特許 7437808 モーターローターとその設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(54)【発明の名称】モーターローターとその設計方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/24 20060101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

H02K1/24 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022142714

(22)【出願日】2022-09-08

(65)【公開番号】P2023174445

(43)【公開日】2023-12-07

【審査請求日】2022-09-08

(31)【優先権主張番号】111119757

(32)【優先日】2022-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】522357390

【氏名又は名称】國立宜蘭大學

【氏名又は名称原語表記】Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｌａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１， Ｓｅｃ． １， Ｓｈｅｎｎｏｎｇ Ｒｄ．， Ｙｉｌａｎ Ｃｉｔｙ， Ｙｉｌａｎ Ｃｏｕｎｔｙ ２６０００７， Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100142804

【弁理士】

【氏名又は名称】大上 寛

(72)【発明者】

【氏名】陳正虎

(72)【発明者】

【氏名】姚▲ゆー▼成

(72)【発明者】

【氏名】林瑞裕

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１３３１５４３７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０９３２４２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１４８６１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１７１０２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５９３３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第５８６６０７４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２０－１８２２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２２０８０６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モーターローターであって、
複数の金属部材及び一つの中心孔を含む金属コアであって、前記中心孔が前記金属コアを貫通し、且つ前記複数の金属部材がローターの金属の総面積ΣA_metalを構成している金属コアと、
前記中心孔を囲むように設置されている複数の磁気抵抗部であって、各前記磁気抵抗部は少なくとも１つの磁気抵抗ユニットを含み、少なくとも１つの前記磁気抵抗ユニットは前記金属コアを貫通し、且つ各前記磁気抵抗部の少なくとも１つの前記磁気抵抗ユニットが磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを構成している複数の磁気抵抗部と、を含み、
前記磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airと前記ローターの金属の総面積ΣA_metalとの総和はローターの有効総面積であり、前記磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airと前記ローターの有効総面積との比は磁気障壁比K_Aであり、前記磁気障壁比K_Aの数式は

であり、且つK_Aは０．２５≦K_A≦０．５を満たし、
前記モーターローターはモーターステーターに対応し、前記モーターステーターはモーターの極数Pを含み、各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含み、前記複数の磁気抵抗ユニットの数はKであり、Kは１より大きい何れか１つの自然数であり、且つ各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットが前記中心軸線に対称に設置され、前記複数の磁気抵抗ユニット同士の間には磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあり、前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

であり、
前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは、各前記磁気抵抗部において、隣接の前記磁気抵抗ユニットの面積が磁気抵抗ユニット総面積に占める比率の差である 、
ことを特徴とするモーターローター。

【請求項2】

前記モーターローターは直径R₁を含み、前記中心孔は直径R₂を含み、各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含み、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットが前記中心孔に最も近接している最寄り磁気抵抗ユニットを含み、前記中心軸線は前記最寄り磁気抵抗ユニットの最寄り磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記最寄り磁気抵抗ユニット中心と前記円心との間の距離は中心距離Cと設定され、前記中心距離Cは無次元量である 中心距離係数CDを含み、前記中心距離Cの数式は

であり、前記中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たすことを特徴とする請求項１に記載のモーターローター。

【請求項3】

各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含み、前記複数の磁気抵抗ユニットの数はKであり、Kは何れか１つの自然数であり、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットの第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含み、第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1であり、前記中心軸線は前記第K磁気抵抗ユニットの第K磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記中心軸線は前記第K-1磁気抵抗ユニットの第K-1磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離B_K-1であり、前記距離A_K-1と前記距離B_K-1は同じであることを特徴とする請求項１に記載のモーターローター。

【請求項4】

モーターローターのローターの金属の総面積ΣA_metalを計算するステップと、
前記モーターローターの磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを計算するステップと、
前記モーターローターの磁気障壁比K_Aを０．２５≦K_A≦０．５を満たすように設定し、前記磁気障壁比K_A
の数式は

とするステップと、
前記モーターローターに対応するモーターの極数Pを設定するステップと、
前記モーターローターの複数の磁気抵抗部の各磁気抵抗部は複数の磁気抵抗ユニットを含むように設定し、前記複数の磁気抵抗ユニットの数をKと設定し、Kは１より大きい何れか１つの自然数と設定するステップと、
前記複数の磁気抵抗ユニット同士の間に磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあるように設定し、前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たすステップと、を含み、
前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは、前記複数の磁気抵抗ユニットの各磁気抵抗部において、隣接の前記磁気抵抗ユニットの面積が磁気抵抗ユニット総面積に占める比率の差である 、
ことを特徴とするモーターローターの設計方法。

【請求項5】

モーターローターにおける磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、
各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数を複数に設定し、前記モーターローターは直径R₁を含み、前記モーターローターの中心孔は直径R₂を含むステップと、
各前記磁気抵抗部に前記モーターローターの円心に連結される中心軸線を設定するステップと、
各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける前記円心に最も近接する磁気抵抗ユニットを最寄り磁気抵抗ユニットと設定するステップと、
前記中心軸線が前記最寄り磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を最寄り磁気抵抗ユニット中心と設定するステップと、
前記最寄り磁気抵抗ユニット中心と前記円心との間の距離を中心距離Cとして設定し、前記中心距離Cの数式は

とするステップと、
前記中心距離Cの無次元量である 中心距離係数CDを設定し、前記中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たすステップと、を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のモーターローターの設計方法。

【請求項6】

モーターローターの磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、
各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数をKと設定し、Kは何れか１つの自然数であるステップと、
各前記磁気抵抗部に前記モーターローターの円心に連結される中心軸線を設定するステップと、
各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含むように設定するステップと、
各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1であるように設定するステップと、
各前記磁気抵抗部において、前記中心軸線が前記第K磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K磁気抵抗ユニット中心と設定し、前記中心軸線が前記第K-1磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K-1磁気抵抗ユニット中心と設定し、前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離B_K-1であるステップと、
前記距離A_K-1を距離B_K-1と同じく設定し、距離A₂を距離B₂と同じく設定し、距離A₁を距離B₁と同じく設定するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のモーターローターの設計方法。

