DE102016208042A1

DE102016208042A1 - Pol-zu-pol-veränderung der form von spritzgegossenen magneten von innendauermagnetmaschinen

Info

Publication number: DE102016208042A1
Application number: DE102016208042.3A
Authority: DE
Inventors: Sinisa Jurkovic; Khwaja M. Rahman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-11-24
Also published as: CN106169821A; US9899902B2; US20160344274A1; CN106169821B; KR20160135653A

Abstract

Ein Innendauermagnetmaschine umfassend einen gewickelten Stator und einen Rotorkern. Der Rotorkern umfasst eine Vielzahl von ersten Polhohlräumen und eine Vielzahl von zweiten Polhohlräumen. Einer von einer Vielzahl von Magneten ist innerhalb jedes der Polhohlräume angeordnet und in ihren jeweiligen Hohlraum spritzgegossen. Der erste Polhohlraum und der zweite Polhohlraum sind jeweils in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet, sodass jeder Polhohlraum der ersten Polhohlräume identisch mit einem der Polhohlräume der zweiten Polhohlräume innerhalb ihrer jeweiligen vordefinierten Konfigurationen positioniert ist, um ein entsprechendes Paar von Polhohlräumen zu definieren. Der Polhohlraum der Vielzahl der ersten Polhohlräume und der Polhohlraum der Vielzahl der zweiten Polhohlräume von mindestens einem von den entsprechenden Paaren von Polhohlräumen, definieren jeweils eine etwas andere Form in Relation zueinander.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Innendauermagnetmaschine und ein Verfahren zur Montage einer Rotoranordnung für eine Innendauermagnetmaschine.
HINTERGRUND
Innendauermagnetmaschinen (IPM) umfassen eine Rotoranordnung mit einer Mehrzahl von Magneten wechselnder Polarität, die um einen Außenumfang der Rotoranordnung angeordnet sind. Die Rotoranordnung ist drehbar innerhalb eines Stators, der eine Vielzahl von Wicklungen umfasst. Die Rotoranordnung wirkt magnetisch mit dem Stator zusammen, um eine Drehung der Rotoranordnung um eine zentrale Drehachse zu erzeugen.
Drehmomentpulsieren in elektrischen Maschinen, die oft als Drehmomentwelligkeit bezeichnet wird, ist ein wesentlicher Faktor von Maschinenlärm und Eisenverlusten. Drehmomentwelligkeit ist ein, in vielen Elektromotorkonstruktionen zu sehender, Effekt, und bezieht sich auf eine periodische Zunahme oder Abnahme des Ausgangsdrehmoments, wenn eine Abtriebswelle der elektrischen Maschine sich dreht. Drehmomentwelligkeit wird typischerweise als die Differenz des maximalen und minimalen Drehmoments während einer vollständigen Umdrehung gemessen. Die Verringerung oder Minimierung von Drehmomentwelligkeit in einer elektrischen Maschine ist daher ein wichtiger Konstruktionsgesichtspunkt bei der Konstruktion der elektrischen Maschine.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Innendauermagnetmaschine wird bereitgestellt. Die Innendauermagnetmaschine umfasst einen gewickelten Stator und einen Rotorkern. Der Rotorkern weist einen ersten Pol und einen zweiten Pol auf. Der erste Pol definiert eine Vielzahl von ersten Polhohlräumen. Der zweite Pol definiert eine Vielzahl von zweiten Polhohlräumen. Der Rotorkern wirkt magnetisch mit dem gewickelten Stator zusammen zur Drehung um eine zentrale Drehachse. Die Innendauermagnetmaschine umfasst ferner eine Vielzahl von Magneten. Einer der Vielzahl von Magneten ist innerhalb jeder der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen angeordnet. Jeder der Vielzahl von Magneten ist spritzgegossen in ihre jeweiligen Hohlräume der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen, sodass jeder der Magneten durch die Form ihrer jeweiligen Hohlräume gebildet wird. Die Vielzahl von ersten Polhohlräumen und die Vielzahl von zweiten Polhohlräumen sind jeweils in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet, sodass jeder Polhohlraum der mehreren ersten Polhohlräume identisch in der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl von ersten Polhohlräumen angeordnet ist, mit einem der Polhohlräume der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen innerhalb der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen, um ein entsprechendes Paar von Polhohlräumen zu definieren. Der Polhohraum der mehreren ersten Polhohlräumen und der Polhohraum der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen von mindestens einem der entsprechenden Paare von Polhohlräumen definieren eine unterschiedliche Form relativ zueinander, sodass jeder Magnet von jedem entsprechenden Paar von Magneten eine andere Form relativ zueinander umfasst.
