BR112013031443B1

BR112013031443B1 - Rotor de máquina elétrica rotativa, máquina elétrica rotativa e método para produção de rotor de máquina elétrica rotativa

Info

Publication number: BR112013031443B1
Application number: BR112013031443-5A
Authority: BR
Inventors: Yoshitada YAMAGISHI; Yuta WATANABE
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2020-02-11
Also published as: US9608485B2; JP5614501B2; US20140077652A1; CN103597714A; WO2012169043A1; EP2722968A4; EP2722968A1; AU2011370188B2; RU2554119C1; AU2011370188A1; EP2722968B1; JPWO2012169043A1; CN103597714B; BR112013031443A2

Abstract

resumo patente de invenção: "rotor de máquina elétrica rotativa, máquina elétrica rotativa e método para produção de rotor de máquina elétrica rotativa". a presente invenção refere-se a um rotor para uma máquina elétrica rotativa que é capaz de minimizar os aumentos nas perdas por corrente parasita através de um ímã, enquanto tornando desnecessário o processamento do filme isolante da superfície do ímã. o rotor para a máquina elétrica rotativa inclui: um núcleo de rotor tendo um furo de inserção de ímã estendido no interior; um ímã inserido no furo de inserção do ímã; e um enchimento isolante que é cheio entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã, de modo a firmar o ímã. o ímã é firmado pelo enchimento em uma tal maneira, que a superfície do ímã dentro do furo de inserção do ímã fica em uma posição inclinada com relação à direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ROTOR DE MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA, MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE ROTOR DE MÁQUINA ELÉTRICA ROTATIVA.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a rotores de máquina elétrica rotativa, as próprias máquinas elétricas rotativas e métodos para fabricação dos rotores de máquina elétrica rotativa e, em particular, a um rotor de máquina elétrica rotativa ou semelhante com um ímã permanente embutido.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Convencionalmente, rotores incluindo um ímã permanente embutido são conhecidos para máquinas elétricas rotativas, tal como motores e geradores de força. Esse tipo de rotor é também chamado um “rotor do tipo de ímã permanente interior (IPM)”. Em tal rotor do tipo IPM, o núcleo do rotor formado de um corpo de ímã cilíndrico inclui um furo de inserção do ímã que se estende na direção axial perto do lado interno da superfície circunferencial externa do núcleo do rotor. Um ímã permanente é inserido no furo de inserção do ímã e fixado com adesivo com um material de resina.

Por exemplo, JP 2011-4529 A (Documento de Patente 1) revela um rotor do tipo IPM. Nesse rotor, um núcleo de rotor cilíndrico, no qual placas de aço eletromagnéticas 1 são laminadas internamente e incluem um ímã permanente embutido formando polos magnéticos. Duas chapas finais são fornecidas em extremidades respectivas do núcleo do rotor. O núcleo do rotor e o ímã são fixados pelas chapas finais. Cada uma das chapas finais é dotada com porções de lingueta que se curvam no aro externo. As porções de lingueta pressionam uma parte de uma superfície lateral do núcleo do rotor. É descrito que esse rotor pode conseguir uma estrutura de alta resistência e suprimir efetivamente o fluxo de dispersão do ímã permanente.

JP 2010-183692 A (Documento de Patente 2) descreve um ímã de motor que é inserido em uma fenda produzida em uma direção ao longo da direção axial de um rotor. Esse ímã do motor é formado por dois ou mais ímãs segmentados que são empilhados na direção axial do rotor. Um filme

2/18 de óxido é formado ao redor de cada um dos ímãs segmentados pela oxidação dos ímãs segmentados.

Adicionalmente, JP 2005-94845 A (Documento de Patente 3) descreve um rotor de uma máquina elétrica rotativa do tipo de ímã permanente, no qual um ímã permanente é inserido e fixado em um furo de inserção do ímã de um núcleo de ferro do rotor formado pela laminação de múltiplos elementos de placa de núcleo de ferro anular. É descrito que o ímã permanente é formado por dois ou mais ímãs unitários que são alinhados em uma linha na direção axial e revestidos com resina para formar uma forma de barra.

DOCUMENTO DA TÉCNICA RELACIONADA

Documento de Patente

Documento de Patente 1: JP 2011-4529 A

Documento de Patente 2: JP 2010-183692 A

Documento de Patente 3: JP 2005-94845 A

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Problemas a serem resolvidos pela invenção

Em um ímã permanente embutido em um núcleo de rotor em um rotor do tipo IPM descrito no Documento de Patente 1 acima, o processamento do filme de isolamento pode ser executado com um filme de óxido, revestimento de resina ou semelhante como descrito nos Documentos de Patente 2 e 3 acima. Isso é porque tal processamento do filme de isolamento é efetivo a fim de melhorar o rendimento do motor suprimindo uma perda por corrente parasita do ímã, que aumenta já que a corrente parasita fluindo na direção axial do rotor através da superfície e dentro do ímã permanente aumenta mesmo se as placas de aço forem isoladas uma das outras, quando um ímã permanente condutivo contata diretamente um núcleo do rotor feito, por exemplo, de um laminado de placa de aço.