【請求項7】

前記モーターローターに対応するモーターステーターのモーターの極数P及びステータースロット数N_sを設定するステップと、
前記モーターステーターの各極が含んでいるステータースロットの数n_PPSを設定し、前記ステータースロットの数n_PPSの数式は

とするステップと、
前記モーターローターにおける磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、
各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数Kを

を満たすように設定し、Kは自然数であるステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のモーターローターの設計方法。

【請求項8】

前記モーターローターのタイプはCタイプローター、Uタイプローター、ハイブリッドタイプローター、または他のタイプのローターのうちの１つであることを特徴とする請求項４に記載のモーターローターの設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モーターローターとその設計方法に関し、より詳しくは、リラクタンスモータのローター構造とその設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リラクタンスモータ（reluctance motor）は同期電動機であり、ローターの磁気抵抗の不均一性を利用して発生させたトルクにより動作し、ローターは金属磁性材料及び非金属磁性材料で構成されている。ローターには永久磁石がなく、巻線もなく、構造が簡単な電機構造の一つとも言える。

【0003】

リラクタンスモータの構造において、磁気抵抗ユニットはローター全体の性能に影響を及ぼすもっとも重要な構造である。しかしながら、磁気抵抗ユニットの構造は、例えば、長さ、角度、位など置の様々な種類のパラメーターによって定義されており、各パラメーターはさらに異なる様々な種類の細かい設計パラメーターを含み、各パラメーターは互いに関連付けられており、モーターの出力特性に対し顕著な影響を及ぼす。このため、磁気抵抗モーターローターの設計の品質がモーター全体の性能に直接反映される。

【0004】

従来のモーターローターの構造及び設計方法においては、多くの設計者はリラクタンスモータの設計時に設計と検証を何度も繰り返す必要があり、且つ設計及び検証に非常に長い時間が経ってから理想なモーターローター構造を開発できるようになる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の先行技術から分かるように、従来のモーターローターの設計流れは非常に冗長であり、時間的コストが高過ぎ、且つモーターの性能を効果的に高めるモーターローター構造を提供できない。よって、斬新なモーターローター構造及びその設計方法を提供し、モーターのベスト性能を達成し、且つ設計流れにおいてキーパラメーターの最良な範囲を提供し、設計者が設計にかかる時間を大幅に短縮することは必要があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明モーターローターは、
複数の金属部材及び一つの中心孔を含む金属コアであって、前記中心孔が前記金属コアを貫通し、且つ前記複数の金属部材がローターの金属の総面積ΣA_metalを構成している金属コアと、前記中心孔を囲むように設置されている複数の磁気抵抗部であって、各前記磁気抵抗部は少なくとも１つの磁気抵抗ユニットを含み、少なくとも１つの前記磁気抵抗ユニットは前記金属コアを貫通し、且つ各前記磁気抵抗部は少なくとも１つの磁気抵抗ユニットを含み、少なくとも１つの前記磁気抵抗ユニットは前記金属コアを貫通し、且つ各前記磁気抵抗部の少なくとも１つの前記磁気抵抗ユニットが磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを構成している複数の磁気抵抗部と、を含む。前記磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airと前記ローターの金属の総面積ΣA_metalとの総和はローターの有効総面積であり、前記磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airと前記ローターの有効総面積との比は磁気障壁比K_Aであり、前記磁気障壁比K_Aの数式は

であり、且つK_Aは０．２５≦K_A≦０．５を満たす。

【0007】

好ましくは、前記モーターローターはモーターステーターに対応し、前記モーターステーターはモーターの極数Pを含み、各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含み、前記複数の磁気抵抗ユニットの数はKであり、Kは１より大きい何れか１つの自然数である。また、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットが前記中心軸線に対称に設置され、前記複数の磁気抵抗ユニット同士の間には磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあり、前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たす。

【0008】

好ましくは、前記モーターローターは直径R₁を含み、前記中心孔は直径R₂を含み、各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含む。各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットが前記中心孔に最も近接する最寄り磁気抵抗ユニットを含み、前記中心軸線は前記最寄り磁気抵抗ユニットの最寄り磁気抵抗ユニット中心を通過する。前記最寄り磁気抵抗ユニット中心と前記円心との間の距離は中心距離Cと設定され、前記中心距離Cは中心距離係数CDを含み、前記中心距離Cの数式は

であり、前記中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たす。

【0009】

好ましくは、各前記磁気抵抗部は前記中心孔の円心に連結される中心軸線を含み、各前記磁気抵抗部は複数の前記磁気抵抗ユニットを含み、前記複数の磁気抵抗ユニットの数はKであり、Kは何れか１つの自然数である。各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットの第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含み、第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1である。前記中心軸線は前記第K磁気抵抗ユニットの第K磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記中心軸線は前記第K-1磁気抵抗ユニットの第K-1磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離Ｂ_K-1であり、前記距離A_K-1と前記距離Ｂ_K-1は同じである。

【0010】

一方、本発明は、モーターローターの設計方法を提供する。この方法は、前記モーターローターのローターの金属の総面積ΣA_metalを計算するステップと、前記モーターローターの磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを計算するステップと、前記モーターローターの磁気障壁比K_Aを０．２５≦K_A≦０．５を満たすように設定し、前記磁気障壁比K_Aの数式は

とするステップと、を含む。

【0011】

さらに、本発明の設計方法は、前記モーターローターに対応するモーターの極数Pを設定するステップと、前記モーターローターの複数の磁気抵抗部の各磁気抵抗部における複数の磁気抵抗ユニットの数をKと設定し、Kは１より大きい何れか１つの自然数と設定するステップと、前記複数の磁気抵抗ユニット同士の間に磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあるように設定し、前記磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たすステップと、を更に含む。

