特表 2023-514757 突極型ハイブリッド励磁モータ

(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】2023-04-07

(54)【発明の名称】突極型ハイブリッド励磁モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/14 20060101AFI20230331BHJP

【ＦＩ】

H02K21/14 M

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022576575

(86)(22)【出願日】2022-02-23

(85)【翻訳文提出日】2022-08-23

(86)【国際出願番号】 CN2022077377

(87)【国際公開番号】W WO2022105947

(87)【国際公開日】2022-05-27

(31)【優先権主張番号】202210042232.8

(32)【優先日】2022-01-14

(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】507362513

【氏名又は名称】浙江吉利控股集団有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＧＥＥＬＹ ＨＯＬＤＩＮＧ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】１７６０ Ｊｉａｎｇｌｉｎｇ Ｒｏａｄ， Ｂｉｎｊｉａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ （ＣＮ）

(71)【出願人】

【識別番号】522335125

【氏名又は名称】无錫星駆科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100124811

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 資博

(74)【代理人】

【識別番号】100187724

【弁理士】

【氏名又は名称】唐鎌 睦

(72)【発明者】

【氏名】張 勝川

(72)【発明者】

【氏名】熊 学波

(72)【発明者】

【氏名】方 亮

(72)【発明者】

【氏名】韓 韜

(72)【発明者】

【氏名】于 海生

(72)【発明者】

【氏名】譚 艶軍

(72)【発明者】

【氏名】林 霄▲ヅ▼

(72)【発明者】

【氏名】王 瑞平

(72)【発明者】

【氏名】肖 逸閣

【テーマコード（参考）】

5H621

【Ｆターム（参考）】

5H621AA03

5H621BB02

5H621BB07

5H621PP10

(57)【要約】

モータの分野に属する突極型ハイブリッド励磁モータであって、突極型ハイブリッド励磁モータは回転子ユニットを含み、回転子ユニットは、径方向突極を有し、環状に形成されて透磁ヨークに設置される電磁回転子と、電磁回転子の一方側に取り付けられる永久磁石回転子と、を含み、永久磁石回転子の電磁回転子とは反対側に取り付けられ、電磁回転子の径方向突極と間隔を空けて配置される軸方向突極ブロックを備え、複数の軸方向突極ブロックは、電磁回転子の複数の径方向突極と対応し、軸方向突極ブロックと電磁回転子の径方向突極とに対応する永久磁石電磁鋼の極性が逆である。本発明は、電気励磁と永久磁石励磁との共同作用により、通電した場合、電気励磁磁界の方向及び大きさを変えることで、モータのエアギャップ磁界を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

突極型ハイブリッド励磁モータであって、
固定子ユニットと、回転子ユニットとを含み、
前記固定子ユニットは、前記回転子ユニットが配置される固定子キャビティを有し、
前記回転子ユニットは、
透磁ヨークと、
環状に形成されて前記透磁ヨークに設置され、環状の外周面に径方向に突出する複数の径方向突極が間隔を空けて設けられた電磁回転子と、
前記透磁ヨークに設置され、前記電磁回転子の一方側に設けられた少なくとも１組の永久磁石回転子と、を含み、
各組の前記永久磁石回転子は、
環状に形成されて前記透磁ヨークに設置され、複数の永久磁石電磁鋼が取り付けられる永久磁石回転子鉄芯と、
前記電磁回転子の複数の径方向突極に対応して前記永久磁石回転子鉄芯の外側に取り付けられた複数の軸方向突極ブロックと、を含み、
複数の前記軸方向突極ブロックは、それぞれ前記電磁回転子の複数の径方向突極と間隔を空けて前記電磁回転子の複数の径方向突極に対応して配置され、前記軸方向突極ブロックと前記電磁回転子の径方向突極とに対応する永久磁石電磁鋼の極性が逆である、
突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項2】

２組の前記永久磁石回転子と、２組の前記軸方向突極ブロックとを含み、
２組の前記永久磁石回転子は、前記透磁ヨークに設置され、かつ、それぞれ前記電磁回転子の両側に設けられ、
２組の前記軸方向突極ブロックは、それぞれ前記２組の永久磁石回転子の反対側の端部に設けられる、
請求項１に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項3】

