JP2021516939A - モータロータ装置およびモータ - Google Patents

Abstract

モータロータ装置が提供される。モータロータ装置は、ロータコア（２０１）および結合要素（４０１）を含む。結合要素（４０１）は、ロータコア（２０１）に埋め込まれる。ロータコア（２０１）には第１の空気副溝（３０１ａ）が設けられ、第１の空気副溝（３０１ａ）は第１の歯（３０１１ａ）および第１のスロット（３０１１ｂ）を含む。結合要素（４０１）は、第２の歯（４０１１ａ）および第２のスロット（４０１１ｂ）を含む。第１の歯（３０１１ａ）は第２の歯（４０１１ａ）と係合し、第１のスロット（３０１１ｂ）は第２のスロット（４０１１ｂ）と係合する。結合要素（４０１）がロータコア（２０１）の第１の空気副溝（３０１ａ）と係合する構造は、ロータが高速で回転するときに発生する遠心力を効果的に吸収することができる。これにより、ロータ磁気ブリッジへの応力が著しく低減され、高速で回転するロータの堅牢性が確保され、モータの速度を可能な限り増加させる。

Description

本願は、２０１８年５月２９日に中国特許庁に出願され、「モータロータ装置およびモータ」と題する中国特許出願番号２０１８１０５３５２７４．９の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本願は、電気機械装置の分野に関し、特に、モータロータ装置およびモータに関する。

車両の数が年々増加するにつれて、より多くのオイルが消費され、環境保護はますます切迫している。これにより、車両産業は省エネルギーと環境保護の概念と共に開発することを余儀なくされ、したがって、電気車両が登場する。ますます普及している電気車両は、通常、高出力密度の永久磁石同期モータを使用する。永久磁石同期モータは、実際には交流電流モータである。永久磁石がモータのロータに設置され、永久回転磁場を生成する。１２０度の位相差を持つ三相交流がモータステータに供給され、回転磁場を生成する。ステータ磁場はロータ磁場と相互作用して、永久磁石モータを駆動して回転させる。

モータの出力密度とトルク密度を上げるために、永久磁石トルクまたは磁気リラクタンストルクを増加してよい。磁気リラクタンストルクは、モータのステータの磁気回路とロータの磁気回路に直接関連する。モータの突出率は、ロータ内の空気領域の数を増やすことで増加し得、それにより磁気リラクタンストルクが増加する。

ロータ内の空気領域の数を増やすことで磁気リラクタンストルクの含有量が増加するが、空気領域間、または空気領域とロータの外周面との間に磁気ブリッジが形成される。その結果、高速回転するモータロータによって発生する遠心力が磁気ブリッジに作用し、ロータコアの磁気ブリッジが応力により損傷しやすくなり、ロータの堅牢性が低下してモータの最大速度が低下し、比較的高速に到達することが制限される。これが、電気車両の最大速度が燃料車両の最大速度よりもはるかに小さい理由である。

本願は、モータロータ装置とモータを提供する。モータロータ装置は、ロータが高速で回転するときに発生する遠心力を効果的に吸収することができる。これにより、遠心力により発生する応力を磁気ブリッジに分散させ、高速回転するロータの堅牢性を確保し、モータの最大速度をある程度上げることができる。

本願の第１の態様は、モータロータ装置を提供し、モータロータ装置は、ロータコアおよび結合要素を含む。結合要素は、ロータコアに埋め込まれており、結合要素は、アルミニウム材料またはセラミック材料などの非磁性高硬度材料で形成されている。非磁性材料で形成される結合要素は、磁場の分布に影響を与えない。

ロータコアには、第１の空気副溝が設けられ、第１の空気副溝は、第１の歯および第１のスロットを含む。第１の歯の形状および第１のスロットの形状は、第１の空気副溝のエッジ形状である。これに対応して、結合要素および第１の空気副溝は同一の形状を有し、結合要素は第２の歯および第２のスロットを含む。

第１の空気副溝の第１の歯は、結合要素の第２の歯と係合し、第１の空気副溝の第１のスロットは、結合要素の第２のスロットと係合する。

本願では、ロータコアで空気溝を用いることで突出率を増加させることができるため、磁気リラクタンストルクの含有量を増加させることができ、永久磁石の使用量を低減し、レアアース資源の使用量を低減して、モータの製造コストを低減する。本願では、非磁性高硬度材料で形成された結合要素が、ロータコアの空気副溝と係合する。即ち、結合要素は、歯とスロットを備えた第１の空気副溝と係合して、軸受構造を形成する。軸受構造により、ロータの高速で回転するときに発生する遠心力を効果的に吸収できる。これにより、ロータの磁気ブリッジへの応力が著しく低減され、高速で回転するロータの堅牢性が確保され、モータの速度が可能な限り増加させる。

