(57)【要約】本発明はスイッチドリラクタンスモータ分野に属する単相多極モジュール及び単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータを開示する。前記モータは回転子鉄心（２０）、モータハウジング（３０）、モータシャフト（４０）を含み，さらに複数の単相多極モジュール（１０）を含む。該リラクタンスモータは本発明の単相多極モジュール（１０）を組み合わせてなり、相と相との間で突極が交互に配置されず、ヨーク磁路も共有せず、各相は動作過程において各相自身の突極磁路のみを利用することによって、相間の相互インダクタンスを低減でき、同時に単相多極モジュールを用いれば、一体型鉄心より金型コストを顕著に削減することができ、相間の相互インダクタンス及び金型コストという問題を解決する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相数がｑで回転子鉄心の突極数がｙであるスイッチドリラクタンスモータに用いられる単相多極モジュールであって、ここでｑ≧３で且つ自然数であり、ｙ≧ｎｑｚで且つ自然数であり、ｎは前記単相多極モジュールの、リラクタンスモータにおける組数であって且つ自然数であり、ｚ≧２で且つ自然数であり、
前記単相多極モジュールは鉄心モジュール及び単相コイルからなり、前記鉄心モジュールは固定子鉄心のセグメントモジュールであり、前記鉄心モジュールは突極及び突極を接続するヨークを含み、前記鉄心モジュールの突極数はｚ個であり、前記鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙであり、前記単相コイルは前記鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回されることを特徴とする単相多極モジュール。
【請求項２】
回転子鉄心、モータハウジング、モータシャフトを含み、相数はｑ相であり、ｑ≧３で且つ自然数である単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータであって、
さらに複数の単相多極モジュールを含み、各前記単相多極モジュールは鉄心モジュール及び単相コイルからなり、前記鉄心モジュールは固定子鉄心のセグメントモジュールであり、前記鉄心モジュールは突極及び突極を接続するヨークを含み、前記鉄心モジュールの突極数はｚ個であり、ｚ≧２で且つ自然数であり、前記鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はＡであり、前記単相コイルは前記鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回され、前記複数の単相多極モジュールは前記モータの円周方向上にｎ組に分けられて第１相単相多極モジュール、第２相単相多極モジュール、…、第ｑ相単相多極モジュールの順に間隔をあけて設置されており、且つ各相は相間機械角を形成し、ヨークは相間で接続されず、ｎは自然数であり、組み合わされて固定子鉄心を形成し、前記回転子鉄心の円周方向上にｙ個の突極が均等に設置されており、ｙ≧ｎｑｚで且つ自然数であり、前記回転子鉄心の隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙであり、相間機械角＝ｚＡ±Ａ／ｑであることを特徴とする単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記回転子鉄心の突極数はｙ＝ｎ（ｑｚ＋１）であり、相間機械角＝ｚＡ±Ａ／ｑであることを特徴とする請求項２に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータにはｎ組に分けて相が設置され、ｎは偶数の自然数であることを特徴とする請求項２に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項５】
前記鉄心モジュールの突極数はｚ＝２個であることを特徴とする請求項２に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータはインナーローターモータであり、前記単相多極モジュールは前記モータハウジングの内円周上に間隔をあけて配置されており、且つ前記モータハウジング上に固定されて取り付けられ、前記モータハウジングの内壁上に前記単相多極モジュールを固定するために用いられる凹溝が設置されており、隣接している凹溝の間の夾角は相間機械角に等しいことを特徴とする請求項２に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項７】
