特表 2022-537240 直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-25

(54)【発明の名称】直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/22 20060101AFI20220818BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20220818BHJP

【ＦＩ】

H02K1/22 Z

H02K15/02 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021559972

(86)(22)【出願日】2019-12-27

(85)【翻訳文提出日】2021-12-09

(86)【国際出願番号】 CN2019129420

(87)【国際公開番号】W WO2020253203

(87)【国際公開日】2020-12-24

(31)【優先権主張番号】201910533863.8

(32)【優先日】2019-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517441262

【氏名又は名称】グリー エレクトリック アプライアンス、インコーポレイテッド オブ チューハイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フ、ユーシェン

(72)【発明者】

【氏名】チェン、ビン

(72)【発明者】

【氏名】シー、チンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】シャオ、ヨン

(72)【発明者】

【氏名】リー、シャ

(72)【発明者】

【氏名】ユー、キンホン

【テーマコード（参考）】

5H601

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H601AA02

5H601AA22

5H601CC01

5H601CC17

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD21

5H601EE18

5H601EE27

5H601EE39

5H601FF02

5H601FF04

5H601FF17

5H601GA02

5H601GA25

5H601GA32

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB14

5H615PP02

5H615PP06

5H615TT15

(57)【要約】

本開示は、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法を提供する。直接始動同期リラクタンス・モータ回転子は、複数のスリット溝が設けられた回転子コアと、磁気バリア層を形成するためそれぞれに充填溝が設けられている、それぞれのスリット溝の両端部と、スリット溝に隣接して配置されている充填溝の第１の端部と、回転子コアの外側に向かって延びている充填溝の第２の端部と、充填溝の第２の端部と通じる切欠きが設けられている回転子コアの外周面とを備える。充填溝の端部に切欠き及び斜角を配置することにより、モータのリラクタンス・トルクを増大させることができ、また回転子スロット及び固定子スロットによって生じるトルク・リップルを相互に弱めることができ、これにより、回転子を備えたモータの効率及びモータの始動能力を向上させながら、モータのトルク・リップル及びモータの振動ノイズを低減させる目的を達成する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスリット溝（２０）が設けられた、回転子コア（１０）と、
磁気バリア層を形成するように、前記スリット溝（２０）のそれぞれの両端部に隣接してそれぞれ配置された、２つの充填溝（３０）と
を備える、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子であって、
前記充填溝（３０）の第１の端部が、前記スリット溝（２０）に隣接して配置され、前記充填溝（３０）の第２の端部が、前記回転子コア（１０）の外側に向かって延び、前記回転子コア（１０）の外周面には、前記充填溝（３０）の前記第２の端部と通じている切欠き（３１）が設けられている、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項2】

前記切欠き（３１）が、ｄ軸に隣接する前記充填溝（３０）の前記第２の端部に配置されている、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項3】

前記切欠き（３１）の幅が、前記充填溝（３０）の前記第２の端部の幅よりも小さいＬであり、０．５σ≦Ｌ≦４σであり、σが、固定子コアと前記回転子コア（１０）との間の空隙の幅である、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項4】

前記切欠き（３１）の前記幅が、１．５σ≦Ｌ≦３σを満たす、請求項３に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項5】

斜角縁部（３２）が、前記充填溝（３０）の前記第２の端部の、前記回転子コア（１０）のｄ軸とは反対側に配置されており、前記回転子コア（１０）の前記周面に隣接する、前記斜角縁部（３２）の一方の端部が、前記切欠き（３１）まで延びている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項6】

０．１Ｗ≦Ｌ≦０．７Ｗであり、Ｗが、前記充填溝（３０）の前記第２の端部の幅である、請求項３に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項7】

夾角θが、前記斜角縁部（３２）と、前記ｄ軸の側とは反対側の前記充填溝（３０）の側壁との間の角度であり、１２５°≦θ≦１６５°である、請求項５に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項8】

前記充填溝（３０）の延在する方向が、前記回転子コア（１０）のｄ軸と、平行であるか又は夾角をなす、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項9】

前記充填溝（３０）の長さが、前記回転子コア（１０）のｄ軸に向かって徐々に増加する、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項10】

前記スリット溝（２０）及び前記充填溝（３０）が、長方形、円弧、又は複数の形状の組合せの形状である、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項11】

前記回転子コア（１０）のｑ軸の下の前記充填溝（３０）と前記回転子コア（１０）の外周面との間には、間隔があいている、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項12】

