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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum
Bewerten von Permanentmagnetmotoren, und sie betrifft insbesondere Systeme
und Verfahren zum Bewerten von Permanentmagnetmotoren mit fehlerhaft
zusammengebauten Permanentmagneten.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Permanentmagnetmotoren
werden z. B. bei Anwendungen für
Hybrid- und Elektrokraftfahrzeuge verwendet. Permanentmagnetmotoren
umfassen einen Rotor mit einem Kern, der Permanentmagnete trägt, und
einen Stator, der Wicklungen in der Nähe der Permanentmagnete des
Rotors trägt.
Die Interaktion der von dem Rotorkern getragenen Permanentmagnete
und der Ströme
in den von dem Stator getragenen Wicklungen erzeugt eine Drehkraft,
um z. B. ein Kraftfahrzeug anzutreiben.
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Die
Permanentmagnete in den Rotoren sind oft abgeschrägt (skewed),
um ein Nutrasten (cogging) und eine Drehmoment-Restwelligkeit bei
den Permanentmagnetmotoren zu verringern. Das Abschrägen ist
der Prozess, bei welchem die Magnete in dem Rotor entweder in einem
axialen Winkel relativ zueinander angeordnet oder in Stufen gedreht werden
können.
Der erstere Prozess wird „kontinuierliches
Abschrägen" genannt, da der
Rotormagnetwinkel entlang der Länge
des Rotors kontinuierlich variiert wird, indem der Magnet in einem
Winkel angeordnet wird. Bei dem letzteren Prozess, der das „schrittweise
Abschrägen" genannt wird, wird
der Rotorkern der Maschine abschnittsweise entlang der axialen Länge der
Maschine ausgebildet und der Magnet eines jeden Abschnitts wird
bezüglich
des Magnets des vorherigen Segments ein wenig verdreht. Das Abschrägen verringert
Oberwellen in dem Luftspaltfluss und verringert als ein Ergebnis
das Nutrasten und die Drehmoment-Restwelligkeit. Das Nutrasten ist
das Pulsieren des Drehmoments oder der Kraft, welches/welche durch
die Interaktion der sich drehenden Magnete mit den Statorzähnen erzeugt wird.
Im Allgemeinen ist die Drehmoment-Restwelligkeit ein Phänomen, das
dem Nutrasten ähnelt,
aber den Wicklungsstrom beeinflusst. Das Abschrägen macht die Herstellung des
Rotors komplizierter, weil es schwieriger ist, die abgeschrägten Magnete
korrekt zu positionieren und auszurichten. Die Bewertung der Permanentmagnetmotoren
und die Identifikation fehlerhaft zusammengebauter Rotoren kann wichtig
sein, speziell bei einem Herstellungs-Abschlusstest. Die Bewertung
umfasst typischerweise das Messen der gegenelektromotorischen Kraft (EMK),
die in den Wicklungen des Stators erzeugt wird, indem die Magnete
des Rotors gedreht werden. Es kann jedoch sein, dass die Gegen-EMK
eines fehlerhaft zusammengebauten Rotors nicht genügend von
der eines korrekt zusammengebauten Rotors abweicht, um einen fehlerhaften
Zusammenbau von Magneten zu kennzeichnen.
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Entsprechend
ist es wünschenswert,
verbesserte Verfahren zum Bewerten von Permanentmagnetmotoren bereitzustellen.
Zudem ist es wünschenswert,
verbesserte Systeme zum Bewerten von Permanentmagnetmotoren bereitzustellen.
Darüber hinaus
werden weitere wünschenswerte
Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden
genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den
beiliegenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet
und Hintergrund offenbar werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bewerten eines
Permanentmagnetmotors bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die
Schritte, dass ein Rotor des Permanentmagnetmotors gedreht wird; eine
Gesamtoberwellenverzerrung des Permanentmagnetmotors ermittelt wird;
und die ermittelte Gesamtoberwellenverzerrung des Permanentmagnetmotors
mit einer Grundlinien-Gesamtoberwellenverzerrung
verglichen wird.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bewerten eines
Permanentmagnetmotors bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass ein
Rotor des Permanentmagnetmotors gedreht wird und dass eine Gesamtoberwellenverzerrung
(THD, THD von Total Harmonic Distortion) des Permanentmagnetmotors
ermittelt wird.
