JP2009538594A - 低損失材料を使用する高効率高速電気装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
アモルファス材料、ナノ結晶材料、又は最適化Fe系材料を好ましい電気装置に組み込むことにより、機械の周波数を一般的なライン周波数(50〜60Hz)を上回り400Hz以上の高い値にまで高くすることができ、鉄損は、商用Si−Fe合金などの従来の磁気コア材料を用いた従来機械では大きな増大が示されたのと比べて、相対的に小さな増大に過ぎない。ステータ鉄心に低損失材料を用いると、出力密度の増大、効率の向上及びより方形のトルク速度曲線を実現することができる高周波多極数の電気装置の開発が可能になる。好ましくは、ステータ組立体は、アモルファス金属、ナノ結晶質金属及び最適化Fe系合金からなる群から選択した少なくとも1つの材料を含むことが好ましい。
アモルファス金属は、金属ガラスとしても知られ、本発明の装置での使用に好適な多くの異なる組成が存在する。金属ガラスは通常、例えば、少なくとも約106°C/sの速度で冷却することにより、溶融物から急激に冷却された必要な組成からなる合金溶融物から形成される。長距離の原子配列を示さず、無機酸化物ガラスにおいて観察されるものと類似の拡散ハローのみを示すX線回折パターンを有する。好適な磁気特性を有する幾つかの組成が、Chen他に付与された米国特許第RE32,925号に記載されている。アモルファス金属は通常、横幅20cm以上の長尺の薄いリボン(例えば、最大約50μm厚)の形態で供給される。不定長の金属ガラスストリップの形成に有用な方法は、Narasimhanに付与された米国特許第4,142,571号で開示されている。本発明での使用に好適な例示的なアモルファス金属材料は、不定長で最大約20cm幅、厚さ20〜25μmのリボンの形態でサウスカロライナ州コンウェー所在のMetglas,Inc.により販売されているMETGLAS(登録商標)2605 SA1である(http://www.metglas.com/products/page5_1_2_4.htmを参照)。必要な特性を備えた他のアモルファス材料を用いることもできる。
ナノ結晶材料は、約100ナノメートル以下の粒径を有する多結晶材料である。ナノ結晶金属の属性としては、従来の粗粒金属と比較して、強度及び硬度の増大、拡散率の向上、延性及び靭性の改善、低密度、低弾性、高電気抵抗、高比熱、熱膨脹係数が高い、熱伝導率が低い、並びに低鉄損を含む優れた軟磁性特性が挙げられる。
その後、当初のアモルファス材料を熱処理し、ナノ結晶ミクロ構造を形成する。このミクロ構造は、平均サイズが約100nm未満、好ましくは約50nm未満、更に好ましくは約10〜20nmの高密度の粒子が存在することを特徴とする。粒子は、鉄系合金の容積の少なくとも50%を占めるのが好ましい。これらの好ましい材料は、鉄損が低く、磁気歪みが小さい。磁気歪みが小さい特性はまた、この成分から構成される装置の製造及び/又は動作により生じる応力による磁気特性の劣化に対してこの材料を強くする。ナノ結晶構造を所与の合金に生成するのに必要とされる熱処理は、実質的にガラス質のミクロ構造をその内部に完全に維持するように設計された熱処理に必要となるよりも高い温度又はより長い時間で実施しなくてはならない。好ましくは、ナノ結晶金属は鉄系材料である。しかしながら、ナノ結晶金属はまた、コバルト又はニッケルなど他の強磁性体系の材料か、又は他の磁性体を含むこともできる。本発明の装置用の磁気要素を製造する際の使用に好適な代表的なナノ結晶合金は、例えば、Yoshizawaに付与された米国特許第4,881,989号、及びSuzuki他に付与された米国特許第5,935,347号に記載されている合金が公知である。このような材料は、Hitachi Metals、Vacuumschmelze GmbH及びAlps Electricから販売されている。低損失特性を有する例示的なナノ結晶金属は、Hitachi Finemet FT−3Mである。低損失特性を有する別の例示的なナノ結晶金属は、Vacuumschmelze Vitroperm 500 Zである。