Entretanto, de modo a criar ou formar o filme de óxido em uma superfície de um ímã permanente para ter uma espessura desejada, o ímã permanente deve ser deixado por dois dias, por exemplo, em uma atmosfera particular (fazer referência ao Documento de Patente 2). Portanto, um au

3/18 mento do custo não pode ser evitado por causa do período de fabricação mais longo do ímã permanente.

Adicionalmente, como descrito no Documento de Patente 3 acima, quando um revestimento de resina é formado ao redor de um ímã permanente antecipadamente, o rendimento do torque é reduzido devido a uma maior abertura entre o ímã permanente e o núcleo do rotor, além do aumento do custo de fabricação no ímã permanente.

Um objetivo da presente invenção é apresentar um rotor de máquina elétrica rotativa, a própria máquina elétrica rotativa e um método para fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa que pode suprimir um aumento da perda por corrente parasita através de um ímã enquanto eliminando a necessidade do processamento do filme de isolamento em uma superfície do ímã.

Meios para resolução dos problemas

Um rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a presente invenção é um rotor de máquina elétrica rotativa com um ímã embutido. O rotor de máquina elétrica rotativa inclui um núcleo de rotor com um furo de inserção do ímã que se estende no interior; um ímã inserido no furo de inserção do ímã; e um enchimento isolante cheio entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã para fixar o ímã; em que o ímã é fixado com o enchimento, tal que uma superfície do ímã dentro do furo de inserção do ímã fica inclinada, com relação à direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã.

Em um rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a presente invenção, o furo de inserção do ímã pode ser formado ao longo da direção axial do núcleo do rotor; o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma quadrilateral alongada; e o ímã pode contatar a parede interna do furo de inserção do ímã no canto em um lado da extremidade axial e no outro canto no outro lado da extremidade axial que fica oposta diagonalmente ao canto do um lado da extremidade axial.

Nesse caso, o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma de paralelogramo e superfícies da extremidade axial que são nivela

4/18 das com as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor. Alternativamente, o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma retangular.

Em um rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a presente invenção, o ímã pode ser segmentado em uma pluralidade de pedaços magnéticos; e o enchimento pode ser cheio entre cada um dos pedaços de ímã em um modo integrado além de entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã.

Uma máquina elétrica rotativa, de acordo com outro aspecto da presente invenção é apresentada com o rotor tendo qualquer uma das estruturas acima e um estator disposto ao redor do rotor.

Um método para fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com ainda outro aspecto da presente invenção é um método de fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa com um ímã embutido, incluindo preparar um ímã e um núcleo do rotor com um furo de inserção do ímã estendido no interior; inserir o ímã no furo de inserção do ímã; posicionar, em uma matriz de molde, o núcleo do rotor com o ímã inserido no interior; manter o ímã com uma porção da matriz do molde, tal que a superfície do ímã dentro do furo de inserção do ímã fica inclinada com relação a uma direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã; encher um enchimento isolante entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã através de uma entrada provida com a matriz do molde para fixar o ímã no núcleo do rotor e montar, no eixo, o núcleo do rotor no qual o ímã está fixado com o enchimento.

Em um método para fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente invenção, o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma de paralelogramo e superfícies da extremidade axial que podem ser niveladas com as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor e, na sujeição, as superfícies laterais internas planas da matriz do molde podem encostar-se às superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor e às superfícies da extremidade axial do ímã, tal que o ímã pode ser mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.

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Adicionalmente, em um método para fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente invenção, o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma retangular e, na sujeição, as superfícies inclinadas das porções projetadas que se projetam nas superfícies laterais internas da matriz do molde podem encostar-se às superfícies da extremidade axial do ímã e pressionar o ímã na direção axial, tal que o ímã pode ser mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.

Adicionalmente, em um método para fabricação do rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente invenção, o ímã pode ter uma seção transversal axial de uma forma retangular; na sujeição, as superfícies inclinadas das porções projetadas que são elasticamente providas com a matriz do molde e capazes de se mover para frente e para trás podem tocar porções de canto das porções da extremidade axial do ímã e pressionar a porção da extremidade axial do ímã em uma direção substancialmente perpendicular à direção axial, tal que o ímã pode ser mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.

Efeitos da invenção

De acordo com o rotor de máquina elétrica rotativa da presente invenção, a área de contato entre o ímã e o núcleo do rotor é minimizada colocando o ímã, tal que a superfície do ímã fica inclinada com relação à direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã. Dessa maneira, mesmo sem o filme de isolamento formado na superfície do ímã, é possível evitar que a trajetória do circuito, através da qual a corrente parasita flui para o núcleo do rotor através do ímã, fique grande. Portanto, torna-se possível suprimir o aumento da perda por corrente parasita através do ímã enquanto eliminando a necessidade do processamento do filme de isolamento na superfície do ímã.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 mostra uma vista da seção transversal ao longo da direção axial do rotor da máquina elétrica rotativa de acordo com uma modalidade da presente invenção.