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Gemäß noch einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Bewerten eines Permanentmagnetmotors
bereitgestellt. Das System umfasst eine Antriebsmaschine, die so
ausgestaltet ist, dass sie einen Rotor des Permanentmagnetmotors
dreht, und eine Analyseeinrichtung, die so ausgestaltet ist, dass sie
eine Gesamtoberwellenverzerrung des Permanentmagnetmotors ermittelt.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird hierin nachstehend in Verbindung mit
den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Bewerten eines Permanentmagnetmotors gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
Blockdiagramm eines Systems zum Bewerten eines Permanentmagnetmotors
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Teilquerschnittsansicht des Permanentmagnetmotors zur Bewertung
in dem System von 2 ist;
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4 eine
Seitenansicht eines korrekt zusammengebauten Permanentmagnets ist,
der zur Verwendung in dem Permanentmagnetmotor von 3 geeignet
ist, bei einer Betrachtung durch die Ebene 4-4 von 3;
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5 eine
Seitenansicht eines fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnets
ist, der in einem Motor, wie z. B. dem Permanentmagnetmotor von 3 verwendet
wird, bei einer Betrachtung durch die Ebene 4-4 von 3;
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6 ein
Graph ist, der die gegenelektromotorische Kraft (EMK) eines Permanentmagnetmotors mit
dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet von 5 im
Vergleich mit der Gegen-EMK eines Permanentmagnetmotors mit dem
korrekt zusammengebauten Permanentmagnet von 4 veranschaulicht;
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7 ein
Graph ist, der die Oberwellen und entsprechende Spannungen eines
Permanentmagnetmotors mit dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet
von 5 darstellt;
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8 ein
Graph ist, der die Oberwellen und entsprechende Spannungen eines
Permanentmagnetmotors mit den korrekt zusammengebauten Permanentmagneten,
wie z. b. dem Permanentmagnet von 4, darstellt;
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9 eine
Seitenansicht eines fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnets
ist, der in einem Motor verwendet wird, wie z. B. dem Permanentmagnetmotor
von 3, bei einer Betrachtung durch die Linie 4-4 von 3;
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10 ein
Graph ist, der die Gegen-EMK eines Permanentmagnetmotors mit dem
fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet von 9 im Vergleich
mit der Gegen-EMK eines Permanentmagnetmotors mit dem korrekt zusammengebauten
Permanentmagnet von 4 veranschaulicht; und
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11 ein
Graph ist, der die Oberwellen und entsprechende Spannungen eines
Permanentmagnetmotors mit dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet
von 9 darstellt.
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BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist
nicht dazu gedacht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der
Erfindung zu beschränken.
Darüber
hinaus ist es nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder
implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen
Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden
genauen Beschreibung dargestellt ist.
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Mit
Bezug auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform
eines Verfahrens 100 zum Bewerten eines Permanentmagnetmotors
bereitgestellt und wird zusätzlich
mit dem System 8 von 2 beschrieben.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann
der Motor 10 als Teil eines Abschlussgetriebe- oder Motortests
bei einem Hersteller oder einer OEM-Anlage bewertet werden.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beginnt das Verfahren 100 mit
dem Drehen eines Rotors 20 (3) des Motors 10 mit
einer Antriebsmaschine 12 (Schritt 110). Die Antriebsmaschine 12 kann
z. B. eine Dynamometermaschine sein. Der Motor 10 kann
Teile verschiedener Kraftfahrzeugkomponenten bilden, wie z. B. ein
Antriebssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs oder einen Motor
für ein
Hybrid- oder ein Elektrofahrzeug. Der Motor 10 kann auch
bei Hochtemperaturanwendungen ohne Bezug auf Kraftfahrzeuge verwendet
werden. Der Motor 10 kann sowohl Maschinen mit eingebetteten
als auch oberflächenmontierten
Permanentmagneten umfassen, wobei die Maschine entweder konzentrierte
oder verteilte Wicklungen aufweist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils des Motors 10. Der
Motor 10 umfasst einen Stator 16 und den in dem
Stator 16 drehbar angeordneten Rotor 20. Der Stator 16 umfasst
einen Statorkern 22, der durch das Stapeln einer Vielzahl
magnetischer Stahlbleche gebildet wird, die, wenn sie gestapelt
sind, zusammen die Gestalt eines Zylinders mit einem hohlen Kern
bilden. Eine Vielzahl von Schlitzen 24 ist in dem Statorkern 22 ausgebildet
und ist in einer umlaufenden Anordnung angeordnet. Der Statorkern 22 umfasst
auch eine Vielzahl von Statorzähnen 26,
die zwischen den Schlitzen 24 angeordnet sind. Wicklungen 18 (oder „Spulen") sind durch die Schlitze 24 und
um die Statorzähne 26 herum
gewickelt. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
für eine
beliebige Phasen-, Pol- und Schlitzkonfiguration des Motors 10 verwendet
werden.
