BR102018069040A2

BR102018069040A2 - Rotor para máquina elétrica rotativa e método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR102018069040A2
Application number: BR102018069040-0A
Authority: BR
Inventors: Suguru GANGI; Hiroyuki Hattori; Shinya Sano; Ken Noda
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2019-04-24
Also published as: KR102075338B1; CN109638995B; JP6874630B2; EP3468005A1; EP3468005B1; JP2019068701A; CN109638995A; RU2700171C1; KR20190039636A; US10879778B2; US20190109525A1

Abstract

um rotor para uma máquina elétrica rotativa inclui um núcleo de rotor (12) possuindo furos de ímã; ímãs (16) inseridos nos furos de ímã do núcleo de rotor (12). cada um dos ímãs (16) inclui duas primeiras superfícies (17a, 17b) respectivamente voltadas para fora e para dentro da direção radial de rotor, e as duas segundas superfícies (18a, 18b) voltadas, respectivamente para um lado e o outro lado da direção circunferencial de rotor. ambas as extremidades na direção axial de rotor de pelo menos uma primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies (17a, 17b) são cobertas com filmes de isolamento elétrico, e uma região de superfície lateral entre ambas as extremidades de uma primeira superfície que são cobertas com filmes de isolamento elétrico e as duas segundas superfícies (18a, 18b) são cobertas sem quaisquer filmes de isolamento elétrico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ROTOR PARA MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO.

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um rotor de uma máquina elétrica rotativa possuindo ímãs inseridos em furos magnéticos que são formados em um núcleo de rotor, e a um método de fabricação do mesmo.

2. Descrição da Técnica Relacionada [002] Em um rotor de uma máquina elétrica rotativa incluída na máquina elétrica rotativa, existe uma configuração conhecida na qual os ímãs são inseridos em furos magnéticos formados em um núcleo de rotor, de modo a serem fixados ao núcleo do rotor.

[003] A publicação do pedido de patente Japonês No. 201523620 (JP 2015-23620 A) descreve uma configuração na qual cada ímã é inserido em cada furo de ímã formado em um núcleo de rotor, e todas as superfícies paralelas à direção axial do rotor, em ambas as extremidades na direção axial do rotor de cada ímã, são cobertas com filmes de isolamento elétrico. Nessa configuração, em cada ímã, partes localizadas entre ambas as extremidades na direção axial do rotor, que são cobertas com filmes de isolamento elétrico, não são cobertas com os filmes de isolamento elétrico. De acordo, é descrito que o aumento na perda da máquina elétrica rotativa pode ser reduzido mesmo quando correntes de turbilhonamento ocorrem nos ímãs, e os filmes de isolamento elétrico podem ser reduzidos.

Sumário da Invenção [004] Na configuração descrita na JP 2015-23620 A, partes onde os ímãs e o número de rotor estão em contato um com o outro, sem qualquer filme de isolamento elétrico intercalado entre os mesmos,

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2/20 podem ser reduzidas ou eliminadas; portanto, é possível, se reduzir a perda por corrente de turbilhonamento para se reduzir a corrente de circulação através dos ímãs e do núcleo do rotor. Infelizmente, na configuração descrita na JP 2015-23620 A, em cada ímã, todas as superfícies paralelas à direção axial de rotor em ambas as extremidades na direção axial de rotor do ímã são cobertas com filmes de isolamento elétrico; portanto, ainda há espaço para aperfeiçoamentos adicionais na redução de filmes de isolamento elétrico, além de uma redução maior de custos. Enquanto isso, se os filmes de isolamento elétrico forem omitidos de todas as superfícies de cada ímã, será difícil se restringir de forma estável a posição de cada ímã em cada furo de ímã. [005] Em um rotor de uma máquina elétrica rotativa e um método de fabricação desse rotor, a presente invenção reduz a perda por corrente de turbilhonamento, reduz o custo e também restringe a posição de cada ímã em cada furo de ímã de forma estável.

[006] Um primeiro aspecto da presente invenção é um rotor para uma máquina elétrica rotativa. O rotor inclui um núcleo de rotor possuindo furos de ímã; e ímãs inseridos nos furos de ímã do núcleo de rotor. Cada um dos ímãs inclui duas primeiras superfícies voltadas, respectivamente, para fora e para dentro da direção radial do rotor, e duas segundas superfícies voltadas, respectivamente, para um lado e o outro lado da direção circunferencial do rotor. Ambas as extremidades em uma direção axial de rotor de pelo menos uma primeira superfície, das duas primeiras superfícies, são cobertas com filmes de isolamento elétrico, e uma região de superfície lateral entre ambas as extremidades de uma primeira superfície que são cobertas com filmes de isolamento elétrico, e as duas segundas superfícies não são cobertas com filmes de isolamento elétrico.

[007] Com a configuração acima, é possível reduzir ou eliminar partes de contato entre os ímãs e o núcleo de rotor sem quaisquer filPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 9/89

3/20 mes de isolamento elétrico intercalados entre os mesmos; dessa forma, é possível reduzir a perda por corrente turbilhonada devido à redução da corrente de circulação através dos ímãs e do núcleo de rotor. Adicionalmente, ambas as extremidades na direção axial do rotor, de pelo menos uma primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies, paralelas à direção axial do rotor, são cobertas com filmes de isolamento elétrico, mas as duas segundas superfícies não são cobertas com filmes de isolamento elétrico; portanto, as superfícies onde os filmes de isolamento elétrico são formados em cada ímã são reduzidas, para, dessa forma, reduzir o custo. Diferentemente da configuração na qual todas as superfícies de cada ímã não são formadas com filme de isolamento elétrico, é possível se trazer uma primeira superfície de cada ímã para que entre em contato com a superfície interna do furo de ímã através do filme de isolamento elétrico, e restringir de forma estável a posição do ímã no furo de ímã na direção ortogonal à primeira superfície do ímã.