【0012】

さらに、本発明の設計方法は、前記モーターローターにおける磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数を複数に設定し、前記モーターローターは直径R₁を含み、前記モーターローターの中心孔は直径R₂を含むステップと、各前記磁気抵抗部に前記モーターローターの円心に連結される中心軸線を設定するステップと、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける前記円心に最も近接する磁気抵抗ユニットを最寄り磁気抵抗ユニットと設定するステップと、前記中心軸線が前記最寄り磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を最寄り磁気抵抗ユニット中心と設定するステップと、前記最寄り磁気抵抗ユニット中心と前記円心との間の距離を中心距離Cとして設定し、前記中心距離Cの数式は

とするステップと、前記中心距離Cの中心距離係数CDを設定し、前記中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たすステップと、を更に含む。

【0013】

さらに、本発明の設計方法は、モーターローターの磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数をKと設定し、Kは何れか１つの自然数であるステップと、各前記磁気抵抗部に前記モーターローターの円心に連結される中心軸線を設定するステップと、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含むように設定するステップと、各前記磁気抵抗部において、前記複数の磁気抵抗ユニットにおける第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1であるように設定するステップと、各前記磁気抵抗部において、前記中心軸線が前記第K磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K磁気抵抗ユニット中心と設定し、前記中心軸線が前記第K-1磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K-1磁気抵抗ユニット中心と設定し、前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離Ｂ_K-1であるステップと、前記距離A_K-1を前記距離B_K-1と同じく設定し、距離A₂を距離B₂と同じく設定し、距離A₁を距離B₁と同じく設定するステップと、を更に含む。

【0014】

さらに、本発明の設計方法は、前記モーターローターに対応するモーターステーターを設定し、前記モーターステーターがモーターの極数P及びステータースロット数N_sを含むように設定するステップと、前記モーターステーターの各極が含んでいるステータースロットの数n_PPSを設定し、前記ステータースロットの数n_PPSの数式は

とするステップと、前記モーターローターにおける磁気抵抗部の数を複数に設定するステップと、各前記磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数Kを

を満たすように設定し、Kは自然数であるステップと、を更に含む。

【0015】

好ましくは、前記モーターローターのタイプはCタイプローター、Uタイプローター、ハイブリッドタイプローター、または他のタイプのローターのうちの１つである。

【発明の効果】

【0016】

上述の内容から分かるように、本発明は斬新なモーターローター構造及びモーターローターの設計方法を提供する。本発明はモーターローターの以下の幾つかの特徴に対する構造を設計し、対応する設計方法を提供する。１．モーターローターの磁気障壁比。２．モーターローターの各磁気抵抗ユニット同士の間の磁気抵抗ユニットの面積比率公差。３．モーターローターの最寄り軸心磁気抵抗ユニット中心とモーターローターの円心との間の中心距離。４．モーターローターの磁気抵抗ユニット末端の間隔と磁気抵抗ユニット中心の間隔との距離。５．モーターローターの各磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数。上述の幾つかの特徴に対し、構造を改良すると共に対応する設計方法により、モーターの単位体積当たりの出力パワーを効果的に高め、トルクリップルを有効的に低減し、トルク変動に起因するモーターの振動を軽減する。また、本発明の設計方法は簡単で有効的であり、設計にかかる時間を大幅に短縮し、且つモーターのパワー密度を効果的に高め、トルクリップルを低減することが可能となる。本発明の設計方法及び得られた推奨値により設計の微調整を行うことで、ローターの設計を最短時間で最大の効率を達成させ、モーターローター及びリラクタンスモータが最良の性能を有することが可能となる。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例に係るUタイプモーターローターを示す斜視図である。

【図2】本発明の実施例に係るUタイプモーターローターを示す前視図である。

【図3】本発明の他の実施例に係るＣタイプモーターローターの磁気抵抗部を示す概略図である。

【図4】本発明の実施例に係るUタイプモーターローターの磁気抵抗ユニットの面積を示す概略構成図である。

【図5】本発明の他の実施例に係るUタイプモーターローターの磁気抵抗ユニットの面積を示す概略構成図である。

【図6a】本発明のさらなる他の実施例に係るUタイプモーターローターを示す概略構成図である。

【図6b】本発明のさらなる他の実施例に係るUタイプモーターローターを示す概略構成図である。

【図6c】本発明のさらなる他の実施例に係るハイブリッドタイプモーターローターを示す概略構成図である。

【図7a】本発明の実施例に係るUタイプモーターローターを示す概略構成図である。

【図7b】本発明の実施例に係るUタイプモーターローターの中心距離を示す概略構成図である。

【図8a】本発明の実施例に係るU型モーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を示す概略構成図である。

【図8b】本発明の他の実施例に係るＣタイプモーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を示す概略構成図である。

【図8c】本発明のさらなる他の実施例に係るハイブリッドタイプモーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を示す概略構成図である。

【図9】本発明の実施例に係るUタイプモーターローター及びモーターステーターを示す概略構成図である。

【図10】本発明の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。

【図11】本発明の他の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。

【図12】本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。

【図13】本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。

【図14】本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

【0019】

図１は本発明の一実施例に係るモーターローターを説明する斜視図である。図２は本発明の一実施例に係るモーターローターを説明する正面図である。図３は本発明の一実施例に係るモーターローターの磁気抵抗部構造を説明する概略構成図である。図１乃至３に示すよう、該実施例では、モーターローター１が金属コア１０及び複数の磁気抵抗部２０を含む。金属コア１０は複数の金属部材１０１及び中心孔１０３を含み、中心孔１０３が金属コア１０を貫通し、回転シャフト３０が中心孔１０３に設置されている。磁気抵抗部２０は中心孔１０３を囲むように設置され、各磁気抵抗部２０は少なくとも１つの磁気抵抗ユニット２０１を含む。磁気抵抗ユニット２０１は金属コア１０を貫通しているため、磁気抵抗ユニット２０１とは金属コア１０の刳り貫かれた部分を指す。金属コア１０は複数の金属プレート片を積み重ねることで形成されたものであり、且つ金属コア１０の金属部材１０１の材質は鉄、鋼などの他の透磁性金属材質でもよく、前記金属プレート片はケイ素鋼板、鋼板などの軟質磁性材料板を指す。

