KR20120106984A - Rotor for modulated pole machine - Google Patents

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KR20120106984A
KR20120106984A KR1020127018870A KR20127018870A KR20120106984A KR 20120106984 A KR20120106984 A KR 20120106984A KR 1020127018870 A KR1020127018870 A KR 1020127018870A KR 20127018870 A KR20127018870 A KR 20127018870A KR 20120106984 A KR20120106984 A KR 20120106984A
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pole section
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rotor pole
recess
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KR1020127018870A
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라르스-올로브 펜난더
괴란 노르드
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회가내스 아베
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Abstract

변조 극기용 회전자로서, 회전자는 변조 극기의 고정자의 고정자 자기장과의 상호 작용을 위한 회전자 자기장을 발생하도록 구성되고, 상기 회전자는 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체(201, 301)로서, 관형 지지 구조체는 장착면 내에 복수의 세장형 리세스(202)를 포함하고, 세장형 리세스는 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하는, 관형 지지 구조체와, 관형 지지 구조체의 장착면에 배열되고 회전자 자기장을 발생하기 위해 상기 회전자의 원주방향으로 자화된 복수의 영구 자석(203)으로서, 영구 자석(203)은 상기 영구 자석에 의해 발생된 회전자 자기장을 반경방향에서 지향시키기 위해 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션(204)에 의해 회전자의 원주방향에서 서로로부터 분리되고, 적어도 하나의 영구 자석(203) 또는 하나의 회전자 극 섹션(204)은 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 연장되는, 복수의 영구 자석을 포함한다.As a rotor for modulating poles, the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interaction with the stator magnetic field of the stator of the modulation poles, the rotor as tubular support structures 201 and 301 forming a circumferential mounting surface. The tubular support structure comprises a plurality of elongate recesses 202 in the mounting surface, the elongate recess arranged in the tubular support structure and the mounting surface of the tubular support structure, extending in the axial direction of the tubular support structure. A plurality of permanent magnets 203 magnetized circumferentially of the rotor to generate a rotor magnetic field, the permanent magnets 203 being axially oriented to direct the rotor magnetic field generated by the permanent magnets in the radial direction. Separated from each other in the circumferential direction of the rotor by a rotor pole section 204 extending to the at least one permanent magnet 203 or one rotor pole section ( 204 includes a plurality of permanent magnets, at least partially extending into one of the plurality of recesses.

Description

변조 극기용 회전자{ROTOR FOR MODULATED POLE MACHINE}ROTOR FOR MODULATED POLE MACHINE}

본 발명은 변조 극기(modulated pole machine)용 회전자에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 대량으로 용이하게 제조 가능한 변조 극기용 회전자에 관한 것이다.
The present invention relates to a rotor for a modulated pole machine, and more particularly to a rotor for a modulated pole that can be easily manufactured in large quantities.

수년에 걸쳐, 변조 극기, 클로 극기(claw pole machine), 룬델 기계(Lundell machine) 및 횡자속 기계(transverse flux machine: TFM)와 같은 전기 기계 디자인은 더욱 더 관심이 있어 지고 있다. 이들 기계의 원리를 사용하는 전기 기계는 알렉산더슨(Alexandersson) 및 페센덴(Fessenden)에 의해 일찍이 약 1910년에 개시되었다. 증가하는 관심에 대한 가장 중요한 이유 중 하나는 디자인이 예를 들어 유도 기계, 스위칭된 자기 저항 기계 및 심지어 영구 자석 무브러시 기계에 관련하여 매우 높은 토크 출력을 가능하게 하는 것이다. 또한, 이러한 기계는 코일이 종종 제조가 용이한 점에서 유리하다. 그러나, 디자인의 결점 중 하나는 이들이 통상적으로 비교적 제조가 고가이고 이들이 낮은 전력 팩터를 발생시키는 높은 누설 자속 및 더 많은 자성 재료를 위한 요구를 경험하는 것이다. 낮은 전력 팩터는 총 드라이브의 체적, 중량 및 비용을 또한 증가시키는 대형화된 전력 전자 회로(또는 기계가 동시에 사용될 때 전원)를 필요로 한다.
Over the years, electromechanical designs such as modulating poles, claw pole machines, Lundell machines, and transverse flux machines (TFMs) have become increasingly of interest. Electric machines that use the principles of these machines were earlier started in 1910 by Alexandersson and Fessenden. One of the most important reasons for increasing interest is that the design enables very high torque output, for example in connection with induction machines, switched magnetoresistive machines and even permanent magnet brushless machines. This machine is also advantageous in that coils are often easy to manufacture. However, one of the drawbacks of the design is that they typically experience the need for higher leakage fluxes and more magnetic materials, where they are relatively expensive to manufacture and generate low power factors. Low power factors require larger power electronic circuits (or power supplies when the machines are used simultaneously) that also increase the volume, weight and cost of the total drive.

변조 전기 극기 고정자는 기본적으로 연자성 코어 구조체에 의해 형성된 다수의 치형부에 자기적으로 급전할 수 있는 중앙 단일 권선의 사용에 의해 특징화된다. 연자성 코어는 이어서 권선 주위에 형성되고, 반면에 다른 공통 전기 기계 구조체 대해 권선은 치형부 코어 섹션 주위에 형성된다. 변조 극기 형태의 예는 종종 예를 들어 클로 극기, 크로우 피트기(Crow-feet-machine), 룬델 기계 또는 TFM 기계로서 인식된다. 매립된 자석을 갖는 변조 극기는 회전자 극 섹션에 의해 분리되는 복수의 영구 자석을 포함하는 능동 회전자 구조체에 의해 더 특징화된다. 능동 회전자 구조체는 동일한 수의 세그먼트로부터 구성되고, 반면에 세그먼트의 수의 절반은 연자성 재료로 제조되고 세그먼트의 다른 절반 수는 영구 자석 재료로부터 제조된다. 영구 자석은 영구 자석의 자화 방향이 실질적으로 원주방향이 되도록 배열되는데, 즉 N극 및 S극 각각은 실질적으로 원주방향으로 지향한다.
The modulated electrical pole stator is basically characterized by the use of a central single winding capable of magnetically feeding a plurality of teeth formed by the soft magnetic core structure. The soft magnetic core is then formed around the windings, while for other common electrical mechanical structures the windings are formed around the tooth core section. Examples of modulating polarity forms are often recognized, for example, as claw polarity, Crow-feet-machine, Lundel machine or TFM machine. The modulating pole with embedded magnets is further characterized by an active rotor structure comprising a plurality of permanent magnets separated by a rotor pole section. The active rotor structure is constructed from the same number of segments, while half of the number of segments is made of soft magnetic material and the other half of the segments is made from permanent magnet material. The permanent magnets are arranged such that the magnetization direction of the permanent magnets is substantially circumferential, that is, each of the N pole and the S pole is oriented substantially in the circumferential direction.

전통적으로, 회전자는 통상적으로 10 내지 50개의 다소 다수의 개별 회전자 세그먼트를 제조함으로써 제조된다. 그러나, 조립 프로세스는 다수의 구성 요소가 함께 조합되어 기계의 성능을 보존하기 위해 양호하게 형성된 에어갭을 초래하기 때문에 복잡하고 시간 소비적이다. 조립 프로세스는 또한 조립 중에 서로로부터 회전자 극 섹션을 반발시키는 경향이 있을 수 있는 영구 자석 세그먼트의 대향 편극 방향에 의해 복잡하게 된다.
Traditionally, rotors are typically made by making 10 to 50 rather large number of individual rotor segments. However, the assembly process is complicated and time consuming because multiple components are combined together resulting in a well formed air gap to preserve the performance of the machine. The assembly process is also complicated by the opposite polarization direction of the permanent magnet segments, which may tend to repel the rotor pole sections from each other during assembly.

WO 2009116935호는 회전자 및 회전자를 제조하기 위한 방법을 개시하고 있고, 여기서 개별 부분의 수는 감소되어 이에 의해 회전자를 조립하는데 요구되는 시간을 감소시킨다. 그러나, 이 접근법은 개별 부분의 복잡성 및 비용이 증가되는 것을 초래한다. 더욱이, 구성 요소들은 열처리 중에 굽힘과 같은 원하지 않는 변형을 유도할 수 있는 단면적의 큰 편차를 나타낼 수 있기 때문에 양호한 전체 공차에 도달하는 것이 곤란할 수 있다. 구조체가 기하학적 공차에 대한 요구를 충족시키기 위해 조립 중에 약간 변형되어야 하는 경우에, 얇은 일체형 브리지 섹션이 특히 조립 중에 강도 문제점을 또한 유발할 수도 있다.
WO 2009116935 discloses a rotor and a method for manufacturing the rotor, wherein the number of individual parts is reduced, thereby reducing the time required to assemble the rotor. However, this approach results in increased complexity and cost of the individual parts. Moreover, it can be difficult to reach good overall tolerances because the components can exhibit large variations in cross-sectional area that can lead to unwanted deformations such as bending during heat treatment. If the structure must be slightly deformed during assembly to meet the demand for geometrical tolerances, thin integral bridge sections may also cause strength problems, particularly during assembly.

제조 및 조립에 비교적 저가인 변조 극기용 회전자를 제공하는 것이 일반적으로 바람직하다. 높은 구조적 안정성, 낮은 자기 저항, 효율적인 자속 경로 안내 저 중량 및 관성 등과 같은 양호한 성능 파라미터를 갖는 이러한 회전자를 제공하는 것이 더 바람직하다.
It is generally desirable to provide a rotor for a modulating magnetic pole which is relatively inexpensive to manufacture and assemble. It is further desirable to provide such rotors with good performance parameters such as high structural stability, low magnetoresistance, efficient magnetic flux path guidance low weight and inertia, and the like.

제 1 양태에 따르면, 변조 극기용 회전자의 실시예가 본 명세서에 개시되고, 회전자는 변조 극기의 고정자의 고정자 자기장과의 상호 작용을 위한 회전자 자기장을 발생하도록 구성되고, 상기 회전자는According to a first aspect, an embodiment of a rotor for a modulating pole is disclosed herein, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interaction with the stator magnetic field of the stator of the modulation pole.

- 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체로서, 관형 지지 구조체는 장착면 내에 복수의 세장형 리세스를 포함하고, 세장형 리세스는 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하는, 관형 지지 구조체와,A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, the tubular support structure comprising a plurality of elongate recesses in the mounting surface, the elongate recesses extending in the axial direction of the tubular support structure,

- 회전자 자기장을 발생하기 위해 상기 회전자의 원주방향으로 자화된 복수의 영구 자석으로서, 영구 자석은 상기 영구 자석에 의해 발생된 회전자 자기장을 적어도 반경방향에서 지향시키기 위해 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션에 의해 회전자의 원주방향에서 서로로부터 분리되는, 복수의 영구 자석을 포함하고,A plurality of permanent magnets magnetized in the circumferential direction of the rotor to generate a rotor magnetic field, the permanent magnet extending axially to direct the rotor magnetic field generated by the permanent magnet at least radially; A plurality of permanent magnets, separated from one another in the circumferential direction of the rotor by an electron pole section,

적어도 하나의 영구 자석 또는 적어도 하나의 회전자 극 섹션은 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장된다. 따라서, 영구 자석과 회전자 극 섹션으로부터 선택된 적어도 하나의 구성 요소가 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 연장하여, 구성 요소의 부분이 리세스로부터 연장되게 된다.
At least one permanent magnet or at least one rotor pole section extends at least partially radially into one of the plurality of recesses. Thus, at least one component selected from the permanent magnet and the rotor pole section at least partially extends into one of the plurality of recesses such that a portion of the component extends from the recess.

따라서, 본 명세서에 설명된 회전자의 실시예에서, 영구 자석 및 회전자 극 섹션은 관형 지지 구조체와 동축인 관형 회전자 구조체를 형성한다. 관형 회전자 구조체의 원주방향 표면 중 하나는 관형 지지 구조체의 원주방향 장착면에 연결된다. 이를 위해, 영구 자석의 일부 또는 모두 및/또는 회전자 극 섹션의 일부 또는 모두는 상기 관형 회전자 구조체의 원주방향 표면 중 하나로부터 반경방향으로 관형 지지 구조체의 장착면의 각각의 리세스 내로 돌출된다.
Thus, in the embodiment of the rotor described herein, the permanent magnet and the rotor pole section form a tubular rotor structure 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. To this end, some or all of the permanent magnets and / or some or all of the rotor pole sections protrude into each recess of the mounting surface of the tubular support structure radially from one of the circumferential surfaces of the tubular rotor structure. .

본 명세서에 설명된 회전자의 실시예는 양호하게 규정된 에어갭이 개별 구성 요소 상에 비교적 큰 공차를 갖고 제공되는 경우에, 심지어 조립될 구성 요소가 제한된 강도 및 취성 거동을 가질 때에도 효과적이고 신뢰적인 조립 프로세스를 제공한다.
Embodiments of the rotors described herein are effective and reliable when well-defined air gaps are provided with relatively large tolerances on individual components, even when the components to be assembled have limited strength and brittle behavior. Provides an assembly process.

몇몇 실시예에서, 복수의 리세스가 리세스로부터 연장하는 부분의 반경방향 길이가 조정될 수 있게 하기 위해, 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장하는 적어도 하나의 영구 자석 또는 적어도 하나의 회전자 극 섹션의 위치가 반경방향으로 조정될 수 있게 하도록 적용된다.
In some embodiments, at least one permanent magnet or at least one extending at least partially radially into one of the plurality of recesses so that the radial length of the portion extending from the recess can be adjusted. It is adapted to allow the position of the rotor pole section of to be adjusted radially.

리세스는 평균 구성 요소를 위해 요구되는 깊이보다 큰 깊이를 가짐으로써 상기 구성 요소의 위치가 반경방향으로 조정될 수 있게 하도록 적용될 수 있다. 이에 의해, 평균 초과의 반경방향 길이를 갖고 제조되는 구성 요소는 제조 편차의 결과로서, 리세스 내로 더 깊게 삽입될 수 있어, 리세스로부터 연장하는 부분의 반경방향 길이가 평균 구성 요소의 것이 될 수 있게 한다. 반대 원리가 평균 미만의 반경방향 길이를 갖고 제조된 구성 요소에 대해 사용될 수 있다.
The recess can be adapted to have a depth greater than the depth required for the average component so that the position of the component can be adjusted radially. Thereby, a component manufactured with a radial length greater than average can be inserted deeper into the recess as a result of manufacturing variation, so that the radial length of the portion extending from the recess can be that of the average component. To be. The opposite principle can be used for components manufactured with sub-average radial lengths.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 연장하는 적어도 하나의 영구 자석 또는 적어도 하나의 회전자 극 섹션은 상기 리세스의 2개의 측벽과 접촉하는데, 즉 접착에 의해 2개의 측벽과 직접 접촉하거나 분리된다.
In some embodiments of the invention, at least one permanent magnet or at least one rotor pole section extending at least partially into one of the plurality of recesses contacts two sidewalls of the recess, ie by adhesion Contact or separate from the two side walls.