本発明の機械はまた、最適化低損失Fe系結晶質合金材料で構成することができる。このような材料は、従来機械で用いていた200μm又はそれ以上、及び場合によっては400μm又はそれ以上の厚さを有する鉄鋼よりも遙かに薄肉の約125μm未満の厚さを有するストリップの形態を有することが好ましい。方向性及び無方向性の両方の材料を用いることができる。本明細書で使用する用語「方向性材料」とは、構成結晶粒の主要結晶軸がランダムな向きではなく、主に1つ又はそれ以上の好ましい方向に沿って相関付けられた材料を意味する。前述のミクロ構造の結果として、方向性ストリップ材料は、磁気励起に対して異なる方向に沿った異なる反応を示すが、一方、無方向性材料は、等方的に反応し、すなわちストリップ平面の任意の方向に沿った励起に対してほぼ同じ反応を示す。粒子配向は通常、最も一般的には圧延を含む、当技術分野で公知の方法による適切な熱機械的処理により得られる。これにより、粒子磁化及び磁区は、圧延工程の方向に向けられる。この磁区配向により、内部磁化を配向方向で容易に反転できるようになり、好ましい方向での鉄損の低下が得られる。しかしながら、鉄損は、好ましい配向に直交する方向で増大するので、電気装置用途においては不利であることが実証される可能性がある。本発明の機械で用いた場合、方向性材料は、好ましくは、主な磁束方向と実質的に一致する磁化容易方向で配置される。
本発明の機械にとって好ましい材料の損失挙動の改善に主として寄与するものは、ヒステリシス損の大幅な低減により生じる。当技術分野で公知であるように、ヒステリシス損は、全ての軟磁性材料の磁化中に磁区から磁壁への移動の妨害によって生じる。このような損失は、一般に、好ましくは本発明の機械で採用される改良形材料におけるよりも、従来の方向性Si−Fe合金及び無方向性モータ用鋼及び電気用鋼などの従来用いられている磁性材料においてより大きい。大きな損失は、鉄心のオーバヒートの一因となる可能性がある。
L=a・f・Bb+c・fd・Be (1)
ここで、
Lは損失(W/kg単位)、
fは周波数(kHz単位)、
Bは最大磁束密度(Tesla単位)、
a、b、c、d及びeは、全て任意の特定の軟磁性材料に特有の経験損失係数である。
L=L=12・f・B1.5+30・f2.3・B2.3
「L」、「f」及び「B」は、上記で定義した通りである。
更に、以下で更に詳細に説明する高度低鉄損材料を定義する損失係数を示す。
本発明は、1つ又はそれ以上のステータと、ロータなどの1つ又はそれ以上の磁場組立体とを含む電気装置を提供する。1つ又はそれ以上のステータは、アモルファス金属、ナノ結晶金属又は最適化Fe系合金などの先進的低損失材料で形成される。本回転電機は更に、軸線周りで回転するように支持され、ステータ組立体と同心状に配列され且つ磁気的に相互作用するように配置されたロータ組立体を含む。アキシャル型及びラジアル型の両方のエアギャップ構成が企図される。本発明の機械は、1つ又はそれ以上のロータ組立体及び1つ又はそれ以上のステータ組立体を含むことができる。従って、本電気機械に関して本明細書で用いられる用語「ロータ」及び「ステータ」は、1〜3又はそれ以上の数の範囲の幾つかのロータ及びステータ組立体を意味する。好ましい実施形態において、本発明の機械は、アキシャルエアギャップ型構成を有する。更に好ましくは、本発明の機械は、複数の円周方向に離間して配置された永久磁石を含むディスク様ロータ組立体を採用したアキシャルエアギャップ型DCブラシレス装置である。
最適の間隔は、最初にステータ20の低損失金属面積をステータスロットの数で除算して各単一の金属コア歯部の面積を得ることによって導出される。磁石間の最適な間隔は、各磁石の総面積がコア歯部の面積の175%±20%に等しくなるようなものであることが分かっている。
しかしながら、本発明の電気装置はまた、所期の適用要件を満たすのに必要な数の追加の交互するステータ及びロータ構成をスタックすることができる点に留意されたい。ステータハウジングは通常互いに鏡像関係にあるので、1つのステータ鉄心だけを詳細に説明している。
本発明の構造及び方法は、少ない極数から多極数までの範囲の電動機械に適用可能である。しかしながら、本発明の構成の利点は、ステータに低損失材料を含めることによって、多極数と通常のライン周波数を上回る周波数での運転とを組み合わせて使用できるようになる機械システムにおいて本質的に実現される。例えば、特定の実施形態において、本発明は、整流周波数が少なくとも200Hzで運転される多極数のブラシレス永久磁石電気装置を提供する。更に好ましくは、本発明の機械は、約500Hzよりも高い、更に好ましくは約500Hzから3kHz又はそれ以上の範囲の整流周波数で連続的に運転するように適合されている。最も好ましくは、本発明の機械は、励起下で約600Hzから1200Hzの範囲の周波数(例えば、1000Hz)で運転される。
