JP2017537595A - 空洞を有する固定子を備えた自動車用電気機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用の、特に自動車の電動過給機用の、電気機械（１０）、例えば、可変リラクタンスまたは永久磁石を有する電動モータであって、歯（１６；１８）を有する回転子（１２）および固定子（１４）を備え、固定子（１２）が、歯（１８）の間の空間とは別に、少なくとも１つの空洞（３４；３６）を有する電気機械に関する。また、本発明は、コンプレッサホイールと、コンプレッサホイールを回転駆動させる電気機械（１０）とを備えた、自動車の電動過給機にも関する。

Description

本発明は、自動車用、特に電動過給機用の、電気機械、例えば、可変リラクタンスまたは永久磁石を有した電動モータに関する。また、本発明は、このような可変リラクタンスまたは永久磁石を有する電動モータを備えた、自動車の電動過給機にも関する。

自動車の内燃機関の給気系に、電動過給機（英語では「electric supercharger」）を実装することが知られている。

このような電動過給機は、従来、自動車の内燃機関の吸気ラインにおいて、ターボチャージャの上流または下流に実装されている。代替的にまたはさらに、本出願人による仏国特許出願公開第２９９１７２５号（特許文献１）に記載されているような圧縮機が、内燃機関の排ガス再循環装置のライン上に実装されていてもよい。

電動過給機は、従来、圧縮機に入る空気を圧縮するホイール、およびホイールを回転駆動させる電気機械、例えば可変リラクタンスまたは永久磁石を有する電動モータを有する。

排ガスによって駆動するターボチャージャとは異なり、このような電気機械によって作動する電動過給機は、非常に短い応答時間を有する。これによって、低い回転数で内燃機関のトルクが強化され、ターボチャージャの応答時間を補い、そして、電動過給機を備える内燃機関を搭載した自動車の加速を改善することができる。

しかしながら、このような電動過給機に実装された電気機械は、磁束および電磁力の変化による大きな振幅の振動を受け、これによって、自動車の運転者の快適性が損なわれる。

さらに、特に、このような電気機械、例えば可変リラクタンスまたは永久磁石を有するモータの回転数のために、このような過給機は音が大きい。

仏国特許出願公開第２９９１７２５号

本発明の目的は、前述した不都合の少なくとも一部を有さない、自動車用、特に電動過給機用の電気機械、例えば、改善された可変リラクタンスまたは永久磁石を有した電動モータを提案することである。

この目的を達成するために、本発明は、歯を有する回転子および固定子を備え、固定子が、その歯の間の空間とは別に、少なくとも１つの空洞を有する、自動車用、特に自動車の電動過給機用の電気機械、特に、可変リラクタンスまたは永久磁石を有した電動モータを提案する。

したがって、本発明によれば、固定子の歯の間の空間とは別に、機械の固定子内には少なくとも１つの空洞が形成される。この（一つの）空洞またはこれらの（複数の）空洞により固定子においてコード効果を得ることができ、これによって、モータにおいて発生する音響波を弱めることができる。

さらに、これらの空洞は、固定子の剛性を変更させ、その結果、モータから発生する音の周波数を、特に、ユーザが通常不快でないものとして知覚する低い周波数に、変更させることができる。

同時にまたは別々に行うことができる種々の実施形態によれば、
− 固定子は、その一端または両端に、少なくとも１つの、好ましくは単一の空洞開口を有する。
− 固定子は、好ましくはその半径方向外側面に形成された溝の形態で、その半径方向外側面に少なくとも１つの空洞開口を備える。
− 固定子は、好ましくはその歯の外面に形成された溝の形態で、その歯の外面に少なくとも１つの空洞を備える。
− 固定子は、固定子と機械の筐体との間に自由空間を残して、筐体内に収容され、自由空間が固定子のほぼ長手方向に延び、固定子と機械の筐体が直線状の接触域を画定することが好ましい。
− 固定子は、横断面において、概して多角形状の外被であって、場合によって固定子の半径方向外側面にある少なくとも１つの空洞開口により形成された１つ以上の切り込みを有し、場合により機械の筐体と接するように角が丸みを帯びていることが好ましい外被を有する。
− 機械の筐体は、横断面がほぼ円形の、固定子を収容するハウジングを形成する。
− 回転子のほぼ長手方向に延びる空洞は、回転子の歯に形成される。
− 固定子の歯および／または回転子の歯は、横断面において、好ましくは１°より大きく、より好ましくは３°より大きく、また１０°より小さく、より好ましくは７°より小さい角度を形成する面取り部を有する。

