607 of the rotor pole section 604 indicates that the width of the space formed between two adjacent rotor pole sections 604 is constant along the tapered section 607 of the rotor pole section 204. Guarantee. Thereby, the permanent magnet 605 having a certain width can be fitted into the space. By providing a second constant width section 608 in the rotor pole section 604, the width of the space formed between two adjacent rotor pole sections 604 is such that the second constant width section of the rotor pole section 604 is Decrease along 608. This prevents the permanent magnet 603 confined in the space from sliding out of the rotor in the radial direction.

図7aは、さらにエア・ギャップ固定具605を備える本発明のいくつかの実施例による回転子を示す。エア・ギャップ固定具は、回転子の製造中に、回転子磁極区域の正確な位置決めを保証することができる。エア・ギャップ固定具605は円柱形状を有することがあり、或いは、外側回転子を組み立てるときには円錐形状を有することがあり、また、内側回転子を組み立てるときには管形状を有することがある。エア・ギャップ固定具605を使用して、回転子磁極区域604を凹部602内で半径方向に調節することができる。エア・ギャップ固定具は、凹部602内での回転子磁極区域604の半径方向位置を調節するために磁気エネルギーを使用できるようにする磁気デバイスを備えることがある。回転子を組み立てた後、エア・ギャップ固定具を取り外すことができる。図7bは、図7aのより詳細な図を示す。エア・ギャップ固定具を使用することによって、本発明による回転子を組み立てる迅速で簡単な方法が提供され、製造コストを下げる。   FIG. 7 a shows a rotor according to some embodiments of the present invention that further comprises an air gap fixture 605. The air gap fixture can ensure accurate positioning of the rotor pole area during manufacture of the rotor. The air gap fixture 605 may have a cylindrical shape, or may have a conical shape when assembling the outer rotor, and may have a tubular shape when assembling the inner rotor. An air gap fixture 605 can be used to adjust the rotor pole area 604 radially within the recess 602. The air gap fixture may comprise a magnetic device that allows magnetic energy to be used to adjust the radial position of the rotor pole area 604 within the recess 602. After the rotor is assembled, the air gap fixture can be removed. FIG. 7b shows a more detailed view of FIG. 7a. By using an air gap fixture, a quick and simple method of assembling a rotor according to the present invention is provided, reducing manufacturing costs.

図8の(a)及び(b)は、磁気エア・ギャップ固定デバイスの一例を示す。磁気的なエア・ギャップ固定具605は概して円柱形の本体を備え、本体には、コイル852を収容するための円周方向凹部851があり、コイル852は、回転子磁極区域853を定位置に保つための制御可能な磁場を提供する。   FIGS. 8A and 8B show an example of a magnetic air gap fixing device. The magnetic air gap fixture 605 includes a generally cylindrical body having a circumferential recess 851 for receiving the coil 852, which places the rotor pole area 853 in place. Provide a controllable magnetic field to maintain.

図9は、変調極機械の一例を示す。特に、図9は、例えば単相機械の唯一の相、又は多相機械の1相の活性部分(または作用部分)を示す。図9の(a)は、固定子10と回転子30を含む機械の活性部分の斜視図を示す。図9の(b)は、機械の一部の拡大図を示す。   FIG. 9 shows an example of a modulation pole machine. In particular, FIG. 9 shows, for example, the single phase of a single phase machine, or the active portion (or working portion) of one phase of a multiphase machine. FIG. 9A shows a perspective view of the active part of the machine including the stator 10 and the rotor 30. FIG. 9B shows an enlarged view of a part of the machine.

図10は、図9の変調極機械の固定子10の一例を示す。特に、図10は、固定子10の切欠図を示す。   FIG. 10 shows an example of the stator 10 of the modulation pole machine of FIG. In particular, FIG. 10 shows a cutaway view of the stator 10.

