Ротор для электромотора

Авторы патента:


Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора
Ротор для электромотора

 


Владельцы патента RU 2533190:

НИССАН МОТОР КО., ЛТД. (JP)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электродвигателях с постоянными магнитами на роторе. Техническим результатом является уменьшение потерь в стали. Сердечник ротора для электромотора содержит множество полюсов. Каждый полюс состоит из пары первых постоянных магнитов, размещенных в виде V-образной формы, открытой в направлении внешней периферической стороны, и второго постоянного магнита, размещенного параллельно круговому направлению в открытой части V-образной формы, при этом поочередно изменяя полярность. Сформирована канавка, которая имеет центр канавки в диапазоне между позицией электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей индуцированного напряжения в направлении d-оси, и позицией электрического угла, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении q-оси от базовой точки, расположенной между линией, соединяющей угловую часть второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора и центр вала ротора, и q-осью, из множества разделительных линий, соединяющих множество разделительных точек, установленных в интервале электрического угла, соответствующем одному циклу гармонической составляющей от d-оси до q-оси на внешней периферии сердечника ротора, и центр вала ротора 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к ротору, используемому для электромотора.

Уровень техники

[0002] Электромотор с внутренним постоянным магнитом (далее в данном документе называемый IPM-мотором при необходимости), в котором постоянные магниты вставлены в сердечник ротора, известен как электромотор для приведения в движение транспортного средства с электрическим приводом, такого как электрическое транспортное средство или гибридное транспортное средство.

[0003] IPM-мотор имеет проблему в том, что эффективность в области высоких скоростей вращения уменьшается из-за потерь в железе, вызванных магнитными потоками постоянных магнитов. Дополнительно, требуется уменьшать колебания крутящего момента, чтобы пресекать вибрацию и шум электромотора.

[0004] Дополнительно, с точки зрения обеспечения долговечности компонента инвертора, также необходимо не допускать превышения пиковым значением индуцированного напряжения над выдерживаемым напряжением системы инвертора. Индуцированное напряжение создается посредством объединения основной составляющей, способствующей крутящему моменту, и гармонической составляющей, не способствующей крутящему моменту. Если индуцированное напряжение просто уменьшить для того, чтобы не превышать выдерживаемое напряжение системы инвертора, основная составляющая может стать меньше, и крутящий момент может быть снижен. Соответственно, чтобы предотвращать уменьшение крутящего момента, пиковое значение индуцированного напряжения необходимо уменьшать, уменьшая только гармоническую составляющую.

[0005] Чтобы удовлетворять этим требованиям, два постоянных магнита, которые должны быть встроены в ротор, используются для каждого полюса, и формируется канавка на внешней периферии ротора, в которой эти постоянные магниты размещены в V-образной форме, открытой по направлению к внешней периферической стороне ротора, так что центр канавки лежит в диапазоне электрического угла от 40° до 53° в JP2004-328956A.

Сущность изобретения

[0006] Известен электромотор, который включает в себя ротор, в котором один постоянный магнит размещен так, чтобы протягиваться в круговом направлении в открытой части V-образной формы, в дополнение к двум постоянным магнитам, размещенным в V-образной форме, т.е. три постоянных магнита размещены, чтобы формировать треугольник, чтобы создавать более высокий крутящий момент.

[0007] Изобретатели обнаружили, что если бы канавка была предусмотрена во внешней периферической части, как в JP2004-328956A, для такого ротора, в котором постоянные магниты были размещены так, чтобы формировать треугольник, то потери в железе могли бы быть уменьшены, но гармоническая составляющая и колебания крутящего момента необязательно могли бы улучшиться или, скорее, могли бы быть ухудшены.

[0008] Соответственно настоящее изобретение нацелено на реализацию уменьшения потерь в железе и т.п. для ротора, в котором постоянные магниты размещены так, чтобы формировать треугольник.

[0009] Подробности и другие признаки и преимущества этого изобретения описаны в последующем описании и показаны на сопровождающих чертежах.

Краткое описание чертежей

[0010] Фиг.1 - это вид, показывающий первый вариант осуществления ротора для электромотора согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - это вид в разрезе, показывающий пример формы канавки.

Фиг.3 - это вид в разрезе, показывающий другой пример формы канавки.

Фиг.4 - это вид в разрезе, показывающий еще один пример формы канавки.