別の態様によれば、本発明は、コンプレッサホイールと、コンプレッサホイールを回転可能に駆動させる電気機械、特に前述した可変リラクタンスまたは永久磁石を全ての組み合わせにより有する電動モータとを備えた、自動車の電動過給機に関する。

添付の図面によって、本発明の実施方法を十分に理解できる。

図１は、自動車の過給機の電気機械の横断面を概略的に表す。 図２は、自動車の過給機の電気機械の固定子／モータ筐体組立体の横断面を概略的に表す。

次の説明において、同一の要素または同一の機能は、説明される各実施形態のものと同じ参照符号が付される。本説明の簡潔な最後の部分には、これらの同一の要素または同一の機能は説明されていない。

図１に示されているように、電気機械、例えば可変リラクタンスまたは永久磁石を有する電動モータ１０は、実質的に、回転子１２と固定子１４とを備えている。ここで、回転子１２は、固定子１４の半径方向内側に取り付けられている。回転子１２および固定子１４は、強磁性金属材料から製造される。ここで、特に、固定子は、電気機械１０の長手方向に配置された巻線を備えていない。回転子１２は、ここでは４つの、半径方向外側に向けられた歯１６（以下、回転子歯１６）を有している。回転子歯１６は、均等な角度間隔を置いて配置されている。一方、固定子１４は、回転子１２の歯１６に対向する方向に向けられた歯１８（以下、固定子歯１８）を有している。従来、固定子歯１８の数は、回転子歯１６よりも多い。ここでは、固定子１４は、６つの固定子歯１８を有する。固定子歯１８は、均等な角度間隔を置いて配置されている。それぞれの固定子歯１８の周囲には、巻線２０または位相巻線が配置されている。対向する（または対称な）２つの巻線２０に電力が供給されると、これらの巻線は電磁石を形成し、回転子１２を回転させて、回転子歯１６と電力供給された巻線２０に囲まれた固定子歯１８とが並ぶ。対向する巻線２０へのトルク供給を連続的に制御することによって、回転子１２を回転させ、動く回転子の性質によってトルクが発生し、その結果、固定子歯と回転子歯との間のリラクタンスが最小になり、すなわち、回転子歯と固定子歯との間の間隙が最小になる。

ただし、ここでは、回転子１２および固定子１４はそれぞれ、回転子歯１６の間の空間および固定子歯１８の間の空間とは別に、空洞３２、３４、３５、３６を有している。これらの空洞３２、３４、３６は、特に、回転子１２および／または固定子１４の剛性を低減することができ、これによって、電気機械、例えば可変リラクタンスもしくは永久磁石を有したモータから発生する音を制限し、および／またはこの音の発生周波数を低下させることができる。製造を容易にし、そして、回転子１２にかけられるトルクに対する空洞３２、３４の影響を制限するために、これらの空洞は、回転子歯１６および固定子歯１８にそれぞれ作製され、回転子１２および固定子１４の２つの端面でのみ通じている。

また、固定子１４は、その半径方向外側面にも、空洞３６であって、電気機械１０のほぼ長手方向に延び、固定子１４の両端面およびその半径方向外側面に通じている空洞３６を有している。このため、これらの空洞３６は、溝の形態である。また、これらの空洞３６は、モータによって生じる音響波を弱め、この音響波の周波数と振幅をともに低下させることもできる。

さらに、固定子歯１８は、その頂部において、固定子歯１８の基部を接合する外面にも、ここでも溝の形態をとる空洞３５を有している。これらの空洞３５も、固定子歯１８の剛性を低減する。

ここで、固定子歯１８は、横断面において、面取り部３８も有している。換言すると、固定子歯１８の外面は、ここでは、第１の部分であって、平行な２つの側面を備え、当該外面の第１の部分に平行な２つの側面に対して傾斜した面により固定子歯１８の頂部に連結された、第１の部分を有している。これらの面の傾斜角（または面取り角度）は、特に１°よりも大きく、好ましくは３°よりも大きく、また１０°よりも小さく、より好ましくは７°より小さい。これらの面取り部３８によって、回転子歯１６と固定子歯１８とが並ぶとき、磁束変化の振幅を制限することができる。実際に、面取り部３８の存在により、磁束のこのような変化が急激にではなく起こり、これによって、生じる音響波の振幅が制限され、電気機械、例えば、可変リラクタンスまたは永久磁石を有したモータ１０から発生する音を制限することができる。代替的に、このような面取り部は、回転子１２にのみ、または回転子１２と固定子１４の両方に設けられていてもよい。