前記単相コイルは前記鉄心モジュールのヨーク上に巻回されており、前記モータハウジングは非透磁性材料であることを特徴とする請求項６に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項８】
前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータはアウターローターモータであり、前記単相多極モジュールは前記モータシャフトの外円周上に間隔をあけて配置されており、且つ前記モータシャフト上に固定されて取り付けられ、前記モータシャフトは芯軸とホルダが設置された分離構造であり、前記ホルダは前記芯軸上に装着されており、前記ホルダの外壁上に前記単相多極モジュールを固定するために用いられる凹溝が設置されており、隣接している凹溝の間の夾角は相間機械角に等しいことを特徴とする請求項２に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項９】
前記単相コイルは前記鉄心モジュールのヨーク上に巻回されており、前記ホルダは非透磁性材料であることを特徴とする請求項８に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【請求項１０】
前記回転子鉄心は等分モジュール構造であることを特徴とする請求項８に記載の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチドリラクタンスモータ分野に関し、特に単相多極モジュール及び単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチドリラクタンスモータは、各相の突極が交互に配置されており、ヨークは共有磁路である。単相に通電する際、相間の相互インダクタンスは弱く、この場合、鎖交磁束はシンプルであり、制御計算も相対的に容易である。転流する際には、二相に重複する動作領域が存在し、二相はヨークの磁路を共有し、且つ使用する突極磁路を換える必要がある。このとき深刻な相互インダクタンスが発生し、これによって磁場が極度に複雑になって正確に計算しにくくなり、さらには制御戦略が複雑になる。スイッチドリラクタンスモータを開発する過程において、金型は主要なコストであり、固定子鉄心をモジュールに分割することができれば、金型のコストを削減することができる。従来のスイッチドリラクタンスモータの設計理論は、固定子鉄心をモジュールに分割することをサポートできる。ただし、単相単極モジュール又は多相多極モジュールにのみに分割することができ、単相多極モジュールに分割することができず、それを組み合わせるとヨークが相間を接続し、相間で突極が交互に配置され、依然としてヨークの共有磁路が存在し、相間の相互インダクタンスを低減することができない。そのため、金型コスト及び相間の相互インダクタンスを低減することができるというスイッチドリラクタンスモータを設計することができるか否かは、従来のスイッチドリラクタンスモータにおいて早急に解決する必要がある技術的問題である。
【発明の概要】
【０００３】
従来技術の欠点を改善するために、本発明の目的は単相多極モジュール及び単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータを提供することであり、該モータは単相多極モジュールを組み合わせてなるモータであることで、金型コスト及び相間の相互インダクタンスの低減を実現する。
【０００４】
本発明はその技術的問題を解決するために以下の技術的解決手段を用いる。
【０００５】
本発明の単相多極モジュールは、相数がｑで回転子鉄心の突極数がｙであるスイッチドリラクタンスモータに用いられる単相多極モジュールであって、ここでｑ≧３で且つ自然数であり、ｙ≧ｎｑｚで且つ自然数であり、ｎは前記単相多極モジュールの、リラクタンスモータにおける組数であって且つ自然数であり、ｚ≧２で且つ自然数であり、前記単相多極モジュールは鉄心モジュール及び単相コイルからなり、前記鉄心モジュールは固定子鉄心のセグメントモジュールであり、前記鉄心モジュールは突極及び突極を接続するヨークを含み、前記鉄心モジュールの突極数はｚ個であり、前記鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙであり、前記単相コイルは前記鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回される。
【０００６】