機械は固定子10を備え、固定子10は中心単巻線20を備え、巻線20は、軟磁性コア構造体によって形成された複数の歯102に磁力を供給する。固定子コアは、巻線20の周りに形成される。それに対し、他の一般的な電気機械構造では、巻線は、個々の歯のコア区域の周りに形成される。より詳細には、図9及び図10の変調極電気機械は、それぞれ複数の歯102を含む実質的に環状の2つの固定子コア区域14、16と、第1の円形固定子コア区域と第2の円形固定子コア区域の間に配置された巻線20と、複数の永久磁石22を含む回転子30とを備える。さらに、固定子コア区域14、16、コイル20、及び回転子30は、共通の幾何学的軸線を取り囲み、2つの固定子コア区域14、16の複数の歯102が、閉回路の磁束経路を形成するために、回転子30に向かって突出するように配置される。2つの固定子コア区域14、16の固定子の歯は、互いに対して円周方向でずらされている。   The machine comprises a stator 10, which comprises a central single winding 20, which provides a magnetic force to a plurality of teeth 102 formed by a soft magnetic core structure. The stator core is formed around the winding 20. In contrast, in other common electromechanical structures, the windings are formed around the core area of individual teeth. More specifically, the modulating pole electric machine of FIGS. 9 and 10 includes two substantially annular stator core sections 14, 16 each including a plurality of teeth 102, a first circular stator core section, and a first circular stator core section. A winding 20 disposed between two circular stator core sections and a rotor 30 including a plurality of permanent magnets 22. Further, the stator core sections 14, 16, the coil 20, and the rotor 30 surround a common geometric axis, and the teeth 102 of the two stator core sections 14, 16 provide a closed circuit flux path. In order to form, it is arranged to protrude toward the rotor 30. The stator teeth of the two stator core sections 14, 16 are offset circumferentially with respect to each other.

各固定子区域は、隣接する歯の間に円周方向の磁束経路を提供する環状コア・バック部分261を備える。さらに、固定子は、2つの固定子コア区域の間に少なくとも1つの軸方向の磁束経路を提供する磁束ブリッジ又はヨーク構成要素18を備える。図9及び図10における機械では、固定子の歯は、回転子に向かって半径方向に突出し、この場合には回転子が固定子を取り囲んでいる。しかし、固定子は、回転子に対して外側に配置することもできる。本明細書で述べる回転子の実施例は、単相機械及び/又は多相機械で使用することができる。   Each stator section includes an annular core back portion 261 that provides a circumferential flux path between adjacent teeth. In addition, the stator comprises a flux bridge or yoke component 18 that provides at least one axial flux path between the two stator core sections. In the machine in FIGS. 9 and 10, the stator teeth project radially towards the rotor, in which case the rotor surrounds the stator. However, the stator can also be arranged outside the rotor. The rotor embodiments described herein can be used in single-phase and / or multi-phase machines.

能動回転子構造体30は、偶数個のセグメント22、24から構成され、回転子磁極区域24とも呼ぶ半数のセグメントが軟磁性材料から形成され、残りの半数のセグメントが永久磁石材料22から形成される。これらのセグメントは、個々の構成要素として製造することができる。例示のために、回転子の磁気的に活性の部分のみが図9及び図10に示されている。本明細書で述べる管状支持構造体は、図9及び図10には明示されていない。   The active rotor structure 30 is composed of an even number of segments 22, 24, half of the segments, also referred to as the rotor pole area 24, are formed from soft magnetic material and the other half are formed from permanent magnet material 22. The These segments can be manufactured as individual components. For illustration purposes, only the magnetically active portion of the rotor is shown in FIGS. The tubular support structure described herein is not explicitly shown in FIGS.

永久磁石22は、永久磁石の磁化方向が実質的に円周方向である、すなわちそれぞれN極とS極が実質的に円周方向を向いているように配置される。さらに、円周方向で数えて1つおきの永久磁石22が、その隣接する永久磁石とは逆向きの磁化方向を有するように配置される。所望の機械構造での軟磁性磁極区域24の磁気的機能は完全に3次元であり、各軟磁性磁極区域24が、3つの空間方向全てで高い透磁率を有して、様々な磁束を効率的に担うことができる。   The permanent magnet 22 is arranged such that the magnetization direction of the permanent magnet is substantially the circumferential direction, that is, the N pole and the S pole are respectively substantially oriented in the circumferential direction. Further, every other permanent magnet 22 counted in the circumferential direction is arranged to have a magnetization direction opposite to that of the adjacent permanent magnet. The magnetic function of the soft magnetic pole area 24 in the desired mechanical structure is completely three-dimensional, and each soft magnetic pole area 24 has a high permeability in all three spatial directions, making various fluxes efficient. Can bear it.

