KR20230114299A - 전파 및 펄스 폭 변조 제어를 위한 회전 전기 기계 및 전기 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전 전기 기계에 관련되고, 회전 전기 기계는,
- 로터 몸체(9)와 권선(8)을 포함하는 스테이터(2)로서, 상기 권선(8)은 상기 로터 몸체(9)의 슬롯(21)을 통과하고, 상기 슬롯은 협부(isthmus)를 갖는, 상기 스테이터(2)와,
- 공동(33, 34, 35, 36, 38, 39) 및 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)과 함께 로터 몸체(24)를 포함하는 로터(3)로서, 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)은 공동 내에 배열되어서 중심축(d)과 연속적인 2개의 중심축(d)과 등거리인 횡축(q)을 갖는 자극(25, 26)을 형성하는, 상기 로터(3)를 포함하며,
협부의 폭과 슬롯(21)의 폭 사이의 비율(C1)은 0.40 이상 0.7 이하이고,
중심축의 에어 갭과 횡축의 에어 갭 사이의 비율(C2)은 0.8 이상 1.5 이하이다.
본 발명은 또한 이러한 회전 전기 기계 및 인버터를 포함하는 전기 조립체에 관련된다.
- 로터 몸체(9)와 권선(8)을 포함하는 스테이터(2)로서, 상기 권선(8)은 상기 로터 몸체(9)의 슬롯(21)을 통과하고, 상기 슬롯은 협부(isthmus)를 갖는, 상기 스테이터(2)와,
- 공동(33, 34, 35, 36, 38, 39) 및 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)과 함께 로터 몸체(24)를 포함하는 로터(3)로서, 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)은 공동 내에 배열되어서 중심축(d)과 연속적인 2개의 중심축(d)과 등거리인 횡축(q)을 갖는 자극(25, 26)을 형성하는, 상기 로터(3)를 포함하며,
협부의 폭과 슬롯(21)의 폭 사이의 비율(C1)은 0.40 이상 0.7 이하이고,
중심축의 에어 갭과 횡축의 에어 갭 사이의 비율(C2)은 0.8 이상 1.5 이하이다.
본 발명은 또한 이러한 회전 전기 기계 및 인버터를 포함하는 전기 조립체에 관련된다.
Description
본 발명은 전파형 제어 전략 및 펄스 폭 변조 제어 전략으로 제어되도록 조정된 회전 전기 기계에 관련된다. 본 발명은 또한 이러한 회전 전기 기계 및 인버터를 포함하는 전기 조립체에 관련된다.
특허 출원 FR3086118A1은 회전축을 갖는 회전 전기 기계를 개시하며, 회전 전기 기계는,
- 스테이터 및 로터를 포함하고,
스테이터는,
- 반경방향 내측 단부가 자유로운 치형부와 2개의 연속적인 치형부에 의해 획정되는 슬롯을 포함하는 스테이터 몸체, 특히 자기 라미네이션의 제 1 스택으로서, 각 치형부는 제 1 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 1 치형부 루트와, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 2 치형부 루트를 포함하는, 상기 스테이터 몸체와,
- 슬롯을 통과하는 도체를 포함하는 권선을 포함하고,
회전축을 축으로 하고 외경을 갖는 회전 실린더에 내접하는 로터는,
- 공동을 포함하는 로터 몸체, 특히 자기 라미네이션의 제 2 스택과,
- 연속적인 N 자극과 S 자극을 형성하도록 공동 내부에 배열된 영구자석으로서, 각 N 자극과 S 자극은 자기장의 제 1 고조파의 절대값이 가장 높은 중심축과, 연속적인 2개의 중심축과 등거리에 있는 횡축(quadrature axis)을 갖는다.
이러한 유형의 회전 전기 기계는 낮은 회전 속도에서는 펄스 폭 변조(PWM) 유형 전략으로, 그리고 높은 회전 속도에서는 전파 유형 전략으로 권선에 공급하는 인버터로 구동될 수 있다. 이러한 유형의 전원 공급 장치는 인버터의 에너지 손실을 줄일 수 있다. 그러나, 저부하에서는, 전파 전략은 회전 전기 기계의 에너지 손실을 증가시킨다. 그 다음에, 전기 조립체의 효율은 감소하여, 전기 조립체가 모터 모드에서 사용될 때 전기 소비량을 증가시키고, 전기 조립체가 발전기 모드에서 사용될 때 생성되는 에너지를 감소시킨다.