Ein Verfahren zur Montage einer Rotoranordnung für eine Innendauermagnetmaschine wird ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Rotorkerns. Der Rotorkern wird ausgebildet, um einen ersten Pol, der eine Vielzahl von ersten Polhohlräumen , definiert, und einen zweiten Pol, der einer Vielzahl von zweiten Polhohlräumen definiert, zu umfassen. Die Vielzahl von ersten Polhohlräumen und die Vielzahl von zweiten Polhohlräumen sind jeweils in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet, sodass jeder Polhohlraum der mehreren ersten Polhohlräume identisch in der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl von ersten Polhohlräumen angeordnet ist mit einem der Polhohlräume der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen innerhalb der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen, um ein entsprechendes Paar von Polhohlräumen zu definieren. Der Polhohraum der mehreren ersten Polhohlräumen und der Polhohraum der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen von mindestens einem der entsprechenden Paare von Polhohlräumen definieren eine unterschiedliche Form in Relation zueinander. Sobald der Rotorkern gebildet ist, um die Polkavitäten zu definieren, wird ein geschmolzenes magnetisches Material in jede der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und die Vielzahl von zweiten Polhohlräumen eingebracht. Das geschmolzene magnetischem Material innerhalb jeder der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen des Rotorkerns wird dann abgekühlt, um eine Vielzahl von Magneten in jedem jeweiligen Polhohlraum zu bilden, welche die Form ihrer jeweiligen Hohlräume umfassen und welche an den Rotorkern gebunden sind.
Dementsprechend können, da die Magnete in ihren jeweiligen Hohlräume des Rotorkerns spritzgegossen werden, die Polhohlräume des Rotorkerns gebildet werden, um verschiedene Formen zu umfassen, ohne einen spezifischen, vorgeformten, entsprechend geformten Magneten bereitzustellen, um in jede entsprechenden Polhohlraum zu passen. Durch Veränderung der spezifischen Form von mindestens einem des entsprechenden Paares von Polhohlräumen in Relation zueinander und durch die Verwendung der Spritzgußtechnik, um die Magnete zu bilden, kann die Rotoranordnung der elektrischen Maschine ausgelegt und hergestellt sein Drehmoment, die Drehmomentwelligkeit in der elektrischen Maschine zu reduzieren oder zu minimieren, ohne die Kosten oder die Komplexität der Herstellung der Rotoranordnung stark zu erhöhen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsarten der Lehren, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Innendauermagnetmaschine.
2 ist eine vergrößerte schematische fragmentarische Querschnittsansicht der Innendauermagnetmaschine.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe wie „oben“, „unten“, „nach oben“, „unten“, „oben“, „unten“ usw. deskriptiv für die Figuren verwendet werden, und keine Einschränkungen des Umfangs der Offenbarung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und/oder verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es sollte erkannt werden, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
Mit Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, wird eine Innendauermagnetenmaschine (IPM) im Allgemeinen bei 20 gezeigt. Die IPM-Maschine 20 kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf, einen Elektromotor oder eine andere ähnliche Vorrichtung.
Bezugnehmend auf 1 umfasst die IPM-Maschine 20 einen gewickelten Stator 22 und eine Rotoranordnung 24. Die Rotoranordnung 24 ist für das magnetische Zusammenwirken mit dem gewickelten Stator 22 konfiguriert, um sich in Relation zum gewickelten Stator 22 um eine zentrale Drehachse 26 zu drehen. Wie gezeigt, umfasst die Rotoranordnung 24 einen ersten Pol 28 (beispielsweise einen Nordpol), der entlang einer ersten Polachse 32 zentriert ist, und einen zweiten Pol 30 (beispielsweise ein Südpol), der entlang einer zweiten Polachse 34 zentriert ist. Die erste Polachse 32 und die zweite Polachse 34 erstrecken sich von der zentralen Drehachse 26 radial nach außen durch ein Zentrum des ersten Pols 28 respektive des zweiten Pols 30. Die zentrale Drehachse 26 ist in einem Zentrum eines Rotorkerns 36 angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die Rotoranordnung 24 eine Vielzahl von ersten Polen 28 und eine Vielzahl von zweiten Polen 30. Die Anzahl der ersten Pole 28 ist gleich der Anzahl der zweiten Pole 30. Die ersten Pole 28 und die zweiten Pole 30 sind winkelig um die zentrale Drehachse 26 in einer alternierenden Beziehung angeordnet. Wenn die Rotoranordnung 24 eine Vielzahl von ersten Stangen 28 und eine Vielzahl von zweiten Stangen 30 umfasst, ist jeder erste Pol 28 in Umfangsrichtung zwischen zwei zweiten Polen 30 angeordnet, und jeder zweite Pol 30 ist in Umfangsrichtung zwischen zwei ersten Polen 28 angeordnet. 1 stellt eine IPM-Maschine 20 mit insgesamt 8 Polen dar, davon 4 erste Pole 28 und 4 zweite Pole 30. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Gesamtzahl der Pole der IPM-Maschine 20 von dem Ausführungsbeispiel in 1 dargestellten variieren kann.
Die Rotoranordnung 24 umfasst den Rotorkern 36, der eine Vielzahl von Hohlräumen definiert. Die Hohlräume sind entweder erste Polhohlräume 38 oder zweite Polhohlräume 40. Die ersten Polhohlräume 38 sind Teil eines der ersten Pole 28 und die zweiten Polhohlräume 40 sind Teil eines der zweiten Pole 30. Jeder der ersten Pole 28 umfasst eine vorbestimmte Anzahl von ersten Polhohlräumen 38 darin, angeordnet in einer vordefinierten Konfiguration, und jeder der zweiten Pole 30 enthält eine vorbestimmte Anzahl von zweiten Polhohlräumen 40 darin, der angeordnet in der gleichen vordefinierten Konfiguration wie die ersten Polhohlräume 38. Die Anzahl der ersten Polhohlräume 38 in jedem der ersten Pole 28 ist gleich der Anzahl der zweiten Polhohlräume 40 in jedem der zweiten Pole 30. Dementsprechend werden die ersten Polhohlräume 38 und die zweiten Polhohlräume 40 jeweils in der gleichen vordefinierten Konfiguration angeordnet, das heißt, einer identischen Ausrichtung. Jedoch kann, wie weiter unten näher beschrieben wird, die genaue Größe der Hohlräume einer bestimmten Position innerhalb der vorgegebenen Konfiguration zwischen dem ersten Pol 28 und dem zweiten Pol 30 abweichen. Alle ersten Polhohlräume 38 und zweiten Polhohlräume 40 erstrecken sich dreidimensional in den Rotorkern 36, wie auf den Seiten der Figuren gesehen. Die Hohlräume können Aussparungen, Schlitze, etc. umfassen, wie in der Technik bekannt ist.
Die Rotoranordnung 24 umfasst ferner eine Vielzahl von Magneten 42. Einer der Mehrzahl von Magneten 42 ist innerhalb jeder der Mehrzahl von Hohlräumen angeordnet. Jeder der Vielzahl von Magneten 42 ist in ihren jeweiligen Hohlraum der Vielzahl von ersten Polhohlräumen 38 und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen 40 spritzgegossen. Dementsprechend wird jeder Magnet 42 durch die Form ihres jeweiligen Hohlraums ausgebildet. Die Magneten 42 können eine beliebige Art von magnetischem Material umfassen, das zur Verwendung in der IPM-Maschine 20 geeignet ist, und in der Lage ist, in die Hohlräume des Rotorkerns 36 spritgegossen zu werden. Zum Beispiel kann jede der Magneten 42 aus einem Ferrit-Magnetmaterial, einem Alnico Magnetmaterial, oder alternativ aus einem Seltenerd-Magnetmaterial, wie beispielsweise aber nicht beschränkt auf Neodymium-Eisen-Bor (NdFeB), hergestellt werden und es umfassen.
Das Spritzgussverfahren, das verwendet wird, um die Magnete 42 zu bilden, ist dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt. Sobald die Magneten 42 gebildet sind, können sie als verbundene Magneten bezeichnet werden. Kurz umfasst das Spritzgussverfahren zum Bilden der Magneten 42 ein magnetisches Pulver, die unterschiedliche magnetische und physikalische Eigenschaften bereitstellt. Das magnetische Pulver ist typischerweise ein Gemisch aus Neodym Metall, legiert mit Eisen und Bor, und gelegentlich zusammen mit anderen Elementen in kleinen Mengen (beispielsweise Kobalt) legiert. Das magnetische Pulver wird mit Kunstharz oder einem Polymer kombiniert, um eine Mischung zu bilden, die verwendet wird, um die verbundenen Magnete 42 durch das Spritzgussverfahren zu bilden. Die Mischung des magnetischen Polymer mit dem synthetischen Harz oder Polymer kann in die Mehrzahl von Hohlräumen 38, 40 zugeführt und bei hohem Druck geschmolzen werden. Mechanischer oder hydraulischer Druck kann auf das Gemisch aufgebracht werden, um zu gewährleisten, dass die Gesamtheit aller Hohlräume 38, 40 gefüllt sind. Ein externes Magnetfeld (für anisotrope Magneten) kann auch während des Spritzgussverfahrens auf den Magneten aufgebracht werden. Dem Gemisch wird anschließend erlaubt an seinem Platz zu kühlen, um dadurch die verbundenen Magneten 42 zu bilden.
Das magnetische Material, das verwendet wird, um den Magneten 42 in jedem der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 zu bilden, kann das gleiche sein oder kann unterschiedlich sein. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die in der Mehrzahl von ersten Polhohlräumen 38 gebildeten und angeordneten Magneten 42, aus einem ersten Material gebildet werden können, und die in der Mehrzahl von zweiten Polhohlräumen 40 gebildeten und angeordneten Magneten 42, aus einem zweiten Material gebildet werden können, das anders ist als das erste Material. Alternativ können die in sowohl den ersten Polhohlräumen 38 als auch den zweiten Polhohlräumen 40 ausgebildeten und angeordneten Magnete 42, dasselbe magnetische Material umfassen und daraus gebildet sein.
Der gewickelte Stator 22 weist eine Mehrzahl von Wicklungen 44 auf, die magnetisch mit den Magneten 42, die innerhalb der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 der ersten Pole 28 respektive der zweiten Pole 30 des Rotorkerns 36 angeordnet sind, zusammenwirken, um das Drehmoment zu erzeugen, und eine Drehung des Rotorkerns 36 um die zentrale Drehachse 26 in Relation zum gewickelten Stator 22 zu bewirken, wie in der Technik bekannt ist.
Die Form und die Ausrichtung der Magnete 42 und ihrer jeweiligen Hohlräume ist im Detail unten mit Bezug auf 2 beschrieben. Während die hierin bereitgestellte Beschreibung auf den ersten Pol 28 und den zweiten Pol 30, die in 2 gezeigt sind, beschränkt ist, sollte es klar sein, dass alle ersten Pole 28 und alle zweiten Pole 30 der Rotoranordnung 24 identisch sein können zu der hier beschriebenen Orientierung mit Bezug auf den ersten Pol 28 und den zweiten Pol 30, die in 2 gezeigt sind.
Die ersten Polhohlräume 38 und die zweiten Polhohlräume 40 sind jede in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet, sodass jeder Polhohlraum der ersten Polhohlräume 38 identisch in der vordefinierten Konfiguration der ersten Polhohlräume 38 positioniert ist mit einem der Polhohlräume der zweiten Polhohlräume 40 innerhalb der vordefinierten Konfiguration der zweiten Polhohlräume 40, um ein entsprechendes Paar von Polhohlräumen zu definieren. Zum Beispiel umfasst, unter Bezugnahme auf 2, das Ausführungsbeispiel der von jedem der ersten Pole 28 und der zweiten Pole 30 verwendeten vordefinierten Konfiguration eine erste Reihe 46, eine zweite Reihe 48, eine dritte Reihe 50 und eine vierte Reihe 52, die radial voneinander in Relation zur zentralen Drehachse 26 beabstandet sind. Die erste Reihe 46 ist radial weiter von der zentralen Drehachse 26 beabstandet als die zweite Reihe 48, die zweite Reihe 48 ist radial weiter von der zentralen Drehachse 26 beabstandet als die dritte Reihe 50, und die dritte Reihe 50 ist radial weiter von der zentralen Drehachse 26 beabstandet als die vierte Reihe 52. Dementsprechend ist die vierte Reihe 52 die Reihe, die radial am nächsten zu der zentralen Drehachse 26 ist, während die erste Reihe 46 die Reihe ist, die radial am weitesten von der zentralen Drehachse 26 ist. Jede der ersten Reihe 46, der zweiten Reihe 48, der dritten Reihe 50 und der vierten Reihe 52 umfasst drei Polhohlräume, mit je einem Magneten 42. Während das Ausführungsbeispiel der vordefinierten Konfiguration mit vier Reihen dargestellt ist, mit drei Hohlräumen in jeder Reihe sollte erkannt werden, dass die vordefinierte Konfiguration von dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichen kann.
Wie oben beschrieben, sind jeder der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 in dieser gleichen vordefinierten Konfiguration angeordnet. Wie oben beschrieben, enthält das Ausführungsbeispiel der vordefinierten Konfiguration vier Reihen, wobei jede Reihe drei Hohlräume aufweist. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst ein Beispiel für ein entsprechendes Paar von Hohlräumen den Hohlraum 54 des ersten Pols 28 und den Hohlraum 56 des zweiten Pols 30. Es sollte beachtet werden, dass der Hohlraum 54 des ersten Pols 28 und der Hohlraum 56 des zweiten Pols 30 entsprechende Hohlräume sind, da jeder auf der linken Seite der jeweiligen Polachse angeordnet ist, und in der vierten Reihe 52 ihrer jeweiligen vordefinierten Konfiguration. Ähnlich umfasst ein weiteres Beispiel für ein entsprechendes Paar von Hohlräumen den Hohlraum 58 des ersten Pols 28 und den Hohlraum 60 des zweiten Pols 30. Es sollte erkannt werden, dass der Hohlraum 58 des ersten Pols 28 und der Hohlraum 60 des zweiten Pols 30 entsprechende Hohlräume sind, da jeder auf der rechten Seite der jeweiligen Polachse angeordnet ist, und in der zweiten Reihe 48 ihrer jeweiligen vordefinierten Konfiguration. Es sollte ferner erkannt werden, dass jeder Hohlraum des ersten Pols 28 einen entsprechenden Hohlraum des zweiten Pols 30 umfasst. Als solches, weil das Ausführungsbeispiel der vordefinierten Konfiguration zwölf Hohlräume und Magneten enthält, gibt es zwölf entsprechende Paare von Hohlräumen in dem Ausführungsbeispiel.
Jedes entsprechende Paar von Polhohlräumen des ersten Pols 28 und des zweiten Pols 30 umfasst eine im wesentlichen ähnliche Form. Jedoch kann die genaue Form jedes der entsprechenden Paare von Polhohlräumen und damit der darin angeordneten Magneten 42 sich leicht unterscheiden, um die Drehmomentwelligkeit in der Innendauermagnetmaschine 20 zu verringern. Die genaue Form und Größe der Hohlräume kann variiert werden, um die Drehmomentwelligkeit der IPM-Maschine 20 zu steuern. Es sollte beachtet werden, dass das Ändern der Form und Größe der Hohlräume die Form und Größe des darin angeordneten Magneten 42 ändern wird, und dadurch das Gewicht des innerhalb des jeweiligen Hohlraums angeordneten Magneten 42 ändert. Insbesondere können der Polhohlraum der ersten Polhohlräume 38 und der Polhohlraum der zweiten Polhohlräume 40 von mindestens einem von den entsprechenden Paaren von Polhohlräumen, jeweils eine etwas andere Form in Relation zueinander definieren, sodass jeder Magnet 42 jedes entsprechenden Paars von Magneten 42 eine unterschiedliche Form in Relation zueinander umfasst. Beispielsweise kann der Hohlraum 54 eine etwas andere Form und/oder Größe als der Hohlraum 56 umfassen. Jedes korrespondierende Paar von Hohlräumen, das in 2 gezeigt ist, mag erscheinen, als ob es die gleiche Größe und Form in Relation zueinander umfasst. Dies ist jedoch nur aufgrund des Maßstabs der Zeichnungen. Der Unterschied in der Größe und Form eines jeden der entsprechenden Hohlräume, wie z.B. Hohlräume 54, 56, ist sehr klein, und ist in den Zeichnungen in ihrem aktuellen Maßstab nicht wahrnehmbar.
Während nur eines der entsprechenden Paare von Hohlräumen Hohlräume von unterschiedlicher Form umfassen kann, sollte klar sein, dass mehr als eine oder alle der entsprechenden Paare von Hohlräumen Hohlräume mit einer anderen Form umfassen können. Als solches kann jeder Polhohlraum jedes Paares der entsprechenden Paare von Polhohlräumen eine unterschiedliche Form gegenüber dem anderen Polhohlraum jedes jeweiligen entsprechenden Paares von Polhohlräumen umfassen.
Vorzugsweise und wie dargestellt, umfasst jeder Polhohlraum von jedem der Vielzahl von ersten Polhohlräumen 38 und der Mehrzahl von zweiten Polhohlräumen 40 eine Querschnittsform senkrecht zur zentralen Drehachse 26, die durch die Kegelschnittgleichung 1 definiert ist. Ax² + Bxy + Cy² + Dx + Ey + F = 0 1)
In Gleichung 1 sind A, B, C, D, E und F Konstanten; x ist ein Wert entlang einer x-Achse eines karthesischen Koordinatensystems; und y ist ein Wert entlang einer y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems.
Wie oben erwähnt, ist der Unterschied in Größe und Form zwischen den Hohlräumen des entsprechenden Paares von Hohlräumen sehr klein. Jeder Polhohlraum jedes entsprechenden Paares von Polhohlräumen kann eine Dimension umfassen, die sich um mindestens 0,1 mm unterscheidet. Die Dimension kann, beispielsweise eine Breite 62 des jeweiligen Hohlraums oder eine Länge 64 des jeweiligen Hohlraums umfassen. Während die Breite 62 und die Länge 64 der Polhohlräume allgemein unter Bezugnahme auf Hohlraum 54 gezeigt sind, sollte klar sein, dass alle der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 ihre eigene jeweilige Breite 62 und Länge 64 definieren. Der Unterschied in der Form zwischen den Hohlräumen des entsprechenden Paares von Hohlräumen kann durch eine Differenz in einer der Konstanten A, B, C, D, E und F der oben angemerkten Kegelschnittgleichung 1 definiert werden, die die Form jedes der entsprechenden Hohlräume beschreibt.
Die Rotoranordnung 24 wird durch Ausbilden des Rotorkerns 36 hergestellt, um den ersten Pol 28, der die Vielzahl von ersten Polhohlräumen 38 definiert, und den zweiten Pol 30, der die Vielzahl von zweiten Polhohlräumen 40 definiert, zu umfassen, mit jedem der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 in der vordefinierten Konfiguration ausgebildet. Wie oben beschrieben, wird zumindest eines der entsprechenden Paare von Hohlräumen ausgebildet, um Hohlräume zu enthalten, die eine ähnliche aber unterschiedliche Größe und Form umfassen. Ferner kann, wie oben beschrieben, mehr als eines oder alle der entsprechenden Paare der Hohlräume ausgebildet werden, um Hohlräume zu umfassen, die eine ähnliche aber unterschiedliche Größe und Form umfassen. Mindestens eine Dimension der Größe und Form jedes entsprechenden Paares von Hohlräumen kann sich durch mindestens 0,1 mm unterscheiden.
Sobald der Rotorkern 36, einschließlich der ersten Polhohlräume 38 und der zweiten Polhohlräume 40 ausgebildet wird, wird ein geschmolzenes magnetisches Material, das den Magneten 42 bilden wird, in jeder der Vielzahl von ersten Polhohlräumen 38 und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen 40 eingeführt. Das Magnetmaterial wird auf seinen Schmelzpunkt erhitzt, wodurch das geschmolzene Magnetmaterial gebildet wird. Das Magnetmaterial kann in jeder geeigneten Weise auf seinen Schmelzpunkt erhitzt werden. Das geschmolzene Magnetmaterial kann jeden jeweiligen Hohlraum vollständig füllen, oder nur teilweise füllen. Sobald das geschmolzene Magnetmaterial innerhalb der entsprechenden Hohlräume angeordnet ist, wird das geschmolzene Magnetmaterial 38 innerhalb jedes der ersten Polhohlräume und der zweiten Polhohlräume 40 des Rotorkerns 36 abgekühlt, um die Vielzahl von Magneten 42 jeweils in jedem Polhohlraum zu bilden.
Durch Ausbilden der Magnete 42 in den Hohlräumen des Rotorkerns 36 durch das oben beschriebene Spritzgussverfahren, können die Magnete 42 leicht ausgebildet werden um unterschiedliche Formen zu umfassen, wie oben beschrieben, ohne jede Variation der Größe des Magneten 42 vorformen oder herstellen zu müssen, wodurch der Herstellungsprozesses vereinfacht wird, ohne die Herstellungskosten zu erhöhen.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend zu der Offenbarung, aber der Umfang der Erfindung wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung, die in den abhängigen Ansprüchen definiert werden.

Claims

Innendauermagnetmaschine, umfassend: einen gewickelten Stator; einen Rotorkern, umfassend einen ersten Pol, der eine Vielzahl von ersten Polhohlräumen definiert, und einen zweiten Pol, der eine Vielzahl von zweiten Polhohlräumen definiert, worin der Rotorkern mit dem gewickelten Stator zur Drehung um eine zentrale Drehachse magnetisch zusammenwirkt; und eine Vielzahl von Magneten, worin einer der Vielzahl von Magneten innerhalb jedes der Mehrzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen angeordnet ist, worin jeder der Vielzahl von Magneten in den jeweiligen Hohlraum der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen spritzgegossen wird, sodass jeder der Magnete durch die Form ihres jeweiligen Hohlraums ausgebildet ist; worin die Vielzahl der ersten Polhohlräume und die Vielzahl der zweiten Polhohlräume jede in einer vorgegebenen Konfiguration angeordnet sind, sodass jeder Polhohlraum der Vielzahl der ersten Polhohlräume identisch in der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl der ersten Polhohlräume positioniert ist mit einem der Polhohlräume der Vielzahl der zweiten Polhohlräume innerhalb der vordefinierten Konfiguration der Vielzahl der zweiten Polhohlräume, um ein entsprechendes Paar von Polhohlräumen zu definieren; und worin der Polhohlraum der Vielzahl der ersten Polhohlräume und der Polhohlraum der Vielzahl der zweiten Polhohlräume von mindestens einem von den entsprechenden Paaren von Polhohlräumen, jeweils eine etwas andere Form in Relation zueinander definieren, sodass jeder Magnet jedes entsprechenden Paars von Magneten eine unterschiedliche Form in Relation zueinander aufweist.
Die in Anspruch 1 dargelegte Innendauermagnetmaschine, worin jeder Polhohlraum eines jeden der Vielzahl von ersten Polhohlräumen und der Vielzahl von zweiten Polhohlräumen eine Querschnittsform senkrecht zu der zentralen Drehachse umfasst, die durch eine Kegelschnittgleichung definiert ist: Ax² + Bxy + Cy² + Dx + Ey + F = 0 worin A, B, C, D, E und F Konstanten sind; x ein Wert entlang einer x-Achse eines karthesischen Koordinatensystems ist; und y ein Wert entlang einer y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems ist.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 2, worin jeder Polhohlraum jedes Paares der entsprechenden Paare von Polhohlräumen eine andere Form in Relation zueinander umfasst.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 3, worin jeder Polhohlraum jedes entsprechenden Paares von Polhohlräumen eine Dimension umfasst, die sich um mindestens 0,1 mm unterscheidet.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 2, worin die vordefinierte Konfiguration eine erste Reihe, eine zweite Reihe, eine dritte Reihe und eine vierte Reihe umfasst, die radial voneinander in Bezug auf die zentrale Drehachse angeordnet sind, worin eine erste Reihe radial weiter von der zentralen Drehachse beabstandet ist als die zweite Reihe, die zweite Reihe radial weiter von der zentralen Drehachse beabstandet ist als die dritte Reihe, und die dritte Reihe radial weiter von der zentralen Drehachse beabstandet ist als die vierte Reihe.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 5, worin jede der ersten Reihe, der zweiten Reihe, der dritten Reihe und der vierten Reihe drei Polhohlräume umfasst.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 1, worin die in der Vielzahl von ersten Polhohlräumen angeordneten Magneten aus einem ersten Material gebildet sind, und die in der Vielzahl von zweiten Polhohlräume angeordneten Magnete aus einem zweiten Material gebildet sind, das verschieden von dem ersten Material ist.
Die Innendauermagnetmaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl von ersten Polen und eine Vielzahl von zweiten Polen, die in alternierender Beziehung zueinander winklig um die zentrale Drehachse angeordnet sind.