KR20100134673A

KR20100134673A - 통합된 로터 폴 피스

Info

Publication number: KR20100134673A
Application number: KR20107023276A
Authority: KR
Inventors: 괴란 노르트; 라르스-올로브 펜난더; 알랜 지. 잭
Original assignee: 회가내스 아베
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-12-23
Also published as: US9130425B2; TW201004102A; EP2266187A1; WO2009116935A1; BRPI0908961A2; TWI394350B; US20110037329A1; JP2011516017A; CN101978578A

Abstract

본 발명은 전기 회전기를 위한 액티브 로터 구조(301)의 일부로서 사용될 로터 폴 피스 구조에 관한 것으로서, 여기서 상기 액티브 로터 구조(301)는 원형이며, 상기 로터 구조의 원주 방향에서 자화된 폴 피스 및 영구 자석(307)을 포함하고, 여기서 상기 로터 폴 피스 구조(303, 305)는 통합 브릿지에 의해 연결된 둘 이상의 개별 공간을 가진 폴 피스를 가진 단일 구조이다. 본 발명은 추가로 로터 폴 피스 구조(303, 305)를 가진 로터 폴 피스 구조(303, 305) 및 로터(301)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 폴 피스로 자석(307)의 어셈블리는, 본 발명에 따른 이 로터 폴 피스 구조(303, 305)를 사용하여 크게 올라간다.

Description

통합된 로터 폴 피스{INTEGRATED ROTOR POLE PIECES}

본 발명은, 전기 회전기를 위한 로터에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 로터 폴 피스 구조를 가진 전기 회전기를 위한 로터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 폴 피스에 대한 자석의 어셈블리는 본 발명에 따른 로터 폴 피스 구조를 사용하여 크게 증가된다.

수년 동안, 모듈화된 폴 기계, 클로우 폴 기계, Lundell 기계 및 가로방향 플럭스 기계(TFM)로부터 진화된 전기 기계 디자인은 더욱더 흥미롭게 되고 있다. 이 기계의 원리를 사용하는 전기 기계는 Alexandersson 및 Fessenden에 의해 약 1910년 만큼 조기에 공개되었다. 흥미로운 관심을 위한 가장 중요한 이유 중 하나는, 이 디자인이, 예를 들어, 유도 기계, 스위치된 자기저항(reluctance) 기계 및 영구 자석 브러시 없는 기계도, 매우 높은 토크 출력을 가능하게 한다는 것이다. 추가로, 이러한 기계는, 코일이 제조하는데 종종 쉽다는 점에서 이롭다. 그러나 이 디자인의 결점 중 하나는, 이들은 전형적으로 상대적으로 제조하기 비싸고, 이들은, 낮은 파워 인자의 원인이며 더 많은 자석 물질이 필요한 높은 누출 플럭스를 겪게 한다는 것이다. 낮은 파워 인자는, 또한 전체 드라이브의 부피, 무게 및 비용을 증가시키는, 업-사이즈된 파워 전기 서킷(또는 기계가 동시에 사용되는 경우에 파워 서플라이)이 요구된다.

모듈화된 폴 전기 기계 고정자는 연자성 코어 구조에 의해 형성된 자기에 의해 멀티플 티스를 공급하게 될 센트럴 싱글 윈딩의 사용의 특징을 기초적으로 가진다. 연자성 코어는 그 다음에 윈딩 주위에 형성되며, 한편, 다른 공통된 전기 기계 구조를 위해, 이 윈딩은 티스 커어 섹션 주위에 형성된다. 모듈화된 폴 기계 토폴로지의 예는, 예를 들어, Claw-pole-, Crow-feet-, Lundell- 또는 TFM-기계로 때때로 인식된다. 매장된 자석을 가진 이 모듈화된 폴 기계는 폴 섹션에 의해 분리되어 있는 복수의 영구 자석을 포함하는 액티브 로터 구조의 추가 특징을 가진다. 이 액티브 로터 구조는 짝수의 세그먼트로부터 세워지고, 반면에, 세그먼트의 수의 반은 연자성 물질로 만들어지고, 세그먼트의 다른 반절은 영구 자석 물질로 만들어진다. 이 영구자석은, 영구 자석의 자기화 방향이 실제로 원주 방향, 즉, 남 및 북 극, 각각이 실제로 원주 방향으로 포인팅하는 방향이다.