본 발명은 이러한 단점의 전부 또는 일부를 극복하기 위한 것이다.
본 발명은 회전축을 갖는 회전 전기 기계에 관련되고, 회전 전기 기계는,
- 스테이터 및 로터를 포함하고,
스테이터는,
- 반경방향 내측 단부가 자유로운 치형부와 2개의 연속적인 치형부에 의해 획정되는 슬롯을 포함하는 스테이터 몸체, 특히 자기 라미네이션의 제 1 스택으로서, 각 치형부는 제 1 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 1 치형부 루트와, 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 2 치형부 루트를 포함하는, 상기 스테이터 몸체와,
- 슬롯을 통과하는 도체를 포함하는 권선을 포함하고,
로터는,
- 공동을 포함하는 로터 몸체, 특히 자기 라미네이션의 제 2 스택과,
- 연속된 N 자극과 S 자극을 형성하도록 공동 내부에 배열된 영구자석으로서, 각각의 N 자극과 S 자극은 중심축과, 2개의 연속적인 중심축과 등거리에 있는 횡축을 가지며, 중심축과 횡축이 회전축을 통과하는, 상기 영구자석을 포함하고,
상기 회전축에 수직인 평면에서,
- 제 1 거리는 슬롯을 통과하는 반경방향 최내측 도체에서 반경방향으로 규정된 슬롯의 너비이고,
- 제 2 거리는 제 1 치형부 루트 중 하나의 제 1 단부와 제 2 치형부 루트 중 하나의 제 2 단부 사이의 거리이며, 제 1 치형부 루트 중 하나의 제 1 단부와 제 2 치형부 루트 중 하나의 제 2 단부가 서로 대향하고 2개의 연속적인 치형부에 속하는 거리이고,
- 제 3 거리는 스테이터 몸체의 제 1 자성체, 특히 자기 라미네이션의 제 1 스택과 로터의 제 1 자성체, 특히 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 영구자석 중 하나 사이의, N 자극 및 S 자극 중 하나의 중심축에서 반경방향으로 측정된 최소 거리이고,
- 제 4 거리는 스테이터 몸체의 제 2 자성체, 특히 자기 라미네이션의 제 1 스택과, 로터의 제 2 자성체, 특히 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 영구자석 중 하나 사이의, 횡축에서 측정된 최소 거리이며,
제 1 거리와 제 2 거리의 차이와, 제 1 거리 사이의 제 1 비율은 0.40 이상, 특히 0.48 이상, 0.7 이하이고,
제 4 거리와 제 3 거리 사이의 제 2 비율은 0.8 이상 1.5 이하이다.
제 1 비율과 제 2 비율에 이러한 값을 사용하면, 스테이터 슬롯의 크기와 관련된 로터 자극의 형상을 얻을 수 있으며, 이는 회전 전기 기계 및 이와 관련된 인버터를 포함하는 조립체의 효율을 전반적으로 개선할 수 있다. 인버터의 양호한 효율을 높이기 위해, 스테이터의 권선에는 저회전 속도에서는 펄스 폭 변조 방식의 전략을, 고회전 속도에서는 전파 방식의 전략을 적용하고 있다. 0.40 이상, 특히 0.48 이상, 0.7 이하인 제 1 비율과, 0.8 이상 1.5 이하인 제 2 비율을 사용하면, 전기 조립체의 최대 출력을 저하시키지 않고 저부하 및 전파 전략이 사용될 때, 회전 전기 기계의 에너지 손실을 줄일 수 있다. 그 다음에, 전기 조립체의 전반적인 효율이 향상된다. 전기 조립체를 모터 모드로 사용할 때 소비되는 전력은 감소하고, 전기 조립체를 발전기 모드로 사용할 때 생성되는 에너지는 증가한다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 공동은 영구자석이 매립되도록 회전축(A)에 수직인 평면에서 폐쇄된다. 매립형 자석을 사용하면, 원심분리 시 로터 몸체에서 자석의 고정력을 향상시킬 수 있다. 이러한 특징부는 영구자석의 자화도 제한되게 할 수 있다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 영구자석은 반경방향 자화를 갖는다.