Фиг.5A - это график, показывающий соотношение позиции канавки, потерь в железе, гармонического отношения индуцированного напряжения и момента от зубцовых гармонических помех поля, который влияет на колебания крутящего момента.

Фиг.5B - это вид, показывающий окрестность внешней периферической части сердечника ротора как прямую линию и форму волны гармонической составляющей индуцированного напряжения, которая является основной составляющей колебаний крутящего момента, наложенной на эту прямую линию.

Фиг.6 - это частичный укрупненный график на фиг.5A.

Фиг.7 - это вид, показывающий позиции канавки, когда главной целью является уменьшение потерь в железе и момента от зубцовых гармонических помех поля.

Фиг.8 - это вид, показывающий позиции канавки, когда главной целью является уменьшение потерь в железе и гармонического отношения.

Фиг.9 - это вид, показывающий позиции канавки, когда главной целью является уменьшение потерь в железе, момента от зубцовых гармонических помех поля и гармонического отношения.

Фиг.10 - это вид, показывающий второй вариант осуществления ротора для электромотора согласно настоящему изобретению.

Описание вариантов осуществления

[0011] (Первый вариант осуществления)

Фиг.1 является видом, показывающим первый вариант осуществления ротора для электромотора согласно настоящему изобретению и поперечное сечение, перпендикулярное оси ротора и указывающее 1/8 (механический угол в 45°) полной окружности. Отметим, что оставшиеся 7/8 сконфигурированы посредством повторяющегося размещения конфигурации, показанной на фиг.1, в круговом направлении.

[0012] Ротор 1 для электромотора включает в себя вал 10 ротора, сердечник 20 ротора и группы 30 постоянных магнитов.

[0013] Вал 10 ротора является вращающимся валом ротора 1.

[0014] Как показано на фиг.1, сердечник 20 ротора предусмотрен вокруг вала 10 ротора. Сердечник 20 ротора сформирован посредством наслоения множества электромагнитных стальных пластин в осевом направлении вала 10 ротора. Сердечник 20 ротора сформирован с группой полостей 21, сформированных так, чтобы быть линейно-симметричными относительно оси симметрии 2, и группы полостей 22, параллельных круговому направлению сердечника 20 ротора.

[0015] Полость 21 сформирована, чтобы иметь так называемую V-образную форму, так что конечная часть основания на стороне вала 10 ротора расположена на оси симметрии 2, а части ведущих концов приближаются к q-оси и внешней периферии ротора на расстоянии от оси симметрии 2.

[0016] Полость 22 сформирована, чтобы быть параллельной круговому направлению сердечника 20 ротора в открытой части V-образной полости 21.

[0017] Группы 30 постоянных магнитов встроены в полости 21 и 22 сердечника 20 ротора. Пара постоянных магнитов 31 встроена в одну полость 21, а один постоянный магнит 32 встроен в одну полость 22.

[0018] Поскольку полость 21 является линейно-симметричной относительно оси симметрии 2, пара постоянных магнитов 31 также размещена, чтобы быть линейно-симметричной относительно оси симметрии 2, т.е. в так называемой V-образной компоновке. Пара постоянных магнитов 31, размещенных в полости 21, и постоянный магнит 32, размещенный в полости 22, формируют, по существу, треугольную форму.

[0019] Канавка 40, имеющая центр канавки в позиции, которая будет описана позже, в областях, определенных между прямой линией, соединяющей угол 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне и центр O ротора, и q-осью, сформирована на внешней периферической части сердечника 20 ротора.

[0020] Фиг.2 показывает пример канавки 40. Канавка 40 имеет треугольную форму поперечного сечения, ширина которой постепенно сужается в направлении центра O ротора, и сформирована, чтобы быть линейно-симметричной относительно прямой линии, соединяющей вершину на стороне центра O ротора и центр O ротора. Таким образом, прямая линия, соединяющая вершину на стороне центра O ротора и центр O ротора, является центром канавки.

[0021] Следует отметить, что канавка 40 может быть сформирована, чтобы иметь прямоугольную форму поперечного сечения, ширина которой сужается в направлении центра O ротора, как показано на фиг.3, или аркообразную форму поперечного сечения, как показано на фиг.4. В частности, с точки зрения распределения нагрузки, аркообразная форма поперечного сечения, которая показана на фиг.4, является преимущественной.