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A FIG. 2 mostra uma superfície da extremidade axial do núcleo do rotor mostrado na FIG. 1.

A FIG. 3 mostra uma vista ampliada de um polo magnético do núcleo do rotor mostrado na FIG. 2.

A FIG. 4 mostra uma vista da seção transversal tomada ao longo da linha A-A na FIG. 3.

A FIG. 5 mostra uma vista da seção transversal similar à FIG. 4, com um exemplo com um ímã permanente tendo uma seção transversal axial de forma retangular.

A FIG. 6 mostra um diagrama esquemático descrevendo como a corrente parasita flui para as placas de aço magnéticas formando um núcleo rotativo através de uma superfície de um ímã permanente no qual nenhum processamento de filme de isolamento é executado.

A FIG. 7 mostra um fluxograma descrevendo o método de fabricação do rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente modalidade.

A FIG. 8 mostra uma vista na qual o ímã permanente tendo a seção transversal axial da forma de um paralelogramo é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã do núcleo do rotor por uma matriz de molde.

A FIG. 9 mostra uma vista na qual o ímã permanente tendo a seção transversal axial da forma retangular é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã do núcleo do rotor por uma matriz de molde.

A FIG. 10 mostra outro exemplo no qual um ímã permanente tendo a seção transversal axial da forma retangular é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã do núcleo do rotor por uma matriz de molde.

A FIG. 11 mostra uma vista similar à FIG. 3, com uma variação do rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente invenção.

A FIG. 12 mostra uma vista similar à FIG. 3, com outra variação do rotor de máquina elétrica rotativa de acordo com a presente invenção.

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A FIG. 13 mostra uma vista similar à FIG. 9, com o núcleo do rotor da variação mostrada na FIG. 12 colocado em uma matriz do molde.

MELHOR MODO PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

Modalidades de acordo com a presente invenção (a seguir chamadas como “modalidade”) são descritas abaixo por referência aos desenhos anexos. Na descrição, formas específicas, materiais, numerais, direções ou semelhantes são fornecidos meramente como exemplos a fim de facilitar o entendimento da presente invenção e podem ser apropriadamente alterados de acordo com os usos, finalidades e especificações. Assume-se a partir do começo que quando duas ou mais modalidades e variações são incluídas na descrição abaixo, as características descritas dessas modalidades serão apropriadamente combinadas para serem usadas.

A FIG. 1 é uma vista da seção transversal ao longo da direção axial de um rotor de máquina elétrica rotativa 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção (a seguir simplesmente chamado “rotor”). Um estator cilíndrico 11 é disposto ao redor do rotor 10 com uma abertura predeterminada entre eles para construir uma máquina elétrica rotativa. Dois ou mais dentes são fornecidos na circunferência interna do estator 11 com um espaço igual entre eles, tal que os dentes se projetam para o interior na direção radial. Entre dentes adjacentes, fendas abertas do mesmo número que os dentes são fornecidas no lado circunferencial interno e em ambas as extremidades axiais. Bobinas do estator (não mostradas) enroladas ao redor dos dentes são inseridas nas fendas. Dessa maneira, quando a energia elétrica é aplicada nas bobinas do estator, um campo magnético rotativo que gira o rotor 10 é formado no lado interno do estator 11.

O rotor 10 é dotado com um núcleo de rotor cilíndrico 12 tendo um furo de eixo 23 no centro radial; um eixo 14 que é fixado de modo a penetrar através do furo de eixo 23 do núcleo do rotor 12; chapas finais 16 colocadas para contatar ambos os lados do núcleo do rotor 12 na direção axial (mostrada com a seta X) do eixo 14 (e núcleo do rotor 12) e um elemento de fixação 18 que fixa o núcleo do rotor 12 e as chapas finais 16 no eixo 14.

O núcleo do rotor 12 é formado de muitas placas de aço eletro

8/18 magnéticas laminadas na direção axial. Cada uma das placas de aço eletromagnéticas é processada pelo recorte de uma placa anular de placas de aço de silício ou semelhante tendo uma espessura de, por exemplo, 0,3 mm. As placas de aço eletromagnéticas formando o núcleo do rotor 12 são integralmente acopladas por um método, tais como plissagem, aderência e soldagem em blocos nos quais o núcleo do rotor 12 é segmentado em dois ou mais blocos na direção axial ou as placas de aço eletromagnéticas formando o núcleo do rotor 12 são integralmente acopladas como um conjunto. Cada uma das placas de aço eletromagnéticas formando o núcleo do rotor 12 é eletricamente isolada das outras pelo filme de isolamento formado na superfície da placa de aço.

Adicionalmente, dois ou mais polos magnéticos 24 (com referência à FIG. 2) são igualmente espaçados um do outro na direção circunferencial do núcleo do rotor 12. Cada um dos polos magnéticos 24 inclui um par de ímãs permanentes descritos em detalhes abaixo. Adicionalmente, o núcleo do rotor 12 fica localizado em uma posição circunferencial predeterminada no eixo 14 pelo encaixe por interferência ou encaixe por chaveta.