종래 기술은, 개별 성분으로서, 다소 큰 수의 로터 세그먼트, 전형적으로 10-50개의 개별 피스를 생산해야 한다. 이 세그먼트들의 어셈블리는, 어셈블리 중 서로로부터 폴 섹션을 저항하는 경향을 가질, 영구 자석 세그먼트의 대항하는 극성 방향에 의해 추가로 복잡하게 된다. 바람직한 기계 구조에서 연자성 폴 섹션의 자성 기능은 완전히 3차원적이고, 이는 연자성 폴 섹션이, 모든 세 가지 공간 방향에서 높은 자석 투과성을 지니고 효율적으로 자성 플럭스를 전달할 수 있는 것이 요구된다. 라미네이트된 시틸 시트를 사용하는 전통적 디자인은, 시틀 시트의 면에 수직인 방향에서 요구된 높은 투과성을 보이지 않을 것이고, 이는, 종래의 라미네이트된 스틸 시트 구조보다 더 높은 자성 플럭스 이소트로피를 보여주는 연자성 구조 및 물질을 사용하는 것이 여기서 이롭다.

본 발명의 실시예는 상기 언급된 문제의 하나 또는 그 초과를 해결하는 로터를 제공하는 것이다.

이는, 전기 회전기를 위한 로터 구조에 의해 얻어지는데, 여기서, 상기 로터 구조는 상기 로터 구조의 원주 방향에서 자화된 로터 폴 섹션 및 영구 자석을 포함하는 원형 단면을 가진 관모양이고, 여기서, 두 개의 이웃하는 영구 자석은 로터 폴 섹션에 의해 원주 방향에서 분리되어 있다. 로터 구조의 실시예는 하나 또는 그 초과의 로터 폴 피스 구조를 포함하며, 각각은 싱글 구조의 형태이고, 통합 브릿지에 의해 연결된 두 개의 개별 공각을 이룬 로터 폴 섹션의 적어도 각 부분을 가진다.

일부 실시예에서, 모든 연결된 및 통합된 로터 폴 섹션은 자기화 액티브 영구 자석에 어셈블리 후 동일한 자성 극성을 보여주며, 동일한 통합된 구조의 폴 섹션 사이에 통합 브릿지에 기인된 임의의 추가 자성 누출이 없을 것이다.

영구 자석이 로터 자기장을 생산하기 때문에, 그리고 영구 자석이 로터 폴 섹션 중 각 하나에 직접 자기적으로 커플링 되기 때문에, 통합 브릿지는 단지 서로 로터 폴 섹션의 기계적 연결로서 제공되어서, 이들과 잘-정의된 거리를 가지고 로터 폴 섹션의 안정한 배열을 제공하고, 이로써, 로터 폴 섹션 사이에 형성된 슬롯에 영구 자석의 빠르고 정확한 배열을 용이하게 한다. 통합 브릿지는, 특히 영구 자석이 예를 들어 코일 없는 로터 구조에서의 로터 구조의 유일한 자석 공급원인 경우에, 자성 플럭스를 전달하는데 요구되지 않고 일반적으로 바람직하지도 않다. 따라서, 통합 브릿지는 로터 폴 섹션 사이의 영구 자석의 배열을 가능하게 하는 폴 피스 구조에 충분한 기계적 강도를 제공하기에 충분한 모양 및 크기를 가질 수 있다. 더구나 통합 브릿지는 임의의 자성 플럭스 누출을 최소화하도록 충분히 작은 모양 및 크기를 가질 수 있다.

폴 섹션 사이의 통합 브릿지는 로터 폴 섹션으로부터 물리적 거리를 가질 수 있다, 특히 반대 극의 각 다른 폴 피스 구조의 로터 폴 섹션으로부터의 물리적 거리를 가질 수 있어서, 반대 극성의 폴 피스 구조 사이에 누출은 최소화될 것이며; 에어 갭을 가로지르는 효과적인 플럭스의 감소 및 기계의 토크를 잠재적으로 줄이는 것은 이로써 최소화된다.

일 실시예에서, 로터 폴 피스 구조는, 로터 폴 피스 구조를 우선 위치시키고 고정시키며, 두 번째로 로터 폴 피스 구조의 폴 섹션 사이에 형성된 슬롯으로 영구 자석을 슬리핑함에 의해 로터를 형성시키도록 어셈블리될 수 있다. 폴 섹션으로의 자석의 어셈블리는, 통합된 로터 폴 피스 구조에서의 연자성 폴 섹션의 기하학적 사전 위치 때문에, 크게 높아진다. 일 실시예에서, 영구 자석은 폴 피스 구조의 통합된 기하학적 특징부에 의해 만들어진 기계적 인터락킹에 의해 또는 글루에 의해 고정될 수 있다.