電気機械の毎極毎相スロット比率(SPP)値は、ステータスロットの数をステータ巻線中の位相数及びDC極数で除算することによって求められる(SPP=スロット/相/極)。本発明のSPP値に関する説明及び計算では、極とは、DC磁場とも呼ばれる時間的に変化しない磁場を意味するが、DC磁場は、変化する磁場、すなわち時間及び位置の両方と共に大きさ及び方向が変る磁場と相互作用する。好ましい実施形態において、ロータ上に取り付けた永久磁石は、DC磁界を提供し、従ってDC極と本明細書で呼ばれる、ある数の時間的に変化しない磁極を提供する。他の実施形態において、DC電磁石は、ロータのDC磁界を提供することができる。ステータ巻線の電磁石は、変化する磁場を提供し、すなわち時間及び位置の両方と共に変る磁場を提供する。スロットは、本発明の機械のステータの交互する歯部間の間隔を意味する。極数は、各ステータ歯部がロータの各回転中に遭遇する極ペアの数の2倍である。
歯端上を滑動させることができる。
本発明の装置の好ましい実施により、有利には、製造業者は異なる配線構成を利用することが可能になる。従来のステータ設計では、上述のように巻線を複数のスロットに分散させる必要のあるSPP比1.0〜3.0の使用に重点を置いているので、巻線設計の選択肢を制限していた。分散巻線では、2つ又は3つよりも多くの巻線選択肢を有することが困難になる。本発明では、SPP=0.5設計を利用する能力を提供し、SPP=0.5設計では通常、ステータ歯部1つにつき離散的コイルが1つだけである。しかしながら、本発明は、SPP=0.5での他の配置が除外されるわけではない。単一の歯コイルは修正及び再接続が容易であり、所与の用途で要求される任意の電圧を供給することができる。従って、1組のモーターハードウェアで単にコイルを変更することによって広範囲の解決策を実現することができる。一般に、コイルは、電磁石回路において修正が最も容易な構成部品である。
十分な廃熱を放散させる能力は、実質的にあらゆる電気機械の出力定格を制限する要因である。廃熱は、幾つかの発生源から生じるが、使用する軟磁性材料が何であれ、主として、オーム損、巻線の表皮効果及び近接効果の損失、磁石及び他のロータ構成部品の渦電流によるロータ損失、並びにステータ鉄心からの鉄損から生じる。廃熱は回転速度に応じて増加するので、従来の機械の「連続出力限界」は、許容できない温度上昇を防ぐのに十分な廃熱を放散しながら機械が連続的に運転できる最大速度によって決定されることが多い。連続的出力限界はまた、オーム(ジュール)損に起因する電流の関数である。特定の超高速モータを除いて、風損は通常無視することができる。本明細書での計算は、従来の標準的な式を用いて行う全損失に対する風損補正を含む。
本発明の1つの態様において、従来機械よりも矩形に近いトルク速度曲線で運転する電気装置を提供する。
本発明の機械の好ましい実施形態の更なる利点は、きれいな正弦波逆EMF曲線が得られることである。このような曲線は、全高調波歪み(THD)が小さい値であることを特徴とする。追加的及び非生産的な電流の流れを示す高THDは望ましいものではなく、更なる発熱を引き起こす。好ましい設計によって5%未満のTHD値が得られる。約1%未満のTHD値が更に好ましい。重要なことに、一部の規制機関では、所要の閾値を下回るTHD値を有する装置のみを認定している。例えば、欧州CEマークを取得するためには特定のTHD値を満たす必要がある。
本発明の様々な好ましい実施形態の適切な設計を決定する方法を図12で説明する。図12の設計方法は、主要な設計式の適切な分析によって比較的少ないパラメータで機械を定義することができるという認識に基づくものである。可能な限り少ないパラメータで機械の仕様を定めることにより、特定の変数を最大化することができ、電気機械を所与の速度で最適化することができる。図12の方法は、所与の速度での最適化トルクで、従って、最適化出力にてアキシャルエアギャップ型機械の設計を可能にする。他の機械構成に同等の設計方法が適用されることは理解されるであろう。
式中、
τ=電気機械の出力トルク(N・m):
j=電流密度(A/mm2);
D=ステータの外径(mm);
h=内径でのコアポイント歯幅(mm)、
t=ステータ当たりの総スロット数;
x=ステータの絶縁材による総無効スロット幅、(mm)、
pf=スロットを充填する充填率、
L=コイルの軸方向長さ(mm)、
B=最大磁束密度(T)、
λ=ステータ内径とステータ外径の比。
好ましい実施形態において、本発明は、容積又は質量のいずれかに基づいて評価される高出力及びトルク密度を有する機械を提供する。すなわち、本発明の機械は、利用可能トルク及び出力の高い値と、単位アクティブ質量及びアクティブ容積当たりの廃熱の低い値を示す。
電動機械の構成及び特性
電動機械の構成及び特性