回転子30と固定子10のこの設計は、永久磁石22からの磁束集中を可能にするという利点があり、したがって、固定子10の歯に面する回転子30の表面が、隣接する永久磁石22の両方から、対面する歯の表面に対して総磁束を提供することができる。磁束集中は、各磁極区域24に面する永久磁石22の面積を、歯に面する面積で割った値の関数と見ることができる。特に、歯の円周方向ずれにより、磁極区域に面する歯は、能動エア・ギャップを生じており、このギャップは、磁極区域の軸方向での広がりの一部にわたってのみ延在する。それにも関わらず、永久磁石の軸方向での広がり全体からの磁束が、能動エア・ギャップに向けて、磁極区域において軸方向及び半径方向に方向付けられる。各磁極区域24のこれらの磁束集中特性は、回転子の永久磁石22として低コストの弱い永久磁石を使用できるようにし、しかも非常に高いエア・ギャップ磁束密度を実現できるようにする。磁束集中は、磁極区域を磁性粉末から作製して、効果的な3次元磁束経路を実現することによって促進することができる。さらに、この設計はまた、対応するタイプの機械よりも効率的な磁石の使用を可能にする。   This design of the rotor 30 and the stator 10 has the advantage of allowing magnetic flux concentration from the permanent magnet 22, so that the surface of the rotor 30 facing the teeth of the stator 10 is adjacent to the adjacent permanent magnet 22. Both can provide total magnetic flux to the facing tooth surfaces. The magnetic flux concentration can be viewed as a function of the area of the permanent magnet 22 facing each pole area 24 divided by the area facing the teeth. In particular, due to the circumferential misalignment of the teeth, the teeth facing the pole area create an active air gap that extends only over a portion of the axial extent of the pole area. Nevertheless, the magnetic flux from the entire axial extent of the permanent magnet is directed axially and radially in the pole area towards the active air gap. These flux concentration characteristics of each pole section 24 allow a low cost, weak permanent magnet to be used as the rotor permanent magnet 22 and still achieve a very high air gap flux density. Magnetic flux concentration can be facilitated by making the pole area from magnetic powder to achieve an effective three-dimensional magnetic flux path. Furthermore, this design also allows the use of magnets to be more efficient than the corresponding type of machine.

図9及び図10を引き続き参照すると、単相固定子10は、図9及び図10に示されるように単相機械の固定子として使用されること、及び/又は多相機械の1つの固定子相、例えば図11の機械の固定子相10a〜cの1つとして使用されることがある。固定子10は、それぞれ複数の歯102を備える2つの同一の固定子コア区域14、16を備える。各固定子コア区域は、プレスツールで所定形状に圧密された軟磁性粉末からなる。固定子コア区域が同一形状を有するとき、それらは同じツールでプレスすることができる。次いで、第2の作業において、2つの固定子コア区域が接合され、半径方向に延在する固定子コア歯を有する固定子コアを一体となって形成する。ここで、一方の固定子コア区域の歯が、他方の固定子コア区域の歯に対して軸方向及び円周方向でずらされている。   With continued reference to FIGS. 9 and 10, the single-phase stator 10 may be used as a stator for a single-phase machine as shown in FIGS. 9 and 10, and / or one stator for a multi-phase machine. It may be used as a phase, for example one of the stator phases 10a-c of the machine of FIG. The stator 10 comprises two identical stator core sections 14, 16 each comprising a plurality of teeth 102. Each stator core area is made of soft magnetic powder compacted into a predetermined shape with a press tool. When the stator core areas have the same shape, they can be pressed with the same tool. Then, in a second operation, the two stator core sections are joined together to integrally form a stator core having radially extending stator core teeth. Here, the teeth of one stator core area are offset in the axial and circumferential directions with respect to the teeth of the other stator core area.