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Der
Rotor 20 umfasst einen Rotorkern 28, der durch
das Stapeln einer Vielzahl magnetischer Stahlbleche gebildet wird,
die, wenn sie gestapelt sind, zusammen die Gestalt eines Zylinders
bilden. Der Rotorkern 28 ist in dem hohlen Kern des Statorkerns 22 angeordnet,
wobei er einen vorbestimmten Abstand von dem Statorkern 22 derart
beabstandet ist, dass ein Spalt 30 zwischen dem Statorkern 22 und
dem Rotorkern 28 ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Einsatzlöchern ist
in dem Rotorkern 28 ausgebildet und in einer umlaufenden
Anordnung angeordnet, um eine Vielzahl von Permanentmagneten 32 zu tragen,
die darin eingesetzt sind. Bei einer alternativen Ausführungsform
können
die Permanentmagnete 32 an der äußeren Oberfläche des
Rotors 20 montiert sein. Die Permanentmagnete 32 sind
allgemein abgeschrägt,
wie nachstehend genauer erörtert
wird, und sind von Hand in den Rotor 20 eingesetzt. Beispielhafte
Permanentmagnete 32 sind Magnete aus seltenen Erden, wie
z. B. Neodym-Eisen-Bor-
oder Samarium-Kobalt-Magnete, obwohl keramische und Alnico-Magnete gemäß den Entwurfserfordernissen bei
anderen Ausführungsformen
verwendet werden können.
Eine Drehwelle 33 ist in einen hohlen Bereich eingesetzt,
der in der Mitte des Rotors 20 ausgebildet ist, und dreht
sich zusammen mit dem Rotor 20.
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Wenn
sich der Rotor 20 über
die Drehwelle 33 mit Bezug auf den Stator 16 bewegt,
werden die Permanentmagnete 32 an den Wicklungen 18 vorbeibewegt
und damit wird durch elektromagnetische Induktion eine Spannung
in den Wicklungen 18 induziert. Umgekehrt wird, wenn die
Wicklungen 18 beispielsweise durch eine (nicht gezeigte)
Batterie mit Strom versorgt werden, folglich ein Magnetfeld an dem
Stator 16 erzeugt, welches mit den Permanentmagneten 32 in
dem Rotor 20 derart interagiert, dass sich der Rotor 20 und
die daran angebrachte Drehwelle 33 drehen, um eine Drehantriebskraft
zu erzeugen.
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4 ist
eine Seitenansicht eines Permanentmagnets 32, der zur Verwendung
in dem Permanentmagnetmotor von 3 geeignet
ist, bei einer Betrachtung durch eine Ebene 4-4 von 3.
Der Permanentmagnet 32 umfasst sechs abgeschrägte Magnetabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44.
Die Rotorabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44 sind
mit Bezug zueinander um einen vorbestimmten Winkel gedreht oder „versetzt", wie in 4 gezeigt
ist, um das gegebene Abschrägungsmuster
zu bilden. Der Drehwinkel jedes Rotorabschnitts 34, 36, 38, 40, 42 oder 44 mit
Bezug zu dem nächsten
hängt von
der Drehmoment-Restwelligkeit und der Nutrastfrequenz ab. Obwohl
sechs Magnetabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44 veranschaulicht
sind, kann eine größere oder eine
kleinere Anzahl von Magnetabschnitten vorgesehen sein. Der in 4 veranschaulichte
Permanentmagnet 32 ist ein Beispiel eines Abschrägungsmusters,
das von den korrekt zusammengebauten Magnetabschnitten 34, 36, 38, 40, 42 und 44 gebildet wird.
