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(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】2025-01-30
(54)【発明の名称】高調波磁界駆動型モータ
(51)【国際特許分類】
H02K 21/22 20060101AFI20250123BHJP
【ＦＩ】
H02K21/22 M
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024545264
(86)(22)【出願日】2022-09-07
(85)【翻訳文提出日】2024-07-30
(86)【国際出願番号】 CN2022117668
(87)【国際公開番号】W WO2023168920
(87)【国際公開日】2023-09-14
(31)【優先権主張番号】202210211414.3
(32)【優先日】2022-03-05
(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】524045297
【氏名又は名称】寧波恒帥股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＮＩＮＧＢＯ ＨＥＮＧＳＨＵＡＩ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ３９９ Ｔｏｎｇｎｉｎｇ Ｒｏａｄ， Ｊｉａｎｇｂｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｚｏｎｅ， Ｎｉｎｇｂｏ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１５０３２， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】周 建民
(72)【発明者】
【氏名】許 恒帥
(72)【発明者】
【氏名】賀 海亮
(72)【発明者】
【氏名】劉 培海
【テーマコード（参考）】
5H621
【Ｆターム（参考）】
5H621AA00
5H621BB10
5H621GA16
(57)【要約】
高調波磁界駆動型モータであって、Ａ．固定子積層に若干の歯溝が設置され、溝数がＺであることと、Ｂ．固定子の円周上の３６０°機械空間において、固定子巻線が設定された接続法則に従ってｍ相に分けられることと、Ｃ．巻線付きの固定子アセンブリが独立して自由空間に置かれ、いずれか１相の巻線に直流定電流が通電され、固定子の円周上の３６０°機械空間に形成された相巻線磁界の極対数がＰｍであることと、Ｄ．各相の巻線に含まれるコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍであり、ｎ＝１、２、３…であることと、Ｅ．回転子永久磁石が円周方向にＮ極及びＳ極の順序に応じて順次配列され、回転子の円周に沿う３６０°機械空間に形成された回転子永久磁石の極対数がＰｒであることと、Ｆ．固定子及び回転子の円周上の３６０°機械空間における組み合わせ空間内にモータエアギャップが形成されることと、を含み、前記高調波磁界駆動型モータの回転子永久磁石の極対数ＰｒはＰｒ＝Ｚ±Ｐｍを満足しなければならず、ただし、高調波磁界駆動型モータの固定子溝数がＺ＝ｍ×ｋであり、２層巻線を用いる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高調波磁界駆動型モータであって、Ａ、固定子積層に若干の歯溝が設置され、溝数がＺであることと、
Ｂ、固定子の円周上の３６０°機械空間において、固定子巻線が設定された接続法則に従ってｍ相に分けられることと、
Ｃ、巻線付きの固定子アセンブリが独立して自由空間に置かれ、いずれか１相の巻線に直流定電流が通電され、固定子の円周上の３６０°機械空間に形成された相巻線磁界の極対数がＰｍであることと、
Ｄ、各相の巻線に含まれるコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍであり、ｎ＝１、２、３…であることと、
Ｅ、回転子永久磁石が円周方向にＮ極及びＳ極の順序に応じて順次配列され、回転子の円周に沿う３６０°機械空間に形成された回転子永久磁石の極対数がＰｒであることと、