各固定子コア区域14、16は一部片に圧密することができる。各固定子コア区域14、16は、環状コア・バック部分261の半径方向内縁部551によって画定された実質的に円形の中心開口を有する環状ディスクとして形成することができる。歯102は、環状ディスク形状コア・バックの半径方向外縁部から半径方向外側に突出する。内縁部551と歯102の間の環状部分は、半径方向及び円周方向の磁束経路、及びコイル20を収容する円周方向キャビティの側壁を提供する。各固定子コア区域は、内縁部551又はその付近に円周方向フランジ18を備える。組み立てられた固定子では、円周方向フランジ18は、固定子コア区域の内側、すなわちコイル20及び他方の固定子コア区域に面する側に配置される。図9及び図10に示される実施例では、固定子コア区域14、16は、同一の構成要素として形成される。特に、両方の固定子コア区域が、それぞれ他方の固定子コア区域に向かって突出するフランジ18を備える。組み立てられた固定子では、フランジ18は、互いに当接し、軸方向磁束ブリッジを形成し、固定子コア区域の間に軸方向の磁束経路を提供することができる。したがって、外側回転子機械用の組み立てられた固定子では、コイルは、フランジ18によって形成された固定子コア・バックを取り囲む。   Each stator core section 14, 16 can be consolidated into a piece. Each stator core section 14, 16 may be formed as an annular disc having a substantially circular central opening defined by a radially inner edge 551 of the annular core back portion 261. The teeth 102 project radially outward from the radially outer edge of the annular disk-shaped core back. The annular portion between the inner edge 551 and the teeth 102 provides radial and circumferential flux paths and a circumferential cavity sidewall that houses the coil 20. Each stator core area includes a circumferential flange 18 at or near the inner edge 551. In the assembled stator, the circumferential flange 18 is arranged inside the stator core area, ie on the side facing the coil 20 and the other stator core area. In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the stator core sections 14, 16 are formed as identical components. In particular, both stator core sections are provided with flanges 18 each projecting towards the other stator core section. In the assembled stator, the flanges 18 can abut one another to form an axial flux bridge and provide an axial flux path between the stator core sections. Thus, in the assembled stator for the outer rotor machine, the coil surrounds the stator core back formed by the flange 18.

各歯102は、エア・ギャップに面する境界面262を有する。機械の動作中、磁束は、境界面262を通って、エア・ギャップを介し、且つ回転子の磁極片の対応する境界面を通って伝達される。   Each tooth 102 has an interface 262 that faces the air gap. During machine operation, magnetic flux is transmitted through interface 262, through the air gap, and through the corresponding interface of the rotor pole pieces.

図11(a)は、3相変調極機械の一例の活性部分を示し、図11(b)は、図11(a)の機械の固定子の一例を示す。この機械は、固定子10と回転子30を備える。固定子10は、図9及び図10に関連して述べたものとそれぞれ同様の3つの固定子相区域10a、b、cを含む。特に、各固定子相区域は、それぞれの固定子構成要素の対14a、16a;14b、16b;及び14c;16cをそれぞれ備え、各対が、それぞれ1つの円周方向巻線20a〜cを保持する。   FIG. 11 (a) shows the active part of an example of a three-phase modulation pole machine, and FIG. 11 (b) shows an example of the stator of the machine of FIG. 11 (a). This machine includes a stator 10 and a rotor 30. Stator 10 includes three stator phase sections 10a, b, c, each similar to that described in connection with FIGS. In particular, each stator phase section comprises a respective stator component pair 14a, 16a; 14b, 16b; and 14c; 16c, each pair holding one circumferential winding 20a-c, respectively. To do.

したがって、図9及び図10の実例と同様に、図11の各電気変調極機械固定子相区域10a〜cは、中央コイル20a〜c、例えば単巻線を備え、中央コイル20a〜cは、軟磁性コア構造体によって形成される複数の歯102に磁力を供給する。より詳細には、図示した電気変調極機械100の各固定子相10a〜cは、それぞれ複数の歯102を含み実質的に環状である2つの固定子コア区域14と、第1の円形固定子コア区域と第2の円形固定子コア区域の間に配置されたコイル20とを備える。さらに、各固定子相の固定子コア区域14とコイル20は、共通の軸線を取り囲み、固定子コア区域14の複数の歯102が、半径方向外側に突出するように配置される。図11の実例では、回転子30は、固定子10と同軸に配置され、固定子を取り囲み、固定子と回転子の歯102の間にエア・ギャップを形成する。回転子は、図9及び図10に関連して述べたように交互の永久磁石22と磁極片24として提供することができるが、軸方向に全ての固定子相区域にわたって延在する。   Thus, similar to the examples of FIGS. 9 and 10, each electrically modulated pole machine stator phase section 10a-c of FIG. 11 comprises a central coil 20a-c, eg, a single winding, where the central coils 20a-c are Magnetic force is supplied to the plurality of teeth 102 formed by the soft magnetic core structure. More particularly, each stator phase 10a-c of the illustrated electrical modulation pole machine 100 includes two stator core sections 14 each having a plurality of teeth 102 and being substantially annular, and a first circular stator. A coil 20 disposed between the core section and the second circular stator core section. Furthermore, the stator core section 14 and the coil 20 of each stator phase surround a common axis, and the plurality of teeth 102 of the stator core section 14 are arranged to project radially outward. In the example of FIG. 11, the rotor 30 is disposed coaxially with the stator 10, surrounds the stator, and forms an air gap between the stator and the rotor teeth 102. The rotor can be provided as alternating permanent magnets 22 and pole pieces 24 as described in connection with FIGS. 9 and 10, but extends axially across all stator phase areas.