Adicionalmente, além da modalidade com uma laminação das placas de aço eletromagnéticas, o núcleo do rotor 12 pode ser formado de um núcleo magnético de pó prensado feito de pó magnético, tais como pó de metal magnético doce ou pó de óxido de metal magnético doce, ambos os quais são revestidos por aglutinante de resina, tal como resina de silício. O pó de metal magnético doce pode incluir ferro, liga com base em ferro-silício, liga com base em ferro-nitrogênio, liga com base em ferro-níquel, liga com base em ferro-carbono, liga com base em ferro-boro, liga com base em ferrocobalto, liga com base em ferro-fósforo, liga com base em ferro-níquelcobalto e liga com base em ferro-alumínio-silício.

O eixo 14 é formado, por exemplo, de uma barra de aço redonda. Uma porção de flange 15 que se projeta para fora na direção radial é formada ao longo da circunferência externa. Quando o rotor 10 é montado, essa porção de flange 15 toca uma das chapas finais 16 e funciona como uma porção de contato que determina a posição do núcleo do rotor 12 no

9/18 eixo 14 na direção axial.

Cada uma das chapas finais 16 é formada de uma placa circular tendo uma forma externa quase idêntica à superfície da extremidade axial do núcleo do rotor 12. É preferível que as chapas finais 16 sejam formadas de um material de metal não magnético, tais como alumínio e cobre. A razão para usar um material de metal não magnético é eliminar o curto-circuito do fluxo magnético nas porções da extremidade axial do ímã permanente formando o polo magnético. Entretanto, como o material não é limitado a um material de metal contanto que o material não seja magnético, as chapas finais 16 podem ser feitas de resina. Adicionalmente, o custo pode ser reduzido fabricando as chapas finais 16 menores do que o núcleo do rotor 12 ou eliminando as chapas finais 16.

O elemento de fixação 18 inclui uma porção de fixação cilíndrica 20 que é fixada no eixo 14 e uma porção de prensagem anular 22 que se projeta para fora na direção radial a partir de uma porção de extremidade da porção de fixação 20. O elemento de fixação 18 é fixado no eixo 14, tal que com o núcleo do rotor 12 e as duas chapas finais 16 sendo pressionadas para a porção de flange 15 pela porção de prensagem 22, a porção de fixação 20 é fixada no eixo 14 por um método de fixação, tais como plissagem, soldagem ou aparafusamento. Dessa maneira, o núcleo do rotor 12 é fixado no eixo 14 junto com as chapas finais 16.

A seguir, a estrutura do núcleo do rotor 12 é descrita por referência às FIGS. 2, 3 e 4. Embora a FIG. 2 mostre uma superfície de extremidade axial do núcleo do rotor 12, a seção transversal do núcleo do rotor 12 vertical a direção axial tem a mesma estrutura. A FIG. 3 mostra uma vista ampliada de um dos polos do ímã 24 na FIG. 2. Adicionalmente, a FIG. 4 é uma vista da seção transversal tomada ao longo da linha A-A na FIG. 3.

No centro do núcleo do rotor 12 tendo uma forma externa cilíndrica, é provido um furo do eixo 23 penetrando através do núcleo do rotor 12, através do qual o eixo 14 é inserido e fixado. Quando o núcleo do rotor 12 é fixado no eixo 14 pelo encaixe de interferência, o furo do eixo 23 tem uma forma circular e nenhuma chaveta é fornecida na porção de borda como

10/18 mostrado na FIG. 2. Ao contrário, quando o núcleo do rotor 12 é instalado no eixo 14 pelo encaixe de chaveta, chavetas (ou ranhuras de chaveta) são produzidas para projetar (ou ser rebaixadas) na porção de borda do furo do eixo 23.

Dois ou mais polos magnéticos 24 são fornecidos igualmente separados ao longo da circunferência externa do núcleo do rotor 12. A presente modalidade mostra, como um exemplo, oito polos magnéticos 24 que são dispostos em intervalos de 45 graus na direção circunferencial. Como cada polo magnético 24 tem uma estrutura idêntica, exceto a direção magnetizada do ímã permanente 26, um polo magnético 24 é descrito abaixo.

Cada polo magnético 24 inclui um par dos ímãs permanentes 26. Cada par dos ímãs permanentes 26 é embutido no núcleo do rotor 12 em uma posição perto da superfície circunferencial externa 13. Como mostrado na FIG. 3, dois ímãs permanentes 26 incluídos em cada polo magnético 24 tem uma forma e tamanho idênticos. Especificamente, cada ímã permanente 26 tem uma superfície de extremidade axial (e seção transversal) de uma forma retangular alongada com duas superfícies laterais curtas e duas superfícies laterais longas. O ímã permanente 26 é formado para ter substancialmente o mesmo comprimento que o núcleo do rotor 12 na direção axial. Entretanto, a forma e o tamanho do ímã permanente 26 não são limitados as disposições descritas acima e cada ímã permanente 26 pode ter formas e tamanhos diferentes.