어셈블리가 수행된 후에, 로터는 사용이 준비되고, 그래서 통합 브릿지는 제거될 수 있다, 예를 들어, 기계에 의해 컷 오프될 수 있으며, 이는 완전한 로터의 무게를 줄일 것이다. 일 실시예에서, 로터는 폴 섹션의 반을 위해 하나의 로터 폴 피스 구조를 사용하여 형성될 수 있고, 그 다음에 영구 자석 및 추가 폴 섹션, 각각을 부가하여 로터를 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구조는 연자성 물질 예컨대 연자성 파우더로 만들어진다. 연자성 파우더로부터 폴 섹션을 만듬에 의해, 로터의 제조는 간략화될 수 있고, 효과적인 3차원적 플럭스 경로의 이점을 활용하는, 자성 플럭스 농도는 더욱 효과적일 수 있다.

일 실시예에서, 구조는 원형이고, 원형/링-모양의 통합 브릿지를 포함하고, 이는 개별적으로 공간을 이룬 로터 폴 섹션을 연결한다. 이로써 단지 두 개의 구조는 로터의 어셈블리를 추가로 높이는 로터를 형성하는데 필요하다.

일 실시예에서, 상기 구조는 둘 이상의 폴 섹션을 연결시키는 고리 세그먼트의 형태의 통합 브릿지를 포함하는 원형 서브섹션이다. 이로써 단지 더 작고 덜 복잡한 요소로서, 따라서 제조 복잡성을 줄이는 요소는 제조되어야 한다.

구조의 제조 공정 및 요구된 플럭스 요구사항에 의존하여, 통합 브릿지는, 상기 폴 섹션에 라디얼 거리로, 또는 상기 폴 섹션에 축 거리로, 배치될 수 있다. 라디얼 거리를 통합 브릿지를 가지는 것은, 축 거리로의 통합 브릿지를 가지는 것 보다 더 짧은 그러나 더 넓은 로터를 제공한다. 로터는 축 및 라디얼 회전기를 위해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 폴 섹션은, 상기 폴 섹션 사이의 거리보다 더 좁은 폭을 가진다. 이로써, 폴 피스 구조는, 어셈블리 후 영구 자석에 공간을 남기는, 로터의 일부 또는 전부를 생산하기 위해 유사한 폴 피스 구조를 함께 가질 수 있다.

일부 구체에에서, 둘 이상의 로터 폴 피스의 각각은 각 제 1 및 제 2 서브섹션으로 나눠지며, 각 로터 폴 섹션의 각 서브섹션은 각 로터 폴 피스 구조의 일부이고, 즉, 두 개의 로터 폴 섹션 중 제 1 섹션의 제 1 서브섹션은 두 개의 로터 폴 섹션 중 제 2 섹션의 제 1 서브섹션에 제 1 통합 브릿지를 통해 연결되어 있고, 제 1 로터 폴 섹션의 제 2 서브섹션은 제 2 로터 폴 섹션의 제 2 서브섹션에 제 2 통합 브릿지를 통해 연결되어 있다. 각 로터 폴 피스 구조는 영구 자석 중 하나의 일부 또는 전부를 수용하기 위한 하나 또는 그 초과의 슬롯를 제공하며, 상기 슬롯이 통합 브릿지에 의해 서로 연결된 서브섹션에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 정의된다.

따라서 이 실시예에서, 통합 브릿지는, 영구 자석으로의 어셈블리 후, 상이한 자성 극성을 가지는 로터 폴 섹션의 서브섹션을 연결하고 통합한다. 비록, 이러한 배열이 특정 양의 자성 누출을 제공하지만, 이 실시예는 영구 자석을 수용하기 위한 슬롯을 제공하며, 여기서, 하나 이상의 원주 방향에서의 슬롯의 크기는, 상이한 폴 피스 구조의 어셈블리에 의해 정의된 것에 비해 개별 통합된 로터 폴 피스 구조의 차원에 의해 정의된다. 그래서 로터 구조의 부분은 증가된 정확도로 어셈블리될 수 있다.

일부 실시예에서, 로터 폴 피스 구조는 영구 자석의 각 측면을 따라 축 방향으로 뻗어 있는 두 개의 폴 서브섹션을 포함하며, 서브섹션이 각 통합 브릿지에 의해 각 말단에서 서로 연결되어 있어서, 축 및 원주 방향에서 영구 자석을 둘러싸며, 한편, 영구 자석을 수용하기 위해 폴 피스 구조를 통해 라디얼 방향으로 뻗어 있는 개구를 남긴다. 폴 피스 구조의 측의 바깥 방향 측면은, 로터를 형성하기 위해, 폴 피스 구조와 같은 다른 것의 상응하는 측면에 지지된다. 일 실시예에서, 측면은 축 방향과 평행하며, 또 다른 실시예에서, 로터 폴 피스의 측면은 축 방향에 대해 각을 이뤄 배열되어 있어서, 웨지-모양의 폴 피스 구조를 형성한다. 따라서, 웨지-모양의 폴 피스의 축 방향으로 보이는, 말단 중 하나는, 다른 말단보다 원주 방향에서 더 넓다. 상기 웨지 모양 구조는 교호 배향으로 배열될 수 있다, 즉, 제 1 폴 피스 구조의 넓은 말단은 각 이웃하는 웨지-모양 폴 피스 구조의 좁은 말단에 인접하여 배열되어 있다. 이 실시예의 이점은, 로터의 어셈블리가 추가로 용이하게 된다는 것이며, 각 폴 피스 구조가 축 압력을 적용함에 의해 서로에 대해 정렬될 수 있다. 특히, 로터 폴 피스 구조의 축 정렬은 원주 방향에서 정확한 내부-자석 거리를 보장한다. 더구나, 영구 자석은 그 다음은 각 폴 피스 구조의 슬롯으로 슬라이드될 수 있다.

