(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
回転軸をさらに備え、前記回転軸は、前記内回転子部分に接続され、前端蓋を通り抜けて、前記前端蓋に軸受を介して回転接続され、前記前端蓋に前記固定子が固定して設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の新型省エネ型混合波永久磁石モータ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術の不備を解消するために、本発明が解決しようとする技術課題は、如何に固定子巻線の両側磁場を用いて回転子を駆動するかである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的を実現するために、本発明は以下の技術案を用いる。
新型省エネ型混合波永久磁石モータであって、モータハウジングと、固定子と、回転子とを備え、前記固定子と回転子が前記モータハウジング内に設けられており、前記固定子は、環状に分布している複数の固定子鉄心を備え、前記固定子鉄心には、磁気誘導線が前記固定子鉄心の径方向両側を透過するコイルが巻き付けられ、前記回転子は、外回転子部分と、内回転子部分と、フランジとを備え、前記外回転子部分が円筒形の内回転子部分の外に設けられており、外回転子部分と内回転子部分との間が固定子領域となり、前記固定子が前記回転子の固定子領域内に配置され、前記外回転子部分と内回転子部分がフランジを介して接続され、前記外回転子部分の内側面、及び前記内回転子部分の外側面には環状に分布している複数の永久磁石モジュールが装着されており、隣接する2つの前記永久磁石モジュールの極性が反対する。
【0006】
好ましくまたは例示的には、前記固定子は、複数の前記固定子鉄心が環状に分布している固定リングをさらに備え、前記固定子は、前記固定子鉄心を前記固定リングに固定するための固定フレームをさらに備え、固定子鉄心は、第1円弧部分と、第2円弧部分と、第1円弧部分と第2円弧部分を接続する中間部分とを備えるI字型構造であり、コイルが両側にミゾが設けられる中間部分に巻き付けられ、前記第1円弧部分が外回転子部分に向かっており、前記第2円弧部分が内回転子部分に向かっており、第1円弧部分内には第1円弧部分を垂直に貫通する固定孔が設けられ、前記固定フレームは、この固定孔を通り抜けて、固定リングに固定接続される。
【0007】
好ましくまたは例示的には、前記永久磁石モジュールのそれぞれは、複数の永久磁石を備え、前記内回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が前記内回転子部分の外側面に沿って垂直に装着されており、前記外回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が前記外回転子部分の内側面に沿って斜めに装着されている。
【0008】
好ましくまたは例示的には、前記永久磁石モジュールのそれぞれは、複数の永久磁石を備え、前記内回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が内回転子部分の外側面に沿って斜めに装着されており、前記外回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が外回転子部分の内側面に沿って垂直に装着されている。
【0009】
好ましくまたは例示的には、斜めに装着されている複数の前記永久磁石の傾斜角度が5〜15度である。
【0010】
好ましくまたは例示的には、内回転子部分と外回転子部分の永久磁石モジュールは、位置が対向し、数が同じであり、内回転子部分と外回転子部分の対向位置での永久磁石モジュールの、固定子領域に向かっている極性が反対する。
【0011】
好ましくまたは例示的には、前記内回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が内回転子部分の外側面に沿って垂直に装着されており、前記外回転子部分の永久磁石モジュールの複数の永久磁石が外回転子部分の内側面に沿って垂直に装着されている。
【0012】
好ましくまたは例示的には、回転軸をさらに備え、前記回転軸は、前記内回転子部分に接続され、前端蓋を通り抜けて、前記前端蓋に軸受を介して回転接続され、前記前端蓋に前記固定子が固定して設けられる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