前記永久磁石回転子鉄芯の前記軸方向突極ブロックに近い一端に、間隔を空けた複数の位置決め溝が設けられ、片側の前記軸方向突極ブロックの数は前記位置決め溝の数と同じであり、前記軸方向突極ブロックは前記位置決め溝に対応して取り付けられ、少なくとも前記軸方向突極ブロックの一部は前記位置決め溝内に位置し、
前記永久磁石回転子鉄芯には、前記永久磁石電磁鋼を取り付けるための貫通孔が設けられ、前記位置決め溝は前記永久磁石回転子鉄芯の外周面と前記貫通孔との間に位置する、
請求項２に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項4】

前記径方向突極の数、片側の前記軸方向突極ブロックの数は、前記永久磁石回転子の極対数と同じである、
請求項１～３のいずれか１項に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項5】

エンドキャップをさらに含み、
前記エンドキャップは、前記回転子ユニットの両端に配置され、溝付きの透磁リングが設けられ、前記溝内に励磁ユニットが配置される、
請求項４に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項6】

前記励磁ユニットは、励磁コイルとコイルホルダとを含み、前記コイルホルダに前記励磁コイルを取り付けるためのホルダ溝が設けられる、
請求項５に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項7】

前記固定子ユニットは、固定子巻線と固定子鉄芯とを含み、
前記固定子キャビティは、第１キャビティと第２キャビティを含み、前記固定子鉄芯は第１キャビティを囲って形成し、前記固定子巻線は第２キャビティを囲って形成し、前記固定子鉄芯は、前記固定子巻線を支持し、前記固定子ユニットの軸方向に沿って、前記電磁回転子及び少なくとも前記永久磁石回転子の一部は前記第１キャビティに配置され、少なくとも片側の前記励磁ユニットの少なくとも一部は前記第２キャビティに配置される、
請求項５に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項8】

前記励磁ユニットのそれぞれは、固定子巻線の軸方向最外端を越えておらず、前記コイルホルダの最外端は固定子巻線の軸方向最外端を越えていない、
請求項６に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項9】

前記透磁リングの径方向外側部のうち前記回転子ユニットに面する軸方向端面は、前記軸方向突極ブロックの軸方向端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第１の軸方向補助エアギャップが存在する、
請求項６に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項10】

前記透磁リングの径方向内側部のうち前記回転子ユニットに面する軸方向端面は、前記透磁ヨークの端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第２の軸方向補助エアギャップが存在する、
請求項８に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【請求項11】

前記電磁回転子の前記径方向突極はＮ極、前記軸方向突極ブロックはＳ極であり、前記軸方向突極ブロックは前記永久磁石電磁鋼のＮ極に対向して設けられる、
請求項９又は１０に記載の突極型ハイブリッド励磁モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はモータの分野に関し、特に突極型ハイブリッド励磁モータに関する。

【背景技術】

【0002】

永久磁石モータは、高トルク密度、高効率、軽量・小型化などの特徴のため、ますます重要視され、各分野で広く利用されている。しかし、永久磁石モータのエアギャップ磁界は、永久磁石電磁鋼と磁気回路のパーミアンスによって決定され、ほぼ一定に保たれ、調整が困難である。これにより、永久磁石モータの更なる発展と応用が制限されている。

【0003】

永久磁石モータに比べて、電気励磁モータは制御が簡単であり、振動に強く、組み立てが容易であり、励磁電流を制御することで磁界の強さを制御して、速度を調整する目的を達成することができる。これは（直流）励磁モータに固有の優位性でもある。励磁モータは高い技術で制御されるので、信頼性が高く、通常、大電力の場合に使用される。しかしながら、励磁モータは、構造が複雑で、製造工程が厳密であり、小型化、省エネ化や操作の容易化が実現できず、省エネ効果と生産コストの点で依然として課題がある。