본 발명은 추가로 본원에 개재된 로터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 로터 폴 피스 구조는 툴 내 연자성 파우더의 압축에 의해 일 피스로 성형될 수 있다.

연자성 파우더는 실제로 순수한 물 원자화된 철 파우더 또는 불규칙한 모양의 입자를 가지는 스펀지 철 파우더일 수 있으며, 이는 전기 절연물로 코팅되어 있다. 본원에서, 용어 "실제로 순수한"은, 파우더가 실제로 함유물이 없고 불순물 O, C 및 N의 양이 최소로 유지되어야 함을 의미한다. 평균 입자 크기는 일반적으로 300 μm 미만 그리고 10 μm 초과이다.

그러나 임의의 연자성 금속 파우더 또는 금속 합금 파우더는, 연자성 특성이 충분하고 파우더가 다이 압축에 적합하는 한 사용될 수 있다.

파우더 입자의 전기 절연은 무기 물질로 만들어질 수 있다. 특별히 적합한 것은 US 6348265(이는 참조로서 그대로 통합되어 있음)에 개재된 절연 타입이다, 이는 절연성 산소 및 인 함유 배리어를 가지는 순수한 철로 실제로 이뤄진 베이스 파우더의 입자에 관한 것이다. 절연된 입자를 가지는 파우더는 Somaloy®500, Somaloy®550 또는 Somaloy®700(Hoeganas AB, Sweden)에서 입수가능하다.

이로써, 통합된 폴 섹션은, 파우더 포밍 방법을 사용에 의해 동일한 작업에서 효과적으로 제조된다, 여기서, 포밍은 셋업된 싱글 압착 툴에서 만들어 진다.

본원에 개재된 방법의 실시예는

- 제 1 및 제 2 폴 피스 구조를 결합하는 단계로서, 각각이 통합 브릿지에 의해 연결된 개별적으로 공간을 이룬 로터 폴 섹션을 가지며, 여기서, 구조가 이들의 폴 섹션 사이에 슬롯을 형성하는 것을 통합하는, 단계;

상기 제 1 및 제 2 폴 피스 구조 사이에 하나 이상의 영구 자석을 배열하는 단계를 포함한다.

아래 도면에서, 본 발명의 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 기재될 것이다.
도 1은, 종래의 라디얼 모듈화된 폴 전기 기계 및 종래 기술의 로터/고정자 디자인의 개략적, 전개된, 사시도이다.
도 2는 도 1의 라디얼 모듈화된 폴 전기 기계의 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 전기 기계를 위한 로터를 예시한다.
도 3b는 본 발명에 따른 전기 기계를 위한 로터를 예시한다.
도 4a, 4b 및 4c은 로터를 형성하기 위한 로터 폴 피스 구조를 어셈블링하는 어셈블리 원리의 실시예를 예시한다.
도 5는 축방향으로 배치된 통합 브릿지를 가진 로터 폴 피스 구조의 실시예를 예시한다.
도 6은 반지름 방향으로 배치된 통합 브릿지를 가진 로터 폴 피스 구조의 실시예를 예시한다.
도 7은 로터를 형성하기 위해 로터 폴 피스 구조를 어셈블링하는 어셈블리 원리의 또 다른 실시예를 예시한다.
도 8은 로터의 또 다른 실시예를 예시한다.
도 9은 로터의 또 다른 실시예를 예시한다.
본 발명의 목적을 위해, 용어, 축, 원주 및 라디얼은 일반적으로 로터 기하학이 참조된다, 즉, 용어 축 방향은 로터 등의 축 방향을 지칭한다.