電気機械、例えばここで説明されている可変リラクタンスまたは永久磁石を有するモータ１０は、自動車における多くの用途に実装することができる。特に、牽引モータシステムに実装することができる。

ただし、特に有利な用途によれば、電気機械、例えば上述の可変リラクタンスまたは永久磁石を有する電動モータは、機械の回転子を回転させることにより回転駆動するコンプレッサホイールを備えた、自動車の電動過給機に実装することができる。

図２に部分的に表されている、例えば自動車の電動過給機に実装可能な電気機械の変形例によれば、固定子１４は、固定子１４と機械の筐体４０との間に自由空間４２を残して、筐体４０内に収容される。

ここでは、最初に、横断面において概して多角形状の外被を有する固定子１４を用いて行われ、この外被は、固定子１４の半径方向外側面に通じる空洞３６によって形成された複数の切り込みを有し、機械の筐体４０と接するように角が丸みを帯びている。機械の筐体４０は、さらに、横断面がほぼ円形の固定子を収容するハウジングを画定している。このように、回転子１４は筐体４０内に組み込まれ、空間４２は、固定子１４と筐体４０の間で自由を保たれ、固定子１４のほぼ全長にわたって延びる。

そして、固定子１４および機械の筐体４０は、機械のほぼ長手方向に延びる、寸法が低減する接触域、特に直線状の接触域を画定している。制限されたこの接触域、特に直線状の接触域は、モータにおいて発生する音が、筐体４０を介して外へ広がることを制限することができる。

本発明は、例示および非限定的な例として、図面を参照して上述した実施形態に限定されず、当業者により多くの変形が可能である。

Claims (9)

1. 自動車用の、特に自動車の電動過給機用の電気機械（１０）であって、歯（１６；１８）を備えた回転子（１２）および固定子（１４）を備え、前記固定子（１２）が、前記固定子（１４）の前記歯（１８）の間の空間とは別に、少なくとも１つの空洞（３４；３６）を有し、前記回転子（１２）のほぼ長手方向に延びる空洞（３２）が、前記回転子（１２）の前記歯（１６）に形成される電気機械。
2. 前記固定子（１４）が、その一端または両端に、前記空洞（３４）の少なくとも１つの、好ましくは単一の開口を有する、請求項１に記載の電気機械（１０）。
3. 前記固定子（１４）が、好ましくは前記固定子（１４）の半径方向外側面に形成された溝の形態で、前記半径方向外側面に前記空洞（３６）の少なくとも１つの開口を備える、請求項１または２に記載の電気機械（１０）。
4. 前記固定子（１４）が、好ましくは前記固定子（１４）の歯（１８）の外面に形成された溝の形態で、前記固定子（１４）の前記歯（１８）の外面に少なくとも１つの空洞（３５）を備える、請求項１から３のうちの一項に記載の電気機械（１０）。
5. 前記固定子（１４）が、前記固定子（１４）と前記電気機械の筐体（４０）との間に自由空間（４２）を残して、前記筐体（４０）内に収容され、前記自由空間（４２）が、好ましくは前記固定子（１４）のほぼ長手方向に延び、前記固定子（１４）と前記機械の前記筐体（４０）が、さらに好ましくは直線状の接触域を画定する、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の電気機械（１０）。
6. 前記固定子（１４）が、横断面において、概して多角形状の外被であって、場合によって前記固定子の半径方向外側面にある少なくとも１つの空洞開口により形成された１つ以上の切り込みを有し、場合により好ましくは前記機械の前記筐体（１０）と接するように角が丸みを帯びている前記外被を有する、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の電気機械（１０）。
7. 前記機械の前記筐体（１０）は、横断面がほぼ円形の前記固定子（１４）を収容するハウジングを形成する、請求項５および６に記載の電気機械（１０）。
8. 前記固定子（１４）の前記歯（１８）および／または前記回転子（１２）の前記歯（１６）が、横断面において、好ましくは１°よりも大きく、さらに好ましくは３°よりも大きく、また１０°よりも小さく、更に好ましくは７°より小さい角度を形成する面取り部を有する、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の電気機械（１０）。
9. コンプレッサホイールと、該コンプレッサホイールを回転駆動させる、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の電気機械（１０）とを備えた、自動車の電動過給機。

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