회전자는 외부 고정자 내부에서 반경방향으로 회전하도록 적용된 내부 회전자 또는 내부 고정자 주위에서 회전하도록 적용된 외부 회전자와 같은 임의의 유형의 회전자일 수 있다.
The rotor may be any type of rotor, such as an inner rotor adapted to rotate radially inside the outer stator or an outer rotor adapted to rotate around the inner stator.

복수의 영구 자석이 원주 주위의 모든 제 2 자석이 자화 방향에서 반전되도록 배열될 수 있다. 이에 의해, 회전자 극 섹션은 단지 동일한 극성을 나타내는 자석과 인터페이스할 수 있다.
A plurality of permanent magnets may be arranged such that all second magnets around the circumference are inverted in the magnetization direction. Thereby, the rotor pole section can only interface with a magnet exhibiting the same polarity.

리세스는 관형 지지 구조체의 장착면을 따라 주기적으로 위치될 수 있다. 리세스의 벽은 관형 지지 구조체 내로 반경방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 연장하는 영구 자석 또는 회전자 극 섹션은 반경방향에서 리세스로부터 연장될 수 있다.
The recess may be periodically located along the mounting surface of the tubular support structure. The wall of the recess can extend radially into the tubular support structure. Thus, a permanent magnet or rotor pole section extending at least partially into one of the plurality of recesses may extend from the recess in the radial direction.

몇몇 실시예에서, 원주방향 장착면은 관형 지지 구조체의 내부면에 의해 형성된다. 이 디자인은 외부 회전자를 위해 유리하다.
In some embodiments, the circumferential mounting surface is formed by the inner surface of the tubular support structure. This design is beneficial for external rotors.

몇몇 실시예에서, 원주방향 장착면은 관형 지지 구조체의 외부면에 의해 형성된다. 이 디자인은 내부 회전자에 대해 유리하다.
In some embodiments, the circumferential mounting surface is formed by the outer surface of the tubular support structure. This design is advantageous for the internal rotor.

관형 지지 구조체는 2 내지 200개, 5 내지 60개 또는 10 내지 30개와 같은 임의의 수의 리세스를 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 모든 리세스가 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 구비한다. 관형 지지 구조체는 임의의 축방향 길이를 가질 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 관형 지지 구조체의 축방향 길이는 영구 자석 및/또는 회전자 극 섹션의 축방향 길이에 대응한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 리세스는 관형 지지 구조체의 전체 축방향 길이를 따라 연장한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 리세스는 지지 구조체의 축방향 길이의 제한된 부분을 따라 연장한다. 리세스는 제 3 벽에 의해 연결된 관형 지지 구조체 내로 반경방향으로 연장하는 제 1 및 제 2 평행한 측벽에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 3 벽은 제 1 및 제 2 벽에 수직이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 3 벽은 만곡되고, 관형 지지 구조체의 곡률을 대략적으로 따르는 곡선을 갖는다. 회전자는 임의의 크기를 가질 수 있다. 관형 지지 구조체의 리세스는 리세스로부터 연장하는 부분의 반경방향 길이가 조정될 수 있게 하기 위해 회전자 극 섹션 또는 영구 자석의 위치가 반경방향으로 조정될 수 있게 하도록 적용될 수 있다.
The tubular support structure may comprise any number of recesses, such as 2 to 200, 5 to 60, or 10 to 30. In some embodiments of the invention, all recesses have permanent magnet or rotor pole sections. The tubular support structure can have any axial length. In some embodiments of the invention, the axial length of the tubular support structure corresponds to the axial length of the permanent magnet and / or rotor pole section. 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 a limited portion of the axial length of the support structure. The recess may be formed by first and second parallel sidewalls extending radially into the tubular support structure connected by the third wall. In some embodiments of the invention, the third wall is perpendicular to the first and second walls. In some embodiments of the invention, the third wall is curved and has a curve approximately following the curvature of the tubular support structure. The rotor can have any size. The recess of the tubular support structure can be applied to allow the position of the rotor pole section or permanent magnet to be adjusted radially so that the radial length of the portion extending from the recess can be adjusted.

회전자, 예를 들어 관형 지지 구조체는 회전자와 고정자 사이의 상호 작용에 의해 발생된 토크를 전달하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관형 지지 구조체는 발생된 토크를 전달하기 위해 샤프트에 연결된다. 예를 들어, 자석 및/또는 회전자 극 섹션을 장착하기 위해 장착 표면에 대향하는 관형 지지 구조체의 표면은 허브, 샤프트 등에 회전자를 장착하기 위해 사용될 수 있다.
The rotor, for example the tubular support structure, may comprise means for transmitting the torque generated by the interaction between the rotor and the stator. In some embodiments, the tubular support structure is connected to the shaft to deliver the generated torque. For example, the surface of the tubular support structure opposite the mounting surface for mounting the magnet and / or the rotor pole section can be used for mounting the rotor on a hub, shaft, or the like.

임의의 제품을 제조하는 비용은 최종 제품의 정밀도 요구에 밀접하게 관련된다. 고정밀도 제조는 복잡하고 고가의 제조 기술 또는 제조된 제품의 비교적 큰 불합격율을 필요로 하는데, 양 접근법은 높은 제조 비용을 초래한다. 변조 극기의 회전자와 고정자 사이의 효율적인 상호 작용을 보장하기 위해, 고정밀도 요구가 적용된다. 이는 회전자의 구성 요소, 예를 들어 회전자 극 섹션 및 영구 자석을 위한 대응하는 고정밀도 요구를 초래한다. 그러나, 복수의 리세스를 포함하는 지지 구조체를 갖는 회전자를 공급함으로써, 회전자 극 섹션 또는 영구 자석은 관형 지지 구조체의 리세스 내로 반경방향으로 조정될 수 있어, 이에 의해 리세스로부터 반경방향으로 연장하는 부분의 길이가 조정될 수 있게 한다. 이는 회전자 극 섹션 또는 영구 자석의 정밀도 요구를 저감시킬 수 있어, 이에 의해 제조 비용을 이에 대응하여 저감시킨다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 리세스 내에 위치된 구성 요소와 리세스의 이면 사이의 갭은 에폭시 접착제 등의 적합한 유형의 접착제와 같은 적합한 재료로 충전된다.
The cost of manufacturing any product is closely related to the precision requirements of the final product. High precision manufacturing requires complex and expensive manufacturing techniques or relatively large reject rates of the manufactured product, both approaches resulting in high manufacturing costs. In order to ensure efficient interaction between the rotor and the stator of the modulation poles, high precision requirements are applied. This leads to corresponding high precision requirements for the components of the rotor, for example the rotor pole section and the permanent magnet. However, by supplying a rotor having a support structure comprising a plurality of recesses, the rotor pole section or permanent magnet can be adjusted radially into the recess of the tubular support structure, thereby extending radially from the recess. Allow the length of the part to be adjusted. This can reduce the precision requirements of the rotor section or permanent magnet, thereby correspondingly reducing the manufacturing cost. In some embodiments of the invention, the gap between the component located in the recess and the back side of the recess is filled with a suitable material, such as a suitable type of adhesive, such as an epoxy adhesive.

몇몇 실시예에서, 지지 구조체는 리세스 내의 회전자 극편 또는 영구 자석의 반경방향 조정 중에 접착제를 축방향으로 운반하기 위한 소형 리세스를 포함할 수 있다. 소형 리세스는 극편 또는 영구 자석 아래의 영역을 축방향으로 탈출하고 이에 의해 공차 조정 정밀도를 향상시키기 위한 접착제를 위한 각각의 채널을 제공할 수 있다.
In some embodiments, the support structure may include a compact recess for axially transporting the adhesive during radial adjustment of the rotor pole pieces or permanent magnets in the recess. The compact recess can provide respective channels for the adhesive to axially escape the area under the pole piece or permanent magnet thereby improving the tolerance adjustment accuracy.

관형 지지 구조체는 또한 회전자 극 섹션 및 영구 자석이 삽입될 수 있는 프레임을 제공함으로써, 회전자부의 조립 프로세스를 단순화하도록 기능할 수 있다. 관형 지지 구조체는 부가적으로 더 강성의 회전자를 제공하도록 기능할 수 있어, 사용을 통한 회전자의 기울어짐의 위험을 감소시킨다. 관형 지지 구조체가 큰 정밀도를 갖고 제조될 수 있기 때문에, 최종적인 회전자는 감소된 기하학적 편차를 가질 수 있어 제품의 전체 품질을 증가시키고 인간 에러의 위험을 감소시킨다. 이에 의해 더 적은 회전자가 폐기될 필요가 있다.
The tubular support structure can also function to simplify the assembly process of the rotor section by providing a frame into which the rotor pole section and the permanent magnet can be inserted. The tubular support structure can additionally function to provide a more rigid rotor, reducing the risk of tilting the rotor through use. Since the tubular support structure can be manufactured with great precision, the final rotor can have a reduced geometrical deviation, increasing the overall quality of the product and reducing the risk of human error. Thereby fewer rotors need to be discarded.

본 발명의 장점은 관형 지지 구조체 내에 리세스를 가짐으로써, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션의 위치가 수정될 수 있게 하고, 개별 구성 요소의 더 높은 공차가 취급될 수 있고, 이는 또한 관형 지지 구조체의 공차를 포함한다는 것이다. 다른 단점은 관형 지지 구조체는 본 발명에 따른 회전자를 용이하고 양호한 동심도로 조립하기 위한 프레임을 제공하는 것이다.
An advantage of the present invention is that having a recess in the tubular support structure allows the position of the permanent magnet or rotor pole section to be modified, and higher tolerances of the individual components can be handled, which also allows the It includes tolerances. Another disadvantage is that the tubular support structure provides a frame for easy and good concentric assembly of the rotor according to the invention.

몇몇 실시예에서, 관형 지지 구조체는 단일 구성 요소일 수 있고 또는 예를 들어 축방향 및/또는 원주방향으로 분할된 복수의 세그먼트 또는 모듈로서 제공될 수 있다. 유사하게, 영구 자석 및/또는 극편의 일부 또는 각각은 모듈화될 수 있는데, 예를 들어 축방향으로 분할되거나 그렇지 않으면 다수의 구성 요소로 분할될 수 있다.
In some embodiments, the tubular support structure may be a single component or may be provided, for example, as a plurality of segments or modules divided axially and / or circumferentially. Similarly, some or each of the permanent magnets and / or pole pieces may be modular, for example divided axially or otherwise divided into multiple components.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전자 극 섹션은 연자성 분말과 같은 연자성 재료로부터 제조된다. 연자성 분말로부터 회전자 극 섹션을 제조함으로써, 회전자의 제조는 간단화될 수 있고, 유효 3차원 자속 경로의 장점을 이용하는 자속 농도가 더 효율적일 수 있다.
In some embodiments of the invention, the rotor pole section is made from a soft magnetic material, such as a soft magnetic powder. By manufacturing the rotor pole section from the soft magnetic powder, the manufacture of the rotor can be simplified and the magnetic flux concentration that takes advantage of the effective three-dimensional magnetic flux path can be more efficient.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 관형 지지 구조체는 알루미늄, 플라스틱, 예를 들어 압출된 알루미늄, 사출 성형된 플라스틱 등과 같은 비자성 재료 및/또는 다른 적합한 비자성 재료로 제조된다. 비자성 재료로 관형 지지 구조체를 제조함으로써, 회전자의 자기 특성이 방해받지 않는다.
In some embodiments of the present invention, the tubular support structure is made of nonmagnetic material and / or other suitable nonmagnetic material, such as aluminum, plastic, for example extruded aluminum, injection molded plastic, and the like. By making the tubular support structure from nonmagnetic material, the magnetic properties of the rotor are not disturbed.

제 1 양태에 따르면, 영구 자석이 상기 관형 지지 구조체의 상기 리세스 내부에 끼워지고, 회전자 극 섹션은 2개의 인접한 영구 자석 사이에 배치된다. 상기 지지 구조체의 리세스의 내부에 영구 자석을 끼움으로써, 영구 자석은 회전자 극 섹션을 넘어 반경방향으로 연장된다. 이는 영구 자석에 의해 발생된 자속의 더 효율적인 이용을 허용할 수 있을 것이다.
According to a first aspect, a permanent magnet is fitted inside the recess of the tubular support structure, and the rotor pole section is disposed between two adjacent permanent magnets. By fitting a permanent magnet inside the recess of the support structure, the permanent magnet extends radially beyond the rotor pole section. This may allow more efficient use of the magnetic flux generated by the permanent magnets.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전자 극 섹션은 상기 지지 구조체의 상기 리세스 내부에 끼워진다.
In some embodiments of the invention, the rotor pole section fits inside the recess of the support structure.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션은 상기 리세스의 측벽에 의해 형성된 마찰 끼워맞춤에 의해 관형 지지 구조체의 리세스 내부에 끼워진다. 마찰 끼워맞춤을 사용함으로써, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 고정하는 용이하고 신뢰적인 방법이 제공된다. 마찰 끼워맞춤은 영구 자석 또는 회전자 극 섹션보다 야간 작도록 리세스를 설계함으로써 생성될 수 있다. 마찰력의 조정이 예를 들어 극 섹션 또는 자석을 손상하는 것을 방지하는데 충분히 작은 바람직한 힘으로 만곡될 수 있는 재료의 립과 같은 몇몇 일체형 디자인 특징에 의해 리세스 벽의 제어된 변형에 의해 용이해질 수 있다.
In some embodiments of the invention, the permanent magnet or rotor pole section is fitted inside the recess of the tubular support structure by a friction fit formed by the sidewalls of the recess. By using a friction fit, an easy and reliable method of securing a permanent magnet or rotor pole section is provided. The friction fit can be created by designing the recess to be smaller at night than the permanent magnet or rotor pole section. The adjustment of the friction force can be facilitated by the controlled deformation of the recess wall, for example by some integral design features such as the lip of the material which can be bent with a desired force small enough to prevent damaging the pole section or the magnet. .