本発明は、固定子と回転子の構造を設計することによって、固定子の両側の磁場と内回転子部分及び外回転子部分の作用を活用し、モータ全体の出力電力が内回転子部分と外回転子部分電力の合計に等しく、固定子の両側の磁場を活用し、エネルギーの浪費を回避する。従来のモータに比べて、同じ電力が実現される場合、本発明では、用いられる巻線の組数が少ないため、固定子の体積が減少し、巻線材料が節約され、経済的利益が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの構造断面図である。
【
図2】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの構造の斜視図である。
【
図3】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子構造の斜視図である。
【
図4】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子の別の視図である。
【
図5】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子鉄心の分布模式図である。
【
図6】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの回転子の構造図である。
【
図7】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子と回転子との嵌合図である。
【
図8】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子と回転子との嵌合断面図である。
【
図9】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの内回転子部分と外回転子部分の永久磁石モジュールの磁気誘導線の方向図である。
【
図10】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの回転子の構造図である。
【
図11】本発明の一実施例の新型省エネ型方形波永久磁石モータの回転子の構造図である。
【
図12】本発明の一実施例の新型省エネ型正弦波永久磁石モータの回転子の構造図である。
【
図13】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの前端蓋の構造図である。
【
図14】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの前端蓋の別の構造図である。
【
図15】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータの前端蓋と固定子との嵌合図である。
【
図16】本発明の一実施例の新型省エネ型混合波永久磁石モータのある時刻での固定子鉄心におけるコイルの磁気誘導線の方向である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図面についての解釈及び説明:
図1は、固定子20と回転子30との構造関係を断面視で示し、ここで、固定子20が回転子30の外回転子部分31と内回転子部分32との間に位置する。
図2は、モータの全体図を示す。
図3と
図4は、固定子20内の各部材の構造の相互関係を異なる角度から示す。
図5は、固定子20における固定子鉄心22の分布関係を示す。
図6は、回転子30内の各部材の構造の相互関係を示し、
図6は、混合波モータの回転子の構造であり、外回転子部分31の永久磁石モジュール35が外回転子部分31の側面に沿って斜めに装着されており、内回転子部分32の永久磁石モジュール35が内回転子部分32の側面に沿って垂直に装着されている。
図7は、固定子20と回転子30との構造関係を示す。
図8は、固定子20と回転子30との構造関係を別の断面視で示す。
図9は、回転子30内の内回転子部分32と外回転子部分31における永久磁石モジュール35の磁気誘導線の方向を示す。
図10〜
図12は、本発明の各実施例の回転子の構造図を示し、その中で、
図10は混合波モータの回転子の構造、
図11は、方形波モータの回転子の構造、
図12は、正弦波モータの回転子の構造である。
図13は、固定子20を前端蓋40に固定できる固定フレーム24の構造を示す。
図14は、
図13における前端蓋40の構造を別の方向から示す。
