JP4897924B2 - 特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機 - Google Patents

特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機 Download PDF

Info

Publication number
JP4897924B2
JP4897924B2 JP2010522499A JP2010522499A JP4897924B2 JP 4897924 B2 JP4897924 B2 JP 4897924B2 JP 2010522499 A JP2010522499 A JP 2010522499A JP 2010522499 A JP2010522499 A JP 2010522499A JP 4897924 B2 JP4897924 B2 JP 4897924B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
longitudinal slot
synchronous motor
rotor
excitation type
current excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010522499A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010538597A5 (ja
JP2010538597A (ja
Inventor
アルノー マッソイ
Original Assignee
ブルサ エレクトロニック アーゲー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40298890&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP4897924(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ブルサ エレクトロニック アーゲー filed Critical ブルサ エレクトロニック アーゲー
Publication of JP2010538597A publication Critical patent/JP2010538597A/ja
Publication of JP2010538597A5 publication Critical patent/JP2010538597A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4897924B2 publication Critical patent/JP4897924B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246Variable reluctance rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/04Synchronous motors for single-phase current
    • H02K19/06Motors having windings on the stator and a variable-reluctance soft-iron rotor without windings, e.g. inductor motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

本発明は、特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機に関する。
検討
前世紀の90年代半ば以降、自動車製造業者および自動車設計者達は、次第に、車およびスポーツカー並びに商用車のハイブリッド駆動に関心を持つようになった。ハイブリッド駆動は、内燃機関と電動機(および随時はずみ車)とを組み合わせたものである。主として電気で車両を駆動し、そのための電力の発電を行うためだけに小型の内燃機関を用いる場合には(レンジエクステンダ)、シリーズハイブリッドという表現が用いられる。
ここ数年、電池技術が著しく発展しているため、電池式電気自動車(BEV)も復活して来ている。
電気自動車の電気主駆動に関する要件
電動機が推進力の大部分を提供するか、または、電動機が唯一の駆動ユニットとなっている自動車の駆動の場合、出力は、広い速度範囲および広い負荷範囲において可能な限り高い効率で発生されるように意図されている。
主に電気自動車に用いられるモータの種類
従来技術では、特に、非同期電動機(ASM)、特定の設計の永久磁石同期電動機(PSM)、および、スイッチドリラクタンスモータ(SRM)が電気自動車に用いられることが多かった。PSMの好ましい設計は、磁石の位置が回転子の内部にあることに基づいている(内部永久磁石電動機IPM)。
スイッチドリラクタンスモータ(SRM)
DE−A−10207267には、多数の積層状の部分から成る回転子を備えるリラクタンスモータが記載されている。この多数の積層状の部分は、非磁性の接続要素を介して互いに連結され、1つのユニットを形成している。この接続要素は、フローバリアとして機能している。非磁性の接続要素は、概して標準鋼から成る接続要素よりも高価であり、または、鋼と同じ強度に達するにはより大きな寸法で形成される必要がある。
同期リラクタンスモータ(SyR)
DE−A−10004175には、連続したフローバリアを有する同期リラクタンスモータが記載されている。