[0022] Канавка 40 сформирована в области, описанной выше, чтобы уменьшать потери в железе, гармоническую составляющую индуцированного напряжения и колебания крутящего момента посредством уменьшения насыщения магнитных потоков, взаимосвязывающих между собой статор с распределенной обмоткой, размещенный на внешней периферической стороне ротора 1, и ротор 1.

[0023] Следует отметить, что колебания крутящего момента означают пульсацию момента во время приложения энергии и возникают вследствие различия в легкости прохождения магнитных потоков в воздушном зазоре между ротором 1 и статором с распределенной обмоткой, размещенным на внешней периферии ротора 1. Это различие в легкости прохождения магнитных потоков вызвано различием в числе магнитных потоков в воздушном зазоре.

[0024] Дополнительно, магнитные потоки в области на внешней периферической части сердечника 20 ротора, определенные между двумя прямыми линиями, соединяющими углы 32a на внешней периферической стороне и центр O ротора, насыщаются вследствие воздействия постоянного магнита 32, размещенного в круговом направлении. Таким образом, даже если канавка 40 предусмотрена в этой области, магнитные потоки, взаимосвязывающие между собой статор с распределенной обмоткой и ротор 1, не изменяются. Таким образом, невозможно уменьшить потерю в железе и т.п.

[0025] Далее, позиция канавки 40 описывается подробно со ссылкой на фиг.5A и 5B. "Позиция канавки 40" означает позицию центра канавки для канавки 40 в последующем описании.

[0026] Фиг.5A - это график, показывающий соотношение позиции канавки 40, потерь в железе, гармонического отношения индуцированного напряжения и момента от зубцовых гармонических помех поля, которые влияют на колебания крутящего момента. Фиг. 5B - это вид, показывающий окрестность внешней периферической части сердечника 20 ротора, которая первоначально имела аркообразную форму, как прямую линию и форму волны гармонической составляющей основной составляющей колебаний крутящего момента, наложенную на эту прямую линию.

[0027] Левая вертикальная ось на фиг.5A представляет гармоническое отношение индуцированного напряжения. Оно получается делением амплитудного значения формы волны индуцированного напряжения на амплитудное значение исходной составляющей формы волны индуцированного напряжения, что означает содержание гармонической составляющей в индуцированном напряжении. Это означает, что чем меньше это значение, тем меньше гармоническая составляющая.

[0028] Правая вертикальная ось на фиг.5A представляет соотношения момента от зубцовых гармонических помех поля и потерь в железе относительно случая, когда канавка не присутствует.

[0029] Фиг.5B - это вид, показывающий окрестность постоянного магнита 32 сердечника 20 ротора, а сплошная линия A показывает форму волны основной составляющей колебаний крутящего момента.

[0030] Горизонтальная ось представляет электрический угол от d-оси в качестве начальной точки на обеих фиг.5A и 5B. Дополнительно, q1-q11 на фиг.5A и 5B, соответственно, указывают одинаковые электрические углы.

[0031] Как показано на фиг.5A и 5B, потери в железе уменьшаются по сравнению со случаем, когда канавка не присутствует, несмотря на то, под каким электрическим углом от угла 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне к q-оси предусмотрен центр канавки для канавки 40.

[0032] Момент от зубцовых гармонических помех поля принимает минимальное значение, по существу, равное значению в случае, когда канавка не присутствует, в каждой точке B от угла 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне до q-оси, когда точки B являются точками, делящими внешнюю периферическую часть сердечника 20 ротора под каждым электрическим углом, соответствующим одному циклу основной составляющей колебаний крутящего момента от d-оси в качестве базовой точки.

[0033] Гармоническое отношение индуцированного напряжения принимает минимальное значение при электрическом угле, сдвинутом в направлении d-оси на электрический угол, соответствующий 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента, от электрического угла, при котором момент от зубцовых гармонических помех поля принимает минимальное значение.

[0034] Результат, обусловленный предоставлением вышеупомянутой канавки 40, думается, должен быть получен, поскольку гармонические составляющие магнитных потоков, взаимосвязывающих между собой статор с распределенной обмоткой и ротор 1, сокращаются посредством предоставления канавки 40 в соответствии с циклом основной составляющей колебаний крутящего момента.