제 2 양태에 따르면, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 회전자용 회전자 극 섹션에 관한 것으로서, 회전자 극 섹션은 상기 리세스 내에 끼워질 때 반경방향 축을 형성하는 상기 리세스로부터 반경방향으로 연장하고, 회전자 극 섹션은,According to a second aspect, the invention relates to a rotor pole section for a rotor as disclosed above, wherein the rotor pole section extends radially from the recess forming a radial axis when fitted within the recess. Rotor pole section,

- 상기 지지 구조체의 리세스 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 구성된 상기 회전자 극 섹션의 제 1 단부를 형성하는 제 1 일정폭 구역으로서, 상기 제 1 일정폭 구역은 상기 제 1 일정폭 구역 내의 회전자 극 섹션의 폭이 일정하도록 하는 2개의 평행한 측벽을 갖는, 제 1 일정폭 구역과,A first constant width zone defining a first end of the rotor pole section configured to be at least partially fitted into a recess of the support structure, the first constant width zone being a rotor pole in the first constant width zone; A first constant width region, having two parallel sidewalls such that the width of the section is constant,

- 제 1 일정폭 구역이 종료하는 점에서 시작하는 테이퍼 구역으로서, 상기 테이퍼 구역은 상기 테이퍼 구역 내의 상기 회전자 극 섹션의 폭이 일정하지 않도록 하는 2개의 비평행 측벽을 갖는, 테이퍼 구역을 포함한다.
A taper zone starting at the point where the first constant width zone ends, the tapered zone comprising a tapered zone having two non-parallel sidewalls such that the width of the rotor pole section in the tapered zone is not constant .

따라서, 2개의 인접한 회전자 극 섹션의 테이퍼 구역은 영구 자석을 위한 평행한 벽을 갖는 슬롯 개구를 형성하여, 이에 의해 고가의 영구 자석의 간단하고 저가의 기하학적 구조를 용이하게 한다.
Thus, the tapered regions of two adjacent rotor pole sections form slot openings with parallel walls for permanent magnets, thereby facilitating the simple and low cost geometry of expensive permanent magnets.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 1 일정폭 구역의 측벽은 상기 반경방향 축과 평행하다.
In some embodiments of the invention, the sidewalls of the first constant width region are parallel to the radial axis.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 테이퍼 구역의 측벽은 상기 반경방향 축과 평행하지 않다.
In some embodiments of the invention, the sidewalls of the tapered zone are not parallel to the radial axis.

본 발명의 설명의 목적으로, 회전자 극 섹션의 길이는 회전자 극 섹션이 관형 지지 구조체 내에 끼워질 때 관형 지지 구조체의 반경방향 축을 따라 연장하는 치수로서 정의되고, 회전자 극 섹션의 높이는 회전자 극 섹션이 관형 지지 구조체에 끼워질 때 관형 지지 구조체의 축을 따라 연장하는 치수로서 정의되고, 회전자 극 섹션의 폭은 회전자 극 섹션의 길이 및 높이에 수직인 치수로서 정의된다.
For the purposes of the present description, the length of the rotor pole section is defined as the dimension extending along the radial axis of the tubular support structure when the rotor pole section is fitted in the tubular support structure, and the height of the rotor pole section is the rotor. The pole section is defined as a dimension extending along the axis of the tubular support structure when fitted to the tubular support structure, and the width of the rotor pole section is defined as a dimension perpendicular to the length and height of the rotor pole section.

회전자 극 섹션의 높이는 제 1 일정폭 구역 및 테이퍼 구역의 모두를 통해 일정할 수 있다. 제 1 일정폭 구역의 길이는 리세스의 깊이, 예를 들어 리세스의 측벽의 높이(반경방향에서)에 대략적으로 대응할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 1 일정폭 구역은 회전자 극 섹션의 총 길이의 2 내지 30 퍼센트에 대응한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 1 일정폭 구역의 길이는 회전자 극 섹션의 총 길이의 5 내지 20 퍼센트에 대응한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 1 일정폭 구역의 길이는 회전자 극 섹션의 총 길이의 8 내지 12 퍼센트에 대응한다.
The height of the rotor pole section may be constant through both the first constant width zone and the tapered zone. The length of the first constant width region may approximately correspond to the depth of the recess, for example the height (in the radial direction) of the sidewall of the recess. In some embodiments of the invention, the first constant width region corresponds to 2 to 30 percent of the total length of the rotor pole section. In some embodiments of the invention, the length of the first constant width region corresponds to 5 to 20 percent of the total length of the rotor pole section. In some embodiments of the invention, the length of the first constant width region corresponds to 8 to 12 percent of the total length of the rotor pole section.

테이퍼 구역은 임의의 길이를 가질 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 테이퍼 구역의 길이는 회전자 극 섹션의 총 길이의 40 내지 95 퍼센트에 대응한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 테이퍼 구역의 길이는 회전자 극 섹션의 총 길이의 60 내지 90 퍼센트에 대응한다. 테이퍼 구역의 길이는 영구 자석의 반경방향 길이에 의해 결정될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 테이퍼 구역의 2개의 측벽은 중심 반경방향 축을 향해 각형성된 직선형 벽이어서 회전자 극 섹션의 폭이 제 1 일정폭 구역으로의 증가하는 거리에 따라 반경방향 축을 따라 단조적으로 감소하게 되는데, 이 디자인은 회전자 극 섹션이 외부 회전자에 사용될 때 유리하다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 테이퍼 구역의 2개의 측벽은 중심 반경방향 축으로부터 이격되어 각형성된 직선형 벽이어서 회전자 극 섹션의 폭이 제 1 일정폭 구역으로의 증가하는 거리에 따라 반경방향 축을 따라 단조적으로 증가하게 되는데, 이 디자인은 회전자 극 섹션이 내부 회전자에 사용될 때 유리하다.
The tapered zone can have any length. In some embodiments of the invention, the length of the tapered section corresponds to 40 to 95 percent of the total length of the rotor pole section. In some embodiments of the invention, the length of the tapered section corresponds to 60 to 90 percent of the total length of the rotor pole section. The length of the tapered zone can be determined by the radial length of the permanent magnet. In some embodiments of the invention, the two side walls of the tapered zone are straight walls angled toward the central radial axis so that the width of the rotor pole section is monotonically along the radial axis with increasing distance to the first constant width zone. This design is advantageous when the rotor pole section is used for an external rotor. In some embodiments of the invention, the two sidewalls of the tapered zone are straight walls angularly spaced from the central radial axis such that the width of the rotor pole section is along the radial axis with increasing distance to the first constant width zone. Monotonically increasing, this design is advantageous when the rotor pole section is used for the internal rotor.

회전자의 원통형 형상을 보장하기 위해, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전자 극 섹션은 바람직하게는 테이퍼 구역을 포함한다. 전술된 바와 같이, 테이퍼 구역은 회전자 극 섹션의 폭이 내부 회전자에 대해 팽창되고 외부 회전자에 대해 감소되는 것을 보장한다. 그러나, 관형 지지 구조체의 리세스 내에 위치되도록 적용된 제 1 일정폭 구역을 더 가짐으로써, 회전자 극 섹션을 이용하는 회전자의 조립은 회전자 극 섹션이 반경방향 축을 따른 이동시에 리세스 내에 삽입될 수 있기 때문에 간단화될 수 있다. 이는 회전자 극 섹션의 높이가 통상적으로 크기 때문에 축방향 이동을 사용하여 리세스 내에 회전자 극 섹션을 압박하는 것에 비해 우수한 것으로 나타나, 삽입 프로세스의 시작시에 이들을 불안정하게 한다. 이에 의해 제조 비용이 감소될 수 있다. 제 1 일정폭 구역은 또한 회전자 극 섹션이 내부 회전자를 위해 사용될 때 더 견고한 끼워맞춤을 보장하는 기능을 한다.
In order to ensure the cylindrical shape of the rotor, in some embodiments of the invention, the rotor pole section preferably comprises a tapered section. As mentioned above, the tapered zone ensures that the width of the rotor pole section is expanded for the inner rotor and reduced for the outer rotor. However, by further having a first constant width zone adapted to be located in the recess of the tubular support structure, assembly of the rotor using the rotor pole section can be inserted into the recess when the rotor pole section is moved along the radial axis. Can be simplified. This appears to be superior to pressing the rotor pole sections in the recess using axial movement because the height of the rotor pole sections is typically large, making them unstable at the beginning of the insertion process. This can reduce manufacturing costs. The first constant width region also serves to ensure a tighter fit when the rotor pole section is used for the internal rotor.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전자 극 섹션은 테이퍼 구역이 종료하는 지점에서 시작하여 상기 회전자 극 섹션의 제 2 단부를 형성하는 제 2 일정폭 구역을 더 포함하고, 상기 제 2 일정폭 구역의 측벽은 서로 평행하여, 상기 회전자 극 섹션의 폭이 상기 제 2 일정폭 구역 내에서 일정하게 된다.
In some embodiments of the invention, the rotor pole section further comprises a second constant width zone starting at the point where the taper zone ends and forming a second end of the rotor pole section. The sidewalls of are parallel to each other such that the width of the rotor pole section is constant within the second constant width region.

몇몇 실시예에서, 제 2 일정폭 구역의 2개의 측벽은 반경방향 축과 평행하다.
In some embodiments, the two side walls of the second constant width region are parallel to the radial axis.

제 2 일정폭 구역은 임의의 길이를 가질 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 2 일정폭 구역은 회전자 극 섹션의 총 길이의 2 내지 20 퍼센트에 대응하는 길이를 갖는다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제 2 일정폭 구역은 회전자 극 섹션의 총 길이의 5 내지 15 퍼센트에 대응하는 길이를 갖는다.
The second constant width region may have any length. In some embodiments of the invention, the second constant width region has a length corresponding to 2-20 percent of the total length of the rotor pole section. In some embodiments of the invention, the second constant width region has a length corresponding to 5-15 percent of the total length of the rotor pole section.

제 2 일정폭 구역을 가짐으로써, 2개의 인접한 회전자 극 섹션에 의해 형성된 공간의 폭은 제 2 일정폭 구역이 시작되는 지점으로부터 감소될 수 있다. 이에 의해, 공간 내에 배치된 자석은 반경방향에서 포켓으로부터 낙하하는 것이 방지될 수 있다.
By having a second constant width zone, the width of the space formed by two adjacent rotor pole sections can be reduced from the point where the second constant width zone begins. By this, the magnet disposed in the space can be prevented from falling out of the pocket in the radial direction.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 극 섹션의 높이는 길이보다 크고, 길이는 폭보다 크다.
In some embodiments of the invention, the height of the pole section is greater than the length and the length is greater than the width.

제 3 양태에 따르면, 본 발명은 분말 치밀화를 사용하여 상기에 그리고 이하에 개시된 바와 같은 회전자 극 섹션을 제조하는 방법에 있어서,According to a third aspect, the present invention provides a method of manufacturing a rotor pole section as disclosed above and below using powder densification,

- 제 1 일정폭 구역 및 제 2 일정폭 구역을 포함하는 상기에 그리고 이하에 개시된 바와 같은 회전자 극 섹션의 역형상을 갖는 다이를 얻는 단계와,Obtaining a die having an inverse shape of the rotor pole section as disclosed above and below comprising a first constant width zone and a second constant width zone,

- 예를 들어 철 또는 철계 분말과 같은 자기 분말로 상기 다이를 충전하는 단계와,Filling the die with magnetic powder, for example iron or iron-based powder,

- 예를 들어 2개 이상의 펀치를 사용하여 다이 내에 변형 가능한 자기 분말을 압축하는 단계를 포함하고,Compressing the deformable magnetic powder in the die using, for example, two or more punches,

펀치의 적어도 하나는 최종적인 회전자 극 섹션의 반경방향 축을 따라 다른 펀치에 대해 이동하여, 다이의 제 1 일정폭 구역 또는 제 2 일정폭 구역 중 적어도 하나에 부분적으로 진입하여, 최종적인 회전자 극 섹션의 제 1 일정폭 구역 또는 제 2 일정폭 구역 중 적어도 하나의 길이가 치밀화 중에 감소되게 되는 회전자 극 섹션을 제조하는 방법에 관한 것이다.
At least one of the punches moves relative to the other punch along the radial axis of the final rotor pole section to partially enter at least one of the first constant width region or the second constant width region of the die, thereby providing a final rotor pole. A method of manufacturing a rotor pole section in which the length of at least one of the first constant width region or the second constant width region of the section is reduced during densification.

자기 분말은 예를 들어 연자성 철 분말 또는 Co 또는 Ni 또는 이들의 부분을 함유하는 합금의 분말일 수 있다. 연자성 분말은 전기 절연체로 코팅되어 있는 불규칙적인 형상의 입자를 갖는 실질적으로 순수한 물 분무된 철 분말 또는 스폰지 철 분말일 수 있다. 이 문맥에서, 용어 "실질적으로 순수한"은 분말이 함유물이 실질적으로 없을 수 있고 불순물 O, C 및 N의 양이 최소로 유지될 수 있는 것을 의미한다. 평균 입경은 일반적으로 300 ㎛ 미만, 10 ㎛ 초과이다.
The magnetic powder may for example be a soft magnetic iron powder or a powder of an alloy containing Co or Ni or a portion thereof. The soft magnetic powder may be substantially pure water sprayed iron powder or sponge iron powder with irregularly shaped particles coated with an electrical insulator. In this context, the term "substantially pure" means that the powder can be substantially free of inclusions and the amounts of impurities O, C and N can be kept to a minimum. The average particle diameter is generally less than 300 μm and more than 10 μm.

그러나, 연자성 특성이 충분하고 분말이 다이 치밀화를 위해 적합하기만 하면, 임의의 연자성 금속 분말 또는 금속 합금 분말이 사용될 수 있다.
However, as long as the soft magnetic properties are sufficient and the powder is suitable for die densification, any soft magnetic metal powder or metal alloy powder can be used.