[008] No rotor para a máquina elétrica rotativa, o rotor pode incluir adicionalmente elementos de posicionamento configurados para impedir o movimento de cada ímã na direção ortogonal para as segundas superfícies do ímã. Os elementos de posicionamento podem ser dispostos em ambas as extremidades na direção axial do rotor.

[009] Com a configuração acima, as segundas superfícies de cada ímã formadas sem qualquer filme de isolamento elétrico podem ser impedidas de entrar em contato direto com o núcleo de rotor, para, dessa forma, suprimir a piora da perda decorrente da perda por corrente de turbilhonamento.

[0010] No rotor para a máquina elétrica rotativa, ambas as extremidades na direção axial do rotor, de apenas uma primeira superfície, podem ser cobertas com os filmes isolantes elétricos. A outra primeira superfície das duas primeiras superfícies podem estar fora do contato

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4/20 direto com o núcleo do rotor.

[0011] Com a configuração acima, as superfícies nas quais os filmes de isolamento elétrico são formados são adicionalmente reduzidas em cada ímã; portanto, o custo pode, adicionalmente, ser reduzido.

[0012] No rotor da máquina elétrica rotativa, o rotor pode incluir adicionalmente elementos de posicionamento configurados para evitar o movimento de cada ímã na direção ortogonal para as segundas superfícies. Ambas as extremidades na direção axial do rotor, de apenas uma primeira superfície, podem ser cobertas com filmes de isolamento elétrico. A outra primeira superfície das duas primeiras superfícies pode estar fora do contato direto com o núcleo de rotor. Os elementos de posicionamento podem ser dispostos de modo que um espaço seja formado entre a outra primeira superfície e o núcleo de rotor.

[0013] Com a configuração acima, sem a utilização de resina para fixação de ímãs, é possível suprimir a piora da perda causada por um contato entre a outra primeira superfície de cada ímã e o rotor.

[0014] No método de fabricação do rotor para a máquina elétrica rotativa, o método de fabricação pode incluir uma etapa de fixação de um guia que fixa guias de posicionamento respectivamente em ambas as extremidades na direção axial de rotor do núcleo de rotor de modo a cobrir aberturas de extremidade de cada furo de ímã, em um estado no qual cada ímã é disposto em cada furo de ímã; e uma etapa de despejar a resina para despejar e endurecer a resina entre cada furo de ímã e cada ímã através de um furo formado em pelo menos um dos guias de posicionamento, em um estado no qual ambas as extremidades do ímã são mantidas por duas projeções de pino de cada guia de posicionamento, as duas projeções de pino sendo inseridas em cada furo de ímã de modo a evitar o movimento do ímã em uma direção ortogonal para as segundas superfícies do ímã.

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5/20 [0015] Com o método de fabricação acima do rotor da máquina elétrica rotativa, é possível evitar que cada ímã seja fixado a cada furo de ímã quando as segundas superfícies do ímã entram em contato direto com o núcleo de rotor, para, dessa forma, suprimir a piora da perda devido à perda por corrente de turbilhonamento.

Breve Descrição dos Desenhos [0016] Características, vantagens e significância técnica e industrial das modalidades ilustrativas da invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos em anexo, nos quais referências numéricas similares denotam elementos similares, e onde:

[0017] figura 1 ilustra uma vista transversal parcial de uma máquina elétrica rotativa incluindo um rotor da máquina elétrica rotativa de uma modalidade, de acordo com a presente invenção, e uma vista ampliada de uma parte A da mesma;

[0018] figura 2 é uma vista em corte tirada ao longo da linha II-II da figura 1 em uma parte na direção circunferencial do rotor da máquina elétrica rotativa;

[0019] figura 3 é uma vista correspondendo à figura 2, explicando as definições das primeiras superfícies e segundas superfícies de cada ímã;

[0020] figura 4 é uma vista ilustrando uma etapa de despejar resina em cada furo de ímã em um método de fabricação do rotor da máquina elétrica rotativa da modalidade, de acordo com a presente invenção, e é uma vista em corte correspondendo a uma parte na direção circunferencial do rotor da máquina elétrica rotativa;

[0021] figura 5 é uma vista transversal parcial da máquina elétrica rotativa incluindo um rotor da máquina elétrica rotativa de outro exemplo da modalidade, de acordo com a presente invenção;

[0022] figura 6 é uma vista transversal tirada ao longo da linha VIVI da figura 5, em uma parte na direção circunferencial do rotor da

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6/20 máquina elétrica rotativa;

[0023] figura 7 é uma vista transversal tirada ao longo da linha VIIVII da figura 5 na parte na direção circunferencial do rotor da máquina elétrica rotativa;

[0024] figura 8 é uma vista correspondente à figura 2 ilustrando um rotor da máquina elétrica rotativa de outro exemplo da modalidade, de acordo com a presente invenção; e [0025] figura 9 é uma vista correspondente à figura 7 ilustrando um rotor da máquina elétrica rotativa de outro exemplo da modalidade, de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades [0026] Doravante, uma modalidade da presente invenção será descrita com referência aos desenhos. Na descrição a seguir, formatos, materiais e os números de componentes são meramente exemplificados e podem ser adequadamente alterados de acordo com as especificações de um rotor de uma máquina elétrica rotativa. Doravante, os componentes equivalentes serão denotados pelas mesmas referências numéricas em todos os desenhos a seguir. Na explicação da presente descrição, as referências numéricas previamente mencionadas serão utilizadas se necessário.