Ｆ、固定子及び回転子の円周上の３６０°機械空間における組み合わせ空間内にモータエアギャップが形成されることと、を含み、
前記高調波磁界駆動型モータの回転子永久磁石の極対数ＰｒはＰｒ＝Ｚ±Ｐｍを満足しなければならず、ただし、高調波磁界駆動型モータの固定子溝数ＺがＺ＝ｍ×ｋであり、２層巻線を用いることを特徴とする高調波磁界駆動型モータ。
【請求項2】
前記固定子積層の溝数がＺ＝１５であり、回転子永久磁石の極対数がＰｒ＝１０であり、各相のコイル群の極対数がＰｍ＝５であり、各相のコイル群の数がｋ＝５であることを特徴とする請求項１に記載の高調波磁界駆動型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの技術分野に関し、特に高調波磁界駆動型モータに関する。
【背景技術】
【0002】
モータは電気エネルギーを回転機械エネルギーに変換する装置として、人々がよりよい生活を追求する不可欠及び代替不可能なコアデバイスとなっている。永久磁石モータは体積が小さくて、効率がより高いといった利点を有するため、各業種に広く応用されており、特に、希土類永久磁石材料は磁気エネルギー積が高いという顕著な利点を有するため、直流ブラシレスモータ（以下にＢＬＤＣと略称される）及び永久磁石同期モータ（以下にＰＭＳＭと略称される）の分野に広く応用されて、モータの主な発展方向及び傾向を牽引している。希土類永久磁石材料が再生不可能な資源に属するため、どのように材料の利用率を十分に向上させるかは世界中の各国が研究している重要な課題となっている。従って、従来のモータに比べて、出力電力が同じ条件下でモータの体積を減少させることができる高調波磁界駆動型モータを設計する必要性が大きくなってきており、これはモータの重量も同期して減少することを意味し、モータ材料の使用コスト、特に希土類永久磁石材料のコストを大きく節約することができ、製品の競争上の優位性を大幅に向上させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上記従来技術の欠陥に対して、体積を減少させて電力密度を向上させることができる高調波磁界駆動型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】
【0004】
本発明が上記問題を解決するために用いた技術案は以下のとおりである。高調波磁界駆動型モータであって、回転子アセンブリ、固定子アセンブリ、制御モジュール及びワイヤハーネスを備え、前記ワイヤハーネスが溶接により制御モジュールに接続され、制御モジュールが位置決め柱及び弾性固定係止部材により前記固定子アセンブリに固定され、ワイヤハーネスが固定子アセンブリに設置された径方向孔を通って軸方向孔から引き出され、固定子アセンブリに設置された柱状軸受が回転子アセンブリに対して支持及び位置決め作用を果たし、高調波磁界駆動型モータに通電されると、回転子アセンブリが円周方向に沿って回転するのであり、主な構造は、
Ａ．固定子積層に若干の歯溝が設置され、溝数がＺであることと、
Ｂ．固定子の円周上の３６０°機械空間において、固定子巻線が設定された接続法則に従ってｍ相に分けられることと、
Ｃ．巻線付きの固定子アセンブリが独立して自由空間に置かれ（モータの組み立てを行わない）、いずれか１相の巻線に直流定電流が通電され、固定子の円周上の３６０°機械空間に形成された相巻線磁界の極対数がＰｍであることと、
Ｄ．各相の巻線に含まれるコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍ（ｎ＝１、２、３…）であることと、
Ｅ．回転子永久磁石が円周方向にＮ極及びＳ極の順序に応じて順次配列され、回転子の円周に沿う３６０°機械空間に形成された回転子永久磁石の極対数がＰｒであることと、
Ｆ．固定子及び回転子の円周上の３６０°機械空間における組み合わせ空間内にモータエアギャップが形成されることと、を含むように説明される。
Ａ．固定子積層に若干の歯溝が設置され、溝数がＺであることと、
Ｂ．固定子の円周上の３６０°機械空間において、固定子巻線が設定された接続法則に従ってｍ相に分けられることと、