분말 입자의 전기 절연체는 무기 재료로 제조될 수 있다. 특히 적합한 것은 절연성 산소 및 인 함유 배리어를 갖는 본질적으로 순수 철로 이루어지는 기초 분말의 입자에 관한 것인 미국 특허 제 6,348,265호(본 명세서에 참조로서 포함되어 있음)에 개시된 절연체의 유형이다. 절연된 입자를 갖는 분말은 스웨덴 회가나스 아베(Hoeganas AB)로부터 입수 가능한 Somaloy(R)500, Somaloy(R)550 또는 Somaloy(R)700으로서 입수 가능하다.
The electrical insulator of the powder particles can be made of an inorganic material. Particularly suitable are the types of insulators disclosed in US Pat. No. 6,348,265 (incorporated herein by reference), which relates to particles of a base powder consisting essentially of pure iron with insulating oxygen and a phosphorus containing barrier. Powders with insulated particles are available as Somaloy (R) 500, Somaloy (R) 550 or Somaloy (R) 700 available from Hoeganas AB, Sweden.

이에 이해, 회전자 극 섹션은 성형이 단일 치밀화 공구 셋업에서 이루어지는 분말 성형 방법의 사용에 의해 동일한 작업으로 효율적으로 제조된다.
In this regard, the rotor pole section is efficiently manufactured in the same operation by the use of a powder forming method where the molding takes place in a single densification tool set-up.

다이 내에 일정폭 구역을 가짐으로써, 펀치는 다이를 손상시키지 않고 구역 내에 가변 정도로 이동할 수 있다. 이는 철 분말의 압축성의 더 큰 공차를 허용하여, 제조 비용을 더 저감한다.
By having a constant width zone within the die, the punch can move to varying degrees within the zone without damaging the die. This allows for greater tolerance of the compressibility of iron powder, further reducing manufacturing costs.

제 4 양태에 따르면, 본 발명은 변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 회전자는 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체를 포함하고, 관형 지지 구조체는 장착면 내의 지지 구조체의 장착면을 따라 주기적으로 위치된 복수의 세장형 리세스를 포함하고, 세장형 리세스는 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하고, 각각의 리세스는 2개의 측벽을 갖고, 회전자는 연자성 재료로부터 제조된 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션에 의해 서로로부터 원주방향으로 분리되는 복수의 영구 자석을 더 포함하고, 방법은According to a fourth aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a rotor for a modulating polar instrument, said rotor comprising a tubular support structure defining a circumferential mounting surface, said tubular support structure being characterized by the support structure in the mounting surface. A plurality of elongate recesses periodically positioned along the mounting surface, the elongate recesses extending in the axial direction of the tubular support structure, each recess having two sidewalls, and the rotor from the soft magnetic material The method further comprises a plurality of permanent magnets circumferentially separated from each other by the manufactured axially extending rotor pole sections, the method further comprising

- 각각의 리세스 내부에 적어도 부분적으로 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 배치하는 단계로서, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션은 리세스로부터 반경방향으로 연장하여 이에 의해 2개의 인접한 리세스 사이에 복수의 슬롯을 형성하는, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션 배치 단계와,Disposing a permanent magnet or rotor pole section at least partially inside each recess, wherein the permanent magnet or rotor pole section extends radially from the recess and thereby allows a plurality of recesses between two adjacent recesses; A permanent magnet or rotor pole section placement step of forming a slot,

- 각각의 형성된 슬롯 내부에 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 배치하는 단계를 포함한다.
Placing a permanent magnet or rotor pole section inside each formed slot.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 방법은 지지 구조체와 동심으로 에어갭 고정구를 배치하는 단계를 더 포함하고, 회전자 극 섹션 또는 영구 자석은 리세스 내에 반경방향으로 조정되어 에어갭 고정구에 대면하는 영구 자석 또는 회전자 극 섹션의 측면이 상기 에어갭 고정구에 접촉하게 된다.
In some embodiments of the invention, the method further comprises disposing an airgap fixture concentric with the support structure, wherein the rotor pole section or permanent magnet is radially adjusted within the recess to face the airgap fixture. The side of the magnet or rotor pole section comes into contact with the air gap fixture.

에어갭 고정구는 바람직하게는 외부 회전자를 조립할 때 원형이고, 내부 회전자를 조립할 때 관형이다. 에어갭 고정구는 지지 구조체의 축방향 길이에 대략적으로 동일한 축방향 길이, 지지 구조체보다 낮은 축방향 길이 또는 지지 구조체의 축방향 길이를 초과하는 축방향 길이와 같은 임의의 축방향 길이를 가질 수 있다.
The air gap fixture is preferably circular when assembling the outer rotor and tubular when assembling the inner rotor. The airgap fixture may have any axial length, such as an axial length that is approximately equal to the axial length of the support structure, an axial length that is lower than the support structure, or an axial length that exceeds the axial length of the support structure.

에어갭 고정구를 사용함으로써, 본 발명에 따른 회전자의 고속의 용이한 조립 방식이 제공되어, 제조 비용을 저감한다. 에어갭 고정구는 부가적으로 자동화 제조 프로세스에서 사용될 수 있어, 이에 의해 제조 비용을 더 저감한다. 에어갭 고정구는 마찬가지로 최종 제품에 적은 편차를 보장하는 기능을 할 수 있을 것이다.
By using the air gap fixture, a fast and easy assembly method of the rotor according to the present invention is provided, which reduces manufacturing costs. Air gap fixtures can additionally be used in automated manufacturing processes, thereby further reducing manufacturing costs. The airgap fixture may likewise function to ensure small deviations in the final product.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 에어갭 고정구는 회전자 극 섹션 또는 영구 자석과 에어갭 고정구 사이의 접촉 압력을 강화하기 위한 자기 디바이스를 더 포함한다.
In some embodiments of the invention, the airgap fixture further comprises a magnetic device for enhancing the contact pressure between the rotor pole section or permanent magnet and the airgap fixture.

자기 디바이스는 상기 자기 회로에 의해 발생된 자력이 도포기의 원하는 에어갭 기하학적 구조를 표현하는 고정구에 밀접하게 극편 및 영구 자석을 유지할 수 있도록 극편 또는 영구 자석이 상기 자기 회로의 부분을 형성하는 자속 회로의 배열일 수 있다. 자기 회로는 외부 영구 자석에 의해 또는 자기장을 발생하기 위해 제어 가능한 전류를 보유하는 와이어 및 코일을 사용하는 전자석일 수 있는 자기장 소스를 포함할 수 있다. 외부 영구 자석은 회전자의 영구 자석일 수 있다. 부가적으로, 조립 프로세스 중에 회전자 극편 및 영구 자석의 기하학적 구조 제어를 더 향상시키기 위해 자기 고정구 표면의 표면 내에 반경방향 축방향으로 연장하는 리세스가 존재할 수 있다.
The magnetic device is a magnetic flux circuit in which the pole piece or permanent magnet forms part of the magnetic circuit such that the magnetic force generated by the magnetic circuit can hold the pole piece and the permanent magnet in close proximity to the fixture representing the desired air gap geometry of the applicator. May be an array of. The magnetic circuit may comprise a magnetic field source, which may be an electromagnet using wires and coils having a controllable current to generate a magnetic field or by an external permanent magnet. The external permanent magnet may be a permanent magnet of the rotor. Additionally, there may be recesses extending radially axially in the surface of the magnetic fixture surface to further improve the geometry control of the rotor pole pieces and the permanent magnets during the assembly process.

자기 디바이스를 포함하는 에어갭 고정구를 사용함으로써, 자기 에너지는 회전자 극 섹션의 위치를 조정하는데 사용될 수 있는데, 이는 제조 비용을 더 저감시킬 수 있을 것이다.
By using an airgap fixture that includes a magnetic device, magnetic energy can be used to adjust the position of the rotor pole section, which may further reduce manufacturing costs.

제 5 양태에 따르면, 본 발명은 전기 회전 기계에 관한 것이고, 상기 기계는 실질적으로 원형이고 복수의 치형부를 포함하는 제 1 고정자 코어 섹션, 실질적으로 원형이고 복수의 치형부를 포함하는 제 2 고정자 코어 섹션, 제 1 및 제 2 원형 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 코일 및 상기에 그리고/또는 이하에 개시된 바와 같은 회전자를 포함하고, 제 1 고정자 코어 섹션, 제 2 고정자 코어 섹션, 코일 및 회전자는 공통 기하학적 축을 에워싸고, 제 1 고정자 코어 섹션 및 제 2 고정자 코어 섹션의 복수의 치형부는 회전자를 향해 돌출하도록 배열되고, 제 2 고정자 코어 섹션의 치형부는 제 1 고정자 코어 섹션의 치형부와 관련하여 원주방향으로 변위된다.
According to a fifth aspect, the present invention relates to an electric rotating machine, the machine comprising: a first stator core section substantially circular and comprising a plurality of teeth, a second stator core section substantially circular and comprising a plurality of teeth And a coil arranged between the first and second circular stator core sections and a rotor as disclosed above and / or below, wherein the first stator core section, the second stator core section, the coil and the rotor have a common geometry. Enclose an axis, the plurality of teeth of the first stator core section and the second stator core section are arranged to protrude toward the rotor, the teeth of the second stator core section being circumferential with respect to the teeth of the first stator core section Is displaced.

본 발명의 상이한 양태는 전술된 양태 중 적어도 하나와 연계하여 설명된 이득 및 장점 중 하나 이상을 각각 산출하고 전술된 및/또는 종속 청구항에 개시된 양태의 적어도 하나와 연계하여 설명된 바람직한 실시예에 대응하는 하나 이상의 바람직한 실시예를 각각 갖는, 상기에 그리고 이하에 설명되는 회전자 및 회전자 극 섹션 및 추가의 제품 수단을 포함하는 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 양태 중 하나와 연계하여 설명된 실시예는 다른 양태에 동등하게 적용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
Different aspects of the present invention respectively yield one or more of the benefits and advantages described in connection with at least one of the foregoing aspects and correspond to the preferred embodiments described in connection with at least one of the aspects disclosed in the foregoing and / or dependent claims. It can be implemented in different ways, including the rotor and rotor pole sections and additional product means described above and below, each having one or more preferred embodiments. Moreover, it will be understood that the embodiments described in connection with one of the aspects described herein may apply equally to the other aspects.

본 발명의 상기 및/또는 부가의 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예의 이하의 예시적이고 비한정적인 상세한 설명에 의해 더 명료해질 것이다.
The above and / or additional objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following illustrative, non-limiting detailed description of embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 종래의 변조 극기의 분해 사시도를 도시하며,
도 1b는 종래의 변조 극기의 단면도를 도시하며,
도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 튜브형 지지 구조체를 도시하며,
도 2b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 리세스의 더 상세도를 도시하며,
도 2c는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 복수의 영구 자석(203)을 포함하는 관형 지지 구조체를 도시하며,
도 2d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자를 도시하며,
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 내부 회전자를 도시하며,
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자용 회전자 극 섹션(401)을 도시하며,
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 회전자 극 섹션(502)을 제조하기 위한 방법을 도시하며,
도 6a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자를 도시하며,
도 6b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 부분의 더 상세도를 도시하며,
도 7a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 회전자를 도시하며,
도 7b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 회전자의 더 상세도를 도시하며,
도 8a 및 도 8b는 자기 에어갭(air-gap) 고정구 디바이스의 예를 도시하며,
도 9는 변조 극기의 예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 9a는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함하는 기계의 능동부의 사시도를 도시하고, 도 9b는 기계의 부분의 확대도를 도시하며,
도 10은 도 9의 변조 극기의 고정자(10)의 예를 도시하며,
도 11은 3상 변조 극기의 예를 도시하는 도면으로서, 특히 도 11a는 3상 변조 극기의 예의 능동부를 도시하고, 도 11b는 도 11a의 기계의 고정자의 예를 도시한다.
1A shows an exploded perspective view of a conventional modulation pole,
1b shows a cross-sectional view of a conventional modulation pole,
2A illustrates a tubular support structure of an outer rotor in accordance with some embodiments of the present invention,
2B shows a more detailed view of the recess of the external rotor in accordance with some embodiments of the present invention,
2C illustrates a tubular support structure including a plurality of permanent magnets 203 of an external rotor, in accordance with some embodiments of the present invention,
2D illustrates an external rotor in accordance with some embodiments of the invention,
3 illustrates an internal rotor in accordance with some embodiments of the invention,
4 illustrates a rotor pole section 401 for an external rotor, in accordance with some embodiments of the present invention,
5 illustrates a method for manufacturing the rotor pole section 502 in accordance with some embodiments of the invention,
6A illustrates an external rotor in accordance with some embodiments of the present invention,
6B shows a more detailed view of a portion of an external rotor, in accordance with some embodiments of the present invention,
7A illustrates a rotor in accordance with some embodiments of the present invention,
7B shows a more detailed view of a rotor in accordance with some embodiments of the present invention,
8A and 8B show examples of magnetic air-gap fixture devices,
FIG. 9 shows an example of a modulation pole, in particular FIG. 9A shows a perspective view of an active part of a machine comprising a stator 10 and a rotor 30, and FIG. 9B shows an enlarged view of a part of the machine. ,
FIG. 10 shows an example of the stator 10 of the modulation pole of FIG. 9,
FIG. 11 shows an example of a three phase modulation pole, in particular FIG. 11A shows an active part of an example of a three phase modulation pole, and FIG. 11B shows an example of a stator of the machine of FIG. 11A.

이하의 설명에서, 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 예로서 도시하고 있는 첨부 도면을 참조한다.
In the following description, reference is made to the accompanying drawings that show, by way of illustration, how the invention may be practiced.