図15は、
図13における前端蓋40が固定子20に固定されるときの構造を示す。
図16は、ある時刻での固定子20におけるコイル23の磁気誘導線の方向を示し、それぞれのコイル23は、独立した磁石として、固定子鉄心22の径方向の両側へ磁気誘導線を発生させる。
【0016】
以下、図面を参照する過程において、具体的な実施例にて本発明の技術案についてさらに説明する。
【0017】
実施例1:
本実施例は、新型省エネ型混合波永久磁石モータを提供し、このモータは、モータハウジング10と、固定子20と、回転子30とを備え、前記固定子20と回転子30が前記モータハウジング10内に設けられており、ここで、前記固定子20は、環状に分布している複数の固定子鉄心22を備え、前記固定子鉄心22には、磁気誘導線が前記固定子鉄心22の径方向両側を透過するコイル23が巻き付けられ、前記回転子30は、外回転子部分31と、内回転子部分32と、フランジ33とを備え、円環状の前記外回転子部分31が円筒形の内回転子部分32の外に設けられており、外回転子部分31と内回転子部分32との間が固定子領域36となり、前記固定子20が前記回転子30の固定子領域36内に配置され、前記外回転子部分31と内回転子部分32がフランジ33を介して接続され、前記外回転子部分31の内側面、及び前記内回転子部分32の外側面には環状に分布している複数の永久磁石モジュール35が装着されており、隣接する2つの前記永久磁石モジュール35の極性が反対する。
【0018】
固定子鉄心への巻き付け方式は複数あり、コイル23と永久磁石モジュール35の割合が一般的なモータと同じであり、一実施形態では、前記外回転子部分31の永久磁石モジュール35と、コイル23と、内回転子部分32の永久磁石モジュール35との数の比が2:3:2である。別の実施形態では、さらに別の割合関係であってもよい。
【0019】
本実施例の永久磁石省エネモータは、電動機として使用されてもよく、発電機として使用されてもよい。
【0020】
電動機として用いられる場合、固定子鉄心22におけるコイル23に三相電流を印加し、固定子鉄心22が透磁材質で製造されるので、固定子鉄心22におけるコイル23が通電されると、コイル23の磁気誘導線が前記固定子鉄心22の径方向両側を透過でき、また、外回転子部分31と内回転子部分32がそれぞれ前記固定子鉄心22の径方向両側に設けられており、従って、コイル23が生じた磁気誘導線は、径方向両側の外回転子部分31と内回転子部分32に作用する。このとき、固定子鉄心22のそれぞれは、独立した磁石となり、位相が異なる磁場を発生させ、この磁場のN極及びS極がそれぞれこの固定子鉄心22の径方向両側にあり、それぞれ外回転子部分31と内回転子部分32に向かっている。固定子鉄心22におけるコイル23により生じた磁場の方向、強度が経時的に変わり、隣接する固定子鉄心22におけるコイル23の位相が異なる。
【0021】
三相電流が変化すると、固定子鉄心22の磁場が変わり、固定子20は、回転磁場を形成し、永久磁石モジュール35が装着された外回転子部分31と内回転子部分32を回転駆動する。
【0022】
図9に示すように、一実施形態では、永久磁石モジュール35の磁気誘導線の方向は図に示したとおりである。
【0023】
電動機として用いられる場合には、2つの作用が存在し、回転子20の出力電力を向上させる。
【0024】
第一には、前述したように磁気誘導線が固定子鉄心22の径方向両側を透過できるため、コイル23の磁気誘導線が活用され、回転磁場により内回転子部分32と外回転子部分31の両方が回転駆動され、回転子20の出力電力が内回転子部分32と外回転子部分31の出力電力の合計に等しい。
【0025】
第二には、特定の角度範囲内では、内回転子部分32の磁気誘導線が固定子鉄心22に生じた磁場を強化し、外回転子部分31への磁場による作用力をさらに強化することができる。具体的には、回転子30が特定の角度範囲内で回転するとき、透磁特性に優れた固定子鉄心22が内回転子部分32の永久磁石モジュール35の回転した磁気誘導線による作用を受け、誘起磁場を発生させ、この特定の角度範囲内では、固定子鉄心22の生じた誘起磁場はコイル23により生じた磁場の方向と同じであり、このとき、2つの磁場が重なり、固定子鉄心22に生じた磁場の強度がコイル23の回転磁場と固定子鉄心22の誘起磁場の合計に等しく、それにより、この固定子鉄心22に生じた磁場が強化され、その結果、外回転子部分31に作用する磁場が強化され、さらに外回転子部分31への作用力が高まる。同様に、別の特定の角度範囲内では、外回転子部分31の磁気誘導線も固定子鉄心22に生じた磁場を強化し、さらに内回転子部分32への磁場の作用力を強化することができる。一実施形態では、この特定角度を取得するように、三相電流の周期を適応的に調整する。