[0027] A figura 1 ilustra uma vista transversal parcial de uma máquina elétrica rotativa 100 incluindo um rotor de uma máquina elétrica rotativa 10 da modalidade, e também ilustra uma vista ampliada na direção circunferencial do rotor da máquina elétrica rotativa 10. Doravante, o rotor da máquina elétrica rotativa 10 também pode ser referido como um rotor 10.

[0028] O rotor 10 é utilizado para formar a máquina elétrica rotativa 100. A máquina elétrica rotativa 100 será descrita com referência à figura 1. A máquina elétrica rotativa 100 é um motor sincronizado do tipo com ímã permanente que é acionado com uma corrente CA trifáPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 13/89

7/20 sica. Por exemplo, a máquina elétrica rotativa 100 é utilizada como um motor acionando um veículo híbrido ou como um gerador de energia elétrica, ou como um gerador de motor possuindo ambas as funções. [0029] A máquina elétrica rotativa 100 inclui um estator 110, o rotor 10 disposto radialmente para dentro do estator 110, e um eixo rotativo 115. O estator 110 é configurado para incluir um núcleo de estator geralmente cilíndrico 111, uma bobina de estator 114 enrolada em torno de múltiplos dentes 112 projetados a partir da superfície circunferencial interno do núcleo do estator 111. O estator 110 é fixado ao lado interno de um envoltório (não ilustrado).

[0030] O rotor 10 é um elemento cilíndrico configurado de modo que o eixo rotativo 115 seja inserido no rotor 10 durante o uso. O rotor 10 é disposto dentro do envoltório durante o uso. Dentro do envoltório, o rotor 10 é disposto radialmente para dentro do estator 110 de modo a estar voltado para o estator 110. Nesse estado, ambas as extremidades do eixo rotativo 115 são suportadas de forma rotativa por suportes (não ilustrados) com relação ao envoltório. Um espaço na direção radial é formado entre uma superfície circunferencial externa do rotor 10 e uma superfície circunferencial interna do estator 110. Os ímãs 16 são dispostos em múltiplas posições na direção circunferencial do rotor 10, como descrito posteriormente. Dessa forma, a máquina elétrica rotativa 100 é formada. Na descrição a seguir, uma direção radial de rotor denota uma direção de radiação a partir do rotor 10, isto é, uma direção radial do rotor 10, e uma direção circunferencial de rotor denota uma direção ao longo de um formato circular em torno do eixo geométrico central do rotor 10. Uma direção axial de rotor denota uma direção ao longo do eixo geométrico central do rotor 10.

[0031] O rotor 10 inclui um núcleo de rotor 12 e ímãs 16 que são ímãs permanentes embutidos no núcleo de rotor 12 em múltiplas posições na direção circunferencial do núcleo de rotor 12. EspecificamenPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 14/89

8/20 te, o núcleo de rotor 12 é formado pelo empilhamento, na direção axial, de múltiplas placas de aço em formato de disco 13 fitas de um material magnético. Um furo de eixo 12a é formado na parte central do núcleo de rotor 12, e múltiplos furos de ímã 14 são formados em torno do orifício do eixo 12a. O eixo rotativo 115 é fixado ao furo de eixo 12a. Os múltiplos furos de ímã 14 são formados de modo a estenderem na direção axial do rotor nas múltiplas posições na direção circunferencial do núcleo de rotor 12. Os ímãs 16 são inseridos nos furos de ímã 14, e são fixados aos mesmos pelas partes de resina 20 descritas posteriormente.

[0032] Cada um dos múltiplos ímãs 16 é formado em um formato retangular, tipo paralelepípedo, como um todo, e em um formato longo na direção axial do rotor. Cada imã 16 inclui duas primeiras superfícies 17a, 17b que são paralelas à direção axial do rotor e estão voltadas para a direção radial do rotor, e duas segundas superfícies 18a, 18b que são paralelas à direção axial do rotor e estão voltadas para a direção circunferencial do rotor. As duas primeiras superfícies 17a, 17b estão respectivamente voltadas para fora e para dentro geralmente na direção radial do rotor. As duas segundas superfícies 18a, 18b estão respectivamente voltadas para um lado e para o outro lado geralmente na direção circunferencial de rotor. Especificamente, os múltiplos furos de ímã 14 são dispostos de tal forma que os dois furos de ímã sejam definidos como um conjunto e múltiplos conjuntos de furos de ímã 14 sejam dispostos em múltiplas posições na direção circunferencial do núcleo de rotor 12. Os dois furos de ímã 14, em cada conjunto, são dispostos em um formato de V abrindo na direção radial de rotor (direção ascendente na figura 2). A figura 2 ilustra um único furo de ímã 14 de cada conjunto de furos de ímã 14. O furo de ímã 14 inclui duas partes de superfície plana 14a, 14b em uma parte intermediária da direção circunferencial do rotor, que são inclinadas com relação à direção

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9/20 circunferencial do rotor e paralelas uma à outra. Um espaço definido entre as duas partes de superfície planas 14a, 14b é uma parte de inserção de ímã em um formato retangular, tipo paralelepípedo, longo, na direção axial do rotor.