【0004】

ハイブリッド励磁モータは、永久磁石モータの高効率、高出力密度などの多くの特徴を有するだけでなく、以下の電気励磁モータの優位性も併せ持っている。モータのエアギャップ磁界はスムーズに調整可能である。電気操作の場合、始動トルクが大きく、速度調整範囲が広いという利点がある。発電時には、幅広い電圧調整能力や、広範囲の可変速定電圧出力能力を有する。ハイブリッド励磁モータは、磁界調整が可能で、トルク密度が高く、効率が高いなどの利点があるため、特に定電力、広い速度調整及び定電圧発電などの場合に適しており、航空・宇宙、風力発電、電気自動車などの分野での将来性が期待できる。しかし、現在のハイブリッド励磁モータは種類が少なく、応用範囲が限られているため、使用範囲を広げたハイブリッド励磁モータを提供することが期待されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的の１つは、ハイブリッド励磁モータの使用範囲を広げ、モータのエアギャップ磁界を調整可能なものとする突極型ハイブリッド励磁モータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
回転子ユニットを含み、
前記回転子ユニットは、
透磁ヨークと、
環状に形成されて前記透磁ヨークに設置され、環状の外周面に径方向に突出する複数の径方向突極が間隔を空けて設けられた電磁回転子と、
前記透磁ヨークに設置され、前記電磁回転子の一方側に設けられた少なくとも１組の永久磁石回転子と、を含み、
各組の前記永久磁石回転子は、
環状に形成されて前記透磁ヨークに設置され、複数の永久磁石電磁鋼が取り付けられ、間隔を空けた複数の位置決め溝が設けられた永久磁石回転子鉄芯と、
前記電磁回転子の複数の径方向突極に対応して前記永久磁石回転子鉄芯の外側に取り付けられた複数の軸方向突極ブロックと、を含み、
複数の前記軸方向突極ブロックは、それぞれ前記電磁回転子の複数の径方向突極と間隔を空けて前記電磁回転子の複数の径方向突極に対応して配置され、前記軸方向突極ブロックと前記電磁回転子の径方向突極とに対応する永久磁石電磁鋼の極性が逆である、
突極型ハイブリッド励磁モータを提供する。

【0007】

さらに、前記突極型ハイブリッドレジモータは、２組の前記永久磁石回転子と、２組の前記軸方向突極ブロックとを含み、２組の前記永久磁石回転子は前記透磁ヨークに設置され、かつ、それぞれ前記電磁回転子の両側に設けられ、２組の前記軸方向突極ブロックはそれぞれ前記２組の永久磁石回転子の反対側の端部に設けられる。

【0008】

さらに、前記永久磁石回転子鉄芯の軸方向突極ブロックに近い一端に、間隔を空けた複数の位置決め溝が設けられ、片側の前記軸方向突極ブロックの数は前記位置決め溝の数と同じであり、前記軸方向突極ブロックは前記位置決め溝に対応して取り付けられ、少なくとも前記軸方向突極ブロックの一部は前記位置決め溝内に位置し、
前記永久磁石回転子鉄芯には、前記永久磁石電磁鋼を取り付けるための貫通孔が設けられ、前記位置決め溝は前記回転子永久磁石鉄芯の外周面と前記貫通孔との間に位置する。

【0009】

さらに、前記径方向突極の数、片側の前記軸方向突極ブロックの数は、前記永久磁石回転子の極対数と同じである。

【0010】

さらに、前記モータはエンドキャップをさらに含み、前記エンドキャップは前記回転子ユニットの両端に配置され、溝付きの透磁リングが設けられ、前記溝内に励磁ユニットが設けられる。

【0011】

さらに、前記励磁ユニットは励磁コイルとコイルホルダを含み、前記コイルホルダに前記励磁コイルを取り付けるためのホルダ溝が設けられる。

【0012】

さらに、固定子巻線と固定子鉄芯とを含む固定子ユニットを備え、前記固定子キャビティは第１キャビティと第２キャビティを含み、前記固定子鉄芯は第１キャビティを囲って形成し、前記固定子巻線は第２キャビティを囲って形成し、前記固定子鉄芯は前記固定子巻線を支持し、前記固定子ユニットの軸方向に沿って、前記電磁回転子及び少なくとも前記永久磁石回転子の一部は前記第１キャビティに配置され、少なくとも片側の前記励起ユニットの少なくとも一部は前記第２キャビティに配置される。

【0013】

さらに、前記励磁ユニットのそれぞれは固定子巻線の軸方向最外端を越えておらず、前記コイルホルダの最外端は固定子巻線の軸方向最外端を越えていない。

【0014】

さらに、前記透磁リングの径方向外側部のうち前記回転子ユニットに面する軸方向端面は、前記軸方向突極ブロックの軸方向端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第１の軸方向補助エアギャップが存在する。

【0015】

さらに、前記透磁リングの径方向内側部のうち前記回転子ユニットに面する軸方向端面は、前記透磁ヨークの端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第２の軸方向補助エアギャップが存在する。

【0016】

さらに、前記電磁回転子の径方向突極はＮ極、軸方向突極ブロックはＳ極であり、前記軸方向突極ブロックは前記永久磁石体のＮ極に対向して設けられる。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、電気励磁と永久磁石励磁との共同作用により、通電した場合、電気励磁磁界の方向及び大きさを変えることで、モータのエアギャップ磁界を調整する。本発明では、軸方向突極ブロックと電磁回転子の径方向突極とにより回転子ユニットの両突極が形成されることによって、モータの永久磁石励磁に加えて、モータの電磁励磁が達成され、永久磁石励磁と電磁励磁とを組み合わせることで、永久磁石モータの一連の利点を維持しながら、電気励磁モータの磁界をスムーズに調整可能なものとし、これにより、モータの適用範囲と使用条件を拡大する。

【0018】

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。これによって、当業者は本発明の上記及び他の目的、利点や特徴をより理解できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

以下、図面を参照しながら本発明のいくつかの具体的な実施形態を例示的かつ非限定的に説明する。図面においては、同一の図面の符号は同一又は類似の部材又は部分を表す。当業者にとって明らかなように、これらの図面は、実際の縮尺で作成されていることに限定されない。

【図1】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの構造を示す分解図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの回転子ユニットの構造を示す分解図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの構造を示す断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの励磁ユニットの構造を示す分解図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの固定子ユニットの構造を示す概略図である。

【図6】図３の部分拡大図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの磁気回路の構造を示す概略図である。

【図8】図７の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明の第一実施形態に係る二重突極型ハイブリッド励磁モータの構造を示す分解図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る突極型ハイブリッド励磁モータの回転子ユニットの構造を示す分解図である。本発明の第一実施形態では、図１及び図２に示すように、主として第１励磁ユニット１、回転子ユニット２、固定子ユニット３及び第２励磁ユニット４を含む、突極型ハイブリッド励磁モータを提供する。回転子ユニット２は、固定子ユニット３内に取り付けられ、第１励磁ユニット１及び第２励磁ユニット４は、固定子ユニット３の両端に配置されて、回転子ユニット２に電気的励磁を提供する。これにより、ハイブリッド励磁モータのモータエアギャップ磁界はスムーズに調整可能になる。もちろん、いくつかの実施例では、１組の励磁ユニット、例えば第１励磁ユニット１及び第２励磁ユニット４のうちのいずれかのみを含んでもよく、このとき、第１励磁ユニット１及び第２励磁ユニット４のうちのいずれかは、固定子ユニット３の両端のうちの一方に配置し、励磁ユニットの数と回転子ユニットの永久磁石回転子の数は対応関係にあり、例えば、励磁ユニットの数と回転子ユニットの永久磁石回転子の数は同じである。

【0021】

ここで、回転子ユニット２は、軸方向突極ブロック２０、電磁回転子２２、永久磁石回転子２１及び透磁ヨーク２３を主に含む。電磁回転子２２は環状構造であり、透磁ヨーク２３上に設置される。電磁回転子２２の環状外周面には、外側へ突出する複数の径方向突極２２０が間隔を空けて設けられ、径方向突極２２０は回転子ユニットの径方向に延びている。永久磁石回転子２１は透磁ヨーク２３上に設置される。本実施形態では、永久磁石回転子２１は２つである。２つの永久磁石回転子２１は、それぞれ電磁回転子２２の両側に設けられた状態で電磁回転子２２に密着している。永久磁石回転子２１は、永久磁石回転子鉄芯２１０と永久磁石電磁鋼２１１とを含む。永久磁石電磁鋼２１１は、永久磁石回転子鉄芯２１０内の貫通孔２１０２に挿入され、永久磁石回転子鉄芯２１０とともに永久磁石回転子２１を構成する。また、永久磁石回転子鉄芯２１０には、軸方向突極ブロック２０を取り付けるための間隔を空けた複数の位置決め溝２１０１がさらに形成されている。軸方向突極ブロック２０は、回転子ユニットの軸方向に沿って延びており、電磁回転子２２の径方向突極２２０と協働して電磁回転子２２の電磁磁極を形成する。軸方向突極ブロック２０と径方向突極２２０との間に形成される溝は、軸方向に整列して、完全な電磁経路を形成する。

【0022】

本実施形態例では、軸方向突極ブロック２０と電磁回転子２２の径方向突極２２０とにより二重回転子ユニット２の二重突極が形成されることによって、モータの永久磁石励磁に加えて、モータの電磁励磁が達成される。、永久磁石励磁と電磁励磁とを組み合わせることで、永久磁石モータの一連の利点を維持しながら、電気励磁モータの磁界をスムーズに調整可能なものとしている。、これにより、モータの適用範囲と使用条件を拡大できる。本実施形態では、回転子ユニットは、２つの永久磁石回転子を含み、２つの永久磁石回転子は１つの電磁回転子２２を共用している。２つの永久磁石回転子の一端は、電磁回転子に接触し、２つの永久磁石回転子の他端には１組の軸方向突極ブロックが設けられる。本実施形態では、回転子ユニット２は三突極構造であり、三突極のうち、電磁回転子２２の径方向突極２２０は回転子ユニットの径方向に延びており、２組の軸方向突極ブロックは回転子ユニットの軸方向に延びている。

【0023】

さらに、第１励磁ユニット１と第２励磁ユニット４によって、励磁ユニットがモータの両側のエンドキャップに設けられることにより、ブラシやスリップリング装置が不要になり、モータの信頼性や耐用年数がさらに確保される。

【0024】

一実施形態では、図２に示すように、永久磁石回転子２１の永久磁石回転子鉄芯２１０に複数の位置決め溝２１０１が設けられ、位置決め溝２１０１の形状は、軸方向における軸方向突極ブロック２０の形状に対応しており、さらに、位置決め溝２１０１の外側に貫通孔２１０２が設けられ、永久磁石電磁鋼２１１は貫通孔２１０２を介して永久磁石回転子鉄芯２１０に取り付けられる。ここで、軸方向突極ブロック２０は、永久磁石回転子鉄芯２１０の電磁回転子２２とは反対側、即ち、永久磁石回転子鉄芯２１０の外側に設けられる。

【0025】

なお、本実施形態では、永久磁石電磁鋼２１１の形状は限定されるものではなく、実際の状況に応じて決定すればよく、「一」字形状、「Ｖ」字形状、「ＶＶ」字形状、「Ｕ」字形状などの様々な形状としてもよい。また、貫通孔２１０２の形状も限定されるものではなく、永久磁石電磁鋼２１１に適合すればよい。

【0026】

さらなる実施形態では、図２に示すように、電磁回転子２２の径方向突極２２０の数は永久磁石回転子２１の極対数に関連しており、径方向突極２２０の数は永久磁石回転子２１の極対数以下である。径方向突極２２０と軸方向突極ブロック２０とは互いに対応しているので、径方向突極２２０の数と片側の軸方向突極ブロック２０の数は同じである。

【0027】

一実施形態では、図４に示すように、モータの両端のそれぞれにエンドキャップがさらに設けられ、それぞれのエンドキャップには励磁ユニットがさらに設けられる。本実施形態では、第１励磁ユニット１を例にして説明すると、第１励磁ユニット１は主に透磁リング１０、励磁コイル１１及びホルダ１３を含む。ホルダ１３には、励磁コイル１１を取り付けるためのホルダ溝１２が設けられる。一方、透磁リング１０には溝１４が設けられており、溝１４により透磁リング１０は、径方向においてそれぞれ溝１４の外側に位置する径方向外側部と、溝１４の内側に位置する径方向内側部とに分けられる。励磁コイル１１がホルダ溝１２に取り付けられた後に、ホルダ１３全体及び励磁コイル１１を溝１４に配置し、最後に、第１励磁ユニット１をエンドキャップ内に取り付けて、回転子ユニット２の一方の側に取り付けられる。

【0028】

第２励磁ユニット４は、第１励起ユニット１と同様の構成であるので、ここでは詳細は説明しないが、第２励磁ユニット４と第１励磁ユニット１はそれぞれ、回転子ユニット２に電気励磁を提供するために、固定子ユニット３の両側に取り付けられる。

【0029】

さらに、図３に示すように、固定子ユニット３は、固定子鉄芯３１と固定子巻線３０を含む。固定子ユニット３の内部には固定子キャビティ３２がさらに形成され、固定子キャビティ３２は第１キャビティ３２１と第２キャビティ３２２を含む。これらのうち、第１キャビティ３２１は固定子鉄芯３１により囲まれて形成され、第２キャビティ３２２は固定子巻線３０により囲まれて形成され、固定子鉄芯３１は固定子巻線３０を支持する。固定子ユニット３の軸方向から見ると、電磁回転子２２及び少なくとも永久磁石回転子２１の一部は、第１キャビティ３２１内に配置され、第１励磁ユニット１及び第２励磁ユニット４のうち少なくとも一方の励磁ユニットの少なくとも一部は、第２キャビティ３２２の内部に配置される。一実施形態では、電磁回転子２２及び永久磁石回転子２１は第１キャビティ３２１の内部に位置し、軸方向突極ブロック２０は第２キャビティ３２２の内部に位置し、第１励磁ユニット１及び第２励磁ユニット４は少なくとも部分的に第２キャビティ３２２の内部に位置する。

【0030】

本実施形態では、回転子ユニット２の両側に励磁ユニットが設けられることによって、回転子ユニット２に電気励磁を提供する一方、従来のモータのブラシシステムやスリップリング装置が省略され、これにより、モータの信頼性が向上し、耐用年数が長くなり、モータのメンテナンス費用が削減される。さらに、軸方向突極と径方向突極による複合突極構造を採用し、励磁ユニットの両端を固定子ユニット３の内部に設けることにより、固定子巻線３０の端部の下方の空間が活用され、モータ全体の小型化が図られるとともに、モータの電力密度及びトルク密度の向上に有利である。

【0031】

さらに、電磁回転子２２はケイ素鋼板を積層して作ることもでき、また、軟磁性複合材料を直接プレス成形することもでき、簡単かつ簡便に製造することができて低コストである。透磁ヨーク２３、スロット１４付き透磁リング１０、軸方向突極ブロック２０のいずれも軟磁性複合材料を直接プレス成形したものであり、同様に、簡単かつ簡便に製造することができ、低コストであり、かつ、軟磁性複合材料は、高周波での鉄損が低く、高速での運転効率向上に有利である。

【0032】

さらなる実施形態では、図３に示すように、透磁リング１０の径方向の外側部の高さが軸方向突極ブロック２０の高さに対応し、透磁リング１０の径方向の外側部のうち回転子ユニット２に面する軸方向端面は、軸方向突極ブロック２０の軸方向端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第１の軸方向補助エアギャップ５が存在する。

【0033】

さらに、透磁リング１０の径方向の内側部のうち回転子ユニット２に面する軸方向端面は、透磁ヨーク２３の端面に対向して設けられ、かつ、両者の間に第２の軸方向補助エアギャップ６が存在する。

【0034】

この実施形態では、第１の軸方向補助エアギャップ５及び第２の軸方向補助エアギャップ６により、完全な磁気回路が構成される。

【0035】

本発明では、説明や理解のし易さから、径方向突極２２０がＮ極に相当し、軸方向突極ブロック２０がＳ極に相当するものとする。

【0036】

図７及び図８に示すように、励磁巻線コイル１１に通電しない場合、永久磁石電磁鋼２１１によって生成される磁束の一部は、永久磁石電磁鋼のＮ極から出発し、メインエアギャップ８、固定子歯部、固定子ヨーク部、隣接する固定子歯部、メインエアギャップ８を経て、隣接するＳ極に到達してから、回転子ヨーク部を経て、磁気回路閉ループが構成される。磁束の他の一部は、永久磁石電磁鋼２１１のＮ極から出発し、電磁回転子２２、透磁ヨーク２３、第２の軸方向補助エアギャップ、溝１４付きの透磁リング１０の内側、溝１４付きの透磁リング１０の外側、第１の軸方向補助エアギャップ、軸方向突極ブロック２０を経て、隣接するＳ極に到達してから、回転子ヨーク部を経て、磁気回路閉ループが構成される。以上より、第１部分の磁気回路はメインエアギャップを通過して、外部に対して出力トルクを発生させ、第２部分の磁気回路は補助エアギャップを経て閉じられて、メインエアギャップを通過しておらず、漏れ磁束部分となり、外部に仕事をしない。

【0037】

図６及び図８に示すように、励磁巻線コイル１１に通電し、かつ、電磁回転子２２の径方向突極２２０をＮ極とした場合、増磁作用が発揮され、つまり、電気励磁による磁束が、第２の軸方向補助エアギャップ、透磁ヨーク２３、電磁回転子２２の径方向突極２２０、メインエアギャップ８、固定子歯部、固定子ヨーク部、固定子歯部、メインエアギャップ８、隣接するＳ極、軸方向突極ブロック２０、第１の軸方向補助エアギャップ５、溝１４付きの透磁リング１０の外側、溝１４付きの透磁リング１０の内側を経て、閉回路が形成される。この場合、電磁回転子２２の径方向突極２２０部分はＮ極となり、永久磁石電磁鋼のＮ極に並列接続されて、両者ともにメインエアギャップにエネルギーを出力する。

【0038】

図６、図７及び図８に示すように、励磁巻線コイル１１に逆電流を流し、かつ、電磁回転子２２の径方向突極２２０をＳ極とする場合、減磁作用が発揮し、永久磁石電磁鋼２１０のＮ極による磁束が、電磁回転子２２の径方向突極２２０、透磁ヨーク２３、第２の軸方向補助エアギャップ、スロット１４付き透磁リング１０の内側、スロット１４付き透磁リング１０の外側、第１の軸方向補助エアギャップ、軸方向突極ブロック２０、永久磁石回転子のＳ極、回転子ヨーク部を経て、閉回路が形成される。これにより、永久磁石電磁鋼２１０の磁束はほとんどメインエアギャップを通過しない。

【0039】

上述した励磁巻線コイルへの通電により、メインエアギャップ磁界の調整が行われる。本発明の軸方向・径方向複合突極型ハイブリッド励磁モータでは、励磁用永久磁石電磁鋼と励磁用電流との２種の励磁源が使用されることによって、エアギャップ磁界の調整と制御を実現し、低速の場合、励磁電流は支援磁力を供給し、低速の場合の出力トルクを向上させるのに寄与し、高速の場合、励磁電流は弱い磁力を供給し、モータの運転範囲の改善に寄与し、調整可能な速度範囲を広げて運転させる。

【0040】

以上より、当業者が理解できるように、本明細書では、本発明の複数の例示的な実施例を示して説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、本発明の開示内容から本発明の原理を満たす多くの他の変形や修正を直接決定又は推定することができる。このため、本発明の範囲はこれらの全ての他の変形や修正を含むものと理解されかつ見なされるべきである。

【符号の説明】

【0041】

１ 第１励磁ユニット
１０ 透磁リング
１１ 励磁コイル
１２ ホルダ溝
１３ ホルダ
１４ 溝
２ 回転子ユニット
２０ 軸方向突極ブロック
２１ 永久磁石回転子
２１０ 永久磁石回転子鉄芯
２１０１ 位置決め溝
２１０２ 貫通孔
２１１ 永久磁石電磁鋼
２２ 電磁回転子
２２０ 径方向突極
２３ 透磁ヨーク
３ 固定子ユニット
３０ 固定子巻線
３１ 固定子鉄芯
４ 第２励磁ユニット
５ 第１の軸方向補助エアギャップ
６ 第２の軸方向補助エアギャップ
８ メインエアギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】