表IIIは、比較例3〜6と本発明のモータ(例4〜5)との設計パラメータ及び性能の比較を示しており、比較例3〜6は、それぞれ、Qu他によるIEEE IAS(2002年7月2日)で発表されたようなデュアルロータラジアル磁束トロイダル巻線永久磁石機械(RFTPM)、商業用誘導電動機(IM)、内部永久磁石機械(IPM)、及び、アキシャル磁束トロイダル巻線永久磁石機械(AFTPM)てある。例4及び5は、510Hzの周波数で運転されている。表IIIは、本発明のモータが、所与の速度においてトルクがより大きく、好適なパワーエレクトロニクスを用いたモータモードでの運転でより高効率であることを示している。
3相アキシャルエアギャップ型モータ(例6)は、上述の概念に従って設計される。モータの磁気ステータ鉄心は、Metglas(登録商標)合金26055Alから形成され、54の等間隔に配置された歯部を備えたスロットが形成される。ステータ巻線は、室温で約0.011Ωの抵抗を有する26±1巻きコイルの単層である。ロータ組立体は、36MGOeを上回る最大エネルギー積及び21kOeを上回る固有保磁力場を有する希土類元素―鉄―ホウ素磁石合金から構成される36のロータ磁石を用いて作製される。磁石は、大きさがほぼ65×14×8mmであり、8mmの寸法に沿って磁化される。ロータプレートにおいて交互する極性で配列される。好適なパワーエレクトロニクスを使用してモータモードで運転されるこの電気機械の代表的な性能特性が以下の表IVに記載される。
代表的電気機械(比較例7)は従来の実施に従って設計される。この機械は、12極及び18スロットを有する軸方向ギャップ3相構成を有し、360Hz励起で3600rpmの回転速度をもたらす。この機械のアクティブ容積は、ステータの290mmの外径及び150mmの軸方向の長さにより定義される。使用される磁性材料は、従来の26ゲージM19SiFe、無方向性軟磁性電気鋼、及び公称39MGOeFeNdB永久磁石である。
(実施例7〜13)
比較例7の機械と共に、本発明に従って設計された幾つかの例示的な電気機械が以下の表VIに記載される。これらの機械の各々は、縦欄5に記載するスロット数及び0.5のSPPを有するアキシャルエアギャップ型3相構成を有する。同期周波数比は、縦欄2に記載する通りである。全体的な活性材料半径及び軸方向長さを縦欄3及び4に示す。各機械で使用するFeNdB磁性材料は、公称39 MGOeエネルギー製品を有する。比較例7の機械では、従来のM19 SiFeモータ積層体を使用し、一方、例7〜13では、本明細書で説明するような先進軟磁性材料を使用する。
21 歯部
23 スロット
24 トロイダルバックアイアン部
Claims (43)
- 高効率高出力密度の永久磁石電磁装置であって、
(a)低損失軟磁性材料から形成された磁気コアを含み、少なくとも1つの電気位相に接続されるように適合されたステータ巻線が巻かれた複数のスロットを有する少なくとも1つのステータ組立体と、
(b)複数のロータ極を有し、且つ複数の永久磁石を備えて、前記少なくとも1つのステータ組立体と磁気相互作用するように配列及び配置される少なくとも1つの磁場組立体と、
を含み、
前記装置のトルク密度が少なくとも約2.5N−m/kgであり、前記装置の損失密度が最大でも約0.2W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約500Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする装置。 - 前記トルク密度は少なくとも約3.4N−m/kgであり、前記損失密度は最大でも約0.4W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約750Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記トルク密度は少なくとも約3.8N−m/kgであり、前記損失密度は最大でも約0.6W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約1000Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記トルク密度が少なくとも約6.0N−m/kgであり、前記損失密度が最大でも約0.4W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約750Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記トルク密度が少なくとも約8.0N−m/kgであり、前記損失密度が最大でも約0.6W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約1000Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