(57)【要約】      （修正有）【課題】電気駆動モータの動作中に騒音および振動を発生させ得るトルクリップル（脈動）を低減すること。【解決手段】車両用電気駆動モータ１０１は、複数のスロット１０７を有するステータ１０３および複数の極を有するロータ１０２を含む。極はそれぞれ、極のｄ軸を中心とする第一、二の永久磁石１０４−１，２、１０５および複数の磁束バリヤ１０９−１，２を少なくとも含む。ロータの外面の近傍において、第一および第二の主要磁束バリヤの間の第一の角度幅ξ１は、ポールステップτを、防止すべきトルクハーモニックの次数ｎ１で除した値で定義される。【選択図】図２Ａ
2020043760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の電気駆動モータであって、
前記電気駆動モータは、
ステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の磁束バリヤとを含み、
前記ロータの外面の近傍において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義され、
ここで、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ１は防止すべきトルクハーモニックの次数である、電気駆動モータ。
【数１】
2020043760.tif 000007
【請求項２】
少なくとも１つの第二の永久磁石を含み、
前記複数の磁束バリヤが、
前記第一の永久磁石と関連し前記ｄ軸に関して対称に配置される一対の第一の主要磁束バリヤ、および前記少なくとも１つの第二永久磁石と関連し前記ｄ軸に関して対称に配置される一対の第二の主要磁束バリヤを含み、
前記極の両側の前記第一および第二の主要磁束バリヤが前記第一の角度幅ξ１の大きさだけ互いに離れている、
請求項１に記載の電気駆動モータ。
【請求項３】
前記ステータが７２個のスロットを有し、前記ロータが８個の極を有し、少なくとも６次トルクハーモニックを防止できるように前記次数ｎ１が６である、請求項１又は２に記載の電気駆動モータ。
【請求項４】
車両用の電気駆動モータであって、
前記電気駆動モータは、
ステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の磁束バリヤとを含み、
前記ロータの外面の近傍において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義され、
ここで、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ２は防止すべき第一および第二のトルクハーモニック次数の平均である、電気駆動モータ。
【数２】
2020043760.tif 000008
【請求項５】
前記ステータが４８個のスロットを有し、前記ロータが８個の極を有し、少なくとも６次および１２次トルクハーモニックを防止できるように平均次数ｎ２が９である、請求項４に記載の電気駆動モータ。
【請求項６】
前記複数の磁束バリヤが複数の補助磁束バリヤを含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項７】
隣接する補助磁束バリヤ同士の角度幅は、前記第一の角度幅ξ１と実質的に等しい、請求項６に記載の電気駆動モータ。
【請求項８】
前記極の前記ｄ軸に配置された前記補助磁束バリヤ群のうちの１つ、及び／又は、前記極のｑ軸に配置された前記補助磁束バリヤ群のうちの１つを含む、請求項６又は７に記載の電気駆動モータ。
【請求項９】
前記補助磁束バリヤがそれぞれ丸い穴を含む、請求項６〜８のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１０】
１つ以上の前記補助磁束バリヤが前記第一の永久磁石と、前記ロータの径方向外面との間に配置される、請求項６〜９のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電気駆動モータを有する車両。
【請求項１２】
添付の図を参照してここに実質的に説明されるように作られた、及び／又は、構成された電気駆動モータ又は車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願開示は電気駆動モータに関する。特に、本願開示は主要な、及び／又は、補助的な磁束バリヤを有する電気駆動モータに関するが、それに限定されない。本発明の態様はモータ、および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両を推進するための駆動力を発生させるために電気駆動モータ１を使うことが知られている。図１に電気駆動モータ１の四分円を示す。電気駆動モータ１は永久磁石型同期モータであり、ロータ２およびステータ３を含む。ロータ２は回転子鉄心を形成するために積層された複数の強磁性材を含む。第一および第二の磁石４、５がロータに埋設され複数のロータ極６を形成する。第一および第二の磁石４、５は永久磁石（ＰＭ）であり、磁束を発生させる。図１に、ロータ極６のｄ軸が永久磁石（ＰＭ）の磁束方向と重なり、ｑ軸がロータ極６の方向を横断する（すなわち、ｄ軸を横断する）ように配置された、仮想参照座標系フレームを示す。各ロータ極６の角度範囲（すなわち、+ｑ軸と-ｑ軸の間に挟まれる角度）をここではポールステップ（ｐｏｌｅ  ｓｔｅｐ、極段）と呼ぶ。ロータ２とステータ３との間には空隙が保たれる。