【0020】

モーターローター１において、１つのローター極が１つの磁気抵抗部２０を含み、よって、図１及び図２に示すよう、モーターローター１は４つのローター極及び４つの磁気抵抗部２０を含む。ここで留意すべき点は、ローター極と磁気抵抗部２０の数は実際の需要に応じて調整可能である。また、図１及び図２において各磁気抵抗部２０がを複数の磁気抵抗ユニット２０１含み、且つ各磁気抵抗ユニット２０１同士が間隔を空けて設置されているが、各磁気抵抗部２０が１つの磁気抵抗ユニット２０１のみを含むように設置されてもよく、よって、磁気抵抗ユニット２０１の数は１つ、２つ、３つ、或いはそれ以上でもよい。

【0021】

本発明の実施例では、金属部材１０１がローターの金属の総面積ΣA_metalを構成し、各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０１が磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを構成する。図３に示すよう、磁気抵抗部２０を例とすると、金属部材１０１１、金属部材１０１３、金属部材１０１５及び金属部材１０１７の面積を加算すると磁気抵抗部２０のローターの金属の総面積となり、磁気抵抗ユニット２０１１、磁気抵抗ユニット２０１３及び磁気抵抗ユニット２０１５の面積を加算すると磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニットの総面積となり、全ての磁気抵抗部２０の全ての金属部材１０１の面積を加算するとΣA_metalとなり、全ての磁気抵抗部２０の全ての磁気抵抗ユニット２０１の面積を加算するとΣA_airとなる。磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airとローターの金属の総面積ΣA_metalとの総和はローターの有効総面積であり、磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airとローターの有効総面積との比は磁気障壁比K_Aである。本発明は磁気障壁比K_Aの値に特定の範囲を与え、磁気障壁比K_Aの数式は

であり、且つ本発明のK_Aは０．２５≦K_A≦０．５を満たすべきである。モーターローター１の磁気障壁比K_Aが０．２５≦K_A≦０．５を満たす場合、モーターローター１全体のトルクが最大化し、トルクリップルが最小化し、モーターローター１が最大の性能に達することが可能である。

【0022】

図４は本発明の一実施例に係るモーターローターの磁気抵抗部面積を説明する概略構成図である。図１、図２と図４に示すよう、該実施例では、モーターローター１がモーターステーター４０に対応し（図９参照）、モーターステーター４０がモーターの極数Pを含み、各磁気抵抗部２０が中心孔１０３の円心C₁に連結される中心軸線L₁を含み、各磁気抵抗部２０が複数の磁気抵抗ユニット２０１を含み、磁気抵抗ユニット２０１の数をKと設定し、Kは１より大きい何れか１つの自然数と設定する。図４を例にすると、各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０１の数を４つと設定し、例えば、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７に設定し、且つ各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７を中心軸線L₁に対称に設置し、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７同士の間には磁気抵抗ユニットの面積比率公差AP（等差数列、Arithmetic Progression）があり、磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たす。磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは、磁気抵抗部２０において、隣接の磁気抵抗ユニットの面積が磁気抵抗ユニット総面積に占める比率の差である。図４に示すよう、モーターの極数Pは４極であり、磁気抵抗部２０が４つの磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７を含む例において、磁気抵抗ユニットの面積比率公差APが

となり、即ち６≦AP≦１２となる。

【0023】

詳しくは、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７の面積比率はモーターローター１の周囲から中心孔１０３までの方向に順々に増大する必要があり、且つ比率は等差数列でなければならず、即ち、最も外側の磁気抵抗ユニット２０２１の面積を最小にし、中心孔１０３に最も近接する磁気抵抗ユニット２０２７の面積を最大にする必要がある。換言すれば、磁気抵抗ユニット２０２７の面積＞磁気抵抗ユニット２０２５の面積＞磁気抵抗ユニット２０２３の面積＞磁気抵抗ユニット２０２１の面積、とする。また、磁気抵抗ユニット２０２１の面積が磁気抵抗部２０の全ての磁気抵抗ユニットの総面積（即ち、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７の総面積）に占める比率に、上述の磁気抵抗ユニットの面積比率公差APを加えると磁気抵抗ユニット２０２３が磁気抵抗部２０の全ての磁気抵抗ユニットの総面積に占める比率と同じとなり、残りの磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７の面積比率も同様に推移する。なお、この面積比率の構造において、磁気抵抗ユニットの面積比率を約±3%微調整することで、モーターローター１が更に高い性能に達することが可能である。

【0024】

図５は本発明の他の実施例に係るモーターローターの磁気抵抗部面積を説明する概略構成図である。図１、図２と図５に示すよう、該実施例では、磁気抵抗ユニット２０１にリブ２０３が設置され、リブ２０３は中心軸線L₁に位置し、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７は中心軸線L₁及びリブ２０３に対称に設置されている。リブ２０３を設置することでモーターローター１の構造を強化し、回転効果を高めている。また、リブ２０３が設置された構造において、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７同士の間には上述の磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがある。