いくつかの実施例を詳細に説明して図示してきたが、本発明はそれらに限定されず、添付の特許請求の範囲で定義する主題の範囲内で他の形で実施することもできる。特に、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施例を利用することもでき、構造的及び機能的な変更を行うこともできることを理解されたい。   While several embodiments have been described and illustrated in detail, the present invention is not limited thereto and may be implemented in other ways within the scope of the subject matter defined in the appended claims. In particular, it should be understood that other embodiments may be utilized and structural and functional changes may be made without departing from the scope of the invention.

本明細書で開示する本発明の実施例は、電動自転車又は他の電動車両、特に軽量車両のためのダイレクト・ホイール・ドライブ・モータのために使用することができる。そのような用途では、高いトルク、比較的低い速度、及び低コストという要件が課されることがある。これらの要件は、高い回転子アセンブリ・ルーチンによるコスト要件に適合して見合うように、小さな体積の永久磁石及びワイヤ・コイルを使用したコンパクトな幾何形状での比較的多数の磁極を有するモータによって実現することができる。   The embodiments of the invention disclosed herein can be used for direct wheel drive motors for electric bicycles or other electric vehicles, particularly lightweight vehicles. Such applications may impose requirements for high torque, relatively low speed, and low cost. These requirements are met by a motor with a relatively large number of magnetic poles in a compact geometry using small volume permanent magnets and wire coils to meet and meet the cost requirements of high rotor assembly routines. can do.

いくつかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段のうちのいくつかを、ハードウェアの同一の要素によって具現化することができる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に挙げられている又は異なる実施例で述べられているとしても、単にそれだけでは、これらの手段の組合せを利用することができないということは意味しない。   In the device claim enumerating several means, several of these means can be embodied by one and the same item of hardware. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims or described in different embodiments does not mean that a combination of these measures cannot be used by itself.

本明細書で使用するとき、用語「備える/備えている」は、記載された特徴(feature)、整数、ステップ、又は構成要素の存在を特定するものであり、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、構成要素の存在又は追加、或いはそれらの群の存在又は追加を除外するものではないことを強調しておく。   As used herein, the term “comprising / comprising” identifies the presence of a described feature, integer, step, or component, and includes one or more other features. It is emphasized that this does not exclude the presence or addition of integers, steps, components, or the presence or addition of groups thereof.

Claims (19)