実際には、直径150〜400mmの固定子を有する工業用の経済的な駆動装置には、3相電流によって動作されると共に非同期電動機の固定子と類似した固定子を有する同期リラクタンスモータ(SyR)が適している。なぜなら、この同期リラクタンスモータ(SyR)は、簡素且つ頑丈な設計を有しているからである(回転子巻線または磁石が無い)。欠点は、他の種類の電動機と比べてトルク密度が比較的低いこと、および、力率が低いことである。このため、同期リラクタンスモータを自動車に使用することは極めて困難であり、従って、同期リラクタンスモータ(SyR)は、定置の用途に限定される。
正弦波モータ
過去の調査(www.brusa.bizの最後のレポート「駆動の開発」を参照)によれば、正弦波機の利点は、トルク出力が回転角に関して一定である点、および、高調波磁界からのノイズの形成が方形波モータよりも少ない点である。この利点は、電源(電池またはモータインバータ)からの電力取り込みが一定であることに現れる。
モータインバータが、その電源を電池(電池リンク)から直接取り出すならば、方形波モータの場合、高調波磁界は交互に与える負荷になり、このため、電池の内部抵抗にさらなる損失が生じる。正弦波モータは、高調波磁界を有しておらず、回転角に亘って一定の電力取り込みを実現するので、正弦波モータが供給電池の内部抵抗にさらなる損失を生じさせることはない。
従って、モータインバータがその電源を電池から直接取り出す形態の主駆動システムに範囲を狭めた場合の選択には、従来技術の、正弦曲線状の空隙磁界分布を有する種類、例えば同期電動機(ASM)および内部永久磁石同期電動機(IPM)が特に適している。
電流励磁型同期電動機
公知のように、電流励磁型同期電動機(CSM)は、他の正弦波モータと類似の固定子を有している。しかしながら回転子には、はっきりとした極(突極無し、または、突極あり)が設けられている。このはっきりとした極には、直流電流が流れる回転子巻線が組み合わされている。従って同期電動機では、回転子内の励磁電力は、外部から供給される必要がある。電力の伝達は、大きな機械において、(変成器を介して)非接触式に行われ得る。直径150mm〜400mmの固定子を有するより小型の自動車駆動用電動機の場合、および、回転子の電流調整に大きなダイナミックレンジが必要とされる場合には、電力の伝達は、ブラシおよびスリップリングを介して行われる。従って、CSMは、直流モータ(DCM)と共に、電力がブラシを介して回転子に伝達されるブラシ型の電動機である。
全ての同期電動機の基本特性
各同期電動機の回転子は、固定子電流の電界と同期して回転する。回転子が固定子の周波数で回転することが不可能な場合、または、固定子の電界が回転子の位置に適合することが不可能な場合、回転子の電界と固定子の電界との非同期の重複部は、振り子モーメントだけを生成する。従って、同期電動機が自動車の駆動装置として用いられる場合には、基本的に、全ての種類の同期電動機に、回転子の位置によって制御された周波数変換機が必要となる。
従来の電流励磁型同期電動機の基本特性
電流励磁型同期電動機は、動的励磁によって、約30秒間にその公称モーメントの2.5倍に達し、約5秒間にその公称モーメントの最大4倍に達する。短時間のモーメントでは、電流励磁型同期電動機は、同じ寸法の永久磁石同期電動機を上回っている場合が多い。特に、磁石が埋め込まれた同期電動機(IPM)と比較すると、違いが顕著である。磁石が埋め込まれた同期電動機(IPM)では、磁石が回転子の薄板のスロットの中に挿入されている。
CSM内へのブラシを介した電力伝達
世間一般の議論では、ブラシ型電動機について検討されていない場合が多い。これは、ブラシ型電動機の技術を新製品として市場に出すことは困難であり、ブラシの機械的損耗による耐用年数の制限が心配であるとされていたからである。
一般的な先入観の一部として、直流モータ(DCM)の整流子と、同期電動機(CSM)の比較的簡素なスリップリングとが十分に区別されていない場合が多い。DCMの場合、全ての原動力は、整流子を介して回転子に伝達される必要があるが、CSMのスリップリングに伝達される励磁電力は、全原動力のうちの低いパーセンテージ(一桁のパーセンテージ)の範囲にあるだけである。CSMの場合、自動車駆動用の他の全ての同期電動機の場合と同様に、実際の電気原動力は、周波数変換機を介して固定子に伝達される。
従来技術に係るCSMの欠点
電流励磁型同期電動機の励磁せずに動作されるトルク(非常時トルク)は、専ら磁気抵抗から生じる。この磁気抵抗は、無限に可変であり、縦軸Ldのインダクタンスと横軸Lqのインダクタンスとの比によって決定される。突極モータでは、Ld>>Lqである。Ldは主に空隙によって決定される縦方向のインダクタンスであり、Lqは主に極の形状によって決定される横方向のインダクタンスである。
電流励磁型同期電動機において励磁に失敗すると、従来の突極モータの場合は、公称モーメントの約1/4だけが生成され、非突極モータの場合は、モーメントは全く生成されない。このため、特定の環境において危険な運転状況がもたらされる。
従って、非常時走行特性が不足または欠如している点が、現在当業者が、電流励磁型同期電動機(CSM)は、実際には自動車の駆動に適さないと考えるさらなる理由である(例えば上述の最終レポート参照)。
独国特許出願公開10204267号明細書 独国特許出願公開10004175号明細書
磁気抵抗を増大させることによる、非常時走行特性の改善
本発明の目的は、電流励磁型同期電動機(CSM)の従来技術の上述の欠点を大幅に低減または排除することによって、より良好な解決方法を提供することにある。電流励磁型同期電動機が、非常時の動作において、励磁しなくても、車両を駆動するための大きなトルクを生成するように、電流励磁型同期電動機をさらに開発することが可能である。従って本発明の目的は、電流励磁型同期電動機(CSM)の場合において、電流によって励磁せずに、上記トルク(磁気抵抗モーメント)を大幅に増大させることである。