前記回転子コア（１０）の相異なる極で、前記隣接するスリット溝（２０）が、回転子周縁で前記回転子コア（１０）のｄ軸に沿って対称に配置されており、且つ前記充填溝（３０）が、前記ｄ軸又はｑ軸に沿って対称に配置されている、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項13】

前記スリット溝（２０）及び前記スリット溝（２０）の両端部にある前記充填溝（３０）によって形成される、前記回転子コア（１０）の径方向の、少なくとも２つの前記磁気バリア層がある、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項14】

ｑ軸の下のすべての前記スリット溝（２０）の全幅と、前記ｑ軸の下の前記充填溝（３０）の幅との合計の、前記回転子コア（１０）の径方向の有効コア幅に対する比が、Ｑ１であり、０．３５≦Ｑ１≦０．５である、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項15】

前記スリット溝（２０）の一部及び前記充填溝（３０）の一部が、導電性磁気絶縁材料で充填されるか、又は前記充填溝（３０）のすべてが、前記導電性磁気絶縁材料で充填される、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項16】

前記導電性磁気絶縁材料の充填面積の、すべての前記充填溝（３０）及び前記スリット溝（２０）の総面積に対する比が、Ｑ２であり、０．３≦Ｑ２≦０．７である、請求項１５に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項17】

２つの導電性端部リング（５０）が、前記回転子コア（１０）の両端部に配置され、すべての前記充填溝（３０）内の充填材料と通じ、その結果籠形が形成される、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項18】

前記導電性端部リング（５０）の材料が、前記充填溝（３０）内の材料と同じものである、請求項１７に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項19】

前記スリット溝（２０）の少なくとも一部が、回転子の軸方向に貫通する空気溝である、請求項１、１７、及び１８のうちのいずれか一項に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項20】

前記スリット溝（２０）の幅が、前記回転子コア（１０）の径方向外向きに徐々に減少する、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項21】

隣接する２つの前記スリット溝（２０）間に形成される磁気伝導流路の幅が、前記回転子コア（１０）の径方向外向きに徐々に減少する、請求項１に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項22】

補強リブ（４０）が、同じ磁気バリア層の前記充填溝（３０）と前記スリット溝（２０）との間に配置され、前記補強リブ（４０）の幅がＬ１であり、０．８σ≦Ｌ１≦３σである、請求項１３に記載の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子。

【請求項23】

請求項１から２２までのいずれか一項に記載の前記直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を備える、モータ。

【請求項24】

請求項１から２３までのいずれか一項に記載の前記直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を製造する、回転子製造方法であって、前記方法が、
回転子コアを製作し、充填溝が前記回転子コアの周面に隣接する一時的なリブを有するように、前記回転子コアに閉じた前記充填溝を配置するステップと、
前記充填溝内に材料を充填し、前記回転子コアの端部に導電性端部リングを配置して籠形を形成するステップと、
旋削により前記一時的なリブを取り除き、前記充填溝の切欠きを形成するステップと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ・デバイスの技術分野、詳細には、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法に関する。本開示は、２０１９年６月１９日に中国国家知識産権局に出願された特許出願である、出願番号第２０１９１０５３３８６３．８号、発明の名称「直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ Ｒｏｔｏｒ，Ｍｏｔｏｒ ａｎｄ Ｒｏｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）」の優先権を主張する。

【背景技術】

【0002】

直接始動同期リラクタンス・モータは、誘導モータと同期リラクタンス・モータとの構造上の特性を組み合わせることにより、籠形（ｓｑｕｉｒｒｅｌ ｃａｇｅ）誘導によってトルクを発生させることで始動を実現し、回転子のインダクタンス・ギャップによってリラクタンス・トルクを発生させて定速運転を実行し、直接電力を投入することで始動及び運転を実現する。直接始動同期リラクタンス・モータは、直接始動永久磁石モータと比較して、希土類である永久磁石材料又は減磁がなく、低コスト且つ信頼性が高い。直接始動同期リラクタンス・モータは、非同期モータと比較して、高効率且つ定速である。直接始動同期リラクタンス・モータが自己始動できる場合、始動のためのコントローラが不要であり、コストがさらに削減される。