[0035] Далее описывается диапазон электрического угла, в котором момент от зубцовых гармонических помех поля и гармоническое отношение могут быть эффективно уменьшены.

[0036] Фиг.6 − это график, показывающий в укрупненном виде часть на фиг.5A.

[0037] "Диапазон электрического угла, в котором момент от зубцовых гармонических помех поля и гармоническое отношение могут быть эффективно уменьшены", определяется как диапазон электрического угла, в котором момент от зубцовых гармонических помех поля меньше, чем в случае, когда канавка не присутствует. В этом случае, диапазон вплоть до электрического угла, сдвинутого на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси, и вплоть до электрического угла, аналогично сдвинутого на 1/8 цикла в направлении q-оси от вышеупомянутого электрического угла, когда момент от зубцовых гармонических помех поля принимает минимальное значение, в качестве базовой точки, является диапазоном электрического угла, в котором момент от зубцовых гармонических помех поля может быть эффективно уменьшен. Следует отметить, что потери в железе также могут быть уменьшены в этом диапазоне электрического угла, как описано выше.

[0038] С другой стороны, аналогично диапазону электрического угла, в котором момент от зубцовых гармонических помех поля может быть эффективно уменьшен, диапазон вплоть до электрического угла, сдвинутого на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси, и вплоть до электрического угла, аналогично сдвинутого на 1/8 цикла в направлении q-оси от электрического угла, где гармоническое отношение принимает минимальное значение, в качестве базовой точки, виден на фиг.6. В этом диапазоне гармоническое отношение меньше чем около 1,02, и, можно сказать, должно быть, по существу, уменьшено. Соответственно этот диапазон определяется как "диапазон электрического угла, в котором гармоническое отношение может быть эффективно уменьшено". Следует отметить, что потери в железе могут также быть уменьшены в этом диапазоне электрического угла.

[0039] Соответственно, когда главной целью является уменьшение потерь в железе и момента от зубцовых гармонических помех поля, канавка 40 может быть предусмотрена в любой позиции в диапазоне вплоть до электрического угла, сдвинутого на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси, и вплоть до электрического угла, аналогично сдвинутого на 1/8 цикла в направлении q-оси от точки B в качестве базовой точки между углом 32a постоянного магнита на внешней периферической стороне и q-осью, как показано на фиг.7. Следует отметить, что хотя существуют три точки B на фиг.7, не является проблемой то, какая из точек B используется в качестве базовой точки. Дополнительно, все точки B могут быть использованы в качестве базовых точек. То же соблюдается для фиг.8 и 9, которые будут описаны ниже.

[0040] Когда главной целью является уменьшение потерь в железе и гармонического отношения, канавка 40 может быть предусмотрена в любой позиции в диапазоне вплоть до электрического угла, сдвинутого на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси, и вплоть до электрического угла, аналогично сдвинутого на 1/8 цикла в направлении q-оси от позиции, сдвинутой на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от точки B в качестве базовой точки, как показано на фиг.8.

[0041] Дополнительно, в случае этого варианта осуществления, диапазоны электрического угла в вышеупомянутых случаях, когда главной целью является уменьшение момента от зубцовых гармонических помех поля, и главной целью является уменьшение гармонического отношения, перекрываются в диапазоне вплоть до электрического угла, сдвинутого на 1/8 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении q-оси от позиции, сдвинутой на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от точки B в качестве базовой точки. Таким образом, любой из результатов уменьшения потерь в железе, уменьшения момента от зубцовых гармонических помех поля и уменьшения гармонического отношения может быть получен в этом перекрывающемся диапазоне электрического угла.

[0042] Далее, вышеупомянутая позиция канавки 40, эффективная для уменьшения потерь в железе, момента от зубцовых гармонических помех поля и гармонической составляющей, выражена посредством уравнений. Если обобщение уравнений возможно, оно может быть легко использовано для проектирования.

[0043] В уравнениях (1)-(3), описанных ниже, Wm обозначает угол, сформированный обоими углами на внешней периферической стороне ротора постоянного магнита 32 и центром O ротора, m обозначает целое от минимального целого, удовлетворяющего условию , до коэффициента n/4, а n обозначает составляющую n-го порядка колебаний крутящего момента.

[0044] Диапазон электрического угла, в котором возможно эффективное уменьшение потерь в железе и момента от зубцовых гармонических помех поля, выражается следующим уравнением (1).