Ｃ．巻線付きの固定子アセンブリが独立して自由空間に置かれ（モータの組み立てを行わない）、いずれか１相の巻線に直流定電流が通電され、固定子の円周上の３６０°機械空間に形成された相巻線磁界の極対数がＰｍであることと、
Ｄ．各相の巻線に含まれるコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍ（ｎ＝１、２、３…）であることと、
Ｅ．回転子永久磁石が円周方向にＮ極及びＳ極の順序に応じて順次配列され、回転子の円周に沿う３６０°機械空間に形成された回転子永久磁石の極対数がＰｒであることと、
Ｆ．固定子及び回転子の円周上の３６０°機械空間における組み合わせ空間内にモータエアギャップが形成されることと、を含むように説明される。
【0005】
本発明の実施例は、固定子溝数がＺ＝１５であり、回転子永久磁石の極対数がＰｒ＝１０であり、各相のコイル群の極対数がＰｍ＝５であり、各相のコイル群の数がｋ＝５であるように設計される。
【0006】
より具体的に、本発明に係る高調波磁界駆動型モータを更に説明すれば、
高調波磁界駆動型モータの原理は、Ａ．ＢＬＤＣ制御又はＰＭＳＭ制御とされるかにかかわらず、モータの回転子が回転する必要条件は固定子巻線のモータエアギャップに発生した磁界の極対数が回転子永久磁石の極対数に等しいことであることと、Ｂ．固定子巻線に通電されると、モータエアギャップに基本波起磁力が発生し、固定子歯溝の磁気作用によってエアギャップ空間に沿って一連の高調波磁界が分布していることと、Ｃ．特定のエアギャップ高調波磁界の極対数が永久磁石回転子の極対数Ｐｒに等しい場合、安定した電磁トルクを出力することとなることと、を含む。
高調波磁界駆動型モータの原理は、Ａ．ＢＬＤＣ制御又はＰＭＳＭ制御とされるかにかかわらず、モータの回転子が回転する必要条件は固定子巻線のモータエアギャップに発生した磁界の極対数が回転子永久磁石の極対数に等しいことであることと、Ｂ．固定子巻線に通電されると、モータエアギャップに基本波起磁力が発生し、固定子歯溝の磁気作用によってエアギャップ空間に沿って一連の高調波磁界が分布していることと、Ｃ．特定のエアギャップ高調波磁界の極対数が永久磁石回転子の極対数Ｐｒに等しい場合、安定した電磁トルクを出力することとなることと、を含む。
【0007】
高調波磁界駆動型モータの原理を満足するために、以下の条件Ａ～Ｃに合わなければならない。
Ａ．高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数ＰｒはＺ±Ｐｍ＝Ｐｒを満足しなければならず、具体的に、
２）モータ磁界の閉回路において、主に強磁性物質とモータエアギャップとにより閉路を形成するため、モータアンペールの回路の法則はＨ（δ）×Ｌ（δ）＋Ｈ（強磁性）×Ｌ（強磁性）＝Ｗ×Ｉ＝Ｆに示され、強磁性物質中のＨ（強磁性）が小さくて約ゼロに等しくてもよいため、Ｈ（δ）×Ｌ（δ）＝Ｗ×Ｉ＝Ｆであることと、
３）磁気誘導強度Ｂと磁界強度Ｈとの関係はＢ＝μ×Ｈであり、ただし、μが相対透磁率であることと、
４）それゆえ、Ｆ＝ＷＩ＝Ｂ（δ）×Ｌ（δ）／μ０であり、ただし、μ０が空気の相対透磁率であることと、
６）起磁力Ｆのモータエアギャップにおける空間分布が矩形波であり、フーリエ級数に基づいて、
Ｆ（α）＝（２／π）×Ｆ×［ｓｉｎ（Ｐｍ×α）＋（１／３）×ｓｉｎ（３×Ｐｍ×α）＋…＋（１／ｎ）×ｓｉｎ（ｎ×Ｐｍ×α）］に示されてもよく、
ただし、ｎ＝１、２、３．．．であり、αがエアギャップの円周方向に沿う機械空間角度を示し、以上から分かるように、起磁力の基本波振幅が最も大きく、基本波起磁力の表現式は、
Ｆ１（α）＝（２／π）×Ｆ×ｓｉｎ（Ｐｍ×α）＝（２×ＷＩ／π）×ｓｉｎ（Ｐｍ×α）であることと、
Ｂ（α）＝Ｂｍ０×ｓｉｎ（Ｐｍ×α）＋（Ｂｍ１／２）×ｓｉｎ［（Ｚ＋Ｐｍ）×α］＋（Ｂｍ１／２）×ｓｉｎ［（Ｚ－Ｐｍ）×α］を取得し、
上記式から分かるように、固定子相巻線への通電により発生した基本波起磁力は、
ａ．極対数がＰｍの基本波起磁力磁界であって、該磁界の性質が固定子に溝を開けずに形成した磁界に相当するもの、
ｂ．極対数が（Ｚ＋Ｐｍ）の歯高調波磁気磁界であって、該磁界の性質が基本波起磁力が固定子歯溝により変調されてから形成した磁界に相当するもの、
