(57)【要約】本発明は、誘導分極で効率を極大化したＢＬＤＣモータに関し、さらに詳しくは、固定子の磁界面を誘導分極させ、起磁力を倍加し、回転子の磁界面を磁束集中させて、磁気力を倍加することで、二つのエネルギーが合成されたモータの回転力と効率を極大化させた誘導分極ＢＬＤＣモータに関する。固定子は、ケイ素鋼板積層コアに２ｎ個の巻線スロットと、２ｎ個の誘導分極スリットを構成し、ｎ個のスロットのみに独立・多相で分布巻線して構成する。回転子は、ケイ素鋼板積層コアに両面着磁された平板磁石を放射状に埋込み構成する。整流エンコーダは、カップ型で感知領域と非感知領域とに分割構成し、軸の一側外部に設置する。光学センサーは、各相に２個ずつ設置して各相のＨ−ブリッジに連結して回路を構成する。スイッチングステージは、各相に一個ずつＨ−ブリッジを設置して構成する。従って、モータに直流を通電すれば、各相は独立してスイッチングして、モータは起動・回転し、この時、モータの回転方向は、フレミングの左手の法則によって定められる。
2016540488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子は、
ケイ素鋼板を積層したコアに２ｎ個の巻線スロットを構成し、各スロット間に２ｎ個の誘導分極スリットを構成し、２ｎ個の巻線スロットのうちｎ個のスロットに独立・多相で分布巻線し、
相の数と極の数は、
相の数；２、３、４、…、ｎ相
極の数；２、４、６、８、…、２ｎ極
の基準により定められ、
各相のコイルは、スイッチングステージのＨ−ブリッジに相別に連結して、各相は、独立して両極スイッチングさせ、巻線コイルに通電すれば、巻線スロットの両側磁界面を誘導分極スリットの誘導分極によって回転子を回転させることを特徴とし、
回転子は、
ケイ素鋼板を積層したコアに両面着磁された平板型永久磁石を放射状に同極が対面するように埋込み構成し、回転子の極数は、固定子と相応するように構成し、この時、永久磁石の磁界面は、できるだけ面積を大きくして回転子の磁界面の磁束密度を高くし、回転子の磁界面に微分透磁率が造成されることで、回転子の磁界面に磁束集中がなされるようにし、
該回転子は、別途の機械的装置なしに、高速回転時に磁石が飛散することのないようにダヴテール型の非磁性ホールディングコアを設置構成し、磁石間には空隙を構成して、回転子の重さを減らすように構成することを特徴とし、
整流エンコーダは、
軸の一側に設置し、カップ型で感知領域と非感知領域とに分割構成し、
感知領域の距離（角度）は、
ｎ；相の数
１、２、３、…、ａ；励磁相
１、２、３、…、ｂ；非励磁相
｛２π／（回転子における極の数）｝×｛（ｎ−ｂ）相／（相の数）｝（角度）の基準により、
感知領域の数は、
（極の数）／２の基準によることを特徴とし、
光学センサーは、
各一相に２個のセンサーを配置構成して整流エンコーダと相応して作動するように構成し、各センサーは、定められた機械角によってＰＣＢボードに配置構成することにおいて、各一相の２個のセンサーは、回転子のそれぞれ異なる磁極上に位置するように配置構成し、
センサーの配置間隔は、
｛２π／（回転子における極の数）｝×｛１／（相の数）｝（角度）の基準により、
光学センサーが整流エンコーダの感知領域に位置する時に、センサーは、正パルスを発生させ、これにより、Ｈ−ブリッジはスイッチングされ、電流の方向と励磁幅調整）させることを特徴とし、
スイッチングステージは、
各Ｈ−ブリッジの入力端子は直流電源に並列で連結し、出力端子は各相の巻線コイルに連結し，
各Ｈ−ブリッジの各ハーフＨ−ブリッジのベースは、各相の光学センサーにそれぞれ連結して回路を構成し、
モータに直流を通電すれば、各Ｈ−ブリッジは、部分球形波を発生させて各コイルに交番電流を提供し、モータが起動・回転するように構成されることを特徴とする誘導分極ＢＬＤＣモータ。
【請求項２】
感知領域の距離（角度）をｎ＞ｂ＞１［ｎ；相の数、ｂ；非励磁相］で励磁幅調整をして、優れた整流となるようにすることで、ヒステリシスロスを除去して、モータは定電力となり、効率を向上させたことを特徴とする請求項１に記載の誘導分極ＢＬＤＣモータ。
【請求項３】
２ｎ個の巻線スロットに独立・多相で分布巻線し、一部巻線はモータとして機能し、残りの巻線はジェネレータとして機能し、モータ−ジェネレータが一体型で構成されることを特徴とする請求項１に記載の誘導分極ＢＬＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導分極で効率を極大化したＢＬＤＣモータに関し、さらに詳しくは、固定子の磁界面を誘導分極させ、起磁力を倍加し、回転子の磁界面を磁束集中させて、磁気力を倍加することで、二つのエネルギーが合成されたモータの回転力と効率を極大化させた誘導分極ＢＬＤＣモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
２１世紀の物理学が解決すべき世界的課題は、「エネルギー問題」と「気候変化問題」である。この問題の核心的な課題は、電気自動車技術である。
【０００３】