記軟磁性材料が、「L」未満の鉄損で特徴付けられた先進的低損失材料であり、ここでLは、式L=12・f・B1.5+30・f2.3・B2.3で与えられ、Lは損失(W/kg単位)、fは周波数(KHz単位)、Bは最大磁束密度(Tesla単位)である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記先進的低損失材料が、アモルファス金属、ナノ結晶金属、及び最適化されたFe系合金からなる群から選択された少なくとも1つの材料である、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記低損失軟磁性材料が、アモルファス金属である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記低損失軟磁性材料が、ナノ結晶金属である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記低損失軟磁性材料が、最適化されたFe系合金である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記装置が、アキシャルエアギャップ型装置である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 2つのステータ組立体と、これらの間の1つの磁場組立体とを有する、
ことを特徴とする請求項11に記載の装置。 - 前記磁気コアは、単一構造の磁気コアである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記単一構造の磁気コアがまた、一体構造磁気コアである、
ことを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 前記装置が、ラジアルエアギャップ型装置である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 約500Hzよりも高い整流周波数で連続的に運転するように適合されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 約500Hz〜3kHzの範囲の整流周波数で連続的に動作するように適合されている、
ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 約600Hz〜1200Hzの範囲の整流周波数で連続的に動作するように適合されている、
ことを特徴とする請求項17に記載の装置。 - 約1000Hzの整流周波数で連続的に動作するように適合されている、
ことを特徴とする請求項18に記載の装置。 - 前記装置が周囲空冷閉鎖フレーム設計であり、周囲温度を最大で100℃上回る温度上昇で少なくとも約500Hzの同期周波数に対応する回転速度で連続的に運転するように適合されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記装置が強制空冷設計であり、最大でも100℃の温度上昇で少なくとも約750Hzの同期周波数に対応する回転速度で連続的に運転するように適合されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 前記装置が液冷設計であり、最大でも100℃の温度上昇で少なくとも約1000Hzの同期周波数に対応する回転速度で連続的に動作するように適合されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記装置の毎極毎相スロット比が、約0.25〜4.0の範囲である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記装置の毎極毎相スロット比が、約0.25〜1.0の範囲である、
ことを特徴とする請求項23に記載の装置。 - 前記装置の毎極毎相スロット比が約0.5である、
ことを特徴とする請求項24に記載の装置。 - 前記複数のロータ極が、約12,000回転/分を上回る速度では少なくとも4つである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記複数のロータ極が少なくとも16極である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記複数のロータ極が少なくとも32極である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記ステータ巻線が、3つの電気位相に接続されるように適合されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記磁場組立体がロータである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記装置がブラシレス永久磁石直流機である、