発明の基本的特徴は、磁気抵抗モーメントを増大させるために、特に径方向のスロットの形をした少なくとも1つの選択的磁束バリアが、各回転子極内に、回転子極の主軸に沿って設けられている点である。他の一発展形態では、回転子極は、好ましくは突極の形をしている。
請求項1の特徴に係る磁束バリアによって、q軸(横軸)における磁力線の磁気抵抗を増大させて、これによって上述の磁気抵抗モーメントを増大させる。
本発明に従って実現される有効な他の発展形態は、従属請求項に記載している。
CSMの改善に必要な技術的前提条件
この背景に対して、従来の電流励磁型同期電動機が出発点として用いられており、その目的は、電流励磁型同期電動機を、自動車の駆動用にさらに発展させることであった。本発明は、電流励磁型同期電動機の非常時走行特性を改善するために次の重要な前提条件が不可欠であるという、本発明に係る発見に基づいている。
・回転子極の主軸またはd軸に沿った磁気バリアは、
・横軸(Lq)のインダクタンスを大幅に低減し、その一方で、
・主軸(Ld)のインダクタンスをその本来の高レベルのままに残し、
・その結果、Ld/Lqの磁気抵抗の比は極めて大きくなるため、
励磁しなくても、トルクは、数倍、例えば4倍増大する。
有効な原料の要件の低減
この分野の出願人の長期に亘る経験の後、および、上述の先入観を克服した後、自動車製造業者を、ハイブリッド自動車および電気自動車用の高価な高性能磁性体、いわゆる希土類元素磁石(REE磁石)の価格依存から守るには、電流励磁型同期電動機が、技術的に最も有効な可能性を提供することが分かった。
本発明に従って非常時走行特性が改善された電流励磁型同期電動機は、その系特性のために、主駆動電動機に非常に適している。一連の製造業者が、従来一般的に用いられていた磁石が埋め込まれた永久磁石同期電動機(IPM)を、電流励磁型同期電動機と置き換えるなら、いかなる価格トレンドまたはREE原料の不足も、これらの一連の製造業者には影響しない。
主駆動としてのCSMの適性に与える本発明の効果
本発明の開示より、回転子極に設けられた例えば径方向のスロットの形をした選択的磁束バリアを用いることによって、励磁しなくても、電流励磁型同期電動機(CSM)の磁気抵抗モーメントを大幅に増大可能であることは明らかである。このような非常時トルクは、自動車の主駆動としての使用において極めて大きな利点となる(他の用途の特定の環境においては重要でないかもしれないが)。何らかの理由によって、励磁電力が、回転子の励磁巻線に伝達されないならば、磁気抵抗から得られるトルクのレベルが、非常時運転における系特性を決定する。励磁電力が存在しない理由は、例えば、回転子の電流制御器の不具合、短絡、電源供給ケーブルの故障、またはスリップリングの破損であり得る。
従って、本発明によれば、電流励磁型同期電動機自体の磁気抵抗モーメントは、特に、上述の理由によって自動車が例えば線路または交通量の多い車道にどうしても停止しなければならないような非常事態において、自動車の駆動に極めて重要な役割を果たす。このような非常事態において、本発明に係る電流励磁型同期電動機の磁気抵抗モーメントは、危険な領域から移動して安全な位置に近づけることを可能にする。
しかし、本発明に係る磁気抵抗バリアを有していない従来の電流励磁型同期電動機では、上記のことは不可能である。なぜなら、利用可能な非常時トルクは、上述のように、電力の供給が停止された後は不十分であると分類されてしまうからである。
CSMの基本特性を制限しない本発明の良好な製造可能性
本発明は、回転子の薄板に、打ち抜き工程によってスロット状の凹部を設けることによって、容易に製造可能である。回転子に必要な固有強度を与えるために、小さなウェブが連結ブリッジとして残っていてよい。本発明の他の一発展形態では、これらの機械的に不可欠な連結ブリッジを、本発明に従って、比較的小型の永久磁石によって飽和させる。必要とされる磁石の量は、同じ寸法のハイブリッド励磁型(電磁的に励磁すると共に永久磁石によって励磁する)同期電動機(HSM)の磁気質量の約10%、および、同じ寸法の永久磁石同期電動機の約6%に相当する。
予め帯磁された永久磁石を、用意した磁束バリアの「ポケット」(スロット部)の中に挿入する。この処理を行わなければ、横方向の磁束との連結部の飽和後のみ、磁束バリアだけが動作する。しかしながら、これは望ましいことではなく、これによって増大する磁気抵抗は少しであり、従って非常時トルクは少ない。
本発明のさらなる利点、変形例、および詳細については、以下の、図面の説明および特許請求の範囲において説明する。
本発明を、本発明に係る電流励磁型同期電動機の一実施例を参照しながら、添付の図面に示す。
本発明に係る電流励磁型同期電動機を、磁束線と共に示す断面図である。 設計工程の結果として、図1に係る同期電動機の一実施形態を示す図である。 図1に係る同期電動機の回転子を示すさらなる一側面図であり、この図には、磁束線は記載されていない。
回転子および固定子の断面
図1は、本発明に係る電流励磁型同期電動機1の一実施例を概略的に示す断面図である。この電流励磁型同期電動機1は、特に、自動車の駆動用に形成されたものである。電流励磁型同期電動機1には、外側の固定子2および内側の回転子3が設けられている。固定子2には、分布巻線2A用の溝が、それ自体は公知の方法で設けられている。
回転子の形状
図示した実施例では、回転子3は、6極の設計を有している(随時、2極、4極、8極等の回転子も可能である)。図1は、突極4を備える回転子3を示している。回転子3の極脚部および極片はそれぞれ、5および6によって示されている。極脚部5に沿って配置され、この図では断面領域として示されている各励磁巻線7は、各回転子極4と、それ自体は公知の方法によって組み合わされている。
主極軸に沿った磁束バリア