Bei dieser veranschaulichten Ausführungsform bilden die Magnetabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44 ein
dreistufiges Abschrägungsmuster
mit einem ersten Magnetabschnitt 34, einem zweiten Mag netabschnitt 36,
der zu dem ersten Magnetabschnitt 34 versetzt ist, einem
dritten und einem vierten Magnetabschnitt 38 und 40,
die sowohl zu dem ersten als auch dem zweiten Magnetabschnitt 34 und 36 versetzt
sind, einem fünften
Magnetabschnitt 42, der gleich wie der zweite Magnetabschnitt 36 ausgerichtet
ist, und einem sechsten Magnetabschnitt 44, der gleich
wie der erste Magnetabschnitt 34 ausgerichtet ist. Im Allgemeinen
versucht das Abschrägungsmuster
der Magnetabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44 eine
Haupt-Restwelligkeitsfrequenz (die Grundfrequenz) und die zweite
Oberwelle zu minimieren, welche von dem Nutungs-Effekt (slotting
effect) des Rotors und Stators herrührt. Der Nutungs-Effekt ist
die Interaktion des Statorschlitzes 24 und des Rotors 20, der
durch den Magnet 32 erzeugt wird. Der Nutungs-Effekt kann
eine Quelle des Nutrastens und des Restwelligkeits-Drehmoments sein,
und das Nutrasten und die Drehmoment-Restwelligkeit, die aus dem
Nutungs-Effekt resultieren, können
eine Quelle von Geräuschen
in einer elektrischen Maschine sein. Es können andere Abschrägungsmuster
auf der Grundlage des speziellen Motorentwurfs, der Kosten und der
gewünschten
Ergebnisse vorgesehen sein, und die veranschaulichte Anordnung der
Magnetabschnitte 34, 36, 38, 40, 42 und 44 ist
nur ein Beispiel eines optimierten Abschrägungsmusters.
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5 ist
eine Seitenansicht eines fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnets 46 relativ zu
dem optimierten, korrekt zusammengebauten Permanentmagnet 32,
der in einem zu bewertenden Motor, wie z. B. dem Motor 10 von 3,
vorhanden sein kann. Der Permanentmagnet 46 umfasst sechs abgeschrägte Magnetabschnitte 48, 50, 52, 54, 56 und 58.
Wie veranschaulicht ist, umfasst der Permanentmagnet 46 einen
ersten Magnetabschnitt 48, einen zweiten Magnetabschnitt 50,
der gleich wie der erste Magnetabschnitt 48 ausgerichtet
ist, einen dritten und einen vierten Magnetabschnitt 52 und 54,
die zueinander gleich ausgerichtet sind und mit Bezug auf den ersten
und den zweiten Magnetabschnitt 48 und 50 versetzt
sind, einen fünften
Magnetabschnitt 56, der mit Bezug auf den dritten und vierten
Magnetabschnitt 52 und 54 versetzt ist und gleich
wie der erste und zweite Magnetabschnitt 48 und 50 ausgerichtet
ist, und einen sechsten Magnetabschnitt 58, der mit Bezug
auf die anderen Magnetabschnitte 48, 50, 52, 54 und 56 versetzt
ist. Im Vergleich mit dem in 4 gezeigten
korrekt zusammengebauten Permanentmagnet 32 ist es offensichtlich,
dass sich der erste Magnetabschnitt 48 des Permanentmagnets 46 in
einer fehlerhaften Position befindet. Insbesondere sollte der erste
Magnetabschnitt 48 bezüglich
des zweiten und fünften
Magnetabschnitts 50 und 56 versetzt sein und mit
Bezug auf den sechsten Magnetabschnitt 58 gleich ausgerichtet
sein. Der erste Magnetabschnitt 48 kann z. B. als Ergebnis
eines Herstellfehlers fehlerhaft ausgerichtet worden sein.
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Bei
herkömmlichen
Systemen und Verfahren zum Bewerten der Permanentmagnete von Permanentmagnetmotoren
wird die gegenelektromagnetische Kraft des Permanentmagnetmotors
gemessen. Die Gegen-EMK ist als der Energiebetrag definiert, der
pro Ladungseinheit, die durch eine Einrichtung in der zu dem elektrischen
Feld, das an dieser Einrichtung existiert, entgegengesetzten Richtung
geht, gewonnen wird, und wird in Volt gemessen. Die Gegen-EMK kann
z. B. durch eine Leistungsanalyseeinrichtung 14, die mit
dem Motor 10 gekoppelt ist, gemessen werden, wie in 2 gezeigt
ist. 6 ist ein Graph, der die Gegen-EMK 61 eines
Permanentmagnetmotors mit einem fehlerhaft zusammengebauten Magnet,
wie z. B. dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet 46 von 5,
im Vergleich mit der Gegen-EMK 63 eines Permanentmagnetmotors
mit korrekt zusammengebautem Magneten, wie z. B. dem korrekt zusammengebauten
Permanentmagnet 32 von 4, simuliert,
wenn der Rotor des Motors einen vollen elektrischen Zyklus abschließt.
