特表 2023-553970 全波およびパルス幅変調制御用の回転電気機械、および電気アセンブリ

(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】2023-12-26

(54)【発明の名称】全波およびパルス幅変調制御用の回転電気機械、および電気アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/16 20060101AFI20231219BHJP

   H02K 1/276 20220101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H02K1/16 A

H02K1/276

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023535582

(86)(22)【出願日】2021-12-06

(85)【翻訳文提出日】2023-08-09

(86)【国際出願番号】 EP2021084401

(87)【国際公開番号】W WO2022122653

(87)【国際公開日】2022-06-16

(31)【優先権主張番号】2012984

(32)【優先日】2020-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508075579

【氏名又は名称】ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100208188

【弁理士】

【氏名又は名称】榎並 薫

(72)【発明者】

【氏名】ラドゥアン、クリッサ

(72)【発明者】

【氏名】ジェローム、ルグランジェ

(72)【発明者】

【氏名】ラデュ、フラティラ

【テーマコード（参考）】

5H601

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA26

5H601CC13

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD25

5H601FF02

5H601FF03

5H601FF17

5H601GA02

5H601GA24

5H601GA25

5H601GA32

5H601GB05

5H601GB12

5H601GB22

5H601GB33

5H622AA03

5H622CA02

5H622CA05

5H622CA07

5H622CA10

5H622CB03

5H622CB05

(57)【要約】

本発明は、
‐ロータ本体（９）と巻線（８）とを含むステータ（２）であって、前記巻線（８）は前記ロータ本体（９）のスロット（２１）を通過し、前記スロットは峡部を有するステータ（２）と、
‐キャビティ（３３、３４、３５、３６、３８、３９）を有するロータ本体（２４）と、永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）とを含むロータ（３）であって、前記永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）は前記キャビティに配置されて、中央軸（ｄ）と２つの連続する中央軸（ｄ）から等距離にある直角軸（ｑ）とを有する磁極（２５、２６）を形成するロータ（３）と、
を備える回転電気機械であって、
前記峡部の前記幅と前記スロット（２１）の前記幅との比率（Ｃ１）は、０．４０以上０．７以下であり、
前記中央軸における空隙と前記直角軸における空隙との比率（Ｃ２）は、０．８以上１．５以下である、回転電気機械に関する。
また、本発明は、このような回転電気機械とインバータとを備える電気アセンブリに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸（Ａ）を有する回転電気機械（１）であって、前記回転電気機械（１）は、
‐ステータ（２）と、
‐ロータ（３）と、
を備え、
前記ステータ（２）は、
‐径方向内側端部が自由端である歯（１９）と２つの連続する歯（１９）により画定されるスロット（２１）とを含む、特に第１磁性薄板積層体であるステータ本体（９）であって、各歯（１９）は、第１方向において周方向に延びる第１歯根（２２）と前記第１方向と反対の第２方向において周方向に延びる第２歯根（２３）とを含む、ステータ本体（９）と、
‐前記スロット（２１）を通過する導体を含む巻線（８）と、
を含み、
前記ロータ（３）は、
‐キャビティ（３３、３４、３５、３６、３８、３９）を含む、特に第２磁性薄板積層体であるロータ本体（２４）と、
‐前記キャビティ（３３、３４、３５、３６、３８、３９）の内部に配置されて一連のＮ磁極（２５）およびＳ磁極（２６）を形成する永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）であって、各Ｎ磁極（２５）およびＳ磁極（２６）は、中央軸（ｄ）と２つの連続する中央軸（ｄ）から等距離にある直角軸（ｑ）と、を有し、前記中央軸（ｄ）および前記直角軸（ｑ）は前記回転軸（Ａ）を通る、永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）と、
を含み、
前記回転軸（Ａ）に対して垂直な平面において、
‐第１距離（Ｈ１）は、前記スロット（２１）を通過する径方向において最も内側の前記導体（３７）において径方向に規定されるスロット（２１）の幅であり、
‐第２距離（Ｈ２）は、前記第１歯根（２２）のうちの１つの第１端部と前記第２歯根（２３）のうちの１つの第２端部との間の距離であって、前記第１歯根（２２）のうちの１つの前記第１端部と前記第２歯根（２３）のうちの１つの前記第２端部とは、互いに対面するとともに２つの連続する歯（１９）に属し、
‐第３距離（Ｅ１）は、前記ステータ本体（９）の第１磁性材料であって、特に前記第１磁性薄板積層体である前記ステータ本体（９）の第１磁性材料と、前記ロータ（３）の第１磁性材料であって、特に前記第２磁性薄板積層体または前記永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）のうちの１つである前記ロータ（３）の第１磁性材料との間で、前記Ｎ磁極（２５）および前記Ｓ磁極（２６）のうちの１つの前記中央軸（ｄ）において径方向に測定される最小距離であり、
‐第４距離（Ｅ２）は、前記ステータ本体（９）の第２磁性材料であって、特に前記第１磁性薄板積層体である前記ステータ本体（９）の第２磁性材料と、前記ロータ（３）の第２磁性材料であって、特に前記第２磁性薄板積層体または前記永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０、３１、３２）のうちの１つである前記ロータ（３）の第２磁性材料との間で、前記直角軸（ｑ）において測定される最小距離であり、
前記第１距離（Ｈ１）と前記第２距離（Ｈ２）との差と、前記第１距離（Ｈ１）と、の第１比率（Ｃ１）は、０．４０以上、特に０．４８以上、０．７以下であり、
前記第４距離（Ｅ２）と前記第３距離（Ｅ１）との第２比率（Ｃ２）は、０．８以上１．５以下である、
回転電気機械（１）。

【請求項2】

前記キャビティ（３３、３４、３５、３６、３８）は、前記回転軸（Ａ）に対して垂直な平面において閉鎖することにより、前記永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０）は埋設される、
請求項１に記載の回転電気機械（１）。

【請求項3】

前記永久磁石（１４、１５、２７、２８、２９、３０）は、径方向に磁化する、
請求項１または２に記載の回転電気機械（１）。

【請求項4】

前記ロータ（３）の磁極（２５、２６）の各々について、少なくとも１つの永久磁石を各々受容する第１キャビティ（３３、３５）および第２キャビティ（３４、３６）が、前記回転軸（Ａ）に対して垂直な平面においてＶ字の形状を規定し、前記Ｖ字の頂部は径方向外方に向けられ、前記Ｖ字の前記頂部に向けられた前記永久磁石（１４、１５、２７、２８）の極は、同一であるとともに、前記ロータ（３）の前記磁極（２５、２６）の極性を規定する、
請求項１または２に記載の回転電気機械（１）。

【請求項5】

前記第１キャビティ（３３、３５）と前記第２キャビティ（３４、３６）とは、前記Ｖ字の先端部において相対する、
請求項４に記載の回転電気機械（１）。

【請求項6】

前記ロータ（３）の磁極（２５、２６）毎の前記ステータのスロット（２１）の個数は、１以上である、
請求項１～５のいずれか一項に記載の回転電気機械（１）。

【請求項7】

前記巻線（８）は複数の相を含み、
相毎のスロット（２１）の個数は１以上である、
請求項１～６のいずれか一項に記載の回転電気機械（１）。

【請求項8】

前記巻線（８）は、三相または二重三相である、
請求項１～７のいずれか一項に記載の回転電気機械（１）。

【請求項9】

第５距離（Ｈ３）は、前記スロット（２１）のうちの１つの最大幅であり、
前記第２距離（Ｈ２）は、前記第５距離（Ｈ３）よりも小さい、
請求項１～８のいずれか一項に記載の回転電気機械（１）。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の回転電気機械（１）と、
前記巻線（８）に電力供給するインバータであって、全波タイプ制御およびパルス幅変調制御を可能とするインバータと、
を備える電気アセンブリ。

【請求項11】

前記インバータは、２４Ｖ以上６０Ｖ以下の電圧を有する電気エネルギー源から電力供給される、またはこれに電力供給する、
請求項１０に記載の電気アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、全波タイプ制御方式およびパルス幅変調制御方式で制御されるように適合された回転電気機械に関する。また、本発明は、このような回転電気機械とインバータとを備えた電気アセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

特許出願ＦＲ３０８６１１８Ａ１は、回転軸を有する回転電気機械であって、
‐ステータと、
‐ロータと、
を備え、
前記ステータは、
‐径方向内側端部が自由端である歯と２つの連続する歯により画定されるスロットとを含む、特に第１磁性薄板積層体であるステータ本体であって、各歯は、第１方向において周方向に延びる第１歯根と前記第１方向と反対の第２方向において周方向に延びる第２歯根とを含む、ステータ本体と、
‐前記スロットを通過する導体を含む巻線と、
を含み、
前記ロータは、軸として回転軸を有するとともに外径を有する円筒状回転体に内接するロータであって、
‐キャビティを含む、特に第２磁性薄板積層体であるロータ本体と、
‐前記キャビティの内部に配置されて一連のＮ磁極およびＳ磁極を形成する永久磁石であって、各Ｎ磁極およびＳ磁極は、磁場の第１高調波の絶対値が最も高くなる中央軸を有し、直角軸が２つの連続する中央軸から等距離にある、永久磁石と、
を含む、回転電気機械を開示している。

【0003】

このタイプの回転電気機械は、低回転速度ではパルス幅変調（ＰＷＭ）タイプ方式で、高回転速度では全波タイプ方式で、巻線に電力供給するインバータから動力（電力）を供給される。このタイプの動力（電力）供給により、インバータにおけるエネルギー損失が低減され得る。しかしながら、低負荷時には、全波方式では回転電気機械におけるエネルギー損失が増加する。こうして、電気アセンブリの効率が低下し、電気アセンブリのモータモードでの使用時には電気消費量が増加し、電気アセンブリの発電機モードでの使用時には発生エネルギーが減少する。

【発明の概要】

【0004】

本発明は、これらの欠点の全部または一部を克服しようとするものである。

【0005】

本発明は、回転軸を有する回転電気機械であって、前記回転電気機械は、
‐ステータと、
‐ロータと、
を備え、
前記ステータは、
‐径方向内側端部が自由端である歯と２つの連続する歯により画定されるスロットとを含む、特に第１磁性薄板積層体であるステータ本体であって、各歯は、第１方向において周方向に延びる第１歯根と前記第１方向と反対の第２方向において周方向に延びる第２歯根とを含む、ステータ本体と、
‐前記スロットを通過する導体を含む巻線と、
を含み、
前記ロータは、
‐キャビティを含む、特に第２磁性薄板積層体であるロータ本体と、
‐前記キャビティの内部に配置されて一連のＮ磁極およびＳ磁極を形成する永久磁石であって、各Ｎ磁極およびＳ磁極は、中央軸と２つの連続する中央軸から等距離にある直角軸とを有し、前記中央軸および前記直角軸は前記回転軸を通る、永久磁石と、
を含み、
前記回転軸に対して垂直な平面において、
‐第１距離は、前記スロットを通過する径方向において最も内側の前記導体において径方向に規定されるスロットの幅であり、
‐第２距離は、前記第１歯根のうちの１つの第１端部と前記第２歯根のうちの１つの第２端部との間の距離であって、前記第１歯根のうちの１つの前記第１端部と前記第２歯根のうちの１つの前記第２端部とは、互いに対面するとともに２つの連続する歯に属し、
‐第３距離は、前記ステータ本体の第１磁性材料であって、特に前記第１磁性薄板積層体である前記ステータ本体の第１磁性材料と、前記ロータの第１磁性材料であって、特に前記第２磁性薄板積層体または前記永久磁石のうちの１つである前記ロータの第１磁性材料との間で、前記Ｎ磁極および前記Ｓ磁極のうちの１つの前記中央軸において径方向に測定される最小距離であり、
‐第４距離は、前記ステータ本体の第２磁性材料であって、特に前記第１磁性薄板積層体である前記ステータ本体の第２磁性材料と、前記ロータの第２磁性材料であって、特に前記第２磁性薄板積層体または前記永久磁石のうちの１つである前記ロータの第２磁性材料との間で、前記直角軸において測定される最小距離であり、
前記第１距離と前記第２距離との差と、前記第１距離との第１比率は、０．４０以上、特に０．４８以上、０．７以下であり、
前記第４距離と前記第３距離との第２比率は、０．８以上１．５以下である、
回転電気機械に関する。

【0006】

第１比率および第２比率についてこのような値を使用することにより、回転電気機械とこれに関連するインバータとを備えるアセンブリの効率を全体的に向上させ得る、ステータスロットのサイズに関連する磁性ロータ極の形状が得られる。インバータの良好な効率を得るように、ステータの巻線は、低回転速度ではパルス幅変調タイプの方式で、高回転速度では全波タイプの方式で、電力供給される。第１比率を０．４０以上、特に０．４８以上０．７以下とし、第２比率を０．８以上１．５以下とすることで、電気アセンブリの最大出力を低下させることなく、低負荷時かつ全波方式使用時の回転電気機械におけるエネルギー損失を低減することができる。こうして、電気アセンブリの全体的な効率が向上する。電気アセンブリのモータモードでの使用時には電気消費量が減少し、電気アセンブリの発電機モードでの使用時には発生エネルギーが増加する。

【0007】

本発明の追加的特徴によれば、前記キャビティは、前記回転軸Ａに対して垂直な平面において閉鎖することにより、前記永久磁石は埋設される。埋設された磁石を使用することにより、遠心分離下での磁石のロータ本体への保持を向上させることができる。また、このような特徴により、永久磁石の減磁が制限され得る。

【0008】

本発明の追加的特徴によれば、前記永久磁石は、径方向に磁化する。

【0009】

回転軸に対して径方向に磁化するように配置された磁石を使用することにより、ロータの磁極が例えば単一の磁石により形成されるシンプルなロータ構造が可能とされる。

【0010】

本発明の追加的特徴によれば、前記ロータの磁極の各々について、少なくとも１つの永久磁石を各々受容する第１キャビティおよび第２キャビティが、前記回転軸に対して垂直な平面においてＶ字の形状を規定し、前記Ｖ字の前記頂部は径方向外方に向けられ、前記Ｖ字の頂部に向けられた前記永久磁石の極は、同一であるとともに、前記ロータの前記磁極の極性を規定する。

【0011】

Ｖ字形状構造体の使用により、回転電気機械の機械的トルクを向上させることができる。また、このような構造により、回転電気機械の出力（specific power）を向上させることができる。

【0012】

本発明の追加的特徴によれば、前記第１キャビティと前記第２キャビティとは、前記Ｖ字の先端部において相対する。

【0013】

このような特徴により、Ｖ字の先端部において、磁石同志をより近づけることができる。したがって、ロータにおける磁石の体積が増加することで、機械の出力を増大させることができる、または、回転電気機械の出力を低減させずに磁力の弱い磁石を使用することができる。

【0014】

本発明の追加的特徴によれば、キャビティは、永久磁石が直交方向に磁化するように形成される。２つの連続する永久磁石の極の向きは互い違いになるため、ロータのＮ磁極またはＳ磁極をそれぞれ形成するように、２つの連続する磁石の互いに対面する極は、Ｎ極またはＳ極である。

【0015】

永久磁石のこのように配置することで、大きい体積を有する永久磁石を使用することができる。永久磁石のこのような体積により、特にフェライトタイプの永久磁石において良好な性能を得ることができる。

【0016】

本発明の追加的特徴によれば、前記ロータの磁極毎の前記ステータのスロットの個数は、１以上である。

【0017】

本発明の追加的特徴によれば、前記巻線は複数の相を含み、相毎のスロットの個数は１以上である。

【0018】

本発明の追加的特徴によれば、前記巻線は、三相または二重三相である。

【0019】

本発明の追加的特徴によれば、第５距離Ｈ３は、前記スロットのうちの１つの最大幅であり、前記第２距離Ｈ２は、前記第５距離Ｈ３よりも小さい。

【0020】

本発明の追加的特徴によれば、回転電気機械の最大出力は、１０ｋＷ以上３５ｋＷ以下である。

【0021】

本発明の追加的特徴によれば、ステータ本体は、直径が９０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下の円筒に内接する。

【0022】

また、本発明は、上述の回転電気機械と、前記巻線に電力供給するインバータであって、全波タイプ制御およびパルス幅変調制御を可能とするインバータと、を備える電気アセンブリに関する。

【0023】

このようなインバータの使用により、回転電気機械の回転速度の全範囲にわたって、インバータの効率を向上させることができる。パルス幅変調タイプ制御が低回転速度で使用され得るとともに、全波タイプ方式が高回転速度で使用され得る。

【0024】

本発明の追加的特徴によれば、前記インバータは、２４Ｖ以上６０Ｖ以下の電圧を有する電気エネルギー源から電力供給される、またはこれに電力供給する。

【0025】

上記のすべてにおいて、回転電気機械は、任意の数の極対、例えば、６対または８対の極を備え得る。

【0026】

上記のすべてにおいて、回転電気機械は、例えば互いに接続したワイヤまたは導電性バーから形成された多相電気巻線を有するステータを有し得る。

【0027】

回転電気機械は、車両の車載ネットワークに接続可能なパワーエレクトロニクス部品を備え得る。このパワーエレクトロニクス部品は、例えば、回転電気機械がモータとして動作するか発電機として動作するかに応じて、車両の車載ネットワークを充電する、またはこのネットワークから電力を供給されるインバータ／整流器を備える。

【0028】

回転電気機械は、プーリ、または車両のパワートレインのその他のものに対する任意の他の接続手段をさらに備え得る。回転電気機械は、例えば、特にベルトを介して、車両の内燃機械のクランクシャフトに接続する。変形例において、回転電気機械は、パワートレインにおける他の箇所において、例えば車両の車輪に向かって通過するトルクに関するギアボックスの入力部において、車両の車輪に向かって通過するトルクに関するギアボックスの出力部において、車両の車輪に向かって通過するトルクに関するギアボックスにおいて、またはこのパワートレインの前車軸アセンブリか後車軸アセンブリにおいて接続する。

【0029】

本発明は、その比限定的な実施例についての以下の説明を読み、添付図面を精査することで、より良く理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は、回転電気機械の概略的な部分断面図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態による回転電気機械の概略的な部分断面図である。

【図3】図３は、図２の詳細の概略部分図である。

【図4】図４は、本発明の第２実施形態による回転電気機械の概略的な部分断面図である。

【図5】図５は、本発明の第３実施形態による回転電気機械の概略的な部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図面を通じて、同一である要素、または同一の機能を果たす要素には、同一の参照符号を付す。以下の実施形態は、例示である。本明細書では単数または複数の実施形態について言及しているが、これは必ずしも各言及が同一の実施形態に関すること、または特徴が１つの実施形態にのみ適用されることを意味しない。種々の実施形態の個々の特徴は、他の実施形態を形成するために組み合わせられ得る、または交換され得る。

【0032】

図１は、本発明の第１実施形態による、回転軸Ａを有する回転電気機械１の概略的な部分断面図を示す。回転電気機械１は、ケーシング内にステータ２とロータ３とを備えている。ケーシングは、例えば、第１軸受キャリア５と、第２軸受キャリア６と、管状スペーサ７と、を含む。管状スペーサ７は、例えば第１軸受キャリア５と第２軸受キャリア６との間に、例えば第１軸受キャリア５と第２軸受キャリア６との間の連結棒（タイロッド）（図示せず）により、クランプされている。ステータは、ケーシング３２の内部に固定されている、例えば、管状スペーサ７に堅固に取り付けられている。

【0033】

本発明の意味において、別段の定めがない限り、径方向という用語は、回転軸Ａに関するものとして理解されるものとする。本発明の意味において、別段の定めがない限り、長手方向という用語は、回転軸Ａの方向を意味するものとする。

【0034】

図示しない本発明の実施形態において、管状スペーサは、液体冷却剤が循環する冷却チャンバを含む。

【0035】

図示しない本発明の実施形態において、管状スペーサは存在せず、ステータは、第１軸受キャリア５と第２軸受キャリア６との間にクランプされている。

【0036】

ステータは、ステータ本体９と巻線８とを含む。ステータ本体９は、例えば、第１磁性薄板積層体を含む。例えば、巻線８は、電気伝導体を含む。電気伝導体の能動部分（active part）は、ステータ本体９に形成されたスロットを通過し、電気伝導体の接続部または巻線突出部は、スロットの外側に形成されている。巻線８は、例えば、ヘアピン巻線タイプの巻線である。

【0037】

ロータ３は、例えば、回転軸Ａを有するシャフト４に固定されている。シャフト４は、第１軸受キャリア５に装着された第１転がり軸受１１および第２軸受キャリア６に装着された第２転がり軸受１２により、回転がガイドされる。駆動要素１３は、例えばプーリまたはギアであり、シャフト４に固着されている。

【0038】

図示しない他の実施形態において、シャフト４は、例えば滑り軸受などの他の既知の回転ガイド手段により、第１軸受キャリアおよび第２軸受キャリアに対して回転がガイドされる。

【0039】

図２は、第１実施形態による回転電気機械のステータ２およびロータ３の、回転軸Ａに対して垂直な平面における断面を示す。

【0040】

ステータ本体９は、径方向内側端部２０が自由端である歯１９を含む。スロット２１が、２つの連続する歯１９により画定されている。各歯１９は、第１方向において周方向に延びる第１歯根２２と、第１方向と反対の第２方向において周方向に延びる第２歯根２３と、を含む。

【0041】

巻線８の導体は、例えば、スロットの底部（スロット２１の径方向外側）と、第１歯根２２および／または第２歯根２３と、の間に収容されている。

【0042】

ロータ３は、軸として回転軸Ａを有するとともに外径Ｌを有する円筒状回転体に、内接している。

【0043】

ロータ３は、ロータ本体２４と、永久磁石１４、１５、２７、２８と、を含む。ロータ本体２４は、例えば第２磁性薄板積層体を含む。ロータ本体２４は、キャビティ２１を含む。キャビティ２１内に、永久磁石１４、１５、２７、２８が配置されて、一連のＮ磁極２５およびＳ磁極２６が形成されている。キャビティ２１は、例えば長手方向キャビティである。

【0044】

各Ｎ磁極２５およびＳ磁極２６は、回転軸Ａを通る中央軸ｄを有している。中央軸ｄは、磁場の第１高調波（基本波）の絶対値が最も高くなる磁極上の点を通る。磁場の第１高調波の絶対値は、ロータ３が不動でありステータ２の巻線８が電気的に供給されていない状態で、回転軸Ａに対してロータの周囲を回転している間に外径Ｌで測定される。本明細書では、高調波は、回転軸Ａを中心とする角度に関して考察されていることが理解される。回転軸Ａを通る直角軸（quadrature axis）ｑは、２つの連続する中央軸から等距離にある。

【0045】

キャビティ２１は、回転軸Ａに対して垂直な平面において閉鎖可能であることにより、第１実施形態のように永久磁石が埋設される。

【0046】

ロータ３の磁極２５、２６の各々について、第１キャビティ３３、３５および第２キャビティ３４、３６が、例えば少なくとも１つの永久磁石１４、１５、２７、２８を各々受容する。第１キャビティ３３、３５および第２キャビティ３４、３６は、回転軸Ａに対して直交する平面において、Ｖ字形状を規定している。第１キャビティ３３および第２キャビティ３４は、例えば長手方向を有する。Ｖ字の頂部は、径方向外方に向けられている。Ｖ字の頂部に向けられた永久磁石の極は、同一であるとともにロータの前記磁極の極性を規定している。第１キャビティ３３、３５および第２キャビティ３４、３６は、例えばロータ本体２４の材料ストリップにより、Ｖ字の先端部において離間し得る。

【0047】

図示しない本発明の他の実施形態において、第１キャビティおよび第２キャビティは、Ｖ字の先端部において相対する（向かい合う）。こうして、第１キャビティと第２キャビティとは、１つのＶ字形状キャビティを形成する。

【0048】

図示しない本発明の他の実施形態において、磁石を受容する第１キャビティおよび第２キャビティは、径方向内側において、同様に磁石を受容する第３キャビティにより離間している。第３キャビティの向きは、例えばロータの半径に対して垂直である。第３キャビティに受容された永久磁石の径方向外方に向けられた極は、第１キャビティおよび第２キャビティに受容された永久磁石の径方向外方に向けられた極と同一である。第１キャビティ、第２キャビティ、および第３キャビティは、Ｕ字形状を規定している。

【0049】

本発明の当該他の実施形態の変形例（図示せず）において、第１キャビティ、第２キャビティ、および第３キャビティは、相対して１つのＵ字形状キャビティを形成する。変形例において、この１つのキャビティに受容された磁石は、共同して単一のＵ字形状磁石を形成する。

【0050】

磁極毎のステータのスロットの個数は、例えば、１以上である。図示された本発明の実施形態において、磁極毎のステータのスロットの個数は、６である。

【0051】

巻線８は、例えば、複数の相を含む。相毎のスロットの個数は、１以上である。

【0052】

回転電気機械１の巻線８は、例えば、三相または二重三相である。

【0053】

電気アセンブリは、回転電気機械１とインバータ（図示せず）とを含み得る。インバータは、巻線８に電力供給する。インバータは、例えば、全波タイプ制御（full-wave type control）およびパルス幅変調制御（pulse-width modulation control）という２つの異なるタイプの回転電気機械の制御を可能とする。

【0054】

例えば、インバータは、２４Ｖ以上６０Ｖ以下の電圧を有する電気エネルギー源、特に電気バッテリから電力供給される、またはこれに電力供給する。

【0055】

図３は、図２の本発明の第１実施形態の詳細を示す。

【0056】

第１距離Ｈ１は、回転軸Ａに対して垂直な平面において、（複数の）スロット２１のうちの１つの幅である。第１距離Ｈ１は、スロットを通過する径方向において最も内側の導体３７において、径方向に規定される。第１距離Ｈ１は、例えば、径方向において最も内側の導体３７の断面のうちの最も広い領域で径方向に測定される最小距離である。

【0057】

例えば、図示の実施形態において、回転軸Ａに対して垂直な平面において、導体は矩形の断面を有し、スロット２１は台形の断面を有している。スロットの幅は、スロットの径方向外側の領域において、スロット２１の径方向内側の領域においてよりも、広い。したがって、第１距離Ｈ１は、径方向において最も内側の導体３７の丸みを除いた径方向内方位置で測定される。

【0058】

図示しない本発明の他の実施形態において、導体は、円形の（丸い）断面を有する。したがって、第１距離は、円形（丸い）断面の中央において径方向に測定される。

【0059】

第２距離Ｈ２は、回転軸Ａに対して垂直な平面において、（複数の）第１歯根２２のうちの１つの第１端部と（複数の）第２歯根２３のうちの１つの第２端部との間で測定される距離であり、（複数の）第１歯根２２のうちの１つの第１端部と（複数の）第２歯根２３のうちの１つの第２端部とは、互いに対面するとともに２つの連続する歯に属している。

【0060】

‐第１距離Ｈ１と第２距離Ｈ２との差と、
‐第１距離Ｈ１と、
の第１比率Ｃ１は、０．４０以上、特に０．４８以上、且つ０．７以下である。

【0061】

第３距離Ｅ１は、ステータ本体９の第１磁性材料とロータ３の第１磁性材料との間で、Ｎ磁極２５およびＳ磁極２６のうちの１つの中央軸ｄにおいて径方向に測定される最小距離である。ステータ本体９の第１磁性材料は、例えば、第１磁性薄板積層体である。ロータ３の第１磁性材料は、例えば、第２磁性薄板積層体、または（複数の）永久磁石のうちの１つである。図２および図３の本発明の第１実施形態において、ロータ３の第１磁性材料は、第２磁性薄板積層体である。

【0062】

第４距離Ｅ２は、ステータ本体９の第２磁性材料とロータ３の第２磁性材料との間で、直角軸ｑにおいて測定される最小距離である。ステータ本体９の第２磁性材料は、例えば、第１磁性薄板積層体である。ロータ３の第２磁性材料は、例えば、第２磁性薄板積層体、または（複数の）永久磁石のうちの１つである。図２および図３の本発明の第１実施形態において、ロータ３の第２磁性材料は、第２磁性薄板積層体である。

【0063】

第４距離Ｅ２と第３距離Ｅ１との第２比率Ｃ２は、０．８以上１．５以下である。

【0064】

第５距離Ｈ３は、（複数の）スロットのうちの１つの最大幅である。第２距離Ｈ２は、例えば、第５距離Ｈ３よりも小さい。

【0065】

図４は、第２実施形態による回転電気機械のステータ２およびロータ３の、回転軸Ａに対して垂直な平面における断面図を示す。

【0066】

第２実施形態は、第１実施形態に類似している。ただし、ロータの本体２４における永久磁石２９、３０の配置が異なっている。例えば長手方向キャビティであるキャビティ３８が、ロータ本体２４に形成されて、永久磁石２９、３０を受容している。永久磁石は、径方向に磁化する（radial magnetization）。すなわち、永久磁石のＮ極およびＳ極のうちの一方が、径方向外方に向けられ、Ｎ極およびＳ極のうちの他方が、径方向内方に向けられている。径方向外方に向けられた極がＮ極である永久磁石２９と、径方向外方に向けられた極がＳ極である永久磁石３０とが、周方向において互い違いになっている。したがって、一連のＮ磁極２５およびＳ磁極２６が、ロータ３に形成される。

【0067】

永久磁石２９、３０は、例えば、キャビティ３８において長手方向に延びる矩形の平行六面体形状を有している。

【0068】

本発明の他の実施形態（図示せず）において、永久磁石は、複数の要素永久磁石を含む。

【0069】

第２実施形態において、キャビティ３８は、回転軸Ａに対して垂直な平面において閉鎖可能であることにより、永久磁石が埋設される。

【0070】

本発明の第２実施形態において、第３距離Ｅ１を規定するように使用されるロータ３の第１磁性材料は、本発明の第１実施形態のように、第２磁性薄板積層体である。同様に、第４距離Ｅ２を規定するように使用されるロータの第２磁性材料は、本発明の第１実施形態のように、第２磁性薄板積層体である。

【0071】

図５は、第３実施形態による回転電気機械のステータ２およびロータ３の、回転軸Ａに対して垂直な平面における断面図を示す。

【0072】

第３実施形態は、第２実施形態に類似している。ただし、ロータ本体２４における永久磁石３１、３２の配置が異なっている。

【0073】

本発明の第３実施形態において、永久磁石３１、３２は、ロータ本体２４の外面の表面に配置されている。ロータ本体２４は、径方向外方に開口するキャビティ３９であって、永久磁石３１、３２を受容するキャビティ３９を含む。

【0074】

第３実施形態の変形例（図示せず）において、ロータは、特にアルミニウム合金材料またはプラスチック材料である非磁性材料から作製された外側ケーシングを含む。ケーシングは、例えば、ロータ本体での磁石の径方向保持に寄与する。

【0075】

第３実施形態およびその変形例において、第３距離Ｅ１を規定するように使用されるロータ３の第１磁性材料は、永久磁石３１、３２である。第４距離Ｅ２を規定するように使用されるロータの第２磁性材料は、本発明の第２実施形態のように、第２磁性薄板積層体である。

【0076】

図示しない本発明の別の実施形態において、キャビティは、永久磁石が直交方向に磁化する（orthoradial magnetization）。２つの連続する永久磁石の極の向きは互い違いになるため、ロータのＮ磁極またはＳ磁極をそれぞれ形成するように、２つの連続する磁石の互いに対面する極は、Ｎ極またはＳ極である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】