[0045] ...(1)

[0046] Диапазон электрического угла, в котором возможно эффективное уменьшение потерь в железе и гармонического отношения, выражается следующим уравнением (2).

[0047] ...(2)

[0048] Диапазон электрического угла, в котором возможно эффективное уменьшение потерь в железе, момента от зубцовых гармонических помех поля и гармонического отношения, выражается следующим уравнением (3).

[0049] ...(3)

[0050] Следует отметить, что, поскольку канавка 40 для уменьшения момента от зубцовых гармонических помех поля и канавка 40 для уменьшения гармонического отношения не находятся в соотношении или-или, одна или более каждой из канавок 40 могут быть сформированы.

[0051] Колебания крутящего момента, включающие в себя множество гармонических составляющих, таких как составляющие 6-го и 12-го порядка, проявляются в электромоторах, обычно используемых для транспортных средств с электрическим приводом. Поскольку составляющие 20-го порядка или ниже могут быть легко уменьшены посредством технологии, называемой смещением для поворачивания статора с распределенной обмоткой и ротора 1 в круговом направлении вокруг вращающихся валов, основной тенденцией является применение смещения также в общем проектировании. Однако основная составляющая колебаний крутящего момента электромоторов, обычно используемых для электрически приводимого транспортного средства, является составляющей 24-го порядка. Поскольку механический угол, соответствующий одному циклу составляющей высокого порядка, является небольшим для составляющих высокого порядка, превышающих 20-й порядок, трудно применять смещение. Т.е. трудно уменьшать основную составляющую колебаний крутящего момента посредством смещения.

[0052] В этом отношении, канавка 40, описанная выше, может уменьшать также такие составляющие высокого порядка, превышающие 20-й порядок.

[0053] Посредством вышеописанного способа получаются следующие результаты в этом варианте осуществления.

[0054] (1) В роторе для электромотора, включающем в себя сердечник 20 ротора, в котором множество полюсов, каждый из которых состоит из пары постоянных магнитов 31, размещенных в V-образной форме, и постоянного магнита 32, размещенного параллельно круговому направлению в открытой части V-образной формы, размещены в круговом направлении, при этом поочередно изменяя свои полярности, канавка 40, описанная ниже, предусмотрена на внешней периферии ротора. Из множества разделительных линий, соединяющих множество точек, установленных в интервале электрического угла, соответствующем одному циклу гармонической составляющей колебаний крутящего момента от d-оси до q-оси на внешней периферии сердечника ротора, и центр вала ротора, одна, расположенная между линией, соединяющей угол 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне ротора и центр O вала ротора, и q-осью, установлена в качестве базовой точки. Центр канавки расположен в диапазоне между позицией электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси, и позицией фазы, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении q-оси от базовой точки. Т.е. канавка 40 предусмотрена в диапазоне, выраженном уравнением (1), описанным выше. Таким образом, потери в железе могут быть уменьшены посредством изменения магнитных потоков, взаимосвязывающих между собой ротор и статор. Дополнительно, поскольку момент от зубцовых гармонических помех поля может быть уменьшен, колебания крутящего момента могут быть эффективно уменьшены.

[0055] (2) Канавка 40 предусмотрена в диапазоне между позицией электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси, и позицией электрического угла, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении q-оси от базовой точки, расположенной в позиции электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси от разделительной линии, расположенной между углом 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне ротора и центром O вала ротора, и q-осью из множества разделяющих линий. Т.е. канавка 40 предусмотрена в диапазоне, выраженном уравнением (2), описанным выше. Таким образом, потери в железе могут быть уменьшены посредством изменения магнитных потоков, взаимосвязывающих между собой ротор и статор. Дополнительно, гармоническое отношение индуцированного напряжения, т.е. гармоническая составляющая индуцированного напряжения может быть уменьшена.

[0056] (3) Канавка 40 предусмотрена в диапазоне от базовой точки, расположенной в позиции электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси от разделительной линии, расположенной между линией, соединяющей угол 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне ротора, и q-осью, из множества разделительных линий, вплоть до позиции электрического угла, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси. Т.е. канавка 40 предусмотрена в диапазоне, выраженном уравнением (3), описанным выше. Поскольку этот диапазон перекрывает вышеописанный диапазон, выраженный уравнением (1), и диапазон, выраженный уравнением (2), потери в железе, гармоническая составляющая и колебания крутящего момента могут быть уменьшены.