【０００３】
各ロータ極６内の第一および第二の磁石４、５は、第一および第二の層Ｌ１、Ｌ２に径方向に積み重なって配置される。図１で示されているとおり、一対の第一の磁石４−１、４−２が第一の層Ｌ１に配置され、第二の磁石５の１つが第二の層Ｌ２に配置される。第一および第二の層Ｌ１、Ｌ２の第一および第二の磁石４、５は、ｄ軸に関して対称に、かつｄ軸から実質的に直角に配置される。ステータ３は、径方向内向きに延び、コイル巻線８を支持する複数のスロット７を含む。電気駆動モータ１は、４８個のスロット７および８個のロータ極６を含む。コイル巻線８に電圧をかけることにより、ロータ２を駆動するトルクが発生する。
【０００４】
ロータ２は、第一および第二の層Ｌ１、Ｌ２内の第一および第二の磁石４、５それぞれに関連する複数の第一および第二の空洞９、１０を含む。第一および第二の空洞９、１０は、第一および第二の磁石４、５により発生する磁束に影響を与えるように配置される。図示された配置において、第一および第二の空洞９、１０は、細長く、ｄ軸に対して鋭角に延びる。第一の空洞９−１、９−２は、第一の層Ｌ１において、第一の磁石４−１、４−２の側端から外向きに延び、第二の空洞１０−１、１０−２は、第二の層Ｌ２において、第二の磁石５の側端から外向きに延びる。第一および第二の空洞９、１０は、ロータ２の外面に切れ目がないように、ロータ２内に形成される。
【０００５】
ロータ２内の第一および第二の磁石４、５の存在、ステータ３内のスロット７の存在、および第一および第二の空洞９、１０の存在により、ロータ２およびステータ３の中において、強磁性材料の配置分布が均一ではないことは明らかである。その結果、電気駆動モータ１のトルクと電圧特性はハーモニック（高調波）成分を含む。電圧ハーモニックは、空隙の中における磁束密度分布のハーモニックにより発生し、ハーモニック次数は、高次電圧ハーモニックのハーモニック次数に相当する。トルクハーモニックは、ハーモニック成分の相互作用によって発生するという理由で、電圧ハーモニックとは異なる。例えば、６次トルクハーモニック成分は、磁束密度分布の５次および７次ハーモニックと基本ハーモニックの相互作用の結果である（６＝５+１＝７-１）。
【０００６】
ハーモニック成分の相互作用の結果、電気駆動モータ１の動作中に騒音および振動を発生させ得るトルクリップル（脈動）が発生する。トルクリップルは通常望ましくない。
【０００７】
本願発明はこの技術背景に対して考案された。本発明は、少なくともいくつかの実施形態において、上記の問題の少なくとも一部を軽減又は改善することを目指す。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様と実施形態は、電気駆動モータと、それを含む車両に関する。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、車両用の電気駆動モータが提供される。電気駆動モータは、複数のスロットを有するステータを含み得る。電気駆動モータは、複数の極を有するロータを含み得る。各極は、極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の磁束バリヤを含み得る。１つの実施形態において、ロータの外面の近傍において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義される。
【００１０】
【数１】
2020043760.tif 000003
【００１１】
上記の数式において、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ１は防止すべきトルクハーモニックの次数である。
【００１２】
極を分割することによりトルクハーモニックは削減可能である。対応するトルクハーモニックは、それにより防止され、その結果トルクリップルがより小さくなる。
【００１３】
第一および第二のトルクハーモニックは防止され、その結果トルクリップルがより小さくなる。
【００１４】
磁束バリヤは、ロータ内の空洞という形態をとり得る。空洞は例えば空気で満たされている。
【００１５】
磁束バリヤ間の角度幅は、隣接した磁束バリヤの対応する側端に関して測定される。磁束バリヤは、径方向に延びてもよく、その場合、角度幅は、磁束バリヤの径方向の外端位置において測定される。
【００１６】
極は、少なくとも１つの第二の永久磁石を含み得る。第一および第二の永久磁石は、径方向に分離された第一および第二の層の中に配置され得る。ある実施形態においては、極は、少なくとも１つの第三の永久磁石を含み得る。第一、第二、および第三の永久磁石は、径方向に離れた第一、第二、および第三の層の中に配置され得る。