【0003】

従来の同期リラクタンス・モータは、始動及び運転制御用のドライバを必要とするため、コストが高く、制御が困難である。加えて、ドライバは、いくらかの損失を引き起こし、モータ・システム全体の効率を低下させる。既存技術において、中国公開特許第１０６５３７７４０Ａ号は、回転子、リラクタンス機、及び回転子の製造方法を提供しており、回転子の磁束バリアの充填材料は、回転子周辺に達し、回転子周辺の一部を形成する。そして、磁束バリアに材料が充填された後に機械加工が必要になり、その結果製造時間が長くなり、低効率となり、製造コストが高くなる。さらに、モータはトルク・リップルが大きく、また振動ノイズが多い。中国公開特許第１０５１２２６１３Ａ号は、回転子を提供する。しかし、外側回転子領域の、いくつかの長い円弧状の磁束バリアは、すべてアルミニウム又はアルミニウム合金で充填されているので、機械の始動能力が不十分である。すなわち、外側回転子領域の磁束バリア及びウェブの設計により、モータのｄ軸とｑ軸との間のインダクタンスの差が最大化されず、一方で回転子の製造方法も難しい。既存技術において、中国登録特許第１２５５９２５Ｃ号は、低価格で、容易に始動することができる同期インダクタンス・モータ、及び同期インダクタンス・モータの製造装置及び製造方法を提供する。ここで回転子は、磁束の通過し易い方向であるｑ軸及び磁束の通過し難い方向であるｄ軸の下のスリット部分、並びにスリット部分の外周側に配置される複数のスロット部分が設けられ、スリット部分及びスロット部分には導電性材料が充填され、スリット部分は直線状に形成され、スロット部分は周方向に等間隔で、径方向に配置されている。しかしこの特許では、スロット部分が等間隔で径方向に配置されているので、スロット部分間の磁束は、径方向に、回転子表面に対して垂直に流れ、またスロット部分が、ｑ軸方向の磁束の流れを遮断するため、突極比が小さく、モータの出力及び効率が不十分である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】中国公開特許第１０６５３７７４０Ａ号

【特許文献2】中国公開特許第１０５１２２６１３Ａ号

【特許文献3】中国登録特許第１２５５９２５Ｃ号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の主な目的は、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子、モータ、及び回転子製造方法を提供して、従来技術におけるモータの低効率の問題を解決し、これによりモータの始動能力を向上させ、またモータのトルク・リップルを低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本開示の一態様によれば、以下を備える直接始動同期リラクタンス・モータ回転子が提供される。

【0007】

複数のスリット溝が設けられた回転子コア、磁気バリア層を形成するように、それぞれのスリット溝の両端部にそれぞれ隣接して配置された２つの充填溝、スリット溝に隣接して配置されている充填溝の第１の端部、回転子コアの外側に向かって延びている充填溝の第２の端部、及び充填溝の第２の端部と通じる切欠きが設けられている、回転子コアの外周面。

【0008】

さらに、切欠きが、充填溝の第２の端部の、ｄ軸に隣接する側に配置されている。

【0009】

さらに、切欠きの幅は、充填溝の第２の端部の幅よりも小さいＬであり、０．５σ≦Ｌ≦４σであり、σは、固定子コアと回転子コアとの間の空隙の幅である。

【0010】

さらに、切欠きの幅は、１．５σ≦Ｌ≦３σを満たす。

【0011】

さらに、斜角縁部が、充填溝の第２の端部の、回転子コアのｄ軸とは反対側に配置されており、回転子コアの周面に隣接する、斜角縁部の一方の端部が、切欠きまで延びている。

【0012】

さらに、０．１Ｗ≦Ｌ≦０．７Ｗであり、Ｗは、充填溝の第２の端部の幅である。

【0013】

さらに、夾角θは、斜角縁部と、充填溝のｄ軸の側とは反対側の側壁との間の角度であり、１２５°≦θ≦１６５°である。

【0014】

さらに、充填溝の延在する方向は、回転子コアのｄ軸と、平行であるか又は夾角をなす。

【0015】

さらに、充填溝の長さは、回転子コアのｄ軸に向かって徐々に増加する。

【0016】

さらに、スリット溝及び充填溝は、長方形、円弧、又は複数の形状の組合せの形状を有する。

【0017】

さらに、回転子コアのｑ軸の下の充填溝と回転子コアの外周面との間には、間隔があいている。

【0018】

さらに、回転子コアの相異なる極で、隣接するスリット溝は、回転子周縁で回転子コアのｄ軸に沿って対称に配置されており、且つ充填溝は、ｄ軸又はｑ軸に沿って対称に配置されている。