【0025】

図６aは本発明の他の実施例に係るモーターローターを説明する概略構成図である。図１、図２と図６aに示すよう、該実施例では、各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０１の数を５つに設定し、例えば、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、磁気抵抗ユニット２０２７及び磁気抵抗ユニット２０２９に設定し、且つ各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、磁気抵抗ユニット２０２７及び磁気抵抗ユニット２０２９を中心軸線L₁に対称に設置する。磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、磁気抵抗ユニット２０２７及び磁気抵抗ユニット２０２９同士の間には磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあり、磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たす。磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、磁気抵抗ユニット２０２７及び磁気抵抗ユニット２０２９はUタイプ磁気抵抗ユニットである。

【0026】

図６ｂは本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターを説明する概略構成図である。図１、図２と図６ｂに示すよう、該実施例では、同様に、各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７が中心軸線L₁に対称に設置され、且つ磁気抵抗部２０にリブ２０３が設置されている。磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７はリード角を含むU型磁気抵抗ユニットであり、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７同士の間にも磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがある。

【0027】

図６ｃは本発明のさらにさらなる他の実施例に係るモーターローターを説明する概略構成図である。図１、図２と図６ｃに示すよう、該実施例では、同様に、各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７が中心軸線L₁に対称に設置されている。磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３及び磁気抵抗ユニット２０２５はC型磁気抵抗ユニットであり、磁気抵抗ユニット２０２７はU型磁気抵抗ユニットである。換言すれば、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７はハイブリッド磁気抵抗ユニットであり、且つ磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７同士の間にも磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがある。

【0028】

上述の本発明の各種ローター形態から分かるように、異なる磁気抵抗ユニットの形状または各磁気抵抗部の磁気抵抗ユニットの数が異なるリラクタンスモータローターに対し、例えば、形状がCタイプローター、Uタイプローター、またはハイブリッドタイプローターであり、各磁気抵抗部の磁気抵抗ユニットの数が２つ、３つ、４つ、５つ、６つ等であっても、全て他の方式（例えば、磁気抵抗部に永久磁石を増設する）や他の複雑な機構を用いずに、モーターが出力するパワー密度を高め、トルクリップルを低減し、電機が最良の性能に達し、最良のローター構造とし、設計の汎用性及び製造の利便性を獲得する目的を達成することが可能となる。

【0029】

図７aは本発明の一実施例に係るモーターローターを説明する概略構成図である。図７ｂは本発明の一実施例に係るモーターローターの中心距離を説明する概略構成図である。図１、図２、図７aと図７ｂに示すよう、該実施例では、モーターローター１が直径R₁を含み、中心孔１０３が直径R₂を含み、各磁気抵抗部２０が中心孔１０３の円心C₁に連結される中心軸線L₁を含む。各磁気抵抗部２０は複数の磁気抵抗ユニットを含み、例えば、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７を含み、且つ各磁気抵抗部２０において、複数の磁気抵抗ユニットが中心孔１０３に最も近接する最寄り磁気抵抗ユニットを含み、図７a及び図７ｂを例に挙げると、磁気抵抗ユニット２０２７は最寄り磁気抵抗ユニットである。中心軸線L₁は最寄り磁気抵抗ユニットの中心を通過し、前記中心は磁気抵抗ユニット２０２７の最寄り磁気抵抗ユニット中心C₂であり、最寄り磁気抵抗ユニット中心C₂と円心C₁との間の距離は中心距離Cと設定され、中心距離Cは中心距離係数CDを含み、中心距離Cの数式は

であり、中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たす。中心距離係数CDは本発明において特にローターモーター１の性能を最適化するために設計された係数である。中心距離係数CDは単純な無次元量であり、円心C1及び最寄り磁気抵抗ユニット中心C2との間の距離（中心距離C）を説明するための単位を持たない係数で、モータ構造上の幾何学的なパラメータではない。

【0030】

ちなみに、中心距離C及び中心距離係数CDは上述の規範を満たせば、トルクを維持させた状況において、トルクリップルを効果的に低減し、モーターのトルク変動に起因する振動を軽減することが可能となる。

【0031】

図８aは本発明の一実施例に係るモーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を説明する概略構成図である。図８aは１組の磁気抵抗部２０のみ図示する。図１、図２と図８aに示すよう、該実施例では、各磁気抵抗部２０が中心孔１０３の円心C₁に連結される中心軸線L₁を含み、各磁気抵抗部２０は複数の磁気抵抗ユニット２０１を含み、磁気抵抗ユニット２０１の数はKであり、Kは何れか１つの自然数である。各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニット２０１の第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含み、第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1である。中心軸線L₁は前記第K磁気抵抗ユニットの第K磁気抵抗ユニット中心を通過し、中心軸線L₁は前記第K-1磁気抵抗ユニットの第K-1磁気抵抗ユニット中心を通過する。前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離B_K-1であり、距離A_K-1と距離B_K-1は同じである。本発明において、特に距離A_K-1を距離B_K-1と同じに設定することで、モーターが最良の性能に達することが可能となる。

【0032】

同様に、磁気抵抗ユニット２０１の第K-1磁気抵抗ユニットは第K-1磁気抵抗ユニット末端を含み、第K-2磁気抵抗ユニットは第K-2磁気抵抗ユニット末端を含み、前記第K-1磁気抵抗ユニット末端と前記第K-2磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-2である。中心軸線L₁は前記第K-1磁気抵抗ユニットの第K-1磁気抵抗ユニット中心を通過し、中心軸線L₁は前記第K-2磁気抵抗ユニットの第K-2磁気抵抗ユニット中心を通過し、前記第K-1磁気抵抗ユニット中心と前記第K-2磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離B_K-2であり、距離A_K-2と距離B_K-2は同じである。本発明において、特に距離A_K-2を距離B_K-2と同じに設定することで、モーターが最良の性能に達する。