電気自動車は、走行モータとバッテリー技術が非常に重要である。画期的な新モータが開発される必要があり、新モータ−ジェネレータが誕生する必要がある。
【０００４】
次世代の融合技術であるロボット技術は、「戦闘ロボットの出現により人間の血を流さない戦争」の実現を目標としている。ロボットの３つの要素技術（ＩＴ技術、モータ技術、バッテリ技術）のうち２つが新モータと新モータ−ジェネレータが誕生すべき理由である。
【０００５】
切削油を使用しない工作機械の技術革新は、６０，０００ＲＰＭ以上の高速モータが開発される必要がある。
【０００６】
産業機械の技術革新には、高機能・高性能のモータが必要である。
【０００７】
家電製品、自動車電装、電子玩具、高令化時代に対応する医療・健康機器などの各分野にわたって高機能・高性能を支援する要素技術として小型・精密モータの開発が切実である。
【０００８】
地球の３／４が海である。海底資源の開発のためには、水中モータの開発が切実である。
【０００９】
モータの要素技術として１４，５００ガウスを生成するネオジム磁石（Ｎｄ１Ｆｅ１４Ｂ１）が開発されたことは、ＢＬＤＣモータの大馬力の道を開いた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ６，７１０，５８１Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、ＢＬＤＣモータは、半永久のマグネット回転子が設置された面のコストと製作上の限界性があり、制御器も高コストであり、無変出力ができない。
【００１２】
一方、小型モータとして、一般にＢＬＤＣモータが広く使用されているが、回転のばらつき、トルクリップル、発熱などの問題を完壁に解決することができなかった。
【００１３】
本出願人は、先行技術文献（ＵＳ６，７１０，５８１Ｂ１）で上記の問題を解決し、本発明は、上記先行技術文献のＢＬＤＣモータをさらに改良して、固定子の起磁力と回転子の磁気力を極大化することで、二つのエネルギーが合成されたモータの回転力と効率をさらに極大化することができる誘導分極ＢＬＤＣモータを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するための本発明は、誘導分極ＢＬＤＣモータにおいて、
【００１５】
固定子は、ケイ素鋼板を積層したコアに２ｎ個の巻線スロットを構成し、各スロット間に２ｎ個の誘導分極スリットを構成し、２ｎ個の巻線スロットのうちｎ個のスロットに独立・多相で分布巻線し、
相の数と極の数は、相の数；２、３、４、…、ｎ相
極の数；２、４、６、８、…、２ｎ極の基準により定められ、
各相のコイルは、スイッチングステージのＨ−ブリッジに相別に連結して、各相は、独立して両極スイッチングさせ、巻線コイルに通電すれば、巻線スロットの両側磁界面を誘導分極スリットの誘導分極によって回転子を回転させることを特徴とし、
回転子は、ケイ素鋼板を積層したコアに両面着磁された平板型永久磁石を放射状 に同極が対面するように埋込み構成し、回転子の極数は、固定子と相応するように構成し、この時、永久磁石の磁界面は、できるだけ面積を大きくして回転子の磁界面の磁束密度を高くし、回転子の磁界面に微分透磁率が造成されることで、回転子の磁界面に磁束集中がなされるようにし、該回転子は、別途の機械的装置なしに、高速回転時に磁石が飛散することのないようにダヴテール型の非磁性ホールディングコアを設置構成し、磁石間には空隙を構成して、回転子の重さを減らすように構成することを特徴とし、
整流エンコーダは、軸の一側に設置し、カップ型で感知領域と非感知領域とに分割構成し、
感知領域の距離（角度）は、
ｎ；相の数
１、２、３、…、ａ；励磁相
１、２、３、…、ｂ；非励磁相
｛２π／（回転子における極の数）｝×｛（ｎ−ｂ）相／（相の数）｝（角度）の基準により、
感知領域の数は、
（極の数）／２の基準によることを特徴とし、
光学センサーは、各一相に２個のセンサーを配置構成して整流エンコーダと相応して作動するように構成し、各センサーは、定められた機械角によってＰＣＢボードに配置構成することにおいて、各一相の２個のセンサーは、回転子のそれぞれ異なる磁極上に位置するように配置構成し、
センサーの配置間隔は、
｛２π／（回転子における極の数）｝×｛１／（相の数）｝（角度）の基準により、
光学センサーが整流エンコーダの感知領域に位置する時に、センサーは、正パルスを発生させ、これにより、Ｈ−ブリッジはスイッチングされ、電流の方向と励磁幅調整させることを特徴とし、
スイッチングステージは、
各Ｈ−ブリッジの入力端子は直流電源に並列で連結し、出力端子は各相の巻線コイルに連結し、各Ｈ−ブリッジの各ハーフＨ−ブリッジのベースは、各相の光学センサーにそれぞれ連結して回路を構成し、モータに直流を通電すれば、各Ｈ−ブリッジは、部分球形派を発生させて各コイルに交番電流を提供し、モータが起動・回転するように構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータは、感知領域の距離（角度）をｎ＞ｂ＞１［ｎ；相の数、ｂ；非励磁相］で励磁幅調整をして、優れた整流となるようにすることで、ヒステリシスロスを除去して、モータは定電力となり、効率を向上させたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータは、２ｎ個の巻線スロットに独立・多相で分布巻線し、一部巻線はモータとして機能し、残りの巻線はジェネレータとして機能し、モータ−ジェネレータが一体型で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータ（以下、「ＩＰＢＬＤＣモータ」という）は、以下のような効果がある。