【0026】
この特定の角度を発生させる条件としては、固定子鉄心22における永久磁石モジュール35の生じた誘起磁場の方向が、このときのコイル23の回転磁場の方向と同じである。
【0027】
内回転子部分32がある固定子鉄心22におけるコイル23の回転磁場を強化する場合を例として、この特定角度のうちの1つが発生した状況について説明する。あるコイル23における磁場方向、強度が経時的に変化し、ある期間内に、ある固定子鉄心22におけるコイル23が一方向の磁場を発生させ、また、内回転子部分32に存在する1つの永久磁石モジュール35が固定子領域36へ生じた磁気誘導線の方向は、このコイル23の磁気誘導線の方向と反対する。この永久磁石モジュール35がこの固定子鉄心22の一側から固定子鉄心22に正対する位置まで回転する過程において、固定子鉄心22における磁束が大きくなっていき、従って、固定子鉄心22がこの永久磁石モジュール35の磁場方向と反対する誘起磁場を発生させ、このとき、生じた誘起磁場の方向がコイル23の磁気誘導線の方向と同じであり、それにより、このコイル23の回転磁場が強化される。実際に作動するときには、この特定角度の発生条件を満たす位置が多く、コイル23の磁場が効果的に強化され得る。
【0028】
以上の2つの作用は相乗効果を果たし、回転子30の出力電力を増大させる。
【0029】
従来のモータに比べて、本実施例では、固定子20と回転子30の構造を設計することによって、固定子20におけるそれぞれの固定子鉄心22を独立した電磁巻線として、複数の独立した電磁巻線の両側の磁場を利用して回転子30の外回転子部分31と内回転子部分32を駆動し、固定子20の両側の磁場を利用して内回転子部分32と外回転子部分31を駆動することに相当し、回転子30全体の出力電力が内回転子部分32と外回転子部分31の出力電力の合計に等しく、固定子20の両側の磁場を活用し、エネルギーの浪費を回避する。従来のモータに比べて、同じ電力が実現される場合、本発明では、用いられる巻線の組数が少ないため、固定子20の体積が減少し、巻線材料が節約され、経済的利益が高くなる。
【0030】
発電機として用いられる場合、同様に固定子鉄心22が透磁材質で製造されるものであるので、内回転子部分32と外回転子部分31の永久磁石モジュール35の磁気誘導線が固定子鉄心22の径方向両側を透過してコイル23に作用することができ、このとき、回転子30が回転し、その永久磁石モジュール35が回転して回転磁場を形成し、固定子20におけるコイル23が電磁誘導を生じ、起電力を生じて外部へ電気エネルギーを出力する。
【0031】
従来の発電機に比べて、本実施では、固定子20におけるコイル23が外回転子部分31における永久磁石モジュール35から生じた磁気誘導線及び内回転子部分32における永久磁石モジュール35から生じた磁気誘導線の両方による作用を受け、固定子20におけるコイル23の磁束がより大きく変化し、生じた起電力がより強い。
【0032】
実施例2:
本実施例は、新型省エネ型混合波永久磁石モータの固定子20の固定態様を提供し、
図5に示すように、前記固定子20は、複数の前記固定子鉄心22が環状に分布している固定リング21と、前記固定子鉄心22を固定リング21に固定するための固定フレーム24とをさらに備える。
【0033】
一実施形態では、固定子鉄心22は、第1円弧部分221と、第2円弧部分222と、第1円弧部分と第2円弧部分を接続する中間部分223とを備えるI字型構造であり、コイル23は、両側にミゾが設けられる中間部分223に巻き付けられ、前記第1円弧部分221が外回転子部分31に向かっており、前記第2円弧部分222が内回転子部分32に向かっている。
【0034】
更なる実施形態では、第1円弧部分221内には第1円弧部分221を垂直に貫通する固定孔224が設けられ、前記固定フレーム24は、この固定孔224を通り抜けて、固定リング21に固定接続され、固定子鉄心22間の対向位置を維持する。好ましくは、固定リング21は2つ設けられ、固定子鉄心22が2つの固定リング21の間に固定され、前記固定フレーム24の一端が一側の固定リング21から挿入されて固定孔224内に入り、前記固定孔224に沿って別の固定リング21へ延在して、別の固定リング21に固定接続される。さらに、前記固定フレーム24の他端が前端蓋40に固定され、前記前端蓋40が後端蓋50に対向し、それぞれモータハウジング10の両側に設けられる。