ｃ．極対数が（Ｚ－Ｐｍ）の歯高調波磁気磁界であって、該磁界の性質が基本波起磁力が固定子歯溝により変調されてから形成した磁界に相当するもの、の３種類の磁界をモータエアギャップにおいて発生させることができることと、
９）高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数Ｐｒの選択については、
ａ．モータ動作の基本原理に基づいて、回転子の磁極対数が固定子コイルにより形成された磁極対数に等しい場合のみ、モータが安定した電磁トルクを出力することとなり、
ｂ．上記原理に基づいて、高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数ＰｒがＺ＋Ｐｍ＝Ｐｒ又はＺ－Ｐｍ＝Ｐｒを満足しなければならないことと、を含むように説明される。
Ａ．高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数ＰｒはＺ±Ｐｍ＝Ｐｒを満足しなければならず、具体的に、
３）磁気誘導強度Ｂと磁界強度Ｈとの関係はＢ＝μ×Ｈであり、ただし、μが相対透磁率であることと、
４）それゆえ、Ｆ＝ＷＩ＝Ｂ（δ）×Ｌ（δ）／μ０であり、ただし、μ０が空気の相対透磁率であることと、
Ｆ（α）＝（２／π）×Ｆ×［ｓｉｎ（Ｐｍ×α）＋（１／３）×ｓｉｎ（３×Ｐｍ×α）＋…＋（１／ｎ）×ｓｉｎ（ｎ×Ｐｍ×α）］に示されてもよく、
ただし、ｎ＝１、２、３．．．であり、αがエアギャップの円周方向に沿う機械空間角度を示し、以上から分かるように、起磁力の基本波振幅が最も大きく、基本波起磁力の表現式は、
Ｆ１（α）＝（２／π）×Ｆ×ｓｉｎ（Ｐｍ×α）＝（２×ＷＩ／π）×ｓｉｎ（Ｐｍ×α）であることと、
上記式から分かるように、固定子相巻線への通電により発生した基本波起磁力は、
ａ．極対数がＰｍの基本波起磁力磁界であって、該磁界の性質が固定子に溝を開けずに形成した磁界に相当するもの、
ｂ．極対数が（Ｚ＋Ｐｍ）の歯高調波磁気磁界であって、該磁界の性質が基本波起磁力が固定子歯溝により変調されてから形成した磁界に相当するもの、
ｃ．極対数が（Ｚ－Ｐｍ）の歯高調波磁気磁界であって、該磁界の性質が基本波起磁力が固定子歯溝により変調されてから形成した磁界に相当するもの、の３種類の磁界をモータエアギャップにおいて発生させることができることと、
９）高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数Ｐｒの選択については、
ａ．モータ動作の基本原理に基づいて、回転子の磁極対数が固定子コイルにより形成された磁極対数に等しい場合のみ、モータが安定した電磁トルクを出力することとなり、
ｂ．上記原理に基づいて、高調波磁界駆動型モータの回転子の磁極対数ＰｒがＺ＋Ｐｍ＝Ｐｒ又はＺ－Ｐｍ＝Ｐｒを満足しなければならないことと、を含むように説明される。
【0008】
Ｂ．高調波磁界駆動型モータの固定子溝数Ｚの選択はＺ＝ｍ×ｋであり、具体的に、
各コイル群に２つの素子縁部があり、各固定子溝が２層巻線であり、上下層を用い又は左右両側に２つの素子縁部が置かれ、これは固定子溝数がコイル群の総数に等しいことを意味するように説明される。
各相の巻線にｋ個のコイル群が含まれ、モータがｍ相に分けられ、そうすると、モータの固定子溝数ＺはＺ＝ｍ×ｋを満足する必要があり、２層巻線を用いる。
各コイル群に２つの素子縁部があり、各固定子溝が２層巻線であり、上下層を用い又は左右両側に２つの素子縁部が置かれ、これは固定子溝数がコイル群の総数に等しいことを意味するように説明される。
各相の巻線にｋ個のコイル群が含まれ、モータがｍ相に分けられ、そうすると、モータの固定子溝数ＺはＺ＝ｍ×ｋを満足する必要があり、２層巻線を用いる。
【0009】
Ｃ．高調波磁界駆動型モータの各相のコイル群の個数ｋと各相のコイル群により形成された磁極対数Ｐｍとの関係はｋ＝ｎ×Ｐｍであり、ただし、ｎ＝１、２、３…であり、具体的に以下のように説明される。
電磁界の原理から分かるように、１つのコイル群が１つのみの対極磁界を形成することができるため、コイル群の個数ｋ≧コイル群磁極の極対数Ｐｍである。モータエアギャップの円周上の３６０°機械空間において、エアギャップの磁界振幅が対称である原則を考慮して、１つの対極を形成するコイル群の個数が１、２、３…であってもよく、２つの対極を形成するコイル群の個数が２、４、６…であってもよく、３つの対極を形成するコイル群の個数が３、６、９…であってもよく、Ｐｍ個の対極を形成するコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍであり、ただし、ｎ＝１、２、３…である。