本発明に従って、全く新規な回転子の形状を提供する。本発明では、電流励磁型同期電動機1の磁気抵抗モーメントを増大させるために、好ましくはスロット8の形をした少なくとも1つの選択的磁束バリアを、各回転子極4内に、回転子極4の主軸4Aに沿って設けることを提案する。磁束バリアとして機能するスロット8は、ほぼ平行な二つの横表面9を有する中央および径方向の縦開口部として、極脚部5内に形成されている(図2参照)。
スロット8の構成および回転子極4の構成の、より重要な形状およびこれらの相互配置については、図2の本実施例において、比較的狭い径方向のスロット8が、長さLおよび幅Bを有している点が明らかである。本発明者による実験によれば、スロット8の長さLは、回転子の半径Rから駆動軸12の半径を引いた長さの3/4〜5/6であり、スロット8の幅Bは、極脚部の幅Wの1/10と1/15との間である。
スロット8の径方向に見て最も外側にある点10は、ねじ山付きボルトを取付けるキャップナットがこの脚部の外側の極表面から突出しないように、極片6の外側の極表面から間隔11を隔てて配置されている。極キャップおよび回転子の薄板の束は、ねじ山付きボルトによって連結され、ユニット全体を形成している。
磁束バリア内のウェブおよびブリッジの事前飽和
図2に示す本発明に係る電流励磁型同期電動機の好ましい一実施形態では、比較的小型の永久磁石13(例えば、全体で0.2kg磁石/50kW定格出力)が、スロット8の径方向に内部の部分(ポケット)内に配置されている。既に事前帯磁された、それ自体が磁束バリアである固体磁石13は、磁束バリアによって生成される固体磁石13の磁力線が構成上の理由により設けられた磁束バリア内のウェブ14を飽和させるのには十分であるが、磁力線自体は磁気伝導する程度の寸法を有する。その後、このようにして事前飽和されたウェブ14は、他の各磁束で高い抵抗を示す。従ってウェブ14は、動作中に有用な磁束に関して、スロット8の延長部分として作用する。本用途では厄介なこれらの磁気伝導性は、挿入された磁石13によって排除される。
ウェブ14は、結果として生じる、駆動軸と回転子3との間に作用する駆動軸の遠心力または圧縮力を吸収するために、機械的に有効である。ウェブ14は、強度を考慮して、且つ、用途に合わせて、正確に設計される。
従って、脚部極を有する電動機1の横軸(図2のq軸)における、機械的に動機付けられた磁束バリアの遮断を、このためにだけに挿入された永久磁石13で、意図的に飽和させることが、本発明のさらなる基本的な一発展形態を構成する。この発展形態は、説明した用途とは無関係に、電気駆動装置内が特定の環境にある場合にも用いることが可能である。従ってこの点に関して、本発明はCSMに限定されるものではない。
強度の理由から薄板状のブリッジが必要とされるが、磁束バリアがより有効である場合でも、薄板状のブリッジの磁気伝導性を排除するために、このような磁石を用いてもよい。
方法を組み合わせる
詳細には示さなかったが、回転子3は、従来の、薄板、端板、および、結合手段15(例えば結合ボルト)から構成されていてよい。結合手段15は、回転子の薄板の束と端板とを互いにつないで1つの部材にするものである(図1および図3では、その部分図だけを示した)。本発明によれば、結合手段15は、磁束バリアとして機能するスロット8の内部に配置されていることが好ましい。結合手段15である結合ボルトは、固定子の薄板および端板貫通孔16の中に挿入されている。図示した実施形態において、端板貫通孔16を径方向において見ると、端板貫通孔16は、実際には、磁束バリアとして機能するスロット8の外端を形成している。この場合、端板貫通孔16は、厚さ約5mmの締め付けボルトを受け入れるために、約5.2mmの直径を有している。
従来技術と比べた改善方法
磁気抵抗の増大
本発明によれば、磁気抵抗は、磁束バリアによって大幅に増大され、磁気抵抗が増大すると、利用可能な磁気抵抗モーメントは、磁束バリアを有さない実施形態と比べて、3〜4倍増大する。
図示した実施例の性能値
85Nmの公称モーメントを有する調査用の機械における発明者による実験では、提案する磁気抵抗バリアによって、72Nmの非常時モーメント、つまり公称モーメントのほぼ90%が実現可能であることが示された。本発明に係る磁気抵抗バリアが設けられていない場合、励磁しなければ、従来技術に従って製造される比較可能な回転子は、約20Nmの非常時モーメントだけを生成可能であった。これは、非常時運転の場合であっても主駆動として使用するには少なすぎる。
示されたCSMは、正常に励磁した場合、短時間動作において320Nmを出力可能である。本発明に従って、CSMに、提案する磁気抵抗バリアをさらに設けるならば、CSMは、低い追加コストで、実質的に改善された非常時特性を有することになる。しかし、CSMの本来有効な系特性が、磁気抵抗バリアによって悪影響を受けることはない。なぜなら、本発明に係るCSMも、全ての動作状態において、極めて高い力率で動作されることが可能であり、非常に高効率で広い速度範囲(1:5よりも広い)において、定電力を出力可能だからである。
作用の概要
これに応じて、図1〜図3に係る好ましい電流励磁型同期電動機では、縦軸(d軸)のインダクタンスと横軸(図2のq軸)のインダクタンスとの比は、従来の突極機の正常値よりも大幅に増大される。d軸に沿って延びる磁束バリア(つまりスロット8)を導入した結果機械的に必要とされる、d軸に近接した残留幅は、好ましくは、この磁束バリアの中に挿入された永久磁石13によって完全に飽和される。そのため、磁束バリアはブリッジの領域に作用すると共に、ウェブを介してd軸まで続く。
本発明は、当然、説明した実施例に限定されるものではない。さらなる実施形態および組み合わせも、上述の開示内容に基づいた特許請求の範囲内において、想定可能である。