Cada um do par dos ímãs permanentes 26 em cada um dos polos magnéticos 24 é inserido e fixado no furo de inserção do ímã 32. Os dois ímãs permanentes 26 são dispostos em uma abertura substancialmente em formato de V para a superfície circunferencial externa 13 do núcleo do rotor

12. Cada um do par dos ímãs permanentes 26 é disposto para ficar simétrico ao redor da linha central C do polo magnético que é uma linha desenhada na direção radial passando através do centro circunferencial do polo magnético. Entretanto, o par dos ímãs permanentes 26 não é limitado a essa disposição e cada um do par dos ímãs permanentes 26 pode ser disposto assimetricamente ao redor da linha central C do polo magnético.

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Para cada um dos ímãs permanentes 26 de acordo com a presente modalidade, uma primeira polaridade é magnetizada em uma das duas superfícies laterais longas que fica no lado externo na direção radial, enquanto uma segunda polaridade que é diferente da primeira polaridade é magnetizada na outra superfície lateral longa que fica no lado interno na direção radial. Especificamente, em um par dos ímãs permanentes 26 incluídos em um polo magnético 24, um polo N é magnetizado em uma superfície lateral no lado externo na direção radial, enquanto um polo S é magnetizado na outra superfície lateral. Ao contrário, em outro par dos ímãs permanentes 26 dos polos magnéticos 24 que é colocado adjacente ao primeiro par dos ímãs permanentes 26 ao longo da direção circunferencial, um polo S é magnetizado em uma superfície lateral que fica no lado externo na direção radial, enquanto um polo N é magnetizado na outra superfície lateral. Portanto, nos ímãs permanentes 26, a direção de magnetização é através da espessura na direção perpendicular as duas superfícies laterais longas, enquanto as duas superfícies laterais curtas são dispostas ao longo da direção de magnetização.

O furo de inserção do ímã 32 no qual o ímã permanente 26 é inserido inclui uma porção de invólucro de ímã 33c para envolver o ímã permanente 26. A porção de invólucro do ímã 33c é estruturada para ter uma forma retangular substancialmente idêntica a, porém ligeiramente maior do que a seção transversal do ímã permanente 26. Adicionalmente, porções de cavidade 33a, 33b são formadas nas duas extremidades circunferenciais do furo de inserção do ímã 32, tal que as porções de cavidade 33a, 33b se estendem para fora a partir das superfícies laterais curtas do ímã permanente 26 para se comunicarem com a porção de invólucro do ímã 33c. As porções de cavidade 33a, 33b são formadas mais estreitas do que o ímã permanente 26 de modo a impedir que o ímã permanente 26 entre nas porções de cavidade 33a, 33b.

Como mostrado na FIG. 4, o ímã permanente 26 tem uma seção transversal axial de uma forma quadrilateral alongada. Mais especificamente, o ímã permanente 26 tem uma seção transversal axial de uma forma de

12/18 paralelogramo alongado. O furo de inserção do ímã 32 é formado ao longo da direção axial do núcleo do rotor 12, de modo a incluir internamente um espaço retangular estendido na direção axial. O ímã permanente 26 é disposto em uma posição na qual as superfícies laterais longas 26a, 26b (superfícies do ímã) dentro do furo de inserção do ímã 32 são inclinadas com relação à parede interna do furo de inserção do ímã 32 que é disposta em paralelo à direção axial.

Pelo fato de que o ímã permanente 26 é formado para ter um comprimento axial substancialmente igual a esse do núcleo do rotor 12, as superfícies da extremidade axial 26c, 26d são substancialmente niveladas com ambas as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor 12. Adicionalmente, uma porção de canto 27a em um lado da extremidade axial (topo na FIG. 4) do ímã permanente 26 e outra porção de canto 27b no outro lado da extremidade axial (fundo na FIG. 4) que é diagonalmente oposta à porção de canto 27a contatam a parede interna do furo de inserção do ímã 32, que é o núcleo do rotor 12. Deve ser observado que no ímã permanente 26, a porção de canto 27a é uma porção de borda definida pela superfície lateral longa 26b e a superfície da extremidade axial 26c, enquanto a porção de canto 27b é uma porção de borda definida pela superfície lateral longa 26a e a superfície da extremidade axial 26d.

Como descrito acima, os espaços tendo uma forma cônica estendidos na direção axial são respectivamente formados entre as superfícies laterais longas 26a, 26b do ímã permanente 26 que é colocado em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã 32 e a parede interna do furo de inserção do ímã 32. Um enchimento isolante 34 é cheio no espaço, dessa forma fixando o ímã permanente 26 dentro do furo de inserção do ímã 32.