本発明はさらに、回転子鉄心、モータハウジング、モータシャフトを含み、相数はｑ相であり、ｑ≧３で且つ自然数である単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータであって、さらに複数の単相多極モジュールを含み、各前記単相多極モジュールは鉄心モジュール及び単相コイルからなり、前記鉄心モジュールは固定子鉄心のセグメントモジュールであり、前記鉄心モジュールは突極及び突極を接続するヨークを含み、前記鉄心モジュールの突極数はｚ個であり、ｚ≧２で且つ自然数であり、前記鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はＡであり、前記単相コイルは前記鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回され、前記複数の単相多極モジュールは前記モータの円周方向上にｎ組に分けて第１相単相多極モジュール、第２相単相多極モジュール、…、第ｑ相単相多極モジュールの順に間隔をあけて設置されており、且つ各相は相間機械角を形成し、ヨークは相間で接続されず、ｎは自然数であり、組み合わされて固定子鉄心を形成し、前記回転子鉄心の円周方向上にｙ個の突極が均等に設置されており、ｙ≧ｎｑｚで且つ自然数であり、前記回転子鉄心の隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙであり、相間機械角＝ｚＡ±Ａ／ｑである単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータを提供する。モータの一部実施例の設計パラメータを下記の表に示す。
【０００７】
【表１】
2020503836.tif 000003
【０００８】
好ましくは、前記回転子鉄心の突極数はｙ＝ｎ（ｑｚ＋１）であり、相間機械角＝ｚＡ＋Ａ／ｑである。目的は前記単相多極モジュールを円周上に均等に配置することである。モータの一部実施例の設計パラメータを下記の表に示す。
【０００９】
【表２】
2020503836.tif 000004
【００１０】
好ましくは、前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータにはｎ組に分けて相が設置され、ｎは偶数の自然数である。目的は各相の作用トルクを対称にすることである。モータの一部実施例の設計パラメータを下記の表に示す。
【００１１】
【表３】
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【００１２】
好ましくは、前記鉄心モジュールの突極数はｚ＝２個である。目的は前記鉄心モジュールの金型サイズをより小さくし、コストをより低くすることである。
【００１３】
さらに、前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータはインナーローターモータであり、前記単相多極モジュールは前記モータハウジングの内円周上に間隔をあけて配置されており、且つ前記モータハウジング上に固定されて取り付けられ、前記モータハウジングの内壁上に前記単相多極モジュールを固定するために用いられる凹溝が設置されており、隣接している凹溝の間の夾角は相間機械角に等しい。
【００１４】
さらに、前記単相コイルは前記鉄心モジュールのヨーク上に巻回されており、目的は前記単相コイルを簡単に取り付けて固定することであり、前記モータハウジングは非透磁性材料であり、目的は相間のヨーク磁路を遮断し、即ち相間の相互インダクタンスを低減することである。
【００１５】
さらに、前記単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータはアウターローターモータであり、前記単相多極モジュールは前記モータシャフトの外円周上に間隔をあけて配置されており、且つ前記モータシャフト上に固定されて取り付けられ、前記モータシャフトは芯軸とホルダが設置された分離構造であり、前記ホルダは前記芯軸上に装着されており、前記ホルダの外壁上に前記単相多極モジュールを固定するために用いられる凹溝が設置されており、隣接している凹溝の間の夾角は相間機械角に等しい。
【００１６】
さらに、前記単相コイルは前記鉄心モジュールのヨーク上に巻回され、目的は前記単相コイルを簡単に取り付けて固定することであり、前記ホルダは非透磁性材料であり、目的は相間のヨーク磁路を遮断し、即ち相間の相互インダクタンスを低減することである。
【００１７】
さらに、前記回転子鉄心は等分モジュール構造であり、目的は回転子鉄心の金型コストを低減することである。
【００１８】