Claims (12)

  1. 固定子と、
    前記固定子内で回転するよう構成され、複数の積層状部分と端板とを有する回転子と、
    回転シャフトであって、前記回転子が当該回転シャフトの軸を中心として回転するよう前記回転子を支持する回転シャフトと、
    第1の脚部と第1の片とを含む前記回転子の第1の突極と、
    前記第1の突極の励磁巻線と、
    前記第1の突極内の磁束バリアであって、当該磁束バリアは、磁気抵抗モーメントを増大させるように構成された径方向に延在する縦スロットを含み、前記縦スロットは、第1の横側面と前記第1の横側面に平行な第2の横側面とを含み、前記第1および第2の横側面は、前記縦スロットの中心軸に平行であり、前記縦スロットの前記中心軸は、前記第1の突極の主軸と一致し、前記第1の脚部を貫いて径方向に延在している、磁束バリアと、
    前記径方向に延在する縦スロット内の少なくとも一つの機械的ブリッジであって、前記機械的ブリッジは、前記縦スロットの前記中心軸を横断して前記縦スロットの前記第1の横側面と第2の横側面の間の空間に架橋されるウェブを含み、前記ウェブは、前記径方向に延在する縦スロットを中空の閉鎖された径方向外側部分と径方向内側部分とに分離する、機械的ブリッジと、
    前記径方向に延在する縦スロットの前記径方向内側部分内の永久磁石であって、当該永久磁石は、前記ウェブを飽和させる磁束を生成して前記ウェブ内のさらなる磁束に高い抵抗をもたらし、前記磁束バリアの効果を前記第1の突極の長手軸の全体領域へ拡大するように前記ウェブの磁気伝導性を減少させるよう構成され、当該永久磁石は、前記回転子の回転方向に関して接線の方向にある磁化方向を有する、永久磁石と、
    を備える電流励磁型同期電動機。
  2. 前記永久磁石の外側端は、前記径方向に延在する縦スロット内で前記ウェブによって支えられている、請求項1に記載の電流励磁型同期電動機。
  3. 前記永久磁石は、作動磁束を増大させないように帯磁されていることを特徴とする請求項1に記載の電流励磁型同期電動機。
  4. 前記径方向に延在する縦スロットの、径方向外端領域を有する前記径方向外側部分と、
    前記径方向に延在する縦スロットの前記径方向外端領域を貫通し、アセンブリ内の前記複数の積層状部分と前記端板とを保持するように構成された結合具と、
    をさらに備える請求項1に記載の電流励磁型同期電動機。
  5. 前記径方向に延在する縦スロットは、前記第1の片の最外半径と前記回転シャフトの半径との間の差の3/4から5/6の範囲の長さを有することを特徴とする請求項1に記載の電流励磁型同期電動機。
  6. 前記径方向に延在する縦スロットは、前記第1の脚部の幅の1/10から1/15の範囲の幅を有することを特徴とする請求項5に記載の電流励磁型同期電動機。
  7. 固定子と、
    前記固定子内で回転するよう構成された回転子と、
    回転シャフトであって、前記回転子が当該回転シャフトの軸を中心として回転するよう前記回転子を支持する回転シャフトと、
    第1の脚部と第1の片とを含む前記回転子の第1の突極と、
    前記第1の突極の励磁巻線と、
    前記第1の突極内の磁束バリアであって、当該磁束バリアは、磁気抵抗モーメントを増大させるように構成された径方向に延在する縦スロットを含み、前記縦スロットは、第1の横側面と第2の横側面と中心軸とを含み、前記縦スロットの前記中心軸は、前記第1の突極の主軸と一致し、前記第1の脚部を貫いて径に延在している、磁束バリアと、
    前記径方向に延在する縦スロット内の少なくとも一つの機械的ブリッジであって、前記機械的ブリッジは、前記縦スロットの前記中心軸を横断して前記縦スロットの前記第1の横側面と第2の横側面の間の空間に架橋されるウェブを含み、前記ウェブは、前記径方向に延在する縦スロットを中空の閉鎖された径方向外側部分と径方向内側部分とに分離する、機械的ブリッジと、
    前記径方向に延在する縦スロットの前記径方向内側部分内の永久磁石であって、当該永久磁石は、前記ウェブを飽和させる磁束を生成して前記ウェブ内のさらなる磁束に高い抵抗をもたらし、前記磁束バリアの効果を前記第1の突極の長手軸の全体領域へ拡大するように前記ウェブの磁気伝導性を減少させるよう構成され、当該永久磁石は、前記回転子の回転方向に関して接線の方向にある磁化方向を有する、永久磁石と、
    を備える電流励磁型同期電動機。
  8. 前記永久磁石の外側端は、前記径方向に延在する縦スロット内で前記ウェブによって支えられている、請求項7に記載の電流励磁型同期電動機。
  9. 前記永久磁石は、作動磁束を増大させないように帯磁されていることを特徴とする請求項7に記載の電流励磁型同期電動機。
  10. 請求項7に記載の電流励磁型同期電動機であって、
    複数の積層状部分と端板とを有する前記回転子と、
    前記径方向に延在する縦スロットの、径方向外端領域を有する前記径方向外側部分と、
    前記径方向に延在する縦スロットの前記径方向外端領域を貫通し、アセンブリ内の前記複数の積層状部分と前記端板とを保持するように構成された結合具と、
    をさらに備える電流励磁型同期電動機。
  11. 前記径方向に延在する縦スロットは、前記第1の片の最外半径と前記回転シャフトの半径との間の差の3/4から5/6の範囲の長さを有することを特徴とする請求項7に記載の電流励磁型同期電動機。
  12. 前記径方向に延在する縦スロットは、前記第1の脚部の幅の1/10から1/15の範囲の幅を有することを特徴とする請求項11に記載の電流励磁型同期電動機。
JP2010522499A 2007-08-28 2008-08-28 特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機 Expired - Fee Related JP4897924B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007040750A DE102007040750A1 (de) 2007-08-28 2007-08-28 Stromerregter Synchronmotor insbesondere für Fahrzeugantriebe
DE102007040750.7 2007-08-28
US96962807P 2007-09-02 2007-09-02
US60/969,628 2007-09-02
PCT/IB2008/053462 WO2009027938A2 (en) 2007-08-28 2008-08-28 Current-energized synchronous motor, particularly for vehicle drives