【0019】

さらに、スリット溝及びスリット溝の両端部にある充填溝によって形成される、回転子コアの径方向の、少なくとも２つの磁気バリア層がある。

【0020】

さらに、ｑ軸の下のすべてのスリット溝の全幅とｑ軸の下の充填溝の幅との合計の、回転子コアの径方向の有効コア幅に対する比は、Ｑ１であり、０．３５≦Ｑ１≦０．５である。

【0021】

さらに、スリット溝の一部及び充填溝の一部は、導電性磁気絶縁材料で充填されるか、又は充填溝のすべてが、導電性磁気絶縁材料で充填される。

【0022】

さらに、導電性磁気絶縁材料の充填面積の、すべての充填溝及びスリット溝の総面積に対する比は、Ｑ２であり、０．３≦Ｑ２≦０．７である。

【0023】

さらに、回転子コアの両端部は、すべての充填溝内の充填材料と通じ、籠形を形成する、導電性端部リングをさらに備える。

【0024】

さらに、導電性端部リングの材料は、充填溝内の材料と同じものである。

【0025】

さらに、スリット溝の少なくとも一部は、回転子の軸方向に貫通する空気溝である。

【0026】

さらに、スリット溝の幅は、回転子コアの径方向外向きに徐々に減少する。

【0027】

さらに、隣接する２つのスリット溝間に形成される磁気伝導流路の幅は、回転子コアの径方向外向きに徐々に減少する。

【0028】

さらに、補強リブは、同じ磁気バリア層の充填溝とスリット溝との間に配置され、補強リブの幅はＬ１であり、０．８σ≦Ｌ１≦３σである。

【0029】

本開示の別の態様によれば、前述の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を備えるモータが提供される。

【0030】

本開示のさらに別の態様によれば、前述の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を製造する回転子製造方法が提供され、この方法は、回転子コアを製作し、充填溝が回転子コアの周面に隣接する一時的なリブを有するように、回転子コアに閉じた充填溝を配置するステップと、充填溝内に材料を充填し、回転子コアの端部に導電性端部リングを配置して籠形を形成するステップと、旋削により一時的なリブを取り除き、充填溝の切欠きを形成するステップとを含む。

【0031】

本開示の技術的解決策によれば、充填溝の端部に切欠きを配置することにより、回転子スロット及び固定子スロットによって生じるトルク・リップルを相互に弱めることができ、これにより、回転子を備えたモータの効率を高めながら、モータのトルク・リップル及びモータの振動ノイズを低減させる目的を達成する。

【0032】

本開示の一部を構成する本明細書の図面は、本開示のさらなる理解をもたらすために使用される。例示的な実施例及び実施例の説明は、本開示に対する不適切な制限を構成するものではなく、本開示を説明するために使用される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第１の実施例の構造図である。

【図2】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第２の実施例の構造図である。

【図3】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第３の実施例の構造図である。

【図4】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第４の実施例の構造図である。

【図5】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、旋削前の構造図である。

【図6】本開示及び既存技術における、モータｑ軸インダクタンスの比較図である。

【図7】本開示及び既存技術における、モータ・トルク曲線の比較図である。

【図8】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の切欠きでの、磁気回路の概略図である。

【図9】既存技術での、切欠きがない磁気回路の概略図である。

【図10】既存技術及び本開示における、モータ始動プロセスでの速度曲線の比較図である。

【図11】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第５の実施例の構造図である。

【図12】本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第６の実施例の構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

本開示の実施例及び実施例における機能は、矛盾がない場合、互いに組み合わされ得ることに留意されたい。本開示について、図面を参照し、実施例と併せて、以下のように詳細に説明することにする。

【0035】

ここで使用されている用語は、特定の実施例を説明するためだけのものであり、本開示による例示的な実施例を限定することを意図するものではないことに留意されたい。ここで使用されている場合、文脈中に明示的に別段の指定がない限り、単数形は複数形を含むことも意図している。加えて、この明細書で「備える」及び／又は「含む」という用語が使用されている場合、機能、ステップ、動作、デバイス、構成要素、及び／又はこれらの組合せの存在を示していることを理解されたい。