変調極機械用の回転子であって、該変調極機械の固定子の固定子磁場と相互作用するための回転子磁場を生成するように構成された回転子において、
円周方向取付面を画定する管状支持構造体であって、該管状支持構造体の軸方向に延びる複数の細長い凹部を前記取付面に有している管状支持構造体と、
前記回転子磁場を生成するように前記回転子の円周方向に磁化された複数の永久磁石であって、前記複数の永久磁石は、該永久磁石によって生成された前記回転子磁場を少なくとも半径方向に方向付けるために、軸方向に延びる回転子磁極区域によって前記回転子の円周方向に互いに分離されている複数の永久磁石と
を有し、
前記複数の永久磁石は、前記複数の凹部それぞれの中に少なくとも部分的に半径方向に延び、またそれぞれの回転子磁極区域が、2つの隣接する永久磁石の間に配置されている
回転子。
A rotor for a modulating pole machine, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interacting with the stator magnetic field of the stator of the modulating pole machine;
A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, wherein the mounting surface has a plurality of elongated recesses extending in the axial direction of the tubular support structure;
A plurality of permanent magnets magnetized in a circumferential direction of the rotor so as to generate the rotor magnetic field, the plurality of permanent magnets at least in a radial direction the rotor magnetic field generated by the permanent magnets; A plurality of permanent magnets separated from each other in the circumferential direction of the rotor by axially extending rotor magnetic pole sections,
The plurality of permanent magnets extend at least partially radially into each of the plurality of recesses, and each rotor pole area is disposed between two adjacent permanent magnets.
前記複数の凹部が、前記永久磁石の位置を半径方向に調節できるようになされており、それによって、凹部から外に延び出た各永久磁石の一部の半径方向長さが調節可能になされている請求項1に記載の回転子。   The plurality of recesses are adapted to adjust the position of the permanent magnet in the radial direction, whereby the radial length of a part of each permanent magnet extending outward from the recess is made adjustable. The rotor according to claim 1. 各永久磁石が、前記凹部の2つの側壁と接触している請求項1又は2に記載の回転子。   The rotor according to claim 1 or 2, wherein each permanent magnet is in contact with two side walls of the recess. 前記永久磁石が、前記凹部の側壁によって形成される摩擦ばめによって前記管状支持構造体の凹部内に嵌め込まれる請求項1から3までのいずれか一項に記載の回転子。   The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the permanent magnet is fitted into the recess of the tubular support structure by a friction fit formed by a side wall of the recess. 変調極機械用の回転子であって、該変調極機械の固定子の固定子磁場と相互作用するための回転子磁場を生成するように構成された回転子において、
円周方向取付面を画定する管状支持構造体であって、該管状支持構造体の軸方向に延びる複数の細長い凹部を前記取付面に有している管状支持構造体と、
前記回転子磁場を生成するように前記回転子の円周方向に磁化された複数の永久磁石であって、前記複数の永久磁石は、該永久磁石によって生成された前記回転子磁場を少なくとも半径方向に方向付けるために、軸方向に延びる回転子磁極区域によって前記回転子の円周方向で互いに分離されている複数の永久磁石と
を有し、
少なくとも1つの回転子磁極区域が、前記複数の凹部の1つの中に少なくとも部分的に半径方向に延びており、回転子磁極区域が、前記支持構造体の凹部に嵌め込まれたとき、半径方向軸線を画定している前記凹部から半径方向に延びており、また前記回転子磁極区域が、
前記回転子磁極区域の第1の端部を形成し、前記支持構造体の凹部に少なくとも部分的に嵌め込まれるようになされた第1の一定幅区間であって、前記第1の一定幅区間における前記回転子磁極区域の幅が一定であるように2つの平行な側壁を有する第1の一定幅区間と、
前記第1の一定幅区間が終了する点から始まるテーパ付き区間であって、前記テーパ付き区間が、前記テーパ付き区間での前記回転子磁極区域の幅が一定でないように2つの非平行の側壁を有するテーパ付き区間と
を有している
回転子。
A rotor for a modulating pole machine, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interacting with the stator magnetic field of the stator of the modulating pole machine;
A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, wherein the mounting surface has a plurality of elongated recesses extending in the axial direction of the tubular support structure;
A plurality of permanent magnets magnetized in a circumferential direction of the rotor so as to generate the rotor magnetic field, the plurality of permanent magnets at least in a radial direction the rotor magnetic field generated by the permanent magnets; A plurality of permanent magnets separated from each other in the circumferential direction of the rotor by axially extending rotor pole areas,
At least one rotor pole area extends at least partially radially into one of the plurality of recesses, and the rotor pole area is fitted in the recess of the support structure when the radial axis is Extending radially from the recess defining the rotor, and the rotor pole area is
A first constant width section forming a first end of the rotor pole area and adapted to be at least partially fitted into a recess of the support structure, wherein the first constant width section A first constant width section having two parallel sidewalls so that the width of the rotor pole area is constant;