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010538597A JP2010538597A (ja) 2010-12-09
JP2010538597A5 JP2010538597A5 (ja) 2012-01-19
JP4897924B2 true JP4897924B2 (ja) 2012-03-14

Family

ID=40298890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010522499A Expired - Fee Related JP4897924B2 (ja) 2007-08-28 2008-08-28 特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8198776B2 (ja)
EP (1) EP2195907B1 (ja)
JP (1) JP4897924B2 (ja)
KR (1) KR20100063025A (ja)
CN (1) CN101785168B (ja)
DE (1) DE102007040750A1 (ja)
WO (1) WO2009027938A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760625B (zh) * 2018-07-13 2022-04-11 日商大隈股份有限公司 同步馬達之轉子

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009014703A1 (de) * 2009-03-27 2010-10-07 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektromaschine, Verfahren zum Betrieb einer fremderregten Synchronmaschine und Verwendung einer fremderregten Synchronmaschine
US8854168B2 (en) 2009-07-03 2014-10-07 Single Buoy Moorings Inc. High voltage electro inductive swivel
JP5674791B2 (ja) 2009-09-18 2015-02-25 ブルサ エレクトロニック アーゲー 埋め込まれた磁石を有する永久磁石励磁型同期機
WO2011098986A2 (de) 2010-02-12 2011-08-18 Clean Mobile Ag Fahrzeugantrieb
CN103081299A (zh) * 2010-07-09 2013-05-01 布鲁萨电子公司 用于旋转电机的叠片式转子
EP2599196B1 (fr) * 2010-07-29 2016-01-27 Valeo Equipements Electriques Moteur Machine electrique tournante synchrone avec rotor a double excitation
US8405275B2 (en) 2010-11-17 2013-03-26 Electric Torque Machines, Inc. Transverse and/or commutated flux systems having segmented stator laminations
US8854171B2 (en) 2010-11-17 2014-10-07 Electric Torque Machines Inc. Transverse and/or commutated flux system coil concepts
US8952590B2 (en) 2010-11-17 2015-02-10 Electric Torque Machines Inc Transverse and/or commutated flux systems having laminated and powdered metal portions
DE102011005298A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Siemens Aktiengesellschaft Rotor für eine Synchronmaschine und Synchronmaschine
AT511907B1 (de) * 2011-08-12 2013-07-15 Johannes Kepler Uni Elektrische maschine mit einem gelagerten, ein ferromagnetisches material und mindestens einen reluktanzhauptpol aufweisenden reluktanzläufer
US9787147B2 (en) * 2011-11-16 2017-10-10 Komotek Co., Ltd. Interior permanent magnet motor
KR20140056848A (ko) * 2012-11-01 2014-05-12 엘지전자 주식회사 로터, 이를 포함하는 모터 및/또는 전기자동차 구동장치
WO2014091579A1 (ja) 2012-12-12 2014-06-19 三菱電機株式会社 電動機の回転子
JP5765540B2 (ja) * 2013-03-24 2015-08-19 後藤 哲郎 モータ
JP6356391B2 (ja) * 2013-05-31 2018-07-11 東芝インフラシステムズ株式会社 永久磁石式回転電機
EP2991194A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-02 Brusa Elektronik AG Rotor for a current excited synchronous machine
JP6436381B2 (ja) * 2014-08-27 2018-12-12 日本電産株式会社 モータ用電機子及びモータ
CN107925285B (zh) 2015-09-01 2019-11-15 三菱电机株式会社 转子、旋转电机、电动压缩机及制冷空调装置
DE102016213215A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Synchronmaschine und Verfahren zum zumindest teilumfänglichen Herstellen einer elektrischen Synchronmaschine
US10784727B2 (en) * 2016-12-07 2020-09-22 Wisconsin Alumni Research Foundation Salient pole, wound field, synchronous machine with enhanced saliency
KR102632774B1 (ko) * 2016-12-14 2024-02-05 에이치엘만도 주식회사 계자 권선형 모터용 로터 및 이를 구비한 계자 권선형 모터
KR102010026B1 (ko) * 2018-04-04 2019-08-12 오영한 유도분극 회전자
KR102108169B1 (ko) * 2018-06-27 2020-05-21 계명대학교 산학협력단 Isg 시스템용 계자권선형 모터발전기의 효율 향상을 위한 보조 영구자석을 구비하는 회전자 구조
DE102018210827B4 (de) * 2018-07-02 2022-01-20 Audi Ag Synchronmaschine mit einem Rotor und Kraftfahrzeug
US10770937B2 (en) * 2019-01-03 2020-09-08 A&I Services Incorporated High efficiency power generation system and a method of operating same
DE102019133854A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vollpol- und Schenkelpolrotor einer elektrischen Hybrid-Synchronmaschine mit elektrischer und permanentmagnetischer Erregung
DE102020103695A1 (de) 2020-02-13 2021-08-19 Audi Aktiengesellschaft Fremderregter Synchronmotor für einen Fahrzeugantrieb
CN111245189B (zh) * 2020-02-28 2022-04-22 南京航空航天大学 一种六相正弦波双凸极电机及其控制系统
DE102020129142B4 (de) 2020-11-05 2022-05-12 Audi Aktiengesellschaft Läufer für eine rotierende elektrische Maschine
DE102021133793A1 (de) 2021-12-20 2023-06-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie elektrische Rotationsmaschine
DE102022127291A1 (de) 2022-10-18 2024-04-18 Audi Aktiengesellschaft FSM mit reduzierter Drehmomentwelligkeit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4742256Y1 (ja) * 1969-03-15 1972-12-21
JPS5911759A (ja) * 1982-07-13 1984-01-21 Fuji Electric Co Ltd 直流回転電機の固定子
JP2001333553A (ja) * 2000-05-19 2001-11-30 Fujitsu General Ltd 永久磁石電動機
JP2003518904A (ja) * 1999-12-23 2003-06-10 ホガナス アクチボラゲット 電気機械固定子および回転子