【0035】
実施例3:
本実施例は、混合波を発生可能な新型省エネ型混合波永久磁石モータを提供し、
図6には、混合波モータの回転子の構造が示され、前記永久磁石モジュール35のそれぞれは、複数の永久磁石を備え、前記内回転子部分32の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記内回転子部分の外側面に沿って垂直に装着されており、前記外回転子部分31の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記内回転子部分の内側面に沿って斜めに装着されている。または、
図10には、別の混合波モータの回転子の構造が示され、前記内回転子部分32の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記内回転子部分の外側面に沿って斜めに装着されており、前記外回転子部分31の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記外回転子部分の内側面に沿って垂直に装着されている。
【0036】
本実施形態では、電動機として用いられる場合、作動プロセスが上記実施例1と同様である。
【0037】
本実施形態では、発電機として用いられる場合、特に、斜めに装着されている永久磁石モジュール35は、固定子20に正弦波の交流電気を生じさせることができ、また、垂直に装着されている永久磁石モジュール35は、固定子20に方形波の交流電気を生じさせることができる。従って、固定子20において、正弦波と矩形波を混合した混合波を生じることができ、混合波を出力し、使用ニーズに応じて、実用的な用途に適するように、交流電気の波形を適応的に選択することができる。
【0038】
本実施の形態では、出力される波形が正弦波と矩形波を組み合わせた混合波であるので、コントローラを選択する際、正弦波コントローラを選択してもよく、方形波コントローラを選択してもよく、本実施の形態のモータの適用性を向上させる。
【0039】
さらに、斜めに装着されている複数の前記永久磁石の傾斜角度が5〜15度であり、好ましくは、10度である。
図6と
図10に示すように、
図6と
図10において、斜めに装着されている複数の永久磁石の斜方向角度が10度である。
【0040】
さらに、前記内回転子部分32と外回転子部分31における永久磁石モジュール35の数が同じであり、永久磁石モジュール35の永久磁石の数が同じである。
【0041】
実施例4:
本実施例は、正弦波または方形波を発生できる新型正弦波または方形波の省エネ型永久磁石モータを提供し、
図11と
図12に示すように、前記内回転子部分32と外回転子部分31の永久磁石モジュール35は、位置が対向し、数が同じであり、内回転子部分32と外回転子部分31の対向位置での永久磁石モジュール35の、固定子領域に向かっている極性が反対する。
【0042】
本実施の形態では、電動機として用いられる場合、回転子30の出力電力をさらに増大させることができ、原因は以下のとおりである。
【0043】
外回転子部分31と内回転子部分32の対向位置での永久磁石モジュール35の極性が反対し、外回転子部分31と内回転子部分32の永久磁石モジュール35の磁気誘導線が互いに抑制されるため、永久磁石モジュール35の磁気誘導線のほとんどが対向する永久磁石モジュール35の間に抑制され、固定子領域36での磁気誘導線の集約度が高くなり、磁場が強くなる。従って、コイル23が通電されて回転磁場を発生させるとき、内外両側の永久磁石モジュール35への回転磁場の作用力が強化され、さらに回転子の出力電力が向上する。
【0044】
発電機として用いられる場合は、電動機として用いられる場合と同様であり、磁気誘導線が互いに抑制されるため、磁気誘導線が集まることがあり、発電機の発電電力が強化される。
【0045】
更なる実施形態では、
図12には、正弦波モータの回転子の構造が示され、内回転子部分32の永久磁石モジュール35と外回転子部分33の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石は、すべてそれらに対応する側面に沿って斜めに装着されており、好ましくは、2つの部分の複数の永久磁石の斜方向角度が同じである。