【００１７】
複数の磁束バリヤは１つ以上の主要磁束バリヤを含み得る。主要磁束バリヤは、それぞれロータを貫通するスルーホールを含み得る。スルーホールは、ロータの長軸に実質的に平行に延び得る。
【００１８】
一対の第一の主要磁束バリヤは、第一の永久磁石に関連して、ｄ軸に関して対称に配置されてもよい。一対の第二の主要磁束バリヤは、少なくとも第二の永久磁石に関連して、ｄ軸に関して対称に配置されてもよい。極の両側の第一および第二の主要磁束バリヤは、第一の角度幅ξ１の大きさだけ互いに離れていてもよい。第一の対の主要磁束バリヤは、第二の主要磁束バリヤよりもロータの中心に近くに配置されてもよい。
【００１９】
１つの実施形態によれば、ステータは７２個のスロットを有し、ロータは８個の極を有する。少なくとも６次トルクハーモニックを防止するために、次数ｎ１は、６であり得る。
【００２０】
本発明のさらなる態様によれば、車両用の電気駆動モータが提供され、
前記電気駆動モータは、
複数のスロットを有するステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の磁束バリヤとを含み、
前記ロータの外面の近傍において、第一および第二の主要磁束バリヤの間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義される。
【００２１】
【数２】
2020043760.tif 000004
【００２２】
上記の数式において、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ２は防止すべき第一および第二のトルクハーモニックの平均次数である。
【００２３】
１つの実施形態によれば、ステータは４８個のスロットを有し、ロータは８個の極を有する。防止されるべき第一および第二のトルクハーモニックは、少なくとも６次および１２次ハーモニックである。平均次数ｎ２は、防止されるべきハーモニックの次数の数値的平均であり、この例における配置に基づいて計算すれば９（＝（６＋１２）／２）である。したがって、使用されると、少なくとも６次および１２次トルクハーモニックが防止される。
【００２４】
複数の磁束バリヤは、複数の補助磁束バリヤを含み得る。補助磁束バリヤは、主要磁束バリヤよりも小さい断面積を有し得る。補助磁束バリヤはそれぞれロータを貫通するスルーホールを含み得る。スルーホールは、ロータの長軸に実質的に平行に延び得る。
【００２５】
隣接する補助磁束バリヤ間の角度幅は、第一の角度幅ξ１と実質的に等しくてもよい。
【００２６】
隣接する主要および補助磁束バリヤの間の角度幅は、第一の角度幅ξ１の半分でよい。
【００２７】
補助磁束バリヤは極のｄ軸に配置され得る、及び／又は、補助磁束バリヤの１つは、極のｑ軸に配置され得る。
【００２８】
補助磁束バリヤは、それぞれ台形状の穴を含み得る。補助磁束バリヤは、それぞれ丸い穴を含み得る。
【００２９】
補助磁束バリヤの１つ以上は、第一の永久磁石、及び／又は、第二の永久磁石、ならびにロータの径方向の外面の間に配置され得る。
【００３０】
主要磁束バリヤ、及び／又は、補助磁束バリヤは、例えば、ロータ内の穴や空洞など、空気で満たされたものでよい。代わりに、主要磁束バリヤ、及び／又は、補助磁束バリヤは、空気の特性と同等の導電性および透磁性を有する材料を含んでもよい。
【００３１】
本件特許出願の範囲において上記の段落、請求項、及び／又は下記の説明及び図面に示す種々の態様、実施形態、例、及び代替案、そして特にそれらの個々の特徴は、独自に又は任意の組み合わせで解釈され得ることが明白に意図されている。すなわち、全ての実施形態及び／又はいずれかの実施形態の特徴は、その特徴が非互換性ではない限り、あらゆる方法及び／又は組み合わせで結合可能である。出願人は最初に提出した任意の請求項の変更又は任意の新規請求項の提出の権利をも保有し、最初に提出した任意の請求項も変更し、最初にそのように請求されていなくても、任意の他の請求項の任意の特徴にも従属及び／又は組み込ませる権利も含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本願発明の１つ以上の実施形態を、例示の目的のみで、図を参照しながら説明する。
【００３３】
【図１】図１は、形状が最適化されていない第一の電気駆動モータを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本願発明の一実施形態によって配置された、複数の磁束バリヤを有する第一の電気駆動モータのロータを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すロータの一部の拡大図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第一の電気駆動モータの空隙で磁束バリヤが磁束密度分布を分断する機能を図示する第一のグラフを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第二の電気駆動モータの空隙で磁束バリヤが磁束密度分布を分断する機能を図示する第二のグラフを示す。