【0033】

図８ａを例に挙げると、磁気抵抗ユニットの数Kは４つであり、即ち、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、及び磁気抵抗ユニット２０２７である。第一磁気抵抗ユニット２０２１は第一磁気抵抗ユニット末端E₁を含み、第二磁気抵抗ユニット２０２３は第二磁気抵抗ユニット末端E₂を含み、第三磁気抵抗ユニット２０２５は第三磁気抵抗ユニット末端E₃を含み、第四磁気抵抗ユニット２０２７は第四磁気抵抗ユニット末端E₄を含み、磁気抵抗ユニットの数Kが増加しても同様に推移する。第四磁気抵抗ユニット末端E₄と第三磁気抵抗ユニット末端E₃との間の距離は距離A₃であり、第三磁気抵抗ユニット末端E₃と第二磁気抵抗ユニット末端E₂との間の距離は距離A₂であり、第二磁気抵抗ユニット末端E₂と第一磁気抵抗ユニット末端E₁との間の距離は距離A₁であり、以降も同様に推移する。

【0034】

また、中心軸線L₁は第一磁気抵抗ユニット２０２１の第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁を通過し、中心軸線L₁は第二磁気抵抗ユニット２０２３の第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂を通過し、中心軸線L₁は第三磁気抵抗ユニット２０２５の第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃を通過し、中心軸線L₁は第四磁気抵抗ユニット２０２７の第四磁気抵抗ユニット中心C₂₄を通過する。磁気抵抗ユニットの数Kが増加しても同様に推移し、第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁と第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂との間の距離は距離B₁であり、第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂と第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃との間の距離は距離B₂であり、第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃と第四磁気抵抗ユニット中心C₂₄との間の距離は距離B₃であり、以降も同様に推移する。換言すれば、本発明において、何れか２つの磁気抵抗ユニット末端の間の距離と前記２つ磁気抵抗ユニット中心との間の間隔は同じであり、即ち、距離A₁と距離B₁は同じであり、距離A₂と距離B₂は同じであり、距離A₃と距離B₃は同じである。これにより、モーターローター１の回転性能を最適化し、距離A₁、距離B₁、距離A₂、距離B₂、距離A₃、距離B₃が隣接する磁気抵抗ユニットの間隔となる。

【0035】

また、図８ａに示すよう、磁気抵抗ユニットがU型磁気抵抗ユニットである場合、各磁気抵抗ユニットが複数のターニング角度θを含み、ターニング角度θは100度～150度の間の範囲であり、モーターローター１が最良の性能に達することが可能となる。

【0036】

図８ｂは本発明の他の実施例に係るモーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を説明する概略構成図である。図８ｂには１組の磁気抵抗部２０のみ図示する。図８ｂに示すよう、該実施例では、磁気抵抗ユニットの数Kは３つであり、即ち、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３及び磁気抵抗ユニット２０２５であり、且つ各前記磁気抵抗ユニットはC型磁気抵抗ユニットである。C型磁気抵抗ユニットにおいて、同様に第一磁気抵抗ユニット末端E₁と、第二磁気抵抗ユニット末端E₂と、第三磁気抵抗ユニット末端E₃と、第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁と、第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂と、第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃と、を含み、且つ磁気抵抗ユニット末端の間の距離A₁は磁気抵抗ユニット中心の間の間隔B₁と同じであり、磁気抵抗ユニット末端の間の距離A₂は磁気抵抗ユニット中心の間の間隔B₂と同じである。

【0037】

図８ｃは本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの磁気抵抗ユニットの間隔を説明する概略構成図である。図８ｃには１組の磁気抵抗部２０のみ図示する。図８ｃに示すよう、本発明のさらなる他の実施例では、磁気抵抗ユニットの数Kは４つであり、即ち、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５及び磁気抵抗ユニット２０２７であり、且つ磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３及び磁気抵抗ユニット２０２５がC型磁気抵抗ユニットであり、磁気抵抗ユニット２０２７がU型磁気抵抗ユニットであるため、各前記磁気抵抗ユニットがハイブリッド磁気抵抗ユニットとなる。ハイブリッド磁気抵抗ユニットにおいて、同様に、第一磁気抵抗ユニット末端E₁と、第二磁気抵抗ユニット末端E₂と、第三磁気抵抗ユニット末端E₃と、第四磁気抵抗ユニット末端E₄と、第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁と、第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂と、第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃と、第四磁気抵抗ユニット中心C₂₄と、を含み、且つ磁気抵抗ユニット末端の間の距離A₁は磁気抵抗ユニット中心の間の間隔B₁と同じである。磁気抵抗ユニット末端の間の距離A₂は磁気抵抗ユニット中心の間の間隔B₂と同じであり、磁気抵抗ユニット末端の間の距離A₃は磁気抵抗ユニット中心の間の間隔B₃と同じである。

【0038】

よって、上述の説明のよう、何れか２つの磁気抵抗ユニット末端の間の距離と前記２つの磁気抵抗ユニット中心の間の間隔が同じであるという特性は、C型磁気抵抗ユニット、U型磁気抵抗ユニット、ハイブリッド磁気抵抗ユニット、または他のタイプの磁気抵抗ユニットにも適用可能である。

【0039】

図９は本発明の一実施例に係るモーターローターとモーターステーターを説明する概略構成図である。図９にはモーターローター及びモーターステーター構造を半分のみ図示する。図１と図９に示すよう、該実施例では、リラクタンスモータがモーターローター１０及びモーターステーター４０を含み、モーターステーター４０が複数のステータースロット４０１及び複数のモーターの極数Pを含み、ステータースロット４０１の数はN_sであり、各モーターの極数Pは数n_PPSのステータースロット４０１を含み、数n_PPSはステータースロット４０１の数からモーターの極数Pを除算したものであり、数式は