【００１９】
１．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータの固定子は、内部結線がないので、自動巻線と自動生産が可能である。
２．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータの回転子は、永久磁石の組立て式で構成が簡単であり、自動生産が可能である。
３．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータのコントローラは、構成が簡単であり、安全性が高く、製造原価が安価である。
４．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、大馬力の製作が容易である。
５．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、独立・多相で構成するので、低電圧で大馬力モータとなる。
６．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、浸水型モータの製作が容易である。
７．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、熱・騷音・振動がない。
８．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、渦電流損失がない。
９．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、ヒステリシスロスがない。
１０．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、バックＥＭＦがない。
１１．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、全ての変速区間で定電力モータであり、特に停動トルクが大きい。
１２．本発明において、ＩＰＢＬＤＣモータは、固定子の誘導分極効果で約２００％の効率を発生し、回転子の磁束集中効果で約２００％の効率を発生し、モータの全効率は約４００％に至る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータを示す図面である。
【図２】本発明のセンサー部を示す図面である。
【図３】３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの固定子を示す図面である。
【図４】３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの固定子巻線を示す図面である。
【図５】３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの回転子を示す図面である。
【図６】３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの駆動電流を示す図面である。
【図７】３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの出力トルクを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明と、本発明の実施によって達成される技術的課題は、以下で説明する好ましい実施例によって明確になるであろう。以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳しくみる。
【００２２】
図１は、本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータを示す図面であり、図２は、本発明のセンサー部を示す図面であり、図３は、３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの固定子を示す図面であり、図４は、３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの固定子巻線を示す図面であり、図５は、３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの回転子を示す図面である。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の誘導分極ＢＬＤＣモータは、固定子、回転子、整流エンコーダ、速度エンコーダ及び制御器と電源システムを含み、図２には、センサーボードをさらに含んでいる。
【００２４】