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3126493A (en) * 1964-03-24 Permanent magnet motor
DE584472C (de) 1930-12-06 1933-09-20 Aeg Im Leitermaterial versenkte Schraubverbindung der Verbindungsbuegel mit den massiven Stabenden der Stabwicklungen elektrischer Maschinen
US3652885A (en) * 1970-09-16 1972-03-28 Allis Chalmers Mfg Co Synchronous reluctance motor
GB1449435A (en) * 1974-03-22 1976-09-15 Singer Co Dynamo-electric machine rotors
US4118648A (en) * 1974-06-13 1978-10-03 Societe Generale De Constructions Electriques Et Mecaniques Alsthom Salient pole of a synchronous electric machine
DE2911636A1 (de) 1979-03-24 1980-09-25 Chung Hsin Elektrischer motor fuer gleich- oder wechselstrom
DE3231966A1 (de) 1982-08-27 1984-03-01 Erich 8500 Nürnberg Rabe Elektrische maschine
JPH05344668A (ja) * 1992-06-08 1993-12-24 Fanuc Ltd 同期電動機のロータ
DE69505674T2 (de) * 1994-07-25 1999-05-20 Daikin Ind Ltd Bürstenloser gleichstrommotor
GB9505072D0 (en) * 1995-03-14 1995-05-03 Lucas Ind Plc A winding end support for a rotary electrical component
US5747909A (en) * 1996-03-14 1998-05-05 Ecoair Corp. Hybrid alternator
IT1276487B1 (it) * 1995-07-11 1997-10-31 Alfredo Vagati Motore elettrico sincrono a riluttanza con bassa ondulazione di coppia
US5982074A (en) * 1996-12-11 1999-11-09 Advanced Technologies Int., Ltd. Axial field motor/generator
DE69816675T2 (de) * 1997-03-13 2004-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Rotorkern mit Sperren für den Magnetfluss für Reluktanzmotoren
TW364234B (en) * 1997-04-14 1999-07-11 Sanyo Electric Co Rotor for an electric motor
FR2775849B1 (fr) * 1998-03-09 2004-10-01 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique a double excitation, et notamment alternateur de vehicule automobile
FR2780580B1 (fr) * 1998-06-25 2000-11-10 Valeo Equip Electr Moteur Machine tournante, tel qu'un alternateur pour vehicule automobile
JP2000050542A (ja) * 1998-07-23 2000-02-18 Okuma Corp リラクタンスモータ
FR2784816B1 (fr) * 1998-10-20 2001-01-05 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante possedant un nouvel agencement d'excitation rotorique par aimants permanents
FR2791483B1 (fr) * 1999-03-22 2004-06-25 Valeo Equip Electr Moteur Machine tournante comportant des aimants de compositions differentes
KR100371159B1 (ko) 1999-09-22 2003-02-05 엘지전자 주식회사 싱크로너스 리럭턴스 모터의 토오크 리플 저감구조
US6359366B1 (en) * 2000-05-09 2002-03-19 Ford Global Technologies, Inc. Hybrid permanent magnet/synchronous machines
US6509667B1 (en) 2000-09-08 2003-01-21 Delphi Technologies, Inc. Rotor for a reluctance motor
EP1193724B1 (en) * 2000-09-18 2010-02-17 Isuzu Motors Limited Eddy current retarder comprising a magnet consisting of an electromagnet and a permanent magnet
GB2378323B (en) 2001-07-28 2005-07-27 Lg Electronics Inc Rotor for synchronous reluctance motor and manufacturing method thereof
TW577658U (en) * 2001-09-10 2004-02-21 Adlee Powertronic Co Ltd Rotor structure for a motor having built-in type permanebt magnet
US6727629B1 (en) * 2002-06-04 2004-04-27 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having a plurality of shifted stator poles and/or rotor poles
FR2847087B1 (fr) * 2002-08-14 2014-04-11 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante a double excitation autorisant un defluxage modulable
DE10248771A1 (de) * 2002-10-18 2004-04-29 Siemens Ag Permanenterregte Synchronmaschine
DE102004002326A1 (de) 2004-01-16 2005-08-04 Forschungszentrum Jülich GmbH Rotor
JP3638944B1 (ja) * 2004-02-04 2005-04-13 山洋電気株式会社 永久磁石内蔵型回転モータの極弧率の決定方法及び永久磁石内蔵型回転モータ
EP1813010B1 (en) 2004-10-26 2018-01-24 Zapi S.P.A. Design of the magnet and webs in interior permanent magent rotors
DE102004055317A1 (de) 2004-11-16 2006-05-24 Bosch Rexroth Aktiengesellschaft Elektrische Drehfeldmaschine und Primärteil
US20060103254A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Horst Gary E Permanent magnet rotor
JP4668721B2 (ja) 2004-11-30 2011-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 永久磁石式回転電機
EP1703080A1 (de) 2005-03-03 2006-09-20 ALSTOM Technology Ltd Rotierende Maschine
WO2006109588A1 (ja) 2005-04-12 2006-10-19 Denso Corporation 新規微細藻類及び炭化水素の生産方法
JP5120586B2 (ja) 2005-06-28 2013-01-16 株式会社デンソー 界磁巻線型同期機
DE102005030826A1 (de) * 2005-07-01 2007-01-04 Siemens Ag Synchronmaschine
KR101015916B1 (ko) * 2005-07-19 2011-02-23 가부시키가이샤 덴소 전기 모터
US7504754B2 (en) * 2005-10-31 2009-03-17 Caterpillar Inc. Rotor having multiple permanent-magnet pieces in a cavity
GB0524363D0 (en) * 2005-11-29 2006-01-04 Goodrich Control Sys Ltd Dynamo electric machine
JP4850528B2 (ja) 2006-02-08 2012-01-11 トヨタ自動車株式会社 ロータの製造方法
US7522101B2 (en) 2006-02-28 2009-04-21 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Positioning system for portable electronic devices
ES1062467Y (es) 2006-03-16 2006-09-16 Travieso Eugeni Castejon Compostador
US7556082B2 (en) * 2006-03-29 2009-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Interior permanent magnet rotors with multiple properties and methods of making same
JP2007300787A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Sun Tech Generator Co Ltd 発電機・電動機用回転子
DE102008020138A1 (de) * 2007-04-27 2008-10-30 Asmo Co., Ltd., Kosai Motor mit eingebettetem Magnet
WO2008137709A2 (en) * 2007-05-04 2008-11-13 A. O. Smith Corporation Interior permanent magnet motor and rotor
US7847461B2 (en) * 2007-06-06 2010-12-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-layer magnet arrangement in a permanent magnet machine for a motorized vehicle
JP5674791B2 (ja) 2009-09-18 2015-02-25 ブルサ エレクトロニック アーゲー 埋め込まれた磁石を有する永久磁石励磁型同期機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4742256Y1 (ja) * 1969-03-15 1972-12-21
JPS5911759A (ja) * 1982-07-13 1984-01-21 Fuji Electric Co Ltd 直流回転電機の固定子
JP2003518904A (ja) * 1999-12-23 2003-06-10 ホガナス アクチボラゲット 電気機械固定子および回転子
JP2001333553A (ja) * 2000-05-19 2001-11-30 Fujitsu General Ltd 永久磁石電動機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760625B (zh) * 2018-07-13 2022-04-11 日商大隈股份有限公司 同步馬達之轉子