[0033] Os múltiplos ímãs 16 são inseridos em partes de inserção de ímã respectivas dos múltiplos furos de ímã 14, um por um. Nesse momento, espaços são formados em ambas as extremidades na direção circunferencial do rotor de cada furo de ímã 14. A resina, como um material de fixação de ímã em um estado fundido, é despejada dentro desses espaços, e é endurecida aí, para, dessa forma, formar as partes de resina 20 que se estendem basicamente na direção axial. Essas partes de resina 20 fixam os ímãs 16 com relação ao núcleo de rotor

12. Na figura 2, as partes de resina 20 são indicadas pelo entrelaçamento de pontos de meio tom. As partes de resina 20 são formadas despejando-se a resina fundida a partir de uma extremidade de cada furo de ímã 14 com os ímãs 16 inseridos nos respectivos furos de ímã 14, endurecendo-se a resina com calor, e resfriando a resina para uma temperatura normal.

[0034] A figura 3 é uma vista correspondendo à figura 2, para explicar as definições das primeiras superfícies 17a, 17b e segundas superfícies 18a, 18b de cada ímã 16. Em cada ímã 16, as duas primeiras superfícies 17a, 17b são superfícies voltadas para as partes de superfície plana 14a, 14b de cada furo de ímã 14, e essas superfícies possuem ângulos a1, a2, de menos de 45 , que são definidos, respectivamente, por um plano D1 e um plano D2, ortogonais à direção radial do rotor. A primeira superfície 17a que é uma primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies 17a, 17b é uma superfície voltada radialmente para fora, geralmente na direção radial de rotor, e a outra primeira superfície 17b das primeiras superfícies 17a, 17b é uma superfície voltada radialmente para dentro geralmente na direção radial

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10/20 do rotor. Adicionalmente, em cada ímã 16, as duas segundas superfícies 18a, 18b são superfícies voltadas para as partes de resina 20 localizadas em ambos os lados na direção circunferencial de rotor. As duas segundas superfícies 18a, 18b são superfícies possuindo os ângulos β1, β2 de mais de 45 , que são respectivamente definidas pelo plano D1 e o plano D2 ortogonais à direção radial do rotor. A segunda superfície 18a que é uma segunda superfície das duas segundas superfícies 18a, 18b é uma superfície voltada para um lado geralmente na direção circunferencial do rotor, e a outra segunda superfície 18b das segundas superfícies 18a, 18b é uma superfície voltada para o outro lado geralmente na direção circunferencial do rotor. Na figura 3, a direção circunferencial de rotor indica uma direção de uma linha tangencial de um círculo que coincide com a direção circunferencial do rotor. O plano D1 e o plano D2 são paralelos a essa linha tangencial. [0035] A direção de magnetização de cada ímã 16 é uma direção ortogonal para as primeiras superfícies respectivas 17a, 17b. Em uma parte do rotor 10 ilustrado na figura 2, o ímã 16 é magnetizado de modo que a primeira superfície 17a localizada fora na direção radial do rotor do ímã 16 se torne um polo N, e a primeira superfície 17b localizada para dentro na direção radial do rotor do ímã 16 se torne um polo

S.

[0036] Os múltiplos ímãs 16 são configurados de modo que cada dois ímãs adjacentes 16 que formam um formato de V sejam definidos como sendo um conjunto singular, e cada conjunto de ímãs 16 forme um único polo magnético.

[0037] Adicionalmente, como ilustrado nas figuras 1 e 2, em cada ímã 16, ambas as extremidades na direção axial do rotor de cada uma das duas primeiras superfícies 17a, 17b são cobertas com filmes de isolamento elétrico 19. Os filmes de isolamento elétrico 19 são formados por um material de isolamento elétrico tal como resina, e são forPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 17/89

11/20 necidos para as partes de filme de formação de alvo de cada ímã 16 em uma etapa de formação de filme. Juntamente com isso, em cada uma das duas superfícies 17a, 17b, uma região de superfície lateral entre ambas as extremidades da primeira superfície que são cobertas com os filmes de isolamento elétrico 19 não é coberta com o filme de isolamento elétrico. Adicionalmente, em cada ímã 16, as duas segundas superfícies 18a, 18b (figura 2, figura 3) não são cobertas com esses filmes de isolamento elétrico.

[0038] Em um estado no qual cada ímã 16 é inserido em cada furo de ímã 14, ambas as extremidades respectivas na direção axial do rotor das primeiras superfícies 17a, 17b do ímã 16 estão em contato com as respectivas partes de superfície plana 14a, 14b do furo de ímã 14 através de filmes de isolamento elétrico 19. As regiões de superfície lateral entre ambas as respectivas extremidades das primeiras superfícies 17a, 17b do ímã 16 estão fora de contato com as respectivas partes de superfície plana 14a, 14b do furo de ímã 14.