본 발명은 그 일 예가 개략 분해 사시도로 도 1a에 도시되어 있는 변조 전기 극기(100)의 분야이다. 변조 전기 극기 고정자(10)는 기본적으로 연자성 코어 구조체에 의해 형성된 다수의 치형부(102)에 자기적으로 급전할 수 있는 중앙 단일 권선(20)의 사용에 의해 특징화된다. 고정자 코어는 이어서 권선(20) 주위에 형성되고, 반면 다른 공통 전기 기계 구조체에 대해 권선이 개별 치형부 코어 섹션 주위에 형성된다. 변조 극기 형태학의 예는 예를 들어 종종 클로 극기, 크로우-피트기, 룬델 기계 또는 TFM 기계로서 인식된다. 더 구체적으로, 도시되어 있는 변조 전자 극기(100)는 복수의 치형부(102)를 각각 포함하고 실질적으로 원형인 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)과, 제 1 및 제 2 원형 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 코일(20)과, 복수의 영구 자석(22)을 포함하는 회전자(30)를 포함한다. 또한, 고정자 코어 섹션(14, 16), 코일(20) 및 회전자(30)는 공통 기하학적 축(103)을 에워싸고, 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 복수의 치형부는 폐쇄 회로 자속 경로를 형성하기 위해 회전자(30)를 향해 돌출하도록 배열된다. 도 1의 기계는 고정자 치형부가 회전자를 향해 반경방향으로 돌출하고 이 경우에 고정자가 회전자를 둘러싸기 때문에 래디얼형(radial type)이다. 그러나, 고정자는 동등하게 양호하게 회전자에 대해 내부에 배치될 수 있는데, 이 유형은 이하의 도면의 일부에 또한 도시되어 있다. 이하에 제시되어 있는 바와 같은 본 발명의 범주는 임의의 특정 유형의 변조 전자 극기에 한정되지 않고, 축방향 및 래디얼형의 모두의 기계 및 회전자에 대해 내부에 배치된 고정자 및 외부에 배치된 고정자의 모두에 대해 동등하게 양호하게 적용될 수 있다. 유사하게, 본 발명은 단상 기계에 한정되는 것은 아니고, 다상 기계에 동등하게 양호하게 적용될 수 있다.
The present invention is in the field of modulated electric poles 100, one example of which is shown in FIG. 1A in a schematic exploded perspective view. The modulated electric pole stator 10 is basically characterized by the use of a central single winding 20 capable of magnetically feeding a plurality of teeth 102 formed by a soft magnetic core structure. The stator core is then formed around the windings 20, while for other common electrical mechanical structures the windings are formed around individual tooth core sections. Examples of modulated polar morphology are often recognized, for example, as claws, crow-fits, Lundel machines or TFM machines. More specifically, the modulated electron pole 100 shown depicts two stator core sections 14, 16 that are each substantially circular and include a plurality of teeth 102, and first and second circular stator core sections. And a rotor 30 including a coil 20 arranged therebetween and a plurality of permanent magnets 22. In addition, the stator core sections 14, 16, coil 20 and rotor 30 enclose a common geometric axis 103, and the plurality of teeth of the two stator core sections 14, 16 have a closed circuit magnetic flux. It is arranged to protrude toward the rotor 30 to form a path. The machine of figure 1 is of radial type because the stator teeth project radially towards the rotor and in this case the stator surrounds the rotor. However, the stator may equally well be arranged internally with respect to the rotor, which type is also shown in some of the figures below. The scope of the present invention as set out below is not limited to any particular type of modulated electronic pole, but internally and externally arranged stators for both axial and radial machines and rotors Equally well for all of Similarly, the present invention is not limited to a single phase machine but equally well applicable to a multiphase machine.

능동 회전자 구조체(30)는 동일한 수의 세그먼트(22, 24)로 구성되고, 반면에 회전자 극 섹션(24)이라 또한 칭하는 세그먼트의 수의 절반은 연자석 재료로 제조되고 세그먼트의 수의 다른 절반은 영구 자석 재료(22)로 제조된다. 최신식 방법은 이들 세그먼트를 개별적인 구성 요소로서 제조하는 것이다. 종종, 세그먼트의 수는 통상적으로 10 내지 50개의 개별 섹션으로 다소 클 수 있다. 영구 자석(22)은 영구 자석의 자화 방향이 실질적으로 원주방향이도록, 즉 N극 및 S극이 각각 실질적으로 원주방향으로 향하도록 배열된다. 또한, 원주방향으로 계수되는 모든 제 2 영구 자석(22)은 다른 영구 자석에 관련하여 반대 방향으로 그 자화 방향을 갖고 배열된다. 원하는 기계 구조체 내의 연자성 극 섹션(24)의 기능성은 완전히 3차원이고, 연자성 극 섹션(24)은 모든 3개의 공간 방향에서 높은 투자율을 갖는 가변 자속을 가지는 것이 가능할 수 있다. 적층된 강판을 사용하는 전통적인 디자인은 강판의 평면에 수직인 방향에서 요구된 높은 투자율을 나타내지 않고 여기서 최신식 적층된 강판 구조체보다 높은 자속 등방성을 나타내는 연자성 구조체 및 재료를 사용하는 것이 유리하다.
The active rotor structure 30 is composed of the same number of segments 22, 24, while half of the number of segments, also called rotor pole sections 24, is made of soft magnetic material and differs from the number of segments. Half is made of permanent magnet material 22. State of the art is to make these segments as individual components. Often, the number of segments can be rather large, typically between 10 and 50 individual sections. The permanent magnets 22 are arranged such that the magnetization direction of the permanent magnets is substantially circumferential, that is, the N pole and the S pole are each oriented substantially in the circumferential direction. Further, all the second permanent magnets 22 counted in the circumferential direction are arranged with their magnetization directions in opposite directions with respect to the other permanent magnets. The functionality of the soft magnetic pole section 24 in the desired mechanical structure is completely three-dimensional, and it may be possible for the soft magnetic pole section 24 to have a variable magnetic flux with high permeability in all three spatial directions. Traditional designs using laminated steel sheets advantageously use soft magnetic structures and materials that do not exhibit the required high permeability in a direction perpendicular to the plane of the steel sheet and which exhibit higher magnetic flux isotropy than state of the art laminated steel sheets.

도 1b는 도 1로부터와 동일한 래디얼 변조 전자 극기를 도시하고 있지만, 고정자 치형부(102)가 어떻게 회전자를 향해 연장하는지 및 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 고정자 치형부가 어떻게 서로에 관련하여 회전식으로 변위되는지를 더 명백하게 도시하고 있는 조립된 기계의 단면도로 도시하고 있다.
FIG. 1B shows the same radial modulation electronic polarity as from FIG. 1, but how the stator teeth 102 extend toward the rotor and how the stator teeth of the two stator core sections 14, 16 relate to each other It is shown in a cross sectional view of the assembled machine which more clearly shows whether it is displaced rotationally.

이하에는, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 변조 전기 극기의 부분으로서 사용될 수 있는 회전자의 예가 더 상세히 설명될 것이다. 본 출원에 설명된 회전자는 전술된 것과는 상이한 유형의 변조 극기의 고정자와 함께 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
In the following, an example of a rotor that can be used as part of the modulated electric pole shown in FIGS. 1A and 1B will be described in more detail. It is to be understood that the rotor described in this application can be used with stators of different types of modulation poles than described above.

도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 관형 지지 구조체(201)를 도시하고 있다. 관형 지지 구조체(201)는 반경 및 높이를 갖고, 높이는 관형 지지 구조체(201)의 축을 따라 연장한다. 관형 지지 구조체(201)는 관형 지지 구조체(201)의 내부면인 원주방향 장착면 내의 지지 구조체(201)의 주연부 주위에 주기적으로 위치된 복수의 리세스(202)를 포함한다. 관형 지지 구조체(201)는 예를 들어 알루미늄 또는 플라스틱과 같은 비자기 재료와 같은 불투과성 재료로 제조될 수 있다. 복수의 리세스(202)가 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장된다. 도 2b는 리세스의 더 상세도를 도시하고 있다. 리세스는 관형 지지 구조체 내로 반경방향으로 연장하는 2개의 평행한 측벽(205, 206)을 포함한다. 2개의 평행한 측벽(205, 206)은 단부벽(207)에 의해 연결된다. 리세스는 관형 지지 구조체(201)의 전체 높이를 통해 연장한다.
2A illustrates a tubular support structure 201 of an external rotor in accordance with some embodiments of the present invention. The tubular support structure 201 has a radius and a height, the height extending along the axis of the tubular support structure 201. The tubular support structure 201 includes a plurality of recesses 202 periodically positioned around the periphery of the support structure 201 in the circumferential mounting surface, which is an inner surface of the tubular support structure 201. The tubular support structure 201 may be made of an impermeable material such as, for example, a nonmagnetic material such as aluminum or plastic. A plurality of recesses 202 extend in the axial direction of the tubular support structure. 2b shows a more detailed view of the recess. The recess includes two parallel sidewalls 205, 206 extending radially into the tubular support structure. Two parallel sidewalls 205, 206 are connected by end walls 207. The recess extends through the entire height of the tubular support structure 201.

도 2c는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자의 복수의 영구 자석(203)을 포함하는 관형 지지 구조체를 도시하고 있다. 복수의 리세스의 각각은 영구 자석(203)을 구비한다. 영구 자석(203)은 마찰 끼워맞춤 및/또는 적합한 유형의 접착제와 같은 임의의 종류의 체결 수단에 의해 리세스(202) 내에 고정될 수 있다.
2C illustrates a tubular support structure including a plurality of permanent magnets 203 of an external rotor in accordance with some embodiments of the present invention. Each of the plurality of recesses includes a permanent magnet 203. The permanent magnet 203 may be secured in the recess 202 by any kind of fastening means, such as a friction fit and / or a suitable type of adhesive.

도 2d는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자를 도시하고 있다. 외부 회전자는 관형 지지 구조체(201), 복수의 영구 자석(203) 및 복수의 회전자 극 섹션(204)을 포함한다. 회전자 극 섹션(204)은 지지 구조체(201)의 리세스(202) 내부에 끼워진 영구 자석에 의해 형성된 슬롯 내에 끼워진다. 회전자 극 섹션(204)은 영구 자석 및/또는 예를 들어 적합한 유형의 접착제와 같은 임의의 유형의 체결 수단에 의해 형성된 마찰 끼워맞춤에 의해 영구 자석 및/또는 지지 구조체에 체결될 수 있다. 영구 자석(203)이 지지 구조체(201)의 리세스(202) 내에 끼워짐에 따라, 이들은 회전자 극 섹션(204)보다 반경방향으로 더 외향으로 연장한다. 이에 의해, 영구 자석(203)에 의해 발생된 자기장의 더 많은 부분이 회전자 자기장을 발생하기 위해 극 섹션에 의해 이용될 수 있다. 이는 영구 자석의 자기 요구를 감소시킬 수 있어, 더 작은 영구 자석이 사용될 수 있게 되어, 제조 비용을 저감한다. 도 3은 도 2d에 도시되어 있는 외부 회전자에 대응하는 내부 회전자를 도시하고 있다.
2D illustrates an external rotor in accordance with 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 sections 204. The rotor pole section 204 fits into a slot formed by a permanent magnet fitted inside the recess 202 of the support structure 201. The rotor pole section 204 may be fastened to the permanent magnet and / or support structure by a friction fit formed by a permanent magnet and / or any type of fastening means, for example a suitable type of adhesive. As the permanent magnets 203 fit into the recesses 202 of the support structure 201, they extend radially outwardly more than the rotor pole section 204. By this, more of the magnetic field generated by the permanent magnet 203 can be used by the pole section to generate the rotor magnetic field. This can reduce the magnetic requirements of the permanent magnets, so that smaller permanent magnets can be used, thereby reducing the manufacturing cost. FIG. 3 shows the inner rotor corresponding to the outer rotor shown in FIG. 2D.

도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자용 회전자 극 섹션(401)을 도시하고 있다. 회전자 극 섹션(401)은 폭(407) 및 길이(406)를 갖는다. 회전자 극 섹션(401)은 3개의 구역, 즉 제 1 일정폭 구역(402), 테이퍼 구역(403) 및 제 2 일정폭 구역(404)을 포함한다. 제 1 일정폭 구역(402)은 지지 구조체의 리세스 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 적용된다. 제 1 일정폭 구역(402)은 회전자 극 섹션(401)의 반경방향 축에 평행한 2개의 측벽을 포함하고, 이에 의해 회전자 극 섹션(401)의 폭이 제 1 일정폭 구역(402) 내에서 일정한 것을 보장한다. 제 1 일정폭 구역의 길이는 리세스의 깊이, 예를 들어 리세스의 2개의 측벽의 범위에 대략 대응할 수 있다. 테이퍼 구역(403)은 회전자 극 섹션(401)의 반경방향 축에 관련하여 동일하지만 대향 각을 갖는 2개의 직선형 측벽을 포함하여, 테이퍼 구역의 폭이 제 1 일정폭 구역(402)으로의 증가하는 거리에 따라 단조적으로 감소하게 된다. 그러나, 다른 실시예에서, 테이퍼 구역의 측벽은 테이퍼 구역의 회전자 극 섹션이 제 1 일정폭 구역(402)으로의 증가하는 거리에 따라 단조적으로 증가하도록 경면 이미지화된다. 제 2 일정폭 구역(404)은 회전자 극 섹션(401)의 반경방향 축에 평행한 2개의 측벽을 포함하여, 이에 의해 회전자 극 섹션(401)의 폭이 제 2 일정폭 구역에서 일정한 것을 보장한다. 제 2 일정폭 구역은 회전자 극 섹션이 외부 회전자에 대해 사용될 때 오목형 단부(405)를, 회전자 극 섹션이 내부 회전자에 대해 사용될 때 볼록형 단부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전자 극 섹션은 단지 제 1 일정폭 영역(402) 및 테이퍼 구역(403)만을 포함한다.
4 illustrates a rotor pole section 401 for an external rotor in accordance with some embodiments of the present invention. Rotor pole section 401 has a width 407 and a length 406. Rotor pole section 401 includes three zones: a first constant width region 402, a tapered region 403, and a second constant width region 404. The first constant width region 402 is adapted to fit at least partially within the recess of the support structure. The first constant width region 402 includes two sidewalls parallel to the radial axis of the rotor pole section 401, whereby the width of the rotor pole section 401 is defined by the first constant width region 402. To ensure that it is constant within. The length of the first constant width region may correspond approximately to the depth of the recess, for example the range of the two sidewalls of the recess. The tapered zone 403 includes two straight sidewalls that are identical in relation to the radial axis of the rotor pole section 401 but with opposite angles so that the width of the tapered zone increases to the first constant width zone 402. It decreases monotonically with distance. However, in another embodiment, the sidewalls of the tapered zone are mirror imaged such that the rotor pole section of the tapered zone monotonically increases with increasing distance to the first constant width zone 402. The second constant width region 404 includes two sidewalls parallel to the radial axis of the rotor pole section 401, whereby the width of the rotor pole section 401 is constant in the second constant width region. To ensure. The second constant width region may further include a concave end 405 when the rotor pole section is used for the outer rotor and a convex end when the rotor pole section is used for the inner rotor. In some embodiments of the invention, the rotor pole section includes only the first constant width region 402 and the tapered region 403.