회전축에 대해 반경방향 자화를 갖도록 배열된 자석을 사용하면, 로터의 자극이 예를 들면, 단일 자석에 의해 형성되는 간단한 로터 구조를 허용한다.
본 발명의 또 다른 특징부에 따르면, 로터의 자극 각각에 대해, 적어도 하나의 영구자석을 각각 수용하는 제 1 공동 및 제 2 공동은 회전축에 수직인 평면에서, V자 형상을 형성하고, V자의 상부는 반경방향 외측으로 배향되고, V자의 상부를 향해 배향된 영구자석의 극은 동일하고, 로터의 상기 자극의 극성을 규정한다.
V자형 구조를 사용하면, 회전 전기 기계의 기계적 토크를 향상시킬 수 있다. 이러한 구조는 또한 회전 전기 기계의 비출력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 제 1 공동과 제 2 공동은 V자형의 팁에서 만난다.
이러한 특징부는 V자형의 팁에서 자석을 더 가깝게 배치할 수 있다. 따라서, 로터의 자석 부피를 늘려서 기계의 출력을 높이거나 회전 전기 기계의 출력을 줄이지 않고도 덜 강력한 자석을 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 특징부에 따르면, 공동은 영구자석이 직교 자화를 갖도록 형성되고, 2개의 연속적인 영구자석의 극의 배향이 교호하고, 그에 따라 2개의 연속적인 자석의 서로 대면하는 극은 N극 또는 S극이 되도록 하여 로터의 N 자극 또는 S 자극을 각각 형성한다.
이러한 영구자석의 배열은 대량의 영구자석을 사용할 수 있다. 이러한 영구자석의 양은 특히 페라이트 유형의 영구자석으로 양호한 성능을 얻게 할 수 있다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 로터의 자극당 스테이터의 슬롯 수는 1개 이상이다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 권선은 복수의 위상을 포함하고, 위상당 슬롯 수는 1개 이상이다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 권선은 3상 또는 이중 3상이다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 제 5 거리(H3)는 슬롯 중 하나의 최대 폭이고, 제 2 거리(H2)는 제 5 거리(H3)보다 작다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 회전 전기 기계의 최대 출력은 10kW 내지 35kW이다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 스테이터 몸체는 직경이 90mm 이상 250mm 이하인 실린더에 내접한다.
본 발명은 또한 상술된 회전 전기 기계와, 권선에 공급하고 전파형 제어 및 펄스 폭 변조 제어를 허용하는 인버터를 포함하는 전기 조립체에 관련된다.
이러한 인버터를 사용하면, 회전 전기 기계의 전체 회전 속도 범위에 걸쳐서 인버터의 효율성을 향상시키게 할 수 있다. 낮은 회전 속도에서는 펄스 폭 변조 유형 제어를, 높은 회전 속도에서는 전파 유형 전략을 사용할 수 있다.
본 발명의 추가 특징부에 따르면, 인버터는 24V 내지 60V 사이의 전압을 갖는 전기 에너지원에 공급하거나 공급된다.
상기 모든 경우에서, 로터는 임의의 수의 극 쌍, 예를 들면, 6쌍 또는 8쌍의 극을 포함할 수 있다.
상기 모든 경우에서, 회전 전기 기계는 예를 들면, 와이어 또는 서로 연결된 전도성 바아로 형성된 다상 전기 권선을 구비하는 스테이터를 구비할 수 있다.
회전 전기 기계는 차량의 온보드 네트워크에 연결할 수 있는 전력 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 이 전력 전자 구성요소는 예를 들면, 회전 전기 기계가 모터로 작동하는지 또는 발전기로 작동하는지에 따라 차량의 온보드 네트워크를 충전하거나 이 네트워크에 의해 전기적으로 공급할 수 있는 인버터/정류기를 포함한다.