[0057] (Второй вариант осуществления)

Этот вариант осуществления аналогичен первому варианту осуществления в основной конфигурации ротора 1 и отличается от первого варианта осуществления только электрическим углом, на котором предусмотрена канавка 40.

[0058] Позиция, где канавка 40 этого варианта осуществления сформирована, описывается с помощью фиг.10.

[0059] Фиг.10 показывает часть внешней периферической части сердечника 20 ротора как прямую линию и форму A волны основной составляющей колебаний крутящего момента, наложенную на эту прямую линию как на фиг.7 и т.п. На фиг.10 линии, делящие внешнюю периферию сердечника 20 ротора под каждым электрическим углом, соответствующим одному циклу основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении q-оси от d-оси в качестве базовой точки, последовательно называются разделительными линиями 1, 2 и 3 со стороны d-оси.

[0060] Когда главной целью является уменьшение момента от зубцовых гармонических помех поля, канавка 40 формируется, например, как показано сплошной линией S в диапазоне электрического угла, выраженном уравнением (1), с разделительной линией, второй по близости к q-оси от прямой линии, соединяющей угол 32a постоянного магнита 32 на внешней периферической стороне, размещенного в круговом направлении, и центр O ротора, т.е. разделительной линией 2 из множества разделительных линий в качестве центра канавки. С другой стороны, когда главной целью является уменьшение гармонической составляющей индуцированного напряжения, канавка 40 формируется, например, как показано сплошной линией T в диапазоне электрического угла, выраженном уравнением (2), с электрическим углом, сдвинутым на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от разделительной линии 2 в качестве центра канавки.

[0061] Когда главной целью является уменьшение момента от зубцовых гармонических помех поля и гармонического отношения, канавка 40 формируется в диапазоне электрического угла, выраженном уравнением (3), с электрическим углом, сдвинутым на 1/8 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении q-оси от базовой точки, распложенной в позиции, сдвинутой на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от разделительной линии 2 в качестве центра канавки. Конечно, канавка 40 может быть сформирована в обеих позициях, указанных сплошными линиями S и T.

[0062] В частности, для любой цели, позиция канавки 40 определяется на основе разделительной линии 2. Это эквивалентно случаю, когда m является значением, полученным посредством добавления 1 к минимальному целому, удовлетворяющему условию , на основании уравнений (1), (2) и (3).

[0063] Описываются результаты в случае предоставления канавки 40 в диапазоне на основе разделительной линии 2, как описано выше.

[0064] Постоянные магниты 31 в V-образной компоновке вставлены в полость 21, а постоянный магнит 32, размещенный в круговом направлении, вставлен в полость 22. Когда ротор 1 вращается, центробежная сила действует на постоянные магниты 31, 32. Таким образом, окрестность внешних периферических сторон полостей 21, 22 сердечника 20 ротора требует наличия силы, способной удерживать постоянные магниты 31, 32 против центробежной силы.

[0065] С другой стороны, поскольку нагрузка концентрируется на части, где предусмотрена канавка 40, сопротивление сердечника 20 ротора против центробежной силы уменьшается больше в позиции, где предусмотрена канавка 40, поскольку расстояния между канавкой 40 и полостью 21, 22 становятся короче. Примеры в случае предоставления канавки 40 в диапазоне электрического угла из уравнения (1) на основе разделительной линии 1 показаны прерывистыми линиями U, V на фиг.10. В частности, прерывистая линия U указывает канавку 40, центрированную в позиции разделительной линии 1, а прерывистая линия V указывает канавку 40, центрированную в позиции, сдвинутой на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от разделительной линии 1. Если канавки 40 предусмотрены в позициях этих прерывистых линий U, V, это вызывает уменьшение в сопротивлении против центробежной силы в части между канавкой 40 и полостью 22, сопротивление против центробежной силы становится недостаточным в зависимости от позиции канавки 22, и становится необходимым ограничивать скорость вращения электромотора, чтобы сдерживать центробежную силу.

[0066] Дополнительное исследование выполнено по канавке 40, центрированной в позиции разделительной линии 3, как указано прерывистой линией W, и канавки 40, центрированной в позиции, сдвинутой на 1/4 цикла основной составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от разделительной линии 3, как указано прерывистой линией X. Этот случай может вызывать уменьшение в сопротивлении против центробежной силы между канавкой 40 и полостью 21 аналогично вышеописанному.