Como o enchimento 34, um material de resina tendo uma propriedade termorrígida, tais como resina de epóxi e resina de silício, é preferivelmente usado. Entretanto, como o enchimento 34 não é limitado a tal material de resina, um material de resina termoplástica pode ser usado como o enchimento 34. Adicionalmente, um enchimento tendo uma alta condutivida

13/18 de térmica (tal como o enchimento de silício) pode ser misturado com o enchimento 34 a fim de eliminar a elevação de temperatura do ímã permanente 26 melhorando a condutividade térmica para o núcleo do rotor 12. Um enchimento tendo uma alta permeabilidade (por exemplo, pó de ferro) pode ser misturado com o enchimento 34 de modo a eliminar o declínio na quantidade do fluxo magnético do ímã permanente 26 aumentando a permeabilidade do enchimento 34.

Embora seja preferível que o enchimento 34 seja cheio entre as superfícies laterais longas 26a, 26b do ímã permanente 26 e a parede interna do furo de inserção do ímã 32 sem quaisquer aberturas, uma abertura pode ser deixada no enchimento, contanto que seja obtida uma resistência de adesivo suficiente do ímã permanente 26 no núcleo do rotor 12.

Como mostrado na FIG. 3, o enchimento isolante 34 é também cheio dentro das porções de cavidade 33a, 33b do furo de inserção do ímã 32. Dessa maneira, pode-se assumir que as porções de cavidade 33a, 33b do furo de inserção do ímã 32 sejam uma área tendo uma permeabilidade relativamente baixa. Por fornecer tal área de baixa permeabilidade virada para as superfícies laterais curtas que estão dispostas ao longo da direção de magnetização do ímã permanente 26, torna-se possível eliminar efetivamente a dispersão do fluxo e o curto-circuito entre as superfícies frontal e posterior nas porções de extremidade circunferencial do ímã permanente 26. Dessa maneira, o declínio na quantidade do fluxo direcionado do ímã permanente 26 para a circunferência externa do rotor pode ser eliminado, obtendo maior rendimento do motor.

Embora o ímã permanente 26 seja descrito tendo uma seção transversal axial de uma forma de paralelogramo, a forma do ímã permanente 26 não é limitada a essa forma. Como mostrado na FIG. 5, o ímã permanente 26 tendo uma seção transversal axial de uma forma retangular pode ser usado. Pela aplicação de tal forma ao ímã permanente 26, torna-se possível melhorar os rendimentos quando fabricando pelo recorte os ímãs permanentes dos blocos de material magnético, conseguindo menor custo de fabricação.

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A FIG. 6 mostra uma vista na qual o ímã permanente 26 com condutividade no qual o processamento do filme de isolamento não é aplicado é fixado de modo a contatar a parede interna do furo de inserção do ímã 32 em um lado. Nesse caso, como mostrado na área B circulada por uma linha de traço e ponto na FIG. 6, a superfície de contato 26b entre o ímã permanente 26 e o núcleo do rotor 12 se torna condutiva com muitas placas de aço de eletroímã laminadas, estando isoladas entre si, resultando em uma grande trajetória de circuito da corrente parasita que flui através da superfície do ímã 26a. Isso aumenta a perda por corrente parasita do rotor que gira em um campo magnético variável, diminuindo a eficiência da taxa de torque na máquina elétrica rotativa.

Ao contrário, de acordo com o rotor 10 descrito acima, pelo fato de que o ímã permanente 26 é fornecido em uma posição inclinada com relação à direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã 32, a porção de contato entre o ímã permanente 26 e o núcleo do rotor 12 pode ser limitada a uma pequena área, que é a porção de canto 27a no um lado da extremidade axial e a porção de canto 27b no outro lado da extremidade axial.

Mais especificamente, a porção de contato entre o ímã permanente 26 e o núcleo do rotor 12 pode ser limitada, por exemplo, a aproximadamente duas ou várias placas nas duas extremidades axiais entre as placas de aço eletromagnéticas que formam o núcleo do rotor 12. Dessa maneira, torna-se possível evitar a formação de uma grande trajetória de circuito da corrente parasita na qual a corrente parasita flui para o núcleo do rotor 12 através do ímã permanente 26 mesmo quando o filme de isolamento não é formado na superfície do ímã permanente 26.

Portanto, é possível suprimir o aumento da perda por corrente parasita através do ímã permanente 26 enquanto eliminando a necessidade do processamento do filme de isolamento no ímã permanente 26.

Adicionalmente, pelo fato de que se torna possível usar o ímã permanente 26 sem o processamento do filme de isolamento, tal como revestimento de óxido e revestimento de resina, a redução do custo pode ser

15/18 atingida por causa do período reduzido e processos exigidos para a fabricação do ímã permanente 26.

A seguir, um método de fabricação do rotor 10 de acordo com a presente modalidade é descrito por referência à FIG. 7. A FIG. 7 é um fluxograma mostrando um processo de fabricação do rotor 10.

Primeiro, na etapa S10, os ímãs permanentes 26 e o núcleo do rotor 12, no qual os furos de inserção do ímã 32 são formados, são preparados.

Subsequentemente, na etapa S12, os ímãs permanentes 26 são inseridos nos furos de inserção do ímã 32 do núcleo do rotor 12 a partir da direção axial.