도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 회전자 극 섹션(502)을 제조하는 방법을 도시하고 있다. 회전자 극 섹션(502)은 철 또는 철계 분말로 다이(501)를 충전함으로써 그리고 2개의 펀치(505, 506)로 철 분말을 압축함으로써 제조된다. 다이(501)는, 다이(501)의 제 1 및 제 2 일정폭 구역(503, 504)의 길이가 연장되는 차이점을 갖고, 예를 들어 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 원하는 회전자 극 섹션의 반전 형상을 갖다. 이는 펀치(505, 506)가 최종 회전자 극 섹션(502)의 반경방향으로 이동될 수 있게 하여, 다이(501)의 제 1 및 제 2 일정폭 구역(503, 504)에 부분적으로 진입하여, 이에 의해 다이(501) 내에 철 분말을 압축하여 회전자 극 섹션(502)을 형성한다.
5 illustrates a method of manufacturing the rotor pole section 502 in accordance with some embodiments of the present invention. The rotor pole section 502 is made by filling the die 501 with iron or iron-based powder and by compressing the iron powder with two punches 505, 506. The die 501 has the difference that the lengths of the first and second constant width zones 503, 504 of the die 501 extend, and, for example, of the desired rotor pole section as shown in FIG. 4. Have an inverted shape. This allows the punches 505, 506 to be moved in the radial direction of the final rotor pole section 502, partially entering the first and second constant width zones 503, 504 of the die 501, This compresses the iron powder in die 501 to form rotor pole section 502.

도 6a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 회전자를 도시하고 있다. 외부 회전자는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 관형 지지 구조체(601), 복수의 영구 자석(603) 및 복수의 회전자 극 섹션(604)을 포함한다. 관형 지지 구조체는 지지 구조체(601)의 주연부 주위에 주기적으로 위치된 복수의 리세스(602)를 포함한다. 회전자 극 섹션(604)은 관형 지지 구조체(601)의 복수의 리세스(602) 내에 끼워지고, 영구 자석(603)은 2개의 인접한 회전자 극 섹션(604)에 의해 형성된 슬롯 내에 끼워진다.
6A illustrates an external rotor in accordance with some embodiments of the present invention. The outer rotor includes a tubular support structure 601, a plurality of permanent magnets 603, and a plurality of rotor pole sections 604, as shown in FIG. 4. The tubular support structure includes a plurality of recesses 602 periodically positioned around the perimeter of the support structure 601. The rotor pole section 604 fits into a plurality of recesses 602 of the tubular support structure 601, and the permanent magnet 603 fits into a slot formed by two adjacent rotor pole sections 604.

도 6b는 도 6a에 도시되어 있는 외부 회전자의 부분의 더 상세도를 도시하고 있다. 도 6b는 관형 지지 구조체(601)의 리세스(602) 내에 끼워진 회전자 극 섹션(604)의 형상이 어떻게 2개의 인접한 회전자 극 섹션(604)에 의해 형성된 공간에 영향을 미치는지를 도시하고 있다. 회전자 극 섹션(604)의 테이퍼 구역(607)은 2개의 인접한 회전자 극 섹션(604) 사이에 형성된 공간의 폭이 회전자 극 섹션(204)의 테이퍼 구역을 따라 일정한 것을 보장한다. 이는 일정한 폭을 갖는 영구 자석(605)이 공간 내에 끼워질 수 있게 한다. 제 2 일정폭 구역(608)을 회전자 극 섹션(604)에 제공함으로써, 2개의 인접한 회전자 극 섹션(604) 사이에 형성된 공간의 폭은 회전자 극 섹션(604)의 제 2 일정폭 구역(608)을 따라 감소된다. 이는 공간 내에 포위된 영구 자석(603)이 회전자로부터 반경방향으로 슬라이딩하는 것을 보장한다.
FIG. 6B shows a more detailed view of the portion of the external rotor shown in FIG. 6A. FIG. 6B shows how the shape of the rotor pole section 604 fitted in the recess 602 of the tubular support structure 601 affects the space formed by two adjacent rotor pole sections 604. . Taper zone 607 of rotor pole section 604 ensures that the width of the space formed between two adjacent rotor pole sections 604 is constant along the taper zone of rotor pole section 204. This allows the permanent magnet 605 having a constant width to fit in the space. By providing a second constant width zone 608 to the rotor pole section 604, the width of the space formed between two adjacent rotor pole sections 604 is equal to the second constant width zone of the rotor pole section 604. Is reduced along 608. This ensures that the permanent magnet 603 surrounded in the space slides radially from the rotor.

도 7a는 에어갭 고정구(605)를 더 포함하는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 회전자를 도시하고 있다. 에어갭 고정구는 회전자의 제조 중에 회전자 극 섹션의 정확한 위치 설정을 보장할 수 있다. 에어갭 고정구(605)는 외부 회전자를 조립할 때 원통형 형상 또는 대안적으로 원추 형상을, 내부 회전자를 조립할 때 관형 형상을 가질 수 있다. 에어갭 고정구(605)는 리세스(602) 내에 반경방향으로 회전자 극 섹션(604)을 조정하는데 사용될 수 있다. 에어갭 고정구는 자기 에너지가 리세스(602) 내의 회전자 극 섹션(604)의 반경방향 위치를 조정하는데 사용될 수 있게 하는 자기 디바이스를 포함할 수 있다. 회전자를 조립한 후에, 에어갭 고정구가 제거될 수 있다. 도 7b는 도 7a의 더 상세도를 도시하고 있다. 에어갭 고정구를 사용함으로써, 본 발명에 따른 회전자의 고속의 용이한 조립 방식이 제공되어, 제조 비용을 저감한다.
7A illustrates a rotor in accordance with some embodiments of the present invention further including an airgap fixture 605. The air gap fixture can ensure accurate positioning of the rotor pole section during manufacture of the rotor. The airgap fixture 605 may have a cylindrical shape or alternatively a conical shape when assembling the outer rotor and a tubular shape when assembling the inner rotor. Airgap fixture 605 may be used to adjust rotor pole section 604 radially within recess 602. The airgap fixture may include a magnetic device that allows magnetic energy to be used to adjust the radial position of the rotor pole section 604 in the recess 602. After assembling the rotor, the air gap fixture can be removed. FIG. 7B shows a more detailed view of FIG. 7A. By using the air gap fixture, a fast and easy assembly method of the rotor according to the present invention is provided, which reduces manufacturing costs.

도 8a 및 도 8b는 자기 에어갭 고정구 디바이스의 예를 도시하고 있다. 자기 에어갭 고정구(605)는 회전자 극 섹션(853)을 적소에 유지하기 위해 제어 가능한 자기장을 제공하기 위해 코일(852)을 수용하기 위한 원주방향 리세스(851)를 갖는 일반적으로 원통형 본체를 포함한다.
8A and 8B show examples of magnetic airgap fixture devices. The magnetic airgap fixture 605 has a generally cylindrical body having a circumferential recess 851 for receiving a coil 852 to provide a controllable magnetic field to hold the rotor pole section 853 in place. Include.

도 9는 변조 극기의 예를 도시하고 있다. 특히, 도 9는 단상의 능동부, 예를 들어 단상 기계 또는 다상 기계의 상을 도시하고 있다. 도 9a는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함하는 기계의 능동부의 사시도를 도시하고 있다. 도 9b는 기계의 부분의 확대도를 도시하고 있다.
9 shows an example of a modulation pole. In particular, FIG. 9 shows a phase of an active portion of a single phase, for example a single phase machine or a multiphase machine. 9A shows a perspective view of an active part of a machine including a stator 10 and a rotor 30. 9b shows an enlarged view of a part of the machine.

도 10은 도 9의 변조 극기의 고정자(10)의 예를 도시하고 있다. 특히, 도 10은 고정자(10)의 절결도를 도시하고 있다.
FIG. 10 shows an example of the stator 10 of the modulation pole of FIG. 9. In particular, FIG. 10 shows a cutaway view of the stator 10.

기계는 연자성 코어 구조체에 의해 형성된 다수의 치형부(102)를 자기적으로 급전하는 중앙 단일 권선(20)을 포함하는 고정자(10)를 포함한다. 고정자 코어는 권선(20) 주위에 형성되고, 반면에 다른 공통 전기 기계 구조체에 대해 권선은 개별 치형부 코어 섹션 주위에 형성된다. 더 구체적으로, 도 9 및 도 10의 변조 전기 극기는 복수의 치형부(102)를 각각 포함하고 실질적으로 환형인 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)과, 제 1 및 제 2 환형 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 권선(20)과, 복수의 영구 자석(22)을 포함하는 회전자(30)를 포함한다. 또한, 고정자 코어 섹션(14, 16), 코일(20) 및 회전자(30)는 공통 기하학적 축을 에워싸고, 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 복수의 치형부(102)는 폐쇄 회로 자속 경로를 형성하기 위해 회전자(30)를 향해 돌출하도록 배열된다. 2개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 고정자 치형부는 서로에 대해 원주방향으로 변위된다.
The machine includes a stator 10 that includes a central single winding 20 that magnetically feeds a plurality of teeth 102 formed by a soft magnetic core structure. The stator core is formed around the windings 20, while for other common electric mechanical structures the windings are formed around individual tooth core sections. More specifically, the modulating electrical poles of FIGS. 9 and 10 include two stator core sections 14, 16 that are each annular and substantially annular, and first and second annular stator core sections. And a rotor 30 comprising a winding 20 arranged therebetween and a plurality of permanent magnets 22. In addition, the stator core sections 14, 16, coil 20, and rotor 30 enclose a common geometric axis, and the plurality of teeth 102 of the two stator core sections 14, 16 are closed circuit magnetic fluxes. It is arranged to protrude toward the rotor 30 to form a path. The stator teeth of the two stator core sections 14, 16 are circumferentially displaced with respect to each other.

각각의 고정자 섹션은 이웃하는 치형부 사이에 원주방향 자속 경로를 제공하는 환형 코어 이면부(261)를 포함한다. 고정자는 2개의 고정자 코어 섹션 사이에 적어도 축방향 자속 경로를 제공하는 자속 브리지 또는 요크 구성 요소(18)를 더 포함한다. 도 9 및 도 10의 기계에서, 고정자 치형부는 회전자를 향해 반경방향으로 돌출되고, 이 경우에 회전자는 고정자를 둘러싼다. 그러나, 고정자는 회전자에 대해 외부에 동등하게 양호하게 배치될 수 있다. 본 명세서에 설명된 회전자의 실시예는 단상 및/또는 다상 기계에 사용될 수 있다.
Each stator section includes an annular core back surface 261 that provides a circumferential flux path between neighboring teeth. The stator further comprises a flux bridge or yoke component 18 that provides at least an axial flux path between the two stator core sections. In the machine of FIGS. 9 and 10, the stator teeth project radially towards the rotor, in which case the rotor surrounds the stator. However, the stator may be equally well positioned externally to the rotor. Embodiments of the rotors described herein can be used in single phase and / or multiphase machines.

능동 회전자 구조체(30)는 동일한 수의 세그먼트(22, 24)로부터 구성되고, 세그먼트의 수의 절반- 회전자 극 섹션(24)이라 또한 칭함 -은 연자성 재료로 제조되고, 세그먼트의 수의 다른 절반은 영구 자석 재료(22)로 제조된다. 이들 세그먼트는 개별 구성 요소로서 제조될 수 있다. 예시의 목적으로, 단지 회전자의 자기적 능동부만이 도 9 내지 도 10에 도시되어 있다. 본 명세서에 설명된 관형 지지 구조체는 도 9 내지 도 10에는 명시적으로 도시되어 있지 않다.
The active rotor structure 30 is constructed from the same number of segments 22, 24, and half of the number of segments, also referred to as rotor pole section 24, is made of soft magnetic material and the number of segments The other half is made of permanent magnet material 22. These segments can be manufactured as individual components. For purposes of illustration only the magnetic active portion of the rotor is shown in FIGS. 9 to 10. The tubular support structure described herein is not explicitly shown in FIGS. 9-10.

영구 자석(22)은 영구 자석의 자화 방향이 실질적으로 원주방향이도록, 즉 N극 및 S극 각각이 실질적으로 원주방향으로 향하도록 배열된다. 또한, 원주방향으로 계수되는 모든 제 2 영구 자석(22)은 그 이웃하는 영구 자석에 관련하여 반대 방향으로 그 자화 방향을 갖고 배열된다. 원하는 기계 구조체 내의 연자성 극 섹션(24)의 기능성은 완전히 3차원이고, 각각의 연자성 극 섹션(24)은 모든 3개의 공간 방향에서 높은 투자율을 갖는 가변 자속을 효과적으로 가지는 것이 가능할 수 있다.
The permanent magnets 22 are arranged such that the magnetization direction of the permanent magnets is substantially circumferential, that is, the N poles and the S poles each face substantially circumferentially. Further, all the second permanent magnets 22 counted in the circumferential direction are arranged with their magnetization directions in opposite directions with respect to their neighboring permanent magnets. The functionality of the soft magnetic pole section 24 in the desired mechanical structure is completely three dimensional, and each soft magnetic pole section 24 may be capable of effectively having a variable magnetic flux with high permeability in all three spatial directions.