[0039] A seguir, no método de fabricação do rotor 10, o método de fixação de cada ímã 16 a cada furo de ímã 14 com a resina, será descrito. O método de fabricação do rotor 10 inclui uma etapa de fixação de guia e uma etapa de despejo de resina.

[0040] A figura 4 é uma vista ilustrando a etapa de despejo de resina dentro de cada furo de ímã 14 no método de fabricação do rotor 10, e é uma vista em corte correspondendo a uma parte na direção circunferencial do rotor 10. Na etapa de fixação de guia, como ilustrado na figura 4, em um estado no qual cada ímã 16 está disposto em cada furo de ímã 14, guias de posicionamento 24 são respectivamente fixados em ambas as extremidades na direção axial de rotor do núcleo de rotor 12 de modo a cobrir as aberturas em ambas as extremidades de cada furo de ímã 14. Cada guia de posicionamento 24 é uma matriz em um formato de disco, possuindo uma superfície lateral no lado do

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12/20 núcleo de rotor 12 de onde duas projeções de pino 25 se projetam, e as projeções de pino 25 são inseridas nos furos de ímã 14 de modo que duas projeções de pino 25 se projetem a partir de cada posição dentre as múltiplas posições voltadas para os múltiplos furos de ímã

14. Cada projeção de pino 25 é formada em um formato de cone truncado possuindo um diâmetro gradualmente menor na direção de sua extremidade dianteira. As superfícies circunferenciais externas das duas projeções de pino 25 são empurradas contra cada extremidade na direção axial de rotor do ímã 16, a partir de cada lado na direção circunferencial de rotor do ímã 16. Com essa configuração, uma força de compressão é aplicada ao ímã 16 a partir de cada lado por duas projeções de pino 25 em uma direção ortogonal a duas segundas superfícies 18a, 18b (direção indicada por uma seta γ na figura 2).

[0041] Na etapa de despejo de resina, em um estado no qual cada extremidade de cada ímã 16 é mantida por duas projeções de pino 25 de cada guia de posicionamento 24 de modo a evitar o movimento do ímã 16, a resina é despejada e endurecida dentro de cada furo de ímã 14. Nesse momento, a resina fundida é despejada através de um furo de despejo de resina 26 formado em um (o guia superior na figura 4) dos dois guias de posicionamento 24 na direção indicada por uma seta P na figura 4 de modo a ser endurecida entre o furo de ímã 14 e o ímã 16. Por exemplo, em um dos guias de posicionamento 24, o furo de despejo de resina 26 é formado em uma posição voltada para a superfície de extremidade na direção axial do rotor do ímã 16. No estado no qual a resina é despejada e endurecida em cada furo de ímã 14, quando cada guia de posicionamento 24 é removido do rotor 10, recessos de formato circular 21 (figura 2) que são marcas de inserção das projeções de pino 25 de cada guia de posicionamento 24 são formados em cada extremidade na direção circunferencial de rotor do furo de ímã 14.

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13/20 [0042] O furo de despejo de resina pode ser formado em cada um dos dois guias de posicionamento 24. Nesse caso, a resina fundida é despejada dentro de cada furo de ímã 14 através dos furos de despejo de resina a partir de ambas as extremidades na direção axial do rotor do furo de ímã 14. Adicionalmente, o comprimento na direção axial de rotor do ímã 16 é mais curto do que o comprimento na direção axial de rotor do furo de ímã 14, e espaços respectivos formados entre ambas as extremidades de abertura de cada furo de ímã 14 e ambas as superfícies de extremidade na direção axial do rotor de cada furo de ímã 14 também são carregadas com a resina. A figura 1 ilustra que os espaços são formados entre as regiões de superfície lateral respectivas entre ambas as extremidades respectivas das primeiras superfícies 17a, 17b de cada ímã 16 que são cobertas com os filmes de isolamento elétrico 19, e o furo de ímã 14, mas partes correspondentes a esses espaços são de fato carregadas com a resina também. Os múltiplos ímãs 16 são fixados ao núcleo de rotor 12 da forma acima, para, desse modo, formar o rotor 10.

[0043] De acordo com o rotor configurado acima 10, ambas as extremidades respectivas na direção axial do rotor das duas primeiras superfícies 17a, 17b paralelas à direção axial do rotor são cobertas com os filmes de isolamento elétrico. Com essa configuração, é possível se reduzir ou eliminar partes de contato entre os ímãs 16 e o núcleo de rotor 12 sem quaisquer filmes de isolamento elétrico 19 intercalados entre os mesmos. De acordo, é possível se suprimir a ocorrência de uma grande corrente de circulação através dos ímãs 16 e do núcleo de rotor 12, para, dessa forma, reduzir a perda por corrente turbilhonada. Adicionalmente, em cada ímã 16, apesar de ambas as extremidades respectivas na direção axial do rotor das duas primeiras superfícies 17a, 17b serem cobertas com filmes de isolamento elétrico 19, em cada uma das primeiras superfícies 17a, 17b, a região de suPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 20/89

14/20 perfície lateral entre ambas as extremidades cobertas com filme de isolamento elétrico 19 não é coberta com filme de isolamento elétrico, tampouco. Todas as superfícies das duas segundas superfícies 18a, 18b não são cobertas com filmes de isolamento elétrico. De acordo, as superfícies nas quais os filmes de isolamento elétrico são formados em cada ímã 16 são reduzidas, para, dessa forma, reduzir o custo do rotor 10.