Na etapa S14, como mostrado na FIG. 8, o núcleo do rotor 12 com os ímãs permanentes 26 inserido é ajustado dentro da matriz do molde 40.

Cada qual da matriz superior 42 e da matriz inferior 44 que formam a matriz do molde 40 inclui uma superfície lateral interna plana de modo a formar uma superfície larga contatando as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor 12. Pelo fato de que as superfícies da extremidade axial 26c, 26d do ímã permanente 26 sendo niveladas com as superfícies de extremidade do rotor contatam as superfícies laterais internas da matriz superior 42 e da matriz inferior 44, o ímã permanente 26 é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã 32 do núcleo do rotor 12 na etapa subsequente S16.

Depois, na etapa S18, um material de resina é injetado dentro da matriz a partir de uma entrada 43 formada com a matriz superior 42 da matriz do molde 40 a ser preenchida nas porções de cavidade 33a, 33b do furo de inserção do ímã 32 e em uma abertura entre as superfícies laterais longas 26a, 26b do ímã permanente 26 e a parede interna do furo de inserção do ímã 32. Dessa maneira, o ímã permanente 26 é fixado dentro do furo de inserção do ímã 32 do núcleo do rotor 12.

O núcleo do rotor 12 no qual o ímã permanente 26 está fixado como descrito acima é recuperado da matriz do molde 40. Na etapa subse

16/18 quente S20, o núcleo do rotor 12 é montado com o eixo 14, as chapas finais 16 e o elemento de fixação 18. Dessa maneira, a fabricação do rotor 10 é concluída.

A FIG. 9 mostra uma vista na qual o ímã permanente 26 tendo uma seção transversal axial de uma forma retangular é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã 32 do núcleo do rotor 12 pela matriz do molde 40. Nesse caso, uma porção projetada 46 que corresponde com o furo de inserção do ímã 32 e tem uma superfície de extremidade inclinada é produzida em cada uma das superfícies laterais internas da matriz superior 42 e da matriz inferior 44 da matriz do molde 40. Dessa maneira, o ímã permanente 26 inserido no furo de inserção do ímã 32 é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã 32 pelas superfícies de extremidade inclinadas das porções projetadas 46 que tocam e pressionam as superfícies da extremidade axial 26c, 26d na direção axial.

A FIG. 10 mostra outro exemplo no qual um ímã permanente 26 tendo uma seção transversal axial de forma retangular é mantido em uma posição inclinada dentro de um furo de inserção do ímã 32 de um núcleo do rotor 12 por uma matriz do molde 40. Nesse caso, pinos 48, que são elementos projetados, são respectivamente providos com a matriz superior 42 e a matriz inferior 44 da matriz do molde, tal que os pinos 48 podem ser movidos para frente e para trás. Uma superfície cônica é formada na porção de ponta dos pinos 48. Os pinos 48 são pressionados para o interior da matriz do molde 40 por um elemento elástico 50, tal como uma mola ou borracha. Dessa maneira, as superfícies cônicas dos pinos 48 providos elasticamente tocam e pressionam as porções de canto das porções da extremidade axial do ímã permanente 26 em uma direção substancialmente perpendicular à direção axial, tal que o ímã permanente 26 é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã 32. Pelo fato de que os pinos 48 são elasticamente fornecidos, de modo que os pinos 48 podem ser movidos para frente e para trás, uma pressão de contato excessiva aplicada no ímã permanente 26 pelos pinos 48 pode ser evitada, impedindo que o ímã permanente 26 seja danificado.

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Deve ser observado que um rotor de acordo com a presente invenção não é limitado às modalidades acima e suas variações. Várias mudanças e melhoras são possíveis, contanto que elas não se afastem dos aspectos essenciais dentro do escopo das reivindicações.

Por exemplo, embora um par dos ímãs permanentes 26 seja descrito como incluído em cada polo magnético 24 do rotor 10 nas modalidades acima, o número de ímãs permanentes incluídos em cada polo magnético pode também ser um ou mais do que três.

Adicionalmente, no caso onde um par de ímãs permanentes 26 é incluído em um polo magnético 24 como mostrado na FIG. 11, um ímã permanente 26 e o outro ímã permanente 26 podem ter direções inclinadas diferentes dentro do furo de inserção do ímã 32. Em outras palavras, em uma superfície da extremidade axial do núcleo do rotor 12, um ímã permanente 26 pode contatar o núcleo do rotor 12 no canto no lado circunferencial externo e o outro ímã permanente 26 pode contatar no canto no lado circunferencial interno. Dessa maneira, torna-se possível obter a vantagem que a quantidade de fluxo magnético de um polo magnético 24 na direção axial pode ser uniformizada.