【0036】

本開示の説明、特許請求の範囲、及び図面における「第１の」、「第２の」などの用語は、必ずしも特定の順序又は順番を説明するものではなく、類似の対象物を区別するために使用されることに留意されたい。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、したがって、ここに記載されている本開示の実施例は、たとえば、ここに図示又は記載されたもの以外の順序で具現化され得ることを理解されたい。加えて、「含む」及び「有する」という用語並びに「含む」及び「有する」のどんな変形も、非排他的な包含を網羅することを意図している。たとえば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品、又はデバイスに関して、そのステップ又はユニットを明示的に列挙する必要はなく、また明示的に列挙されていない、又はプロセス、方法、製品、若しくはデバイスに固有の、他のステップ又はユニットも含まれ得る。

【0037】

説明の便宜上、「の上に」、「より上に」、「の上面の上に」、「を越えて」などの空間相対的な用語が、図面に示されている、１つのデバイス又は機能と他の任意のデバイス又は機能との間の空間位置関係を説明するために使用され得る。空間相対的な用語は、図面に描かれているデバイスの向きに加えて、使用中又は動作中の様々な向きを包含することを、意図していることを理解されたい。たとえば、図面内でデバイスが反転している場合、「他のデバイス若しくは構造より上」又は「他のデバイス若しくは構造の上」にあると記述されているデバイスが、「他のデバイス若しくは構造より下」又は「他のデバイス若しくは構造の下」にあるように配置されるであろう。したがって、「より上に」という例示的な用語は、２つの向き、すなわち、「より上に」及び「より下に」を含むことができる。デバイスは、他の様々な方向に（９０度回転しているか、又は他の向きに）配置することもでき、ここで使用される空間相対的な記載は、それに応じて説明されることになる。

【0038】

ここで、本開示による例示的な実施例を、図面を参照してより詳細に説明することにする。しかし、こうした例示的な実施例は、多くの様々な形態で具現化することができ、ここに記載されている実施例に限定されると解釈されるべきではない。こうした実施例は、本開示の内容を完璧且つ完全にして、こうした例示的な実施例の概念を当業者に完全に伝えるために提示されていることを理解されたい。図面では、明確にするために、層の厚さ及び面積を拡大することが可能であり、また同じ参照番号が同じデバイスを示すために使用されるので、その説明は省略されるであろう。

【0039】

図１から図８を参照すると、本開示による実施例は、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を提供する。

【0040】

具体的には、図１に示されているように、回転子は、複数のスリット溝２０が設けられた回転子コア１０を備える。スリット溝２０のそれぞれの両端部には、それぞれ充填溝３０が設けられ、磁気バリア層を形成する。充填溝３０の第１の端部は、スリット溝２０に隣接して配置されている。充填溝３０の第２の端部は、回転子コア１０の外側に向かって延び、回転子コア１０の外周面には、充填溝３０の第２の端部と通じている切欠き３１が設けられている。切欠き３１は、ｄ軸に隣接する、充填溝３０の第２の端部に設けられている。この実施例では、充填溝の端部に切欠きを配置することにより、モータのｑ軸リラクタンスを増大させることができ、磁気漏れを低減することができ、モータのリラクタンス・トルクを増大させることができ、そして回転子を備えるモータの効率を高めることができる。

【0041】

ここで、図１及び図２に示されているように、切欠き３１の幅は、充填溝３０の第２の端部の幅よりも小さいＬであり、０．５σ≦Ｌ≦４σであり、σは、固定子コアと回転子コア１０との間の空隙の幅である。好ましくは、切欠き３１の幅は、１．５σ≦Ｌ≦３σを満たす。切欠きのこの配置は、ｑ軸のリラクタンスを効果的に増加させ、ｑ軸の磁束を減少させ、ｑ軸のインダクタンスを減少させ、モータ・トルクを向上させることができる。

【0042】

図１及び図２に示されているように、斜角縁部３２は、充填溝３０の第２の端部の、回転子コア１０のｄ軸の側とは反対側に配置されている。回転子コア１０の周面に隣接する斜角縁部３２の一方の端部は、切欠き３１まで延びている。斜角縁部は、モータの磁束リップル及びトルク・リップルを低減しながら、ｄ軸磁束が固定子歯に確実に入るようにすることができる。