本発明の原理は以下のとおりである。従来のスイッチドリラクタンスモータのヨークは連続し、隣接している突極は異なる相のコイルに用いられ、即ち突極の磁路は交互に配置されており、二相に通電する際、ヨーク磁路を共有し、且つ使用する突極磁路を換えるため、深刻な相互インダクタンスが発生する。本発明の前記単相多極モジュールに巻回されるのは単相コイルであり、鉄心モジュール上の突極磁路は同じ相のコイルに用いられ、且つ組み合わせた後も、ヨークは接続せず、二相に通電する際、各相は各相自身の突極磁路を利用するため、相間の相互インダクタンスを顕著に低減することができ、同時に単相多極モジュールを用いれば、一体型鉄心より金型コストを顕著に低減することができる。
【００１９】
上記技術的解決手段を用いたことにより、本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明の開示する単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータは、その固定子鉄心が単相多極モジュールを組み合わせてなり、相と相との間で突極が交互に配置されず、ヨーク磁路も共有せず、各相は動作過程において各相自身の突極磁路のみを利用することによって、相間の相互インダクタンスを低減でき、同時に単相多極モジュールを用いれば、一体型鉄心より金型コストを顕著に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図１は本発明における単相多極モジュールの構造概略図である。
図２は本発明の一実施例におけるインナーローターモータの単相多極モジュールの相分布構造概略図である。
図３は本発明の一実施例におけるインナーローターモータのモータハウジング構造概略図である。
図４は本発明の一実施例におけるアウターローターモータの単相多極モジュールの相分布構造概略図である。
図５は本発明の一実施例におけるアウターローターモータのホルダ構造概略図である。
図中の符号の意味は以下のとおりである。１０．単相多極モジュール、１１．鉄心モジュール、１２．単相コイル、１０Ａ．第１相単相多極モジュール、１０Ｂ．第２相単相多極モジュール、１０Ｃ．第３相単相多極モジュール、２０．回転子鉄心、２１．突極、３０．モータハウジング、３１．凹溝、４０．モータシャフト、４１．芯軸、４２．ホルダ、４２１．凹溝。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
スイッチドリラクタンスモータの相間の相互インダクタンスを低減するために、本発明は単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータを提供し、ここで、用いられる単相多極モジュールは図１に示すとおりである。該単相多極モジュール１０は鉄心モジュール１１及び単相コイル１２からなり、鉄心モジュール１１は固定子鉄心のセグメントモジュールであり、鉄心モジュール１１は突極及び突極を接続するヨークを含む。鉄心モジュール１１の突極数はｚ個であり、ｚ≧２で且つ自然数である。図に示されるのは突極数が２個であるというケースを示す。鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はいずれもＡである。単相コイルは前記鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回される。本発明の単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータは、回転子鉄心、モータハウジング、モータシャフトを含み、相数はｑ相であり、ｑ≧３で且つ自然数である。該リラクタンスモータはさらに複数の単相多極モジュールを含み、各前記単相多極モジュールは鉄心モジュール及び単相コイルからなる。鉄心モジュールは固定子鉄心を分割したセグメントモジュールであり、鉄心モジュールは突極及び突極を接続するヨークを含む。鉄心モジュールの突極数はｚ個であり、ｚ≧２で且つ自然数であり、このましくはｚは２である。鉄心モジュールの隣接している突極の夾角はＡである。単相コイルは鉄心モジュールの突極又はヨーク上に巻回される。複数の単相多極モジュールは前記モータの円周方向上にｎ組に分けて第１相単相多極モジュール、第２相単相多極モジュール、…、第ｑ相単相多極モジュールの順に間隔をあけて設置されており、且つ各相は相間機械角を形成し、相間でヨークは接続されず、ｎは自然数である。これによって複数の単相多極モジュールが組み合わされて新型の固定子鉄心を形成する。回転子鉄心の円周方向上にｙ個の突極が均等に設置される。ここでｙ≧ｎｑｚで且つ自然数であり、このましくはｙ＝ｎ（ｑｚ＋１）である。回転子鉄心の隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙである。相間機械角＝ｚＡ±Ａ／ｑであり、このましくは相間機械角＝ｚＡ＋Ａ／ｑである。本発明の技術的解決手段を用い、各パラメータが異なる値を取る場合の、該リラクタンスモータの一部の実例設計パラメータを表１〜３に示す。当業者は関連パラメータの設計に基づいて異なるリラクタンスモータを作製することができる。