본 발명은 모듈화된 폴 전기 기계(100)의 분야이며, 여기서 하나의 예는 도 1에서 개략적, 전개된 사시도로 도시되어 있다. 모듈화된 폴 전기 기계 고정자(10)는, 연자성 코어 구조에 의해 형성된 멀티플 티스(teeth)(102)를 자기적으로 공급하게 될 센트럴 싱글 윈딩(20)의 사용의 특징을 기초적으로 가진다. 고정자 코어는 윈딩(20) 주위에 형성되고, 한편 다른 공통된 전기 기계 구조를 위해 윈딩은 개별 티스 코어 섹션 주위에 형성된다. 모듈화된 폴 기계 토폴로지의 예는 때때로 예를 들어 Claw-폴-, Crow-피트-, Lundell- 또는 TFM-기계로 인식된다. 더욱 특별하게 도시된 모듈화된 폴 전기 기계(100)는 각각이 복수의 티스(102)를 가지고 실제로 원형인 두 개의 고정자 코어 섹션(14, 16), 제 1 및 제 2 원형 고정자 코어 섹션 사이에 배열된 코일(20) 및 복수의 영구 자석(22)을 포함하는 로터(30)를 포함한다. 추가로, 고정자 코어 섹션(14, 16), 코일(20) 및 로터(30)는 공통 기하학 축(103)을 둘러싸고, 두 개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 복수의 티스는 닫힌 서킷 플럭스 경로를 형성하기 위해 로터(30)을 향해 돌출되도록 배열되어 있다. 도 1의 기계는 라디얼 타입이며, 고정자 티스는 이 경우에 로터를 향하는 라디얼 방향으로 돌출되어 있으며, 고정자는 로터를 둘러싸고 있다. 그러나, 고정자는 로터에 대해 내부에 잘 동일하게 배치될 수 있으며, 이 로터 타입은 또한 하기 도면들의 일부에서 예시되어 있다. 하기에서 제시된 본 발명의 범위는, 모듈화된 폴 전기 기계의 임의의 특이적 타입에 제한되지 않고 동등하게 잘 축 및 라디얼 타입 둘 모두의 기계에 그리고 로터에 비해 내부 및 외부 배치된 고정자를 위해 적용될 수 있다. 유사하게, 본 발명은 싱글 페이즈(phase) 기계에 제한되지 않으며, 다중 페이증 기계에 동등하게 잘 적용될 수 있다.

액티브 로터 구조(30)는 짝수의 세그먼트(22, 24)로부터 세워지며, 반면에 로터 폴 섹션(24)로 불리는 세그먼트의 수의 반은 또한 연자성 물질로 만들어지고, 세그먼트의 수의 다른 반은 영구 자석 물질(22)로 만들어진다. 기술 방법의 상태는 개별 성분으로서 이 세그먼트를 생산하는 것이다. 종종, 세그먼트의 수는 전형적으로 약 10-50 개별 섹션의 크기일 수 있다. 영구 자석(22)은, 영구 자석의 자기 방향이 실제로 원주 방향, 즉 북 및 남 폴이 각각 실제로 원주 방향에서 마주하도록 배열된다. 추가로, 다른 영구 자석에 대해 반대 방향으로 이의 자기화 방향을 가지는, 원주 방향에서 카운트된 모든 제 2 영구 자석(22)은 배열되어 있다. 바람직한 기계 구조에서 연자성 폴 섹션(24)의 자기 기능은 완전히 3차원이고, 연자성 폴 섹션(24)이 모든 3개의 공간 방향에서 높은 자기 투과성으로 효과적으로 다양한 자석 플럭스를 전달할 수 있는 것이 요구된다. 라미네이트된 스틸 시트를 사용하는 전통적 디자인은, 시틀 시트의 면에 수직한 방향에서 요구된 높은 투과성 및 종래 라미네이트된 스틸 시트 구조보다 더 높은 자석 플럭스 이소트로피를 보여주는 연자성 구조 및 물질을 사용하는 이의 여기서의 이점을 보여주지 않게 될 것이다.

도 2는, 두 개의 고정자 코어 섹션(14, 16)의 고정자 티스가 서로에 대해 어떻게 회전식으로 배치되고 고정자 티스(102)가 로터를 향에 어떻게 뻗어 있는지를 더욱 명확하게 보여주는 어셈블리된 기계의 단면도를 제외하고, 도 1로부터의 것과 동일한 라디얼 모듈화된 폴 전기 기계를 보여준다.

도 3a에서, 본 발명의 실시예를 따르는 전기 기계를 위한 로터(301)가 예시되어 있다. 로터는 제 1 및 제 2 로터 폴 피스 구조(303, 305)를 포함하며, 각각은 로터의 로터 폴 섹션의 반을 가지고, 각 제 1 및 제 2 로터 폴 피스 구조로부터 이웃하는 로터 폴 섹션 사이의 슬롯에, 영구 자석(307)은 위치되어 있다.