ことを特徴とする請求項30に記載の装置。 - 高効率高出力密度の永久磁石電磁装置を製造する方法であって、
(a)L未満の鉄損により特徴付けられる先進的低損失材料を選択する段階(ここでLは、式L=12・f・B1.5+30・f2.3・B2.3により示され、Lは損失(W/kg単位)、fは周波数(KHz単位)、BはTesla単位の最大磁束密度)と、
(b)低損失軟磁性材料から形成された磁気コアを含み、複数のスロットを有する少なくとも1つのステータ組立体を提供する段階と、
(c)少なくとも1つの電気位相に接続されるように適合されたステータ巻線を前記スロット内に提供する段階と、
(d)複数のロータ極と複数の永久磁石とを含み、少なくとも1つのステータ組立体との磁気相互作用するように配列及び配置される少なくとも1つの磁場組立体を提供する段階と、
を含み、
前記装置は、少なくとも約2.5N−m/kgトルク密度と、最大でも約0.2W/cm2の前記装置の損失密度とを提供し、前記トルク密度及び前記損失密度の値が、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約500Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする方法。 - 前記電磁装置が、アキシャルエアギャップ型装置である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記複数のロータ極が、約12,000回転/分を上回る速度で4極よりも多い、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記複数のロータ極が少なくとも16極である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記複数のロータ極が少なくとも32極である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記装置の毎極毎相スロット比が、約0.25〜4.0の範囲である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記低損失軟磁性材料が、アモルファス金属である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記低損失軟磁性材料がナノ結晶質金属である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記低損失軟磁性材料が最適化されたFe系合金である、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記磁気コアが、単一構造の磁気コアである、
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記磁気コアが、一体構造の磁気コアである、
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。 - 高効率高出力密度の永久磁石電磁装置と、前記機械をインタフェース接続して制御し且つ前記機械に動作可能に接続されるパワーエレクトロニクス手段とを含む高効率高出力密度の永久磁石電磁装置システムであって、
前記電磁装置が、
(a)低損失軟磁性材料から形成された磁気コアを含み、少なくとも1つの電気位相に接続されるように適合されたステータ巻線が巻かれた複数のスロットを有する少なくとも1つのステータ組立体と、
(b)複数のロータ極を有し、且つ複数の永久磁石を備えて、前記少なくとも1つのステータ組立体と磁気相互作用するように配列及び配置される少なくとも1つの磁場組立体と、
を含み、
前記装置のトルク密度が少なくとも約2.5Nm/kgであり、前記装置の損失密度が最大でも約0.2W/cm2であり、前記トルク密度及び前記損失密度の値は、抵抗性負荷に接続された発電機としての前記装置の連続運転中に少なくとも約500Hzの周波数での電気出力を提供する回転速度で測定される、
ことを特徴とする高効率高出力密度の永久磁石電磁装置システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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