회전 전기 기계는 풀리 또는 차량의 나머지 파워트레인과 연결되는 임의의 다른 수단을 더 포함할 수 있다. 회전 전기 기계는 예를 들면, 특히 벨트를 통해 차량의 연소 기관의 크랭크샤프트에 연결된다. 변형예에서, 회전 전기 기계는 파워 트레인의 다른 위치, 예를 들면, 차량의 휠을 향해 전달되는 토크와 관련된 기어박스의 입력부, 또는 차량의 휠을 향해 전달되는 토크와 관련된 기어박스의 출력부, 또는 차량의 휠을 향해 전달되는 토크와 관련된 기어박스, 또는 이 파워 트레인의 앞차축 조립체 또는 뒷차축 조립체에서 연결된다.
본 발명은 이하의 비제한적인 구현예에 대한 설명을 읽고 첨부 도면을 연구하면 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 상세의 부분 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 1은 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 상세의 부분 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 회전 전기 기계의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 동일한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면부호가 부여된다. 이하의 실시예는 예시이다. 본 명세서는 하나 이상의 실시예를 참조하지만, 각 참조가 반드시 동일한 실시예와 관련되거나 특징부가 하나의 실시예에만 적용된다는 것을 의미하지는 않는다. 다양한 실시예의 개별 특징부는 다른 실시예를 생성하기 위해 결합되거나 교환될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축(A)을 갖는 회전 전기 기계(1)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다. 회전 전기 기계(1)는 케이싱에 스테이터(2) 및 로터(3)를 포함한다. 케이싱은 예를 들면, 제 1 베어링 캐리어(5), 제 2 베어링 캐리어(6) 및 튜브형 스페이서(7)를 포함한다. 튜브형 스페이서(7)는 예를 들면, 제 1 베어링 캐리어(5)와 제 2 베어링 캐리어(6) 사이의 타이 로드(tie rod)(도시되지 않음)에 의해 제 1 베어링 캐리어(5)와 제 2 베어링 캐리어(6) 사이에 예를 들면, 클램핑된다. 스테이터는 케이싱(32) 내부에 체결되며, 예를 들면, 튜브형 스페이서(7)에 단단히 끼워맞춤된다.
본 발명의 의미 내에서, 달리 명시되지 않는 한, 반경방향 및 반경방향으로라는 용어는 회전축(A)과 관련하여 이해되어야 한다. 본 발명의 의미 내에서, 달리 명시되지 않는 한, 종방향 및 종방향으로라는 용어는 회전축(A)의 방향을 의미한다.
도시되지 않은 본 발명의 실시예에서, 튜브형 스페이서는 액체 냉각제가 순환하는 냉각 챔버를 포함한다.
도시되지 않은 본 발명의 실시예에서는, 튜브형 스페이서가 없고, 스테이터가 제 1 베어링 캐리어와 제 2 베어링 캐리어 사이에 클램핑된다.
스테이터는 스테이터 몸체(9)와 권선(8)을 포함한다. 스테이터 몸체(9)는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 1 스택을 포함한다. 예를 들어, 권선(8)은 활성 부분이 스테이터 몸체(9)에 형성된 슬롯을 통과하고 연결 부분 또는 권선 오버행부가 슬롯 외부에 형성되는 전기 도체를 포함한다. 권선(8)은 예를 들면, 헤어핀 권선형 권선이다.
로터(3)는 예를 들면, 회전축(A)을 갖는 샤프트(4)에 고정된다. 샤프트(4)는 제 1 베어링 캐리어(5)에 장착된 제 1 롤링 베어링(11)과 제 2 베어링 캐리어(6)에 장착된 제 2 롤링 베어링(12)에 의해 회전 방향으로 안내된다. 구동 요소(13), 예를 들면, 풀리 또는 기어가 샤프트(4)에 체결된다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 샤프트(4)는 다른 알려진 회전 안내 수단, 예를 들면, 플레인 저널 베어링에 의해 제 1 베어링 캐리어 및 제 2 베어링 캐리어에 대해 회전 방향으로 안내된다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 회전 전기 기계의 스테이터(2) 및 로터(3)의 회전축(A)에 수직인 평면에서의 단면도를 도시한다.
스테이터 몸체(9)는 반경방향 내측 단부(20)가 자유로운 치형부(19)를 포함한다. 슬롯(21)은 2개의 연속된 치형부(19)에 의해 구분된다. 각 치형부(19)는 제 1 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 1 치형부 루트(22)와, 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 2 치형부 루트(23)를 포함한다.
권선(8)의 도체는 예를 들면, 슬롯(21)의 반경방향 외부에 있는 슬롯의 하부와 제 1 치형부 루트(22) 및/또는 제 2 치형부 루트(23) 사이에 수용된다.
로터(3)는 회전축(A)을 축으로 하고 외경(L)을 갖는 회전 실린더에 내접한다.
로터(3)는 로터 몸체(24)와 영구자석(14, 15, 27, 28)을 포함한다. 로터 몸체(24)는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 2 스택을 포함한다. 로터 몸체(24)는 영구자석(14, 15, 27, 28)이 연속적인 N 자극(25) 및 S 자극(26)을 형성하도록 배열된 공동(21)을 포함한다. 공동(21)은 예를 들면, 종방향 공동이다.
각 N 자극(25)과 S 자극(26)은 회전축(A)을 통과하는 중심축(d)을 갖는다. 중심축(d)은 자기장의 제 1 고조파의 절대값이 가장 높은 자극의 지점을 통과한다. 자기장의 제 1 고조파의 절대값은 회전축(A)에 대해 로터(3)를 중심으로 회전하는 동안, 로터(3)가 움직이지 않고 스테이터(2)의 권선(8)이 전기적으로 공급되지 않은 상태에서 외경(L)에서 측정된다. 고조파는 회전축(A)을 중심으로 한 각도와 관련하여 고려되는 것으로 이해된다. 회전축(A)을 통과하는 횡축(q)은 2개의 연속적인 중심축으로부터 등거리에 있다.
공동(21)은 제 1 실시예에서와 같이 영구자석이 매립되도록 회전축(A)에 수직인 평면에서 폐쇄될 수 있다.
로터(3)의 각각의 자극(25, 26)에 대해, 제 1 공동(33, 35) 및 제 2 공동(34, 36) 각각은 예를 들면, 적어도 하나의 영구자석(14, 15, 27, 28)을 수용한다. 제 1 공동(33, 35) 및 제 2 공동(34, 36)은 회전축(A)에 직교하는 평면에서 V자 형상을 형성한다. 제 1 공동(33) 및 제 2 공동(34)은 예를 들면, 종방향이다. V자의 상부는 반경방향 외측으로 배향된다. V자의 상부를 향해 배향된 영구자석의 극은 동일하며, 로터의 해당 자극의 극성을 규정한다. 제 1 공동(33, 35) 및 제 2 공동(34, 36)은 예를 들면, 로터 몸체(24)의 재료 스트립에 의해 V자형의 팁에서 분리될 수 있다.
도시되지 않은 본 발명의 다른 실시예에서, 제 1 공동과 제 2 공동은 V자형의 팁에서 만난다. 그 다음에, 제 1 공동과 제 2 공동은 단일 V자 형상의 공동을 형성한다.
도시되지 않은 본 발명의 다른 실시예에서, 자석을 수용하는 제 1 공동 및 제 2 공동은 또한 자석을 수용하는 제 3 공동에 의해 내부에서 반경방향으로 분리된다. 제 3 공동의 배향은 예를 들면, 로터 반경에 수직이다. 제 3 공동에 수용된 영구자석의 반경방향 외측으로 배향된 극은 제 1 공동 및 제 2 공동에 수용된 영구자석의 반경방향 외측으로 배향된 극과 동일하다. 제 1 공동, 제 2 공동 및 제 3 공동은 U자 형상을 형성한다.
본 발명의 이 다른 실시예의 변형예(도시되지 않음)에서, 제 1 공동, 제 2 공동 및 제 3 공동은 단일 U자 형상의 공동을 형성하도록 만난다. 변형예에서는, 이 단일 공동에 수용된 자석은 결합하여 단일 U자 형상의 자석을 형성한다.
자극당 스테이터의 슬롯 수는 예를 들면, 1개 이상이다. 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서, 자극당 스테이터의 슬롯 수는 6개이다.
권선(8)은 예를 들면, 복수의 위상을 포함하며, 위상당 슬롯 수는 1개 이상이다.
회전 전기 기계(1)의 권선(8)은 예를 들면, 3상 또는 이중 3상이다.
전기 조립체는 회전 전기 기계(1)와 인버터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 인버터는 권선(8)에 공급한다. 인버터는 예를 들면, 회전 전기 기계의 상이한 2가지 유형, 전파형 제어와 펄스 폭 변조 제어를 허용한다.
예를 들어, 인버터는 24V 내지 60V의 전압을 갖는 전기 에너지원, 특히 전기 배터리에 공급하거나 공급된다.
도 3은 도 2의 본 발명의 제 1 실시예의 상세를 도시한다.
제 1 거리(H1)는 회전축(A)에 수직인 평면에서 슬롯(21) 중 하나의 폭이며, 제 1 거리(H1)는 슬롯을 통과하는 반경방향 최내측 도체(37)에서 반경방향으로 규정된다. 제 1 거리(H1)는 예를 들면, 반경방향 최내측 도체(37)의 단면의 가장 넓은 구역에서 반경방향으로 측정된 가장 작은 거리이다.
예를 들어, 도면에 도시된 실시예에서, 도체는 직사각형 단면을 갖고, 슬롯(21)은 회전축(A)에 수직인 평면에서 사다리꼴 단면을 갖는. 슬롯의 폭은 슬롯(21)의 내부의 반경방향의 구역보다 슬롯의 외부의 반경방향의 구역에서 더 넓다. 그러므로, 제 1 거리(H1)는 원형부를 제외한 반경방향 최내측 도체(37)의 반경방향 내부 레벨에서 측정된다.
도시되지 않은 본 발명의 다른 실시예에서, 도체는 원형 단면을 갖는다. 그러므로, 제 1 거리는 원형 단면의 중심에서 반경방향으로 측정된다.
제 2 거리(H2)는 제 1 치형부 루트(22) 중 하나의 제 1 단부와 제 2 치형부 루트(23) 중 하나의 제 2 단부 사이의 회전축(A)에 수직인 평면에서 측정된 거리이며, 제 1 치형부 루트(22) 중 하나의 제 1 단부와 제 2 치형부 루트(23) 중 하나의 제 2 단부는 서로 대면하고 2개의 연속적인 치형부에 속한다.
- 제 1 거리(H1)와 제 2 거리(H2)의 차이와, 제 1 거리(H1) 사이의 제 1 비율(C1)은 0.40 이상, 특히 0.48 이상, 0.7 이하이다.
제 3 거리(E1)는 스테이터 몸체(9)의 제 1 자성체와 로터(3)의 제 1 자성체 사이의, N 자극(25) 및 S 자극(26) 중 하나의 중심축(d)에서 반경방향으로 측정된 최소 거리이다. 스테이터 몸체(9)의 제 1 자성체는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 1 스택이다. 로터(3)의 제 1 자성체는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 영구자석 중 하나이다. 도 2 및 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에서, 로터(3)의 제 1 자성체는 자기 라미네이션의 제 2 스택이다.
제 4 거리(E2)는 스테이터 몸체(9)의 제 2 자성체와 로터(3)의 제 2 자성체 사이의, 횡축(q)에서 측정되는 최소 거리이다. 스테이터 몸체(9)의 제 2 자성체는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 1 스택이다. 로터(3)의 제 2 자성체는 예를 들면, 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 영구자석 중 하나이다. 도 2 및 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에서, 로터(3)의 제 2 자성체는 자기 라미네이션의 제 2 스택이다.
제 4 거리(E2)와 제 3 거리(E1) 사이의 제 2 비율(C2)은 0.8 이상 1.5 이하이다.
제 5 거리(H3)은 슬롯 중 하나의 최대 너비이다. 제 2 거리(H2)는 예를 들면, 제 5 거리(H3)보다 작다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 회전 전기 기계의 스테이터(2) 및 로터(3)의 회전축(A)에 수직인 평면에서의 단면도를 도시한다.
제 2 실시예는 제 1 실시예와 유사하다. 그러나, 로터(24)의 몸체에 있는 영구자석(29, 30)의 배열은 상이하다. 공동(38), 예를 들면, 종방향 공동은 영구자석(29, 30)을 수용하기 위해 로터 몸체(24)에 형성된다. 영구자석은 반경방향 자화를 갖는다, 다시 말해서, 영구자석의 N극과 S극 중 하나가 반경방향 외측으로 배향되고 N극과 S극 중 다른 하나는 반경방향 내측으로 배향된다. 반경방향 외측으로 배향되는 극이 N극인 영구자석(29)과 반경방향 외측으로 배향되는 극이 S극인 영구자석(30)은 원주방향으로 교호한다. 따라서, 연속적인 N 자극(25)과 S 자극(26)은 로터(3)에 형성된다.
영구자석(29, 30)은 예를 들면, 공동(38)에서 종방향으로 연장되는 직사각형 평행 육면체 형상을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 영구자석은 복수의 기본 영구자석을 포함한다.
제 2 실시예에서, 공동(38)은 영구자석이 매립되도록 회전축(A)에 수직인 평면에서 폐쇄될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 제 3 거리(E1)를 규정하는데 사용되는 로터(3)의 제 1 자성체는, 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이, 자기 라미네이션의 제 2 스택이다. 마찬가지로, 제 4 거리(E2)를 규정하는데 사용되는 로터의 제 2 자성체는 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이, 자기 라미네이션의 제 2 스택이다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 회전 전기 기계의 스테이터(2) 및 로터(3)의 회전축(A)에 수직인 평면에서의 단면도를 도시한다.
제 3 실시예는 제 2 실시예와 유사하다. 그러나, 로터 몸체(24)에 있는 영구자석(31, 32)의 배열은 상이하다.
본 발명의 제 3 실시예에서, 영구자석(31, 32)은 로터 몸체(24)의 외부면의 표면에 배열된다. 로터 몸체(24)는 반경방향 외측을 향해 개방되어서 영구자석(31, 32)을 수용하는 공동(39)을 포함한다.
제 3 실시예의 변형예(도시되지 않음)에서, 로터는 비자성체, 특히 알루미늄 합금 또는 플라스틱 재료로 제조된 외부 케이싱을 포함한다. 케이스는 예를 들면, 로터 몸체에 있는 자석을 반경방향으로 보유하는 역할을 한다.
제 3 실시예 및 그 변형예에서, 제 3 거리(E1)를 규정하는데 사용되는 로터(3)의 제 1 자성체는 영구자석(31, 32)이다. 제 4 거리(E2)를 규정하는데 사용되는 로터의 제 2 자성체는 본 발명의 제 2 실시예에서와 같이, 자기 라미네이션의 제 2 스택이다.
도시되지 않은 본 발명의 다른 실시예에서, 공동은 영구자석이 직교 자화를 갖도록 형성된다. 2개의 연속적인 영구자석의 극 배향이 교호하고, 그에 따라 2개의 연속적인 자석의 서로 대면하는 극이 N극 또는 S극이 되어서 로터의 N 자극 또는 S 자극을 각각 형성한다.
Claims (11)
- 회전축(A)을 갖는 회전 전기 기계(1)에 있어서,
스테이터(2) 및 로터(3)를 포함하고,
상기 스테이터(2)는,
반경방향 내측 단부가 자유로운 치형부(19)와 2개의 연속적인 치형부(19)에 의해 획정되는 슬롯(21)을 포함하는 스테이터 몸체(9), 특히 자기 라미네이션의 제 1 스택으로서, 각 치형부(19)는 제 1 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 1 치형부 루트(22)와 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 원주방향으로 연장되는 제 2 치형부 루트(23)를 포함하는, 상기 스테이터 몸체(9)와,
상기 슬롯(21)을 통과하는 도체를 포함하는 권선(8)을 포함하고,
상기 로터(3)는,
공동(33, 34, 35, 36, 38, 39)을 포함하는 로터 몸체(24), 특히 자기 라미네이션의 제 2 스택과,
연속되는 N 자극(25) 및 S 자극(26)을 형성하도록 상기 공동(33, 34, 35, 36, 38, 39) 내부에 배열되는 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)으로서, 각각의 N 자극(25) 및 S 자극(26)은 중심축(d) 및 2개의 연속적인 중심축(d)으로부터 등거리에 있는 횡축(q)을 가지며, 상기 중심축(d) 및 횡축(q)은 상기 회전축(A)을 통과하는, 상기 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32)을 포함하며,
상기 회전축(A)에 수직인 평면에서,
제 1 거리(H1)는 상기 슬롯(21)을 통과하는 반경방향 최내측 도체(37)에서 반경방향으로 규정되는 슬롯(21)의 폭이고,
제 2 거리(H2)는 상기 제 1 치형부 루트(22) 중 하나의 제 1 단부와 상기 제 2 치형부 루트(23) 중 하나의 제 2 단부 사이의 거리이고, 상기 제 1 치형부 루트(22) 중 하나의 제 1 단부와 상기 제 2 치형부 루트(23) 중 하나의 제 2 단부는 서로 대면하고 2개의 연속적인 치형부(19)에 속하고,
제 3 거리(E1)는 상기 스테이터 몸체(9)의 제 1 자성체, 특히 상기 자기 라미네이션의 제 1 스택과, 상기 로터(3)의 제 1 자성체, 특히 상기 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 상기 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32) 중 하나 사이의, 상기 N 자극(25) 및 상기 S 자극(26) 중 하나의 중심축(d)에서 반경방향으로 측정되는 최소 거리이고,
제 4 거리(E2)는 상기 스테이터 몸체(9)의 제 2 자성체, 특히 상기 자기 라미네이션의 제 1 스택과, 상기 로터(3)의 제 2 자성체, 특히 상기 자기 라미네이션의 제 2 스택 또는 상기 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30, 31, 32) 중 하나 사이의, 상기 횡축(q)에서 측정되는 최소 거리이며,
상기 제 1 거리(H1)와 상기 제 2 거리(H2)의 차이와, 상기 제 1 거리(H1) 사이의 제 1 비율(C1)은 0.40 이상, 특히 0.48 이상, 0.7 이하이고,
상기 제 4 거리(E2)와 상기 제 3 거리(E1) 사이의 제 2 비율(C2)은 0.8 이상 1.5 이하인
회전 전기 기계. - 제 1 항에 있어서,
상기 공동(33, 34, 35, 36, 38)은 상기 영구자석(14, 15, 27, 28, 29, 30)은 매립되도록 상기 회전축(A)에 수직인 평면에서 폐쇄되는
회전 전기 기계. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 영구자석(29, 30, 31, 32)은 반경방향 자화를 갖는
회전 전기 기계. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 로터(3)의 상기 자극(25, 26) 각각에 대해, 적어도 하나의 영구자석을 각각 수용하는 제 1 공동(33, 35) 및 제 2 공동(34, 36)은 상기 회전축(A)에 수직인 평면에서, V자 형상을 형성하고, 상기 V자의 상부는 반경방향 외측으로 배향되고, 상기 V자의 상부를 향해 배향된 상기 영구자석(14, 15, 27, 28)의 극은 동일하고, 상기 로터(3)의 상기 자극(25, 26)의 극성을 규정하는
회전 전기 기계. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 공동(33, 35)과 상기 제 2 공동(34, 36)은 상기 V자의 팁에서 만나는
회전 전기 기계. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터(3)의 자극(25, 26)당 상기 스테이터의 슬롯(21)의 수가 1개 이상인
회전 전기 기계. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권선(8)은 복수의 위상을 포함하고, 위상당 상기 슬롯(21)의 수가 1개 이상인
회전 전기 기계. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권선(8)은 3상 또는 이중 3상인
회전 전기 기계. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 5 거리(H3)는 상기 슬롯(21) 중 하나의 최대 폭이고, 상기 제 2 거리(H2)는 상기 제 5 거리(H3)보다 작은
회전 전기 기계. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 회전 전기 기계(1)와, 상기 권선(8)에 공급하고 전파형 제어 및 펄스 폭 변조 제어를 허용하는 인버터를 포함하는
전기 조립체. - 제 10 항에 있어서,
상기 인버터는 24V 내지 60V의 전압을 갖는 전기 에너지원에 공급하거나 공급되는
전기 조립체.
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