Two non-parallel sidewalls that are tapered sections starting from the end of the first constant width section, the tapered section being such that the width of the rotor pole section in the tapered section is not constant And a rotor having a tapered section.
前記回転子磁極区域は、前記テーパ付き区間が終了する点から始まって前記回転子磁極区域の第2の端部を形成する第2の一定幅区間をさらに有し、前記回転子磁極区域の幅が前記第2の一定幅区間において一定であるように前記第2の一定幅区間の側壁が平行である請求項5に記載の回転子。   The rotor pole section further comprises a second constant width section starting from the point where the tapered section ends and forming a second end of the rotor pole section, the width of the rotor pole section 6. The rotor according to claim 5, wherein side walls of the second constant width section are parallel so that is constant in the second constant width section. 前記複数の凹部が、前記回転子磁極区域の位置を半径方向に調節できるようになされており、それによって、凹部から外に延び出た各回転子磁極区域の一部の半径方向長さが調節可能になされている請求項5又は6に記載の回転子。   The plurality of recesses are adapted to radially adjust the position of the rotor pole area, thereby adjusting the radial length of a portion of each rotor pole area extending out of the recess. The rotor according to claim 5 or 6, which is made possible. 前記回転子磁極区域が、前記凹部の側壁によって形成される摩擦ばめによって前記管状支持構造体の凹部内に嵌め込まれる請求項5から7までのいずれか一項に記載の回転子。   The rotor according to any one of claims 5 to 7, wherein the rotor magnetic pole area is fitted into the recess of the tubular support structure by a friction fit formed by a sidewall of the recess. 前記円周方向取付面が、前記管状支持構造体の内面である請求項1から8までのいずれか一項に記載の回転子。   The rotor according to any one of claims 1 to 8, wherein the circumferential mounting surface is an inner surface of the tubular support structure. 前記円周方向取付面が、前記管状支持構造体の外面である請求項1から9までのいずれか一項に記載の回転子。   The rotor according to any one of claims 1 to 9, wherein the circumferential mounting surface is an outer surface of the tubular support structure. 前記回転子磁極区域が軟磁性材料から作られる請求項1から10までのいずれか一項に記載の回転子。   11. A rotor as claimed in any one of the preceding claims, wherein the rotor pole area is made from a soft magnetic material. 前記管状支持構造体が、アルミニウムやプラスチックなど非磁性材料から作られる請求項1から11までのいずれか一項に記載の回転子。   The rotor according to any one of claims 1 to 11, wherein the tubular support structure is made of a nonmagnetic material such as aluminum or plastic. 回転子磁極区域において、
前記回転子磁極区域の第1の端部を形成し、支持構造体の凹部に少なくとも部分的に嵌められるように適合された第1の一定幅区間であって、前記第1の一定幅区間での回転子磁極区域の幅が一定であるように2つの平行な側壁を有する第1の一定幅区間と、
前記第1の一定幅区間が終了する点から始まるテーパ付き区間であって、前記テーパ付き区間での前記回転子磁極区域の幅が一定でないように2つの非平行の側壁を有するテーパ付き区間と
を有する回転子磁極区域。
In the rotor pole area,
A first constant width section that forms a first end of the rotor pole area and is adapted to be at least partially fitted in a recess of a support structure, wherein the first constant width section A first constant width section having two parallel sidewalls so that the width of the rotor pole area of
A tapered section starting from a point where the first constant width section ends, and a tapered section having two non-parallel side walls so that the width of the rotor magnetic pole section in the tapered section is not constant; Rotor pole area with.
前記テーパ付き区間が終了する点から始まって前記回転子磁極区域の第2の端部を形成する第2の一定幅区間をさらに有し、前記回転子磁極区域の幅が前記第2の一定幅区間において一定であるように前記第2の一定幅区間の側壁が平行である請求項13に記載の回転子磁極区域。   And further comprising a second constant width section starting from the end of the tapered section and forming a second end of the rotor pole section, wherein the width of the rotor pole section is the second constant width. The rotor pole area of claim 13, wherein the side walls of the second constant width section are parallel so as to be constant in the section. 粉末圧縮を用いて請求項13又は14に記載の回転子磁極区域を製造する方法であって、
第1の一定幅区間と第2の一定幅区間とを有する回転子磁極区域の反転形状を有するダイを得るステップと、
前記ダイに磁性粉末を充填するステップと、
少なくとも2つのパンチを使用して前記ダイ内で前記磁性粉末を圧縮するステップと
を含み、
前記パンチの少なくとも一方が、製造される回転子磁極区域の半径方向軸線に沿って他方のパンチに対して移動し、前記ダイの前記第1の一定幅区間又は前記第2の一定幅区間の少なくとも一方に部分的に進入し、それによって、製造される回転子磁極区域の前記第1の一定幅区間又は第2の一定幅区間の少なくとも一方の長さが短くされる
方法。
A method for producing a rotor pole area according to claim 13 or 14 using powder compression, comprising:
Obtaining a die having an inverted shape of a rotor pole section having a first constant width section and a second constant width section;
Filling the die with magnetic powder;
Compressing the magnetic powder in the die using at least two punches;