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009027938A2 (en) 2009-03-05
CN101785168A (zh) 2010-07-21
CN101785168B (zh) 2012-11-21
KR20100063025A (ko) 2010-06-10
EP2195907B1 (en) 2015-08-12
EP2195907A2 (en) 2010-06-16
WO2009027938A3 (en) 2009-04-30
DE102007040750A1 (de) 2009-03-05
US20100308686A1 (en) 2010-12-09
JP2010538597A (ja) 2010-12-09
US8198776B2 (en) 2012-06-12
WO2009027938A4 (en) 2009-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4897924B2 (ja) 特に自動車の駆動に適した電流励磁型同期電動機
US9083218B2 (en) Permanent magnet excited synchronous machine with embedded magnets
US9252634B2 (en) Synchronous motor
JP5961344B2 (ja) 永久磁石を備える、磁束収束タイプの同期回転電気機械
Rasmussen et al. Motor integrated permanent magnet gear with a wide torque-speed range
CN101882821B (zh) 交流爪极电机
JP2008136298A (ja) 回転電機の回転子及び回転電機
JP2017221099A (ja) 回転電機
Frandsen et al. Improved motor intergrated permanent magnet gear for traction applications
KR20140094516A (ko) 회전 전기 기계의 회전자, 및 회전자를 포함하는 회전 전기 기계
EP2073346B1 (en) Electric machine with wrapped PM magnetic pole
JP2000245085A (ja) モータ
WO2019049392A1 (ja) 回転電機
CN107070154B (zh) 增程式电动车五相永磁电机
JP6202664B2 (ja) 極数変換永久磁石式回転電機及びそのドライブシステム
CN108631531A (zh) 一种电动汽车用混合励磁开关磁阻轮毂电机
Menis et al. A survey of mechanical and electromagnetic design techniques for permanent-magnet motor flux-weakening enhancement
CN107276269A (zh) 电动汽车用电磁与永磁混合励磁驱动电机
CN105811712A (zh) 电动汽车用内嵌径向与切向组合式磁极永磁驱动电机
Cai et al. Analysis and Suppression of Cross-Coupling Demagnetization in Dual Permanent Magnet Machine for Direct-Drive Application
JP4138406B2 (ja) 永久磁石式リラクタンス型回転電機
JP2009095121A (ja) 電動モータ
CN107681814B (zh) 电动汽车用两侧定子六相磁阻电机
CN105871097A (zh) 电动汽车电机的低波动永磁转子
WO2020017227A1 (ja) 回転電機、回転電動機駆動システム、並びに電動車両

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110812

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111122

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20111122

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20111208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111213

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111222

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees