DE102013219106A1 - Electric rotating machine with interior permanent magnet for, e.g. hybrid vehicle, has side regulation grooves formed near outer ends of permanent magnets that forms a magnetic pole, designed such that preset relationship is satisfied - Google Patents

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Abstract

The machine (10) has stator (11), rotor (12), permanent magnets (16), and side regulation grooves (22) near outer ends of magnets that forms magnetic pole. Each groove is designed such that preset relationship comprising values of included angle between longitudinal axis and radial reference line that extends from rotor axis at reference point on longitudinal axis of farthest edge of groove and included angle between longitudinal axis and reference line which become reference point at corner of magnet facing outer circumference of rotor closest to extend from rotor axis is satisfied. The electric rotating machine (10) has a stator (11) for receiving stator windings, and a rotor (12) rotatably mounted on stator about a rotor axis and having an outer periphery (12a) and several pairs of permanent magnets (16). The permanent magnets are arranged in a V-shaped configuration that opens towards the outer circumference to form a magnetic pole and are received in apertures (17) in the rotor. The openings with a low permeability, replaces the portion located in a predetermined area of one of the permanent magnets that generate directed magnetic flux lines emanating from stator magnetic flux lines which are erased in the vicinity of longitudinal axis of one of the magnetic poles, when the magnet is located in predetermined area. The opening comprises an additional space formed in one of the openings because of a shortening of magnetic length of magnet received in the opening along the magnet bore. The opening of additional space to the rotor axis extends to the outer periphery, and a pair of side regulation grooves (22) are formed in a parallel relation to the rotor axis in the outer circumference of the magnetic pole. The pair of side regulation grooves is located near two outer ends of the permanent magnets of the pair that forms the magnetic pole. Each of the side regulation grooves of the pair is designed for the magnetic pole so that a predetermined relationship comprising the values of included angle between longitudinal axis and radial reference line that extends from rotor axis at a reference point on the longitudinal axis of farthest edge of side regulating groove and the included angle between longitudinal axis and radial reference line which become a reference point at a corner of one of the permanent magnets facing the outer circumference of rotor closest to extend from rotor axis, is satisfied.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM) und genauer eine elektrische IPM-Drehmaschine mit einem hocheffizienten Betrieb in einem Antriebsmodus.The present invention relates to an inside permanent magnet (IPM) rotating electrical machine, and more particularly to an IPM rotary electric machine having a high efficiency operation in a driving mode.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

Elektrische Drehmaschinen müssen verschiedene Ausgangsleistungseigenschaften erfüllen, um verschiedene Anforderungen durch Vorrichtungen, woran sie angebracht sind, zu erfüllen. Wenn eine elektrische Drehmaschine zum Beispiel in einem Hybridelektrofahrzeug (HEV: Hybrid Electric Vehicle, Hybridfahrzeug) als Kraftquelle in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor oder in einem Elektrofahrzeug (EV: Electric Vehicle, Elektrofahrzeug) als einzige Kraftquelle die Funktion eines Traktionsmotors durchführen soll, muss der Traktionsmotor in einem Antriebsmodus bei einer veränderlichen Geschwindigkeit über einen weiten Geschwindigkeitsbereich arbeiten und bei geringen Geschwindigkeiten ein ausreichend hohes Drehmoment bereitstellen.Electric lathes must meet various output performance characteristics to meet various requirements by devices to which they are attached. For example, in a hybrid electric vehicle (HEV: Hybrid Electric Vehicle) used as a power source in cooperation with an internal combustion engine or in an electric vehicle (EV) as a sole power source, a traction motor should perform the function of a traction motor operate in a drive mode at a variable speed over a wide speed range and provide a sufficiently high torque at low speeds.

Bei den Fahrzeugen der obigen Art verlangt eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eine Verbesserung bei der Effizienz der Energieumwandlung eines jeden der Bestandteile einschließlich einer elektrischen Drehmaschine, und im Fall einer fahrzeugeigenen elektrischen Drehmaschine insbesondere eine Verbesserung der Effizienz in einem häufig verwendeten Bereich. Ferner muss die fahrzeugeigene elektrische Drehmaschine von dem Gesichtspunkt von Beschränkungen hinsichtlich des Platzes für ihre Montage und von dem Gesichtspunkt der Miniaturisierung her einen kompakteren Aufbau mit einer hohen Energiedichte aufweisen.In the vehicles of the above type, improvement in fuel efficiency requires an improvement in the energy conversion efficiency of each of the constituents including a rotary electric machine, and in the case of an on-vehicle rotary electric machine, particularly, an improvement in efficiency in a frequently used range. Further, the in-vehicle rotary electric machine has to have a more compact structure with a high energy density from the viewpoint of space limitations for its mounting and from the viewpoint of miniaturization.

Übrigens arbeitet eine elektrische Drehmaschine in HEVs oder EVs in einem normalen Antriebsmodus im Allgemeinen bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen. Aus diesem Grund besteht die Neigung, für eine hohe Effizienz starke Dauermagnete zu verwenden, da das magnetische Moment mehr zu der Erzeugung von Drehmoment für die fahrzeugeigene elektrische Drehmaschine beiträgt, als das Reluktanzmoment, das mit der Amplitude der Ströme durch die Statorwicklungen veränderlich ist.Incidentally, a rotary electric machine in HEVs or EVs in a normal drive mode generally operates at low speeds under low load conditions. For this reason, since the magnetic moment contributes more to the generation of torque for the on-vehicle rotating electrical machine than the reluctance torque variable with the amplitude of the currents through the stator windings, the permanent magnet tends to use strong permanent magnets for high efficiency.

Diese Neigung zeigt sich in der zunehmenden Verwendung von Synchronmotoren vom Dauermagnettyp, die einen Neodym-Magnet mit einer hohen Remanenz umfassen, der in einen Magnetkern eingebettet ist, und als IPM-Synchronmotoren (Synchronmotoren mit innenliegenden Dauermagneten) bezeichnet werden. Bei solchen elektrischen IPM-Drehmaschinen wird vorgeschlagen, mehrere Paare von Dauermagneten auf eine solche Weise in einen Rotor einzubetten, dass die Dauermagnete jedes Paars in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu einem Außenumfang des Rotors hin öffnet, um einen Magnetkreis zu erzeugen, der fähig ist, aktiv sowohl das Reluktanzmoment als auch das magnetische Moment zu benutzen (siehe zum Beispiel die Patentliteraturbeispiele 1 und 2). Ferner wird bei elektrischen IPM-Drehmaschinen auch vorgeschlagen, in einem Außenumfang eines Rotors Nuten oder Furchen zu bilden, um den magnetischen Widerstand zwischen dem Rotor und einem Stator zu regulieren (siehe zum Beispiel die Patentliteraturbeispiele 3 bis 5).This tendency manifests itself in the increasing use of permanent magnet type synchronous motors comprising a high remanence neodymium magnet embedded in a magnetic core and referred to as IPM synchronous motors (permanent magnet synchronous motors). In such IPM rotary electric machines, it is proposed to embed a plurality of pairs of permanent magnets in a rotor in such a manner that the permanent magnets of each pair are arranged in a "V" -shaped configuration opening toward an outer periphery of the rotor Magnetic circuit capable of actively using both the reluctance torque and the magnetic moment (see, for example, Patent Literature Examples 1 and 2). Further, in IPM rotary electric machines, it is also proposed to form grooves or grooves in an outer circumference of a rotor in order to regulate the magnetic resistance between the rotor and a stator (see, for example, Patent Literature Examples 3 to 5).

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

  • Patentliteraturbeispiel 1: JP-A 2006-254629 Patent Literature Example 1 JP-A 2006-254629
  • Patentliteraturbeispiel 2: JP-A 2012-39775 Patent Literature Example 2: JP-A 2012-39775
  • Patentliteraturbeispiel 3: JP-A 2004-328956 Patent Literature Example 3: JP-A 2004-328956
  • Patentliteraturbeispiel 4: JP-A 2008-206308 Patent Literature Example 4: JP-A 2008-206308
  • Patentliteraturbeispiel 5: JP-A 2008-312316 Patent Literature Example 5: JP-A 2008-312316

Übrigens kommen in den jüngsten elektrischen Drehmaschinen vermehrt Dauermagnete, die Seltenerdelemente wie Nd, Dy und Tb enthalten, in Verwendung, um den Magnetismus und die Wärmebeständigkeit zu erhöhen, doch verursachen steigende Preise, die durch ihre Seltenheit und die Instabilität ihres Vertriebs verursacht werden, einen zunehmenden Bedarf an einer Verbesserung der Effizienz bei einer Verringerung der Verwendungsmenge dieser Seltenerdelemente.Incidentally, in recent electric lathes, permanent magnets containing rare earth elements such as Nd, Dy, and Tb are increasingly being used to increase magnetism and heat resistance, but rising prices caused by their rarity and instability of their distribution cause one Increasing demand for improving efficiency in reducing the use amount of these rare earth elements.

Doch da eine elektrische Drehmaschine in HEVs und EVs in einem normalen Antriebsmodus bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen arbeitet, besteht die Neigung, selbst in IPM-Motoren wie den in den Patentliteraturbeispielen 1 bis 5 beschriebenen die Verwendungsmenge von Dauermagneten mit hohem Magnetismus zu erhöhen, um das magnetische Moment, das im Antriebsmodus zum Betrieb bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen beiträgt, zu erhöhen. Dieser Ansatz entfernt sich von der Erfüllung der Aufgabe einer Verringerung der Verwendungsmenge von Seltenerdelementen. However, since a rotary electric machine works in HEVs and EVs in a normal drive mode at low speeds under low load conditions, there is a tendency to increase the use amount of high magnet permanent magnets even in IPM motors such as those described in Patent Literature Examples 1 to 5 to increase the magnetic moment that contributes to low speed operation under low load conditions in the drive mode. This approach is remote from the task of reducing the use amount of rare earth elements.

Ferner wird in einer elektrischen IPM-Drehmaschine die Drehmomentwelligkeit selbst dann nicht auf ein zufriedenstellend geringes Ausmaß beschränkt, wenn Nuten, die wie in den Patentliteraturbeispielen 3 bis 5 beschrieben in dem Außenumfang eines Rotors gebildet sind, um den magnetischen Widerstand zu regulieren, so eingesetzt werden, wie es der Fall ist.Further, in an IPM rotary electric machine, the torque ripple is not limited to a satisfactorily small extent even if grooves formed in the outer periphery of a rotor as described in Patent Literature Examples 3 to 5 for regulating the magnetic resistance are employed as it is.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine billige elektrische Drehmaschine mit hoher Energiedichte bereitzustellen, die in einem Antriebsmodus einen hocheffizienten Betrieb vornimmt, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert ist.Therefore, an object of the present invention is to provide a low-cost high-density electric rotating machine which performs high-efficiency operation in a drive mode while reducing the use amount of the permanent magnets.

Nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM) bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
einen Stator, der zur Aufnahme von Statorwicklungen eingerichtet ist;
einen Rotor, der in Bezug auf den Stator um eine Rotorachse drehbar ist, wobei der Rotor einen Außenumfang aufweist;
mehrere Paare von Dauermagneten in dem Rotor, wobei die Dauermagnete jedes Paars in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu dem Außenumfang hin öffnet, einen Magnetpol bilden und in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind;
Öffnungen mit einer geringen Permeabilität, wobei jede davon den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator ausgehende Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse (direkten Achse) eines der Magnetpole ausgelöscht würden, wenn sich der Dauermagnet in dem vorherbestimmten Bereich befinden würde,
wobei die Öffnung einen zusätzlichen Raum umfasst, der in einer der Magnetöffnungen aufgrund einer Verkürzung der Länge des in der Magnetöffnung aufgenommenen Dauermagnets entlang der Magnetöffnung ausgebildet ist,
wobei sich die Öffnung von dem zusätzlichen Raum zu der Rotorachse und zu dem Außenumfang hin erstreckt; und
eine mittlere Regulierungsnut (Mittelregulierungsnut) und ein Paar von seitlichen Regulierungsnuten, die pro Magnetpol in einer Parallelbeziehung zu der Rotorachse in dem Außenumfang des Rotors gebildet sind,
wobei sich die mittlere Regulierungsnut auf einer Längsachse für den Magnetpol befindet,
wobei sich das Paar von seitlichen Regulierungsnuten nahe an beiden äußeren Enden der Dauermagnete des Paars, das den Magnetpol bildet, befindet,
wobei jede der seitlichen Regulierungsnuten des Paars für den Magnetpol so gestaltet ist, dass eine Beziehung von θ4 ≦ θ3 erfüllt wird,
wobei θ4 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am weitesten entfernten Rand der seitlichen Regulierungsnut erstreckt, und θ3 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an einer Ecke eines der Dauermagnete, die dem Außenumfang des Rotors am nächsten liegt, erstreckt.
According to a first aspect of the invention, there is provided an internal permanent magnet (IPM) rotating lathe comprising:
a stator configured to receive stator windings;
a rotor rotatable about a rotor axis with respect to the stator, the rotor having an outer periphery;
a plurality of pairs of permanent magnets in the rotor, the permanent magnets of each pair being arranged in a "V" shaped configuration opening toward the outer periphery, forming a magnetic pole and accommodated in magnet openings in the rotor;
Low permeability openings, each of which replaces the predetermined area portion of one of the permanent magnets that would generate so-directed magnetic flux lines that magnetic flux lines emanating from the stator would be canceled in the vicinity of a longitudinal axis (direct axis) of one of the magnetic poles the permanent magnet would be in the predetermined range,
wherein the opening comprises an additional space formed in one of the magnet openings due to a shortening of the length of the permanent magnet received in the magnet opening along the magnet opening,
wherein the opening extends from the additional space to the rotor axis and to the outer periphery; and
a middle regulating groove (center regulating groove) and a pair of lateral regulating grooves formed per magnetic pole in a parallel relation to the rotor axis in the outer circumference of the rotor,
the median regulatory groove being on a longitudinal axis for the magnetic pole,
wherein the pair of lateral regulating grooves are located near both outer ends of the permanent magnets of the pair forming the magnetic pole,
wherein each of the lateral regulating grooves of the magnetic pole pair is configured to have a relationship of θ4 ≦ θ3 is fulfilled,
wherein θ4 is the angle of inclusion between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point on the edge of the lateral regulating groove farthest from the longitudinal axis, and θ3 is the angle of inclusion between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at a corner of one of the permanent magnets which is closest to the outer circumference of the rotor.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung erfüllt jede der seitlichen Regulierungsnut eine Beziehung von 0,945 ≦ θ5/θ4 ≦ 0,98, wobei θ5 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am wenigsten weit entfernten Rand der seitlichen Regulierungsnut erstreckt.According to a second aspect of the invention, each of the lateral regulating grooves satisfies a relationship of 0.945 ≦ θ5 / θ4 ≦ 0.98, where θ5 is the angle of inclusion between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point on the edge of the lateral regulating groove least distant from the longitudinal axis.

Nach einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung erfüllt jede der seitlichen Regulierungsnuten eine Beziehung von 0,0 ≦ RG/AG ≦ 0,73, wobei AG die Breite eines Luftspalts zwischen einem Innenumfang des Stators und einem Außenumfang des Rotors ist, und RG die Tiefe der seitlichen Regulierungsnut ist.According to a third aspect of the invention, each of the lateral regulating grooves satisfies a relationship of 0.0 ≦ RG / AG ≦ 0.73, where AG is the width of an air gap between an inner periphery of the stator and an outer circumference of the rotor, and RG is the depth of the lateral regulating groove.

Da nach dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Öffnung mit einer geringen Permeabilität den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator ausgehenden Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse eines Magnetpols entgegengewirkt würde (sie ausgelöscht würden), wirken Magnetflusslinien der Magnete in der Nähe einer Längsachse nicht gegen Magnetflusslinien der Statorwicklungen (löschen sie diese nicht aus) und wird der Durchgang der Magnetflusslinien durch den vorherbestimmten Bereich beschränkt. Daher wird sowohl das magnetische Moment als auch das Reluktanzmoment wirksam verwendet, indem Magnetflusslinien der Magnete, die in der Nähe der Längsachse Magnetflusslinien des Stators unnütz machen würden, beseitigt werden und die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert wird, während ein Drehmoment erhalten wird, das gleich oder größer als vor dem Ersatz des Abschnitts eines jeden der Dauermagnete durch eine Öffnung ist.According to the above-mentioned first aspect of the present invention, since a port having a low permeability replaces the portion of one of the permanent magnets in a predetermined range which would generate so-directed magnetic flux lines, magnetic flux lines originating from the stator would be counteracted in the vicinity of a longitudinal axis of a magnetic pole (they would be extinguished), magnetic flux lines of the magnets in the vicinity of a longitudinal axis do not counteract (do not extinguish) magnetic flux lines of the stator windings, and the passage of the magnetic flux lines through the predetermined range is restricted. Therefore, both the magnetic moment and the reluctance torque are effectively used by eliminating magnetic flux lines of the magnets that would be useless near the longitudinal axis magnetic flux lines of the stator and the use amount of the permanent magnets is reduced while a torque is equal to or larger than before replacing the portion of each of the permanent magnets with an opening.

Darüber hinaus verbessert der Ersatz des Abschnitts eines jeden der Dauermagnete durch die Öffnung die Ausgangsleistung bei hohen Geschwindigkeiten, da eine Verringerung der Magnetflusslinien der Magnete eine Verringerung der induzierten Spannungskonstanten verursacht. Zusätzlich verursacht eine Gewichtsersparnis eine Verringerung der Trägheit.Moreover, replacement of the portion of each of the permanent magnets with the aperture improves the output at high speeds, since a reduction in the magnetic flux lines of the magnets causes a reduction in the induced voltage constant. In addition, weight saving causes a reduction in inertia.

Eine Verringerung der Magnetflusslinien der Magnete verursacht eine Verringerung der eine magnetische Verzerrung (Magnetostriktion) verursachenden Raumharmonischen aufgrund einer Verringerung von Feldschwächebereichen (einer Verringerung in dem Ausmaß der Feldabschwächung). Dies beschränkt die Erzeugung von Wärme, indem die Erzeugung von Wirbelströmen beeinflusst wird, und beschränkt die Entmagnetisierung, die durch eine Temperaturveränderung der Dauermagnete verursacht wird, was zu geringeren Kosten führt, da der Grad der Wärmebeständigkeit gesenkt werden kann.A reduction in the magnetic flux lines of the magnets causes a reduction in the space-harmonic causing magnetic distortion (magnetostriction) due to a reduction in field weakening regions (a reduction in the extent of field weakening). This restricts the generation of heat by influencing the generation of eddy currents, and restricts the demagnetization caused by a temperature change of the permanent magnets, resulting in lower costs because the degree of heat resistance can be lowered.

Zusätzlich beschränkt diese Öffnung durch das derartige Bilden eines zusätzlichen Raums zu der Längsachse hin, dass dieser eine solche Gestaltung aufweist, dass er sich zu der Achse des Rotors hin erweitert, einen Umgehungspfad der Magnetflusslinien der Statorwicklungen, die von der Seite einer Querachse (Quadraturachse) an einer Seite eines Magnetpols einwärts in den Rotor eindringen, zu der äußeren Umfangsseite des Magnetpols, wodurch verursacht wird, dass die Magnetflusslinien der Statorwicklungen zu der anderen Querachse an der anderen Seite des Magnetpols hin herum verlaufen, was eine Sättigung, die durch eine Verbindung mit Magnetflusslinien der Magnete, die sich zu der äußeren Umfangsseite des Magnetpols hin erstrecken, verursacht wird, vermeidet. Daher erhöht dies das gesamte Drehmoment, da das von den Magnetflusslinien der Statorwicklungen erlangte Reluktanzmoment wirksam benutzt wird.In addition, by forming an additional space toward the longitudinal axis, this opening restricts it to have such a configuration as to expand toward the axis of the rotor, a bypass path of magnetic flux lines of the stator windings extending from the side of a lateral axis (quadrature axis). on one side of a magnetic pole inwardly penetrate into the rotor, to the outer peripheral side of the magnetic pole, thereby causing the magnetic flux lines of the stator windings to extend to the other transverse axis on the other side of the magnetic pole, resulting in saturation caused by connection with Avoid magnetic flux lines of the magnets, which extend to the outer peripheral side of the magnetic pole, avoided. Therefore, this increases the total torque since the reluctance torque obtained from the magnetic flux lines of the stator windings is effectively used.

Ferner ermöglicht diese Öffnung durch das derartige Bilden des zusätzlichen Raums zu der Längsachse hin, dass dieser eine Gestaltung aufweist, die sich zu dem Außenumfang des Rotors hin erweitert, die Vornahme einer passenden Regulierung der Richtung jenes Teils der Magnetflusslinien der Magnete, der zwar kein Auslöschen von Magnetflusslinien der Statorwicklungen mit sich bringt, aber nicht wirksam mit den Magnetflusslinien der Statorwicklungen zusammenwirken kann, an der Seite der Längsachse des Magnetpols. Daher erhöht dies das gesamte Drehmoment weiter, da die synthetischen Magnetflusslinien, die durch die kombinierte Wirkung der Magnetflusslinien der Statorwicklungen und der Magnetflusslinien der Magnete ausgebildet werden, dazu gebracht werden, über einen Flussfließweg zu verlaufen, der zu einer wirksamen Erzeugung von Drehmoment beiträgt.Further, by thus forming the additional space toward the longitudinal axis, this opening enables it to have a configuration which widens toward the outer circumference of the rotor, making an appropriate adjustment of the direction of that part of the magnetic flux lines of the magnets which does not cancel of magnetic flux lines of the stator windings, but can not effectively cooperate with the magnetic flux lines of the stator windings, on the side of the longitudinal axis of the magnetic pole. Therefore, since the synthetic magnetic flux lines formed by the combined action of the magnetic flux lines of the stator windings and the magnetic flux lines of the magnets are made to pass over a flow flow path that contributes to an efficient generation of torque, it further increases the overall torque.

Da ferner zusätzlich zu einer Verringerung des Magnetflusses in der Nähe der Längsachse dank der oben erwähnten Öffnung die mittleren Regulierungsnuten eine Zunahme der Reluktanz zwischen dem Rotor und den Statorzähnen in der Nähe der Längsachse regulieren können, kann eine Zunahme des verkettenden Magnetflusses der Statorwicklungen beschränkt werden. Daher ist es möglich, einen Abfall der Antriebseffizienz, der durch eine Zunahme der Drehmomentwelligkeit und des Eisenverlusts verursacht wird, zu verhindern.Further, in addition to a reduction in the magnetic flux in the vicinity of the longitudinal axis, thanks to the above-mentioned opening, the middle regulating grooves can regulate an increase in the reluctance between the rotor and the stator teeth in the vicinity of the longitudinal axis, an increase in the concatenation Magnet flux of the stator windings are limited. Therefore, it is possible to prevent a drop in drive efficiency caused by an increase in torque ripple and iron loss.

Zusätzlich können die seitlichen Regulierungsnuten Harmonische, die die verkettete Magnetflusswellenform überlagern, beschränken, indem sie die magnetische Reluktanz in der Nähe der beiden äußeren Enden der Dauermagnete jedes in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Paars (θ4 ≦ θ3, wobei θ4 der Einschlusswinkel zwischen jeder der Längsachsen und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am weitesten entfernten Rand einer der seitlichen Regulierungsnuten erstreckt, und θ3 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an einer Ecke des Dauermagnets, die dem Außenumfang des Rotors am nächsten liegt, erstreckt) erhöhen. Daher ist es möglich, nicht nur das Rastmoment zu beschränken, sondern auch einen Abfall der Antriebseffizienz, der durch eine Zunahme der Drehmomentwelligkeit und des Eisenverlusts verursacht wird, zu verhindern.In addition, the lateral regulation grooves may limit harmonics superimposed on the concatenated magnetic flux waveform by controlling the magnetic reluctance in the vicinity of the two outer ends of the permanent magnets of each pair arranged in a "V" shape (θ4 ≦ θ3, where θ4 is the inclusion angle between each of the longitudinal axes and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at the edge of one of the lateral control grooves farthest from the longitudinal axis, and θ3 is the inclusion angle between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at a corner of the permanent magnet which is closest to the outer circumference of the rotor). Therefore, it is possible not only to restrict the cogging torque but also to prevent a drop in drive efficiency caused by an increase in torque ripple and iron loss.

Folglich wird eine billige elektrische Drehmaschine verwirklicht, die in einem Antriebsmodus einen qualitativ hochwertigen Betrieb mit einer hohen Energiedichte bereitstellt.Consequently, a cheap rotary electric machine is realized, which provides a high-quality operation with a high energy density in a drive mode.

Nach dem oben genannten zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann durch die seitlichen Regulierungsnuten, die jeweils eine Beziehung von 0,945 ≦ θ5/θ4 ≦ 0,98 erfüllen,
wobei θ5 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am wenigsten weit entfernten Rand der seitlichen Regulierungsnut erstreckt,
ein Anstieg des Rastmoments, der Drehmomentwelligkeit und des Eisenverlusts wirksam beschränkt werden.
According to the above-mentioned second aspect of the present invention, by the lateral regulating grooves each having a relationship of 0.945 ≦ θ5 / θ4 ≦ 0.98 fulfill,
where θ5 is the angle of inclusion between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point on the edge of the lateral regulating groove least distant from the longitudinal axis,
An increase in the cogging torque, the torque ripple and the iron loss are effectively limited.

Nach dem oben genannten dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann durch die seitlichen Regulierungsnuten, die jeweils eine Beziehung von 0,0 ≦ RG/AG ≦ 0,73, erfüllen,
wobei AG die Breite eines Luftspalts zwischen einem Innenumfang des Stators und einem Außenumfang des Rotors ist, und RG die Tiefe der seitlichen Regulierungsnut ist, ein Anstieg des Rastmoments, der Drehmomentwelligkeit und des Eisenverlusts wirksam beschränkt werden.
According to the above-mentioned third aspect of the present invention, by the lateral regulating grooves each having a relationship of 0.0 ≦ RG / AG ≦ 0.73, fulfill,
wherein AG is the width of an air gap between an inner circumference of the stator and an outer circumference of the rotor, and RG is the depth of the lateral regulating groove, an increase in cogging torque, torque ripple and iron loss are effectively restricted.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Draufsicht auf einen Rotor und einen Stator einer elektrischen IPM-Drehmaschine, die Merkmale der Erfindung verkörpert. 1 Figure 11 is a plan view of a rotor and stator of an IPM rotary electric machine embodying features of the invention.

2 ist eine diagrammatische Ansicht eines Rotors, der Merkmale der Erfindung verkörpert, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Wicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψr) nur durch die nicht dargestellten bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen. 2 FIG. 12 is a diagrammatic view of a rotor embodying features of the invention wherein the stator has windings energized with electric current, but wherein the permanent magnets are not included and the magnetic flux lines (ψ r ) are generated only by the energized stator windings, not shown, during operation in a drive mode under low load conditions.

3 ist eine 2 ähnliche Ansicht, wobei der Stator keinen Strom aufweist und die Magnetflusslinien (ψm) von den Nordpolen (N) zu den Südpolen (S) nur durch die Dauermagnete, die in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind, erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen. 3 is a 2 similar view, wherein the stator has no current and the magnetic flux lines (ψ m ) from the north poles (N) to the south poles (S) only by the permanent magnets, which are accommodated in magnet openings in the rotor, generated during operation in one Drive mode under low load conditions.

4 ist eine Darstellung, die Drehmomenteigenschaften in Bezug auf verschiedene Grade von Stromphasen für einen IPM-Motor vom V-Typ zeigt, der einen herkömmlichen Rotor umfasst, welcher mit einer Öffnung ausgeführt ist, die nicht groß ist und sich an der Seite der Längsachse jedes der Dauermagnete befindet; 4 FIG. 13 is a graph showing torque characteristics with respect to various degrees of current phases for a V-type IPM motor including a conventional rotor made with an opening that is not large and located on the side of the longitudinal axis of each of FIGS Permanent magnets is located;

5A ist eine diagrammatische Ansicht des herkömmlichen Rotors, wobei der Stator keinen Strom aufweist und die Magnetflusslinien (ψm) nur durch die Dauermagnete, die in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind, erzeugt werden. 5A is a diagrammatic view of the conventional rotor, wherein the stator has no current and the magnetic flux lines (ψ m ) are generated only by the permanent magnets, which are accommodated in magnet openings in the rotor.

5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs in der Nachbarschaft einer jeden der Längsachsen des in 5A gezeigten Rotors, die ein Vektorfeld (Vm) angibt, das nur durch die Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, ausgebildet wird. 5B FIG. 15 is an enlarged view of an area in the vicinity of each of the longitudinal axes of FIG 5A rotor shown that indicates a vector field (V m), which is formed only by the magnetic flux lines generated by the permanent magnets.

6A ist eine 5A ähnliche Ansicht, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Statorwicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψr) nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter Höchstbelastung. 6A is a 5A similar view, wherein the stator having current-energized stator windings, but wherein the permanent magnets are not included and the magnetic flux lines (ψ r ) are generated only by the energized stator windings, during operation in a drive mode under maximum load.

6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs in der Nähe einer jeden der Längsachsen des in 6A gezeigten Rotors, die ein Vektorfeld (Vr) angibt, das nur durch die Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet wird. 6B FIG. 12 is an enlarged view of an area near each of the longitudinal axes of FIG 6A shown rotor, which indicates a vector field (V r ), which is formed only by the magnetic flux lines, which are generated by the energized stator windings.

7 ist ein Diagramm eines Modells, das eine Beziehung der Vektorverteilung durch die Dauermagnete jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, in Bezug auf die Vektorverteilung durch die bestromten Statorwicklungen in einem Bereich an der äußeren Umfangsseite des Magnetpols des in 5A gezeigten herkömmlichen Rotors während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter Höchstbelastung zeigt. 7 FIG. 12 is a diagram of a model showing a relationship of the vector distribution by the permanent magnets of each pair forming a magnetic pole with respect to the vector distribution by the energized stator windings in an area on the outer peripheral side of the magnetic pole of FIG 5A shows shown conventional rotor during operation in a drive mode under maximum load.

8 ist eine Darstellung, die die Übereinstimmung des Drehmoments mit der Phase des Eingangsstroms in Bezug auf den IPM-Motor vom V-Typ, der den in 5A gezeigten Rotor enthält, zeigt. 8th FIG. 13 is a graph showing the coincidence of the torque with the phase of the input current with respect to the V-type IPM motor corresponding to the one in FIG 5A contains shown rotor shows.

9 ist eine 5A und 6A ähnliche Ansicht, wobei die Magnetflusslinien (ψr) nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringer Belastung. 9 is a 5A and 6A similar view, wherein the magnetic flux lines (ψ r ) are generated only by the energized stator windings, during operation in a drive mode under low load.

10 ist eine 5A, 6A und 9 ähnliche Ansicht, die aber zusätzlich zu den synthetischen Magnetflusslinien (ψs) welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien (ψm), die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien (ψr), die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, Flussfließwege enthält, die durch die Flussfließverteilung der synthetischen Magnetflusslinien (ψs) definiert sind, in einem Antriebsmodus unter geringer Belastung. 10 is a 5A . 6A and 9 similar view, but in addition to the synthetic magnetic flux lines (ψ s ) which by the combined effect of magnetic flux lines (ψ m ), which are generated by the permanent magnets and magnetic flux lines (ψ r ), which are generated by the energized stator windings are formed Contains flow-flow paths defined by the flux-flow distribution of the synthetic magnetic flux lines (ψ s ) in a low-load drive mode.

11 ist ein Diagramm, das die Veränderung des Ausgangsdrehmoments und die Rate der Verringerung der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn jeder der eingebetteten Dauermagnete in einem Rotor, der Merkmale der Erfindung verkörpert, verkürzt ist. 11 FIG. 12 is a graph showing the variation of the output torque and the rate of torque ripple reduction when each of the embedded permanent magnets in a rotor embodying features of the invention is shortened.

12 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Raumharmonischen der 5. Ordnung zeigt, wenn jeder der eingebetteten Dauermagnete in dem Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, verkürzt ist. 12 Fig. 12 is a diagram showing the variation of the 5th order space harmonics when each of the embedded permanent magnets in the rotor embodying the features of the invention is shortened.

13 ist ein Diagramm, das einen Vergleich von Prozentsätzen von Drehmomenten, die erzeugt werden, wenn der in 5A, 6A und 9 gezeigte herkömmliche Rotor während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen verwendet wird, mit Prozentsätzen von Drehmomenten, wenn der Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen verwendet wird, zeigt. 13 is a graph that compares percentages of torques generated when the in 5A . 6A and 9 shown conventional rotor during operation in a drive mode under low loads, with percentages of torque when the rotor embodying the features of the invention is used during operation in a drive mode under low loads shows.

14 ist ein 13 ähnliches Diagramm, das aber einen Vergleich von Prozentsätzen von Drehmomenten, die erzeugt werden, wenn der in 5A, 6A und 9 gezeigte herkömmliche Rotor während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung verwendet wird, mit Prozentsätzen von Drehmomenten, wenn der Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung verwendet wird, zeigt. 14 is a 13 similar graph, but a comparison of percentages of torques generated when the in 5A . 6A and 9 shown used during operation in a drive mode under a maximum load, with percentages of torque, when the rotor embodying the features of the invention is used during operation in a drive mode under a maximum load shown.

15 ist eine 2 ähnliche Ansicht, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Statorwicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψr) nur durch die nicht dargestellten bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 15 is a 2 similar view, wherein the stator having current-energized stator windings, but wherein the permanent magnets are not included and the magnetic flux lines (ψ r ) are generated only by the not shown energized stator windings, during operation in a drive mode under a maximum load.

16 ist eine 2 und 15 ähnliche Ansicht, die aber synthetische Magnetflusslinien (ψs) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen. 16 is a 2 and 15 Similar view, but containing synthetic magnetic flux lines (ψ s ), which are formed by the combined effect of magnetic flux lines generated by the permanent magnets, and magnetic flux lines generated by the energized stator windings, during operation in a low-drive mode Charges.

17 ist eine 2, 15 und 16 ähnliche Ansicht, die aber synthetische Magnetflusslinien (ψs) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 17 is a 2 . 15 and 16 Similar view, but containing synthetic magnetic flux lines (ψ s ), which are formed by the combined effect of magnetic flux lines generated by the permanent magnets, and magnetic flux lines generated by the energized stator windings, during operation in a drive mode under a maximum load.

18 ist eine diagrammatische Ansicht eines Vergleichsaufbaus eines Rotors zum Vergleich mit dem Aufbau der in 17 gezeigten Ausführungsform, die synthetische Magnetflusslinien (ψs) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 18 FIG. 12 is a diagrammatic view of a comparison structure of a rotor for comparison with the structure of FIG 17 11, which includes synthetic magnetic flux lines (ψ s ) formed by the combined action of magnetic flux lines generated by the permanent magnets and magnetic flux lines generated by the energized stator windings during operation in a drive mode under a maximum load ,

19 ist eine Darstellung des augenblicklichen Drehmoments in dem durchschnittlichen Drehmoment in Bezug auf den elektrischen Winkel, das durch den Aufbau A der in 17 gezeigten Ausführungsform erzeugt wird, und jenes des in 18 gezeigten Vergleichsaufbaus B. 19 is an illustration of the instantaneous torque in the average torque with respect to the electrical angle represented by the structure A of FIG 17 shown embodiment, and that of the in 18 Comparative Example B shown.

20 ist ein Diagramm, das den Prozentsatz jeder Harmonischen, die die in 19 gezeigte Wellenform des augenblicklichen Drehmoments überlagert, für jeden aus dem in 17 gezeigten Aufbau A der vorliegenden Ausführungsform und dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B zeigt. 20 is a graph that shows the percentage of each harmonic that the in 19 superimposed momentary torque waveform shown for each of the in 17 shown construction A of the present embodiment and the in 18 Comparative construction B shown shows.

21 ist ein Diagramm, das den Prozentsatz jedes Gehalts der mit einem Zahn verketteten Flusswellenform für jeden aus dem in 17 gezeigten Aufbau A der vorliegenden Ausführungsform und dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B zeigt. 21 is a graph showing the percentage of each content of the flux waveshape chained with a tooth for each of the in 17 shown construction A of the present embodiment and the in 18 Comparative construction B shown shows.

22 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf R2/R1 als Parameter, wobei R2 der radiale Abstand jener Endwand einer jeden der Flussbarrieren 17c, die sich näher an der Rotorachse befindet, von der Rotorachse ist, und R1 der Außenradius des Rotors ist. 22 FIG. 13 is a plot of torque versus R2 / R1 as a parameter, where R2 is the radial distance of that end wall of each of the flux barriers 17c , which is closer to the rotor axis, is from the rotor axis, and R1 is the outer radius of the rotor.

23 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf R3/R2 als Parameter, wobei R3 der Innenradius des Rotors ist, und R2 der radiale Abstand jener Endwand einer jeden der Flussbarrieren 17c, die sich näher an der Rotorachse befindet, von der Rotorachse ist. 23 FIG. 4 is a plot of torque versus R3 / R2 as a parameter, where R3 is the inner radius of the rotor, and R2 is the radial distance of the end wall of each of the flux barriers 17c , which is closer to the rotor axis, is from the rotor axis.

24 ist eine diagrammatische Ansicht eines Teils eines Rotors, der Gesichtspunkte der Erfindung ausführt, in der Nähe der Ecken von Dauermagneten jedes Paars, die sich nahe an einer Längsachse befinden, die ein Modell umfasst, das eine Beziehung der Vektorverteilung durch die Dauermagnete in Bezug auf die Vektorverteilung durch bestromte Wicklungen während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung angibt, wobei der Rotor mit einer großen Öffnung ausgeführt ist, die einen zusätzlichen Raum in einer Magnetöffnung umfasst, der aufgrund einer Verkürzung der Länge des zugehörigen der Dauermagnete entlang der Magnetöffnung ausgebildet ist, wobei sich die große Öffnung nicht über den Umfang des Dauermagnets hinaus zu dem Außenumfang des Rotors hin erstreckt. 24 FIG. 12 is a diagrammatic view of a portion of a rotor embodying aspects of the invention near the corners of permanent magnets of each pair located near a longitudinal axis that includes a model having a relationship of vector distribution through the permanent magnets with respect to FIG Indicates vector distribution by energized windings during operation in a drive mode under a maximum load, wherein the rotor is designed with a large opening, which includes an additional space in a magnet opening, which is formed due to a shortening of the length of the associated permanent magnets along the magnet opening, wherein the large opening does not extend beyond the circumference of the permanent magnet to the outer periphery of the rotor.

25 ist eine 24 ähnliche Ansicht, die aber einen Rotor umfasst, der Gesichtspunkte der Erfindung ausführt, wobei der Rotor mit einer großen Öffnung ausgeführt ist, die einen zusätzlichen Raum in einer Magnetöffnung umfasst, der aufgrund einer Verkürzung der Länge des zugehörigen Dauermagnets entlang der Magnetöffnung ausgebildet ist, wobei sich die große Öffnung von dem zusätzlichen Raum über den Umfang des Dauermagnets hinaus zu dem Außenumfang des Rotors hin erstreckt. 25 is a 24 similar view, but comprising a rotor, which carries out aspects of the invention, wherein the rotor is designed with a large opening, which includes an additional space in a magnet opening, which is formed due to a shortening of the length of the associated permanent magnet along the magnet opening, wherein the large opening extends from the additional space beyond the circumference of the permanent magnet to the outer periphery of the rotor.

26 ist ein Diagramm, das vergrößert ist und Parameter umfasst, die verwendet werden, um Formabmessungen jenes Abschnitts der Öffnung zu bestimmen, der sich von dem zusätzlichen Raum über den Umfang des zugehörigen Dauermagnets hinaus zu dem Außenumfang des Rotors hin erstreckt. 26 FIG. 12 is a diagram that is enlarged and includes parameters that are used to determine shape dimensions of that portion of the opening that extends from the additional space beyond the circumference of the associated permanent magnet to the outer periphery of the rotor.

27 ist ein Diagramm von Beispielen für Gestaltungsmodelle, wenn ein in 26 gezeigter Parameter DLd verändert wird. 27 is a diagram of examples of design models when an in 26 shown parameter DL d is changed.

28 ist eine Darstellung, die die Veränderung des Drehmoments und die Veränderung der harmonischen Drehmomentkomponenten zeigt, wenn ein Verhältnis von DLd zu einem Außenradius R1 des Rotors als Parameter verändert wird. 28 FIG. 13 is a graph showing the variation of the torque and the variation of the harmonic torque components when a ratio of DL d to an outer radius R1 of the rotor is changed as a parameter.

29 ist eine Darstellung, die die Veränderung der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das Verhältnis von DLd zu dem Außenradius R1 verändert wird. 29 FIG. 12 is a diagram showing the variation of the torque ripple when the ratio of DL d to the outer radius R1 is changed.

30 ist eine Darstellung, die die Veränderung des Drehmoments und die Veränderung der harmonischen Drehmomentkomponenten zeigt, wenn ein Verhältnis θ1/θ2 als Parameter verändert wird. 30 FIG. 15 is a graph showing the variation of the torque and the variation of the harmonic torque components when a ratio θ1 / θ2 is changed as a parameter.

31 ist eine Darstellung, die die Veränderung der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das Verhältnis θ1/θ2 verändert wird. 31 FIG. 13 is a graph showing the variation of the torque ripple when the ratio θ1 / θ2 is changed.

32 ist eine Darstellung des augenblicklichen Drehmoments in dem durchschnittlichen Drehmoment in Bezug auf den elektrischen Winkel, um den Fall der Verlängerung von Flussbarrieren in der Form von Öffnungen mit dem Fall, in dem die Flussbarrieren nicht verlängert sind, zu vergleichen. 32 FIG. 12 is a graph of the instantaneous torque in the average torque with respect to the electrical angle to compare the case of elongation of flux barriers in the form of openings with the case where the flux barriers are not elongated.

33 ist eine Darstellung, die den Prozentsatz jeder harmonischen Drehmomentkomponente, welche die in 32 gezeigte Wellenform des augenblicklichen Drehmoments überlagert, zeigt. 33 is a representation that represents the percentage of each harmonic torque component that is in 32 superimposed shown waveform of the instantaneous torque shows.

34A ist eine 5A ähnliche Ansicht, die nur durch Dauermagnete erzeugte Magnetflusslinien (ψm) enthält, wobei der herkömmliche Rotor mit einer nicht großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, aber nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist. 34A is a 5A similar view containing only by permanent magnets generated magnetic flux lines (ψ m ), wherein the conventional rotor is designed with a non-large opening, which is located at each permanent magnet on the side of the longitudinal axis, but is not designed with center grooves.

34B ist ein Vektorfeld für die synthetischen Magnetflusslinien, die durch die kombinierte Wirkung der durch die Dauermagnete erzeugten Magnetflusslinien und der durch die bestromten Statorwicklungen erzeugten Magnetflusslinien ausgebildet werden, in der Nähe einer Längsachse, wenn der IPM-Motor vom V-Typ, der den herkömmlichen Rotor umfasst, welcher mit der nicht großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, in einem Antriebsmodus unter Höchstbelastung arbeitet, wobei der herkömmliche Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist. 34B is a vector field for the synthetic magnetic flux lines formed by the combined action of the magnetic flux lines generated by the permanent magnets and the magnetic flux lines generated by the energized stator windings, in the vicinity of a longitudinal axis when the V-type IPM motor is the conventional rotor includes, which is designed with the non-large opening, which is at the side of the longitudinal axis in each permanent magnet, operates in a drive mode under maximum load, the conventional rotor is not designed with center grooves.

35A ist eine diagrammatische Ansicht, die Magnetflusslinien zeigt, welche nur durch die Dauermagnete eines IPM-Motors vom V-Typ erzeugt werden, der einen weniger bevorzugten Rotor umfasst, welcher mit einer großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, wobei der weniger bevorzugte Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist. 35A Fig. 12 is a diagrammatic view showing magnetic flux lines generated only by the permanent magnets of a V-type IPM motor including a less preferable rotor having a large opening located at each side of the longitudinal axis of each permanent magnet is located, wherein the less preferred rotor is not designed with center grooves.

35B ist ein Vektorfeld für die synthetischen Magnetflusslinien, die durch die kombinierte Wirkung der durch die Dauermagnete erzeugten Magnetflusslinien und der durch die bestromten Statorwicklungen erzeugten Magnetflusslinien ausgebildet werden, in der Nähe einer Längsachse, wenn der IPM-Motor vom V-Typ, der den weniger bevorzugten Rotor umfasst, welcher mit der großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, in einem Antriebsmodus unter Höchstbelastung arbeitet, wobei der weniger bevorzugte Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist. 35B is a vector field for the synthetic magnetic flux lines formed by the combined action of the magnetic flux lines generated by the permanent magnets and the magnetic flux lines generated by the energized stator windings, near a longitudinal axis when the V-type IPM motor is the less preferred one Rotor, which is designed with the large opening, which is at the side of the longitudinal axis in each permanent magnet, operates in a drive mode under maximum load, the less preferred rotor is not designed with center grooves.

36 ist eine Darstellung der mit einem Zahn verketteten Magnetflusswellenform in Bezug auf den elektrischen Winkel, um den in 34A gezeigten herkömmlichen Rotor, der mit der nicht großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, wobei der herkömmliche Rotor mit keinerlei Mittelnuten ausgeführt ist, mit dem in 35A gezeigten weniger bevorzugten Rotor, der mit der großen Öffnung ausgeführt ist, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, wobei der weniger bevorzugte Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist, zu vergleichen. 36 is a representation of the magnetic flux waveform concatenated with a tooth in relation to the electrical angle to the in 34A shown conventional rotor, which is designed with the non-large opening, which is located at each permanent magnet on the side of the longitudinal axis, wherein the conventional rotor is designed with no center grooves, with the in 35A shown less preferred rotor, which is designed with the large opening, which is located at each permanent magnet on the side of the longitudinal axis, the less preferred rotor is not designed with center grooves to compare.

37 ist ein Diagramm, das den Prozentsatz des Gehalts jeder der Raumharmonischen, die in einer mit einem Statorzahn verketteten Magnetflusswellenform enthalten sind, nach einer Fourier-Transformation der in 36 gezeigten Flusswellenformen zeigt. 37 FIG. 12 is a graph showing the percentage of the content of each of the space harmonics contained in a magnetic flux waveform concatenated with a stator tooth after a Fourier transform of the magnetic field in FIG 36 shows flow waveforms shown.

38 ist ein Vektorfeld für die synthetischen Magnetflusslinien, die durch die kombinierte Wirkung der durch die Dauermagnete erzeugten Magnetflusslinien und der durch die bestromten Statorwicklungen erzeugten Magnetflusslinien ausgebildet werden, in der Nähe einer Längsachse, wenn ein IPM-Motor vom V-Typ, der einen Rotor umfasst, welcher Gesichtspunkte der Erfindung ausführt, in einem Antriebsmodus unter Höchstbelastung arbeitet, wobei der Rotor zusätzlich zu einer großen Öffnung, die sich bei jedem Dauermagnet an der Seite der Längsachse befindet, mit Mittelnuten ausgeführt ist. 38 is a vector field for the synthetic magnetic flux lines formed by the combined action of the magnetic flux lines generated by the permanent magnets and the magnetic flux lines generated by the energized stator windings near a longitudinal axis when a V-type IPM motor including a rotor , which embodies aspects of the invention operates in a drive mode under maximum load, wherein the rotor is designed in addition to a large opening, which is located at each permanent magnet on the side of the longitudinal axis, with center grooves.

39 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf den elektrischen Winkel, um die vorliegende Ausführungsform mit dem in 35A gezeigten Aufbau zu vergleichen, wobei der weniger bevorzugte Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist. 39 FIG. 14 is a graph of torque versus electrical angle to illustrate the present embodiment with the embodiment of FIG 35A to compare structure shown, wherein the less preferred rotor is not designed with center grooves.

40 ist ein Diagramm, das den Grad einer jeden harmonischen Drehmomentkomponente zeigt, welche der Drehmomentwellenform, die nach einer Fourier-Transformation der in 39 gezeigten Wellenformen gegeben ist, überlagert ist. 40 FIG. 12 is a graph showing the degree of each harmonic torque component, which is the torque waveform that after a Fourier transform of the in 39 given waveforms is superimposed.

41 ist eine vergrößere bruchstückhafte Ansicht eines Magnetpols des Rotors, die Parameter zeigt, welche verwendet werden, um die Formabmessungen einer jeden der Mittelnuten zu bestimmen. 41 Figure 10 is an enlarged fragmentary view of a magnetic pole of the rotor showing parameters used to determine the shape dimensions of each of the center grooves.

42 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das in 41 gezeigte, für die Formabmessungen der Mittelnut verwendete Verhältnis von R4 zu dem Außenradius R1 als Parameter verändert wird. 42 FIG. 12 is a graph showing the variation of the torque ripple when the in 41 shown, used for the shape dimensions of the center groove ratio of R4 to the outer radius R1 is changed as a parameter.

43 ist ein Diagramm, das Phasenspannungswellenformen und eine Leiterspannungswellenform zeigt, wenn ein äußerer Bogenwinkel θa als Parameter verwendet wird. 43 FIG. 12 is a diagram showing phase voltage waveforms and a line voltage waveform when an outer arc angle θ a is used as a parameter.

44 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf den elektrischen Winkel, um die vorliegende Ausführungsform mit dem in 35A gezeigten Aufbau zu vergleichen, wobei der weniger bevorzugte Rotor nicht mit Mittelnuten ausgeführt ist, wobei die Drehmomentwellenformen während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen gezeigt sind. 44 FIG. 14 is a graph of torque versus electrical angle to illustrate the present embodiment with the embodiment of FIG 35A to compare the construction shown, wherein the less preferred rotor is not designed with center grooves, wherein the torque waveforms are shown during operation in a drive mode under low loads.

45 ist ein Diagramm, das den Grad einer jeden harmonischen Drehmomentkomponente zeigt, welche der Drehmomentwellenform, die nach einer Fourier-Transformation der in 44 gezeigten Wellenformen gegeben ist, überlagert ist. 45 FIG. 12 is a graph showing the degree of each harmonic torque component, which is the torque waveform that after a Fourier transform of the in 44 given waveforms is superimposed.

46 ist ein Diagramm eines Aufbaus, der ohne jegliche seitliche Nuten ausgeführt ist, wobei eine Positionsbeziehung eines Magnetpols zu Statorzähnen gezeigt ist. 46 FIG. 12 is a diagram of a structure executed without any lateral grooves, showing a positional relationship of a magnetic pole to stator teeth. FIG.

47 ist eine Darstellung einer Spaltmagnetflusswellenform, die erzeugt wird, wenn der in 46 gezeigte Aufbau, der ohne jegliche seitliche Nuten ausgeführt ist, unter einer Nichtbelastungsbedingung arbeitet. 47 FIG. 13 is an illustration of a gap magnetic flux waveform generated when the in 46 shown construction, which is executed without any lateral grooves, operates under a non-load condition.

48 ist eine Darstellung einer Spaltmagnetflusswellenform, die erzeugt wird, wenn der in 46 gezeigte Aufbau, der ohne jegliche seitliche Nuten ausgeführt ist, unter einer Höchstbelastungsbedingung arbeitet. 48 FIG. 13 is an illustration of a gap magnetic flux waveform generated when the in 46 shown construction, which is executed without any lateral grooves, operates under a maximum load condition.

49 ist eine vergrößere bruchstückhafte Ansicht eines Magnetpols des Rotors, die Parameter zeigt, welche verwendet werden, um die Formabmessungen einer jeden der seitlichen Nuten, welche in dem Außenumfang des Rotors gebildet werden sollen, zu bestimmen. 49 Fig. 10 is an enlarged fragmentary view of a magnetic pole of the rotor showing parameters used to determine the shape dimensions of each of the lateral grooves to be formed in the outer circumference of the rotor.

50 ist ein Diagramm, das die Veränderungen des durchschnittlichen Drehmoments, der harmonischen Drehmomentkomponenten und der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das Verhältnis θ5 (innerer Einschlusswinkel bzw. innerer eingeschlossener Winkel von der Längsachse)/θ4 (äußerer Einschlusswinkel bzw. äußerer eingeschlossener Winkel von der Längsachse) bei den in 49 gezeigten Formabmessungen für jede der seitlichen Nuten als Parameter während eines Betriebs unter einer Höchstbelastungsbedingung verändert wird. 50 FIG. 12 is a graph showing the changes in the average torque, the harmonic torque components and the torque ripple when the ratio θ5 (inner trapped angle from the longitudinal axis) / θ4 (outer trapped angle from the longitudinal axis) at the in 49 shown shape dimensions for each of the lateral grooves as parameters during operation under a maximum load condition is changed.

51 ist ein Diagramm, das die Veränderungen des durchschnittlichen Drehmoments, der harmonischen Drehmomentkomponenten und der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das Verhältnis θ5 (innerer Einschlusswinkel von der Längsachse)/θ4 (äußerer Einschlusswinkel von der Längsachse) bei den in 49 gezeigten Formabmessungen für jede der seitlichen Nuten als Parameter während eines Betriebs unter geringen Belastungsbedingungen verändert wird. 51 FIG. 15 is a graph showing the changes in the average torque, the harmonic torque components and the torque ripple when the ratio θ5 (inner inclination angle of the longitudinal axis) / θ4 (outer inclination angle of the longitudinal axis) in the 49 shown shape dimensions for each of the lateral grooves as parameters during operation under low load conditions is changed.

52 ist ein Diagramm, das die Veränderungen des durchschnittlichen Drehmoments und der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn das Verhältnis RG (Nutentiefe)/AG (Luftspaltbreite) bei den in 49 gezeigten Formabmessungen für jede der seitlichen Nuten als Parameter während eines Betriebs unter einer Höchstbelastungsbedingung verändert wird. 52 FIG. 13 is a graph showing the changes of the average torque and the torque ripple when the ratio RG (groove depth) / AG (air gap width) in the in 49 shown shape dimensions for each of the lateral grooves as parameters during operation under a maximum load condition is changed.

53 ist ein Diagramm, das Spaltmagnetflusswellenformen, wovon eine durch den Aufbau mit seitlichen Nuten erzeugt wird und die andere durch den Aufbau ohne seitliche Nuten erzeugt wird, während eines Betriebs unter einer Nichtbelastungsbedingung zeigt, um die Amplituden der überlagernden Harmonischen zu vergleichen. 53 FIG. 15 is a diagram showing slit magnetic flux waveforms, one of which is generated by the lateral groove configuration and the other of which is generated by the structure without lateral grooves, during operation under a no-load condition to compare the amplitudes of the overlying harmonics.

54 ist ein Diagramm, das Drehmomentwellenformen, wovon eine durch den Aufbau mit seitlichen Nuten erzeugt wird und die andere durch den Aufbau ohne seitliche Nuten erzeugt wird, während eines Betriebs unter einer Höchstbelastungsbedingung zeigt, um die Amplituden der Drehmomentwelligkeiten zu vergleichen. 54 FIG. 12 is a graph showing torque waveforms, one of which is generated by the side groove structure and the other is generated by the structure without side grooves, during operation under a maximum load condition to compare the amplitudes of the torque ripples.

55 ist ein Diagramm, das Drehmomentwellenformen, wovon eine durch den Aufbau mit seitlichen Nuten erzeugt wird und die andere durch den Aufbau ohne seitliche Nuten erzeugt wird, während eines Betriebs unter geringen Belastungsbedingungen zeigt, um die Amplituden der Drehmomentwelligkeiten zu vergleichen. 55 FIG. 13 is a graph showing torque waveforms, one generated by the side groove configuration and the other generated by the structure without side grooves, during low load condition operation to compare the amplitudes of the torque ripples. FIG.

56 ist ein Diagramm, das Rastmomentwellenformen, wovon eine durch den Aufbau mit seitlichen Nuten erzeugt wird und die andere durch den Aufbau ohne seitliche Nuten erzeugt wird, während eines Betriebs unter einer Nichtbelastungsbedingung zeigt, um eine Verringerung des Rastmoments zu überprüfen. 56 FIG. 15 is a diagram showing cogging torque waveforms, one of which is generated by the side groove structure and the other is generated by the structure without side grooves, during operation under a no-load condition to check a reduction in cogging torque.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird eine (werden) Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 bis 56 zeigen eine Ausführungsform einer elektrischen IPM-Drehmaschine nach der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dreht sich ein Rotor nur zu Erläuterungszwecken in eine solche Richtung, dass er sich zum Beispiel in Bezug auf einen Stator in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (CCW: counterclockwise, gegen den Uhrzeigersinn) dreht.An embodiment (s) of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 56 show an embodiment of an electrical IPM lathe according to the present invention. In the following description of the preferred embodiment, for illustrative purposes only, a rotor rotates in such a direction as to rotate in a counterclockwise (CCW) direction with respect to a stator, for example.

In 1 umfasst eine elektrische Drehmaschine oder ein Motor 10 einen Stator 11, der in der Form einer im Allgemeinen zylinderförmigen Gestaltung geformt ist, und einen Rotor 12, der von diesem Stator 11 umgeben ist, auf einer Drehachse oder einer Rotorachse drehbar ist, und fest mit einer Antriebswelle 13, die koaxial mit der Drehachse angeordnet ist, gekoppelt ist. Die elektrische Drehmaschine 10 erbringt eine Leistung, die an Spezifikationen angepasst ist, welche für eine Kraftquelle eines Hybridfahrzeugs (HEV) oder eines Elektrofahrzeugs (EV) erforderlich sind, so wie ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug als Kraftquelle erforderlich ist, oder an Spezifikationen angepasst ist, die für eine eingebaute Kraftquelle in jedem der Antriebsräder eines Fahrzeugs erforderlich sind.In 1 includes a rotating electrical machine or a motor 10 a stator 11 formed in the shape of a generally cylindrical shape and a rotor 12 that from this stator 11 is surrounded, is rotatable on a rotation axis or a rotor axis, and fixed to a drive shaft 13 , which is arranged coaxially with the axis of rotation is coupled. The electric lathe 10 provides a power adapted to specifications required for a power source of a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV), such as an internal combustion engine for a vehicle is required as a power source, or adapted to specifications for a built Power source in each of the drive wheels of a vehicle are required.

Der Stator 11 ist mit mehreren Statorzähnen 15 ausgeführt, die sich auf eine solche Weise in radialen Richtungen von der Rotorachse erstrecken, dass ein Innenumfang 15a des Stators 11 und ein Außenumfang 12a des Rotors 12 einander mit einem dazwischen befindlichen Zwischenraum G gegenüberliegen. Der Stator 11 ist mit dreiphasigen Wicklungen umwickelt, die jeweils für jede Phase eine verteilte Wicklung darstellen (nicht dargestellt), um Statorwicklungen zu bilden, die fähig sind, einen Magnetfluss zu erzeugen, der mit dem Rotor 12 in Wechselwirkung tritt, um ein Rotordrehmoment zu erzeugen.The stator 11 is with several stator teeth 15 designed to extend in such a manner in radial directions from the rotor axis that an inner circumference 15a of the stator 11 and an outer circumference 12a of the rotor 12 facing each other with a gap G therebetween. The stator 11 is wound with three-phase windings, each representing a distributed winding (not shown) for each phase, to form stator windings capable of generating a magnetic flux associated with the rotor 12 interacts to produce a rotor torque.

Der Rotor 12 ist als Rotor eines IPM-Motors (Motors mit innenliegenden Dauermagneten) ausgeführt; und darin sind mehrere Sätze von Dauermagneten 12 eingebettet, wobei jeder Satz pro Pol ein Paar von Dauermagneten 16 aufweist, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu dem Außenumfang 12a hin öffnet. Für die Dauermagnete jedes Paars ist der Rotor 12 mit einem Satz von Öffnungen 17 ausgeführt, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, welche sich zu dem Außenumfang 12a hin öffnet, um die Dauermagnete 16, die jeweils über ihre Länge hinweg das gleiche rechteckige Querschnittprofil aufweisen und sich in der Achsenrichtung entlang der Rotorachse erstrecken, fest aufzunehmen, indem gestattet wird, dass ihre Ecken 16a in den Satz von Öffnungen 17 eingesetzt werden.The rotor 12 is designed as a rotor of an IPM motor (motor with internal permanent magnets); and there are several sets of permanent magnets 12 embedded, with each set per pole a pair of permanent magnets 16 has, which are arranged in a "V" -shaped shape, which is to the outer periphery 12a opens. For the permanent magnets of each pair is the rotor 12 with a set of openings 17 executed, which are arranged in a "V" -shaped shape, which is to the outer periphery 12a opens to the permanent magnets 16 , each of which has the same rectangular cross-sectional profile along its length and extending in the axial direction along the rotor axis, to be firmly held by allowing their corners 16a in the set of openings 17 be used.

Die Öffnungen 17 jedes Satzes, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, umfassen Magnetöffnungen 17a, die so gestaltet sind, dass sie die Dauermagnete 16 des entsprechenden Paars aufnehmen und einschließen, und Öffnungen 17b und 17c, die über jeden der Dauermagnete 16 hinweg angeordnet sind und voneinander in der Richtung seiner Breite getrennt sind und als Flussbarrieren dienen, um zu verhindern, dass sich der Magnetfluss um den Dauermagnet 16 dreht (nachstehend als ”Flussbarrieren” 17b und 17c) bezeichnet. Jeder Satz von Öffnungen 17, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, weist eine Mittelbrücke 20 auf, die sich zwischen den Öffnungen 17c, welche sich zwischen den Dauermagneten 16 jedes Paars befinden, in einer radialen Richtung von der Rotorachse erstreckt, um die Innen- und die Außenkante, welche die Öffnung definieren, zu verbinden, um die Dauermagnete gegen die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor 12 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, in Position zu halten.The openings 17 Each set arranged in a "V" shaped configuration includes magnet openings 17a that are designed to be the permanent magnets 16 of the corresponding pair and include and openings 17b and 17c passing over each of the permanent magnets 16 are disposed away from each other in the direction of its width and serve as flow barriers to prevent the magnetic flux around the permanent magnet 16 turns (hereafter referred to as "flux barriers" 17b and 17c ) designated. Every set of openings 17 , which are arranged in a "V" -shaped design, has a central bridge 20 on, extending between the openings 17c , which are between the permanent magnets 16 of each pair, extending in a radial direction from the rotor axis, to connect the inner and outer edges defining the opening to the permanent magnets against the centrifugal force generated when the rotor 12 rotating at a high speed, keeping in position.

In dieser elektrischen Drehmaschine 10 bilden Öffnungen, die sich jeweils zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 15 des Stators 11 befinden, Schlitze 18, in die Statorwicklungen eingesetzt sind, um Spulengruppen um die Statorzähne 15 zu bilden. Andererseits ist jeder der acht Sätze von Dauermagneten 16 an dem Rotor 12 zu den entsprechenden sechs der Statorzähne 15 des Stators 11 gerichtet. Kurz gesagt ist diese elektrische Drehmaschine 10 so gestaltet, dass jeder Pol, der durch ein Paar von Dauermagneten 16 an dem Rotor 12 gebildet ist, zu den benachbarten sechs Schlitzen 18 des Stators 11 gerichtet ist. Das bedeutet, dass die elektrische Drehmaschine 10 als Drehstrom-IPM-Motor ausgeführt ist, in dem die beiden zueinander gerichteten Seiten eines Paars von Magneten in jedem zweiten Magnetpol die Nordpole aufweisen, während die beiden zueinander gerichteten Seiten eines Paars von Magneten in dem benachbarten Magnetpol die Südpole aufweisen, und ein 48-Schlitz-Stator in verteilten Wicklungen umwickelt ist, um Spulen zu bilden, wobei jede unter jeder Phase einen Spulenabstand in elektrischen Grad von fünf Statorzähnen aufweist, wodurch 8 Magnetpole (4 Paare von Magnetpolen) gebildet werden. Mit anderen Worten ist die elektrische Drehmaschine 10 als Aufbau vom IPM-Typ ausgeführt, in dem (Schlitzanzahl q pro Pol und Phase) = {(Schlitzanzahl)/(Polanzahl)}/(Phasenanzahl) = 2 ist.In this electric lathe 10 form openings, each between two adjacent stator teeth 15 of the stator 11 there are slots 18 in which stator windings are inserted to coil groups around the stator teeth 15 to build. On the other hand, each of the eight sets of permanent magnets 16 at the rotor 12 to the corresponding six of the stator teeth 15 of the stator 11 directed. In short, this electric lathe 10 designed so that every pole through a pair of permanent magnets 16 on the rotor 12 is formed, to the adjacent six slots 18 of the stator 11 is directed. That means the electric lathe 10 is designed as a three-phase IPM motor in which the two mutually facing sides of a pair of magnets in each second magnetic pole have the north poles, while the two mutually facing sides of a pair of magnets in the adjacent magnetic pole have the south poles, and a 48- Slotted stator is wound in distributed windings to form coils, each under each phase has a coil spacing in electrical degrees of five stator teeth, whereby 8 magnetic poles (4 pairs of magnetic poles) are formed. In other words, the rotary electric machine 10 is constructed as an IPM type structure in which (slot number q per pole and phase) = {(slot number) / (pole number)} / (phase number) = 2.

Dies ermöglicht, dass der Rotor 12 in einem Antriebsmodus arbeitet, indem die Statorwicklungen, die in den Schlitzen 18 des Stators 11 aufgenommen sind, bestromt werden, um Magnetflusslinien zu erzeugen, die sich von den Statorzähnen 15 radial einwärts gerichtet in den gegenüberliegenden Rotor 12 erstrecken. In diesem Fall wird bei der elektrischen Drehmaschine 10 (Stator 11 und Rotor 12) ein Reluktanzmoment, das danach trachtet, den Flussfließweg zu verkürzen, mit einem magnetischen Moment, das von den Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen den Dauermagneten 16 stammt, kombiniert, um ein zusammengesetztes Drehmoment zu erzeugen. Daher wird elektrische Energie, die durch einen Strom erzeugt wird, der in die Statorwicklungen eingespeist wird, von einer Antriebswelle, die in Bezug auf den Stator 11 mit dem Rotor 12 drehbar ist, als mechanische Energie entnommen.This allows the rotor 12 working in a drive mode by moving the stator windings in the slots 18 of the stator 11 are energized to generate magnetic flux lines extending from the stator teeth 15 directed radially inward into the opposite rotor 12 extend. In this case, in the electric lathe 10 (Stator 11 and rotor 12 ) Reluctance torque, which seeks to shorten the Flußfließweg, with a magnetic moment, the attraction and repulsion forces between the permanent magnets 16 originates, combined to produce a composite torque. Therefore, electrical energy generated by a current that is fed into the stator windings, from a drive shaft, with respect to the stator 11 with the rotor 12 is rotatable, taken as mechanical energy.

Jeder aus dem Stator 11 und dem Rotor 12 umfasst mehrere Schichten, die in einer gestapelten Beziehung angeordnet sind. Jede der Schichten ist aus einem elektrischen Stahl wie etwa Siliziumstahl gebildet. Die Schichten werden durch Befestigungsmittel 19 zu einer passenden axialen Dicke für ein gewünschtes Ausgangsdrehmoment axial gestapelt.Everyone from the stator 11 and the rotor 12 includes multiple layers arranged in a stacked relationship. Each of the layers is formed of an electric steel such as silicon steel. The layers are made by fasteners 19 axially stacked to a suitable axial thickness for a desired output torque.

Die elektrische Drehmaschine 10 weist für jede Phase eine Spulengruppe auf, die in Schlitzen 18 in einer verteilten Wicklung aufgenommen ist, so dass wie in 2 veranschaulicht für jeden Satz von Statorzähnen 15, die zu einem Paar von Dauermagneten 16, welche einen Magnetpol bilden, gerichtet sind, ein durch die bestromten Statorwicklungen erzeugter Flussfließweg einen Flussfließweg (von Magnetflusslinien ψr, die nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden) definiert, der zwischen den Schlitzen 18 durch den Stator 11 radial einwärts verläuft, nachdem er sich in der Nähe des Außenumfangs des Stators 11, d. h., hinter dem Satz von Statorzähnen 15 in einer Umfangsrichtung bewegt hat, um in den Rotor 15 einzudringen und durch diesen zu verlaufen. Die Dauermagnete 16 jedes Paars sind in den Magnetöffnungen 17a eines in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Satzes von Öffnungen 17, die entlang des Flussfließwegs der Magnetflusslinien ψr, welche nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, gebildet sind, mit anderen Worten so gebildet sind, dass sie den Aufbau dieser Magnetflusslinien ψr nicht verhindern, aufgenommen.The electric lathe 10 has a coil group for each phase, which is in slots 18 is housed in a distributed winding, so as in 2 illustrated for each set of stator teeth 15 leading to a pair of permanent magnets 16 , which form a magnetic pole, a flux flow path generated by the energized stator windings defines a flux flow path (from magnetic flux lines ψ r generated only by the energized stator windings) between the slots 18 through the stator 11 extends radially inwardly after it is close to the outer circumference of the stator 11 ie, behind the set of stator teeth 15 has moved in a circumferential direction to enter the rotor 15 to penetrate and run through it. The permanent magnets 16 every pair are in the magnet openings 17a a set of apertures arranged in a "V" shaped configuration 17 Which are along the flow path of the flow lines of magnetic flux ψ r, which are generated only by the energized stator windings, is formed, are formed in other words so that they ψ the construction of these magnetic flux lines r not prevent was added.

Die durch die Dauermagnete 16 erzeugten Flussfließwege (der Magnetflusslinien ψm, die nur durch die Dauermagnete erzeugt werden), die durch eine wie in 3 veranschaulichte Flussfließverteilung definiert sind, verlaufen nur senkrecht von den Nordpolen (N-Polen) an den einen Seiten der Dauermagnete 16 jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, und dringen senkrecht in die Südpole (S-Pole) an entgegengesetzten Seiten der Dauermagnete 16 ein. Im Besonderen verläuft jeder der Flussfließwege nach dem Eindringen in den Stator 11 von den entsprechenden Statorzähnen 15 in der Nähe des Außenumfangs des Stators 11 in einer Umfangsrichtung.The through the permanent magnets 16 produced flow flow paths (the magnetic flux lines ψ m , which are generated only by the permanent magnets), by a as in 3 flow distribution defined are only perpendicular to the north poles (N poles) on one side of the permanent magnets 16 each pair forming a magnetic pole penetrates vertically into the south poles (S poles) on opposite sides of the permanent magnets 16 one. In particular, each of the river flow paths runs after entering the stator 11 from the corresponding stator teeth 15 near the outer periphery of the stator 11 in a circumferential direction.

Bei dem IPM-Aufbau, in dem die Dauermagnete 16 jedes Paars in den Rotor 12 eingebettet sind und in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, wird eine Richtung der Flusslinien, die durch jeden der Magnetpole gebildet wird, d. h., eine Mittelachse zwischen den Dauermagneten 16 jedes Paars, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, als eine Längsachse (d-Achse) bezeichnet, und wird eine Mittelachse, die in Bezug auf die Längsachse elektrische und magnetische Orthogonalität zeigt, zwischen benachbarten Dauermagneten 16 zwischen benachbarten Magnetpolen als Querachse (q-Achse) bezeichnet. In dem Rotor 12 erstrecken sich radial innere Öffnungen 17c, die sich an der Seite der Längsachse jedes Satzes von Öffnungen 17, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, befinden, radial einwärts zu der Rotorachse, und sind sie dazu gestaltet, die Funktion von Flussbarrieren 17c auszuführen. Passende Formabmessungen der Flussbarrieren 17c jedes Satzes von Öffnungen 17, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, werden später beschrieben werden.In the IPM design, in which the permanent magnets 16 every pair in the rotor 12 are embedded and arranged in a "V" -shaped configuration, a direction of the flux lines formed by each of the magnetic poles becomes, ie, a central axis between the permanent magnets 16 each pair arranged in a "V" -shaped configuration is referred to as a longitudinal axis (d-axis), and a central axis, which shows electrical and magnetic orthogonality with respect to the longitudinal axis, between adjacent permanent magnets 16 between adjacent magnetic poles referred to as a transverse axis (q-axis). In the rotor 12 extend radially inner openings 17c located at the side of the longitudinal axis of each set of openings 17 located in a "V" -shaped configuration, are radially inward of the rotor axis, and are designed to function as flux barriers 17c perform. Suitable shape dimensions of the river barriers 17c every set of openings 17 which are arranged in a "V" shaped configuration will be described later.

In dieser elektrischen Drehmaschine 10 ermöglicht dies, dass sich durch die Statorwicklungen erzeugte Flusslinien ψr, die in radial einwärts gerichteten Richtungen von den Statorzähnen 15 in den Rotor 12 eingedrungen sind, nahe an dem Innenumfang (der Rotorachse) auf eine solche Weise weiter einwärts bewegen, dass sie nicht in den radial auswärts befindlichen Bereich der Öffnungen 17 jedes Satzes, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, eindringen, bevor sie zu den Statorzähnen 15 zurückkehren, wie in 2 veranschaulicht ist. Mit einem Wort ist die elektrische Drehmaschine 10 als IPM-Motor vom V-Typ ausgeführt, der einen Rotor 12 umfasst, welcher in der Nähe der Längsachsen mit Öffnungen ausgeführt ist. In this electric lathe 10 this allows flux lines ψ r generated by the stator windings to travel in radially inward directions from the stator teeth 15 in the rotor 12 penetrate further inwardly near the inner circumference (the rotor axis) in such a way that they do not enter the radially outward region of the openings 17 each set, which are arranged in a "V" -shaped shape, penetrate before going to the stator teeth 15 return, as in 2 is illustrated. In a word, the electric lathe is 10 designed as a V-type IPM motor, which has a rotor 12 comprises, which is carried out in the vicinity of the longitudinal axes with openings.

Ferner umfasst die elektrische Drehmaschine 10 zur Verhinderung einer schweren Überlagerung der 5. und der 7. Raumharmonischen auf die Flusslinien ψr, die durch die Statorwicklungen erzeugt werden und von Statorzähnen 15, die den Längsachsen entsprechen, in radial einwärts gerichteten Richtungen in den Rotor 12 eindringen, Mittelnuten (mittlere Regulierungsnuten bzw. Mittelregulierungsnuten) 21, die in dem Außenumfang des Rotors 12 gebildet sind und sich jeweils parallel zu dem Innenumfang 15a eines der entsprechenden Statorzähne 15 (in einer Richtung entlang der Rotorachse) erstrecken. Passende Formabmessungen für jede der Mittelnuten 21 werden später beschrieben.Further, the rotary electric machine includes 10 for preventing heavy superimposition of the 5th and 7th spatial harmonics on the flux lines ψ r generated by the stator windings and stator teeth 15 corresponding to the longitudinal axes, in radially inward directions into the rotor 12 penetration, center grooves (middle regulation grooves or center control grooves) 21 located in the outer periphery of the rotor 12 are formed and each parallel to the inner circumference 15a one of the corresponding stator teeth 15 extend (in a direction along the rotor axis). Suitable shape dimensions for each of the center grooves 21 will be described later.

Ferner umfasst die elektrische Drehmaschine 10 pro Magnetpol ein Paar von seitlichen Nuten (seitlichen Regulierungsnuten) 22, die an Stellen in der Nähe der radial äußeren Enden der Dauermagnete jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, in dem Außenumfang 12a des Rotors 12 gebildet sind, um das Pulsieren des Motordrehmoments über den gesamten Betriebsbereich in einem Antriebsmodus abzuschwächen, indem das Rastmoment unter Nichtbelastung und die Drehmomentwelligkeit unter geringen Belastungsbedingungen und einer Höchstbelastung verringert werden, während eine Verringerung des Drehmoments minimiert wird. Passende Formabmessungen für jede der seitlichen Nuten 22 werden später beschrieben.Further, the rotary electric machine includes 10 one pair of lateral grooves (lateral regulation grooves) per magnetic pole 22 at the locations near the radially outer ends of the permanent magnets of each pair forming a magnetic pole in the outer circumference 12a of the rotor 12 are formed to attenuate the pulsation of the engine torque over the entire operating range in a drive mode by the non-load cogging torque and the torque ripple are reduced under low load conditions and a maximum load, while minimizing a reduction of the torque. Matching shape dimensions for each of the side grooves 22 will be described later.

In der elektrischen Drehmaschine 10 mit dem IPM-Aufbau, in dem Dauermagnete 16 in einer ”V”-förmigen Gestaltung in den Rotor 12 eingebettet sind, ist das Drehmoment T durch die folgende Gleichung (1) als T = Ppmiq + (Ld – Lq)idiq} (1) ausgedrückt, wobei

PP
die Anzahl der Polpaare ist, ψm die Flusslinien von Magneten sind, die mit dem Stator (Statorzähnen 15) verketten,
id
der Strom der Längsachse ist, iq der Strom der Querachse ist,
Ld
die Induktivität der Längsachse ist, und Lq die Induktivität der Querachse ist.
In the electric lathe 10 with the IPM construction, in which permanent magnets 16 in a "V" -shaped design in the rotor 12 are embedded, the torque T by the following equation (1) as T = P pm i q + (L d -L q ) i d i q } (1) expressed, where
P P
the number of pole pairs is, ψ m are the flux lines of magnets connected to the stator (stator teeth 15 ),
i d
the current of the longitudinal axis is, i q is the current of the transverse axis,
L d
the inductance of the longitudinal axis is, and L q is the inductance of the transverse axis.

Wie in 4 gezeigt wird durch einen Betrieb mit der Stromphase, bei der die Summe des magnetischen Moments Tm und des Reluktanzmoments Tr den Höchstwert erreicht, ein hocheffizienter Betrieb mit einem hohen Drehmoment der elektrischen Drehmaschine 10 bereitgestellt.As in 4 is shown by a operation with the current phase in which the sum of the magnetic moment T m and the reluctance torque T r reaches the maximum value, a highly efficient operation with a high torque of the rotary electric machine 10 provided.

Unter Bezugnahme auf die 5A bis 6B sind im Fall eines Vergleichsrotors 12A nach der verwandten Technologie die Flussbarrieren 17c (siehe 1 bis 3) in der Form von Öffnungen, die sich an der Seite der Längsachse befinden, durch Flussbarrieren 17d ersetzt. Die Flussbarrieren 17d sind hinsichtlich der Formabmessungen im Allgemeinen mit Flussbarrieren 17b, die sich an den radial äußeren Seiten der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes befinden, identisch. Im Hinblick auf den Vergleichsrotor 12A sind die Flussfließwege durch die Dauermagnete 16 durch eine in 5A veranschaulichte Flussfließverteilung definiert. Die Magnetflusslinien ψm, die durch die Magnete erzeugt werden, definieren Vektoren Vm, die wie durch ein Vektorfeld in 5B angegebene Richtungen aufweisen. Zusätzlich sind Magnetflusslinien ψr, die durch bestromte Statorwicklungen, welche in Schlitzen 18 aufgenommen sind, erzeugt werden, durch eine in 6A veranschaulichte Flussfließverteilung angegeben und definieren sie Vektoren Vr, die wie durch ein Vektorfeld in 6B angegebene Richtungen aufweisen.With reference to the 5A to 6B are in the case of a comparative rotor 12A according to the related technology, the river barriers 17c (please refer 1 to 3 ) in the form of openings located on the side of the longitudinal axis by flow barriers 17d replaced. The river barriers 17d are generally with flow barriers in terms of mold dimensions 17b located on the radially outer sides of the openings arranged in a "V" shaped configuration 17 each sentence are identical. With regard to the comparison rotor 12A are the river flow paths through the permanent magnets 16 through an in 5A illustrated flow distribution defined. The magnetic flux lines ψ m , which are generated by the magnets, define vectors V m , which as shown by a vector field in 5B have indicated directions. In addition, magnetic flux lines are ψ r , which by energized stator windings, which in slots 18 are recorded, generated by an in 6A flow distribution specified and define vectors V r , as shown by a vector field in 6B have indicated directions.

Die elektrische Drehmaschine, die den Rotor 12A von der oben genannten Art umfasst, wird durch Vorrücken eines Phasenwinkels des Stroms betrieben, um im Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung ein hohes Drehmoment mit einer hohen Effizienz zu erzeugen. Unter dieser Bedingung wird der Rotor 12A nach der verwandten Technologie in einem Zustand betrieben, in dem Magnetflusslinien ψm der Magnete und Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen in einem kleinen Bereich A1 (siehe 6B), der sich von dem Satz der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 radial auswärts und in der Nähe der Längsachse befindet, entgegengesetzte Felder erzeugen, so dass das Reluktanzmoment Tr das magnetische Moment Tm auslöscht (ausgleicht), wie durch die veranschaulichten Vektorfelder in 5B und 6B gezeigt ist. Kurz gesagt ist dieser kleine Bereich A1 wie in 7 gezeigt ein Wechselwirkungsbereich, in dem Magnetflusslinien ψm der Magnete und Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen mit einem induzierten Winkel, der gleich oder größer als 90 Grad ist, gegeneinander wirken, so dass die Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen verschwendet bzw. geschwächt werden, da sie jenen Magnetflusslinien ψm der Magnete entgegenwirken (sie auslöschen), die von Bereichen B in der Nähe der Längsachse der Dauermagnete 16 jedes Paars, welche an den radial auswärts von dem Satz der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 befindlichen kleinen Bereich A1 angrenzen, ausgehen.The electric lathe, which is the rotor 12A of the above-mentioned type is operated by advancing a phase angle of the current to produce a high torque with a high efficiency in the drive mode under a maximum load. Under this condition, the rotor becomes 12A operated according to the related technology in a state in which magnetic flux lines ψ m of the magnets and magnetic flux lines ψr the stator windings in a small area A1 (see 6B ) extending from the set of apertures arranged in a "V" shaped configuration 17 radially outward and in the vicinity of the longitudinal axis, generate opposite fields, so that the reluctance torque T r the magnetic moment T m erases (compensates), as illustrated by the vector fields in 5B and 6B is shown. In short, this small area A1 is like in 7 For example, an interaction region in which magnetic flux lines ψ m of the magnets and magnetic flux lines ψr of the stator windings act against each other at an induced angle equal to or greater than 90 degrees, so that the magnetic flux lines ψ r of the stator windings are weakened because they are Magnetic flux lines ψ m of the magnets counteract (they cancel) that of areas B in the vicinity of the longitudinal axis of the permanent magnets 16 each pair, which at the radially outward of the set of openings arranged in a "V" -shaped design 17 bordering small area A1, go out.

Aus diesem Grund lässt sich sagen, dass es wegen des Umstands, dass es den Bereichen B der Dauermagnete 16, die sich in der Nähe der Längsachse befinden, nicht gelingt, irgendeinen aktiven Beitrag zur Erzeugung von Drehmoment T zu leisten, möglich ist, die Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 an sich zu verringern, indem das Volumen der Bereiche B, in der Nähe der Längsachse, der Dauermagnete 16 reduziert wird, während ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) in dem magnetischen Kreis so hoch wie das frühere Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) gehalten wird.Because of this, it can be said that it is because of the fact that it is the areas B of the permanent magnets 16 , which are located near the longitudinal axis, failing to make any active contribution to the generation of torque T, is possible, the amount of use of the permanent magnets 16 in itself decrease by the volume of the areas B, near the longitudinal axis, of the permanent magnets 16 is reduced while maintaining a ratio of saliency ratio in the magnetic circuit as high as the previous ratio of saliency ratio.

Nun wird das durch die vorher genannte Gleichung (1) ausgedrückte Drehmoment T bei einer Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 so hoch wie das frühere Drehmoment, das vor der Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 erzeugt worden war, gehalten, indem das Reluktanzmoment Tr erhöht wird. Dieses Reluktanzmoment Tr wird erhöht, indem ein Unterschied zwischen der Induktivität Ld der Längsachse und der Induktivität Lq der Querachse erhöht wird, das heißt, indem ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) erhöht wird.Now, the torque T expressed by the aforementioned equation (1) becomes a reduction in the use amount of the permanent magnets 16 as high as the previous torque, before reducing the amount of use of the permanent magnets 16 was generated by increasing the reluctance torque T r . This reluctance torque T r is increased by increasing a difference between the inductance L d of the longitudinal axis and the inductance L q of the transverse axis, that is, by increasing a ratio of saliency ratio.

Daher wird das Drehmoment T nach der vorliegenden Ausführungsform des Rotors 12 so hoch wie das frühere Drehmoment gehalten, indem jeder der Bereiche B, in der Nähe der Längsachse, der Dauermagnete 16 durch eine Öffnung mit einer geringen magnetischen Permeabilität (als ”beschränkter Bereich” bezeichnet) ersetzt wird, um ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) zu erhöhen, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 verringert wird. Von einem anderen Blickwinkel her betrachtet wird das Reluktanzmoment Tr erhöht, indem jener Anteil der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen, der durch die Wirkung gegen die Magnetflusslinien ψm durch die Dauermagnete, die von den in der Nähe der Längsachse befindlichen Bereichen B ausgehen, verschwenderisch verwendet wurde, wirksam verwendet wird, so dass das Drehmoment T trotz der Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 unverändert bleibt.Therefore, the torque T according to the present embodiment of the rotor 12 as high as the previous torque held by each of the areas B, near the longitudinal axis, of the permanent magnets 16 is replaced by an opening having a small magnetic permeability (referred to as a "restricted area") to increase a ratio of saliency ratio, while the use amount of the permanent magnets 16 is reduced. Viewed from a different angle of view, the reluctance torque T r is increased by wasteful of that portion of the magnetic flux lines ψ r of the stator windings caused by the action against the magnetic flux lines ψ m by the permanent magnets emanating from the areas B in the vicinity of the longitudinal axis was used effectively, so that the torque T despite the reduction in the amount of use of the permanent magnets 16 remains unchanged.

Das Drehmoment T kann auch durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden. Das Verhältnis des magnetischen Moments Tm wird unter geringen Belastungsbedingungen, unter denen die Amplitude des Stroms Ia verringert wird, hoch. Wie in 8 gezeigt nähert sich der Phasenwinkel des Stroms β, bei dem das Drehmoment den Höchstwert beträgt, um so mehr Null, je geringer die Amplitude des Stroms Ia ist. Die veranschaulichten Wellenformen i, ii, iii, iv und v in 8 sind charakteristische Kurven, die jeweils die Beziehung zwischen dem Drehmoment und dem Phasenwinkel des Stroms bei einer von verschiedenen Amplituden des Stroms Ia(i), Ia(ii), Ia(iii), Ia(iv) und Ia(v) zeigen, wobei die Amplituden der Ströme die Beziehung der folgenden Ungleichheitsgleichung aufweisen: i < ii < iii < iv < v. Daher ist es trotz des Umstands, dass das Verhältnis des (die Abhängigkeit von dem) magnetischen Moments Tm während des Betriebs unter geringen Belastungsbedingungen naturgemäß hoch ist, erwünscht, einen Magnetkreis herzustellen, der die wirksame Verwendung dieses magnetischen Moments Tm maximiert. T = PpmIacosβ + ½(Ld – Lq)Ia 2sin2β} (2) wobei β der Phasenwinkel des Stroms ist, und Ia die Amplitude des Phasenstroms ist.The torque T can also be expressed by the following equation (2). The ratio of the magnetic moment T m is under low load conditions under which the amplitude of the current I a is decreased, high. As in 8th As shown, the phase angle of the current β at which the torque is the maximum value approaches, the more zero the lower the amplitude of the current I a . The illustrated waveforms i, ii, iii, iv and v in FIG 8th are characteristic curves, each representing the relationship between the torque and the phase angle of the current at one of different amplitudes of the current I a (i), I a (ii), I a (iii), I a (iv) and I a ( v), where the amplitudes of the currents have the relationship of the following inequality equation: i <ii <iii <iv <v. Therefore, despite the fact that the ratio of (the dependence on) the magnetic moment T m during operation under high load conditions is naturally high, it is desirable to produce a magnetic circuit that maximizes the effective use of this magnetic moment T m . T = P pm I a cosβ + ½ (L d -L q ) I a 2 sin 2β} (2) where β is the phase angle of the current and I a is the amplitude of the phase current.

Wie in 9 gezeigt nimmt die Anzahl der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen bei dem Rotor 12A nach der verwandten Technologie an jeder der Querachsen zwischen den benachbarten beiden Magnetpolen (zwischen den Dauermagneten 16 der benachbarten beiden unterschiedlichen Magnetpole) zu, da der Phasenwinkel des Stroms β aufgrund des Betriebs unter geringen Belastungsbedingungen mit einer geringen Amplitude des Stroms nahe an Null liegt. Daher ist es ideal, wenn ein Magnetkreis über in 10 gezeigte Flussfließwege MP1 und MP2 als Strecken der aufeinander gefügten Flusslinien ψs, die durch die kombinierte Wirkung der Magnetflusslinien der Magnete ψm und der oben genannten Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen ausgebildet werden, verläuft. Dies wird eine aktive Verwendung der Reluktanzmoments Tr ermöglichen, da die aufeinander gefügten Flusslinien ψs die Induktivität Lq der Querachse entlang jeder Querachse durch Verteilen des Querachsen-Flussfließwegs (Magnetflusslinien durch die Querachse), der sich entlang der Querachse erstreckt (ohne irgendeine Sättigung zu induzieren) erhöhen.As in 9 As shown, the number of magnetic flux lines ψ r of the stator windings in the rotor increases 12A according to the related technology at each of the transverse axes between the adjacent two magnetic poles (between the permanent magnets 16 the adjacent two different magnetic poles), because the phase angle of the current β due to the operation under low load conditions with a small amplitude of the current is close to zero. Therefore, it is ideal when a magnetic circuit over in 10 shown flow paths MP1 and MP2 as paths of the superimposed flux lines ψ s , which are formed by the combined effect of the magnetic flux lines of the magnets ψ m and the above-mentioned magnetic flux lines ψ r of the stator windings extends. This will allow for active use of the reluctance torque T r since the juxtaposed flux lines ψ s will increase the inductance L q of the transverse axis along each transverse axis by dispersing the transverse axis flux path (magnetic flux lines through the transverse axis) extending along the transverse axis (without any saturation to induce).

Der Flussfließweg MP1 wendet sich nach dem Eindringen in den Rotor 12A in dem interpolaren Abschnitt zwischen den benachbarten beiden Magnetpolen über den Luftspalt G von einem der Statorzähne 15 in einer verketteten Beziehung in eine Richtung zu dem benachbarten eines Paars von Dauermagneten 16, die in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors einen vorangehenden der beiden Magnetpole bilden (in 10 gesehen zur linken Seite), und verläuft von dessen Seite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors 12A durch ihn hindurch. Der Flussfließweg MP1 quert dann den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols und kehrt über den Luftspalt G erneut zu einem anderen der Statorzähne 15 zurück. The flow path MP1 turns after penetration into the rotor 12A in the interpolar portion between the adjacent two magnetic poles across the air gap G of one of the stator teeth 15 in a chained relationship in one direction to the adjacent one of a pair of permanent magnets 16 which form a preceding one of the two magnetic poles with respect to the direction of rotation of the rotor (in 10 seen to the left side), and extends from the side thereof in the vicinity of the inner circumference of the rotor 12A through him. The Flußfließweg MP1 then traverses the outer peripheral portion A2 of the magnetic pole and returns via the air gap G again to another of the stator teeth 15 back.

Der Flussfließweg MP2 wendet sich, nachdem er auf die gleiche Weise wie der Flussfließweg MP1 in dem interpolaren Abschnitt in den Rotor 12A eingedrungen ist, in einer Umfangsrichtung zu dem entfernten der Dauermagnete 16, die in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors den vorangehenden der beiden Magnetpole bilden, und verläuft von dessen Seite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors 12A durch ihn hindurch. Der Flussfließweg MP2 quert dann den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols und kehrt über den Luftspalt G erneut zu einem anderen der Statorzähne 15 zurück.The flow flow path MP2 turns into the rotor in the same manner as the flow flow path MP1 in the interpolar section 12A has penetrated, in a circumferential direction to the distal of the permanent magnets 16 which form, with respect to the direction of rotation of the rotor, the preceding of the two magnetic poles, and extends from its side in the vicinity of the inner circumference of the rotor 12A through him. The flux flow path MP2 then traverses the outer peripheral portion A2 of the magnetic pole and returns via the air gap G again to another of the stator teeth 15 back.

Wenn Dauermagnete 16 jedes Paars einwärts gerichtet zu der Rotorachse hin gerückt sind, indem Abschnitte, die von ihren entferntesten beiden Enden (den radial äußeren Enden des Pols) einwärts liegen, entfernt wurden, wird es diesen Flussfließwegen MP1 und MP2 nicht gelingen, den gesamten äußeren Umfangsbereich A2 jedes Pols wirksam zu verwenden, da sich vergrößerte Flussbarrieren, die an die entferntesten beiden Enden der Dauermagnete des Paars angrenzen, in der Nachbarschaft der Mitte des Pols konzentrieren und es für die Flussfließwege schwierig machen, sich insbesondere durch die rechte Hälfte des äußeren Umfangsbereichs A2 zu erstrecken.When permanent magnets 16 If each pair has been moved inwardly towards the rotor axis by removing portions that are inwardly from their farthest two ends (the radially outer ends of the pole), these flux flow paths MP1 and MP2 will not succeed, the entire outer circumference A2 of each Pols effectively to use because enlarged flux barriers, which adjoin the farthest ends of the permanent magnets of the pair, concentrate in the vicinity of the center of the pole and make it difficult for the Flußfließwege to extend in particular through the right half of the outer peripheral portion A2 ,

Wenn die Dauermagnete 16 andererseits nach außen gerückt sind, indem Abschnitte, die von ihren am nächsten befindlichen Enden (den radial inneren Enden des Magnetpols) in der Nähe der Mittelachse der Dauermagnete einwärts liegen, entfernt wurden, treten in der Nähe der Mittelachse der Dauermagnete große Flussbarrieren auf, was verursacht, dass die Flussfließwege gestreut werden, so dass sie durch beide Seitenabschnitte des Magnetpols verlaufen, weshalb die Magnetflusslinien gleichmäßig durch den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols verlaufen, indem sie wirksam den gesamten äußeren Umfangsbereich A2 einschließlich seiner rechten Hälfte verwenden. Bei diesem Aufbau verbindet ein Flussfließweg MP3 die benachbarten Magnetpole von dem Nordpol (N-Pol) eines Dauermagnets 16 des nachfolgenden der benachbarten beiden Magnetpole zu dem Südpol (S-Pol) des benachbarten Dauermagnets 16 des vorangehenden der benachbarten beiden Magnetpole in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors, nachdem er durch den Dauermagnet 16 des nachfolgenden Magnetpols – von dessen Außenseite in der Nähe des Außenumfangs des Rotors zu seiner Innenseite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors – verlaufen ist. Auf eine Weise, die dem Flussfließweg MP1 ähnlich ist, erstreckt sich der Flussfließweg MP3 durch den äußeren Umfangsbereich A2 des vorangehenden Magnetpols in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors, was verursacht, dass die Wirkung der Dezentralisierung der Magnetflusslinien hoch wird.When the permanent magnets 16 On the other hand, by removing portions that are inward from their nearest ends (the radially inner ends of the magnetic pole) near the center axis of the permanent magnets, large flux barriers occur in the vicinity of the central axis of the permanent magnets causes the flow flow paths to be scattered to pass through both side portions of the magnetic pole, and therefore, the magnetic flux lines smoothly pass through the outer peripheral portion A2 of the magnetic pole by effectively using the entire outer peripheral portion A2 including its right half. In this structure, a flux flow path MP3 connects the adjacent magnetic poles from the north pole (N pole) of a permanent magnet 16 the subsequent one of the adjacent two magnetic poles to the south pole (S-pole) of the adjacent permanent magnet 16 the preceding of the adjacent two magnetic poles with respect to the direction of rotation of the rotor, after passing through the permanent magnet 16 of the subsequent magnetic pole - from the outside of which is near the outer periphery of the rotor to its inner side in the vicinity of the inner circumference of the rotor - run. In a manner similar to the flow flow path MP1, the flow path MP3 extends through the outer peripheral portion A2 of the preceding magnetic pole with respect to the rotational direction of the rotor, causing the effect of decentralizing the magnetic flux lines to become high.

Aus diesem Grund ist es günstig, wenn ein Rotor 12 für den Aufbau zur Einbettung der Dauermagnete 16 jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, die Gestaltung einsetzt, bei der die Dauermagnete 16 des Paars nach außen zu ihren entferntesten beiden Enden (den radial äußersten Enden des Magnetpols) gerückt sind, während die ”V”-förmige Gestaltung der Dauermagnete 16 beibehalten wird, um die Verteilung der Magnetflusslinien ψr, die das Reluktanzmoment Tr erzeugen, nicht zu beeinträchtigen. Ferner ist es günstig, die Gestaltung einzusetzen, bei der zwischen den Dauermagneten 16 des Paars (den radial inneren Enden des Magnetpols) Flussbarrieren 17c gebildet sind, um den Kurzschlusspfad der Magnetflusslinien zu beschränken. Zusätzlich ist es günstig, die Gestaltung einzusetzen, bei der sich an jeder der Längsachsen eine Mittelnut 21 in der äußeren Umfangsfläche des Rotors 12 befindet, um die Erzeugung einer Sättigung der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen, die von den Statorzähnen 15 des Stators 11 kommen, zu beschränken oder, mit anderen Worten, die Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen zu streuen. Durch das Einsetzen dieser Gestaltungen kann der Rotor 12 das Reluktanzmoment Tr aktiv benutzen, indem die Querachsen-Flussfließwege (Magnetflusslinien) gestreut werden, um die Induktivität Lq der Querachse zu erhöhen.For this reason it is favorable if a rotor 12 for the structure for embedding the permanent magnets 16 every pair that forms a magnetic pole that uses the design, in which the permanent magnets 16 of the pair are moved outwardly to their farthest ends (the radially outermost ends of the magnetic pole) while the "V" shaped configuration of the permanent magnets 16 is maintained in order not to affect the distribution of the magnetic flux lines ψ r , which generate the reluctance torque T r . Furthermore, it is favorable to use the design in which between the permanent magnets 16 of the pair (the radially inner ends of the magnetic pole) are flux barriers 17c are formed to restrict the short-circuit path of the magnetic flux lines. In addition, it is favorable to use the design, in which at each of the longitudinal axes of a center groove 21 in the outer peripheral surface of the rotor 12 is located to generate a saturation of the magnetic flux lines ψ r of the stator windings, that of the stator teeth 15 of the stator 11 come to restrict or, in other words, to scatter the magnetic flux lines ψ r of the stator windings. By employing these designs, the rotor can 12 actively use the reluctance torque T r by scattering the transverse axis flux paths (magnetic flux lines) to increase the inductance L q of the lateral axis.

Der optimale Wert für eine in den beiliegenden Zeichnungen längsgerichtete Länge Wpm (Breite) eines jeden der Dauermagnete 16 wird nach einem Vergleich mit dem Fall, in dem die längsgerichtete Länge Wpm nicht verlängert ist, als Standard bestimmt.The optimum value for a longitudinal length W pm (width) of each of the permanent magnets in the accompanying drawings 16 is determined as a standard after comparison with the case where the longitudinal length W pm is not extended.

Im Besonderen wird sie bestimmt, indem ein Verhältnis δ, das durch Berechnen der folgenden Gleichung (3) gegeben ist, verändert wird, wobei eine Polanzahl P fest ist, ein Außenradius R1, der sich von der Achse des Rotors 12 zu dessen Außenumfang erstreckt, fest ist, und die Länge Wpm eines jeden Dauermagnets 16 eines Paars, der an einem äußeren Endabschnitt eines Magnetpols angeordnet ist, variabel gestaltet wird, das heißt, die Position eines jeden der inneren Enden der Dauermagnete 16 des Paars verändert wird. Als bestimmende Faktoren des Verhältnisses sind die Veränderung des Werts pro Einheit des Drehmoments T unter der Bedingung der Höchstbelastung in Bezug auf das Verhältnis δ und die Veränderung der Rate der Verringerung der Schwankung dieses Drehmoments T, d. h., der Drehmomentwelligkeit, in Bezug auf das Verhältnis δ nach einer Magnetfeldanalyse gegeben und wie in der Darstellung von 11 gezeigt graphisch dargestellt. In dem ”pro-Einheit”-System bedeutet zum Beispiel 1,0 [pro Einheit], dass die Größe einer Basiseinheit gleich ist. δ = (P × Wpm)/R1 (3) Specifically, it is determined by changing a ratio δ given by calculating the following equation (3), where a pole number P is fixed, an outer radius R1 extending from the axis of the rotor 12 extends to the outer periphery, is fixed, and the length W pm of each permanent magnet 16 a pair disposed at an outer end portion of a magnetic pole is made variable, that is, the position of each of the inner ends of the permanent magnets 16 of the couple is changed. As the determining factors of the ratio, the change of the value per unit of the torque T under the condition of the maximum load with respect to the ratio δ and the change in the rate of reduction of the fluctuation of this torque T, ie, the torque ripple, with respect to the ratio δ given after a magnetic field analysis and as in the representation of 11 shown graphically. For example, in the "per unit" system, 1.0 [per unit] means that the size of a base unit is the same. δ = (P × W pm ) / R1 (3)

In 11 stellt das Verhältnis δ von 1,84 (δ = 1,84) den Fall dar, in dem jeder der Dauermagnete 16 eine Formabmessung aufweist, bei der eine Länge Wpm des Dauermagnets 16 nicht verkürzt ist (d. h., eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials 0% beträgt). Es ist ersichtlich, dass dann, wenn die Formabmessung das Verhältnis von δ = 1,38 erfüllt (d. h., wenn die Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials 24,7% beträgt), das erzeugte Drehmoment T dem Drehmoment gleichwertig ist, das durch den Rotor 12A der verwandten Technologie mit Dauermagneten 16, deren Länge Wpm nicht verkürzt ist, erzeugt wird (d. h., das Drehmoment T beträgt 1,0 [pro Einheit]). Mit den Dauermagneten 16 wird dann, wenn das Verhältnis δ 1,38 beträgt (δ = 1,38) im Betrieb selbst bei langsamen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen, die gewöhnlich verwendet werden, das gleiche Drehmoment erzeugt.In 11 the ratio δ of 1.84 (δ = 1.84) represents the case in which each of the permanent magnets 16 has a shape dimension, wherein a length W pm of the permanent magnet 16 is not shortened (ie, a reduction in the amount of the permanent magnet material is 0%). It can be seen that when the mold size satisfies the ratio of δ = 1.38 (ie, when the reduction in the amount of permanent magnet material is 24.7%), the generated torque T is equivalent to the torque produced by the rotor 12A the related technology with permanent magnets 16 whose length W pm is not shortened is generated (ie, the torque T is 1.0 [per unit]). With the permanent magnets 16 For example, when the ratio δ is 1.38 (δ = 1.38), the same torque is generated during operation even at slow speeds under low load conditions that are commonly used.

In 11 wird der Rotor 12A der verwandten Technologie zum Vergleich benutzt. Bei diesem Vergleichsrotor 12A definiert jeder Satz von in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 an seinen radial äußeren und inneren Enden äußere und innere Flussbarrieren 17b und 17d von der gleichen Größe. Im Gegensatz dazu teilt und trennt der Rotor 12 nach der vorliegenden Ausführungsform die Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen dank der Bereitstellung der Flussbarrieren 17c und einer Mittelnut 21 pro Magnetpol wirksam in zwei. Dies verursacht, dass der Rotor wirksam ein Reluktanzmoment Tr erzeugt und die Drehmomentwelligkeit beschränkt wird, während das Drehmoment T bei dem Verhältnis δ = 1,84, bei dem die Länge Wpm eines jeden der Dauermagnete 16 nicht verkürzt ist, d. h., die Dauermagnete 16 in der Länge Wpm jenen des Rotors 12A gleich sind, verbessert wird. Mit anderen Worten zeigt 11 Veränderungen des Drehmoments und jene der Drehmomentwelligkeit bei unterschiedlichen Werten für das Verhältnis δ, wenn die Länge Wpm eines jeden der Dauermagnete 16 im Aufbau des Rotors 16 nach der vorliegenden Ausführungsform verkürzt wird. Es wird angenommen, dass über den Bereich des Verhältnisses δ von 1,84 bis in die Nähe von 1,38 keine merkliche Veränderung im Drehmoment T auftritt, d. h., das Drehmoment T im Wesentlichen 1,0 [pro Einheit] bleibt, wenn die Länge Wpm eines jeden der Dauermagnete 16 in dem Aufbau des Rotors 12A der verwandten Technologie verkürzt wird.In 11 becomes the rotor 12A the related technology used for comparison. In this comparison rotor 12A defines each set of openings arranged in a "V" shaped configuration 17 at its radially outer and inner ends, outer and inner flux barriers 17b and 17d of the same size. In contrast, the rotor divides and separates 12 According to the present embodiment, the magnetic flux lines ψ r of the stator windings thanks to the provision of the flow barriers 17c and a means 21 per magnetic pole effective in two. This causes the rotor to effectively produce a reluctance torque T r and limit the torque ripple, while the torque T at the ratio δ = 1.84, where the length W pm of each of the permanent magnets 16 not shortened, ie, the permanent magnets 16 in length W pm that of the rotor 12A are the same, is improved. In other words shows 11 Changes in torque and those of torque ripple at different values for the ratio δ when the length W pm of each of the permanent magnets 16 in the structure of the rotor 16 is shortened according to the present embodiment. It is believed that over the range of the ratio δ of 1.84 to near 1.38, no appreciable change in torque T occurs, ie, the torque T remains substantially 1.0 [per unit] when the length W pm of each of the permanent magnets 16 in the structure of the rotor 12A the related technology is shortened.

In elektrischen Drehmaschinen kommt es mit der Drehung eines Rotors aufgrund einer magnetischen Verzerrung, die von einer Feldschwächung bei Erzeugung einer induzierten Spannung (d. h., einer umgekehrten Spannung), deren Amplitude je nach der Verwendungsmenge der eingebetteten Dauermagnete variabel ist, stammt, zu einer Überlagerung von Raumharmonischen. Die Raumharmonischen verursachen eine Zunahme des Eisenverlusts, da die 5., 7., 11. und 13. Raumharmonische die Erzeugung einer Drehmomentwelligkeit verursachen. Die Erzeugung der 5. Raumharmonischen ist wie in 12 gezeigt graphisch pro Einheit in Bezug auf das Verhältnis δ dargestellt. Aus 12 kann erkannt werden, dass die Erzeugung der 5. Raumharmonischen um so mehr verringert wird, je geringer das Verhältnis δ ab 1,75 wird (δ = 1,75). In diesem Fall ist die Verwendungsmenge der Dauermagnete um 4,7 oder mehr verringert und ist die Erzeugung von Wärme verringert, indem dank einer Verbesserung der Effizienz, die sich aus einer Verringerung des Eisenverlusts infolge der Verringerung der durch eine magnetische Verzerrung verursachten Raumharmonischen ergibt, Wirbelströme in den Dauermagneten 16 beschränkt werden.In rotary electric machines, rotation of a rotor due to magnetic distortion resulting from field weakening upon generation of an induced voltage (ie, a reverse voltage) whose amplitude is variable depending on the amount of use of the embedded permanent magnets results in a superposition of space harmonics. The space harmonics cause an increase in iron loss since the 5th, 7th, 11th, and 13th space harmonics cause the generation of torque ripple. The creation of the 5th space harmonic is like in 12 shown graphically per unit with respect to the ratio δ. Out 12 It can be seen that the smaller the ratio δ becomes from 1.75 (δ = 1.75) the more the generation of the 5th space harmonic is reduced. In this case, the use amount of the permanent magnets is reduced by 4.7 or more and the generation of heat is reduced by eddy currents thanks to an improvement in the efficiency resulting from a reduction in iron loss due to the reduction of the space harmonic caused by magnetic distortion in the permanent magnet 16 be limited.

Daraus folgt, dass es bei dem Rotor 12 nach der vorliegenden Ausführungsform zur Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials, das zur Herstellung der Dauermagnete 16 verwendet wird, während der Ausgang des Drehmoments so hoch wie bei dem Rotor 12A der verwandten Technologie gehalten wird, günstig ist, dass das Verhältnis δ durch Verkürzen der Länge Wpm eines jeden der Dauermagnete auf etwa 1,38 eingerichtet wird, d. h., dass δ – 1,38 beträgt (Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials um 24,7%). Dies verringert auch die Drehmomentwelligkeit. Kurzum können die Formabmessungen eines jeden der Dauermagnete 16 so gewählt werden, dass sie für eine gewünschte Eigenschaft des Ausgangs des Drehmoments T und der Drehmomentwelligkeit passend sind, so dass das Verhältnis δ in einen Bereich von δ = 1,38 (eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials von 24,7%) bis δ = 1,75 (eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials von 4,7%) fällt.It follows that it is the rotor 12 according to the present embodiment for reducing the amount of permanent magnet material used to make the permanent magnets 16 is used while the output of the torque as high as the rotor 12A favorably, the ratio δ is established by shortening the length W pm of each of the permanent magnets to about 1.38, that is, δ = 1.38 (reducing the amount of the permanent magnet material by 24.7 %). This also reduces the torque ripple. In short, the shape dimensions of each of the permanent magnets 16 be chosen to suit a desired torque output T and torque ripple characteristic such that the ratio δ falls within a range of δ = 1.38 (a 24.7% reduction in the amount of permanent magnet material) to δ = 1.75 (a 4.7% reduction in the amount of permanent magnet material).

Eine magnetische Analyse von zwei unterschiedlichen IPM-Motoren, die fähig sind, das gleiche Drehmoment zu erzeugen, wobei die Länge Wpm der Dauermagnete 16 jedes Paars, das in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet ist, in einem Motor so verkürzt ist, um in der Nähe jeder Längsachse (d-Achse) Öffnungen zu belassen, dass Formabmessungen bereitgestellt werden, bei denen das Verhältnis δ = 1,38 beträgt, während die Dauermagnete 16 jedes Paars, das in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet ist, in dem anderen Motor nicht verkürzt sind, zeigt, dass wie in den 13 und 14 gezeigt die elektrische Drehmaschine 10 im Wesentlichen das gleiche Drehmoment T erzeugt, wenn das Verhältnis des Reluktanzmoments Tr zu dem magnetischen Moment Tm verändert wird. Der IPM-Motor vom V-förmigen Typ mit Öffnungen in der Nähe jeder Längsachse ist so gestaltet, dass Flussbarrieren l7c große Öffnungen, die sich in der Nähe jeder Längsachse befinden, belegen, während der IPM-Motor vom bloßen V-förmigen Typ so gestaltet ist, dass Flussbarrieren l7d kleine Öffnungen, die sich in der Nähe jeder Längsachse befinden, belegen. A magnetic analysis of two different IPM motors capable of producing the same torque, with the length W pm of the permanent magnets 16 each pair arranged in a "V" -shaped configuration is shortened in a motor so as to leave openings near each longitudinal axis (d-axis) so as to provide shape dimensions in which the ratio δ = 1, 38 is while the permanent magnets 16 each pair, which is arranged in a "V" shaped configuration, are not shortened in the other motor, shows that as in the 13 and 14 shown the electric lathe 10 produces substantially the same torque T when the ratio of the reluctance torque T r to the magnetic torque T m is changed. The V-shaped IPM motor with openings near each longitudinal axis is designed to provide flux barriers L7C large apertures located near each longitudinal axis occupy, while the bare V-shaped IPM engine is designed to provide flux barriers L7D small openings, which are located near each longitudinal axis, occupy.

13 zeigt ein Verhältnis zwischen dem Moment Tm und dem Moment Tr während des Betriebs im Bereich mit geringer Belastung, während 14 ein Verhältnis zwischen dem Moment Tm und dem Moment Tr während des Betriebs im Höchstbelastungsbereich zeigt. Wie 13 und 14 zeigen, nimmt im Fall des IPM-Motors von dem V-förmigen Typ mit großen Öffnungen in der Nähe jeder Längsachse das Verhältnis des Reluktanzmoments Tr in beiden Belastungsbereichen mit einer Verringerung in dem Verhältnis des magnetischen Moments Tm, die durch eine Verkürzung der Länge jedes Dauermagnets 16 verursacht wird, zu. In einem kleinen Bereich A1, der sich wie in den 6B und 7 gezeigt in der Nähe des Außenumfangs jedes Pols befindet, werden durch das Bilden der Flussbarrieren 17c, die große Öffnungen belegen, anstelle von Dauermagneten 16 in der Nähe der Längsachse und auch das Bilden einer Mittelnut 21 die Magnetflusslinien ψm der Magnete, die den Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen entgegenwirken, verringert. Dies führt zu einer Zunahme der Induktivität Lq der Querachse (q-Achse), die verursacht, dass ein Unterschied zwischen der Induktivität Lq der Querachse (q-Achse) und der Induktivität Ld der Längsachse (oder das Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio)) größer als jener (oder das Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio)) des IPM-Motors von dem V-förmigen Typ mit nicht verkürzten Dauermagneten wird, was ermöglicht, dass die elektrische Drehmaschine 10 durch wirksames Nutzen des Reluktanzmoments Tm ein gleichwertiges Drehmoment erzeugt. 13 shows a relationship between the torque T m and the torque T r during low-load operation during operation 14 shows a relationship between the torque T m and the torque T r during operation in the maximum load range. As 13 and 14 In the case of the IPM engine of the V-shaped type with large openings near each longitudinal axis, the ratio of the reluctance torque T r in both load ranges decreases with a reduction in the ratio of the magnetic moment T m caused by a shortening of the length every permanent magnet 16 is caused, too. In a small area A1, which is like in the 6B and 7 shown near the outer periphery of each pole, are formed by forming the flux barriers 17c , which occupy large openings, instead of permanent magnets 16 near the longitudinal axis and also forming a center groove 21 the magnetic flux lines ψ m of the magnets, which counteract the magnetic flux lines ψ r of the stator windings, reduced. This leads to an increase in the inductance L q of the transverse axis (q-axis), which causes a difference between the inductance L q of the transverse axis (q-axis) and the inductance L d of the longitudinal axis (or the ratio of saliency (Saliency Ratio) is greater than that (or the ratio of the saliency ratio) of the IPM motor of the V-shaped type with non-shortened permanent magnets, which allows the rotating electrical machine 10 by effectively utilizing the reluctance torque T m generates an equivalent torque.

Wie durch die Flussfließverteilung in 15 gezeigt gestattet dieser Aufbau, dass die elektrische Drehmaschine 10 einige der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen, die in dem kleinen Bereich A1 konzentriert sind, der sich radial auswärts von den Dauermagneten jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, befindet, wirksam von dem Flussfließweg Mr1, der durch den radial auswärts befindlichen kleinen Bereich A1 verläuft, in den Flussfließweg Mr2 streut (abtrennt), welcher um die in der Nähe der Längsachse befindliche radial einwärts befindliche Seite der Öffnungen 17c eines Satzes von Öffnungen 17, die in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, verläuft. Als Ergebnis verringert die magnetische Drehmaschine 10 die magnetische Wechselwirkung zwischen Magnetflusslinien ψm der Magnete und Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen (d-Achse, q-Achse), um eine lokale magnetische Sättigung an der vorangehenden Seite in Bezug auf die Drehrichtung des radial auswärts befindlichen kleinen Bereichs A1 des Magnetpols zu vermeiden, wodurch sie wirkungsvoll zur Erzeugung von Drehmoment T beitragen können.As by the river flow distribution in 15 As shown, this structure allows the rotary electric machine 10 some of the magnetic flux lines ψ r of the stator windings concentrated in the small area A1 located radially outward from the permanent magnets of each pair forming a magnetic pole, effective from the flow path M r 1 passing through the radially outward small area A1 runs, in the river flow path M r 2 scatters (separates), which is located around the longitudinal axis located radially inwardly located side of the openings 17c a set of openings 17 which are arranged in a "V" -shaped design runs. As a result, the magnetic lathe decreases 10 the magnetic interaction between magnetic flux lines ψ m of the magnets and magnetic flux lines ψ r of the stator windings (d-axis, q-axis) to avoid local magnetic saturation on the preceding side with respect to the rotational direction of the radially outward small area A1 of the magnetic pole , whereby they can contribute effectively to the generation of torque T.

Daher verläuft wie durch die Flussfließverteilung in 16 veranschaulicht der Großteil der synthetischen Magnetflusslinien ψs, die durch die kombinierte Wirkung der Magnetflusslinien ψm der Magnete und der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen ausgebildet werden, durch Flussfließwege MPO, die sich durch die Dauermagnete 16 jedes Paars erstrecken, wenn die elektrische Drehmaschine 10 in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen arbeitet, während sich die synthetischen Magnetflusslinien ψs wie durch die Flussfließverteilung von 17 veranschaulicht in einen Flussfließweg MP1 und einen Flussfließweg MP2 teilen, wenn sie im Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung arbeitet. Als Ergebnis verwirklicht die elektrische Drehmaschine 10 die Vermeidung einer lokalen magnetischen Sättigung zusammen mit einer Verringerung der magnetischen Wechselwirkung, um wirksam den gleichen oder einen höheren Grad an Drehmoment T zu erzeugen, als der IPM-Motor von V-förmigen Typ mit nicht verkürzten Dauermagneten, während eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials der Dauermagnete 16 erzielt wird. Während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen machen die Magnetflusslinien ψm der Magnete verglichen mit den Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen in den synthetischen Magnetflusslinien ψs einen hohen Prozentsatz aus.Therefore, as through the flow distribution in 16 The majority of the synthetic magnetic flux lines ψ s , which are formed by the combined effect of the magnetic flux lines ψ m of the magnets and the magnetic flux lines ψ r of the stator windings, are illustrated by flow paths MPO extending through the permanent magnets 16 each pair extend when the rotary electric machine 10 in a drive mode under low loads, while the synthetic magnetic flux lines ψ s as determined by the flow distribution of 17 Illustrates dividing into a flow flow path MP1 and a flow flow path MP2 when operating under a maximum load in the drive mode. As a result, the rotary electric machine realizes 10 avoiding local magnetic saturation together with a reduction of the magnetic interaction to effectively produce the same or a higher degree of torque T than the IPM motor of V-shaped type with non-shortened permanent magnets, while decreasing the amount of the permanent magnet material the permanent magnets 16 is achieved. During operation in a drive mode under low load conditions, the magnetic flux lines ψ m of the magnets make up a high percentage compared to the magnetic flux lines ψ r of the stator windings in the synthetic magnetic flux lines ψ s .

Wenn die Dauermagnete 16 zum Beispiel derartige Formabmessungen aufweisen, dass das Verhältnis δ = 1,44 beträgt und die Menge des Dauermagnetmaterials um 23 verringert ist und durch Flussbarrieren 17c mit einer geringen magnetischen Permeabilität ersetzt ist (Verringerung der Magnetflusslinien ψm der Magnete), macht es eine Verringerung der Gegen-EMK-Konstanten von etwa 13,4 die von einer Verringerung der Trägheit begleitet wird, für die elektrische Drehmaschine 10 möglich, dass ihre Ausgangsleistung bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten zunimmt. Daneben verringert eine Reduktion der Raumharmonischen, die eine magnetische Verzerrung verursachen, die Wärme und den Eisenverlust in den Dauermagneten 16 infolge von Wirbelströmen, und beschränkt sie das elektromagnetische Rauschen.When the permanent magnets 16 for example, have such shape dimensions that the ratio δ = 1.44 and the amount of the permanent magnet material is reduced by 23 and by flux barriers 17c is replaced with a low magnetic permeability (reducing the magnetic flux lines ψ m of the magnets), it makes a reduction of the back EMF constant of about 13.4 that of a reduction the inertia is accompanied, for the electric lathe 10 possible that their output power increases at high rotational speeds. In addition, a reduction in the spatial harmonics that cause magnetic distortion reduces the heat and iron loss in the permanent magnets 16 due to eddy currents, and it limits the electromagnetic noise.

Mit anderen Worten ist es, wie leicht aus den veranschaulichten Flussfließlinien in 18 ersichtlich ist, dann, wenn sich zum Beispiel jede der Flussbarrieren 17e nicht in einer radial einwärts gerichteten Richtung zu der Achse des Rotors 12 erstreckt, schwierig, den synthetischen Magnetfluss ψs in einem ausreichenden Maß in zwei Ströme zu teilen, wodurch eine lokale magnetische Sättigung, die dem an der Außenumfangsseite jedes Rotorpols gelegenen kleinen Bereich A1 in Bezug auf die Richtung der Drehung des Rotors 12 (in 18 gesehen die linke Seite) vorangeht, nicht vermieden werden kann.In other words, it is as easily apparent from the illustrated flow flow lines in FIG 18 is apparent, for example, if, for example, each of the flux barriers 17e not in a radially inward direction to the axis of the rotor 12 extends difficult, s ψ to divide the synthetic magnetic flux to a sufficient degree into two streams to form a local magnetic saturation, which located at the outer circumferential side of each rotor pole small area A1 with respect to the direction of rotation of the rotor 12 (in 18 seen the left side), can not be avoided.

Wenn der in 17 gezeigte, mit den Flussbarrieren 17c versehene Aufbau A nach der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Menge des Ausgangsdrehmoments und seiner Schwankungen (Drehmomentwelligkeit) mit dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B, der mit den Flussbarrieren 17e versehen ist, verglichen wird, ist aus 19, die die Ausgangsdrehmomenteigenschaften im Höchstbelastungszustand zeigt, ersichtlich, dass der Aufbau A dem Aufbau B dahingehend überlegen ist, dass das Ausgangsdrehmoment um etwa 6% zunimmt, und die Drehmomentwelligkeit fällt, wodurch im Antriebsmodus ein qualitativ hochwertiger Betrieb bereitgestellt wird. In 19 sind nach einer Berechnung des durchschnittlichen Drehmoments unter Verwendung des in 18 gezeigten Aufbaus B als Basiseinheitsgröße das augenblickliche Ausgangsdrehmoment des in 17 gezeigten Aufbaus A und jenes des in 18 gezeigten Aufbaus B in Bezug auf den Drehwinkel (den elektrischen Winkel) in Größen, die ”pro Einheit” ausgedrückt sind, dargestellt.If the in 17 shown, with the river barriers 17c provided structure A according to the present embodiment, using the amount of output torque and its fluctuations (torque ripple) with the in 18 Comparative construction B shown, with the flow barriers 17e is compared is out 19 showing the output torque characteristics in the maximum load state, it can be seen that the structure A is superior to the structure B in that the output torque increases by about 6%, and the torque ripple falls, thereby providing high quality operation in the drive mode. In 19 are calculated by averaging the average torque using the in 18 structure B shown as base unit size, the instantaneous output torque of in 17 shown construction A and that of the in 18 Structure B shown in terms of the angle of rotation (the electrical angle) in terms of "per unit" expressed.

Um die harmonischen Drehmomentkomponenten, die das Ausgangsdrehmoment des Aufbaus A überlagern, mit jenen auf dem Ausgangsdrehmoment des Aufbaus B zu vergleichen, werden die in 19 gezeigten Wellenformen durch eine Fourier-Reihenentwicklung verarbeitet, wodurch sich wie in 20 gezeigte Ergebnisse ergeben, die zeigen, dass insbesondere die 12. und die 24. harmonische Drehmomentkomponente, die das Ausgangsdrehmoment überlagern, beim Aufbau A beträchtlich geringer als beim Aufbau B sind. Bei dem Aufbau A nach der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt dies das Auftreten eines Ruckelns bei der Beschleunigung beim Hinauffahren einer Schräge, und verringert es den Grad des elektromagnetischen Rauschens beträchtlich, indem insbesondere die 12. harmonische Drehmomentkomponente beträchtlich verringert wird. In 20 sind die Prozentsätze (%) der harmonischen Drehmomentkomponenten, die in Ausgangsdrehmomenten von den Aufbauten A und B enthalten sind, veranschaulicht.In order to compare the harmonic torque components superimposed on the output torque of the structure A with those on the output torque of the structure B, the in 19 shown waveforms processed by a Fourier series expansion, which as in 20 show results shown that, in particular, the 12th and 24th harmonic components of torque superimposed on the output torque are considerably smaller in structure A than in structure B. In the structure A according to the present embodiment, this suppresses the occurrence of jerking in the acceleration when ascending a slope, and considerably reduces the degree of electromagnetic noise, in particular, by considerably reducing the 12th harmonic torque component. In 20 are the percentages (%) of harmonic torque components included in output torques of assemblies A and B.

Um den Gehalt der 11. und der 13. Raumharmonischen bei Aufbau A mit jenem bei Aufbau B zu vergleichen, wird die Wellenform des Magnetflusses in Verkettung mit einem der Statorzähne 15 über den Spalt G durch eine Fourier-Reihenentwicklung verarbeitet, wodurch sich wie in 21 gezeigte Ergebnisse ergeben, die zeigen, dass der Gehalt der 11. und der 13. Raumharmonischen bei Aufbau A beträchtlich geringer ist, als bei Aufbau B. In 21 ist der Gehalt der Raumharmonischen nach Normalisieren einer Grundwellenformkomponente des mit einem Zahn verketteten Magnetflusses bei dem Aufbau A und jenes bei dem Aufbau B als Basiseinheit ”pro Einheit” ausgedrückt.In order to compare the content of the 11th and the 13th space harmonics in Structure A with that in Composition B, the waveform of the magnetic flux becomes concatenated with one of the stator teeth 15 processed via the gap G by a Fourier series expansion, whereby as in 21 show results that show that the content of the 11th and 13th space harmonics is considerably lower in the case of structure A than in structure B. In 21 For example, the content of the space harmonic is expressed after normalizing a fundamental waveform component of the magnetic flux concatenated with a tooth in the construction A and that in the construction B as the base unit "per unit".

Übrigens ist ersichtlich, dass in der elektrischen Drehmaschine 10 die Drehmomentwelligkeit, die im Fall von drei Phasen durch Raumharmonische, welche eine Flusswellenform pro Phase pro Magnetpol überlagern, und Zeitharmonische, die in Phasenströmen enthalten sind, in elektrischen Grad bei der Komponente der 6f-ten Ordnung (wobei f eine natürliche Zahl von 1, 2, 3, ... ist) erzeugt wird.Incidentally, it can be seen that in the electric lathe 10 the torque ripple, in the case of three phases, through space harmonics which superimpose one flux waveform per phase per magnetic pole and time harmonics contained in phase currents into electrical degrees at the 6fth order component (where f is a natural number of 1, 2, 3, ... is) is generated.

Wenn nachstehend der Grund für die Erzeugung der Drehmomentwelligkeit beschrieben wird, können die dreiphasige Ausgangleistung (die elektrische Leistung) P(t) und das Drehmoment τt durch die Formeln (4) und (5) als P(t) = Eu(t)Iu(t) + Ev(t)Iv(t) + Ew(t)Iw(t) (4) τ(t) = P(t)/ωm = [Eu(t)Iu(t) + Ev(t)Iv(t) + EwIw(t)] (5), ausgedrückt werden,
wobei ωm die Winkelgeschwindigkeit ist, Eu(t), Ev(t) und Ew(t) die induzierten elektromotorischen Kräfte der Phase U, der Phase V bzw. der Phase W sind, und Iu(t), Iv(t) und Iw(t) der Strom der Phase U, der Phase V bzw. der Phase W ist.
When the reason for generating the torque ripple is described below, the three-phase output power (the electric power) P (t) and the torque τ t can be expressed by the formulas (4) and (5) as P (t) = E u (t) I u (t) + E v (t) I v (t) + E w (t) I w (t) (4) τ (t) = P (t) / ω m = [E u (t) I u (t) + E v (t) I v (t) + E w I w (t)] (5), be expressed
where ω m is the angular velocity, E u (t), E v (t) and E w (t) are the induced electromotive forces of phase U, phase V and phase W, respectively, and I u (t), I v (t) and I w (t) is the current of phase U, phase V and phase W, respectively.

Das dreiphasige Drehmoment ist die Summe des Drehmoments der Phase U, des Drehmoments der Phase V und des Drehmoments der Phase W; und wenn der Strom Iu(t) der Phase U durch die Formel (6) ausgedrückt wird, in der ”m” die Ordnung der in dem Strom enthaltenen harmonischen Komponente ist, und ”n” die Ordnung der in der Spannung enthaltenen harmonischen Komponente ist, kann das Drehmoment τu(t) der Phase U durch die folgende Formel (7) ausgedrückt werden:

Figure DE102013219106A1_0002
The three-phase torque is the sum of the torque of the phase U, the torque of the phase V and the torque of the phase W; and when the current I u (t) of the phase U is expressed by the formula (6) in which "m" is the order of the harmonic component contained in the current, and "n" is the order of the harmonic component contained in the voltage is, the torque τ u (t) of the phase U can be expressed by the following formula (7):
Figure DE102013219106A1_0002

Sowohl der Phasenstrom I(t) als auch die Phasenspannung E(t) sind symmetrische Wellen, weshalb es nötig ist, dass m und n ungerade sind. Im Hinblick auf die anderen Drehmomente als jenes der Phase U – das Drehmoment der Phase V und das Drehmoment der Phase W – betragen die Phasenverschiebung des Drehmoments der Phase V von der induzierten Spannung Eu(t) der Phase U und dem Strom Iu(t) der Phase U und die Phasenverschiebung des Drehmoments der Phase W von ihnen +2π/3 (rad.) bzw. –2π/3 (rad.). Das sich ergebende Drehmoment ist durch Streichen der Glieder mit Ausnahme von Gliedern mit einem Koeffizienten von ”6” gegeben und kann durch die folgende Formel (8) ausgedrückt werden.

Figure DE102013219106A1_0003
wobei 6f = n ± m (f ist eine natürliche Zahl) ist, s = nαn + mβm ist, und t = nαn – mβm ist.Both the phase current I (t) and the phase voltage E (t) are symmetrical waves, so it is necessary for m and n to be odd. With regard to the torques other than that of the phase U - the phase V torque and the phase W torque - the phase shift of the phase V torque is dependent on the induced voltage E u (t) of the phase U and the current I u ( t) of the phase U and the phase shift of the torque of the phase W of them + 2π / 3 (rad.) and -2π / 3 (rad.). The resulting torque is given by sweeping the members except for members having a coefficient of "6" and can be expressed by the following formula (8).
Figure DE102013219106A1_0003
where 6f = n ± m (f is a natural number), s = nα n + mβ m , and t = nα n -mβ m .

Da eine Induktionsspannung eine Zeitableitung eines Magnetflusses ist, treten zusätzlich harmonische Komponenten der gleichen Ordnung wie die in einer Induktionsspannung in jeder Phase enthaltenen auch in einem Magnetfluss pro Pol pro Phase auf. Daraus folgt, dass in einem Drehstrommotor die 6f-te Drehmomentharmonische als Drehmomentwelligkeit erscheint, wenn n, d. h., die Zahl der Ordnung der Raumharmonischen, die im Magnetfluss (der Induktionsspannung) enthalten ist, und m, d. h., die Zahl der Ordnung der Zeitharmonischen, die in dem Phasenstrom enthalten ist, so kombiniert sind, dass sie 6f ergeben.In addition, since an induction voltage is a time derivative of a magnetic flux, harmonic components of the same order as those contained in an induction voltage in each phase also occur in one magnetic flux per pole per phase. It follows that in a three-phase motor, the 6f-th torque harmonic appears as a torque ripple when n, d. h., the number of the order of the space harmonic contained in the magnetic flux (the induction voltage), and m, d. that is, the number of the order of the time harmonics contained in the phase current is combined to give 6f.

Da bei dieser elektrischen Drehmaschine 10 eine Drehmomentwelligkeit auftritt, wenn die Gleichung 6f = n ± m erfüllt wird, wenn ein Magnetfluss pro Pol pro Phase die n-te Raumharmonische enthält und ein Phasenstrom die m-te Zeitharmonische enthält, entsteht zum Beispiel als Reaktion auf eine Kombination aus, zum Beispiel, der überlagernden 11. und 13. Raumharmonischen (n = 11, 13) und der Grundwelle (m = 1) eines Phasenstroms das 12. harmonische Drehmoment.As with this electric lathe 10 torque ripple occurs when the equation 6f = n ± m is satisfied, when one magnetic flux per pole per phase contains the nth space harmonic and a phase current contains the mth time harmonic arises, for example, in response to a combination of, for example , the overlapping 11th and 13th space harmonics (n = 11, 13) and the fundamental wave (m = 1) of a phase current, the 12th harmonic torque.

Bei dieser elektrischen Drehmaschine 10 ist die Position einer Endwand an der Seite in der Nähe der Rotorachse, die jede der Flussbarrieren 17c der in dem Rotor 12 gebildeten Öffnungen 17 jedes in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Satzes in einer radial einwärts gerichteten Richtung vergrößert, so bestimmt, dass ihre vergrößerte Größe zu der Rotorachse hin optimiert wird, während die Formabmessungen eines jeden der Dauermagnete 16 auf eine solche Weise bewahrt werden, dass die Bedingung, bei der das Verhältnis δ 1,44 beträgt (δ = 1,44), erfüllt wird.In this electric lathe 10 is the position of an end wall on the side near the rotor axis, each of the flux barriers 17c in the rotor 12 formed openings 17 each set disposed in a "V" shaped configuration increases in a radially inward direction, so determined that its increased size is optimized toward the rotor axis while the shape dimensions of each of the permanent magnets 16 be kept in such a manner that the condition in which the ratio δ is 1.44 (δ = 1.44) is satisfied.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird der Aufbau des Rotors 12 durch Bewerten der in den 22 und 23 gezeigten Drehmomenteigenschaften unter Veränderung eines radialen Abstands R2 jener Endwand der Flussbarrieren 17c, die sich in der Nähe der Rotorachse befindet, von der Rotorachse in den Verhältnissen R2/R1 und R3/R2, die als Parameter benutzt werden, wobei R1 der Außenradius zu einem Außenumfang des Rotors ist, und R3 der Innenradius zu seinem Innenumfang ist, erlangt. Da sich die Permeabilität (die Leichtigkeit, mit der ein Magnetfluss erzeugt wird) gestapelter elektrischer Stahlplatten abhängig von der Von-Mises-Spannung, die sich aus der durch die Presspassung zu ihrer Verbindung mit der Antriebswelle verursachten Druckspannung, mit der die elektrischen Stahlplatten zusammengepresst werden, ergibt, verschlechtert, werden die Formabmessungen des Rotors bei den Drehmomenteigenschaften unter Berücksichtigung der Von-Mises-Spannung bestimmt. In 22 und 23 sind Größen des Drehmoments, das im Zustand der Höchstbelastung erzeugt wird, als ”pro-Einheit”-Größen ausgedrückt, die sich auf die anhand des in 18 gezeigten Vergleichsaufbaubeispiels B definierte Basis beziehen.Referring again to 1 becomes the structure of the rotor 12 by rating the in the 22 and 23 shown torque characteristics changing a radial distance R2 of the end wall of the flux barriers 17c located near the rotor axis, of the rotor axis in the ratios R2 / R1 and R3 / R2 used as parameters, where R1 is the outer radius to an outer circumference of the rotor, and R3 is the inner radius to its inner circumference, obtained. Because the permeability (the ease with which magnetic flux is generated) of stacked electrical steel plates depends on the von Mises stress resulting from the compressive stress caused by the interference fit to their connection to the drive shaft, with which the electrical steel plates are compressed , worsens, the shape dimensions of the rotor in the torque characteristics are determined taking into account the Von Mises stress. In 22 and 23 are quantities of torque that are in the State of maximum load is expressed in terms of "per unit" sizes, based on the 18 refer to reference example B as shown.

Aus 22 ist ersichtlich, dass ein Drehmoment, das dem durch den Aufbau B erzeugten Drehmoment gleich oder größer als dieses ist, erzeugt wird, wenn das Verhältnis R2/R1 in einen Bereich A von 0,56 bis 0,84 fällt. Vorzugsweise wird der radiale Abstand R2 der Endwand der Flussbarriere 17c von der Rotorachse aus einem Bereich B von 0,565 in der Nähe eines Wendepunkts bis 0,75 in der Nähe eines anderen Wendepunkts gewählt. Insbesondere wird er aus einem Bereich C von 0,59 bis zu etwa 0,63, in dem ein Anstieg des Drehmoments von etwa 5 erwartet wird, gewählt.Out 22 It can be seen that a torque equal to or greater than the torque generated by the structure B is generated when the ratio R2 / R1 falls within a range A of 0.56 to 0.84. Preferably, the radial distance R2 of the end wall of the flow barrier 17c from the rotor axis from a range B of 0.565 near a turning point to 0.75 near another inflection point. In particular, it is selected from a range C of 0.59 to about 0.63, in which an increase in torque of about 5 is expected.

Als nächstes ist aus 23 ersichtlich, dass ein Drehmoment, das dem durch den Aufbau B erzeugten Drehmoment gleich oder größer als dieses ist, erzeugt wird, wenn das Verhältnis R3/R2 in einen Bereich von 0,54 bis 0,82 fällt. Vorzugsweise wird der radiale Abstand R2 der Endwand der Flussbarriere 17c von der Rotorachse aus einem Bereich B von 0,60 in der Nähe eines Wendepunkts bis 0,81 in der Nähe eines anderen Wendepunkts gewählt. Insbesondere wird er aus einem Bereich C von 0,72 bis 0,77, in dem ein Anstieg des Drehmoments von etwa 5 erwartet wird, gewählt.Next is out 23 that a torque equal to or greater than the torque generated by the structure B is generated when the ratio R3 / R2 falls within a range of 0.54 to 0.82. Preferably, the radial distance R2 of the end wall of the flow barrier 17c from the rotor axis from a range B of 0.60 near a turning point to 0.81 near another inflection point. In particular, it is selected from a range C of 0.72 to 0.77 in which an increase in torque of about 5 is expected.

Dies ermöglicht, dass die Größe der Flussbarrieren 17c auf eine solche Weise bestimmt wird, dass eine ausreichende Breite für den in 17 gezeigten Flussfließweg MP2 sichergestellt wird, ohne dass in dem Flussfließweg MP2 irgendeine magnetische Sättigung hervorgerufen wird.This allows the size of the river barriers 17c is determined in such a way that a sufficient width for the in 17 is ensured without causing any magnetic saturation in the flow path MP2.

Unter Bezugnahme auf einen in 24 gezeigten Rotor 12B befinden sich wie oben erwähnt selbst dann, wenn die Länge in einer Längsrichtung (Breite) Wpm eines jeden der Dauermagnete 16 optimal gestaltet ist, in der Nähe der Ecken 16a der Dauermagnete 16 jedes Paars dicht an der Längsachse von dem Elektromagnetfluss ψr erlangte Vektoren Vr, die von dem Magnetfluss ψm erlangten Vektoren Vm entgegenwirken. In Besonderen bleibt in der Nähe der Ecken 16a der Dauermagnete 16 dicht an der Längsachse ein Zustand einer Beziehung von entgegengesetzten Magnetfeldern bestehen, in dem die von den Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen, die über einen Flussfließweg verlaufen, der sich in Bezug auf die Rotorachse ganz zum Innersten des radial außerhalb jedes Magnetpols befindlichen kleinen Bereichs A1 erstreckt, erlangten Vektoren Vr Vektoren Vm von Magnetflusslinien ψm der Magnete in der umgekehrten Richtung mit einem induzierten Winkel von gleich oder größer als 90 Grad entgegenstellen (entgegenwirken) und sie ausgleichen (aufheben). Aus diesem Grund werden bei dem Aufbau dieses Rotors 12B die Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen, die nahe an den in der Nähe der Längsachse befindlichen Ecken 16a vorbeilaufen, geschwächt, da sie gegen Magnetflusslinien ψm durch Magnete wirken (sie auslöschen).With reference to a in 24 shown rotor 12B are as mentioned above even if the length in a longitudinal direction (width) W pm of each of the permanent magnets 16 optimally designed, near the corners 16a the permanent magnets 16 each pair of vectors V r obtained close to the longitudinal axis of the electromagnetic flux ψ r counteract the vectors V m obtained from the magnetic flux ψ m . In particular, stays near the corners 16a the permanent magnets 16 close to the longitudinal axis, there is a state of a relationship of opposite magnetic fields in which those of the magnetic flux lines ψ r of the stator windings extending over a Flußfließweg extending with respect to the rotor axis all the way to the innermost of the radially outside of each magnetic pole located small area A1 , vectors V r obtained vectors V m of magnetic flux lines ψ m of the magnets in the reverse direction with an induced angle of equal to or greater than 90 degrees counteract (counteract) and balance them (cancel). For this reason, in the structure of this rotor 12B the magnetic flux lines ψ r of the stator windings, which are close to the corners located in the vicinity of the longitudinal axis 16a walk past, weakened, as they act against magnetic flux lines ψ m through magnets (they extinguish).

Daraus folgt, dass in der elektrischen Drehmaschine 10 (dem Rotor 12), die (der) in 25 gezeigt ist, in der Nähe der Längsachse gelegene Flussbarrieren 17c in Öffnungen gebildet sind, welche sich ebenfalls auswärts gerichtet zu dem Außenumfang 12a des Rotors 12 hin erstrecken. Dies wird einen Aufbau bereitstellen, der Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen und Magnetflusslinien ψm der Magnete wirksam verwendet, indem dem Flussfließweg, über den sich die Magnetflusslinien ψm der Magnete in der Nähe der Ecken 16a nahe an der Längsachse fortbewegen, gestattet wird, auf eine solche Weise zu verlaufen, dass Vektoren Vr, die von Magnetflusslinien ψr der Statorwicklungen erlangt wurden, in der Nähe der Ecken 16a mit einem induzierten Winkel von gleich oder weniger als 90 Grad mit Vektoren Vm, die von Magnetflusslinien ψm der Magnete erlangt wurden, in Wechselwirkung treten.It follows that in the electric lathe 10 (the rotor 12 ), the (in) 25 is shown near the longitudinal axis located river barriers 17c are formed in openings which also directed outwards to the outer periphery 12a of the rotor 12 extend. This will provide a structure that effectively uses magnetic flux lines ψ r of the stator windings and magnetic flux lines ψ m of the magnets by the flux flow path over which the magnetic flux lines ψ m of the magnets near the corners 16a near the longitudinal axis, is allowed to pass in such a manner that vectors V r obtained from magnetic flux lines ψ r of the stator windings are near the corners 16a with an induced angle of equal to or less than 90 degrees with vectors V m , which were obtained from magnetic flux lines ψ m of the magnets interact.

Genauer werden in dieser elektrischen Drehmaschine 10 die Formabmessungen 1 und 2 jenes Abschnitts einer jeden der Öffnungen, die die Flussbarrieren 17c der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes bilden, der sich auswärts gerichtet zu dem Außenumfang 12a des Rotors 12 hin erstreckt, so bestimmt, dass der Abschnitt optimiert wird, während die Formabmessungen eines jeden der Dauermagnete 16 so festgelegt sind, dass die Beziehung des Verhältnisses δ = 1,44 bewahrt wird.Be more precise in this electric lathe 10 the shape dimensions 1 and 2 that section of each of the openings that the river barriers 17c the arranged in a "V" -shaped openings 17 each set facing outward to the outer circumference 12a of the rotor 12 extends, so determined that the section is optimized while the shape dimensions of each of the permanent magnets 16 are set so as to preserve the relationship of the ratio δ = 1.44.

Wie in 26 gezeigt wird zuerst ein Trennabstand DLd von einem Punkt Y, an dem die Längsachse und eine Ausdehnungsebene einer außenumfangsseitigen Endfläche (einer ebenen Form) der Flussbarriere 17cu einander schneiden, zu einem Punkt X, an dem die Längsachse und der Außenumfang 12a des Rotors 12 einander schneiden, als Formabmessung 1 für die Flussbarrieren 17c des Rotors 1 gewählt. Der optimale Bereich für diesen Trennabstand DLd wird nach dem Bewerten des durchschnittlichen Drehmoments, der harmonischen Drehmomentkomponenten und der Drehmomentwelligkeit, die erlangt werden, wenn ein Verhältnis des Abstands DLd zu dem Außenradius R1, DLd/R1, als Parameter verwendet wird, bestimmt. Mit anderen Worten wird der Abstand (Trennabstand) DLd von dem Außenumfang 12a zu einem auf Seiten der Längsachse befindlichen Ende der außenumfangsseitigen Endfläche (der Form einer Ebene) 17cu als Formabmessung 1 für die Flussbarriere 17c so bestimmt, dass optimale Eigenschaften erlangt werden, die eine Sättigung des Magnetflusses, der den Flussfließweg MP1 definiert, welcher den äußeren Umfangsbereich A2 jedes Magnetpols quert, verhindern.As in 26 First, a separation distance DL d from a point Y at which the longitudinal axis and an expansion plane of an outer peripheral end surface (a plane shape) of the flow barrier is shown 17cu intersect each other, to a point X where the longitudinal axis and the outer circumference 12a of the rotor 12 intersect each other, as a shape dimension 1 for the river barriers 17c of the rotor 1 selected. The optimal range for this separation distance DL d is determined after a review of the average torque, the harmonic torque components and the torque ripple, which are obtained when a ratio of the distance DL d to the outer radius R1, DL d / R1, is used as a parameter , In other words, the distance (separation distance) becomes DL d from the outer circumference 12a to a longitudinal axis side end of the outer peripheral end surface (the shape of a plane) 17cu as a shape dimension 1 for the river barrier 17c is determined so as to obtain optimum characteristics which prevent saturation of the magnetic flux defining the flux flow path MP1 crossing the outer peripheral portion A2 of each magnetic pole.

Wie in 27 gezeigt erstrecken sich die außenumfangsseitigen Endflächen 17cu der Flussbarrieren 17c in einer radial auswärts gerichteten Richtung so zu dem Außenumfang 12a, als ob sie von dem Außenumfang 12a des Rotors 12 über einen Bereich von der mit DLd/R1 = 0,194 bezeichneten dargestellten Anfangsposition, an der sich jede von ihnen die gleiche Ebene mit der zugehörigen der Ausdehnungsebenen der Wandflächen (der Außenflächen der Dauermagnete 16) 17au, die an der Außenumfangsseite der Magnetöffnungen 17a der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 eines jeden Satzes gelegen ist, teilt, zu der mit DLd/R1 = 0,086 bezeichneten dargestellten Endposition gezogen wären. Es ist ersichtlich, dass sich dann, wenn dies der Fall ist, die Drehmomenteigenschaften wie in 28 und 29 gezeigt ändern. 28 zeigt das durchschnittliche Drehmoment während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter der Höchstbelastungsbedingung pro Einheit unter Verwendung des Falls von DLd/R1 = 0,194 als Basiseinheit. Zusätzlich zeigt 28 als harmonische Drehmomentkomponenten die überlagernde 6. und 12. Komponente (elektrischer Winkel) in Prozent und die Veränderungsrate des Drehmoments als Drehmomentwelligkeit.As in 27 As shown, the outer peripheral side end surfaces extend 17cu the river barriers 17c in a radially outward direction so toward the outer circumference 12a as if from the outer circumference 12a of the rotor 12 over a range of the designated DL d / R1 = 0.194 shown initial position at which each of them the same plane with the associated extension of the planes of the wall surfaces (the outer surfaces of the permanent magnets 16 ) 17au located on the outer peripheral side of the magnet openings 17a the arranged in a "V" -shaped openings 17 of any sentence divides that would be drawn to the illustrated end position indicated by DL d / R1 = 0.086. It can be seen that, if this is the case, the torque characteristics as in 28 and 29 change shown. 28 shows the average torque during operation in a drive mode under the maximum load condition per unit using the case of DL d / R1 = 0.194 as the base unit. Additionally shows 28 as harmonic torque components, the superimposed sixth and twelfth component (electrical angle) in percent and the rate of change of torque as torque ripple.

Im Hinblick auf die Formabmessung 1 für die Flussbarrieren 17c des Rotors 12 kann aus 28 ersehen werden, dass das Ausmaß des erzeugten Drehmoments dann, wenn DLd/R1 in einen Bereich A von 0,098 bis 0,194 fällt, gleich oder größer als jenes wird, das durch den Aufbau erzeugt wird, bei dem die an der Außenumfangsseite der Magnetöffnungen 17a der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes gelegenen Wandflächen 17au lediglich verlängert sind. Im Hinblick auf diese Formabmessung 1 wird ferner die 12. harmonische Drehmomentkomponente verringert, wenn DLd/R1 in einen Bereich B von etwa 0,11 bis etwa 0,194 fällt, und wird insbesondere das maximale Drehmoment erzeugt, wenn DLd/R1 in einen Bereich C von etwa 0,12 bis etwa 0,14 fällt. Wie aus 29 ersichtlich ist, erreicht die Drehmomentwelligkeit ein Minimum, wenn DLd/R für diese Formabmessung 1 zur Bereitstellung einer Bestpunktgestaltung BP1 0,139 beträgt.With regard to the shape dimension 1 for the river barriers 17c of the rotor 12 can out 28 it can be seen that when DL d / R1 falls within a range A of 0.098 to 0.194, the amount of generated torque becomes equal to or greater than that produced by the structure in which the outer peripheral side of the magnet openings 17a the arranged in a "V" -shaped openings 17 every set of wall surfaces 17au are only extended. With regard to this dimensional size 1 Further, when DL d / R1 falls within a range B of about 0.11 to about 0.194, the 12th harmonic torque component is reduced, and in particular, the maximum torque is generated when DL d / R1 falls within a range C of about 0.12 until about 0.14 drops. How out 29 As can be seen, the torque ripple reaches a minimum when DL d / R for this shape dimension 1 to provide a best-point design BP1 is 0.139.

Zusätzlich ist wie in 26 gezeigt ein Neigungswinkel α der außenumfangsseitigen Endfläche 17cu der Flussbarriere 17c zu der zugehörigen der Wandflächen 17au, die an der Außenumfangsseite der Magnetöffnungen 17a der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes gelegen sind, als die Formabmessung 2 für die Flussbarrieren 17c des Rotors 12 gewählt.In addition, as in 26 shown an angle of inclination α of the outer peripheral side end surface 17cu the river barrier 17c to the associated wall surfaces 17au located on the outer peripheral side of the magnet openings 17a the arranged in a "V" -shaped openings 17 each sentence are located, as the shape dimension 2 for the river barriers 17c of the rotor 12 selected.

Unter Verwendung von DLd/R1 = 0,139 als Basis bestimmt dieser Neigungswinkel α ein Verhältnis θ1/θ2, wobei θ1 der durch die Längsachse und die außenumfangsseitige Endfläche 17cu der Flussbarriere 17c gebildete Einschlusswinkel ist, und θ2 der durch die Längsachse und die zugehörige der Wandflächen 17au, die an der Außenumfangsseite der Magnetöffnungen 17a der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes gelegen sind, gebildete Einschlusswinkel ist. Der optimale Bereich für dieses Verhältnis θ1/θ2 wird nach dem Bewerten des durchschnittlichen Drehmoments, der harmonischen Drehmomentkomponenten und der Drehmomentwelligkeit, die erlangt werden, wenn es als Parameter verwendet wird, bestimmt, wie in 30 und 31 gezeigt ist. Mit anderen Worten wird der Neigungswinkel α als die Formabmessung 2 für die Flussbarrieren 17c so bestimmt, dass optimale Eigenschaften erlangt werden, die einen solchen Flussfließweg erzeugen werden, dass verhindert wird, dass der elektromagnetische Fluss ψr den Magnetfluss ψm in der Nähe jener Ecke 16a eines jeden der Dauermagnete, die sich dicht an der Längsachse des an der Umfangsseite jedes Rotorpols des Rotors 12 gelegenen kleinen Bereichs A1 befindet, unterdrückt. 30 zeigt das durchschnittliche Drehmoment während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter der Höchstbelastungsbedingung pro Einheit unter Verwendung des Falls von θ1/θ2 = 1,7 als Basiseinheit. Zusätzlich zeigt 30 als harmonische Drehmomentkomponenten die überlagernde 6. und 12. Komponente in Prozent und zeigt 31 die Veränderungsrate des Drehmoments als Drehmomentwelligkeit. Da der Winkel θ2 häufig als Magnetöffnungswinkel bezeichnet wird, wird der Winkel θ1 als Flussbarrierenöffnungswinkel bezeichnet.Using DL d / R1 = 0.139 as the basis, this inclination angle α determines a ratio θ1 / θ2, where θ1 is the one through the longitudinal axis and the outer peripheral side end surface 17cu the river barrier 17c formed angle of incidence, and θ2 through the longitudinal axis and the associated wall surfaces 17au located on the outer peripheral side of the magnet openings 17a the arranged in a "V" -shaped openings 17 each sentence is formed, formed inclusion angle is. The optimum range for this ratio θ1 / θ2 is determined after evaluating the average torque, the harmonic torque components, and the torque ripple obtained when used as a parameter, as in FIG 30 and 31 is shown. In other words, the inclination angle α becomes the shape dimension 2 for the river barriers 17c determined so as to obtain optimum properties that will produce such a flow path that prevents the electromagnetic flux ψ r from the magnetic flux ψ m near that corner 16a each of the permanent magnets located close to the longitudinal axis of the peripheral side of each rotor pole of the rotor 12 located small area A1 is suppressed. 30 shows the average torque during operation in a drive mode under the maximum load condition per unit using the case of θ1 / θ2 = 1.7 as the base unit. Additionally shows 30 as harmonic torque components the superimposed 6th and 12th component in percent and shows 31 the rate of change of torque as torque ripple. Since the angle θ2 is often referred to as the magnetic opening angle, the angle θ1 is referred to as the flux barrier opening angle.

Im Hinblick auf die Formabmessung 2 für die Flussbarrieren 17c des Rotors 12 ist aus 30 ersichtlich, dass das Ausmaß des erzeugten Drehmoments groß wird und die 12. harmonische Drehmomentkomponente verringert wird, wenn θ1/θ2 in einen Bereich D von etwa 1,2 bis etwa 1,7 fällt. Im Hinblick auf die Formabmessung 2 ist ferner aus 31 ersichtlich, dass das Drehmoment ein Maximum erreicht und die Drehmomentwelligkeit ein Minimum erreicht, wenn θ1/θ2 zur Bereitstellung einer Bestpunktgestaltung BP2 vorzugsweise 1,52 beträgt.With regard to the shape dimension 2 for the river barriers 17c of the rotor 12 is out 30 It can be seen that the magnitude of the generated torque becomes large and the 12th harmonic torque component is decreased when θ1 / θ2 falls within a range D of about 1.2 to about 1.7. With regard to the shape dimension 2 is also out 31 It can be seen that the torque reaches a maximum and the torque ripple reaches a minimum when θ1 / θ2 is preferably 1.52 for providing a bestpoint design BP2.

Wenn nun beide Formabmessungen 1 und 2 für jede der Flussbarrieren 17c berücksichtigt werden, ist unter der Bedingung, dass das Verhältnis DLd/R1 in den Bereich A von 0,098 bis 0,194 fällt, der Winkel θ1 unter dieser Bedingung durch seine Division durch den Winkel θ2, der den Winkel θ1 verschiebt, gegeben, und werden geeignete Drehmomenteigenschaften bereitgestellt, wenn das Verhältnis θ1/θ2 aus einem Bereich von 1,0 bis 2,13 gewählt wird. Zusätzlich werden unter der Bedingung, dass das Verhältnis DLd/R1 in den Bereich B von 0,11 bis 0,194 fällt, noch geeignetere Drehmomenteigenschaften bereitgestellt, wenn das Verhältnis θ1/θ2 aus einem Bereich von 1,0 bis 2,02 gewählt wird. If now both dimensional dimensions 1 and 2 for each of the river barriers 17c are considered, under the condition that the ratio DL d / R1 falls within the range A from 0.098 to 0.194, the angle θ1 under this condition is given by its division by the angle θ2 shifts the angle θ1, and becomes suitable Torque characteristics provided when the ratio θ1 / θ2 is selected from a range of 1.0 to 2.13. In addition, under the condition that the ratio DL d / R1 falls within the range B of 0.11 to 0.194, even more suitable torque characteristics are provided when the ratio θ1 / θ2 is selected from a range of 1.0 to 2.02.

Ferner wird unter der Bedingung, dass – nach der Berücksichtigung der beiden Formabmessungen 1 und 2 für jede der Flussbarrieren 17c – eine Optimierung mit DLd = 0,139 und θ1/θ2 = 1,5 vorgenommen wird, wie in 32 gezeigt das durchschnittliche Drehmoment verglichen mit dem in 24 veranschaulichten Vergleichsaufbaubeispiel um etwa 1,8 erhöht und die Drehmomentwelligkeit unterdrückt. Wie in 33 gezeigt verringern diese Formabmessungen 1 und 2 die 12. und die 24. harmonische Drehmomentkomponente verglichen mit dem in 24 veranschaulichten Vergleichsaufbaubeispiel beträchtlich. Dies unterdrückt das Auftreten eines Ruckelns bei der Beschleunigung beim Hinauffahren einer Schräge und verringert den Grad des elektromagnetischen Rauschens beträchtlich, indem insbesondere die 12. harmonische Drehmomentkomponente beträchtlich verringert wird.Further, on the condition that - after taking into account the two shape dimensions 1 and 2 for each of the river barriers 17c - an optimization with DL d = 0.139 and θ1 / θ2 = 1.5 is made, as in 32 shown the average torque compared with the in 24 illustrated comparative example increased by about 1.8 and suppresses the torque ripple. As in 33 shown reduce these shape dimensions 1 and 2 the 12th and 24th harmonic torque components compared to the in 24 illustrated comparative construction example considerably. This suppresses the occurrence of jerking in the acceleration when ascending a slope and considerably reduces the degree of electromagnetic noise, in particular, considerably reducing the 12th harmonic torque component.

Da unter nun folgender Bezugnahme auf den in 34A gezeigten Rotor 12A die Dauermagnete 16 jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, selbst in der Nähe einer Längsachse zwischen ihnen vorhanden sind, werden durch die Dauermagnete 16 in dem radial auswärts befindlichen Bereich A2 des Magnetpols viele Magnetflusslinien ψm erzeugt. Andererseits kann sich im Hinblick auf einen in 35A gezeigten Rotor 12C, der nicht mit einer Mittelnut 21 pro Magnetpol ausgeführt ist, da er in der Nähe einer Längsachse zwischen den Dauermagneten jedes Paars mit Flussbarrieren 17c ausgeführt ist, die jeweils die Form einer Öffnung aufweisen, die Eigenschaft des geraden Verlaufs der durch die Dauermagnete 16 erzeugten Magnetflusslinien ψm verschlechtern. Mit anderen Worten ist die Flussdichte der Magnetflusslinien ψm in der Nähe der Längsachse gering. Da der magnetische Widerstand in der Nähe der Längsachse gering ist, wird daher die Induktivität für einen Flussfließweg ψq, der die Längsachse kreuzt, hoch. Als Folge führt in dem Rotor 12C eine Überlagerung von Harmonischen auf den mit dem Außenumfang 12a verkettenden Magnetfluss, die durch das Auftreten eines Dichteunterschieds des Magnetflusses verursacht werden, infolge einer vermehrten Drehmomentwelligkeit und eines vermehrten Eisenverlusts eine Abnahme der Effizienz herbei.Since now with reference to the in 34A shown rotor 12A the permanent magnets 16 Each pair that forms a magnetic pole, even in the vicinity of a longitudinal axis between them, will pass through the permanent magnets 16 generates many magnetic flux lines ψ m in the radially outward region A2 of the magnetic pole. On the other hand, with regard to an in 35A shown rotor 12C who does not use a means 21 per magnetic pole, since it is close to a longitudinal axis between the permanent magnets of each pair of flux barriers 17c is executed, each having the shape of an opening, the property of the straight course of the permanent magnets 16 deteriorate generated magnetic flux lines ψ m . In other words, the flux density of the magnetic flux lines ψ m near the longitudinal axis is small. Since the magnetic resistance in the vicinity of the longitudinal axis is small, therefore, the inductance for a Flußfließweg ψ q , which crosses the longitudinal axis, high. As a result, leads in the rotor 12C a superposition of harmonics on the outer circumference 12a As a result of increased torque ripple and increased iron loss, chained magnetic flux caused by the occurrence of a density difference in the magnetic flux causes a decrease in efficiency.

Unter Bezugnahme auf ein in 34B gezeigtes Flussvektorfeld, das während des Betriebs unter Höchstbelastung ausgebildet wird, ist die Dichte des verkettenden Magnetflusses von dem gegenüberliegenden Statorzahn 15D, der dem Flussfließweg der Magnetflusslinien ψm der Magnete entspricht, in der Nähe der Längsachse des Rotors 12A nicht hoch. Andererseits wird unter Bezugnahme auf das in 35B gezeigte Flussvektorfeld, das während des Betriebs unter Höchstbelastung ausgebildet wird, die Dichte des verkettenden Magnetflusses in der Nähe der Längsachse des Rotors 12C höher als jene des Magnetflusses, der in dem Statorzahn 15D verbleibt, was einen vermehrten Zustrom des Magnetflusses verursacht.Referring to a in 34B shown flux vector field, which is formed during operation under maximum load, is the density of the interlinkage magnetic flux from the opposite stator tooth 15D , which corresponds to the flow path of the magnetic flux lines ψ m of the magnets, in the vicinity of the longitudinal axis of the rotor 12A not high. On the other hand, with reference to the in 35B shown flow field formed during operation under maximum load, the density of the interlinkage magnetic flux in the vicinity of the longitudinal axis of the rotor 12C higher than that of the magnetic flux flowing in the stator tooth 15D remains, which causes an increased influx of magnetic flux.

Dies ist aus den Darstellungen in 36, die sich aus einem Vergleich des Rotors 12C (Flussbarrieren 17c, keine Mittelnut 21) mit dem Rotor 12A (Flussbarrieren 17d, keine Mittelnut 21) hinsichtlich der Wellenform des verkettenden Magnetflusses von einem Statorzahn, d. h., Magnetflusslinien, die den Luftspalt G von einem Statorzahn 15D her überqueren, ersichtlich, wobei der Rotor 12C insofern weniger bevorzugt als der Rotor 12A ist, als die Magnetflusslinien den Luftspalt G an einem Punkt ”P”, an dem sie durch die Nachbarschaft der Längsachse beeinflusst werden, leichter überqueren können, was eine erhöhte Neigung zu einer Überlagerung durch Harmonische verursacht. Wie auch aus den in 37 gezeigten Ergebnissen nach einer Verarbeitung der in 36 gezeigten Wellenformen durch eine Fourier-Reihenentwicklung ersichtlich ist, enthält die durch den Rotor 12C erzeugte Magnetflusswellenform beträchtlich mehr an 5. und 7. Raumharmonischer, als dies bei der Magnetflusswellenform, die durch den Rotor 12A erzeugt wird, der Fall ist.This is from the illustrations in 36 that results from a comparison of the rotor 12C (Flux barriers 17c , no means 21 ) with the rotor 12A (Flux barriers 17d , no means 21 ) with respect to the waveform of the interlinkage magnetic flux from a stator tooth, that is, magnetic flux lines which define the air gap G from a stator tooth 15D Cross over, visible, with the rotor 12C less preferred than the rotor 12A is when the magnetic flux lines can more easily cross the air gap G at a point "P" where they are affected by the vicinity of the longitudinal axis, causing an increased tendency for harmonic interference. As well as from the in 37 shown results after processing of in 36 shown waveforms by a Fourier series expansion, containing by the rotor 12C Magnetic flux waveform generated considerably more at 5th and 7th room harmonics, as compared to the magnetic flux waveform generated by the rotor 12A is generated, which is the case.

Daher ist der Rotor 12 bei der elektrischen Drehmaschine 12 an seinem Außenumfang 12a mit Mittelnuten 21 ausgeführt, die sich jeweils auf einer der Längsachsen befinden, um den magnetischen Widerstand an dem gemeinsam mit dem Innenumfang des Statorzahns 15 gebildeten Luftspalt G zu regulieren. Wie durch ein in 38 gezeigtes Flussvektorfeld, das während des Betriebs unter Höchstbelastung ausgebildet wird, angegeben, beschränkt der mit solchen Mittelnuten 21 ausgeführte Rotor 12 eine Zunahme des Zustroms des Magnetflusses von einem Statorzahn 15, der dem Rotor nacheinander gegenüber zu liegen kommt, in der Nähe der Längsachse.Therefore, the rotor 12 at the electric lathe 12 on its outer circumference 12a with means 21 executed, each located on one of the longitudinal axes to the magnetic resistance at the common with the inner circumference of the stator tooth 15 to regulate the air gap G formed. As by a in 38 as shown, limits the flow vector field formed during operation under maximum load with such centerlines 21 executed rotor 12 an increase in the flux of magnetic flux from a stator tooth 15 which comes successively opposite the rotor in the vicinity of the longitudinal axis.

Wie aus den Darstellungen in 39, die sich aus einem Vergleich der durch diesen Rotor 12 (mit Mittelnuten 21) erzeugten Drehmomentwellenform mit jener durch den Rotor 12C (ohne Mittelnuten 21) unter Verwendung des Rotors 12C als Basiseinheit – 1,0 (pro Einheit) – ergeben, ersichtlich ist, verringert der Rotor 12 mit Mittelnuten 21 die Amplitude der Drehmomentwellenform stärker, um die Drehmomentwelligkeit zu beschränken, als es bei dem Rotor 12C der Fall ist. Wie aus den in 40 gezeigten Ergebnissen nach einer Verarbeitung der in 39 gezeigten Wellenformen durch eine Fourier-Reihenentwicklung ersichtlich ist, sind die 6., 12., 18. und 24. harmonische Drehmomentkomponente der durch den Rotor 12 mit Mittelnuten 21 erzeugten Wellenform beträchtlich verringert. In 39 ist die Drehmomentwellenform des augenblicklichen Drehmoments unter Verwendung des durchschnittlichen Drehmoments, das durch den Rotor 12C erzeugt wird, als Basiseinheit – 1,0 (Basiseinheit) – veranschaulicht. As from the illustrations in 39 that is made up of a comparison of this rotor 12 (with means 21 ) generated torque waveform with that by the rotor 12C (without means 21 ) using the rotor 12C As a basic unit - 1.0 (per unit) - revealed, the rotor decreases 12 with means 21 the amplitude of the torque waveform stronger to limit the torque ripple, as it is in the rotor 12C the case is. As from the in 40 shown results after processing of in 39 shown waveforms by a Fourier series expansion, are the 6th, 12th, 18th and 24th harmonic torque component of the rotor 12 with means 21 generated waveform significantly reduced. In 39 is the torque waveform of the instantaneous torque using the average torque generated by the rotor 12C is generated as base unit - 1.0 (base unit) - illustrated.

Somit werden in der elektrischen Drehmaschine 10 die passenden Formabmessungen einer jeden der Mittelnuten 21 auf Basis von Drehmomenteigenschaften wie der oben genannten Drehmomentwelligkeit bestimmt.Thus, in the electric lathe 10 the appropriate shape dimensions of each of the center grooves 21 determined on the basis of torque characteristics such as the above-mentioned torque ripple.

Im Hinblick auf die Mittelnut 21 wird die passende Formabmessung nach dem Bewerten der in 42 gezeigten Drehmomentwelligkeit durch Verändern eines in 41 gezeigten radialen Abstands R4 eines Nutenbodens 21a der Mittelnut 21 von der Rotorachse in dem Verhältnis R4/R1, das als Parameter verwendet wird, wobei R1 der Außenradius zu dem Außenumfang des Rotors 12 ist, bestimmt.With regard to the means 21 will determine the appropriate shape dimension after evaluating the in 42 shown torque ripple by changing an in 41 shown radial distance R4 of a groove bottom 21a the center 21 from the rotor axis in the ratio R4 / R1 used as a parameter, where R1 is the outer radius to the outer circumference of the rotor 12 is, certainly.

Zuerst wird im Hinblick auf die Tiefe der Mittelnut 21 unter Verwendung der Formabmessung für den Rotor ohne Mittelnuten 21 als Standard (R4/R1 = 1,0) die Tiefe mit der folgenden Formabmessung ausgeführt, 0,98 ≦ R4/R1 < 1,0, um eine Verringerung der Drehmomentwelligkeit, die unter einem Betrieb mit Höchstbelastung erzeugt wird, zu ermöglichen.First, in terms of the depth of the center groove 21 using the molding size for the rotor without center grooves 21 as standard (R4 / R1 = 1.0) the depth is carried out with the following shape dimension, 0.98 ≦ R4 / R1 <1.0, to allow a reduction in the torque ripple generated under maximum load operation.

Dann ist im Hinblick auf die Mittelnut 21 des Rotors 12 für ihre Formabmessungen eine Bestimmung ihrer relativen Beziehung zu den Statorzähnen 15 des Stators 11 erforderlich, wobei eine Definition durch einen äußeren Bogenwinkel θa für die Mittelnut 21 um die Achse des Rotors 12 und einen inneren Bogenwinkel θb für den Nutenboden 21a möglich ist.Then, in terms of the means 21 of the rotor 12 for their shape dimensions, a determination of their relative relationship to the stator teeth 15 of the stator 11 required, wherein a definition by an outer arc angle θa for the center groove 21 around the axis of the rotor 12 and an inner arc angle θb for the groove bottom 21a is possible.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf den Rotor 12 werden die Phasenspannungen und die Leiterspannung wie durch ihre Darstellungen in 43 angegeben an Punkten, die durch Spitzen F und Apexabschnitte (Scheitelpunktsabschnitte) W angegeben sind, beeinflusst, wenn der Außenwinkel θa für die Mittelnut 21 als Parameter verändert wird.With continued reference to the rotor 12 the phase voltages and the line voltage are as shown by their representations in 43 indicated at points indicated by peaks F and apex sections (vertex sections) W, when the outside angle θa for the center groove 21 is changed as a parameter.

Im Besonderen verändert sich eine Periode zwischen G1 und G3 der Spannungswellenform der U-Phase von der Positionsbeziehung zwischen dem Stator 11 und dem Rotor 12 je nach der Breite des äußeren Bogenwinkels θa für die Mittelnut 21. Die Spannungswellenform der U-Phase wird zu einer Wellenform, in der die Periode zwischen G1 und G3 verengt wird, um zu einem Apex zugespitzt zu werden, wenn der äußere Bogenwinkel θa verengt wird, und die Wellenform der Leiterspannung wird zu einer Wellenform, die sich einer Dreieckwellenform annähert, während sich die Spitzen F dem Apexabschnitt W nähern. Andererseits wird die Spannungswellenform der Phase U zu einer Wellenform, in der ein Abschnitt in der Periode zwischen G1 und G3 abgeflacht ist, wenn der äußere Bogenwinkel θa erweitert wird, und wird die Wellenform der Leiterspannung zu einer Wellenform, die sich einer Trapezwellenform annähert, während die Spitzen F den Apexabschnitt W verlassen, was zu der Neigung einer Überlagerung durch die 5. und die 7. Raumharmonische führt.Specifically, a period between G1 and G3 of the U-phase voltage waveform changes from the positional relationship between the stator 11 and the rotor 12 depending on the width of the outer arc angle θa for the center groove 21 , The voltage waveform of the U phase becomes a waveform in which the period between G1 and G3 is narrowed to be sharpened to an apex when the outer arc angle .theta.a is narrowed, and the waveform of the conductor voltage becomes a waveform that varies approximates a triangular waveform as the tips F approach the apex section W. On the other hand, the voltage waveform of the phase U becomes a waveform in which a portion in the period between G1 and G3 is flattened as the outer arc angle .theta.a is widened, and the waveform of the conductor voltage becomes a waveform approximating a trapezoidal waveform the tips F leave the apex section W, leading to the tendency of superposition by the 5th and 7th space harmonics.

Im Hinblick auf die Mittelnut 21 erfordert der Spalt G zwischen dem Rotor 12 und den Statorzähnen 15 wie oben erwähnt einen hohen magnetischen Widerstand (oder eine geringe Permeabilität), doch da die Neigung zu einer Überlagerung durch die 5. und die 7. Raumharmonische erhöht wird, wenn er zu sehr erweitert wird, muss der äußere Bogenwinkel θa eine minimale erforderliche Formabmessung aufweisen.With regard to the means 21 requires the gap G between the rotor 12 and the stator teeth 15 As mentioned above, a high magnetic resistance (or a low permeability), but since the tendency for a superposition by the 5th and the 7th space harmonic is increased if it is too much expanded, the outer arc angle θa must have a minimum required shape dimension ,

Unter Bezugnahme auf 41 soll SO die an dessen zu dem Rotor 12 gerichteten offenen Ende gemessene Breite eines jeden der Schlitze 18 darstellen, soll TB die Stirnbreite des Innenumfangs eines jeden der Statorzähne 15 darstellen, soll TW die Endabschnittsbreite des Statorzahns 15 darstellen, die an dessen Restabschnitt einwärts von dem Innenumfang des Statorzahns 15 gemessen ist, und soll AG die Spaltbreite über den Spalt G zwischen dem Rotor 12 und den Statorzähnen 15 sein. Dann werden der Rotor 12 und der Stator 15 so gestaltet, dass sie wie folgende Beziehungen erfüllen.With reference to 41 SO should be the one to the rotor 12 directed open end measured width of each of the slots 18 Let TB be the face width of the inner circumference of each of the stator teeth 15 represent TW, the end section width of the stator tooth 15 represent at the remainder portion inwardly from the inner periphery of the stator tooth 15 is measured, and AG is the gap width across the gap G between the rotor 12 and the stator teeth 15 be. Then the rotor 12 and the stator 15 designed to fulfill the following relationships.

Zuerst müssen die Mittelnuten 21, die jeweils eine Breite aufweisen, die der Stirnbreite TB eines der Statorzähne 15 gleich oder größer als diese ist, die Anforderung eines erhöhten magnetischen Widerstands über den Spalt G erfüllen. Daraus folgt, dass die untere Grenze für den äußeren Bogenwinkel θa als 2 × tan–1{(TB/2)/(R1 + AG)} ≦ θa ausgedrückt ist, da die Form, die durch die Stirnbreite TB und die Rotorachse eingeschlossen ist, einem gleichschenkeligen Dreieck (2 × einem rechtwinkeligen Dreieck) gleicht. First, the media people have to 21 , each having a width, the front width TB of one of the stator teeth 15 is equal to or greater than this, meet the requirement of increased magnetic resistance across the gap G. It follows that the lower limit for the outer arc angle θa as 2 × tan -1 {(TB / 2) / (R1 + AG)} ≦ θa is expressed because the shape enclosed by the frontal width TB and the rotor axis equals an isosceles triangle (2 × a right triangle).

Zusätzlich ist es im Hinblick auf ein automatisches Einsetzen der Statorwicklungen und die erforderliche Energiedichte nötig, dass die Öffnungsbreite SO jedes Schlitzes 18 größer als die Spaltbreite AG der Luftspaltbreite G ist, d. h., SO > AG. Gemäß dieser Beziehung ist der magnetische Widerstand an dem Spalt G geringer als jener an dem Öffnungsraum des Schlitzes 18, was eine Verringerung der Dichte der mit dem Rotor 12 wechselwirkenden Magnetflusslinien von einem spitzen Eckenabschnitt K (siehe 38) eines jeden der Statorzähne 15 erforderlich macht. Daher ist es nötig, dass sich jede der Mittelnuten 21 auf einem Bogen befindet, der in Bogengrad einem Bogen zwischen den benachbarten beiden inneren Umfangsabschnitten 15a an jedem zweiten Statorzahn 15 gleich oder größer als dieser ist. Daraus folgt, dass die obere Grenze des äußeren Bogenwinkels θa gleichermaßen als θa ≦ 2 × tan–1[{SO + (TB/2)}/(R1 + AG)}]. ausgedrückt ist.In addition, in view of automatic insertion of the stator windings and the required energy density, it is necessary that the opening width SO of each slot 18 greater than the gap width AG of the air gap width G, ie, SO> AG. According to this relationship, the magnetic resistance at the gap G is lower than that at the opening space of the slot 18 , which reduces the density of the rotor 12 interacting magnetic flux lines from a pointed corner portion K (see 38 ) of each of the stator teeth 15 required. Therefore, it is necessary that each of the middle people 21 is located on an arc in Bogengrad an arc between the adjacent two inner peripheral portions 15a on every second stator tooth 15 equal to or greater than this. It follows that the upper limit of the outer bow angle θa is equal to θa ≦ 2 × tan -1 [{SO + (TB / 2)} / (R1 + AG)}]. is expressed.

Als nächstes definiert der innere Bogenwinkel θb für den Boden der Mittelnut 21 einen Bogen zwischen den benachbarten beiden inneren Umfangsabschnitten 15a an jedem zweiten Statorzahn 15 als seine Obergrenze, weshalb die Obergrenze ähnlich wie bei dem äußeren Bogenwinkel θa als θb ≦ 2 × tan–1[{SO + (TB/2)}/(R1 + AG)}] ausgedrückt ist.Next, the inner arc angle defines θb for the bottom of the center groove 21 an arc between the adjacent two inner peripheral portions 15a on every second stator tooth 15 As its upper limit, the upper limit is expressed similarly to the outer arc angle θa as θb ≦ 2 × tan -1 [{SO + (TB / 2)} / (R1 + AG)}].

Da der Bogen für die Untergrenze des äußeren Bogenwinkels θa andererseits die Stirnbreite TB des Statorzahns 15 ist, um die Reluktanz an dem Spalt G so zu regulieren, dass sie zunimmt, kann die Mittelnut 21 auf den Boden 21a verzichten, weshalb die untere Grenze des inneren Bogenwinkels θb als θ° ≦ θb ausgedrückt werden kann.On the other hand, since the arc for the lower limit of the outer arc angle θa is the end width TB of the stator tooth 15 is to regulate the reluctance at the gap G so as to increase, the center groove 21 on the ground 21a Therefore, the lower limit of the inner arc angle θb can be expressed as θ ° ≦ θb.

Zusätzlich sollen die Stirnbreite TB und die Endabschnittsbreite TW des Statorzahns 15 TW ≦ TB erfüllen, da die oben genannten Bedingungen nicht erfüllt würden, wenn der Endabschnitt eines jeden der Statorzähne 15 zugespitzt wäre.In addition, the front width TB and the end portion width TW of the stator tooth 15 TW ≦ TB, since the above conditions would not be met if the end portion of each of the stator teeth 15 would be pointed.

Ähnlich verringert der Rotor 12 mit Mittelnuten 21 während des Betriebs im Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen wie aus den Darstellungen in 44, die sich aus einem Vergleich der durch diesen Rotor 12 erzeugten Drehmomentwellenform mit jener durch den Rotor 12C ohne Mittelnuten 21 unter Verwendung des Rotors 12C als Basiseinheit – 1,0 (pro Einheit) – ergeben, ersichtlich die Amplitude der Drehmomentwellenform stärker, wodurch die Drehmomentwelligkeit beschränkt wird, als es bei dem Rotor 12C der Fall ist. Wie aus den in 45 gezeigten Ergebnissen nach einer Verarbeitung der in 44 gezeigten Wellenformen durch eine Fourier-Reihenentwicklung ersichtlich ist, ist die 6. harmonische Drehmomentkomponente der Drehmomentwellenform, die durch den Rotor 12 mit Mittelnuten 21 erzeugt wird, beträchtlich verringert.Similarly, the rotor decreases 12 with means 21 during operation in drive mode under low load conditions as shown in the figures in 44 that is made up of a comparison of this rotor 12 generated torque waveform with that through the rotor 12C without means 21 using the rotor 12C As the base unit - 1.0 (per unit) -, the amplitude of the torque waveform becomes more apparent, thereby limiting the torque ripple, as compared to the rotor 12C the case is. As from the in 45 shown results after processing of in 44 shown waveforms by a Fourier series expansion, is the 6th harmonic torque component of the torque waveform passing through the rotor 12 with means 21 produced is considerably reduced.

Zusätzlich ist im Vorhergehenden hauptsächlich der Einfluss der Mittelnuten 21 auf die Drehmomenteigenschaften beschrieben, doch sind die Mittelnuten 21 als Markierungen bei der Herstellung wie etwa dem Zusammenbau nützlich. Zum Beispiel ist es beim Verdrehen, um die Dauermagnete 16 in verschiedene Positionsbeziehungen entlang der Längsrichtung zu drehen, möglich, das Vorhandensein des Verdrehens aus der durch die Mittelnuten 21 erzeugten Geradheit zu bestätigen.In addition, in the foregoing, the influence of the average people is mainly 21 described on the torque characteristics, but are the center grooves 21 useful as markers in manufacturing such as assembly. For example, it is twisting around the permanent magnets 16 possible to rotate in different positional relationships along the longitudinal direction, possible, the presence of twisting from that through the center grooves 21 to confirm generated straightness.

Unter Bezugnahme auf einen in 46 gezeigten weniger bevorzugten Rotor 12D ohne seitliche Nuten 22 ist aus 47 ersichtlich, dass die Magnetflussdichte an dem Spalt G während des Betriebs unter Nichtbelastung eine Wellenform annimmt, die sich einer von der Grundwelle abgewichenen Trapezwelle annähert. An diesem Spalt G verursacht die Überlagerung der Spaltmagnetflusswellenform, die gemäß den Statorzähnen 15 an dem Stator 11, den Dauermagneten 16 eines in einer ”V”-förmigen Gestaltung an dem Rotor 12D befindlichen Paars und den Flussbarrieren 17b und 17c der in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordneten Magnetöffnungen bestimmt ist, durch Raumharmonische eine vermehrte Drehmomentwelligkeit, ein vermehrtes elektromagnetisches Rauschen und einen vermehrten Eisenverlust.With reference to a in 46 shown less preferred rotor 12D without lateral grooves 22 is out 47 it can be seen that the magnetic flux density at the gap G during operation under no load assumes a waveform that approximates a trapezoidal wave deviated from the fundamental wave. At this gap G, the superposition of the gap magnetic flux waveform caused in accordance with the stator teeth 15 on the stator 11 , the permanent magnet 16 one in a "V" shaped configuration on the rotor 12D located pair and the river barriers 17b and 17c the arranged in a "V" -shaped magnet openings is determined by Raumharmonische increased torque ripple, increased electromagnetic noise and increased iron loss.

In der Spaltmagnetwellenform entsprechen die Statorzähne 15a bis 15g für einen Magnetpol des Rotors 12D jeweils Teilen A bis G der Wellenform, wobei jeder Teil einen elektrischen Winkel von 30 Grad aufweist, da eine Längsachse bei 90 Grad im elektrischen Winkel dargestellt ist, eine Querachse bei 0 Grad im elektrischen Winkel dargestellt ist, und die andere Querachse bei 180 Grad im elektrischen Winkel dargestellt ist. Diese Spaltmagnetflusswellenform ist in der Nähe des Teils A, der Flussbarrieren 17c (Öffnungen) an der Seite der Längsachse entspricht, vertieft. Aus einem Vergleich mit der Grundwellenform ist ersichtlich, dass die Magnetflussdichte einerseits während eines Bereichs von C bis B und andererseits während eines Bereichs von E bis F zu hoch ist. Daraus folgt, dass die Überlagerung durch die Harmonischen an dem zweiten und dritten Statorzahn 15b und 15c von der Längsachse in einer Vorwärtsrichtung der Drehung des Rotors 12D und an dem zweiten und dritten Statorzahn 15e und 15f von der Längsachse in einer zu der Vorwärtsrichtung entgegengesetzten Rückwärtsrichtung beträchtlich ist. In the gap magnet waveform, the stator teeth correspond 15a to 15g for a magnetic pole of the rotor 12D each part A to G of the waveform, wherein each part has an electrical angle of 30 degrees, since a longitudinal axis at 90 degrees in the electrical angle is shown, a transverse axis at 0 degrees in the electrical angle is shown, and the other transverse axis at 180 degrees electrical angle is shown. This gap magnetic flux waveform is near the part A, the flux barriers 17c (Openings) on the side of the longitudinal axis corresponds, recessed. From a comparison with the basic waveform, it can be seen that the magnetic flux density is too high on the one hand during a range of C to B and on the other hand during a range of E to F. It follows that the superposition by the harmonics at the second and third stator teeth 15b and 15c from the longitudinal axis in a forward direction of rotation of the rotor 12D and at the second and third stator teeth 15e and 15f is considerable from the longitudinal axis in a reverse direction opposite to the forward direction.

Aus diesem Grund ist es bei dem Rotor 12D von Vorteil, an zwei Stellen an dem Außenumfang 12a, die innerhalb eines Bereichs von ± 30 bis 60 Grad von der Längsachse abweichen, ein Paar von seitlichen Nuten 22 zu bilden, wobei eine zwischen den Statorzähnen 15b und 15c zu dem Statorzahn 15 gerichtet ist, und die andere zwischen den Statorzähnen 15e und 15f zu dem Statorzahn gerichtet ist, um die verkettende Magnetflussdichte zu verringern.That's why it's the rotor 12D beneficial, in two places on the outer circumference 12a that deviate within a range of ± 30 to 60 degrees from the longitudinal axis, a pair of lateral grooves 22 form, with one between the stator teeth 15b and 15c to the stator tooth 15 directed, and the other between the stator teeth 15e and 15f directed to the stator tooth to reduce the interlinkage magnetic flux density.

Übrigens umfasst ein Mittel, um einer Drehmomentwelligkeitskomponente mit einer bestimmten Ordnung eines IPM-Motors entgegenzuwirken (sie zu verringern), das Verdrehen axial angeordneter Abschnitte eines Rotors, eines Abschnitts in Bezug auf den angrenzenden Abschnitt, oder, mit anderen Worten, das Ausführen von Verdrehungsstufen. Im Fall eines dreiphasigen Motors kann beispielsweise einer Drehmomentwelligkeitskomponente der 12. Ordnung entgegengewirkt werden (kann diese verringert werden), indem ein Rotor pro Stufe einem elektrischen Winkel von 15 Grad ausgesetzt wird.Incidentally, means for counteracting (reducing) a torque ripple component having a certain order of an IPM motor include rotating axially disposed portions of a rotor, a portion relative to the adjacent portion, or, in other words, performing twisting stages , For example, in the case of a three-phase motor, a 12th order torque ripple component can be counteracted (can be reduced) by exposing one rotor to a 15 degree electrical angle per stage.

Im Besonderen ist die mit dem Magnetfluss verkettete 12. Harmonische als eine Funktion ausgedrückt. Sie kann als F(θ) = sin12θ angesetzt werden.In particular, the 12th harmonic chained to the magnetic flux is expressed as a function. She can as F (θ) = sin 12 θ be set.

Dann wird die um 15 Grad im elektrischen Winkel verschobene Wellenform als F(θ + 15°) = sin12(θ + 15°) = –sin12θ ausgedrückt.Then, the shifted by 15 degrees in electrical angle waveform as F (θ + 15 °) = sin12 (θ + 15 °) = -sin12θ expressed.

Theoretisch wird der 12. Harmonischen entgegengewirkt und wird sie dadurch durch die 11. und die 13. Raumharmonische ausgelöscht. Dies führt zu einer Verringerung der 12. Drehmomentwelligkeit.Theoretically, the 12th harmonic counteracts and is thereby extinguished by the 11th and the 13th space harmonics. This leads to a reduction in the 12th torque ripple.

Wenn die Spaltmagnetflusswellenform, mit der Harmonische verkettet sind, nicht nur während eines Betriebs unter Nichtbelastung, sondern auch während unter einer Belastungsbedingung untersucht wird, werden die in 48 gezeigten Wellenformen hervorgerufen. 48 zeigt zwei Wellenformen, wobei eine im Fall ohne seitliche Nuten 22 und ohne Verdrehungsstufen erzeugt wird, und die andere im Fall ohne seitliche Nuten 22 und unter Bereitstellung von Verdrehungsstufen erzeugt wird.When the gap magnetic flux waveform to which harmonics are interlinked is inspected not only during non-load operation but also under a load condition, the in 48 caused waveforms caused. 48 shows two waveforms, one in the case without lateral grooves 22 and without twisting steps, and the other in the case without lateral grooves 22 and generating twist levels.

Aus diesen Spaltmagnetflusswellenformen kann festgestellt werden, dass die Bereitstellung von Verdrehungsstufen die überlagernden Raumharmonischen beschränkt, doch ist aus einem Vergleich mit der Grundwellenform ersichtlich, dass die Verdrehungsmagnetflussdichte sowohl während eines Betriebs unter Belastungsbedingungen als auch ohne Belastung während eines Bereichs von B bis C und während eines Bereichs von E bis F zu hoch ist.From these slit magnetic flux waveforms, it can be found that the provision of twist stages restricts the overlying space harmonics, but it can be seen from a comparison with the basic waveform that the twist magnetic flux density both during operation under load conditions and without load during a range of B to C and during a Range from E to F is too high.

Somit werden bei der elektrischen Drehmaschine 10 passende Formabmessungen für jedes von mehreren Paaren von seitlichen Nuten 22 auf Basis der Drehmomenteigenschaften für das Drehmoment und die Drehmomentwelligkeit bestimmt.Thus, in the electric lathe 10 appropriate shape dimensions for each of a plurality of pairs of lateral grooves 22 determined on the basis of the torque characteristics for the torque and the torque ripple.

Soweit die seitlichen Nuten 22 jedes Paars betroffen sind, bestimmen wie in 49 gezeigt (siehe auch 26) induzierte Winkel θ2, θ3, θ4, θ5, wo jede der seitlichen Nuten 22 zu bilden ist,
wobei es sich bei θ2 um den induzierten Winkel zwischen der Längsachse und einer Bezugsebene, die sich von einer Wandfläche eines der Dauermagnete 16 jedes Paars in der Nähe des Außenumfangs 12a (= einer Wandfläche 17au einer Magnetöffnung 17 für den Dauermagnet 16 in der Nähe des Außenumfangs 12a, siehe 26) erstreckt, den sogenannten ”Magnetöffnungswinkel, durch den ein Magnet von der Längsachse getrennt ist”, handelt;
bei θ3 um den Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an einer Ecke 16b des Dauermagnets 16, die dem Außenumfang 12a des Rotors 12 am nächsten liegt, erstreckt, den sogenannten ”Magnetkantenbogenwinkel, um den die Magnetkante von der Längsachse um die Rotorachse gedreht ist” handelt;
bei θ4 um den äußeren Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am weitesten entfernten Rand 22o einer seitlichen Nut erstreckt, handelt;
bei θ5 um den inneren Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem Rand 22i der seitlichen Nut 22, der von der Längsachse am wenigsten weit entfernt ist, erstreckt, handelt.
As far as the lateral grooves 22 each pair are affected as determined in 49 shown (see also 26 ) induced angles θ2, θ3, θ4, θ5, where each of the lateral grooves 22 is to form
where θ2 is the induced angle between the longitudinal axis and a reference plane extending from a wall surface of one of the permanent magnets 16 every pair near the outer circumference 12a (= a wall surface 17au a magnet opening 17 for the permanent magnet 16 near the outer circumference 12a , please refer 26 ), the so-called "magnetic opening angle through which a magnet is separated from the longitudinal axis";
at θ3, the angle of confinement between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at a corner 16b of the permanent magnet 16 that the outer circumference 12a of the rotor 12 is closest, extends the so-called "magnetic arc angle, by which the magnetic edge is rotated from the longitudinal axis about the rotor axis"acts;
at θ4, the external angle of confinement between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at the edge farthest from the longitudinal axis 22o a lateral groove extends acts;
at θ5, the internal confinement angle between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at the edge 22i the lateral groove 22 which is the least far from the longitudinal axis extends, acts.

Wenn sich jede der seitlichen Nuten 22 eines Paars über den Magnetkantenbogenwinkel θ3 oder den Magnetöffnungswinkel θ2 hinaus weit von der Längsachse entfernt befindet, werden die seitlichen Nuten einem Bereich von C bis D bzw. einem Bereich von F bis G in der Spaltmagnetflusswellenform, die in 47 gezeigt ist, entsprechen und daher außerhalb von Stellen fallen, an denen eine Verringerung des Magnetflusses nötig ist. Was den Rotor 12 betrifft, benötigt ein Steg 12c, der sich zwischen dem Außenumfang 12a und der Flussbarriere 17b befindet und die Innenseite und die Außenseite eines Pols verbindet, aufgrund des Umstands, dass er einer Konzentration der Von-Mises-Spannung ausgesetzt ist, die von der Zentrifugalkraft während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung der Dauermagnete 16 stammt, eine bestimmte Dicke, damit sein Brechen vermieden wird. Daher muss die Stelle der Bildung einer jeden der seitlichen Nuten 22 durch die Ungleichheit θ5 (innerer Einschlusswinkel) < θ4 (äußerer Einschlusswinkel) ≦ θ3 (Magnetkantenbogenwinkel) bestimmt werden.If each of the lateral grooves 22 of a pair far beyond the magnetic edge angle θ3 or the magnetic opening angle θ2 far from the longitudinal axis, the lateral grooves become a range of C to D and a range of F to G in the slit magnetic flux waveform, respectively 47 are shown and therefore fall outside of places where a reduction of the magnetic flux is necessary. What the rotor 12 concerns, requires a footbridge 12c that is between the outer circumference 12a and the river barrier 17b due to the fact that it is exposed to a concentration of Von Mises stress due to the centrifugal force during a high speed rotation of the permanent magnets 16 comes, a certain thickness, so that its breaking is avoided. Therefore, the body needs the formation of each of the lateral grooves 22 through inequality θ5 (inner inclination angle) <θ4 (outer inclination angle) ≦ θ3 (magnetic edge angle) be determined.

Die Formabmessungen einer jeden der seitlichen Nuten 22 eines Paars werden auf Basis der in den 50 und 51 gezeigten Drehmomenteigenschaften des durchschnittlichen Drehmoments, der harmonischen Drehmomentbestandteile und der Drehmomentwelligkeit, die erhalten werden, wenn ein Verhältnis θ5 (innerer Einschlusswinkel)/θ4 (äußerer Einschlusswinkel) als Parameter verwendet wird, bestimmt.The shape dimensions of each of the lateral grooves 22 a couple are based on the in the 50 and 51 The torque characteristics of the average torque, the harmonic torque components, and the torque ripple, which are obtained when a ratio θ5 (inner clipping angle) / θ4 (outer clipping angle) is used as a parameter, are determined.

Erstens kann die Drehmomentwelligkeit wirksam verringert werden, während ein bestimmter Grad an durchschnittlichem Drehmoment bewahrt wird, wenn nach Betrachtung der in 50 gezeigten Drehmomenteigenschaften während eines Betriebs unter einer Höchstbelastung, wobei der Rotor 12D (θ5/θ4 = 1,0), der ohne jegliche seitlichen Nuten 22 ausgeführt ist, als Basiseinheit (1,0[pro Einheit]) verwendet wird, jede seitliche Nut 22 Formabmessungen aufweist, die eine Beziehung von 0,945 ≦ θ5/θ4 ≦ 0,98 erfüllen. Insbesondere kann die Drehmomentwelligkeit bei einem Mindestmaß gehalten werden, wenn die seitlichen Nuten 22 die Beziehung von θ5/θ4 0,97 erfüllen.First, the torque ripple can be effectively reduced while maintaining a certain degree of average torque when, after considering the in 50 shown torque characteristics during operation under a maximum load, wherein the rotor 12D (θ5 / θ4 = 1.0), without any lateral grooves 22 is executed, as the base unit (1.0 [per unit]) is used, each side groove 22 Has mold dimensions that have a relationship of 0.945 ≦ θ5 / θ4 ≦ 0.98 fulfill. In particular, the torque ripple can be kept to a minimum when the lateral grooves 22 satisfy the relationship of θ5 / θ4 0.97.

Zusätzlich kann das Drehmoment wirksam verringert werden, während ein bestimmter Grad an durchschnittlichem Drehmoment bewahrt wird, wenn jede seitliche Nut 22 unter Betrachtung der in 51 gezeigten Drehmomenteigenschaften während eines Betriebs unter hohen Belastungen Formabmessungen aufweist, die eine Beziehung von θ5/θ4 ≦ 0,98 erfüllen.In addition, the torque can be effectively reduced while maintaining a certain degree of average torque when each lateral groove 22 considering the in 51 shown torque characteristics during operation under high loads form dimensions, which has a relationship of θ5 / θ4 ≦ 0.98 fulfill.

Die Formabmessungen jeder der seitlichen Nuten 22 eines Paars werden auf Basis der in 52 gezeigten Drehmomenteigenschaften des durchschnittlichen Drehmoments und der Drehmomentwelligkeit, die erhalten werden, wenn ein Verhältnis RG (Nutentiefe)/AG (Luftspaltbreite) (siehe 49) als Parameter verwendet wird, bestimmt.The shape dimensions of each of the lateral grooves 22 of a couple are based on the in 52 shown torque characteristics of the average torque and the torque ripple, which are obtained when a ratio RG (groove depth) / AG (air gap width) (see 49 ) is used as a parameter.

Erstens kann die Drehmomentwelligkeit wirksam verringert werden, während ein bestimmter Grad an durchschnittlichem Drehmoment bewahrt wird, wenn nach Betrachtung der in 52 gezeigten Drehmomenteigenschaften während eines Betriebs unter einer Höchstbelastung, wobei der Rotor 12D (RG/AG = 0,0), der ohne jegliche seitlichen Nuten 22 ausgeführt ist, als Basiseinheit (1,0[pro Einheit]) verwendet wird, jede seitliche Nut 22 Formabmessungen aufweist, die eine Beziehung von 0,0 ≦ RG/AG ≦ 0,73 erfüllen. Insbesondere kann die Drehmomentwelligkeit bei einem Mindestmaß gehalten werden, wenn die seitlichen Nuten 22 die Beziehung von 0,30 ≦ RG/AG ≦ 0,45 erfüllen. First, the torque ripple can be effectively reduced while maintaining a certain degree of average torque when, after considering the in 52 shown torque characteristics during operation under a maximum load, wherein the rotor 12D (RG / AG = 0.0), without any lateral grooves 22 is executed, as the base unit (1.0 [per unit]) is used, each side groove 22 Has mold dimensions that have a relationship of 0.0 ≦ RG / AG ≦ 0.73 fulfill. In particular, the torque ripple can be kept to a minimum when the lateral grooves 22 satisfy the relationship of 0.30 ≦ RG / AG ≦ 0.45.

Dies ermöglicht der elektrischen Drehmaschine 10, die Magnetflussdichte in einer durch die Darstellung der Spaltmagnetflusswellenform in 53 angegebenen Trapezwelle in einem Bereich von B bis C und in einem Bereich von E bis F zu verringern, wenn die seitlichen Nuten 22 an passenden Stellen in dem Außenumfang 12a des Rotors 12 gebildet sind.This allows the electric lathe 10 , the magnetic flux density in a by the representation of the slit magnetic flux waveform in 53 in a range of B to C and in a range of E to F, if the lateral grooves 22 at appropriate locations in the outer circumference 12a of the rotor 12 are formed.

Zusätzlich kann die elektrische Drehmaschine 10 die Drehmomentwelligkeit nicht nur während eines Betriebs unter einer Höchstbelastung, sondern auch während eines Betriebs unter einer geringen Belastung verringern, wenn die seitlichen Nuten 22 an den passenden Stellen in dem Außenumfang 12a des Rotors 12 gebildet sind, wie leicht aus der in 54 gezeigten Drehmomentwellenform während eines Betriebs unter einer Höchstbelastung und der in 55 gezeigten Drehmomentwellenform während eines Betriebs unter einer geringen Belastung ersichtlich ist.In addition, the electric lathe 10 reduce the torque ripple not only during operation under a maximum load but also during operation under a light load when the lateral grooves 22 at the appropriate places in the outer circumference 12a of the rotor 12 are formed as easily from the in 54 shown torque waveform during operation under a maximum load and the in 55 shown torque waveform during operation under a low load is visible.

Ferner kann die elektrische Drehmaschine 10 das Rastmoment um mehr als 50% verringern, wenn die seitlichen Nuten 22 an passenden Stellen in dem Außenumfang 12a des Rotors 12 gebildet sind, wie durch eine in 56 gezeigte Darstellung der Rastmomentwellenform gezeigt ist.Furthermore, the rotary electric machine 10 reduce the cogging torque by more than 50% when the lateral grooves 22 at appropriate locations in the outer circumference 12a of the rotor 12 are formed as by an in 56 shown illustration of the cogging torque waveform is shown.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Beseitigen jenes Abschnitts eines jeden der Dauermagnete jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, der sich in einem Bereich B befindet, welcher an der Seite in der Nähe einer Längsachse zwischen den Dauermagneten gelegen ist, und dem Ersetzen des beseitigten Abschnitts durch eine beträchtliche Flussbarriere 17c der Magnetfluss ψm durch die Dauermagnete, der in solche Richtungen abgegeben wird, dass er gegen den Magnetfluss ψr der Statorwicklungen wirkt, beseitigt, wodurch verhindert wird, dass sie einander entgegenwirken (auslöschen), und wird auch der Verlauf des Magnetflusses ψr durch den Bereich B eingeschränkt.Thus, according to the present invention, after eliminating that portion of each of the permanent magnets of each pair forming a magnetic pole located in a region B located on the side near a longitudinal axis between the permanent magnets and replacing the permanent magnet eliminated section through a considerable river barrier 17c the magnetic flux ψ m is removed by the permanent magnets, which is output in such directions as to act against the magnetic flux ψ r of the stator windings, preventing them from being counteracted (canceling each other out), and the magnetic flux ψ r also passes restricted to area B.

Dies stellt bedeutende Größen an magnetischem Moment Tm und Reluktanzmoment Tr bereit, während eine wesentliche Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 bereitgestellt wird, da die Magnetflüsse ψr und ψm eines jeden der Dauermagnete 16 des Paars auf Seiten der Längsachse genutzt werden, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 verringert wird. Zusätzlich erhöht dies dank einer Verringerung der induzierten Spannungskonstanten die Ausgangsleistung bei hohen Geschwindigkeiten, und wird durch eine Senkung des Grads der Wärmebeständigkeit, die sich aus einer Beschränkung der durch Temperaturveränderungen verursachten Entmagnetisierung infolge einer Beschränkung der von Wirbelströmen stammenden Wärmeerzeugung durch die Dauermagnete 16 ergibt, auch zu einer Kostenverringerung beigetragen.This provides significant amounts of magnetic moment T m and reluctance torque T r while substantially reducing the amount of use of the permanent magnets 16 is provided, since the magnetic fluxes ψ r and ψ m of each of the permanent magnets 16 of the pair are used on sides of the longitudinal axis while the usage amount of the permanent magnets 16 is reduced. In addition, thanks to a reduction in the induced voltage constant, it increases the output at high speeds, and is lowered by lowering the degree of heat resistance resulting from limitation of demagnetization caused by temperature changes due to limitation of eddy current heat generation by the permanent magnets 16 also contributed to a reduction in costs.

Darüber hinaus kann ein großes Drehmoment T wirksam erzeugt werden, indem der Trennungsabstand R2 zu dem achsenzentrumsseitigen Ende der Flussbarriere 17c so festgelegt wird, dass die Beziehungen (die Größe und die Form) zu dem Außenradius R1 und dem Innenradius R2 des Rotors 0,56 R2/R1 ≦ 0,84 und 0,54 ≦ R3/R2 ≦ 0,82 betragen.In addition, a large torque T can be efficiently generated by the separation distance R2 to the axial center-side end of the flow barrier 17c is set so that the relationships (the size and the shape) to the outer radius R1 and the inner radius R2 of the rotor are 0.56 R2 / R1 ≦ 0.84 and 0.54 ≦ R3 / R2 ≦ 0.82.

Darüber hinaus bieten die Flussbarrieren 17c eine leistungsfähige Erzeugung eines großen Drehmoments, wenn der Trennungsabstand DLd von einer jeden der Flussbarrieren 17c zu dem Außenumfang des Rotors 12 in Bezug auf den Außenradius R1 des Rotors eine Beziehung von 0,098 ≦ DLd/R1 < 0,194 erfüllt. Die Flussbarrieren 17c bieten eine leistungsfähige Erzeugung eines größeren Drehmoments, wenn vorzugsweise die beiden Beziehungen 0,12 ≦ DLd/R1 ≦ 0,14 und 1,2 ≦ (Flussbarrierenöffnungswinkel θ1)/(Magnetöffnungswinkel θ2) ≦ 1,7 erfüllt sind oder noch besser die Beziehungen DLd/R1 = 0,139 und θ1/θ2 = 1,52 erfüllt sind.In addition, the river barriers provide 17c a powerful generation of high torque when the separation distance DL d from each of the flux barriers 17c to the outer periphery of the rotor 12 with respect to the outer radius R1 of the rotor, a relation of 0.098 ≦ DL d / R1 <0.194 is satisfied. The river barriers 17c provide powerful generation of greater torque, preferably when the two relationships 0.12 ≦ DL d / R1 ≦ 0.14 and 1.2 ≦ (flux barrier opening angle θ1) / (magnetic opening angle θ2) ≦ 1.7 are satisfied or even better the relationships DL d / R1 = 0.139 and θ1 / θ2 = 1.52 are satisfied.

Zusätzlich kann durch die Bereitstellung der in dem Rotor 12 gebildeten Mittelnuten 21 die Drehmomentwelligkeit wirksam verringert werden, indem harmonische Drehmomentkomponenten unterdrückt werden, wenn das Verhältnis des radialen Abstands R4 zu dem Nutenboden 21a in Bezug auf den Außenradius R1 des Rotors 12 so ausgeführt wird, dass es in den Bereich von 0,98 ≦ R4/R1 < 1,0 fällt. Darüber hinaus kann jede der Mittelnuten 21 die Drehmomentwelligkeit weiter verringern, indem mehr harmonische Drehmomentkomponenten unterdrückt werden, wenn ihre Formabmessungen so ausgeführt werden, dass sie Folgendes erfüllen: 2 × tan–1{(TB/2)/(R1 + AG)} ≦ θa ≦ 2 × tan–1[{SO + (TB/2)}/(R1 + AG)}], 0° ≦ θb ≦ 2 × tan–1[{SO + (TB/2)}/(R1 + AG)}], und TW ≦ TB. Additionally, by providing the in the rotor 12 educated media people 21 the torque ripple can be effectively reduced by suppressing harmonic torque components when the ratio of the radial distance R4 to the groove bottom 21a with respect to the outer radius R1 of the rotor 12 is made to fall in the range of 0.98 ≦ R4 / R1 <1.0. In addition, each of the middle people 21 further reduce torque ripple by suppressing more harmonic torque components when their shape dimensions are made to satisfy the following: 2 × tan -1 {(TB / 2) / (R1 + AG)} ≦ θ a ≦ 2 × tan -1 [{SO + (TB / 2)} / (R1 + AG)}], 0 ° ≦ θ b ≦ 2 × tan -1 [{SO + (TB / 2)} / (R1 + AG)}], and TW ≦ TB.

Zusätzlich können Raumharmonische, die die Spaltmagnetflusswellenform überlagern, beschränkt werden, wenn jede seitliche Nut 22 an dem Rotor Formabmessungen aufweist, die eine Beziehung von θ4 (äußerer Einschlusswinkel) θ3 (Magnetkantenbogenwinkel) und eine Beziehung von 0,945 ≦ θ5/θ4 ≦ 0,98 und eine Beziehung von 0,0 ≦ RG/AG 0,73 erfüllen, was es möglich macht, einen Abfall der BetriebsEffizienz, der durch Zunahmen des Rastmoments, der Drehmomentwelligkeit und des Eisenverlusts verursacht wird, zu verhindern.In addition, space harmonics that overlay the gap magnetic flux waveform may be restricted if each side groove 22 to the rotor having shape dimensions satisfying a relationship of θ4 (outer confinement angle) θ3 (magnetic edge arc angle) and a relationship of 0.945 ≦ θ5 / θ4 ≦ 0.98 and a relationship of 0.0 ≦ RG / AG 0.73, which is makes it possible to prevent a drop in the operating efficiency caused by increases in cogging torque, torque ripple and iron loss.

Folglich wird eine billige elektrische Drehmaschine verwirklicht, die in einem Antriebsmodus einen qualitativ hochwertigen Betrieb mit einer hohen Energiedichte bereitstellt.Consequently, a cheap rotary electric machine is realized, which provides a high-quality operation with a high energy density in a drive mode.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde eine elektrische Drehmaschine 10 mit der Form eines Motors mit 8 Polen und 48 Schlitzen als Beispiel herangezogen, doch wird bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern vorzugsweise auf jeden beliebigen Aufbau angewendet werden kann, bei dem eine Schlitzanzahl q pro Pol pro Phase 2 beträgt (q = 2). Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung ohne jegliche Abänderungen auf Motoraufbauten mit 6 Polen und 36 Schlitzen oder 4 Polen und 24 Schlitzen oder 10 Polen und 60 Schlitzen angewendet werden.In the present embodiment, a rotary electric machine 10 with the shape of a motor having 8 poles and 48 slots as an example, it should be noted that the present invention is not limited to this embodiment but may be preferably applied to any structure in which a slot number q per pole per phase 2 is (q = 2). For example, the present invention may be applied without any modifications to 6-pole and 36-slot or 4-pole and 24-slot or 10-pole and 60-slot motor structures.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene und veranschaulichte beispielhafte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsformen, die Wirkungen erbringen, welche jenen, auf die die vorliegende Erfindung abzielt, gleichwertig sind. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf Kombinationen von Merkmalen der Gegenstände, die durch die einzelnen Ansprüche definiert sind, beschränkt, sondern wird sie durch alle beliebigen gewünschten Kombinationen von bestimmten aus allen offenbarten Merkmalen definiert.The present invention is not limited to the described and illustrated exemplifying embodiment, but includes all embodiments that provide effects equivalent to those to which the present invention is directed. Further, the present invention is not limited to combinations of features of the subject matters defined by the individual claims, but is defined by any desired combinations of particular ones disclosed throughout the claims.

Im Vorhergehenden wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, sondern kann sie innerhalb der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung in verschiedensten Formen ausgeführt werden.In the foregoing, an embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment but may be embodied in various forms within the technical ideas of the present invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (3)

Elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM), umfassend: einen Stator, der zur Aufnahme von Statorwicklungen eingerichtet ist; einen Rotor, der in Bezug auf den Stator um eine Rotorachse drehbar ist, wobei der Rotor einen Außenumfang aufweist; mehrere Paare von Dauermagneten in dem Rotor, wobei die Dauermagnete jedes Paars in einer ”V”-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu dem Außenumfang hin öffnet, einen Magnetpol bilden und in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind; Öffnungen mit einer geringen Permeabilität, wobei jede davon den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator ausgehende Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse eines der Magnetpole ausgelöscht würden, wenn sich der Dauermagnet in dem vorherbestimmten Bereich befinden würde, wobei die Öffnung einen zusätzlichen Raum umfasst, der in einer der Magnetöffnungen aufgrund einer Verkürzung der Länge des in der Magnetöffnung aufgenommenen Dauermagnets entlang der Magnetöffnung ausgebildet ist, wobei sich die Öffnung von dem zusätzlichen Raum zu der Rotorachse und zu dem Außenumfang hin erstreckt; und eine mittlere Regulierungsnut und ein Paar von seitlichen Regulierungsnuten, die pro Magnetpol in einer Parallelbeziehung zu der Rotorachse in dem Außenumfang des Rotors gebildet sind, wobei sich die Mittenregulierungsnut auf einer Längsachse des Magnetpols befindet, wobei sich das Paar von seitlichen Regulierungsnuten nahe an beiden äußeren Enden der Dauermagnete des Paars, das den Magnetpol bildet, befindet, wobei jede der seitlichen Regulierungsnuten des Paars für den Magnetpol so gestaltet ist, dass eine Beziehung von θ4 ≦ θ3 erfüllt wird, wobei θ4 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am weitesten entfernten Rand der seitlichen Regulierungsnut erstreckt, und θ3 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an einer Ecke eines der Dauermagnete, die dem Außenumfang des Rotors am nächsten liegt, erstreckt.An internal permanent magnet (IPM) rotary electric machine comprising: a stator configured to receive stator windings; a rotor rotatable about a rotor axis with respect to the stator, the rotor having an outer periphery; a plurality of pairs of permanent magnets in the rotor, the permanent magnets of each pair being arranged in a "V" shaped configuration opening toward the outer periphery, forming a magnetic pole and accommodated in magnet openings in the rotor; Low permeability openings, each of which replaces the predetermined area portion of one of the permanent magnets that would generate so directed magnetic flux lines that magnetic flux lines emanating from the stator near a longitudinal axis of one of the magnetic poles would be extinguished when the permanent magnet in the predetermined area, the opening comprising an additional space formed in one of the magnet openings due to shortening the length of the permanent magnet received in the magnet opening along the magnet opening, the opening being from the additional space to the rotor axis and to the rotor axis Extending the outer circumference; and a middle regulating groove and a pair of lateral regulating grooves formed per magnetic pole in parallel relation to the rotor axis in the outer circumference of the rotor, the center regulating groove being located on a longitudinal axis of the magnetic pole, the pair of lateral regulating grooves close to both outer Ends of the permanent magnets of the pair, which forms the magnetic pole, wherein each of the lateral regulating grooves of the pair for the magnetic pole is designed so that a relationship of θ4 ≦ θ3 is satisfied, where θ4 is the inclusion angle between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at the edge of the lateral regulation groove farthest from the longitudinal axis, and θ3 is the inclusion angle between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point at a corner of one of the permanent magnets closest to the outer circumference of the rotor. Elektrische IPM-Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei jede der seitlichen Regulierungsnuten des Paars eine Beziehung von 0,945 ≦ θ5/θ4 ≦ 0,98 erfüllt, wobei θ5 der Einschlusswinkel zwischen der Längsachse und einer radialen Bezugslinie ist, die sich von der Rotorachse zu einem Bezugspunkt an dem von der Längsachse am wenigsten weit entfernten Rand der seitlichen Regulierungsnut erstreckt.The IPM rotary electric machine according to claim 1, wherein each of the lateral regulating grooves of the pair has a relationship of 0.945 ≦ θ5 / θ4 ≦ 0.98 where θ5 is the angle of inclusion between the longitudinal axis and a radial reference line extending from the rotor axis to a reference point on the edge of the lateral regulating groove least distant from the longitudinal axis. Elektrische IPM-Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der seitlichen Regulierungsnuten des Paars eine Beziehung von 0,0 ≦ RG/AG ≦ 0,73 erfüllt, wobei AG die Breite eines Luftspalts zwischen einem Innenumfang des Stators und einem Außenumfang des Rotors ist, und RG die Tiefe der seitlichen Regulierungsnut ist.An IPM rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein each of the lateral regulating grooves of the pair has a relationship of 0.0 ≦ RG / AG ≦ 0.73 where AG is the width of an air gap between an inner circumference of the stator and an outer periphery of the rotor, and RG is the depth of the lateral regulating groove.
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