【００２２】
本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下の実施例において、各パラメータの値を具体的にｑ＝３、ｚ＝２、ｎ＝２にし、且つ図２〜５を踏まえ、本発明をさらに詳細に説明する。理解すべきことは、ここで説明された具体的実施例は本発明を説明するためものに過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００２３】
図２、図４はリラクタンスモータにおける単相多極モジュールの、インナーローターモータ及びアウターローターモータそれぞれにおける相分布構造概略図である。このリラクタンスモータは回転子鉄心２０、モータハウジング３０、モータシャフト４０を含み、相数はいずれもｑ＝３相であり、さらに６個の単相多極モジュール１０を含む。各単相多極モジュール１０はいずれも鉄心モジュール１１及び単相コイル１２からなり、鉄心モジュール１１の突極数はｚ＝２個であり、鉄心モジュール１１の隣接している突極の夾角はＡであり、且つＡ＝３６０／ｙ≒２５．７°である。単相コイル１２は鉄心モジュール１１のヨーク上に巻回される。前記６個の単相多極モジュールは、ｎ＝２組に分けられて、モータハウジング３０の内壁上又はモータシャフト４０の外円周上に間隔をあけて第１相単相多極モジュール１０Ａ、第２相単相多極モジュール１０Ｂ、第ｑ＝３相単相多極モジュール１０Ｃ、第１相単相多極モジュール１０Ａ、第２相単相多極モジュール１０Ｂ、第ｑ＝３相単相多極モジュール１０Ｃの順に設置される。また、各相に相間機械角が形成され、相間でヨークは接続されない。回転子鉄心２０の円周方向上にｙ＝ｎ（ｑｚ＋１）＝１４個の突極２１が均等に設置されており、前記回転子鉄心２０の隣接している突極の夾角はＡ＝３６０／ｙ≒２５．７°である。相間機械角＝ｚＡ＋Ａ／ｑ＝６０°である。
【００２４】
図２、図３に示されるのは該リラクタンスモータがインナーローターモータであるというケースであり、単相コイル１２は鉄心モジュール１１のヨーク上に巻回されており、モータハウジング３０は非透磁性材料のアルミニウム合金である。単相多極モジュール１０は、モータハウジングの内円周上に間隔をあけて配置されており、且つモータハウジング３０上に固定されて取り付けられる。モータハウジング３０の内周面上に凹溝３１が設置されており、隣接している凹溝３１の間の夾角は相間機械角に等しく、凹溝３１は前記単相多極モジュール１０を固定するために用いられる。
【００２５】
図４、図５に示されるのは該リラクタンスモータがアウターローターモータであるというケースであり、単相コイル１２は鉄心モジュール１１のヨーク上に巻回されており、単相多極モジュール１０は前記モータシャフト４０の外円周上に間隔をあけて配置されており、且つ前記モータシャフト４０上に固定されて取り付けられている。前記モータシャフト４０は芯軸４１及びホルダ４２が設置された分離構造であり、前記ホルダ４２は非透磁性材料のアルミニウム合金である。ホルダ４２は芯軸４１上に装着されている。ホルダ４２の外周面上に凹溝４２１が設置されており、隣接している凹溝４２１の間の夾角は相間機械角に等しく、凹溝４２１は前記単相多極モジュール１０を固定するために用いられる。該アウターローターモータにおいて、前記回転子鉄心は７等分モジュール構造である。
【００２６】
本発明の実施例は単相多極モジュール組み合わせ式スイッチドリラクタンスモータを開示し、それは単相多極モジュール１０を組み合わせてなり、相と相との間で突極が交互に配置されず、ヨーク磁路も共有せず、各相は動作過程において各相自身の突極磁路のみを利用することによって、相間の相互インダクタンスを低減し、同時に単相多極モジュールを用いれば、一体型鉄心よりも金型コストを顕著に削減することができる。
【００２７】
上述は本発明の好ましい実施形態の説明に過ぎず、文字表現により限定されているものの、客観的には無限の具体的な構造が存在しており、当業者にとって、本発明原理を逸脱しない前提で、さらに複数の改善を行うことができ、これらの改善も本発明の保護範囲に属するべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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