本願の実施形態の第１の態様を参照して、本願の実施形態の第１の態様の第１の実装において、ロータコアにはさらに第２の空気副溝が設けられている。第２の空気副溝および第１の空気副溝は、第１の空気溝を形成するために頭から尾に接続されており、 第１の空気副溝と第２の空気副溝は接続されており、第２の空気副溝は、永久磁石を収容するように構成される。永久磁石は、硬質磁石とも呼ばれ、他のオブジェクトによって磁化されたり、消磁されたりする傾向がない。また、永久磁石の極性は変化せず、永久磁石は比較的安定した特性を持っている。

本願における第２の空気副溝は、永久磁場を生成する永久磁石を収容するように構成されている。永久磁石は、永久磁場を生成することができ、永久磁場は、ステータ上の回転磁場によって引き付けられるため、永久磁場は回転磁場と共に回転し、ロータを駆動して回転させる。しかしながら、非磁性材料で形成され、第１の空気副溝と適合する結合要素は、永久磁石の磁場分布に影響を与えない。

本願の実施形態の第１の態様または第１の態様の第１の実装を参照して、本願の実施形態の第１の態様の第２の実装では、ロータコアにはさらに第２の空気溝が設けられ、第２の空気溝は永久磁石を収容するように構成される。

本願では、複数の空気溝を配置することにより、モータのｄ軸磁気回路とｑ軸磁気回路とを変化させることができ、その結果、モータの突出率を増加させ、磁気リラクタンストルクの含有量を増加させることができ、永久磁石の使用量を低減させる。

本願の実施形態の第１の態様から第１の態様の第２の実装のいずれかを参照して、本願の実施形態の第１の態様の第３の実装では、第１の軸受構造は、第１の空気溝および第２の空気溝を含み、さらに他の同様の空気溝を含み得、ロータコアは複数の第１の軸受構造を含み、複数の軸受構造は完全なロータコアを形成する。第１の空気副溝の歯スロット構造と、磁気リラクタンスの含有量を低減するように構成された空気溝が、ロータコアに均一に分布される。

本願では、ロータコアに分布された複数の軸受構造により、高速で回転するロータによって発生し、もともと磁気ブリッジに作用していた力を大いに分散させることができる。

本願の実施形態の第１の態様から第１の態様の第３の実装のいずれかを参照して、本願の実施形態の第１の態様の第４の実装では、第１の空気副溝はさらに、複数の第１の歯および複数の第１のスロットを含み、複数の第１の歯および複数の第１のスロットは交互に配置され、結合要素はさらに、複数の第２の歯および複数の第２のスロットを含み、複数の第２の歯および複数の第２のスロットは交互に配置される。

本願では、複数の歯を複数のスロットと適合させることによって結合要素が空気溝に接続される。そのような構造は、磁気リラクタンストルクを犠牲にし、従来型の永久磁石モータでより多くの永久磁石を使用することにより、高速で回転するロータの堅牢性を確保するという問題を解決し、その結果、永久磁石の使用量を低減し、高速で回転するロータの堅牢性をも確保することができ、同時に効率と出力密度を確保する。

本願の実施形態の第１の態様から第１の態様の第４の実装のいずれかを参照して、本願の実施形態の第１の態様の第５の実装では、第１の歯および第１のスロットは、長方形または三角形の形状であり得る。

本願では、様々な適用シナリオまたはプロセス要件に基づいて、歯とスロットとの形状を柔軟に選択できる。これは、解決手段の柔軟性と実用性を表している。

本願の実施形態の第１の態様から第１の態様の第５の実装のいずれかを参照して、本願の実施形態の第１の態様の第６の実装では、第１の空気溝と第２の空気溝との間に第１の磁気ブリッジが形成され、第１の空気溝とロータコアの外周面との間に第２の磁気ブリッジが形成され、第２の空気溝とロータコアの外周面との間に第３の磁気ブリッジが形成される。磁気ブリッジはロータコアの一部であり、高速で回転するロータによって発生する応力により損傷しやすくなる。本願では、歯スロット構造を使用しており、もともと磁気ブリッジに作用する応力を吸収することができる。モータの速度は堅牢性のために制限されておらず、モータの速度はある程度上げることができる。