【図４】図４は、本願発明の一実施形態によって配置された複数の磁束バリヤを有する、第一の電気駆動モータのロータの変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
ここで、本願発明の一実施形態に係る電気駆動モータ１０１について説明する。第一の電気駆動モータ１０１は、モータ車両の駆動用使用が意図された永久磁石型同期モータである。第一の電気駆動モータ１０１は、図１で示された電気駆動モータ１の変化例である。明瞭性のために、両モータの対応する部品番号には、１００違いの番号が使用されている。
【００３５】
第一の電気駆動モータ１０１の四分円が図２に示されている。第一の電気駆動モータ１０１はロータ１０２およびステータ１０３を含む永久磁石型同期モータである。ロータ１０２とステータ１０３との間には空隙が保たれている。ロータ１０２は回転子鉄心を形成するように積層された複数の強磁性材から成る。第一および第二の磁石１０４、１０５がロータ１０２に埋設され複数の極１０６を形成する。この配置においては、ロータ１０２は、８個の極１０６ａ−ｈを含む。第一および第二の磁石１０４、１０５は永久磁石（ＰＭ）であり、磁束を発生させる。ステータ１０３は、径方向内向きに延び、コイル巻線１０８を支持する複数のスロット１０７を含む。この配置においては、ステータ１０３は、４８個のスロットを含み、それぞれの極１０６あたり６個ずつのスロット１０７がある。コイル巻線１０８に電圧をかけることにより、ロータ１０２を駆動するトルクが発生する。
【００３６】
極１０６ａ−ｈは、それぞれ４５度のポールステップを有し、基本的に同じ構成である。説明短縮のために、第一の極１０６ａだけについてここで説明する。ｄ軸およびｑ軸を含む参照座標系フレームが、第一の極１０６ａの説明に使われる。特に参照座標系フレームは第一の極１０６ａの横境界線に相当する「+ｑ軸」および「-ｑ軸」を含む。
【００３７】
第一および第二の磁石１０４、１０５は、第一および第二の層Ｌ１、Ｌ２に径方向に積み重なるように配置される。図２Ａに示されているとおり、一対の第一の磁石１０４−１、１０４−２が第一の層Ｌ１に配置され、第二の磁石１０５の１つが第二の層Ｌ２に配置される。第一および第二の磁石１０４、１０５は、ｄ軸に関して対称に、かつｄ軸から直角に配置される。第一の層Ｌ１の第一の磁石１０４は、ｄ軸の両側に配置される。第二の磁石１０５は、ｄ軸が第二の磁石１０５を二等分するように第一の極１０６ａ内の中央に配置される。
【００３８】
第一の極１０６ａは、ロータ２の中の、第一および第二の層Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ形成された第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０を含む。第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０は、極の横境界線（すなわち「+ｑ軸」および「-ｑ軸」）における磁束密度分布が確かに適切であるように提供される。第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０は、ロータが形成される材料よりも透磁率が低い材料で形成される。必ずしも全てではないがいくつかの例において第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０は、ロータ１０２内に形成され空気で満たされた空洞である。第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０は、線対称的な構成で、細長く、ｄ軸に対して鋭角に延びる。第一の主要磁束バリヤ１０９−１、１０９−２は、第一の磁石１０４−１、１０４−２の両側に配置され、第二の主要磁束バリヤ１１０−１、１１０−２は、第二の磁石１０５の両側に配置される。補助磁束バリヤ１１１は、主要磁束バリヤ１０９、１１０よりも小さく、それぞれが、第一の極１０６ａのｄ軸に配置された中心から径方向に細長く延びた台形部分を有する。主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１は、ロータ１０２の外面に切れ目がないように形成されたロータ１０２内のスルーホールである。
【００３９】
第一の極１０６ａはまた、ｄ軸に関して対称に配置された複数の補助磁束バリヤ１１１を含む。補助磁束バリヤは、第二の主要磁束バリヤ１１０−１および１１０−２の横境界線に囲まれた領域で、ロータ１０２の表面の近傍に配置される。補助磁束バリヤ１１１は、回転子鉄心内に形成され空気で満たされた空洞であり、第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０よりも小さい断面積を有する。この配置では、第一の極１０６ａは、補助磁束バリヤ１１１を５個含む。補助磁束バリヤ１１１は、第二の磁石１０５とロータ１０２の外面との間の領域に配置される。