電磁界の原理から分かるように、１つのコイル群が１つのみの対極磁界を形成することができるため、コイル群の個数ｋ≧コイル群磁極の極対数Ｐｍである。モータエアギャップの円周上の３６０°機械空間において、エアギャップの磁界振幅が対称である原則を考慮して、１つの対極を形成するコイル群の個数が１、２、３…であってもよく、２つの対極を形成するコイル群の個数が２、４、６…であってもよく、３つの対極を形成するコイル群の個数が３、６、９…であってもよく、Ｐｍ個の対極を形成するコイル群の個数がｋ＝ｎ×Ｐｍであり、ただし、ｎ＝１、２、３…である。
【0010】
原理・条件に基づいて、３相（ｍ＝３）巻線構造を用いる場合、高調波磁界駆動型モータの固定子溝数／回転子永久磁石の極対数／各相のコイル群の数の組合せは下記表に示される。
【0011】
高調波磁界駆動型モータの制御方式については、ＢＬＤＣ制御方式及びＰＭＳＭ制御方式が応用され、ＢＬＤＣが方形波電圧（電流）駆動方式であり、ＰＭＳＭが正弦波電圧（電流）駆動方式である。
【0012】
高調波磁界駆動型モータの電力体積密度を向上させる原理については、
Ａ．永久磁石モータの基本評価指標は、モータは回転機械装置として不可欠に振動ノイズが発生するが、モータコギングトルクの脈動がモータの振動ノイズを引き起こす重要な根本原因であるため、モータは電力体積密度（ワット／リットル）を極限に追求するとともに、コギングトルクの脈動を低減して、モータの振動ノイズが合理的な範囲内にあるように確保しなければならず、このように電力体積密度を向上させることこそが実際の意味を持っている、ということであり、
Ｂ．永久磁石モータの電力体積密度を向上させる主な手段は、ａ．モータの磁気回路を最適化し、これは向上効果が限られたことと、ｂ．磁気エネルギー積が一層高い永久磁石材料を選択し、これは製造コストが著しく上昇することを引き起こしてしまうことと、ｃ．モータの固定子と回転子との間のエアギャップ値を減少させ、このようにすれば、基本的にエアギャップの磁界振幅がエアギャップ値に反比例し、従って向上効果が顕著であることと、を含み、
Ｃ．モータエアギャップ値がモータコギングトルクの脈動に与えた悪影響を軽減し、即ち、コギングトルクの振幅がエアギャップの磁界振幅の２乗に正比例するため、モータエアギャップ値を減少させれば、モータコギングトルクの脈動が著しく増加して、モータの振動ノイズも著しく増加してしまい、
Ｄ．モータコギングトルクの脈動振幅を低減する有効な方法については、
ａ．一定のモータエアギャップ値を維持する条件下で、理論研究から明らかになることは、モータコギングトルクの脈動を低減する有効な方法はモータコギングトルクの変動サイクル数（回転子が一回り回転する場合にコギングトルクが変動するサイクル個数）を増加させることであり、変動サイクル数が固定子溝数と回転子極数との最小公倍数に等しく、
ｂ．高調波磁界駆動型モータ及び従来のモータの同じ固定子溝数の条件下での変動サイクル数の比較は下記表に示される。
Ａ．永久磁石モータの基本評価指標は、モータは回転機械装置として不可欠に振動ノイズが発生するが、モータコギングトルクの脈動がモータの振動ノイズを引き起こす重要な根本原因であるため、モータは電力体積密度（ワット／リットル）を極限に追求するとともに、コギングトルクの脈動を低減して、モータの振動ノイズが合理的な範囲内にあるように確保しなければならず、このように電力体積密度を向上させることこそが実際の意味を持っている、ということであり、
Ｂ．永久磁石モータの電力体積密度を向上させる主な手段は、ａ．モータの磁気回路を最適化し、これは向上効果が限られたことと、ｂ．磁気エネルギー積が一層高い永久磁石材料を選択し、これは製造コストが著しく上昇することを引き起こしてしまうことと、ｃ．モータの固定子と回転子との間のエアギャップ値を減少させ、このようにすれば、基本的にエアギャップの磁界振幅がエアギャップ値に反比例し、従って向上効果が顕著であることと、を含み、