【0043】

好ましくは、０．１Ｗ≦Ｌ≦０．７Ｗであり、Ｗは、充填溝３０の第２の端部の幅である。夾角θは、斜角縁部３２と、充填溝３０のｄ軸の側とは反対側の側壁との間の角度であり、１２５°≦θ≦１６５°である。充填溝３０の延在する方向は、回転子コア１０のｄ軸と平行であるか、又は充填溝３０の延在する方向は、ｄ軸との夾角が小さく、ｄ軸に沿って延在する。充填溝３０の長さは、回転子コア１０のｄ軸に向かって徐々に増加する。スリット溝２０の幅は、回転子コア１０の径方向外向きに徐々に減少する。隣接する２つのスリット溝２０間に形成される磁気伝導流路の幅は、回転子コア１０の径方向外向きに徐々に減少する。補強リブ４０は、同じ磁気バリア層の充填溝３０とスリット溝２０との間に配置され、補強リブ４０の幅はＬ１であり、０．８σ≦Ｌ１≦３σである。適切なトリミングにより、回転子スロット及び固定子スロットによって生じるトルク・リップルを低減し、モータのトルク・リップル及びモータの振動ノイズを低減するという目的を達成することができる。充填溝は、モータの始動能力を向上させながら、回転子を備えたモータの効率を高めるように配置されている。適切な幅の補強リブは、確実に磁気漏れを非常に小さくしながら、回転子の構造強度を高めることができる。

【0044】

さらに、スリット溝２０及び充填溝３０の形状は限定されるものではなく、長方形、円弧、複数の形状の組合せなどであってもよい。回転子コア１０の外周面の、ｑ軸の下の充填溝３０と回転子コア１０の外周面との間には、間隔があいている。すなわち、回転子コア１０の外周のｑ軸の下の充填溝３０には、切欠きがない。相異なる極で、隣接するスリット溝２０は、回転子周縁でｄ軸に沿って対称に配置されている。充填溝３０は、ｄ軸又はｑ軸に沿って対称に配置されている。スリット溝２０及びスリット溝の両端部にある充填溝３０によって形成される、回転子コア１０の径方向の、少なくとも２つの磁気バリア層がある。ｑ軸の下のすべてのスリット溝２０の全幅とｑ軸の下の充填溝３０の幅との合計の、回転子コア１０の径方向の有効コア幅に対する比は、Ｑ１であり、０．３５≦Ｑ１≦０．５である。これにより、モータ回転子の十分な利用率が確保され、回転子の安定性及びモータの効率が向上する。磁気バリアの複数の層は、より大きなリラクタンス・トルクを生成する。ここで、有効コア幅とは、回転子コアの内側の円から外側の円までの幅である。

【0045】

スリット溝２０の一部及び充填溝３０の一部が、導電性磁気絶縁材料で充填されるか、又は充填溝３０のすべてが、導電性磁気絶縁材料、好ましくはアルミニウム又はアルミニウム合金で充填される。導電性磁気絶縁材料の充填面積の、すべての充填溝３０及びスリット溝２０の総面積に対する比は、Ｑ２であり、０．３≦Ｑ２≦０．７、好ましくは、比は０．４から０．６であり、モータの始動能力を効果的に向上させる。回転子コア１０の両端部は、すべての充填溝３０内の充填材料と通じ、籠形を形成する、導電性端部リング５０をさらに備える。導電性端部リング５０の材料は、充填溝３０内の材料と同じものである。スリット溝２０の少なくとも一部は、回転子の軸方向に貫通する空気溝である。籠形は、コントローラなしでモータが始動する助けとなり得る。空気スリット溝は、回転子内側の空気循環を促進し、放熱能力を高め、回転子の温度上昇を抑え、モータの信頼性を向上させることができる。

【0046】

上記の実施例の回転子は、モータ・デバイスの技術分野に適用することもできる。すなわち、本開示の別の態様によれば、上記の実施例で説明されている直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を備えるモータが提供される。

【0047】

本開示のさらに別の態様によれば、前述の直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を製造する、回転子製造方法が提供される。この方法は、回転子コアを製作し、充填溝が回転子コアの周面に隣接する一時的なリブを有するように、回転子コアに閉じた充填溝を配置するステップと、充填溝内に材料を充填し、回転子コアの端部に導電性端部リングを配置して籠形を形成するステップと、旋削により一時的なリブを取り除き、充填溝の切欠きを形成するステップとを含む。

