DE102020215342A1

DE102020215342A1 - Innenliegender Permanentmagnetmotor (IPM-Motor)

Info

Publication number: DE102020215342A1
Application number: DE102020215342.6A
Authority: DE
Inventors: Jaemin Lee; Youngjun Ahn; Kilyoung Kim; JunHo Lee; Jihwan Kong; Taeseok Jeong
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-10-28
Also published as: US20210336497A1; KR20210132976A; KR102399710B1; CN213425881U; US11722024B2

Abstract

Es wird ein IPM-Motor offenbart, der eine genaue Position eines Rotors erfasst. Der IPM-Motor weist auf: einen Stator, eine Nabe, mehrere Speichen, die sich von der Nabe in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, mehrere Schlitze, die zwischen den Speichen definiert sind, einen Rotor, der drehbar im Stator installiert ist, wobei der Rotor mehrere Permanentmagnete aufweist, die jeweils in den Schlitzen angeordnet sind, einen Sensor, der benachbart zum Rotor angeordnet ist, wobei der Sensor ausgebildet ist, eine Position jedes Permanentmagneten zu erfassen, und eine Abdeckung, die am Rotor angeordnet ist, um den Rotor zu bedecken, wobei die Abdeckung so konstruiert ist, dass sie den Magnetfluss jedes Permanentmagneten an einem speziellen Punkt des Schlitzes des Rotors zum Sensor leitet.