Ｃ．モータエアギャップ値がモータコギングトルクの脈動に与えた悪影響を軽減し、即ち、コギングトルクの振幅がエアギャップの磁界振幅の２乗に正比例するため、モータエアギャップ値を減少させれば、モータコギングトルクの脈動が著しく増加して、モータの振動ノイズも著しく増加してしまい、
Ｄ．モータコギングトルクの脈動振幅を低減する有効な方法については、
ａ．一定のモータエアギャップ値を維持する条件下で、理論研究から明らかになることは、モータコギングトルクの脈動を低減する有効な方法はモータコギングトルクの変動サイクル数（回転子が一回り回転する場合にコギングトルクが変動するサイクル個数）を増加させることであり、変動サイクル数が固定子溝数と回転子極数との最小公倍数に等しく、
ｂ．高調波磁界駆動型モータ及び従来のモータの同じ固定子溝数の条件下での変動サイクル数の比較は下記表に示される。
【0013】
【0014】
上記表の比較結果から分かるように、固定子溝数が同じである場合、高調波磁界駆動型モータは従来の永久磁石モータに比べて、高調波磁界駆動型モータのコギングトルクの変動サイクル数の増加傾向が明らかである。
【0015】
好ましくは、前記回転子積層に内弧面、アリ溝の左斜面及びアリ溝の右斜面を設置することによりそれぞれ永久磁石に設置された外弧面、左斜面及び右斜面と係合して永久磁石の径方向及び円周方向における位置決めを行い、それにより永久磁石の位置決め精度を向上させることで高調波磁界駆動型モータの動作安定性を確保する。
【0016】
好ましくは、前記固定子アセンブリのモータ軸に径方向孔及び軸方向孔が設置されることにより、ワイヤハーネスが径方向孔を通って軸方向孔から通過することを容易にし、それによりワイヤハーネスの引き出しが実現される。
【0017】
好ましくは、前記固定子アセンブリに弾性固定係止部材及び位置決め柱が設置されることにより、制御モジュールの位置決め精度を向上させてその固定をより堅固且つ確実にすることができる。
【0018】
選択肢として、前記回転子アセンブリの永久磁石及びケーシングは表面実装方式で接続されるように設計され、回転子積層及びアリ溝の構造を用いて位置決めを行うことなく、永久磁石の接着過程において補助工具を用いて位置決めを行うことにより、永久磁石に対する同等の位置決め効果を果たすことができ、これも実現可能である。
【0019】
選択肢として、前記永久磁石は加工過程の利便性を考慮して、１本の永久磁石を多段構造に分割し、本特許における高調波磁界駆動型モータの性能及び効果に影響を与えることがない。
【0020】
選択肢として、前記高調波磁界駆動型モータは異なる用途に応じて、外固定子／内回転子の構造に設計され、これは同様に本発明の実施例における外回転子／内固定子の構造と同等の性能及び効果を実現することができる。
【0021】
選択肢として、前記高調波磁界駆動型モータは外固定子／内回転子の構造に設計され、前記回転子アセンブリの永久磁石接着方式が表面実装方式又は表面埋め込み方式を用いてもよく、これは同様に同等の性能及び効果を実現することができる。
【0022】
選択肢として、前記高調波磁界駆動型モータは外固定子／内回転子の構造に設計され、ＰＭＳＭ制御方式を用い、前記回転子アセンブリの永久磁石が内部埋め込み方式を用いてもよく、これは同様に同等の性能及び効果を実現することができる。
【発明の効果】
【0023】
従来技術に比べて、本発明の利点は、高調波磁界駆動型モータは設定された固定子溝数と回転子永久磁石極数との組合せによりコギングトルクの変動サイクル数を大幅に増加させており、高調波磁界駆動型モータのエアギャップ値を縮小するとともに、高調波磁界駆動型モータのコギングトルクの変動振幅を維持又は低減することができ、設定された固定子線巻き方式によって固定子に発生した高調波磁界の極対数を回転子永久磁石の極対数に等しくして、安定した電磁トルク出力を形成しており、比較的小さな高調波磁界駆動型モータのエアギャップ設計を用いて、エアギャップの磁界強度を大幅に向上させ、高調波磁界駆動型モータの出力電力を正比例して向上させ、高調波磁界駆動型モータの電力体積密度も正比例して同期向上することにある。従来のモータに比べて、出力電力が同じ条件下で、高調波磁界駆動型モータの体積が１倍以上減少し、これは高調波磁界駆動型モータの重量も１倍以上減少することを意味し、モータ材料の使用コスト特に希土類永久磁石材料のコストを大きく節約することができ、製品の市場における競争上の優位性を大幅に向上させる。該高調波磁界駆動型モータの構造は、従来のＢＬＤＣ及びＰＭＳＭモータの制御モジュールに適合することができ、制御の面でより高い汎用性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照しながら実施例によって本発明を更に説明する。