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Wie
aus dem Graphen in 6 ersichtlich ist, liegt die
Gegen-EMK 61 eines Rotors mit einem fehlerhaft zusammengebauten
Permanentmagnet relativ nahe bei der Gegen-EMK 63 eines
Rotors mit korrekt zusammengebauten Magneten. Z. B. unterscheiden
sich die Gegen-EMKs 61 und 63 eines korrekt zusammengebauten
Rotors mit dem Permanentmagnet 32 von 4 und
des fehlerhaft zusammengebauten Rotors mit dem Permanentmagnet 46 von 5 nur
um 1,5%, was typischerweise innerhalb der akzeptablen Toleranzen
des Herstellers und der Lieferanten liegt. Akzeptable Toleranzen
der Gegen-EMK können
beispielsweise 5% betragen. Wenn nur die Gegen-EMK in Betracht gezogen
wird, kann es folglich sein, dass der Motor mit den fehlerhaft zusammengebauten
Permanentmagneten 46 nicht detektiert wird.
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Wieder
mit Bezug auf
1,
2 und
3 wird
gemäß dem beispielhaften
Verfahren
100 die Gesamtoberwellenverzerrung (THD, THD
von Total Harmonic Distortion) eines Permanentmagnetmotors gemessen,
um die Anordnung von Permanentmagneten zu bewerten (Schritt
120).
Die THD ist eine Messung der vorhandenen Oberwellenverzerrung und
ist als das Verhältnis
der Summe der Leistungen aller Oberwellenkomponenten zu der Leistung
der Grundwelle definiert und wird in Prozent als ein Verzerrungsfaktor
ausgedrückt.
Die THD kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
wobei V
n die
Spannung der Oberwelle n bezeichnet.
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Die
THD kann "direkt" gemessen werden,
d. h. die THD kann direkt gemessen werden, indem die Leistungsanalyseeinrichtung 14 an
den Wicklungen 18 des Stators 16 angebracht wird
(3). Bei einer alternativen Ausführungsform
kann die THD aus der Messung der Gegen-EMK berechnet werden.
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7 ist
ein beispielhafter Graph, der die Oberwellen und die entsprechenden
Spannungen einer jeden Oberwelle für einen Motor darstellt, der
mit mindestens einem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet
zusammengebaut ist, wie z. B. dem Permanentmagnet 46 von 5.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
kann die THD an dem Motor 10 durch die Leistungsanalyseeinrichtung 14 von 2 gemessen
werden, wenn der Motor 10 durch die Antriebsmaschine 12 gedreht
wird. Aus den Werten von 7 wurde ermittelt, dass die
THD für den
Motor, der mit dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet 46 zusammengebaut
wurde, 2,04% beträgt.
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Im
Gegensatz dazu ist 8 ein beispielhafter Graph,
der die Oberwellen und die entsprechenden Spannungen einer jeden
Oberwelle für
einen Rotor darstellt, der mit korrekt zusammengebauten Magneten
zusammengebaut ist, wie z. B. dem korrekt zusammengebauten Permanentmagnet 32 von 4.
Aus den Werten von 8 wurde berechnet, dass die
THD 1,4% beträgt.
Da der Permanentmagnet 32 von 4 ein korrekt
zusammengebauter Magnet ist, kann die durch 8 veranschaulichte
THD als eine Grundlinien-THD für
diese Anordnung angesehen werden und eine Vergleichs-THD für die anderen
Motoren des zu bewertenden Typs liefern.
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Gemäß dem beispielhaften
Verfahren 100 wird die THD des zu bewertenden Permanentmagnetmotors,
z. B. des Permanentmagnetmotors mit den Magneten 46 von 5,
mit der Grundlinien-THD eines korrekt zusam mengebauten Permanentmagnetmotors,
z. B. des Permanentmagnetmotors mit Magneten 32 von 4 verglichen
(Schritt 130). Bei diesem Beispiel unterscheiden sich die Grundlinien-THD
eines korrekt zusammengebauten Rotors mit den Permanentmagneten 32 von 4 und
die THD eines Rotors mit mindestens einem fehlerhaft zusammengebauten
Permanentmagnet 46 um 46%, was ein relativ großer Unterschied
ist. Dementsprechend liefert die THD im Vergleich mit einem Gegen-EMK-Vergleich
eine aussagefähigere
Anzeige eines fehlerhaft zusammengebauten Rotors, und speziell eine
aussagefähigere
Anzeige für
einen oder mehrere Magnete mit einem oder mehreren fehlerhaft ausgerichteten
Magnetabschnitten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird im Allgemeinen der
Motor als korrekt zusammengebaut bewertet, wenn die gemessene THD
von der Grundlinien-THD eines Motors um weniger als 10% abweicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform
wird der Motor als korrekt zusammengebaut bewertet, wenn die gemessene THD
von der Grundlinien-THD um weniger als 5% abweicht.