[0067] В противоположность этим случаям, если канавка 40 предусмотрена в диапазоне электрического угла на основе разделительной линии 2 согласно этому варианту осуществления, т.е. в позициях, указанных сплошными линиями S, T, уменьшение в сопротивлении против центробежной силы, которое влияет на скорость вращения электромотора, как описано выше, не возникает, поскольку канавка 40 достаточно отдалена от обеих полостей 21, 22.

[0068] Посредством вышеописанного следующий результат может быть достигнут в этом варианте осуществления.

[0069] (4) Канавка 40 предусмотрена с разделительной линией, второй по близости к q-оси от линии, соединяющей угол 32a постоянного магнита 32 на внешней периферии ротора и центр O вала ротора, из множества разделительных линий в качестве базовой точки, или с позицией электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси от этой разделительной линии в качестве базовой точки. Поскольку достаточные расстояния могут быть обеспечены между канавкой 40 и полостями 21, 22 в этом способе, потери в железе и т.п. могут быть уменьшены, не приводя к уменьшению в сопротивлении против центробежной силы.

[0070] Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, вышеописанные варианты осуществления являются просто некоторыми из примеров применения настоящего изобретения, а не основным свойством, ограничивающим технический объем настоящего изобретения конкретными конфигурациями вышеописанных вариантов осуществления.

[0071] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основе заявки на патент Японии № 2010-168050, поданной в патентное ведомство Японии 27 июля 2010 года, все содержимое которой, таким образом, включено в данный документ посредством ссылки.

1. Ротор для электромотора, содержащий:
вал ротора и
сердечник ротора, в котором множество полюсов, каждый из которых состоит из пары первых постоянных магнитов, размещенных в V-образной форме, открытой в направлении внешней периферической стороны, и второго постоянного магнита, размещенного параллельно круговому направлению в открытой части V-образной формы, размещены в круговом направлении, при этом поочередно изменяя свои полярности,
при этом сформирована канавка, которая имеет центр канавки в диапазоне между позицией электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси, и позицией электрического угла, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении q-оси от базовой точки, расположенной между линией, соединяющей угловую часть второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора и центр вала ротора, и q-осью, из множества разделительных линий, соединяющих множество разделительных точек, установленных в интервале электрического угла, соответствующем одному циклу гармонической составляющей от d-оси до q-оси на внешней периферии сердечника ротора, и центр вала ротора.

2. Ротор для электромотора по п.1, в котором:
когда n обозначает порядок гармонической составляющей колебаний крутящего момента, Wm обозначает угол, сформированный между прямыми линиями, соединяющими центр вала ротора и два угла второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора, а m обозначает целое от минимального целого, удовлетворяющего условию m×(2π/n)>Wm/2, до коэффициента n/4, диапазон, в котором предусмотрен центр канавки, выражен диапазоном m×(2π/n)-(2π/n)/4 до m×(2π/n)+(2π/n)/8.

3. Ротор для электромотора по п.1 или 2, в котором:
разделительная линия, вторая по близости к q-оси от линии, соединяющей угол второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора и центр вала ротора, из множества разделительных линий установлена в качестве базовой точки.

4. Ротор для электромотора, содержащий:
вал ротора и
сердечник ротора, в котором множество полюсов, каждый из которых состоит из пары первых постоянных магнитов, размещенных в V-образной форме, открытой в направлении внешней периферической стороны, и второго постоянного магнита, размещенного параллельно круговому направлению в открытой части V-образной формы, размещены в круговом направлении, при этом поочередно изменяя свои полярности,
при этом сформирована канавка, которая имеет центр канавки в диапазоне, простирающемся от базовой точки, расположенной в позиции электрического угла, сдвинутой на 1/4 цикла гармонической составляющей колебаний крутящего момента в направлении d-оси от разделительной линии, расположенной между линией, соединяющей угловую часть второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора и центр вала ротора, и q-осью, из множества разделительных линий, соединяющих множество разделительных точек, установленных в интервале электрического угла, соответствующем одному циклу гармонической составляющей от d-оси до q-оси на внешней периферии сердечника ротора, и центр вала ротора вплоть до позиции электрического угла, сдвинутой на 1/8 цикла гармонической составляющей в направлении q-оси от базовой точки.