[0044] Em cada ímã 16, ambas as extremidades respectivas na direção axial do rotor das duas primeiras superfícies 17a, 17b são cobertas com filmes de isolamento elétrico 19. De acordo, diferentemente da configuração na qual todas as superfícies de cada ímã 16 não são cobertas com filmes de isolamento elétrico, as duas primeira superfícies 17a, 17b de cada ímã 16 podem estar em contato com a superfície interna de cada furo de ímã 14 através dos filmes de isolamento elétrico 19, e, dessa forma, é possível se restringir de forma estável a posição na direção ortogonal às primeiras superfícies do ímã 16, dentro do furo de ímã 14.

[0045] Adicionalmente, de acordo com o método de fabricação acima do rotor mencionado acima, na etapa de fixação de guia e na etapa de despejo de resina, a resina é despejada dentro de cada furo de ímã 14 no estado no qual o movimento do ímã 16 na direção ortogonal com relação às segundas superfícies 18a, 18b do ímã 16 é impedido pelas projeções de pino 25 dos guias de posicionamento 24 (figura 4). De acordo, é possível se impedir que cada ímã 16 seja fixado ao núcleo de rotor 12 quando as segundas superfícies 18a, 18b do ímã 16 entram em contato direto com o núcleo de rotor 12, suprimindo, dessa forma, a piora da perda devido à perda de corrente turbilhonada.

[0046] A figura 5 é uma vista transversal parcial de uma máquina elétrica rotativa 100a incluindo um rotor 10a de outro exemplo da moPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 21/89

15/20 dalidade. A figura 6 é uma vista transversal tirada ao longo da linha VIVI da figura 5 em uma parte na direção circunferencial do rotor 10a. A figura 7 é uma vista transversal tirada ao longo da linha VII-VII da figura 5 na parte na direção circunferencial do rotor 10a.

[0047] Na configuração do presente exemplo, diferentemente das configurações da figura 1 à figura 4, o rotor 10a inclui placas de extremidade 22 dispostas em ambas as extremidades na direção axial do rotor do rotor 10a. Cada placa de extremidade 22 é formada por um material não magnético em um formato de disco de tal forma que o eixo rotativo 115 seja inserido e fixado em um furo central 22a formado no centro da placa de extremidade 22. Por exemplo, a placa de extremidade 22 é formada por alumínio, uma liga de alumínio, ou um metal não magnético tal como aço inoxidável não magnético. O núcleo de rotor 12 é mantido por duas placas de extremidade 22 a partir de ambos os lados na direção axial do rotor do núcleo de rotor 12. Cada placa de extremidade 22 corresponde a um elemento de posicionamento para evitar o movimento do ímã 16 na direção predeterminada, como descrito posteriormente.

[0048] Na placa de extremidade 22 que é uma (a da esquerda na figura 5 e a superior na figura 6) dentre as duas placas de extremidade 22, em múltiplas posições na direção circunferencial de rotor que estão voltadas para uma extremidade respectiva dentre os múltiplos furos de ímã 14, os furos de despejo de resina 22b, se estendendo através da placa de extremidade na direção axial de rotor, são formados.

[0049] Adicionalmente, como ilustrado na figura 6, cada placa de extremidade 22 possuindo uma superfície lateral no lado do núcleo de rotor 12, a partir do qual duas projeções de pino 22c se projetam, e as projeções de pino 22c, são inseridas nos furos de ímã 14 dispostos de modo que duas projeções de pino 22c se projetem a partir de cada posição dentre as múltiplas posições voltadas para os múltiplos furos de

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16/20 ímã 14. Cada projeção de pino 22c é formada em um formato de cone truncado possuindo um diâmetro gradualmente menor na direção de sua extremidade dianteira. As superfícies circunferenciais externas das duas projeções de pino 22c são empurradas contra cada extremidade na direção axial do rotor do ímã 16, a partir de cada lado na direção circunferencial de rotor do ímã 16. Com essa configuração, uma força de compressão é aplicada ao ímã 16 a partir de cada lado por duas projeções de pino 25 e uma direção ortogonal às duas segundas superfícies 18a, 18b (direção indicada por uma seta δ na figura 7). De acordo, cada placa de extremidade 22 impede o movimento de cada ímã 16 na direção ortogonal para as segundas superfícies 18a, 18b que é uma direção predeterminada do ímã 16.

[0050] Quando a resina é despejada dentro de cada furo de ímã 14, a resina fundida é despejada dentro do furo de ímã 14 através de um furo de despejo de resina 22b em um estado no qual as placas de extremidade 22 são localizadas em ambas as extremidades na direção axial de rotor do núcleo de rotor 12, como indicado por uma seta Q na figura 6. Depois de ser aquecida e endurecida, a resina é resfriada para a temperatura normal de modo a ser formada dentro de cada parte de resina 20.

[0051] De acordo com a configuração acima, as projeções de pino 22c podem impedir que as segundas superfícies 18a, 18b de cada ímã 16 que são formadas sem quaisquer filmes de isolamento elétrico entrem em contato direto com o núcleo de rotor 12, para, dessa forma, suprimir a piora da perda decorrente de perda por corrente turbilhonada. Adicionalmente, diferentemente das configurações das figuras de 1 a 4, se torna desnecessário a formação de formatos especiais para as projeções de pino em uma matriz para despejo de resina. No presente exemplo, as outras configurações e a operação são iguais às configurações das figuras de 1 a 4. Ambas as placas de extremidade 22 poPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 23/89

17/20 dem ser formadas com furos para se despejar a resina.