Description

Hintergrund
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen innenliegenden oder internen Permanentmagnetmotor bzw. IPM-Motor (IPM - Interior/Internal Permanent Magnet) und insbesondere einen Rotor des IPM-Motors.
Diskussion des verwandten Standes der Technik
Ein Motor ist im Allgemeinen eine elektrische Vorrichtung, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Der Motor kann durch eine Interaktion zwischen einem Magnetfeld und Strom eine Drehkraft, d.h. ein Drehmoment, erzeugen und mithilfe des erzeugten Drehmoments eine Antriebswelle des Motors drehen. Insbesondere kann der Motor aus einem Stator und einem sich relativ zum Stator drehenden Rotor bestehen. Der Stator und der Rotor können Bauteile, beispielsweise einen Magnet oder eine Wicklung, zum Erzeugen magnetischer und elektrischer Felder aufweisen.
Derartige Motoren können je nach Struktur und Prinzip in verschiedene Arten unterteilt werden. Zum Beispiel kann ein Permanentmagnetmotor (PM-Motor) einen Rotor aufweisen, an dem anstelle der Wicklung ein Permanentmagnet zum Erzeugen des Magnetfelds befestigt ist, und der Strom muss nicht an die Wicklung geliefert werden, wodurch eine hohe Effizienz und geringe Wartungskosten erreicht werden. Genauer gesagt kann der PM-Motor in einen Oberflächen-Permanentmagnetmotor bzw. SPM-Motor (SPM - Surface Permanent Magnet) und einen innenliegenden oder internen Permanentmagnetmotor bzw. IPM-Motor (IPM - Interior/Internal Permanent Magnet) unterteilt werden. Beim SPM-Motor ist der Permanentmagnet an einer Oberfläche des Rotors befestigt. Beim IPM-Motor ist der Permanentmagnet im Inneren des Rotors angeordnet. Da der Permanentmagnet fest im Inneren des Rotors befestigt ist, kann der IPM-Motor eine lange Lebensdauer haben und eine Rotation bei hoher Geschwindigkeit und ein hohes Drehmoment erlauben. Daher ist der IPM-Motor aufgrund dieser Vorteile in verschiedenen Vorrichtungen weit verbreitet.
Wie andere Arten von Motoren kann ein derartiger IPM-Motor die Drehung des Rotors erfassen, um einen Betrieb zu steuern. Eine Position eines speziellen Punkts des Rotors muss erfasst werden, um die Drehung zu erfassen. Da der Permanentmagnet das Magnetfeld erzeugt, kann eine Position eines derartigen Magneten bestimmt werden, indem eine Intensität, d.h. ein Magnetfluss, des Magnetfelds gemessen wird. Basierend auf der bestimmten Position des Permanentmagneten können die Drehung und die Positionen des Rotors relativ zum Stator erfasst werden. Daher muss die Position des Permanentmagneten genau erfasst werden, um den Motor effizient zu betreiben.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung wurde entwickelt, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen IPM-Motor bereitzustellen, der eine Position eines speziellen Punkts eines Rotors genau erfasst.
Zur Lösung des oben genannten Problems stellt die vorliegende Offenbarung einen IPM-Motor bereit, der aufweist: einen Stator, eine Nabe, mehrere Speichen, die sich von der Nabe in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, mehrere Schlitze, die zwischen den Speichen definiert sind, einen Rotor, der drehbar im Stator installiert ist, wobei der Rotor mehrere Permanentmagnete aufweist, die jeweils in den Schlitzen angeordnet sind, einen Sensor, der benachbart zum Rotor angeordnet ist, wobei der Sensor eine Position jedes Permanentmagneten erfasst, und eine Abdeckung, die am Rotor angeordnet ist, um den Rotor zu bedecken, wobei die Abdeckung den Magnetfluss jedes Permanentmagneten an einem speziellen Punkt des Schlitzes des Rotors zum Sensor leitet.
Die Abdeckung kann den Magnetfluss jedes Permanentmagneten an Punkten, die von den speziellen Punkten des Schlitzes verschieden sind, vom Sensor ablenken. Ferner kann die Abdeckung dem Sensor zugewandt und zwischen dem Sensor und dem Rotor angeordnet sein. Ferner kann die Abdeckung an einem distalen Ende in der radialen Richtung des Rotors angeordnet sein und sich kontinuierlich entlang einer Umfangsrichtung erstrecken.
Insbesondere kann die Abdeckung ein Fenster aufweisen, das an jedem Permanentmagnet angeordnet ist, und jedes Fenster kann einen Rahmen, der komplett aus einem magnetischen Material besteht und so konstruiert ist, dass er einen Weg des Magnetflusses jedes Permanentmagneten so leitet, dass er weg vom Sensor ist, und eine Öffnung aufweisen, die im Rahmen definiert ist, um den Magnetfluss jedes Permanentmagneten ohne Störung zum Sensor zu leiten. Das Fenster kann an einer Mittellinie in der radialen Richtung des Schlitzes angeordnet sein.
Die Abdeckung kann Brücken aufweisen, die an jedem Permanentmagnet angeordnet sind und sich von Seiten jedes Fensters in einer Umfangsrichtung des Rotors erstrecken. Jede Brücke kann komplett aus dem magnetischen Material bestehen und kann den Magnetfluss eines Abschnitts des benachbarten Permanentmagneten so leiten, dass er weg vom Sensor ist. Der Sensor kann sich entlang eines Wegs am Rotor bewegen, während sich der Rotor dreht, und jedes Fenster und jede Brücke können entlang des Wegs am Rotor angeordnet sein. Insbesondere kann jede Brücke eine erste und eine zweite Brücke aufweisen, die entsprechend an den beiden Seiten des Fensters angeordnet sind und sich entsprechend zu beiden Seiten jedes Permanentmagneten in der Umfangsrichtung des Rotors erstrecken.
Die Abdeckung kann Joche aufweisen, die sich entlang der Umfangsrichtung des Rotors an jeder Speiche erstrecken und mit zwei benachbarten Brücken verbunden sind. Jedes Joch kann ein darin definiertes Loch aufweisen, das mit einem in jeder Speiche definierten Durchgangsloch kommuniziert und dazu ausgerichtet ist.
Die Öffnung jedes Fensters kann an einer Position zwischen einem Punkt entsprechend 3/4 einer Gesamtlänge in der radialen Richtung von einem innersten distalen Ende in der radialen Richtung des Permanentmagneten und einem Punkt entsprechend einem äußersten distalen Ende in der radialen Richtung des Permanentmagneten definiert sein. Eine Breite in einer Umfangsrichtung der Öffnung jedes Fensters kann weniger als 1,5 mm betragen, und eine Breite in der radialen Richtung jeder Brücke kann weniger als 1,5 mm betragen. Ferner kann jedes Joch beide Seiten in der Umfangsrichtung jeder Speiche teilweise freilegen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung erschließt sich noch besser anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen, die lediglich der Veranschaulichung dienen und daher die vorliegende Offenbarung nicht einschränken, wobei