【００４０】
主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１は、高次ハーモニックの電圧およびトルク成分の振幅を低下させるように構成される。特に、主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１は、ロータ１０２とステータ１０３の間の空隙で、磁束密度分布を分断する。主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１をロータ１０２内の適切な場所に配置することにより、トルクおよび電圧ハーモニックは軽減できる。主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の機能を図解する第一および第二のグラフ１１２、１１３が図３Ａおよび３Ｂに示されている。主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１は、磁束密度インパルス間の相シフトを確かにする補助をして、望ましい半波長のハーモニック成分が磁束バリヤ間のシフトと同等になる。磁束密度Ｔ２は、図３Ａに長方形で表される。λ=２ξ１の波長を有するシグナルハーモニックを分断して逆相にすることにより、このハーモニックに対応するトルクリップルは軽減又は削除可能である。６次および１２次トルクリップルのハーモニック成分を生む磁束密度のハーモニック成分は低減される。インパルスのシフトに加え、磁束密度分布のハーモニック成分は、図３Ｂで示されたとおり低減可能である。この方法で主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の幅の影響、及び／又は、隣接する主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の間の距離の影響を決定する。強磁性鉄に比べての空気の透磁率は、特に鉄の一部が飽和している場合、無視するべきではない。形状的なエッジと、「磁力的なエッジ」は必ずしも一致しない。したがって、ここで説明される方法によって予想される位置周辺において、主要、及び／又は、補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の位置、及び／又は、サイズ（幅）の最適化が必要であり得る。
【００４１】
隣接する主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義される。
【００４２】
【数３】
2020043760.tif 000005
【００４３】
上記の数式において、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ１は防止すべきトルクハーモニックの次数である。
【００４４】
上で概略説明したとおり、ステータ１０３は４８個のスロット１０７を有し、ロータ１０２は８個の極１０６を有する。８個の極１０６および４８個のスロット１０７の機構で起こり得るトルクハーモニック成分は、６次、１２次、１８次、および２４次ハーモニックである。第一および第二のトルクハーモニックの次数の相加平均ｎ２に依存する第一の角度幅ξ１を計算することで、１次および２次トルクハーモニックは防止可能であることが認識されている。隣接する主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義される。
【００４５】
【数４】
2020043760.tif 000006
【００４６】
上記の数式において、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ２は防止すべき第一および第二のトルクハーモニックの平均次数である。第一の角度幅ξ１値を正確に求めるためには、分析技術を用いて磁界分布を正確に判断することが難しいという理由から、微調整が必要である。
【００４７】
例として、６次および１２次の次数の数値的平均に依存して第一の角度幅ξ１を計算することで、対応するハーモニックを低減できる。ロータ１０２は、４５度のポールステップを有する８個の極１０６を備える。［数４］によれば、６次および１２次トルクハーモニックは、次数の平均値ｎ２＝９を使って防止できる（数値的平均（６+１２）／２で計算）。したがって、対応する第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０の側端の間の第一の角度幅ξ１は、図２Ａおよび２Ｂで図示されている構成の本実施形態では、５度であると計算できる。径方向の外端において、第一および第二の主要磁束バリヤはそれぞれ２度の角度範囲を有し、第一および第二の主要磁束バリヤ１０９、１１０の間は３度の分離角度を有する。３度の分離角度はまた、隣接する極１０６の第一の主要磁束バリヤ１０９同士の間でも定義される。さらに、第一の角度幅ξ１は、第二の主要磁束バリヤ１１０に対応するエッジと、最外殻の補助磁束バリヤ１１１に対応するエッジとの間の角度オフセットを定義する。