本願の実施形態におけるモータは、第１の態様から第１の態様の第６の実装のいずれかによるモータロータ装置を含む。

上述の技術的解決手段から、本願には次の利点があることが分かる。

本願は、モータロータ装置を提供する。モータロータ装置は、ロータコアおよび結合要素を含む。結合要素は、ロータコアに配置される。ロータコアには第１の空気溝が設けられ、第１の空気溝は第１の空気副溝を含み、第１の空気副溝は第１の歯と第１のスロットを含む。結合要素は、第２の歯および第２のスロットを含む。第１の歯は第２のスロットと係合しており、第１のスロットは第２の歯と係合している。上述の構造を使用することにより、結合要素がロータコアの第１の空気副溝と係合して軸受面を形成し、その結果、高速で回転するロータによって発生する遠心力を効果的に吸収し、磁気ブリッジへの遠心力によって発生する応力が分散される。これにより、高速で回転するロータの堅牢性を確保し、モータの最大速度をある程度増加させることができる。

モータ駆動車両の簡略概略図である。

モータの概略構造図である。

本願の実施形態における、モータロータ装置の部分構造の概略図である。

本願の実施形態における、結合要素の概略構造図である。

本願の実施形態における、他のモータロータ装置の部分構造の概略図である。

本願の実施形態における、２つの軸受構造を含む構造の概略図である。

本願の実施形態における、複数の歯および複数のスロットを含むモータロータ装置の概略構造図である。

第１の空気副溝の拡大概略図である。

本願の実施形態における、複数の歯および複数のスロットを含む結合要素の概略構造図である。

本願の実施形態における、ロータコアの磁気ブリッジの概略構造図である。

本願の実施形態における、長方形形状の歯およびスロットの概略構造図である。

本願の実施形態における、三角形の形状の歯およびスロットの概略構造図である。

本願は、モータロータ装置を提供する。結合要素は、ロータコアの第１の空気副溝と係合して軸受面を形成し、これにより、高速で回転するロータによって生成される遠心力を効果的に吸収でき、磁気ブリッジに作用した遠心力は分散される。これにより、高速で回転するロータの堅牢性を確保し、モータの最大速度をある程度増加させることができる。

ますます普及している電気車両は、現代社会における省エネルギーと環境保護の概念に適合する。したがって、電気車両の性能の向上は解決すべき主な問題となる。図１は、モータ駆動車両の簡略概略図である。永久磁石同期モータは、電気車両の主な駆動モータとして機能し得、電気車両の駆動トルクを生成して、動力源を提供する。モータはモータコントローラユニット（ＭＣＵ）によって駆動され、駆動力を出力し、モータコントローラユニットは、集積回路のアクティブな操作を使用して、特定の方向、速度、角度、および応答時間に基づいて作動するようにモータを制御する。モータは機械的な構造を使用して減速機に接続され、減速機を使用して電気車両を駆動するための駆動力を車輪に出力する。

図２は、典型的なモータの概略構造図である。モータの有効部分は、ロータコア２０１、永久磁石２０２、ステータコア２０３、およびステータコイル２０４を含み得ることが分かる。ステータコイル２０４は、ステータコア２０１のスロットに設置され、ステータコイル２０４とステータコア２０１とでステータを形成する。三相電流がステータコイル２０４に入力され、回転磁場を生成する。

永久磁石２０２は、ロータコア２０１に設置され、永久磁石２０２とロータコア２０１とによりロータが形成される。永久磁石２０２は、永久磁場を生成することができ、永久磁場は、ステータ上の回転磁場によって引き付けられ、その結果、永久磁場は、回転磁場と共に回転し、永久磁場は、ロータを駆動して回転させる。永久磁場の回転周波数は、ステータ磁場の回転周波数と同一である。

トルクは、機械要素を回転させる力のモーメントを指し、ニュートンメートルで測定される。機械要素は、トルクの作用下で特定の程度のねじれ変形を被るので、したがって、トルクは場合によってはトルクとも呼ばれる。トルクは、様々な機械式駆動シャフトの基本的な負荷形式であり、電力機械の作業能力、エネルギー消費、効率、動作寿命、および安全性能と密接に関連する。永久磁石同期モータのトルク方程式は次のとおりである。Ｔ_ｅ＝３／２ｐ［φ_ｐｍｉ_ｑｓ−（Ｌ_ｑｓ−Ｌ_ｄｓ）ｉ_ｑｓｉ_ｄｓ］