At least one of the punches moves relative to the other punch along a radial axis of the rotor pole area to be manufactured, and at least one of the first constant width section or the second constant width section of the die Method of partially entering one, whereby the length of at least one of the first constant width section or the second constant width section of the rotor pole area to be manufactured is shortened.
変調極機械用の回転子を製造するための方法であって、前記回転子が、円周方向取付面を画定する管状支持構造体を有し、前記管状支持構造体が、前記支持構造体の前記取付面に沿って前記取付面に周期的に位置決めされた複数の細長い凹部を有し、前記細長い凹部が、前記管状支持構造体の軸方向に延び、各凹部が2つの側壁を有し、前記回転子が複数の永久磁石をさらに有し、前記複数の永久磁石が、軟磁性材料から形成された軸方向に延びる回転子磁極区域によって互いに円周方向に分離されている方法において、
前記凹部それぞれの内部に永久磁石又は回転子磁極区域を少なくとも部分的に配置するステップであって、前記永久磁石又は回転子磁極区域が、凹部から出て半径方向に延び、それによって2つの隣接する凹部の間に複数のスロットを形成するステップと、
前記形成された各スロットの中に永久磁石又は回転子磁極区域を配置するステップと
を含む方法。
A method for manufacturing a rotor for a modulating pole machine, wherein the rotor has a tubular support structure that defines a circumferential mounting surface, the tubular support structure being a part of the support structure. A plurality of elongated recesses periodically positioned on the mounting surface along the mounting surface, the elongated recesses extending in an axial direction of the tubular support structure, each recess having two sidewalls; The rotor further comprises a plurality of permanent magnets, wherein the plurality of permanent magnets are circumferentially separated from each other by an axially extending rotor pole section formed from a soft magnetic material,
At least partially disposing a permanent magnet or rotor pole area within each of the recesses, wherein the permanent magnet or rotor pole area extends radially out of the recess and thereby two adjacent Forming a plurality of slots between the recesses;
Placing a permanent magnet or rotor pole area within each formed slot.
前記支持構造体と同心にエア・ギャップ固定具を配置するステップをさらに含み、回転子磁極区域又は永久磁石は、前記エア・ギャップ固定具に面する永久磁石又は回転子磁極区域の側面が前記エア・ギャップ固定具に接触するように、凹部内で半径方向に調節される請求項16に記載の方法。   And further comprising the step of positioning an air gap fixture concentrically with the support structure, wherein the rotor pole area or permanent magnet has a side surface of the permanent magnet or rotor pole area facing the air gap fixture. 17. The method of claim 16, wherein the method is adjusted radially within the recess to contact the gap fixture. 前記エア・ギャップ固定具が、回転子磁極区域又は永久磁石と前記エア・ギャップ固定具との間の接触圧を強めるための磁性デバイスをさらに有する請求項17に記載の変調極機械用の回転子を製造するための方法。   The rotor for a modulation pole machine according to claim 17, wherein the air gap fixture further comprises a magnetic device for increasing the contact pressure between a rotor pole area or a permanent magnet and the air gap fixture. Method for manufacturing. 固定子と、請求項1から12までのいずれか一項に記載の回転子とを有する変調極機械であって、前記固定子が、
前記回転子に向かって半径方向に突出する複数の歯をそれぞれ含む第1及び第2の固定子コア区域と、
前記第1の固定子コア区域と第2の固定子コア区域の間に配置された巻線と
を有し、
前記第2の固定子コア区域の歯が、前記第1の固定子コア区域の歯に対して円周方向でずらされ、また前記永久磁石を分離するように軸方向に延びる回転子磁極区域が、前記第1の固定子コア区域と前記第2の固定子コア区域の両方に対して軸方向に延び、
前記回転子の前記永久磁石の磁化方向が実質的に円周方向であり、それによって、前記変調極機械の使用中、軸方向に延びる磁極区域内で生成された磁束経路が少なくとも円周方向及び軸方向に延び、前記隣接する永久磁石の対面する領域から前記固定子区域の1つの歯の位置に磁束を集中させ、また1つおきの永久磁石の磁化方向が、間にある永久磁石の磁化方向と逆である
変調極機械。
A modulation pole machine having a stator and a rotor according to any one of claims 1 to 12, wherein the stator is
First and second stator core sections each including a plurality of teeth projecting radially toward the rotor;
A winding disposed between the first stator core section and the second stator core section;
A rotor pole area extending axially to separate the permanent magnets, wherein teeth of the second stator core area are circumferentially offset relative to the teeth of the first stator core area Extending axially relative to both the first stator core area and the second stator core area;
The direction of magnetization of the permanent magnet of the rotor is substantially circumferential, so that during use of the modulating pole machine, the magnetic flux path generated in the axially extending magnetic pole section is at least circumferentially and The magnetic flux is concentrated in the axial direction from the facing area of the adjacent permanent magnet to the position of one tooth of the stator section, and the magnetization direction of every other permanent magnet is the magnetization of the permanent magnet in between Modulating pole machine that is opposite to direction.
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