【0048】

本開示は、具体的には、回転子のｄ軸とｑ軸との間のインダクタンスの差によってリラクタンス・トルクを発生させて、効率的な定速運転を実現し、非同期モータの低効率の問題を解決する一方で、モータのトルク・リップルを低減し、またモータの振動ノイズを低減するという目的を達成する、直接始動同期リラクタンス・モータ回転子を提供する。図１に示されているように、回転子は、特定の構造の回転子の薄層を重ねることによって形成された回転子コアと、回転子コアの両端部にある導電性端部リング５０とで構成され、回転子の薄層のそれぞれに、複数のスリット溝、充填溝、及び回転シャフトと整合するシャフト穴が設けられている。スリット溝と、対応する充填溝とが組み合わされて磁気バリア層を形成し、磁気バリア層間に磁束流路が形成される。回転子の外周（に隣接する）充填溝の端部に、僅かな切欠きを有する半開口構造が配置されている。切欠きは、ｄ軸の側に隣接する充填溝の端部に配置され、一方ｄ軸とは反対側の充填溝の端部には、切欠きの側部とつながって半開口溝を形成する、斜角縁部が設けられている。

【0049】

斜角縁部を配置することにより、回転子の外周と充填溝との間の磁束流路が広がり、角を削ぐことでｄ軸磁束が固定子に円滑に入り、これにより切欠きのｄ軸磁束への影響を低減し、ｄ軸インダクタンスを確保することができる。一方、角を削ぐことにより、磁束分布を改善し、磁束の変化を遅くし、固定子スロットとの相互作用に起因するトルク・リップルを低減し、モータの振動ノイズを低減することもできる。

【0050】

切欠きを配置することにより、ｑ軸磁束の流れを効果的に遮断し、ｑ軸インダクタンスを低減し、モータのｄ軸とｑ軸との間のインダクタンスの差を増大させ、出力トルク及び効率を高めることができる。

【0051】

図７は、本開示の技術及び既存技術におけるモータ・トルク曲線の比較図を示している。本開示の技術は、モータ・トルクを増大させ、モータ効率を高めながら、モータのトルク・リップルを半分未満まで低減し、平均トルクを向上させ、トルク・リップルに起因する振動ノイズを低減する。

【0052】

さらに、充填溝の切欠きの幅はＬであり、Ｌは０．５σ≦Ｌ≦４σを満たし、σは、固定子内径と回転子外径との間の空隙の幅である。好ましくは、充填溝の切欠きの幅Ｌは、１．５σ≦Ｌ≦３σを満たす。回転子の外周に隣接する充填溝の幅はＷであり、切欠きの幅ＬはＷ未満である。好ましくは、０．１Ｗ≦Ｌ≦０．７Ｗであり、最適なインダクタンスの差は、切欠きの幅を適切に選択することによって得ることができる。角度θは、斜角縁部と、対応する充填溝の側部との間の角度である。好ましくは、１２５°≦θ≦１６５°である。斜角縁部は、ｄ軸インダクタンスへの充填溝の開口部の影響を低減することができるため、ｄ軸インダクタンスは、円滑に固定子に入り、トルクを発生させることができる。さらに、斜角を付けることにより、インダクタンスの急激な変化及びリラクタンス・トルク・リップルを低減することができる。

【0053】

回転子のスリット溝のどちらの端部にある充填溝の延在する方向も、ｄ軸と平行であるか、又はｄ軸と夾角をなし、夾角は小さいため、充填溝の延在する方向はｄ軸とほぼ平行であり、ｄ軸磁束はｄ軸に沿って円滑に流れる。充填溝が、対応するｄ軸により近づくにつれて、充填溝のｄ軸に沿って延在する長さ及び面積が増加する。反対に、充填溝が対応するｄ軸からより離れるにつれて、充填溝のｄ軸に沿って延在する長さ及び面積は減少する。深く且つ狭い充填溝には表皮効果があり、不均等な充填溝は、始動プロセスでの引き込みトルクを増加させる。これは、モータの始動性能を向上させるのに有用である。

【0054】

スリット溝の幅はＬ２であり、回転子コアの中心から離れる方向に徐々に減少する。隣接する２つのスリット溝間に形成される磁気流路の幅はＬ３であり、回転子コアの中心から離れる方向に徐々に減少する。回転子の中心に隣接する磁気流路は、強力な磁場強度を有し、磁場飽和がモータの出力及び効率に影響を与えないように、磁気流路は広く設計されている。

【0055】

図９では、既存技術における充填溝の端部と回転子の外側の円との間を、より多くのｑ軸磁束が通過し、一方図８では、本開示の技術的解決策の切欠きが、ｄ軸磁束が固定子に入るのに影響を与えることなく、ｑ軸磁束を効果的に遮断している。図６は、本開示の技術及び既存技術におけるモータのｑ軸インダクタンスの比較図を示しており、本開示の技術におけるｑ軸インダクタンスは、明らかな効果をもって大幅に低減されている。