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9 ist
eine Seitenansicht eines weiteren, relativ zu dem optimierten, korrekt
zusammengebauten Permanentmagnet 32 fehlerhaft zusammengebauten
Permanentmagnets 60, der in einem Rotor eines zu bewertenden
Motors gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorhanden sein kann. Der Permanentmagnet 60 umfasst
sechs abgeschrägte
Magnetabschnitte 62, 64, 66, 68, 70 und 72.
Der Permanentmagnet 60 umfasst einen ersten Magnetabschnitt 62,
einen zweiten Magnetabschnitt 64, der gleich wie der erste
Magnetabschnitt 62 ausgerichtet ist, einen dritten und
vierten Magnetabschnitt 66 und 68, die zueinander
gleich ausgerichtet sind und mit Bezug auf den ersten und zweiten
Magnetabschnitt 62 und 64 versetzt sind, einen
fünften
Magnetabschnitt 70, der mit Bezug auf den dritten und vierten
Magnetabschnitt 66 und 68 versetzt ist und gleich
wie der erste und zweite Magnetabschnitt 62 und 64 ausgerichtet
ist, und einen sechsten Magnetabschnitt 72, der mit Bezug
auf den dritten und vierten Magnetabschnitt 66 und 68 versetzt
ist und mit Bezug auf den ersten, zweiten und fünften Magnetabschnitt 62, 64 und 70 gleich
ausgerichtet ist. Im Vergleich mit dem in 4 gezeigten, korrekt
zusammengebauten Permanentmagnet 32 befinden sich der erste
und der sechste Magnetabschnitt 62 und 72 in fehlerhaften
Positionen. Insbesondere sollte der erste und sechste Magnetabschnitt 62 und 72 relativ
zu dem zweiten und dem fünften
Magnetabschnitt 64 und 70 versetzt sein.
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10 ist
ein Graph, der die Gegen-EMK 73 eines Permanentmagnetmotors
mit einem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet, wie z. B. dem
Permanentmagnet 60 von 9, im Vergleich mit
der Gegen-EMK 75 eines Permanentmagnetmotors mit korrekt
zusammengebauten Magneten, wie z. B. dem korrekt zusammengebauten
Permanentmagnet 32 von 4 simuliert.
In diesem Fall weist der fehlerhaft zusammengebaute Magnet zwei
fehlerhaft ausgerichtete Abschnitte auf. Die Gegen-EMK 73 des
Permanentmagnetmotors mit einem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet
unterscheidet sich von einem Permanentmagnetmotor mit korrekt zusammengebautem
Permanentmagnet jedoch nur um 2,7%, was wiederum eine nicht ausreichende
Anzeige eines fehlerhaft zusammengebauten Motors sein kann.
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11 ist
ein Graph, der die THD eines Motors darstellt, der mit einem fehlerhaft
zusammengebauten Permanentmagnet, wie z. B. dem Permanentmagnet 60 von 9,
zusammengebaut ist. Es wurde ermittelt, dass die THD für den mit
dem fehlerhaft zusammengebauten Permanentmagnet 60 zusammengebauten
Motor 3,2% beträgt.
Folglich unterscheiden sich die THDs eines Rotors mit dem korrekt zusammengebauten
Permanentmagnet 32 von 4 und des
Rotors mit dem fehlerhaft zusammen gebauten Permanentmagnet 60 von 9 um
230%, was anzeigt, dass der Motor fehlerhaft zusammengebaut wurde.
Allgemein gilt, dass umso mehr die gemessene THD von der Grundlinien-THD
abweicht, desto größer die
Anzahl von Magnetabschnitten ist, die fehlerhaft ausgerichtet sind.
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Obwohl
mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden
genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine
große
Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass
die beispielhafte Ausführungsform
oder die beispielhaften Ausführungsformen
nur Beispiele sind, und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang,
die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung der Erfindung in irgendeiner
Weise zu beschränken.
Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleuten
eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beispielhaften
Ausführungsform
oder der beispielhaften Ausführungsformen
geben. Es sollte verstanden sein, dass in der Funktion und Anordnung
von Elementen verschiedene Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den
beigefügten
Ansprüchen
und deren juristischen Äquivalenten
offengelegt ist.