로터 폴 피스 구조의 폴 섹션은 통합 브릿지에 의해 연결되어 있다. 통합 브릿지는 링-모양의 요소의 형태를 가지거나 링-세그먼트의 형태일 수 있다. 이 실시예에서, 각 로터 폴 피스 구조는 동일한 개별 극의 폴 피스를 연결한다.

도 3a에서, 각 로터 폴 피스 구조는 하나의 통합된 요소이며, 이로써, 많은 영구 자석과 함께 두 개의 구조는 로터를 형성하기 위해 필요하지만, 대안적 실시예에서, 각 구조는 다수의 상호연결된 로터 폴 피스 구조에 의해 형성될 수 있다.

도 3b은 하나의 실시예를 예시하며, 여기서 다수의 상호연결된 로터 폴 피스 구조는 로터를 형성하기 위해 사용된다. 4개의 상호 연결된 로터 피스 구조(309, 311 , 313, 315)는 현재 도 3a에 예시된 로터 폴 피스 구조(303)를 구성한다.

도s 4a, 4b 및 4c에, 로터를 형성하기 위한 로터 폴 피스 구조를 어셈블링하는 어셈블리 원리가 예시되어 있다.

도 4a에, 로터 폴 피스 구조 또는 로터 폴 피스 구조의 일부(401)가 예시되어 있다; 상기 로터 폴 피스 구조는 통합 브릿지(407)에 의해 연결된 폴 섹션(403, 405)을 포함한다. 유사한 로터 폴 피스 구조(409)의 폴 섹션은 예시된 화살표에 따라 삽입에 의해 부가되어 있다. 도 4b에서 폴 피스 구조는 위치되거 있고 고정되어 있다, 여기서, 로터 폴 섹션 사이의 거리 및 로터 폴 섹션의 차원은, 슬롯(411)이 폴 섹션 사이에 존재하는 것을 보장한다. 도 4c에서 영구 자석(413)은 폴 섹션 사이에 형성된 슬롯으로 슬립되어져 있다.

폴 섹션 사이의 통합 브릿지는, 반대 극의 폴 피스 구조 사이의 누출이 최소가 되도록, 폴 섹션까지의 물리적 거리를 가진다; 에어 갭을 가르지르고 잠재적으로 기계의 토크를 줄이는 효과적인 플럭스의 감소는 이로써 최소화된다. 도 4의 예에서, 통합 브릿지(407)는, 다른 폴 피스 구조(409)의 로터 폴 섹션으로부터 축방향으로 떨어져 있으며, 누출을 막는 에어 갭(414)를 남긴다. 이 목적을 위해, 로터 폴 섹션(405)은, 통합 브릿지(407)에 연결되어 있고 영구 자석(413)과 직접 연결되지 않은 연결부(416), 및 영구 자석(413) 중 하나와 직접 자기 연결되어 있는 액티브 부분(415)을 포함한다.

도 5에서, 축방향으로 거리를 가진 통합 브릿지를 가지는 로터 폴 피스 구조의 실시예는 예시되어 있다. 이 실시예에서, 통합 브릿지(507)는 고리-모양 구조이며, 두 개의 측면, 고리 모양 측면 및 방사형으로 안쪽 및 바깥쪽 원주 표면을 가진다. 로터 폴 섹션(503)은 측면 중 하나로부터 축방향으로 뻗어 있고 연결되어 있다.

도 6에서, 방사상으로 배치된 통합 브릿지를 가진 로터 폴 피스 구조의 실시예는 예시되어 있다. 이 실시예에서, 통합 브릿지(607)는 고리 모양 구조를 가지며, 이는 두 개의 측며, 고리 모양 측면 및 방사상 안쪽 및 바깥쪽 원주 표면을 가진다. 로터 폴 섹션(603)은, 원주 표면 중 하나로 부터, 이 예에서, 방사상 안쪽 표면으로부터, 축방향으로 뻗어 있고, 연결되어 있다. 로터 폴 섹션(603)은, 로터가 조립되는 경우에, 영구 자석과 연결되어 있는 축 부분(615)를 포함하는 L-모양 구조를 가지고, 연결부(616)는 상기 축 부분으로부터 방사형으로 뻗어 있고, 통합 브릿지(607)에 연결되어 있다. 연결부(616)이, 90도와 상이한 각에서, 축 부분(615)로부터 뻗어질 수 있음은 인식될 것이다.