【００４８】
本実施形態では、上述の補助磁束バリヤ１１１が５個ある。中央の補助磁束バリヤ１１１は、第一の極１０６ａのｄ軸上に配置され、残りの補助磁束バリヤ１１１は、ｄ軸に関して対称に、第二の主要磁束バリヤ１１０の間に配置される。
【００４９】
ロータ１０２およびステータ１０３の中における強磁性材料の分布は不均一であり、ハーモニック成分を含むようなトルクと電圧の特性を形成し得る。そのようなハーモニック成分はいずれも、相互作用により使用時に騒音や望ましくない振動を起こすトルクリップルを発生し得る。ここで開示されているとおり、主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１の構成は、トルクハーモニック成分を防止し、それによってトルクハーモニックを低減させ、トルクリップルが減少する。本構成によれば、主要および補助磁束バリヤ１０９、１１０、１１１は、６次および１２次のトルクハーモニックを減らすように配置されている。
【００５０】
第二の電気駆動モータ２０１の四分円が図４に示されている。第二の電気駆動モータ２０１は、第一の電気駆動モータ１０１に類似しており、明瞭性のために、両モータの対応する部品番号には、１００違いの番号が使用されている。第二の電気駆動モータ２０１はロータ２０２とステータを含む永久磁石型同期モータである。ロータ２０２とステータとの間には空隙が保たれる。ロータ２０２は回転子鉄心を形成するために積層された複数の強磁性材を含む。ロータ２０２は、第一、第二、および第三の層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に配置された第一の磁石２０４、第二の磁石２０５、および第三の磁石２１２を含む。第一、第二、および第三の磁石２０４、２０５、２１２がロータ２０２に埋設されて複数のロータ極２０６を形成する。この配置では、ロータ２０２は、８個の極２０６ａ−ｈを含む。第一、第二、および第三の磁石２０４、２０５、２１２は永久磁石（ＰＭ）であり、磁束を発生させる。ステータは、径方向内向きに延びコイル巻線を支持する複数のスロットを含む。この配置では、ステータは、４８個のスロットを含み、それぞれの極２０６あたり６個のスロットがある。コイル巻線に電圧をかけることにより、ロータ２０２を駆動するトルクが発生する。
【００５１】
極２０６ａ−ｈは、基本的に同じ構成を有する。説明短縮のために、第一の極２０６ａだけについてここで説明する。ｄ軸およびｑ軸を含む参照座標系フレームが、第一の極２０６ａの説明に使われる。特に参照座標系フレームは第一の極２０６ａの横境界線に相当する「+ｑ軸」および「-ｑ軸」を含む。
【００５２】
第一、第二、および第三の磁石２０４、２０５、２１２は、第一の極２０６ａのｄ軸を中心として、互いに実質的に平行に配置される。第一の極２０６ａは、ロータ２０２の中に形成される、第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３を含む。第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３は、極２０６ａ−ｈの横境界線（すなわち「+ｑ軸」および「-ｑ軸」）における磁束密度分布が適切になるように提供される。第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３は、ロータ２０２内に形成された空洞である。第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３は、線対称的な構成で、細長く、ｄ軸に対して鋭角に延びる。第一の主要磁束バリヤ２０９−１、２０９−２は、第一の磁石２０４の両側に配置され、第二の主要磁束バリヤ２１０−１、２１０−２は、第二の磁石１０５の両側に配置され、第三の主要磁束バリヤ２１３−１、２１３−２は、第三の磁石２１２の両側に配置される。第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３は、ロータ２０２の外面に切れ目がないように形成される、ロータ２０２内のスルーホールである。
【００５３】
第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３は、第二の電気駆動モータ２０１のリップルと電圧ハーモニックを低減するように構成され得る。第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３の間の第一の角度幅ξ１は、第一および第二のトルクハーモニックを防止するように選択される。第二の電気駆動モータ２０１において起こり得るトルクハーモニック成分は、６次、１２次、１８次、および２４次ハーモニックである。第一の電気駆動モータ１０１に関して上で概略説明したとおり、第一および第二のトルクハーモニックの次数の相加平均ｎ２に依存する第一の角度幅ξ１を計算することで、第一および第二のトルクハーモニックは防止可能である。隣接する第一および第二の主要磁束バリヤ２０９、２１０の間の第一の角度幅ξ１は、上に概略説明した式（２）により決定され得る。