1 eine Draufsicht ist, die einen IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 eine Teildraufsicht ist, die einen Rotor eines IPM-Motors im Detail zeigt;
4 eine Draufsicht ist, die einen mit einer Abdeckung versehenen Rotor zeigt;
5 eine Draufsicht ist, die eine Abdeckung im Detail zeigt;
6 eine Teildraufsicht ist, die Strukturen eines Rotors und einer Abdeckung im Detail zeigt;
7 eine Draufsicht ist, die ein geometrisches Verhältnis zwischen einem Permanentmagnet eines Rotors und einer Abdeckung zeigt; und
8 eine graphische Ansicht ist, die den von einem Sensor gemessenen Magnetfluss für einen Rotationsbetrag eines Rotors in einem IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden wird ein IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden die gleichen oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, selbst wenn sie in verschiedenen Zeichnungen gezeigt sind, und auf überflüssige Beschreibungen wird verzichtet. In Bezug auf die in der folgenden Beschreibung verwendeten Elemente werden Ausdrücke wie „Modul“ und „Einheit“ nur im Hinblick auf ein besseres Verständnis der Beschreibung verwendet oder kombiniert und sie sollen keine unterschiedliche Bedeutung haben. Somit sind die Ausdrücke „Modul“ und „Einheit“ austauschbar. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung auf eine detaillierte Beschreibung von bekannten Funktionen und darin enthaltenen Konfigurationen verzichtet, wenn dadurch der in der vorliegenden Offenbarung offenbarte Gegenstand unklar werden könnte. Außerdem dienen die beiliegenden Zeichnungen lediglich einem besseren Verständnis der Beispiele der vorliegenden Offenbarung und sie sollen nicht die technische Idee der vorliegenden Offenbarung einschränken. Die beiliegenden Zeichnungen sollen daher alle Änderungen, Entsprechungen und Ersatzmittel umfassen, die vom Umfang und dem Gedanken der vorliegenden Offenbarung umfasst sind.
Obwohl die Begriffe „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“ etc. vorliegend zur Beschreibung verschiedener Bauteile verwendet werden können, sollen diese Bauteile nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Bauteil von einem anderen zu unterscheiden.
Wenn ein Bauteil als mit einem anderen Bauteil „verbunden“ oder „gekoppelt“ beschrieben ist, kann das Bauteil mit dem anderen Bauteil direkt verbunden oder gekoppelt sein oder es können auch Zwischenbauteile vorhanden sein. Wenn jedoch ein Bauteil als mit einem anderen Bauteil „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ beschrieben ist, sind keine Zwischenbauteile vorhanden.
Ein Begriff im Singular soll vorliegend auch den Begriff im Plural umfassen, es sei denn, aus dem Kontext ist dies klar anders ersichtlich.
Begriffe wie „aufweisen“ und „mit“ etc. zeigen in der vorliegenden Offenbarung das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten oder Kombinationen davon an, aber sie schließen nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten oder Kombinationen davon aus. Aus diesem Grund umfasst die vorliegende Offenbarung auch jede Unterkombination, die einige Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente oder Komponenten von einer vordefinierten Kombination ausschließt.
In der vorliegenden Offenbarung beschriebene Beispiele beziehen sich auf eine detaillierte Struktur eines IPM-Motors. Prinzipien und Konfigurationen der beschriebenen Beispiele können jedoch ohne wesentliche Änderungen auch auf andere Arten von Motoren angewendet werden.
Zuerst wird im Folgenden eine Gesamtkonfiguration eines Beispiels des in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen IPM-Motors mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die einen IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Ferner ist 3 eine Teildraufsicht, die einen Rotor eines IPM-Motors im Detail zeigt. Bezugnehmend auf diese Zeichnungen wird die Konfiguration des IPM-Motors wie folgt beschrieben.
Ein IPM-Motor 1 (im Folgenden einfach ein Motor 1) gemäß der vorliegenden Offenbarung kann aus einem Stator 200 und einem Rotor 100 bestehen, der so konstruiert ist, dass er sich relativ zum Stator 200 dreht.