【0046】
一実施形態では、斜めに装着されている前記永久磁石モジュール35の傾斜角度が5〜15度であり、好ましくは、斜方向角度が10度である。
図12に示すように、
図12における複数の永久磁石の斜方向角度が10度である。
【0047】
本実施形態では、電動機として用いられる場合、作動プロセスが上記と同様である。発電機として用いられる場合、正弦波交流電気を生じ、斜めに装着されている永久磁石モジュール35の複数の永久磁石の傾斜角度の大きさが、固定子20の生じた正弦波の波形に影響を与える。
【0048】
実際の応用状況に応じて、傾斜角度を合理的に選択する。
【0049】
更なる別の実施形態では、
図11には方形波モータの回転子の構造が示され、前記内回転子部分の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記内回転子部分の外側面に沿って垂直に装着されており、前記外回転子部分の永久磁石モジュール35の複数の永久磁石が前記外回転子部分の内側面に沿って垂直に装着されている。
【0050】
本実施形態では、電動機として用いられる場合、前述したプロセスと同様である。本実施形態では、発電機として用いられる場合、方形波交流電気を生じる。
【0051】
本実施形態では、永久磁石モジュール35がすべて垂直に装着されているとき、減衰モータとして用いることができ、減衰モータとして用いられる場合、前記外回転子部分31の内側面と内回転子部分32の外側面における永久磁石モジュール35は、位置が対向し、磁場方向が同じである。この場合、位置が対向し、内回転子部分32の永久磁石モジュール35と外回転子部分31の永久磁石モジュール35の磁場が直接重なることができ、その結果、固定子20に作用する磁場は、そのうち1つの永久磁石が斜めに装着されている場合に比べて大きい。回転子30が回転するとき、特に2つの永久磁石モジュール35の間に回転するとき、固定子20におけるコイル23の磁束が一方側に向かった状態から反対側に向かうようになり、数値の変化が非常に大きいため、固定子20が非常に大きな誘導起電力を生じ、回転子30のさらなる回転が制限される。
【0052】
本実施形態では、同様に、2つの部分の永久磁石モジュール35が重なることができるので、従来の減衰モータに比べて、固定子20に生じた誘導起電力が大きく、生じた減衰効果に優れる。
【0053】
実施例5:
本実施例は、新型省エネ型混合波永久磁石モータの回転軸の設置態様を提供し、本実施例は、回転軸34をさらに備え、前記回転軸34は、前記内回転子部分に接続され、前端蓋40を通り抜けて、前記前端蓋40に軸受を介して回転接続され、前記前端蓋40には前記固定子20が固定して設けられる。
【0054】
前記固定子鉄心22の垂直両側にいずれも固定リング21が設けられるとき、前記前端蓋40に向かっている固定リング21には、前記固定フレーム24が通り抜けるための孔が開設され、固定フレーム24は、この孔を通り抜けて、固定子鉄心22の固定孔224内に入り、延在して前記固定子鉄心22の前記前端蓋40から離れる固定リング21に固定される。
【0055】
本実施例は、固定子20の熱量を放熱する水冷放熱構造を設けることができ、その具体的な構造がCN204012958Uに開示されているものと同様である。
【0056】
本発明は好適な実施例にて説明され、当業者であれば分かるように、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、これらの特徴と実施例に対して様々な変更や等価置換を行うことができる。本発明は、ここに開示されている具体的な実施例で制限されず、本願の特許請求の範囲に属する実施例がすべて本発明の保護範囲に属する。
【解決手段】新型省エネ型混合波永久磁石モータは、モータハウジング10と、固定子20と、回転子30とを備え、前記固定子20と回転子30が前記モータハウジング10内に設けられており、前記固定子20は、固定リングと固定子鉄心とを備え、複数の前記固定子鉄心が前記蓋プレートに環状に分布し、前記固定子鉄心には、磁気誘導線が前記固定子鉄心の径方向両側を透過するコイルが巻き付けられ、前記回転子30は、外回転子部分31と内回転子部分32とを備え、前記外回転子部分31が円筒形の内回転子部分32の外に設けられており、外回転子部分31と内回転子部分32との間が固定子領域となり、前記固定子20が前記回転子30の固定子領域内に配置される。