Adicionalmente, como mostrado na FIG. 12, cada ímã permanente 26 incluído no polo magnético 24 pode ser segmentado, por exemplo, em dois ou mais na direção da superfície lateral longa. Em tal caso, o enchimento 34 é integralmente cheio entre cada um dos pedaços segmentados do ímã além de entre o ímã permanente 26 e o furo de inserção do ímã 32. Dessa maneira, torna-se possível obter propriedades de isolamento entre cada um dos pedaços de ímã, obtendo a supressão da perda por corrente parasita do ímã. Isso pode ser realizado proporcionando, entre os dois pedaços de ímã colocados no furo de inserção do ímã 32a, espaçadores em formato de placa fina 52 que se projetam respectivamente da matriz superior 42 e da matriz inferior 44, como mostrado na FIG. 13, e enchem o enchimento 34 em tal condição.

NUMERAIS DE REFERÊNCIA rotor da máquina elétrica rotativa, 11 estator, 12 núcleo do ro-

18/18 tor, 13 superfície circunferencial externa, 14 eixo, 15 porção do flange, 16 chapa final, 18 elemento de fixação, 20 porção de fixação, 22 porção de prensagem, 23 furo do eixo, 24 polo magnético, 26 ímã permanente, 26a, 26b superfícies laterais longas, 32 furo de inserção do ímã, 33a, 33b porções 5 de cavidade, 33c porção de invólucro do ímã, 34 enchimento, 40 matriz do molde, 42 matriz superior, 44 matriz inferior, 46 porção projetada, 48 pino, 50 elemento elástico e 52 espaçador.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rotor de máquina elétrica rotativa (10) com um ímã embutido, o rotor da máquina elétrica rotativa, compreendendo:

um núcleo de rotor (12) com um furo de inserção de ímã (32) estendido no interior, sendo que o furo de inserção do ímã é formado ao longo da direção axial do núcleo do rotor;

um ímã inserido no furo de inserção do ímã, sendo que o ímã possui uma lateral externa radial (26a) e uma lateral interna radial (26b); e um enchimento isolante (34) cheio entre uma parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã para fixar o ímã, caracterizado pelo fato de que o ímã é fixado com o enchimento, tal que uma superfície na lateral externa (26a) e uma superfície na lateral interna (26b) em uma direção radial do ímã dentro do furo de inserção do ímã fica inclinada com relação a uma direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã, sendo que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma quadrilateral alongada; e o ímã contata a parede interna do furo de inserção do ímã no canto em um lado da extremidade axial e no outro canto no outro lado da extremidade axial que fica diagonalmente oposta ao canto no um lado da extremidade axial.
2. Rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma de paralelogramo e superfícies da extremidade axial que são niveladas com as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor.
3. Rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma retangular.
4. Rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ímã é segmentado em uma pluralidade de pedaços magnétiPetição 870190083673, de 27/08/2019, pág. 39/44

2/3 cos; e o enchimento é integralmente cheio entre cada outro dos pedaços de ímã além de entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã.
5. Máquina elétrica rotativa, compreendendo:

o rotor, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a

4, caracterizado pelo fato de que um estator é disposto ao redor do rotor.
6. Método para fabricação de um rotor de máquina elétrica rotativa, com um ímã embutido, o método caracterizado por compreender:

preparar um ímã e um núcleo do rotor com um furo de inserção de ímã estendido no interior, sendo que o ímã possui uma lateral externa radial (26a) e uma lateral interna radial (26b);

inserir o ímã no furo de inserção do ímã;

posicionar, em uma matriz do molde, o núcleo do rotor com o ímã inserido no interior;

manter o ímã com uma porção da matriz do molde, tal que uma superfície na lateral externa (26a) e uma superfície na lateral interna (26b) em uma direção radial do ímã dentro do furo de inserção do ímã fica inclinada com relação a uma direção de extensão da parede interna do furo de inserção do ímã;

encher um enchimento isolante entre a parede interna do furo de inserção do ímã e o ímã através de uma entrada provida com a matriz do molde para fixar o ímã no núcleo do rotor; e montar, no eixo (14), o núcleo do rotor, no qual o ímã está fixado ao enchimento, sendo que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma de paralelogramo e superfícies da extremidade axial que são niveladas com as superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor; e na sujeição, as superfícies laterais internas planas, da matriz do molde tocam nas superfícies da extremidade axial do núcleo do rotor e nas superfícies da extremidade axial do ímã, tal que o ímã é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.

Petição 870190083673, de 27/08/2019, pág. 40/44

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7. Método para fabricação do rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma retangular; e

5 na sujeição, as superfícies inclinadas das porções projetadas que se projetam nas superfícies laterais internas da matriz do molde tocam as superfícies da extremidade axial do ímã e pressionam o ímã em uma direção axial, tal que o ímã é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.
10 8. Método para fabricação do rotor de máquina elétrica rotativa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ímã tem uma seção transversal axial de uma forma retangular; e na sujeição, as superfícies inclinadas das porções projetadas
15 que são elasticamente providas com a matriz do molde e capazes de mover para frente e para trás tocam as porções de canto das porções da extremidade axial do ímã e pressionam as porções da extremidade axial do ímã em uma direção substancialmente perpendicular à direção axial, tal que o ímã é mantido em uma posição inclinada dentro do furo de inserção do ímã.