【0056】

図１０は、既存技術及び本開示の技術における、モータ始動プロセスでの速度曲線の比較図を示している。所与の大きな負荷の下で、本開示の技術のモータは、同期して安定的に始動及び運転することができるが、既存の技術では、トルク及び速度の変動を同期させることができないので、本開示の技術は、より高い始動能力を有している。

【0057】

図１１は、本開示による直接始動同期リラクタンス・モータ回転子の、第５の実施例の構造図を示しており、最も外側のスリット溝は導電性磁気絶縁材料で完全に充填され、充填溝はさらに内側に延びて充填面積を増大させ、これにより、モータの始動能力をさらに高める。

【0058】

図１２に示されているように、Ｌ１は充填溝とスリット溝との間の距離であり、Ｌ２はスリット溝の幅である。Ｌ３は、隣接する２つのスリット溝間の距離である。

【0059】

充填溝とスリット溝との間のリブの幅はＬ１であり、Ｌ１は０．８σ≦Ｌ１≦３σを満たし、σは、固定子内径と回転子外径との間の空隙の幅である。この配置により、ｑ軸磁束の循環を減らしながら、十分な機械的強度が確保される。充填溝及びスリット溝は回転子周縁で対になって配置されており、回転子コアの径方向に、充填溝及びスリット溝によって形成される少なくとも２つの磁気バリア層があり、したがって突極の対を形成する。すべての充填溝は、導電性磁気絶縁材料、好ましくはアルミニウム又はアルミニウム合金で充填されている。すべての充填溝は、回転子の両端部にある導電性端部リングによって短絡されて籠形を形成し、導電性端部リングの材料は、充填溝の材料と同じものである。図４に示されているように、導電性端部リングは、充填溝を覆い、スリット溝を露出させることができる。図３に示されているように、本開示の回転子は明確に表わされており、回転子は、特定の構造の回転子の薄層を重ねることによって形成された回転子コアと、導電性端部リングと、導電性材料で充填された充填溝とで構成されている。充填溝内の充填材料及び導電性端部リングは、籠形を形成し、ここでＡは、充填溝内に位置する誘導バーである。

【0060】

本開示はさらに、上記の実施例の回転子を製造する方法を提供する。まず、回転子の外周よりわずかに大きい回転子コアを製造する。このとき、充填溝は閉じられており、回転子の外周から隔てる一時的なリブ（図５のＢ参照）が、充填溝の切欠きに配置される。次に、充填溝に充填材料を充填し、端部リングと共に籠形を形成する。最後に、旋削により一時的なリブを取り除いて半開口溝を形成し、これによって回転子を製造する。図５は、本開示の実施例における旋削前の回転子を示し、一時的なリブが、各充填溝の切欠きと回転子の外周との間に配置されており、一時的なリブは、旋削によって取り除かれ、その結果、充填溝が開口溝を有する、回転子を製造する。本開示では、スリット溝及び充填溝は、真っ直ぐな側部形状に限定されるものではなく、技術的解決策の効果に影響を与えることなく、円弧形状であり得る。

【0061】

加えて、この明細書で言及される「１つの実施例」、「別の実施例」及び「実施例」は、この実施例に関連して説明されている具体的な機能、構造、又は特性が、本開示に全体的に説明されている少なくとも１つの実施例に含まれることを意味することに、さらに留意されたい。明細書内のいくつかの場所に現れる同じ表現は、必ずしも同じ実施例を指すとは限らない。さらに、特定の機能、構造、又は特性が、任意の実施例に関連して説明されている場合、他の任意の実施例に関連する機能、構造、又は特性の実施態様も、本開示の範囲に包含されるべきであることを主張する。

【0062】

各実施例の説明は、それ自体の強調点を有する。１つの実施例で詳述されていない部分については、他の実施例の関連する説明を参照されたい。

【0063】

上記のものは、本開示を限定するものではなく、本開示のまさに好適な実施例である。当業者は、本開示に対する様々な修正及び変更を行うことができる。本開示の精神及び原則の範囲内で行われる、あらゆる修正、同等物との置換、改善などは、本開示の保護される範囲に包含されるべきである。

【符号の説明】

【0064】

１０ 回転子コア
２０ スリット溝
３０ 充填溝
３１ 切欠き
３２ 斜角縁部
４０ 補強リブ
５０ 導電性端部リング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】