회전자(30) 및 고정자(10)의 이 디자인은, 고정자(10)의 치형부에 대면하는 회전자(30)의 표면이 이웃하는 영구 자석(22)의 모두로부터 대면 치형부의 표면으로 총 자속을 제시할 수 있도록 영구 자석(22)으로부터 자속 집중을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 자속 집중은 치형부에 대면하는 영역으로 분할된 각각의 극 섹션(24)에 대면하는 영구 자석(22)의 영역의 함수로서 보여질 수 있다. 특히, 치형부의 원주방향 변위에 기인하여, 극 섹션에 대면하는 치형부는 단지 극 섹션의 축방향 범위를 가로질러 부분적으로 연장하는 능동 에어갭을 생성한다. 그럼에도 불구하고, 영구 자석의 전체 축방향 범위로부터의 자속은 능동 에어갭을 향해 극 섹션 내에서 축방향으로 그리고 반경방향으로 지향된다. 각각의 극 섹션(24)의 이들 자속 농도 특성은 회전자 내의 영구 자석(22)으로서 약한 저비용 영구 자석을 사용하는 것을 가능하게 하고, 매우 높은 에어갭 자속 밀도를 성취하는 것을 가능하게 한다. 자속 농도는 유효 3차원 자속 경로를 가능하게 하는 자기 분말로부터 제조되는 극 섹션에 의해 용이하게 될 수 있다. 또한, 디자인은 대응 유형의 기계에서보다 자석의 더 효율적인 사용을 또한 가능하게 한다.
This design of the rotor 30 and the stator 10 allows the total magnetic flux from the surfaces of the facing permanent teeth 22 to the surface of the facing teeth of the rotor 30 facing the teeth of the stator 10 from all of the neighboring permanent magnets 22. It has the advantage of enabling magnetic flux concentration from the permanent magnet 22 so that it can be presented. The flux concentration can be seen as a function of the area of the permanent magnets 22 facing each pole section 24 divided into areas facing the teeth. In particular, due to the circumferential displacement of the teeth, the teeth facing the pole section create an active air gap that only partially extends across the axial range of the pole section. Nevertheless, the magnetic flux from the full axial range of the permanent magnet is directed axially and radially within the pole section towards the active air gap. These magnetic flux concentration characteristics of each pole section 24 make it possible to use weak, low cost permanent magnets as permanent magnets 22 in the rotor, and to achieve very high air gap magnetic flux densities. The magnetic flux concentration can be facilitated by the pole section made from magnetic powder which enables an effective three dimensional magnetic flux path. In addition, the design also enables more efficient use of the magnet than in corresponding types of machines.

도 9 및 도 10을 계속 참조하면, 단상 고정자(10)는 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 단상 기계의 고정자로서, 그리고/또는 예를 들어 도 11의 기계의 고정자 상(10a 내지 10c) 중 하나와 같은 다상 기계의 고정자 상으로서 사용될 수 있다. 고정자(10)는 다수의 치형부(102)를 각각 포함하는 2개의 동일한 고정자 코어 섹션(14, 16)을 포함한다. 각각의 고정자 코어 섹션은 프레스 공구에서 성형되도록 치밀화되는 연자성 분말로 제조된다. 고정자 코어 섹션이 동일한 형상을 가질 때, 이들은 동일한 공구 내에서 가압될 수 있다. 2개의 고정자 코어 섹션은 이어서 제 2 작업에서 결합되고, 반경방향으로 연장하는 고정자 코어 치형부와 함께 고정자 코어를 형성하고, 여기서 하나의 고정자 코어 섹션의 치형부는 다른 고정자 코어 섹션의 치형부에 대해 축방향으로 그리고 원주방향으로 변위된다.
With continued reference to FIGS. 9 and 10, the single phase stator 10 is a stator of a single phase machine as shown in FIGS. 9 and 10 and / or for example the stator phases 10a to 10c of the machine of FIG. 11. Can be used as the stator phase of a multiphase machine such as Stator 10 includes two identical stator core sections 14, 16 each comprising a plurality of teeth 102. Each stator core section is made of soft magnetic powder that is densified to be molded in a press tool. When the stator core sections have the same shape, they can be pressed in the same tool. The two stator core sections are then joined in a second operation and form a stator core with radially extending stator core teeth, wherein the teeth of one stator core section are axial with respect to the teeth of the other stator core section. Direction and circumferentially.

각각의 고정자 코어 섹션(14, 16)은 단일 부분으로 치밀화될 수 있다. 각각의 고정자 코어 섹션(14, 16)은 환형 코어 이면부(261)의 반경방향 내부 에지(551)에 의해 형성된 중앙의 실질적으로 원형 개구를 갖는 환형 디스크로서 형성될 수 있다. 치형부(102)는 환형 디스크형 코어 이면부의 반경방향 외부 에지로부터 반경방향 외향으로 돌출한다. 내부 에지(551)와 치형부(102) 사이의 환형부는 반경방향 및 원주방향 자속 경로 및 코일(20)을 수용하는 원주방향 캐비티의 측벽을 제공한다. 각각의 고정자 코어 섹션은 내부 에지(551)에 또는 내부 에지(551) 부근에 원주방향 플랜지(18)를 포함한다. 조립된 고정자에서, 원주방향 플랜지(18)는 고정자 코어 섹션의 내부면, 즉 코일(20)에 대면하는 측면 및 다른 코어 섹션 상에 배열된다. 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 실시예에서, 고정자 코어 섹션(14, 16)은 동일한 구성 요소로서 형성된다. 특히, 양 고정자 코어 섹션은 각각의 다른 고정자 코어 섹션을 향해 돌출하는 플랜지(18)를 포함한다. 조립된 고정자에서, 플랜지(18)는 서로 접하고 고정자 코어 섹션 사이의 축방향 자속 경로의 제공을 허용하는 축방향 자속 브리지를 형성한다. 외부 회전자 기계용 조립된 고정자에서, 코일은 따라서 플랜지(18)에 의해 형성된 고정자 코어 이면부를 에워싼다. 각각의 치형부(102)는 에어갭에 대면하는 계면(262)을 갖는다. 기계의 작동 중에, 자속은 에어갭을 경유하여 계면(262)을 통해 그리고 회전자의 극편의 대응 계면을 통해 연통한다.
Each stator core section 14, 16 can be compacted into a single part. Each stator core section 14, 16 may be formed as an annular disk having a central substantially circular opening formed by the radially inner edge 551 of the annular core backside 261. Teeth 102 protrude radially outward from the radially outer edge of the annular disc-shaped back surface. The annulus between the inner edge 551 and the teeth 102 provides radial and circumferential flux paths and sidewalls of the circumferential cavity that houses the coil 20. Each stator core section includes a circumferential flange 18 at or near the inner edge 551. In the assembled stator, the circumferential flange 18 is arranged on the inner surface of the stator core section, ie the side facing the coil 20 and the other core section. In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the stator core sections 14, 16 are formed as the same component. In particular, both stator core sections include flanges 18 that project toward each other stator core section. In the assembled stator, the flanges 18 form an axial flux bridge that abuts each other and allows the provision of an axial flux path between the stator core sections. In the assembled stator for the external rotor machine, the coil thus encloses the stator core back surface formed by the flange 18. Each tooth 102 has an interface 262 facing the air gap. During operation of the machine, the magnetic flux communicates through the interface 262 via the air gap and through the corresponding interface of the pole pieces of the rotor.

도 11a는 3상 변조 극기의 예의 능동부를 도시하고 있고, 도 11b는 도 11a의 기계의 고정자의 예를 도시하고 있다. 기계는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다. 고정자(10)는 도 9 및 도 10과 연계하여 설명된 바와 같이 3 고정자 상 섹션(10a, 10b, 10c)을 각각 포함한다. 특히, 각각의 고정자 상 섹션은 각각 하나의 원주방향 날개부(20a 내지 20c)를 각각 보유하는 각각의 고정자 구성 요소 쌍(14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c)을 각각 포함한다.
FIG. 11A shows an active part of an example of a three-phase modulation polarizer, and FIG. 11B shows an example of a stator of the machine of FIG. 11A. The machine includes a stator 10 and a rotor 30. Stator 10 includes three stator phase sections 10a, 10b, 10c, respectively, as described in connection with FIGS. 9 and 10. In particular, each stator phase section includes a respective pair of stator components 14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c, each holding one circumferential wing 20a-20c, respectively.

따라서, 도 9 및 도 10의 예에서와 같이, 도 11의 각각의 변조 전기 극기 고정자 상 섹션(10a 내지 10c)은 연자성 코어 구조체에 의해 형성된 다수의 치형부(102)에 자기적으로 급전하는 예를 들어, 단일 권선과 같은 중앙 코일(20a 내지 20c)을 포함한다. 더 구체적으로, 도시되어 있는 변조 전기 극기(100)의 각각의 고정자 상(10a 내지 10c)은 복수의 치형부(102)를 각각 포함하고 실질적으로 환형인 2개의 고정자 코어 섹션(14), 제 1 및 제 2 원형 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 코일(20)을 포함한다. 또한, 각각의 고정자 상의 고정자 코어 섹션(14) 및 코일(20)은 공통축을 에워싸고, 고정자 코어 섹션(14)의 복수의 치형부(102)는 반경방향 외향으로 돌출하도록 배열된다. 도 11의 예에서, 회전자(30)는 고정자(10)와 동축으로 배열되고 고정자 및 회전자의 치형부(102) 사이에 에어갭을 형성하기 위해 고정자를 에워싼다. 회전자는 도 9 및 도 10과 연계하여 설명된 바와 같은 교번적인 영구 자석(22) 및 극편(24)으로서 제공될 수 있지만, 모든 고정자 상 섹션을 가로질러 연장한다.
Thus, as in the examples of FIGS. 9 and 10, each modulated electrical pole stator phase section 10a-10c of FIG. 11 magnetically feeds a number of teeth 102 formed by a soft magnetic core structure. For example, it comprises central coils 20a to 20c, such as a single winding. More specifically, each stator phase 10a-10c of the modulated electrical pole 100 shown includes two stator core sections 14, a first, each of which comprises a plurality of teeth 102 and is substantially annular. And a coil 20 arranged between the second circular stator core sections. In addition, the stator core section 14 and the coil 20 on each stator 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 arranged coaxially with the stator 10 and surrounds the stator to form an air gap between the stator and the teeth 102 of the rotor. The rotor may be provided as an alternating permanent magnet 22 and pole piece 24 as described in connection with FIGS. 9 and 10, but extends across all stator phase sections.

몇몇 실시예가 상세히 설명되고 도시되어 있지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니고, 이하의 청구범위에 규정된 요지의 범주 내에서 다른 방식으로 또한 실시될 수도 있다. 특히, 다른 실시예가 이용될 수 있고 구조적 및 기능적 수정이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
While some embodiments have been described and illustrated in detail, the invention is not limited thereto and may also be practiced in other ways within the scope of the subject matter defined in the following claims. In particular, it should be understood that other embodiments may be utilized and structural and functional modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예는 전기 자전거 또는 다른 전기 구동식 차량, 특히 경량 차량용 직접 휠 드라이브 모터를 위해 사용될 수 있다. 이러한 용례는 높은 토크, 비교적 낮은 속도 및 낮은 비용에 대한 요구를 부여할 수 있다. 이들 요구는 소체적 영구 자석 및 와이어 코일을 사용하여 콤팩트한 기하학 구조의 비교적 높은 극수를 갖는 모터에 의해 충족될 수 있어 향상된 회전자 조립체 루틴에 의해 비용 요구에 적합하거나 부합할 수 있다.
Embodiments of the invention disclosed herein may be used for direct wheel drive motors for electric bicycles or other electrically driven vehicles, in particular light vehicles. Such applications may place demands on high torque, relatively low speed and low cost. These needs can be met by motors with relatively high pole numbers of compact geometry using small-volume permanent magnets and wire coils to meet or meet cost requirements by improved rotor assembly routines.

다수의 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서, 다수의 이들 수단은 하나의 동일한 하드웨어 아이템에 의해 실시될 수 있다. 단지 특정 수단이 서로 상이한 종속 청구항에 인용되거나 상이한 실시예에 설명되어 있는 사실은 이들 수단이 장점을 갖고 사용될 수 없다는 것을 지시하는 것은 아니다.
In the device claim enumerating several means, several of these means may be embodied by one and the same hardware item. The fact that only certain means are cited in different dependent claims or described in different embodiments does not indicate that these means cannot be used to advantage.

용어 "포함한다/포함하는"은 이 명세서에 사용될 때, 언급된 특징, 완전체, 단계 또는 구성 요소의 존재를 설명하도록 취해지지만, 하나 이상의 다른 특징, 완전체, 단계, 구성 요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 것이 강조되어야 한다.
The term "comprising / comprising", when used herein, is taken to describe the presence of a stated feature, integral, step, or component, but the presence of one or more other features, components, steps, components, or groups thereof. It should be emphasized that or does not exclude the addition.

Claims (19)