5. Ротор для электромотора по п.4, в котором:
когда n обозначает порядок гармонической составляющей колебаний крутящего момента, Wm обозначает угол, сформированный между прямыми линиями, соединяющими центр вала ротора и два угла второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора, а m обозначает целое от минимального целого, удовлетворяющего условию m×(2π/n)>Wm/2, до коэффициента n/4, диапазон, в котором предусмотрен центр канавки, выражен диапазоном (m-1/4)×(2π/n) до (m-1/4)×(2π/n)+(2π/n)/8.

6. Ротор для электромотора по п.4 или 5, в котором:
позиция электрического угла, сдвинутая на 1/4 цикла гармонической составляющей в направлении d-оси от разделительной линии, второй по близости к q-оси от линии, соединяющей угол второго постоянного магнита на внешней периферической стороне ротора и центр вала ротора, из множества разделительных линий установлена в качестве базовой точки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокооборотных электрических машинах различного назначения.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в высокооборотных электрических машинах различного назначения. Технический результат заключается в улучшении показателей надежности и технологичности, а также возможности улучшения энергетических характеристик электрической машины за счет дальнейшего повышения ее частоты вращения.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения системы генерирования электроэнергии, снабженной электрогенератором с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании источников питания, выполненных на основе механоэлектрических систем генерирования, применяемых в летательных аппаратах и других автономных объектах.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к бесконтактным синхронным электрическим машинам переменного тока с постоянными магнитами на роторе.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к генераторам электрической энергии автономных источников питания. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых элементов, и может быть использовано в высокоскоростных электродвигателях постоянного тока для малогабаритных электроприводов, например в приборостроении, стоматологической технике, электроинструменте при повышенных требованиях к энергетическим показателям и динамическим характеристикам при разгоне и торможении.

Изобретение относится к области электротехники и горнорудному оборудованию, а именно к шаровым трубным мельницам помола различной руды. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при проектировании высокооборотных электрических машин.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения саморегулируемых генераторов с постоянными магнитами. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных и бытовых изделиях и приборах. Технический результат - увеличение энергетической эффективности, увеличение надежности и долговечности.

Изобретение относится к области электромашиностроения и касается крепления сердечника статора крупных электрических машин. Технический результат заключается улучшении обжатия резьбы призм без увеличения габаритов стопорного элемента, а также в повышении его надежности и технологичности.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа, работающим преимущественно на выпрямительную нагрузку, применяемым, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа, работающим преимущественно на выпрямительную нагрузку, применяемым, например, в генераторных установках автотракторной техники.

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики и может быть использовано в устройствах для выработки электроэнергии. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в улучшение эксплуатационных характеристик ветроэлектрогенератора за счет уменьшения его массы.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное улучшение пусковых, регулировочных характеристик, а также повышение его КПД.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением рабочих органов.

Изобретение относится к области электротехники к электрическим машинам с магнитами на статоре и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии.

Изобретение относится к ветроэнергетике, известны статоры ветроэлектрогенераторов сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что статор ветроэлектроагрегата, содержащий магнитопроводы, систему возбуждения, стяжные элементы и обмотку, согласно изобретению статор выполнен в виде Ш-образного магнитопровода, к боковым стенкам которого прикреплены источники возбуждения внешними уголками с помощью стяжных элементов, а обмотка установлена на среднем стержне Ш-образного магнитопровода.

Изобретение относится к области электротехники. Предлагаемый синхронный генератор рассчитан на характеристики по мощности до 1.5 кВт/кг, повышенный К.П.Д до 95%, выходное напряжение 220/380 в и выходную частоту f = 700 Гц .

Изобретение относится к области электротехники и преимущественно может быть использовано в конструкциях электрических машин, а именно вентильных электродвигателей и синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов. Предлагаемая электрическая машина содержит пазовый шихтованный статор с многофазной якорной обмоткой и ротор с пазами, в которых размещены постоянные магниты, образующие переменно-полюсную систему, причем активная длина L ротора выбрана равной (2,8-3,1)τ, где τ - полюсное деление ротора. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения - улучшение энергетических и динамических характеристик электрической машины за счет повышения эффективности использования активных материалов. 1 ил.
Наверх