【0026】
図１、図２に示すように、高調波磁界駆動型モータであって、回転子アセンブリ１、固定子アセンブリ２、制御モジュール３及びワイヤハーネス４を備える。高調波磁界駆動型モータは通電動作時に回転子アセンブリ１の回転によりトルクの出力を行い、それにより電気エネルギーから機械エネルギーへの変換を実現する。
【0027】
【0028】
前記回転子積層１２は接着剤でケーシング１１の内円面に接着される。
【0029】
前記回転子積層１２は内円に２０枚の永久磁石（１０個の対極）が均一に設置される。
【0030】
上記回転子積層１２に内弧面１２０１、アリ溝の左斜面１２０２及びアリ溝の右斜面１２０３を設置することによりそれぞれ永久磁石１３に設置された外弧面１３０１、左斜面１３０２及び右斜面１３０３に係合して永久磁石１３の径方向及び円周方向における位置決めを行い、且つそれらをＮ極及びＳ極が交互に配列されるように回転子積層１２のアリ溝内に接着剤で接着し、それにより高調波磁界駆動型モータの動作安定性を向上させる。
【0031】
前記固定子アセンブリ２の積層は外円に１５個の歯溝が均一に設置され、各相のコイル群の極対数が５であり、各相のコイル群の数が５である。
【0032】
前記各コイル群に２つの素子縁部があり、各固定子溝が２層巻線を用いるように設計され、上下層を用い又は左右両側に２つの素子縁部が置かれ、固定子溝数がコイル群の総数に等しい。
【0033】
前記固定子アセンブリ２の積層の外円と回転子アセンブリ１の永久磁石１３とが高調波磁界駆動型モータのエアギャップＬを形成する。
【0034】
前記ワイヤハーネス４が溶接により前記制御モジュール３に接続される。
【0035】
前記固定子アセンブリ２に弾性固定係止部材２１２及び位置決め柱２１３を設置することにより制御モジュール３を位置決め及び固定し、それにより制御モジュール３の固定をより堅固且つ確実にする。
【0036】
前記固定子アセンブリ２のモータ軸２１１に径方向孔２１１１及び軸方向孔２１１２が設置され、それによりワイヤハーネス４が径方向孔２１１１を通って軸方向孔２１１２から通過することを容易にし、これにより、ワイヤハーネス４の引き出しが実現される。
【0037】
前記固定子アセンブリ２に設置された柱状軸受２３、２８は前記回転子アセンブリ１のケーシング１１内に固定され、且つ回転子アセンブリ１に対して支持及び位置決め作用を果たし、高調波磁界駆動型モータは通電動作時に回転子アセンブリが円周方向に回転することができる。
【0038】
前記固定子アセンブリ２にストップリング２５、２６を設置することによりそれぞれ柱状軸受２３、２８を固定し、それにより回転子アセンブリ１に対する軸方向制限を実現し、設置された耐摩耗性ガスケット２４、２７が摩擦力を減少させる役割を果たす。
【0039】
図１１に示すように、前記回転子アセンブリの永久磁石Ｎ、Ｓ及びケーシング１１１は表面実装方式で接続されるように設計され、回転子積層のアリ溝を用いて位置決めすることなく、永久磁石に対する同等の位置決め効果を果たすことができる。
【0040】
図１２及び図１３に示すように、前記高調波磁界駆動型モータは外固定子／内回転子の構造に設計され、前記回転子アセンブリの永久磁石Ｎ、Ｓの接着方式が表面実装方式又は表面埋め込み方式で回転子積層２２２に接続され、これは同等の性能及び効果を実現することができる。
【0041】
図１４に示すように、前記高調波磁界駆動型モータは外固定子／内回転子の構造に設計され、ＰＭＳＭ制御方式を用い、前記回転子アセンブリの永久磁石Ｎ、Ｓが内部埋め込み方式を用いてもよく、これは同様に同等の性能及び効果を果たすことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】