とする。なお、モーターローター１は複数の磁気抵抗部２０を含み、各磁気抵抗部２０は複数の磁気抵抗ユニットを含み、例えば、磁気抵抗ユニット２０２１、磁気抵抗ユニット２０２３、磁気抵抗ユニット２０２５、及び磁気抵抗ユニット２０２７を含む。この実施例では磁気抵抗部２０が含んでいる磁気抵抗ユニットの数は数Kであり、且つ数Kは

を満たし、Kは自然数である。これにより、各磁気抵抗部２０が最良の数の磁気抵抗ユニットを含み、且つモーターローター１の性能が最適化される。

【0040】

一方、モーターローター１の各ローター極は複数の等価ローターノードを含み、等価ローターノードの数はn_PPRである。前記等価ローターノードは磁気抵抗ユニット末端の選択可能な位置点であり、且つ実ノードP_r及び仮想ノードP_vに分けられる。実ノードP_rは磁気抵抗ユニット末端が選択する位置点であり、磁気抵抗は２つの実ノードP_r中に延伸されて形成される。仮想ノードP_vは未選択のノード位置であり、モーターローター１が回転する際に、コギング等の要因によりトルクの波動を発生させる。トルク変動を最小化するため、等価ローターノードの数n_PPRとノード間挟角αは
n_PPR＝n_PPS＋2
及び

を満たす。

【0041】

上述したように、本発明のモーターローターの構造の特徴は以下の大きな特徴を含む。１．モーターローターの磁気障壁比特性。２．モーターローターの各磁気抵抗ユニット同士の間の磁気抵抗ユニットの面積比率公差。３．モーターローターの最寄り磁気抵抗ユニット中心とモーターローターの円心との間の中心距離。４．モーターローターの磁気抵抗ユニット末端の間隔と磁気抵抗ユニット中心の間隔の距離特性。本発明のモーターローター構造はモーターのパワー密度を高め、トルクリップルを効果的に低減させ、トルク変動によるモーターの振動を軽減させることが可能となる。

【0042】

図１０は本発明の一実施例に係るモーターローターの設計方法を説明するフローチャートである。図１、図２、図３と図１０に示すよう、該実施例では、モーターローターの設計方法を提供し、以下のステップを含む。ステップＳ１０：モーターローター１のローターの金属の総面積ΣA_metalを計算し、ローターの金属の総面積は金属部材１０１の面積を加算したものである。ステップＳ２０：モーターローター１の磁気抵抗ユニットの総面積ΣA_airを計算し、磁気抵抗ユニットの総面積は磁気抵抗ユニット２０１の面積の総和である。及びステップＳ３０：モーターローター１の磁気障壁比K_Aを０．２５≦K_A≦０．５を満たすように設定し、磁気障壁比K_Aの数式は

とする。

【0043】

図１１は本発明の他の実施例に係るモーターローターの設計方法を説明するフローチャートである。図１、図２と図１１に示すよう、該実施例では、設計方法は以下のステップを更に含む。ステップＳ１０１：モーターローター１に対応するモーターの極数Pを設定する。ステップＳ１０３：モーターローター１の各磁気抵抗部２０が複数の磁気抵抗ユニット２０１を含むように設定し、複数の磁気抵抗ユニット２０１の数をKと設定し、Kは１より大きい何れか１つの自然数と設定する。及びステップＳ１０５：磁気抵抗ユニット２０１同士の間に磁気抵抗ユニットの面積比率公差APがあるように設定し、磁気抵抗ユニットの面積比率公差APは

を満たす。

【0044】

図１２は本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を説明するフローチャートである。図１、図２、図７a、図７ｂと図１２に示すよう、該実施例では、設計方法は以下のステップを更に含む。ステップＳ２０１：モーターローター１における磁気抵抗部２０の数を複数に設定し、モーターローター１は直径R₁を含み、モーターローター１の中心孔１０３は直径R₂を含む。ステップＳ２０３：各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０１の数をKと設定し、Kは何れか１つの自然数である。ステップＳ２０５：各磁気抵抗部２０にモーターローター１の円心C₁に連結される中心軸線L₁を設定する。ステップＳ２０７：各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニットにおける円心C₁に最も近接する磁気抵抗ユニットを最寄り磁気抵抗ユニットと設定し、例えば、図７ｂに示すよう、磁気抵抗ユニット２０２７を最寄り磁気抵抗ユニットと設定する。ステップＳ２０９：中心軸線L₁が最寄り磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を最寄り磁気抵抗ユニット中心C₂と設定する。ステップＳ２１１：最寄り磁気抵抗ユニット中心C₂と円心C₁との間の距離を中心距離Cとして設定し、中心距離Cの数式は

とする。及びステップＳ２１３：中心距離Cの中心距離係数CDを設定し、中心距離係数CDは０．１５≦CD≦０．３を満たす。

【0045】

図１３は本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を説明するフローチャートである。図１、図２、図８ａ乃至図８ｃと図１３に示すよう、該実施例では、設計方法は以下のステップを更に含む。ステップＳ３０１：モーターローター１の磁気抵抗部２０の数を複数に設定する。ステップＳ３０３：各磁気抵抗部２０の磁気抵抗ユニット２０１の数をKと設定し、Kは何れか１つの自然数と設定する。ステップＳ３０５：各磁気抵抗部２０にモーターローター１の円心C₁に連結される中心軸線L₁を設定する。ステップＳ３０７：各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニットにおける第K磁気抵抗ユニットが第K磁気抵抗ユニット末端を含むように設定し、例えば、図８ａに示すよう、Kは４と同じであり、第一磁気抵抗ユニット２０２１、第二磁気抵抗ユニット２０２３、第三磁気抵抗ユニット２０２５及び第四磁気抵抗ユニット２０２７を設定することが可能となる。ステップＳ３０９：各磁気抵抗部２０において、磁気抵抗ユニットにおける第K-1磁気抵抗ユニットが第K-1磁気抵抗ユニット末端を含むように設定し、例えば、図８ａに示すよう、第一磁気抵抗ユニット２０２１は第一磁気抵抗ユニット末端E₁を含み、第二磁気抵抗ユニット２０２３は第二磁気抵抗ユニット末端E₂を含み、以降も同様に推移し、前記第K磁気抵抗ユニット末端と前記第K-1磁気抵抗ユニット末端との間の距離は距離A_K-1であるように設定し、例えば、第一磁気抵抗ユニット末端E₁と第二磁気抵抗ユニット末端E₂との間の距離は距離A₁であるように設定し、第二磁気抵抗ユニット末端E₂と第三磁気抵抗ユニット末端E₃との間の距離は距離A₂であるように設定し、以降も同様に推移する。ステップＳ３１１：各磁気抵抗部２０において、中心軸線L₁が前記第K磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K磁気抵抗ユニット中心と設定し、中心軸線L₁が前記第K-1磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第K-1磁気抵抗ユニット中心と設定し、例えば、中心軸線L₁が第一磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁と設定し、中心軸線L₁が第二磁気抵抗ユニットの中心を通過する点を第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂と設定し、以降も同様に推移し、前記第K磁気抵抗ユニット中心と前記第K-1磁気抵抗ユニット中心との間の距離は距離B_K-1であるように設定し、例えば、第一磁気抵抗ユニット中心C₂₁と第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂との間の距離は距離B1であるように設定し、第二磁気抵抗ユニット中心C₂₂と第三磁気抵抗ユニット中心C₂₃との間の距離は距離B₂であるように設定し、以降も同様に推移する。及びステップＳ３１３：距離A₁を距離B₁と同じく設定し、距離A₂を距離B₂と同じく設定し、距離A_K-1を距離B_K-1と同じく設定する。

【0046】

図１４は本発明のさらなる他の実施例に係るモーターローターの設計方法を示すフローチャートである。図１、図２、図９と図１４に示すよう、該実施例では、該設計方法は以下のステップを更に含む。ステップＳ４０１：モーターローター１に対応するモーターステーター４０のモーターの極数P及びステータースロット数N_sを設定し、ステータースロット数N_sはステータースロット４０１の数である。ステップＳ４０３：モーターステーター４０の各極が含んでいるステータースロットの数n_PPSを設定し、ステータースロットの数n_PPSの数式は

と設定する。ステップＳ４０５：モーターローター１における磁気抵抗部２０の数を複数に設定する。ステップＳ４０７：各磁気抵抗部２０が含んでいる磁気抵抗ユニット２０１の数Kを

を満たすように設定し、Kは自然数である。

【0047】

上述の設計方法から分かるように、本発明の設計方法は以下の幾つかの大きなテーマを含む。１．モーターローターの磁気障壁比。２．モーターローターの各磁気抵抗ユニット同士の間の磁気抵抗ユニットの面積比率公差。３．モーターローターの最寄り磁気抵抗ユニット中心とモーターローターの円心との間の中心距離。４．モーターローターの磁気抵抗ユニット末端の間隔と磁気抵抗ユニット中心の間隔との距離関係。５．モーターローターの各磁気抵抗部が含んでいる磁気抵抗ユニットの数。本発明の設計方法を実施する場合、上述のうちの１つのテーマに対し単独で設計することでモーターローターの性能を向上させることも可能であり、複数のテーマに対しまとめて適用し、モーターローターを最良の性能に到達させることも可能である。また、本発明の設計方法は簡単で効果的であり、設計にかかる時間を大幅に短縮し、且つ本発明の設計方法はモーターのパワー密度を有効的に高め、トルクリップルを低減することが可能となる。本発明の前述の設計パラメーターにより微調整を行うことで、ローターの設計を最適化し、最短時間内に最大の効率を達成し、リラクタンスモータが最良の性能に達することが可能となる。また、本発明のモーターローターの設計方法を適用したモーターローターのタイプはCタイプローター、Uタイプローター、ハイブリッドタイプローター、或いは他のタイプのローターのうちの１つである。

【符号の説明】

【0048】

１ モーターローター
１０ 金属コア
１０１ 金属部材
１０３ 中心孔
１０１１ 金属部材
１０１３ 金属部材
１０１５ 金属部材
１０１７ 金属部材
２０ 磁気抵抗部
２０１ 磁気抵抗ユニット
２０３ リブ
２０１１ 磁気抵抗ユニット
２０１３ 磁気抵抗ユニット
２０１５ 磁気抵抗ユニット
２０２１ 磁気抵抗ユニット
２０２３ 磁気抵抗ユニット
２０２５ 磁気抵抗ユニット
２０２７ 磁気抵抗ユニット
２０２９ 磁気抵抗ユニット
３０ 回転シャフト
４０ モーターステーター
４０１ ステータースロット
L₁ 中心軸線
C 中心距離
C₁ 円心
C₂ 最寄り磁気抵抗ユニット中心
C₂₁ 第一磁気抵抗ユニット中心
C₂₂ 第二磁気抵抗ユニット中心
C₂₃ 第三磁気抵抗ユニット中心
C₂₄ 第四磁気抵抗ユニット中心
E₁ 第一磁気抵抗ユニット末端
E₂ 第二磁気抵抗ユニット末端
E₃ 第三磁気抵抗ユニット末端
E₄ 第四磁気抵抗ユニット末端
A₁ 距離
A₂ 距離
A₃ 距離
B₁ 距離
B₂ 距離
B₃ 距離
R₁ 直径
R₂ 直径
θ ターニング角度
P_r 実ノード
P_v 仮想ノード
Ｓ１０～Ｓ３０ ステップ
Ｓ１０１～Ｓ１０５ ステップ
Ｓ２０１～Ｓ２１３ ステップ
Ｓ３０１～Ｓ３１３ ステップ
Ｓ４０１～Ｓ４０７ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】