[0052] A figura 8 é uma vista correspondendo à figura 2 e ilustrando um rotor 10b de outro exemplo da modalidade. Na configuração do presente exemplo, diferentemente das configurações das figuras de 1 a 4, em cada ímã 16, ambas as extremidades na direção axial do rotor de apenas uma primeira superfície 17a (a superfície superior na figura 8) das primeiras superfícies 17a, 17b são cobertas com filmes de isolamento elétrico 19. Em cada ímã 16, a outra primeira superfície 17b (a superfície inferior na figura 8) das duas primeiras superfícies 17a, 17b, incluindo ambas as extremidades na direção axial de rotor da primeira superfície 17b, é completamente coberta sem quaisquer filmes de isolamento elétrico, de modo que a outra primeira superfície 17b esteja fora do contato direto com o núcleo de rotor 12. Espaços entre a outra primeira superfície 17b e uma parte de superfície plana 14b de cada furo de ímã 14 são carregados com resina.

[0053] Antes de a resina ser despejada dentro de cada furo de ímã 14, como com a configuração da figura 4, em um estado no qual os guias de posicionamento 24 (ver figura 4) são dispostos em ambos os lados na direção axial do rotor do núcleo de rotor 12, uma primeira superfície 17a de cada ímã 16 é colocada em contato com a parte de superfície plana 14a do furo de ímã 14 através do filme de isolamento elétrico 19. Nesse estado, a resina fundida é despejada dentro do furo de ímã 14 e, depois disso, é endurecida para ser formada na parte de resina 20.

[0054] De acordo com a configuração acima, em comparação com as configurações das figuras de 1 a 4, as superfícies nas quais os filmes de isolamento elétrico 19 são formados em cada ímã 16 são adicionalmente reduzidas, para, dessa forma, reduzir ainda mais o custo do rotor 10b. Diferentemente da configuração na qual nenhum filme isolante é formado em toda a superfície de cada ímã 16, uma primeira

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18/20 superfície 17a de cada ímã 16 é colocada em contato com a superfície interna do furo de ímã 14 através do filme de isolamento elétrico 19 de modo a restringir de forma estável a posição do ímã 16 na direção ortogonal à primeira superfície 17a do ímã 16 no furo de ímã 14. No presente exemplo, as outras configurações e a operação são iguais às das figuras de 1 a 4. No presente exemplo, uma primeira superfície das duas primeiras superfícies 17a, 17b de cada ímã 16 é definida como sendo a primeira superfície 17b que está voltada para dentro da direção radial do rotor, e a outra primeira superfície pode ser definida para ser a primeira superfície 17a que está voltada para fora da direção radial de rotor. Nesse caso, apenas na primeira superfície 17b das duas primeiras superfícies, ambas as extremidades na direção axial de rotor são cobertas com os filmes de isolamento elétrico, de modo que uma primeira superfície 17b seja colocada em contato com a parte de superfície plana 14b do furo de ímã 14 através dos filmes de isolamento elétrico. O espaço entre a outra primeira superfície 17a e a parte de superfície plana 14a de cada furo de ímã 14 é carregado com resina. Como com as configurações das figuras de 1 a 4, na configuração na qual em cada ímã 16, as duas primeiras superfícies 17a, 17b são ambas formadas com filmes de isolamento elétrico 19, como o presente exemplo, podem ser configuradas para trazer apenas uma primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies 17a, 17b para o contato com a superfície interna de cada furo de ímã 14 através de filmes de isolamento elétrico 19.

[0055] A figura 9 é uma vista correspondendo à figura 7, e ilustrando um rotor 10b de outro exemplo da modalidade. Na configuração do presente exemplo, diferentemente das configurações das figuras de 5 a 7, nenhum furo de despejo de resina é formado em ambas as placas de extremidade 22. Cada ímã 16 disposto em cada furo de ímã 14 é mantido pelas placas de extremidade 22 que são elementos de posiPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 25/89

19/20 cionamento dispostos em ambas as extremidades na direção axial de rotor do rotor 10b.

[0056] Adicionalmente, como com a configuração da figura 8, apenas em uma primeira superfície 17a (a superior da figura 9) das duas primeiras superfícies 17a, 17b de cada ímã 16, ambas as extremidades na direção axial de rotor são cobertas com os filmes de isolamento elétrico 19. A uma primeira superfície 17a é colocada em contato com a superfície interna de cada furo de ímã 14 através de filmes de isolamento elétrico 19. A outra primeira superfície 17b (inferior na figura 9) das duas primeiras superfícies 17a, 17b em cada ímã 16, incluindo ambas as extremidades da mesma na direção axial do rotor, é totalmente coberta sem quaisquer filmes de isolamento elétrico. De tal modo a formar o espaço entre a outra primeira superfície 17b e o núcleo de rotor 12, as projeções de pino 22c das placas de extremidade acima 22 entram em contato com o ímã 16 de modo a evitar o movimento do ímã 16 na direção ortogonal às segundas superfícies 18a, 18b. Em um estado no qual cada ímã 16 é retido pelas placas de extremidade 22, cada furo de ímã 14 é carregado sem resina, e um rotor 10c é, dessa forma, formado nesse estado.