변조 극기용 회전자로서, 상기 회전자는 상기 변조 극기의 고정자의 고정자 자기장과의 상호 작용을 위한 회전자 자기장을 발생하도록 구성되는 회전자에 있어서,
- 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체로서, 상기 관형 지지 구조체는 상기 장착면 내에 복수의 세장형 리세스를 포함하고, 상기 세장형 리세스는 상기 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하는, 관형 지지 구조체와,
- 회전자 자기장을 발생하기 위해 상기 회전자의 원주방향으로 자화된 복수의 영구 자석으로서, 상기 영구 자석은 상기 영구 자석에 의해 발생된 회전자 자기장을 적어도 반경방향에서 지향시키기 위해 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션에 의해 상기 회전자의 원주방향에서 서로로부터 분리되고, 상기 영구 자석은 복수의 리세스의 각각의 것들 내로 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장되고, 각각의 회전자 극 섹션은 2개의 인접한 영구 자석 사이에 배치되는, 복수의 영구 자석을 포함하는,
회전자.
A rotor for modulating poles, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interaction with a stator magnetic field of the stator of the modulation poles,
A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, said tubular support structure comprising a plurality of elongate recesses in said mounting surface, said elongate recesses extending in the axial direction of said tubular support structure. Support structure,
A plurality of permanent magnets magnetized in the circumferential direction of the rotor to generate a rotor magnetic field, the permanent magnets extending axially to direct the rotor magnetic field generated by the permanent magnet at least radially; Separated from each other in the circumferential direction of the rotor by a rotor pole section, the permanent magnet extending at least partially radially into each one of the plurality of recesses, each rotor pole section having two adjacent A plurality of permanent magnets, disposed between the permanent magnets,
Rotor.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 리세스는 상기 리세스로부터 연장하는 각각의 영구 자석의 부분의 반경방향 길이가 조정될 수 있게 하기 위해 상기 영구 자석의 위치가 반경방향으로 조정될 수 있게 하도록 적용되는,
회전자.
The method of claim 1,
The plurality of recesses are adapted to allow the position of the permanent magnets to be adjusted radially so that the radial length of the portion of each permanent magnet extending from the recess can be adjusted;
Rotor.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각각의 영구 자석은 상기 리세스의 2개의 측벽과 접촉하는,
회전자.
The method according to claim 1 or 2,
Each permanent magnet is in contact with the two sidewalls of the recess,
Rotor.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석은 상기 리세스의 측벽에 의해 형성된 마찰 끼워맞춤부에 의해 상기 관형 지지 구조체의 리세스 내부에 끼워지는,
회전자.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the permanent magnet is fitted inside the recess of the tubular support structure by a friction fit formed by the sidewalls of the recess
Rotor.
변조 극기용 회전자로서, 상기 회전자는 상기 변조 극기의 고정자의 고정자 자기장과의 상호 작용을 위한 회전자 자기장을 발생하도록 구성되는 회전자에 있어서,
- 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체로서, 상기 관형 지지 구조체는 상기 장착면 내에 복수의 세장형 리세스를 포함하고, 상기 세장형 리세스는 상기 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하는, 관형 지지 구조체와,
- 회전자 자기장을 발생하기 위해 상기 회전자의 원주방향으로 자화된 복수의 영구 자석으로서, 상기 영구 자석은 상기 영구 자석에 의해 발생된 회전자 자기장을 적어도 반경방향으로 지향시키기 위해 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션에 의해 상기 회전자의 원주방향에서 서로로부터 분리되고, 적어도 하나의 회전자 극 섹션은 복수의 리세스 중 하나 내로 적어도 부분적으로 반경방향으로 연장하고, 회전자 극 섹션은 상기 지지 구조체의 리세스 내에 끼워질 때 반경방향 축을 형성하는 상기 리세스로부터 반경방향으로 연장하는, 복수의 영구 자석을 포함하고,
상기 회전자 극 섹션은,
- 상기 지지 구조체의 리세스 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 구성된 상기 회전자 극 섹션의 제 1 단부를 형성하는 제 1 일정폭 구역으로서, 상기 제 1 일정폭 구역은 상기 제 1 일정폭 구역 내의 회전자 극 섹션의 폭이 일정하도록 하는 2개의 평행한 측벽을 갖는, 제 1 일정폭 구역과,
- 상기 제 1 일정폭 구역이 종료하는 점에서 시작하는 테이퍼 구역으로서, 상기 테이퍼 구역은 상기 테이퍼 구역 내의 상기 회전자 극 섹션의 폭이 일정하지 않도록 하는 2개의 비평행 측벽을 갖는, 테이퍼 구역을 포함하는,
회전자.
A rotor for modulating poles, wherein the rotor is configured to generate a rotor magnetic field for interaction with a stator magnetic field of the stator of the modulation poles,
A tubular support structure defining a circumferential mounting surface, said tubular support structure comprising a plurality of elongate recesses in said mounting surface, said elongate recesses extending in the axial direction of said tubular support structure. Support structure,
A plurality of permanent magnets magnetized in the circumferential direction of the rotor to generate a rotor magnetic field, the permanent magnets extending axially to direct at least radially the rotor magnetic field generated by the permanent magnets; A rotor pole section separated from each other in the circumferential direction of the rotor, at least one rotor pole section extending radially at least partially into one of a plurality of recesses, the rotor pole section being the support structure And a plurality of permanent magnets extending radially from the recess, which when formed in a recess of, form a radial axis,
The rotor pole section,
A first constant width zone defining a first end of the rotor pole section configured to be at least partially fitted into a recess of the support structure, the first constant width zone being a rotor pole in the first constant width zone; A first constant width region, having two parallel sidewalls such that the width of the section is constant,
A taper zone starting at the point where the first constant width zone ends, the tapered zone having a tapered zone having two non-parallel side walls which ensure that the width of the rotor pole section in the tapered zone is not constant doing,
Rotor.
제 5 항에 있어서,
상기 회전자 극 섹션은 상기 테이퍼 구역이 종료하는 점에서 시작하고 상기 회전자 극 섹션의 제 2 단부를 형성하는 제 2 일정폭 구역을 더 포함하고, 상기 제 2 일정폭 구역의 측벽은 평행하여, 상기 회전자 극 섹션의 폭이 상기 제 2 일정폭 구역 내에서 일정하게 되는,
회전자.
The method of claim 5, wherein
The rotor pole section further comprising a second constant width zone starting at the point where the tapered zone ends and forming a second end of the rotor pole section, the sidewalls of the second constant width zone being parallel, Wherein the width of the rotor pole section is constant within the second constant width region,
Rotor.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 리세스는 상기 리세스로부터 연장하는 각각의 회전자 극 섹션의 부분의 반경방향 길이가 조정될 수 있게 하기 위해 상기 회전자 극 섹션의 위치를 반경방향으로 조정할 수 있게 하도록 적용되는,
회전자.
The method according to claim 5 or 6,
The plurality of recesses is adapted to enable radial adjustment of the position of the rotor pole section so that the radial length of the portion of each rotor pole section extending from the recess can be adjusted;
Rotor.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 극 섹션은 상기 리세스의 측벽에 의해 형성된 마찰 끼워맞춤부에 의해 관형 지지 구조체의 리세스 내부에 끼워지는,
회전자.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the rotor pole section is fitted inside the recess of the tubular support structure by a friction fit defined by the side wall of the recess.
Rotor.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원주방향 장착면은 상기 관형 지지 구조체의 내부면인,
회전자.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The circumferential mounting surface is an inner surface of the tubular support structure,
Rotor.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원주방향 장착면은 상기 관형 지지 구조체의 외부면인,
회전자.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The circumferential mounting surface is an outer surface of the tubular support structure,
Rotor.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 극 섹션은 연자성 재료로부터 제조되는,
회전자.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The rotor pole section is made from a soft magnetic material,
Rotor.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관형 지지 구조체는 알루미늄 또는 플라스틱과 같은 비자성 재료로 제조되는,
회전자.
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The tubular support structure is made of a nonmagnetic material such as aluminum or plastic,
Rotor.
회전자 극 섹션에 있어서,
- 지지 구조체의 리세스 내에 적어도 부분적으로 끼워지도록 적용된, 상기 회전자 극 섹션의 제 1 단부를 형성하는 제 1 일정폭 구역으로서, 상기 제 1 일정폭 구역은 상기 제 1 일정폭 구역 내의 회전자 극 섹션의 폭이 일정하도록 하는 2개의 평행한 측벽을 갖는 제 1 일정폭 구역과,
- 상기 제 1 일정폭 구역이 종료되는 지점에서 시작하는 테이퍼 구역으로서, 상기 테이퍼 구역은 상기 테이퍼 구역 내의 상기 회전자 극 섹션의 폭이 일정하지 않도록 하는 2개의 비평행 측벽을 갖는 테이퍼 구역을 포함하는,
회전자 극 섹션.
In the rotor pole section,
A first constant width region forming a first end of the rotor pole section, adapted to at least partially fit in a recess of the support structure, the first constant width zone being a rotor pole in the first constant width zone; A first constant width region having two parallel sidewalls such that the width of the section is constant,
A taper zone starting at the point where the first constant width zone ends, the tapered zone comprising a tapered zone having two non-parallel sidewalls such that the width of the rotor pole section in the tapered zone is not constant ,
Rotor pole section.
제 13 항에 있어서,
상기 회전자 극 섹션은 상기 테이퍼 구역이 종료하는 지점에서 시작하고 상기 회전자 극 섹션의 제 2 단부를 형성하는 제 2 일정폭 구역을 더 포함하고, 상기 제 2 일정폭 구역의 측벽은 평행하여, 상기 회전자 극 섹션의 폭이 상기 제 2 일정폭 구역에서 일정하게 되는,
회전자 극 섹션.
The method of claim 13,
The rotor pole section further comprising a second constant width region starting at the point where the taper zone ends and forming a second end of the rotor pole section, the sidewalls of the second constant width region being parallel, Wherein the width of the rotor pole section is constant in the second constant width region,
Rotor pole section.
분말 치밀화를 사용하여 제 13 항 또는 제 14 항에 따른 회전자 극 섹션을 제조하는 방법에 있어서,
- 제 1 일정폭 구역 및 제 2 일정폭 구역을 포함하는 회전자 극 섹션의 역형상을 갖는 다이를 얻는 단계와,
- 자기 분말로 상기 다이를 충전하는 단계와,
- 적어도 2개의 펀치를 사용하여 상기 다이 내에 자기 분말을 압축하는 단계를 포함하고,
상기 펀치의 적어도 하나는 최종적인 회전자 극 섹션의 반경방향 축을 따라 다른 펀치에 대해 이동하여, 상기 다이의 제 1 일정폭 구역 또는 제 2 일정폭 구역 중 적어도 하나에 부분적으로 진입하여, 상기 최종적인 회전자 극 섹션의 제 1 일정폭 구역 또는 제 2 일정폭 구역 중 적어도 하나의 길이가 감소되게 되는,
회전자 극 섹션을 제조하는 방법.
A method for producing a rotor pole section according to claim 13 or 14 using powder densification,
Obtaining a die having an inverse shape of the rotor pole section comprising a first constant width region and a second constant width region,
Filling the die with magnetic powder,
Compressing magnetic powder in the die using at least two punches,
At least one of the punches moves relative to the other punch along the radial axis of the final rotor pole section to partially enter at least one of the first constant width region or the second constant width region of the die, thereby providing the final The length of at least one of the first constant width region or the second constant width region of the rotor pole section is reduced,
How to manufacture the rotor pole section.
변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 회전자는 원주방향 장착면을 형성하는 관형 지지 구조체를 포함하고, 상기 관형 지지 구조체는 상기 장착면 내의 지지 구조체의 장착면을 따라 주기적으로 위치된 복수의 세장형 리세스를 포함하고, 상기 세장형 리세스는 상기 관형 지지 구조체의 축방향으로 연장하고, 각각의 리세스는 2개의 측벽을 갖고, 상기 회전자는 연자성 재료로부터 제조된 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션에 의해 서로로부터 원주방향으로 분리되는 복수의 영구 자석을 더 포함하는, 변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법에 있어서,
- 각각의 리세스 내부에 적어도 부분적으로 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 배치하는 단계로서, 상기 영구 자석 또는 회전자 극 섹션은 리세스로부터 반경방향으로 연장하여 이에 의해 2개의 인접한 리세스 사이에 복수의 슬롯을 형성하는, 영구 자석 또는 회전자 극 섹션 배치 단계와,
- 각각의 형성된 슬롯 내부에 영구 자석 또는 회전자 극 섹션을 배치하는 단계를 포함하는,
변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법.
A method for manufacturing a rotor for modulating poles, the rotor comprising a tubular support structure defining a circumferential mounting surface, the tubular support structure being a plurality of periodically located along the mounting surface of the support structure in the mounting surface. An elongate recess of which the axial recess extends in the axial direction of the tubular support structure, each recess having two sidewalls, and the rotor extending in an axial direction made from a soft magnetic material A method for manufacturing a rotor for a modulating polar instrument, the method further comprising a plurality of permanent magnets circumferentially separated from each other by a rotor pole section.
Disposing a permanent magnet or rotor pole section at least partially inside each recess, wherein the permanent magnet or rotor pole section extends radially from the recess and thereby has a plurality between two adjacent recesses; A permanent magnet or rotor pole section placement step, forming a slot of the,
Disposing a permanent magnet or rotor pole section inside each formed slot,
Method for manufacturing a rotor for modulating polar instrument.
제 16 항에 있어서,
지지 구조체와 동심인 에어갭 고정구를 배치하는 단계를 더 포함하고, 회전자 극 섹션 또는 영구 자석은 리세스 내에서 반경방향으로 조정되어 상기 에어갭 고정구에 대면하는 영구 자석 또는 회전자 극 섹션의 측면이 상기 에어갭 고정구에 접촉하게 되는,
변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법.
17. The method of claim 16,
Disposing an airgap fixture concentric with the support structure, wherein the rotor pole section or permanent magnet is radially adjusted within the recess to the side of the permanent magnet or rotor pole section facing the airgap fixture. In contact with the air gap fixture,
Method for manufacturing a rotor for modulating polar instrument.
제 17 항에 있어서,
상기 에어갭 고정구는 회전자 극 섹션 또는 영구 자석과 에어갭 고정구 사이의 접촉 압력을 강화하기 위한 자기 디바이스를 더 포함하는,
변조 극기용 회전자를 제조하기 위한 방법.
The method of claim 17,
The air gap fixture further comprises a magnetic device for enhancing the contact pressure between the rotor pole section or the permanent magnet and the air gap fixture,
Method for manufacturing a rotor for modulating polar instrument.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 회전자 및 고정자를 포함하는 변조 극기에 있어서,
상기 고정자는
- 상기 회전자를 향해 반경방향으로 돌출하는 복수의 치형부를 각각 포함하는 제 1 및 제 2 고정자 코어 섹션과,
- 상기 제 1 및 제 2 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 권선을 포함하고,
상기 제 2 고정자 코어 섹션의 치형부는 상기 제 1 고정자 코어 섹션의 치형부에 관련하여 원주방향으로 변위되고, 영구 자석을 분리하는 축방향으로 연장하는 회전자 극 섹션은 제 1 및 제 2 고정자 코어 섹션의 모두에 축방향으로 연장되고,
상기 회전자의 영구 자석의 자화 방향은 상기 변조 극기의 사용 중에 축방향으로 연장하는 극 섹션 내에서 발생된 자속 경로가 적어도 원주방향 및 축방향으로 연장될 수 있게 하고 인접한 영구 자석의 대면 영역으로부터 고정자 섹션 중 하나의 치형부의 위치로 자속을 집중시킬 수 있게 하기 위해 실질적으로 원주방향이고, 모든 제 2 영구 자석의 자화 방향은 그 사이의 영구 자석의 자화 방향에 대향하는,
변조 극기.
13. A modulation pole comprising a rotor and a stator according to any one of claims 1-12.
The stator is
First and second stator core sections each comprising a plurality of teeth projecting radially towards the rotor,
A winding arranged between said first and second stator core sections,
The teeth of the second stator core section are circumferentially displaced relative to the teeth of the first stator core section, and the axially extending rotor pole sections separating the permanent magnets comprise first and second stator core sections. Extends axially to all of
The magnetization direction of the permanent magnet of the rotor allows the flux path generated in the axially extending pole section during use of the modulating poles to extend at least in the circumferential and axial directions and from the facing area of the adjacent permanent magnet Substantially circumferential in order to be able to concentrate the magnetic flux to the position of the teeth of one of the sections, the magnetization directions of all the second permanent magnets opposing the magnetization directions of the permanent magnets therebetween,
Modulated polarity.
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