永久磁石同期モータの制御において、直流電流モータと同様の制御特性を得るために、オプションでモータロータに座標系を設けてよく、座標系はロータと同期して回転する。図２は、トルク方程式のパラメータの意味を説明するために使用される。図に示されるように、ｄ軸は永久磁石の中心線を表し、ｑ軸は隣接する２つの永久磁石の中心線を表し、ｉは電流を表し、Ｌはインダクタンスを表し、Φ_ｐｍｉ_ｑｓは永久磁石トルクの含有量を表し、Φ_ｐｍはモータロータの永久磁石磁気リンケージを表し、（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）ｉ_ｑｓｉ_ｄｓは磁気リラクタンストルクの含有量を表す。永久磁石同期モータのトルクは、永久磁石トルクΦ_ｐｍｉ_ｑｓと、磁気リラクタンストルク（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）ｉ_ｑｓｉ_ｄｓとの、２つの部分を含むことがトルク方程式から分かる。

永久磁石トルクを増加させる方法は、より多くの永久磁石を使用することである。特定の範囲では、永久磁石の使用率が高いほど、または永久磁石の特性が高いほど、モータの性能が優れていることを示す。しかしながら、結果として、より多くのレアアース資源が使用され、環境に損傷を与え、モータのコストが大幅に増加する。したがって、より多くの永久磁石を使用して永久磁石トルクを増加させることは非現実的である。しかしながら、磁気リラクタンストルクの含有量を増加させることで、全体のトルクを増加させることができる。

磁気リラクタンストルクの含有量は、モータステータの磁気回路の設計とモータロータの磁気回路の設計を使用することにより増加され得る。設計の鍵は、Ｌ_ｑとＬ_ｄとの間の差を増加させること、即ち、モータの突出率を増加させることである。これは、ロータに空気領域を追加することで実装できる。しかしながら、ロータに空気領域を追加する方法は、通常、高速で回転するモータロータの堅牢性を低下させ、モータロータの最大速度は高くない。その結果、電気車両の最大速度は、燃料車両の速度よりもはるかに小さい。

高速で回転するロータの堅牢性が比較的低いという不都合を解決するために、本願の実施形態は、モータロータ装置を提供する。モータロータ装置は、ロータコアおよび結合要素を含む。結合要素は、ロータコアに配置され、結合要素は、ロータコアの空気溝と係合するように構成される。

本願の実施形態は、空気溝が歯スロット形状の結合要素と係合する軸受構造を提供する。軸受構造はモータのロータコアに位置する。図３は、本願の実施形態における、軸受構造を含むロータコアの概略断面図である。ロータコア２０１には、第１の空気溝３０ａが設けられている。第１の空気溝３０ａは第１の空気副溝３０１ａを含み、第１の空気副溝３０１ａは第１の歯３０１１ａおよび第１のスロット３０１１ｂを含む。第１の歯３０１１ａは中空部分であり、第１のスロット３０１１ｂはロータコアの中実部分である。第１の歯３０１１ａの形状は、第１のスロット３０１１ｂの形状と同一であり、第１の歯３０１１ａは、第１のスロット３０１１ｂに隣接して、Ｔ字形の鋸歯を形成している。

第１の空気副溝３０１ａは、結合要素を収容するように構成される。結合要素は、非磁性の高機械強度材料である。結合要素の概略構造図を図４に示す。結合要素４０１および第１の空気副溝３０１ａは、同一の形状を有する。結合要素４０１は、第１の空気副溝３０１ａと係合して軸受構造を形成し、ロータが高速で回転するときに発生する遠心力を分散させる。

具体的には、結合要素４０１は、第２の歯４０１１ａおよび第２のスロット４０１１ｂを含む。第２の歯４０１１ａは中実部分であり、第２のスロット４０１１ｂは中空部分である。結合要素４０１の第２の歯４０１１ａと第１の空気副溝３０１ａの第１の歯３０１１ａとは同一の形状を有する。結合要素４０１の第２の歯４０１１ａは、第１の空気副溝３０１ａの第１の歯３０１１ａの中空部分を埋める。結合要素４０１の第２のスロット４０１１ｂおよび第１の空気副溝３０１ａの第１のスロット３０１１ｂは、同一の形状を有する。結合要素４０１の第２のスロット４０１１ｂの中空部分は、第１の空気副溝３０１ａの第１のスロット３０１１ｂの中実部分を収容するように構成され、第２のスロット４０１１ｂと第１のスロット３０１１ｂとは互いに係合する。

ロータコア２０１には、さらに、第２の空気副溝３０２ａが設けられている。第２の空気副溝３０２ａは、永久磁石を収容するように構成される。永久磁石は、モータにロータ磁場を生成し、ステータ磁場と作用することによって永久磁石トルクを生成するように構成される。永久磁石は通常、レアアース資源から作られる。例えば、永久磁石モータは通常、ネオジム鉄ホウ素永久磁石を使用して磁場を生成する。

第２の空気副溝３０２ａの形状およびサイズは、永久磁石の形状およびサイズに基づいて決定されてもよい。例えば、永久磁石が棒形状である場合、第２の空気副溝３０２ａは、永久の棒形状を収容可能な長方形形状又は他の形状である。

本願のこの実施形態では、空気溝は、モータの磁気リラクタンストルクの含有量を増加させるために配置される。したがって、総トルクの含有量が一定の場合には、永久磁石トルク成分を適切に低減でき、即ち、永久磁石の使用量を低減できる。また、第１の空気副溝３０１ａと結合要素４０１とを互いに係合させた構造を、高速で回転するロータが発生する遠心力を分散させることに使用し、ロータの堅牢性を高め、ロータが特定の高速で回転できることを確保し得る。

オプションで、前述の実施形態に基づいて、本願の実施形態で提供されるモータロータ装置の他の実施形態では、前述のモータロータ装置は、第２の空気溝３０３ａをさらに含む。図５に示すように、第２の空気溝３０３ａは、第１の空気溝の上方に位置し、第１の空気溝３０ａとロータコア２０１の外周面との間に挟まれている。第２の空気溝３０３ａおよび第１の空気溝３０ａは、ロータの半径方向に沿って配置されている。第２の空気溝３０３ａは、少なくとも１つの永久磁石を収容する。

モータロータ装置は、いくつかの空気領域、例えば、空気領域３０４ａおよび空気領域３０５ａをさらに備えることができる。空気は空気領域に充填されており、モータのｄ軸磁気回路とｑ軸磁気回路とを変化させ、モータの突出率を上げて、磁気リラクタンストルクの含有量を増加させ、永久磁石の使用を低減する。

モータロータの第１の空気溝３０ａ（第１の空気副溝３０１ａおよび第２の空気副溝３０２ａを含む）、第２の空気溝３０３ａ、空気領域３０４、および空気領域３０５は、第１の軸受構造を形成する。第１の軸受構造は、ロータコアの３次元構造の一部である。断面から見ると、第１の軸受構造は、ロータコアの端面上の扇型の一部である。

本願のこの実施形態では、二重層の空気溝を備えたトポロジー構造は、モータの突出率を大幅に増加させることができ、それにより磁気リラクタンストルクの含有量を増加させる。このように、モータの出力とトルクとがそれぞれ従来型の永久磁石同期モータの出力とトルクと同一である場合、永久磁石の約８０％を低減することができる。

前述の実施形態に基づいて、本願の実施形態で提供されるモータロータ装置の他の実施形態では、前述のモータロータ装置は複数の第１の軸受構造を含み、全ての軸受構造は同一のサイズおよび同一の形状を有する。図６に示すように、説明のために２つの軸受構造が例として使用されている。モータロータ装置は、第１の軸受構造１０および第２の軸受構造２０を含む。第１の軸受構造１０は、第１の空気溝３０ａ（第１の空気副溝３０１ａおよび第２の空気副溝３０２ａを含む）、第２の空気溝３０３ａ、空気領域３０４ａ、および空気領域３０５ａを含む。これに対応して、第２の軸受構造２０は、第３の空気溝３０ｂ（第３の空気副溝３０１ｂおよび第４の空気副溝３０２ｂを含む）、第４の空気溝３０３ｂ、空気領域３０４ｂ、および空気領域３０５ｂを含む。

第２の軸受構造２０は、半径方向を中心に使用して第１の軸受構造１０と対称に配置されている。具体的には、第１の空気溝３０ａは第３の空気溝３０ｂと対称に配置され、第２の空気溝３０３ａは第４の空気溝３０３ｂと対称に配置され、空気領域３０４ａは、空気領域３０４ｂと対称に配置され、空気領域３０５ａも、空気領域３０５ｂと対称に配置される。

図６の実施形態に基づいて、本願の実施形態で提供されるモータロータ装置の他の実施形態では、第１の空気副溝は、複数の第１の歯および複数の第１のスロットをさらに含む。具体的には、図７に示されるモータロータ装置は、複数の第１の歯３０１１ａおよび複数の第１のスロット３０１１ｂは、鋸歯形状を形成するように交互に配置される。

より具体的には、図８は、図７の第１の空気副溝３０１ａの拡大概略図である。第１の空気副溝３０１ａは、第１の歯３０１１ａと、第１の歯と同様の歯３０１２ａ、３０１３ａ、および３０１４ａとを含む。第１の空気副溝３０１ａは、第１のスロット３０１１ｂと、第１のスロットと同様のスロット３０１２ｂ、３０１３ｂ、および３０１４ｂとをさらに含む。

隣接する２つの歯の間の部分がスロットであり、隣接する２つのスロットの間の部分が歯である。具体的には、例えば、歯３０１１ａと歯３０１２ａとの間の部分がスロット３０１１ｂであり、スロット３０１１ｂとスロット３０１２ｂとの間の部分が歯３０１２ａである。

第１の歯は中空部分であり、中空部分は、結合要素の第２の歯の中実部分を収容するように構成される。第１のスロットは、ロータコアの中実部分であり、中実部分は、結合要素の第２のスロットの中空部分を埋めるように構成される。

複数の歯と複数のスロットとが交互に配置された第１の空気副溝は、第１の空気副溝と同一の形状を有する結合要素に対応する。結合要素４０１は、複数の第２の歯４０１１ａおよび複数の第２のスロット４０１１ｂをさらに含む。図９は、結合要素の概略構造図である。結合要素は、複数の第２の歯４０１１ａおよび複数の第２のスロット４０１１ｂを含む。具体的には、結合要素は、第２の歯と同様の第２の歯４０１１ａおよび歯４０１２ａ、４０１３ａ、および４０１４ａを含み、第２のスロットと同様の第２のスロット４０１１ｂおよびスロット４０１２ｂ、４０１３ｂ、および４０１４ｂを含む。

また、第２の歯４０１１は、第２のスロット４０１２と交互に配置され、鋸歯形状を形成する。即ち、結合要素の隣接する２つの歯の間の部分がスロットであり、隣接する２つのスロットの間の部分が歯である。具体的には、例えば、歯４０１１ａと歯４０１２ａとの間の部分がスロット４０１１ｂであり、スロット４０１１ｂとスロット４０１２ｂとの間の部分が歯である。

第２の歯４０１１ａは中実部分であり、中実部分は、第１の空気副溝３０１ａの第１の歯３０１１ａを埋めるように構成される。第２のスロット４０１１ｂは中空部分であり、中空部分は、第１の空気副溝３０１ａの第１のスロット３０１１ｂの中実部分を収容するように構成される。第１の空気副溝３０１ａの第１の歯３０１１ａは、結合要素の第２の歯４０１１ａと係合し、第１の空気副溝の第１のスロット３０１１ｂは、結合要素の第２のスロット４０１１ｂと係合する。他の歯および他のスロットは、それぞれ同一の方式でそれぞれと係合する。歯とスロットの複数のグループが力受面を形成し、高速で回転するロータによって生成される遠心力を分散する。

図１０は、ロータコアの磁気ブリッジの概略構造図である。図に示すように、第２の空気副溝３０２ａと第４の空気副溝３０２ｂの間のコア部分は磁気ブリッジであり、第２の空気溝３０３ａと第４の空気溝３０３ｂの間のコア部分は磁気ブリッジであり、ロータコアの外周面と第１の空気副溝３０１ａ、第２の空気溝３０３ａ、第３の空気副溝３０１ｂ、第３の空気溝３０３ｂとの間のそれぞれのコア部分も磁気ブリッジである。図中の１で表す矢印は、高速で回転するロータによって磁気ブリッジに発生する遠心力の概略図を表す。第１の空気副溝３０１ａおよび第３の空気副溝３０１ｂ上の矢印は、歯をスロットと係合させることによって形成される軸受面が、ロータによって生成される遠心力を吸収できることを表す。

多数の実験により、そのような歯スロット構造は、磁気ブリッジに作用する必要がある遠心力を効果的に吸収できることが証明されている。実験データは、モータが１６８００ｒｐｍの速度で回転するとき、ロータコアの外周面と、第１の空気副溝３０１ａ、第２空気溝３０３ａ、第２の空気溝３０ｂの第３の空気副溝３０１ｂ、および第３の空気溝３０３ｂのそれぞれとの間の磁気ブリッジに作用する応力が３４０Ｍｐａのみであることを示しており、第２の空気副溝３０２ａと第３の空気副溝３０１ｂとの間の磁気ブリッジに作用する応力は３７０Ｍｐａのみであり、これは、一般的なシリコン鋼板の応力よりも小さい。

本願のこの実施形態では、複数の歯スロット構造が磁気ブリッジに作用する応力を大幅に低減し、それにより高速で回転するロータの堅牢性を確保し、モータの最大速度を増加させることができる。

オプションで、図７に対応する実施形態に基づいて、本願の実施形態の他の実施形態で提供されるモータロータ装置では、第１の歯および第１のスロットは、長方形または三角形の形状であってもよい。長方形の歯スロット構造が図１１に示される。第１の空気副溝と第４の空気副溝の端部は、長方形の歯スロット構造である。これに対応して、結合要素は歯スロット構造でもある。同様に、三角形の歯スロット構造が図１２に示されており、結合要素も三角形の歯スロット構造である。

本願の実施形態では、Ｔ字型の歯スロット構造、長方形の歯スロット構造、または三角形の歯スロット構造に関わらず、高速で回転するロータによって磁気ブリッジに作用する遠心力を効果的に吸収することができる。複数の歯スロット構造は、この解決手段の柔軟性と実用性を表す。

前述の実施形態の全てまたはいくつかは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせを用いることにより実装され得る。ソフトウェアを使用して実施形態を実装する場合、実施形態の全てまたはいくつかは、コンピュータプログラム製品の形式で実装することができる。

コンピュータプログラム製品は、１または複数のコンピュータ命令を含む。コンピュータプログラム命令がコンピュータ上にロードされて実行されるとき、本発明の実施形態に係る手順または機能が、全てまたは部分的に生成される。コンピュータは、汎用コンピュータ、特定用途向けコンピュータ、コンピュータネットワーク、または他のプログラマブル装置であってよい。コンピュータ命令は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてよく、または、コンピュータ可読記憶媒体から他のコンピュータ可読記憶媒体に送信されてよい。例えば、コンピュータ命令は、あるウェブサイト、コンピュータ、サーバまたはデータセンタから、他のウェブサイト、コンピュータ、サーバまたはデータセンタへ、有線（例えば、同軸ケーブル、光ファイバまたはデジタル加入者線（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ、ＤＳＬ））または無線（例えば、赤外線、電波またはマイクロ波）方式で送信されてよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセス可能な任意の使用可能な媒体、または１または複数の使用可能な媒体によって統合されたサーバまたはデータセンタなどのデータ記憶装置とすることができる。使用可能な媒体は、磁気媒体（例えば、フロッピーディスク、ハードディスクまたは磁気テープ）、光媒体（例えば、ＤＶＤ）または半導体媒体（例えば、ソリッドステートドライブ、Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ （ＳＳＤ））などであってよい。

簡便かつ簡潔な説明を目的として、上述のシステム、装置およびユニットの詳細な動作プロセスについては、上述の方法の実施形態における対応するプロセスを参照されたいことが、当業者には明確に理解され得る。詳細は、ここでは改めて説明されない。

本願において提供された、いくつかの実施形態では、開示されたシステム、装置、および方法が他の方式で実装されてよいことを理解されたい。例えば、説明される装置の実施形態は、単なる例に過ぎない。例えば、ユニットの分割は、論理的な機能の分割に過ぎず、実際の実装では、他の分割であってよい。例えば、複数のユニット又はコンポーネントは、組み合わされてよい、又は、他のシステムに統合されてよい、又は、いくつかの特徴が無視されまたは実行されなくてよい。また、表示または説明される、相互連結、直接連結、または通信接続は、いくつかのインタフェースを使用することによって実装され得る。間接的な連結、又は、装置間若しくはユニット間の通信接続は、電気的、機械的又は他の形式で実装されてよい。

離れた部分として説明されたユニットは、物理的に離れていてもいなくてもよく、またユニットとして表示された部分が物理的ユニットであってもなくてもよく、１か所に位置してもよく、又は複数のネットワークユニットに配置されてもよい。これらのユニットのいくつかまたは全てが、実施形態の解決手段の目的を達成するために、実際の要件に基づいて選択されてよい。

また、本願の実施形態の機能ユニットは１つの処理ユニットに統合されてよく、または、ユニットのそれぞれが物理的に単独で存在してよく、または、２またはそれより多くのユニットが１つのユニットに統合される。上述の統合ユニットはハードウェアの形式で実装されてよく、又はソフトウェア機能ユニットの形式で実装されてもよい。

統合ユニットがソフトウェア機能ユニットの形で実装され、独立した製品として販売または使用される場合、統合ユニットは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。そのような理解に基づいて、本願の本質的な技術的解決手段、先行技術に貢献する部分、または技術的解決手段の全てまたはいくつかは、ソフトウェア製品の形式で実装することができる。ソフトウェア製品は記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバ、又はネットワークデバイスなどであってよい）に命令して、本願の実施形態において説明された方法の段階の全て又はいくつかを実行するためのいくつかの命令を含む。前述の記憶媒体には、ＵＳＢフラッシュドライブ、リムーバブルハードディスク、読み取り専用メモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、磁気ディスク、または光ディスクなどのプログラムコードを保存できる任意の媒体が含まれる。

前述の実施形態は、本願の技術的解決手段を説明することを意図しているに過ぎず、本願を限定するものではない。本願が前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者であれば、自らがさらに、本願の実施形態の技術的解決手段の趣旨および範囲から逸脱することなく、前述の実施形態において説明されている技術的解決手段に対する複数の変更を行い得るか、またはこれらのいくつかの技術的特徴に対して等価な置き換えを行い得ることを理解するはずである。

図２は、典型的なモータの概略構造図である。モータの有効部分は、ロータコア２０１、永久磁石２０２、ステータコア２０３、およびステータコイル２０４を含み得ることが分かる。ステータコイル２０４は、ステータコア２０３のスロットに設置され、ステータコイル２０４とステータコア２０３とでステータを形成する。三相電流がステータコイル２０４に入力され、回転磁場を生成する。

第２の空気副溝３０２ａの形状およびサイズは、永久磁石の形状およびサイズに基づいて決定されてもよい。例えば、永久磁石が棒形状である場合、第２の空気副溝３０２ａは、永久磁石の棒形状を収容可能な長方形形状又は他の形状である。

また、第２の歯４０１１ａは、第２のスロット４０１１ｂと交互に配置され、鋸歯形状を形成する。即ち、結合要素の隣接する２つの歯の間の部分がスロットであり、隣接する２つのスロットの間の部分が歯である。具体的には、例えば、歯４０１１ａと歯４０１２ａとの間の部分がスロット４０１１ｂであり、スロット４０１１ｂとスロット４０１２ｂとの間の部分が歯４０１２ａである。

Claims (9)

1. モータロータ装置であって、
   ロータコアおよび結合要素を有し、前記結合要素は、前記ロータコアに埋め込まれ、
   前記ロータコアには第１の空気副溝が設けられ、前記第１の空気副溝は第１の歯および第１のスロットを有し、前記結合要素は第２の歯および第２のスロットを有し、
   前記第１の歯は前記第２の歯と係合し、前記第１のスロットは前記第２のスロットと係合する、モータロータ装置。
2. 前記ロータコアは、第２の空気副溝をさらに有し、前記第２の空気副溝および前記第１の空気副溝は、第１の空気溝を形成するように頭から尾に接続され、前記第１の空気副溝と第２の空気副溝が接続され、
   前記第２の空気副溝は、永久磁石を収容するように構成される、請求項１に記載のモータロータ装置。
3. 前記ロータコアには、第２の空気溝がさらに設けられ、前記第２の空気溝は、前記永久磁石を収容するように構成される、請求項１または２に記載のモータロータ装置。
4. 第１の軸受構造は前記第１の空気溝および前記第２の空気溝を有し、前記ロータコアは複数の第１の軸受構造を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータロータ装置。
5. 前記第１の空気副溝は、複数の第１の歯および複数の第１のスロットをさらに有し、前記複数の第１の歯および前記複数の第１のスロットは交互に配置され、前記結合要素は、複数の第２の歯および複数の第２のスロットをさらに有し、前記複数の第２の歯および前記複数の第２のスロットは交互に配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータロータ装置。
6. 前記第１の歯および前記第１のスロットは、長方形または三角形の形状である、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータロータ装置。
7. 前記第１の空気溝と前記第２の空気溝との間に第１の磁気ブリッジが形成され、前記第１の空気溝と前記ロータコアの外周面との間に第２の磁気ブリッジが形成され、前記第２の空気溝と前記ロータコアの外周面との間に第３の磁気ブリッジが形成される、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータロータ装置。
8. 前記結合要素は非磁性高硬度材料である、請求項１から７のいずれか１項に記載のモータロータ装置。
9. モータであって、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のモータロータ装置を有する、モータ。

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