[0057] De acordo com a configuração acima, sem utilização de resina para fixação dos ímãs, a piora da perda causada por um contato entre a outra primeira superfície 17b de cada ímã 16 e o núcleo de rotor 12 pode ser suprimida. No presente exemplo, as outras configurações e operações são iguais às configurações das figuras de 1 a 4, às configurações das figuras de 5 a 7, e às configurações da figura 8. No presente exemplo, a uma primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies 17a, 17b de cada ímã 16 pode ser definida como sendo a primeira superfície 17b voltada para dentro da direção radial de rotor, e a outra primeira superfície pode ser definida como sendo a primeira superfície 17a voltada para fora da direção radial de rotor. Nesse caso,

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20/20 apenas em uma primeira superfície 17b dentre as duas primeiras superfícies, ambas as extremidades na direção axial de rotor são cobertas com os filmes de isolamento elétrico, e uma primeira superfície 17b é colocada em contato com a superfície interna do furo de ímã 14 através dos filmes de isolamento elétrico 19. Adicionalmente, as projeções de pino das placas de extremidade 22 são colocadas em contato com cada ímã 16 de modo a formar o espaço entre a outra primeira superfície 17a e o núcleo de rotor 12.

[0058] Na descrição acima, é exemplificado que o fornecimento de cada guia de posicionamento 24 (figura 4) ou de cada placa de extremidade 22 (figura 5, figura 6) é realizado com as projeções de pino para evitar o movimento do ímã 16; no entanto, o formato de cada projeção não está limitado a um formato tipo pino, e vários formatos, tal como um formato de bloco, podem ser empregados. Nas configurações das figuras de 1 a 4, ou na configuração da figura 8, as placas de extremidade podem ser dispostas em ambas as extremidades na direção axial do rotor.

[0059] Nas configurações dos exemplos respectivos acima, é exemplificado que os ímãs 16 são dispostos em múltiplas posições na direção circunferencial do rotor de tal forma que os dois ímãs 16 em cada conjunto sejam dispostos em um formato de V; no entanto, os ímãs podem ser dispostos em uma direção linear ao longo da direção circunferencial de cada ímã no rotor. Nesse caso, em cada ímã, duas superfícies voltadas para ambos os lados na direção radial de rotor são as primeiras superfícies, e as duas superfícies voltadas para ambos os lados na direção circunferencial de rotor são as segundas superfícies.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rotor para uma máquina elétrica rotativa, o rotor caracterizado pelo fato de compreender:

um núcleo de rotor (12) possuindo furos de ímã; e ímãs (16) inseridos nos furos de ímã do núcleo de rotor (12), cada um dos ímãs (16) incluindo duas primeiras superfícies (17a, 17b) voltadas, respectivamente, para fora e para dentro de uma direção radial de rotor, e duas segundas superfícies (18a, 18b) voltadas, respectivamente, para um lado e para outro lado de uma direção circunferencial de rotor;

ambas as extremidades em uma direção axial de rotor de pelo menos uma primeira superfície dentre as duas primeira superfícies (17a, 17b) são cobertas com filmes de isolamento elétrico; e uma região de superfície lateral entre ambas as extremidades de uma primeira superfície que são cobertas com filmes de isolamento elétrico, e as duas segundas superfícies (18a, 18b) não são cobertas com filmes de isolamento elétrico.
2. Rotor para a máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:

elementos de posicionamento (22) configurados para evitar o movimento de cada ímã (16) em uma direção ortogonal às segundas superfícies (18a, 18b) do ímã (16), em que os elementos de posicionamento (22) são dispostos em ambas as extremidades na direção axial do rotor.
3. Rotor para a máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de:

ambas as extremidades na direção axial do rotor, dentre apenas uma primeira superfície, serem cobertas com os filmes de isoPetição 870180131993, de 19/09/2018, pág. 28/89

2/3 lamento elétrico; e a outra primeira superfície dentre as duas primeiras superfícies (17a, 17b) estar fora do contato direto com o núcleo de rotor (12).
4. Rotor para a máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:

elementos de posicionamento (22) configurados para evitar o movimento de cada ímã (16) em uma direção ortogonal às segundas superfícies (18a, 18b), em que ambas as extremidades na direção axial do rotor, de apenas uma primeira superfície, são cobertas com os filmes de isolamento elétrico;

a outra primeira superfície das duas primeiras superfícies (17a, 17b) está fora do contato direto com o núcleo de rotor (12); e os elementos de posicionamento (22) são dispostos de modo que um espaço seja formado entre a outra primeira superfície e o núcleo de rotor (12).
5. Método de fabricação do rotor para a máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender:

uma etapa de fixação de guia para fixar guias de posicionamento (24) respectivamente em ambas as extremidades, na direção axial do rotor do núcleo de rotor (12), de modo a cobrir as aberturas de extremidade de cada furo de ímã, em um estado no qual cada ímã (16) é disposto em cada furo de ímã; e uma etapa de despejo de resina para despejar e endurecer a resina entre cada furo de ímã e cada ímã (16) através de um furo formado em pelo menos um dos guias de posicionamento (24), em um

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3/3 estado no qual ambas as extremidades do ímã (16) são mantidas por duas projeções de pino (25) de cada guia de posicionamento (24), as duas projeções de pino sendo inseridas em cada furo de ímã de modo a evitar o movimento do ímã em uma direção ortogonal às segundas superfícies do ímã.