도 7은, 로터를 형성하기 위한 로터 폴 피스 구조를 어셈블링하는 어셈블리 원리의 또 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예에서, 로터 폴 피스 구조(701 및 709)는, 로터를 형성하도록, 영국 자석(713)과 함께 배열되어 있다. 로터 폴 피스 구조(701 및 709)는, 도 4-6과 함께 기재된 로터 폴 피스 구조와 유사하다. 그러나 이 실시예에서, 폴 피스(703 및 705)의 축 길이는 영구 자석(713)의 축 길이보다 짧아서, 영구 자석의 축 길이 보다, 로터 폴 피스(705 및 703)의 통합된 길이는 동일하거나 더 길게 된다. 더구나, 도 7의 실시예에서, 동일한 로터 폴의 폴 섹션 사이의 원주 거리는 영구 자석(713)의 너비와 실제로 동일하다. 어셈블리된 로터에서, 로터 폴 피스 구조(701 및 709)는, 로터 폴 피스 구조(701)의 폴 섹션(705)의 원위 말단 면(720)이, 영구 자석(703)을 위한 슬롯을 형성하도록 로터 폴 피스 구조(709)의 폴 섹션(703)의 상응하는 말단 면을 지지하도록 배열되어 있다.

도 8은 로터의 또 다른 실시예를 예시하고 있다. 도 8a는, 평면도이다, 즉, 일반적으로 801로 지정된, 로터 폴 피스 구조의 실시예의 방사 방향으로 보이는 도면이다. 도 8b는 로터 폴 피스 구조 801의 단면도이며, 도 8c는, 폴 피스 구조(801)와 같은 4개를 포함하는 로터의 부분의, 방사 방향에서 보이는 평면도이고, 도 8d는 로터의 부분의 단면도를 보여준다.

이 실시예의 로터는, 많은 폴 피스 구조(801)와 동일한 수의 영구 자석(813)으로 배열되어 있다. 각 폴 피스 구조(801)는 원주 방향에서 두 개의 영구 자석을 분리하는 폴 섹션의 서브섹션(802)을 포함한다. 이 목적을 위해, 폴 피스 구조는, 축 방향에서 서료 평행하게 뻗어 있는 두 개의 긴 측면 부분(802)을 포함한다. 이의 말단 부분에서, 측면 부분(802)은, 영구 자석(813)을 수용하기 위한 측면 부분(802) 사이의 슬롯(804)을 남기는 통합 브릿지(803)에 의해 서로 연결되어 있다. 따라서, 이 실시예에서, 이웃하는 폴 피스 구조가 서로 지지하는 표면(820)은 축 방향과 모두 평행하다.

도 9는 로터의 또 다른 실시예를 예시한다. 도 9a는 평면도이다, 즉, 901로 일반적으로 지칭된 로터 폴 피스 구조의 구체에의 방사 방향에서 보이는 도면이다. 도 9b는 로터 폴 피스 구조 901의 단면도를 보여주고, 도 9c는 단면도이며, 즉, 폴 피스 구조(901)와 같은 4개를 포함하는 로터의 부분의 라디얼 방향에서 보이는 도면이고, 도 9d는 로터의 부분의 단면도를 보여준다.

도 8의 로터와 유사한 방식에서, 다수의 폴 피스 구조(901) 및 동일 수의 영구 자석(913)의, 이 실시예의 로터는 배열되어 있다. 도 8에서와 같이, 도 9의 실시예의 각 폴 피스 구조(901)는, 축 방향에서 서로와 평행하게 뻗어 있는 각 안쪽 방향의 대항 측면을 가지는 두 개의 긴 측면 부분(902)을 포함한다. 이의 말단 부분에서, 측면 부분(902)은, 영구 자석(913)을 수용하기 위한 측면 부분(902) 사이에 슬롯(904)을 남기는 통합 브릿지(903a 및 903b)에 의해 서로 연결되어 있다. 그러나 도 8의 폴 피스 구조가, 이의 전체 축 길이를 넘는 큰 원주 방향에서 동일한 너비를 가지지만, 폴 피스 구조s 901의 너비는 넓은 말단(903b)으로부터 좁은 말단(903a)으로 점차 변하며, 따라서 웨지-모양 구조를 제공한다. 도 9c 및 9d에서 예시된 바와 같이, 웨지-모양 구조(901)는, 관모양 로터 구조를 형성하도록 교호 배향으로 배열되어 있다. 따라서, 이 실시예에서, 이웃하는 폴 피스 구조가 지지하는 표면(920)은 축 방향에 대해 각을 이뤄 배열되어 있다.