ここで、固定子は、図３及び図４に示すように、ケイ素鋼板を積層したコアに２ｎ個の巻線スロットを構成し、各スロット間には、２ｎ個の誘導分極スリットを構成する。この時、２ｎ個の誘導分極スリットは、図３に示すように閉口を構成する。
【００２５】
また、２ｎ個の巻線スロットのうち、ｎ個のスロットに独立・多相で分布巻線する。この時、相の数は、２、３、４、…、ｎ相で定められ、極の数は、２、４、６、８、…、２ｎ極で定められる。
【００２６】
各相のコイルは、スイッチングステージのＨ−ブリッジに相別に連結して、各相は、独立して両極スイッチングさせる。このような構成により、巻線コイルに通電すれば、巻線スロットの両側磁界面を誘導分極スリットの誘導分極によって回転子を回転させる。
【００２７】
従って、本発明では、キャンセル現象はなく、ピーク電流も発生せず、渦電流損失は基本的に除去される。そこで、モータの効率が向上する。
【００２８】
また、固定子は、２ｎ個の巻線スロットに独立・多相で分布巻線し、一部巻線はモータとして機能し、残りの巻線はジェネレータとして機能することで、モータ−ジェネレータが一体型で構成することができる。
【００２９】
そして、回転子は、図５に示すように、ケイ素鋼板を積層したコアに両面着磁された平板型永久磁石を放射状に同極が対面するように埋込み構成し、回転子の極数は、固定子と相応するように構成する。
【００３０】
この時、永久磁石の磁界面は、できるだけ面積を大きくして回転子の磁界面の磁束密度を高くし、回転子の磁界面に微分透磁率が造成されることで、回転子の磁界面に磁束集中がなされるようにする。
【００３１】
また、回転子は、別途の機械的装置なしに、高速回転時に磁石が飛散することのないようにダヴテール型の非磁性ホールディングコアを設置構成し、磁石間には空隙を構成して、回転子の重さを減らすように構成する。
【００３２】
このような構造の回転子は、大馬力ＢＬＤＣモータを製作することができ、そのため、モータの力率と効率を向上させる。
【００３３】
そして、整流エンコーダは、図１及び図２に示すように、回転子軸の一側に設置し、カップ型で感知領域と非感知領域とに分割構成する。
【００３４】
この時、感知領域の距離（角度）は、ｎ；相の数、１、２、３、…、ａ；励磁相、１、２、３、…、ｂ；非励磁相というと、
｛２π／（回転子における極の数）｝×｛（ｎ−ｂ）相／（相の数）｝（角度）の基準によって定められ、
感知領域の数は、（極の数）／２の基準によって定められることを特徴とする。
【００３５】
また、感知領域の距離（角度）をｎ＞ｂ＞１［ｎ；相の数、ｂ；非励磁相］で励磁幅調整をして、優れた整流となるようにすることで、ヒステリシスロスを除去して、モータは無変出力となり、効率を向上させる。
【００３６】
図６は、３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの駆動電流を示す図面であり、図７は、３相６極誘導分極ＢＬＤＣモータの出力トルクを示す図面である。
【００３７】
これらの図面から分かるように、光学センサーは、各一相に２個のセンサーを配置構成して、整流エンコーダと相応して作動するように構成する。また、各センサーは、定められた機械角によってＰＣＢボードに配置構成することにおいて、各一相の２個のセンサーは、回転子のそれぞれ異なる磁極上に位置するように配置構成する。
【００３８】
この時、センサーの配置間隔は、｛２π／（回転子における極の数）｝×｛１／（相の数）｝（角度）の基準による。
【００３９】
このような構成により、光学センサーが整流エンコーダの感知領域に位置する時、センサーは正パルスを発生させ、これにより、Ｈ−ブリッジはスイッチングされ、電流の方向と励磁幅調整をする。
【００４０】
そして、スイッチングステージは、各Ｈ−ブリッジの入力端子は直流電源に並列で連結し、出力端子は各相の巻線コイルに連結し、各Ｈ−ブリッジの各ハーフＨ−ブリッジのベースは、各相の光学センサーにそれぞれ連結して回路を構成する。
【００４１】
このような構成により、モータに直流を通電すれば、各Ｈ−ブリッジは、部分球形派を発生させて各コイルに交番電流を提供し、モータが起動・回転する。この時、モータの回転方向は、フレミングの左手の法則により定められ、モータは、トルクリップルがなく、無変出力を提供して、高効率を表す。
【００４２】
以上、本発明において実施例を参考として説明されたが、本技術分野の通常の知識を持った者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能である点が理解できるであろう。
【図１】
2016540488.tif 000003
【図２】
2016540488.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016540488.tif 000009
【国際調査報告】
2016540488.tif 000010
2016540488.tif 000011
2016540488.tif 000012
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