【００５４】
第一の極２０６ａは、４５度のポールステップτを有する。６次および１２次のトルクハーモニックを防止するための平均次数ｎ２は、９であると計算される。図４で示すとおり、第一、第二、および第三の主要磁束バリヤ２０９、２１０、２１３の間の第一の角度幅ξ１は、５度であると計算される。第一の角度幅ξ１は、隣接する磁束バリヤ２０９、２１０、２１３の対応する側端の間で測定される。
【００５５】
本発明の範囲から逸脱せずに、上記の装置および方法に種々な変更および修正を加えることが可能であることは明らかである。
【図１】
2020043760.tif 000009
【図２Ａ】
2020043760.tif 000010
【図２Ｂ】
2020043760.tif 000011
【図３】
2020043760.tif 000012
【図４】
2020043760.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月13日(2019.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の電気駆動モータであって、
前記電気駆動モータは、
ステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
少なくとも１つの第二の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の主要磁束バリヤとを含み、
バリヤの径方向外端において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義され、
ここで、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ１は防止すべきトルクハーモニックの次数であって、ξ１の値が３．７５°以上、６．７５°未満の範囲内になるように選択された、電気駆動モータ。
【数１】
2020043760.tif 000014
【請求項２】
前記少なくとも第一の永久磁石及び前記少なくとも１つの第二の永久磁石が前記ｄ軸に直角に配置される、請求項１に記載の電気駆動モータ。
【請求項３】
前記主要磁束バリヤが空気、又は空気の特性と同等の導電性および透磁性を有する他の媒体を含む、請求項１又は２に記載の電気駆動モータ。
【請求項４】
少なくとも１つの第二の永久磁石を含み、
前記複数の主要磁束バリヤが、
前記第一の永久磁石と関連し前記ｄ軸に関して対称に配置される一対の第一の主要磁束バリヤ、および前記少なくとも１つの第二の永久磁石と関連し前記ｄ軸に関して対称に配置される一対の第二の主要磁束バリヤを含み、
前記極の片側の前記第一および第二の主要磁束バリヤの角度幅が前記第一の角度幅ξ１に対応する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項５】
前記一対の第一の主要磁束バリヤが、前記第一の永久磁石を含む前記ロータの第一の層まで到達し、前記一対の第二の主要磁束バリヤが、前記第二の永久磁石を含む前記ロータの第二の層まで到達し、
前記第一の層及び前記第二の層は、それぞれが円周方向に延び、異なる半径を有して配置される、請求項４に記載の電気駆動モータ。
【請求項６】
車両用の電気駆動モータであって、
前記電気駆動モータは、
ステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
少なくとも１つの第二の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための複数の主要磁束バリヤとを含み、
バリヤの径方向外端において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義され、
ここで、
ξ１は第一の角度幅、
τはポールステップ、
ｎ２は防止すべき第一および第二のトルクハーモニック次数の平均であって、ξ１が３．７５°以上、６．７５°未満の範囲内になるように選択された、電気駆動モータ。
【数２】
2020043760.tif 000015
【請求項７】
前記少なくとも第一の永久磁石及び前記少なくとも１つの第二の永久磁石が前記ｄ軸に直角に配置される、請求項６に記載の電気駆動モータ。
【請求項８】
前記ステータが４８個のスロットを有する、請求項６又は７に記載の電気駆動モータ。
【請求項９】
第一の角度幅は、隣接する第一の主要磁束バリヤの対応する円周方向の端同士の間であり、前記対応する円周方向の端同士の間の角度幅は、前記隣接する第一の主要磁束バリヤの１つの径方向外端におけるバリヤの角度幅と、径方向外端における前記隣接する第一の主要磁束バリヤ同士の隙間の角度幅との和である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１０】
前記極が複数の主要磁束バリヤ及び複数の補助磁束バリヤを含む、請求項１〜９のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１１】