Claims

전기 회전기를 위한 로터로서,
상기 로터가 전기 회전기의 고정자의 고정자 자기장과 상호작용을 위한 로터 자기장을 생성하도록 구성되며, 여기서, 상기 로터는 관모양이고 로터 자기장을 생성하기 위해 관모양 로터의 원주에 따라 배열된 그리고 상기 로터의 원주 방향에서 자기화된 영구자석을 포함하며, 영구 자석이 방사 방향에서 상기 영구 자석에 의해 생성된 로터 자기장을 안내하기 위해 축방향으로 뻗어 있는 로터 폴 섹션에 의해 로터의 원주 방향에서 서로 분리되는, 로터에 있어서,
두 개의 상기 로터 폴 섹션의 적어도 각 부분이, 싱글 구조를 형성하도록, 통합 브릿지에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,
로터.
제 1항에 있어서,
상기 싱글 구조가 연자성 파우더와 같은 연자성 물질로 만들어진,
로터.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
둘 이상의 로터 폴 섹션의 각각이, 두 개의 영구 자석에 자기적으로 커플링된 축 방향으로 뻗어 있는 액티브 부분, 및 액티브 부분으로부터 뻗어 있고 영구 자석으로부터 이동된 연결부를 가지며, 상기 연결부가 통합 브릿지에 연결되어 있는,
로터.
제 3항에 있어서,
상기 연결부가 액티브 부분으로부터 각을 이뤄 뻗어 있어서, 상기 통합 브릿지가, 상기 폴 섹션의 액티브 부분으로 반경 방향 거리를 두고 배치되어 있는,
로터.
제 3항에 있어서,
상기 연결부가 액티브 부분으로부터 축 방향으로 뻗어 있어서, 상기 통합 브릿지가, 상기 폴 섹션의 액티브 부분으로 축 방향 거리를 두고 배치되어 있는,
로터.
제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결부가, 둘 이상의 로터 폴 섹션으로부터 통합 브릿지를 끊기 위한 미리 정해진 브레이킹 포인트를 가지는,
로터.
제 1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
둘 이상의 상기 로터 폴 섹션이 로터의 원주에 따라 서로 이격되는,
로터.
제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합 브릿지가 환형 통합 브릿지이며, 이로부터 둘 이상의 로터 폴 섹션이 로터의 축 방향으로 뻗어 있는,
로터.
제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합 브릿지가 둘 이상의 폴 섹션을 연결하는 링 세그먼트인,
로터.
제 1 항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
로터 폴 섹션이 상기 로터 폴 섹션 사이의 거리보다 더 작은 너비를 가진,
로터.
제 1 항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
통합 브릿지에 의해 연결되는, 각기 이격된 로터 폴 섹션을 각각 지닌 제 1 및 제 2 폴 피스 구조를 포함하며, 로터 폴 섹션이 상기 폴 섹션 사이의 거리보다 더 작은 너비를 가지고, 제 1 및 제 2 폴 피스 구조가 그 폴 섹션 사이에 슬롯을 형성하도록 배열되어 있으며, 하나 이상의 영구 자석이 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 구조 사이에 배열되어 있는,
로터.
제 11항에 있어서,
각 영구 자석이 제 1 및 제 2 자극을 가지며, 제 1 폴 피스 구조의 로터 폴 섹션이 영구 자석 중 각각의 것들 중의 제 1 폴에 자기적으로 결합되어 있고, 제 2 로터 폴 피스 구조의 로터 폴 섹션이 영구 자석의 각각의 것들 중 제 2 폴에 자기적으로 결합되어 있는,
로터.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 폴 피스 구조를 포함하며, 둘 이상의 로터 폴 피스의 각각이, 각 제 1 및 제 2 서브섹션으로 나뉘며, 각 로터 폴 섹션의 각 서브섹션이 각 로터 폴 피스 구조의 일부로서 형성되어 있는,
로터.
제 13항에 있어서,
복수의 폴 피스 구조의 각각이 영구 자석 중 하나의 각 측면을 따라 축 방향으로 뻗어 있는 두 개의 폴 서브섹션을 포함하며, 상기 서브섹션이 축 및 원주 방향에서 영구 자석을 둘러싸도록 각 통합 브릿지에 의해 각 말단에서 서로 연결되어 있는,
로터.
제 13항 또는 제 14항에 있어서,
복수의 폴 피스 구조의 각각이 웨지-모양인,
로터.
연자성 물질로부터 제조되는, 축 방향으로 뻗어 있는 로터 폴 섹션에 의해 서로로부터 원주 방향에서 분리된 복수의 영구 자석을 포함하는 로터를 제조하는 방법으로서, 상기 방법이:
- 통합 브릿지에 의해 연결되는, 각기 이격된 폴 섹션을 각각 지닌, 적어도 제 1 및 제 2 폴 피스 구조를 결합시키는 단계로서, 상기 구조가 각 로터 폴 섹션 사이에 슬롯을 형성하여 결합되는, 결합 단계;
- 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 구조 사이에 형성된 각 슬롯에 하나 이상의 영구 자석을 배열시키는 단계;를 포함하는,
로터 제조 방법.
제 16항에 있어서,
하나 이상의 영구 자석을 배열시킨 후 통합 브릿지 중 하나 또는 다수를 제거하는 단계를 더 포함하는,
로터 제조 방법.