前記極が前記一対の第一の主要磁束バリヤ、前記一対の第二の主要磁束バリヤ、及び複数の補助磁束バリヤを含み、前記一対の第二の主要磁束バリヤ、及び前記複数の補助磁束バリヤは前記第一及び第二の層よりも径方向に外側にある、請求項５に記載の電気駆動モータ。
【請求項１２】
第二の主要磁束バリヤの参照位置と、隣接する補助磁束バリヤの対応する参照位置との間の角度幅は、前記第一の角度幅ξ１と実質的に等しい、請求項１１に記載の電気駆動モータ。
【請求項１３】
隣接する主要及び補助磁束バリヤの対応する参照位置同士の角度幅は、前記第一の角度幅ξ１と実質的に等しい、請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１４】
前記極の前記ｄ軸に配置された前記補助磁束バリヤのうちの１つ、及び／又は、前記極のｑ軸に配置された前記補助磁束バリヤのうちの１つを含む、請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１５】
前記補助磁束バリヤが前記主要磁束バリヤよりも小さい、請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１６】
１つ以上の前記補助磁束バリヤが前記第一の永久磁石と、前記ロータの径方向に外の面との間に配置される、請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１７】
前記主要磁束バリヤが、細長く、ｄ軸に対して対称な構成でそれぞれが鋭角に延びる、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の電気駆動モータ。
【請求項１８】
車両用の電気駆動モータであって、
前記電気駆動モータは、
ステータと、
複数の極を有するロータと、
を含み、
各極は、
前記極のｄ軸を中心とする少なくとも第一の永久磁石と、
少なくとも１つの第二の永久磁石と、
前記電気駆動モータの少なくともｎ次トルクハーモニックを防止するための細長い媒体の複数の主要磁束バリヤとを含み、
前記媒体は空気、又は空気の特性と同等の導電性および透磁性を有する他の媒体を含み、
バリヤの径方向外端において、第一および第二の主要磁束バリヤ間の第一の角度幅ξ１は、次式で定義され、
ここで、ξ１は第一の角度幅、τはポールステップ、ｎ１は防止すべきトルクハーモニックの次数であってξ１が３．７５°以上、６．７５°未満の範囲内になるように選択された、電気駆動モータ。
【数３】
2020043760.tif 000016
【請求項１９】
前記少なくとも第一の永久磁石及び前記少なくとも１つの第二の永久磁石が前記ｄ軸に直角に配置された、請求項１８に記載の電気駆動モータ。
【請求項２０】
τは８極のポールステップであって４５°にあたる、請求項１８又は１９に記載の電気駆動モータ。
【請求項２１】
ｎ１はξ１の値が５°となるように選択された、請求項２０に記載の電気駆動モータ。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１つに記載の電気駆動モータを有する車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
【図１】図１は、形状が最適化されていない第一の電気駆動モータを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本願発明の一実施形態によって配置された、複数の磁束バリヤを有する第一の電気駆動モータのロータを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すロータの一部の拡大図である。
【図３】図３Ａは、第一の電気駆動モータの空隙で磁束バリヤが磁束密度分布を分断する機能を図示する第一のグラフを示す。図３Ｂは、第二の電気駆動モータの空隙で磁束バリヤが磁束密度分布を分断する機能を図示する第二のグラフを示す。
【図４】図４は、本願発明の一実施形態によって配置された複数の磁束バリヤを有する、第一の電気駆動モータのロータの変形例を示す。
【外国語明細書】
2020043760.tif 000017
2020043760.tif 000018
2020043760.tif 000019
2020043760.tif 000020
2020043760.tif 000021
2020043760.tif 000022
2020043760.tif 000023
2020043760.tif 000024
2020043760.tif 000025
2020043760.tif 000026
2020043760.tif 000027
2020043760.tif 000028
2020043760.tif 000029
2020043760.tif 000030
2020043760.tif 000031
2020043760.tif 000032
2020043760.tif 000033
2020043760.tif 000034