Der Rotor 100 kann vom Stator 200 umgeben sein und kann daher im Stator 200 so angeordnet sein, dass er sich bezüglich eines Mittelpunkts des Stators 200 dreht. Das heißt, der gezeigte Motor 1 kann einem Motor vom Innenrotortyp entsprechen, der vorteilhaft ist, da ein mechanisches Bauteil, das mit einer Antriebswelle davon verbunden ist, direkt gedreht wird. Zusätzlich hat der Rotor 100 wie gezeigt mehrere Speichen. Somit kann der gezeigte Motor 1 einem Motor vom Speichentyp entsprechen. Ein derartiger Motor 1 vom Speichentyp kann einen von einem Permanentmagneten erzeugten Magnetfluss konzentrieren und kann durch eine verbesserte Leistung vorteilhaft sein. Der Motor 1 kann jedoch ein anderer als der gezeigte Typ sein, und Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können gleichermaßen auch auf diese anderen Typen angewendet werden.
Insbesondere kann der Rotor 100 eine Nabe 110 und mehrere Speichen 120 aufweisen, die sich von der Nabe 110 radial nach außen erstrecken. Die Nabe 110 kann ein Durchgangsloch aufweisen, das an einem Mittelpunkt davon definiert ist, und eine Antriebswelle 110a des Motors 1 kann in das Durchgangsloch eingesetzt sein. Wenn der Rotor 100 gedreht wird, kann sich daher die Drehwelle 100a mitdrehen.
Die mehreren Speichen 120 können so angeordnet sein, dass sie entlang einer Umfangsrichtung des Rotors 100 um den gleichen Abstand voneinander beabstandet sind. Zusätzlich können durch eine derartige Anordnung mehrere Schlitze 130 zwischen den Speichen 120 definiert sein. Das heißt, der Schlitz 130 kann zwischen einem Paar benachbarter Speichen 120 definiert sein. Somit können die Speichen 120 und die Schlitze 130 abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Rotors 100 angeordnet sein.
Zusätzlich kann der Rotor 100 mehrere Permanentmagnete 140 aufweisen, die jeweils in den Schlitzen 130 angeordnet sind. Der Permanentmagnet 140 erzeugt ein Magnetfeld mit einer vorbestimmten Intensität, das heißt den Magnetfluss. Ein derartiger Magnetfluss kann eine Drehkraft mit einer vorbestimmten Stärke, d.h. ein Drehmoment, an den Rotor 100 anlegen, zusammen mit einem vom Stator 200 gebildeten elektrischen Feld. Wie in 3 gut zu sehen ist, kann der Permanentmagnet 140 insbesondere einen Körper haben, der sich in der radialen Richtung des Rotors 100 erstreckt, zum Beispiel eine Säulenform mit rechteckigem Querschnitt, und kann im Schlitz 130 so eingepasst sein, dass er sich nicht bewegt. Um einen konstanten Magnetfluss für eine stabile Drehung des Rotors 100 zu erzeugen, haben die Permanentmagnete 140 eine konstante Größe. Gleichermaßen können die Schlitze 130 auch eine bestimmte Größe haben, d.h. eine Größe, die den Permanentmagneten 140 entspricht, so dass die Permanentmagnete 140 jeweils stabil darin aufgenommen werden können. Um ein Lösen der Permanentmagnete 140 während der Drehung des Rotors 100 zu verhindern, kann der Rotor 100 zusätzlich Stützmechanismen aufweisen, die zum Halten des Permanentmagneten 140 ausgebildet sind. Wie in 3 gezeigt, kann beispielsweise die Nabe 110 einen ersten Vorsprung 111 aufweisen, der im Schlitz 130 angeordnet ist und sich in einer radialen Richtung des Rotors 100 von einer Außenumfangsfläche des Schlitzes 130 erstreckt. Der erste Vorsprung 111 kann sich zu einer innersten Fläche 140a in der radialen Richtung des Permanentmagneten 140 erstrecken und kann dadurch den Permanentmagnet 140 stützen, während er mit der Fläche 140a davon in Kontakt ist. Ferner kann die Speiche 120 zweite Vorsprünge 121 aufweisen, die sich jeweils von beiden Seitenflächen der Speiche 120 in der Umfangsrichtung des Rotors 100 erstrecken. Die zweiten Vorsprünge 121 können an einer äußersten Fläche 140b in der radialen Richtung des Permanentmagneten 140 einhaken. Somit kann der Permanentmagnet 140 von den ersten und zweiten Vorsprüngen 111 und 121 stabil gestützt werden, so dass er sich nicht vom Schlitz 130 löst.
Genauer gesagt kann jeder der Permanentmagnete 140 einen Nordpolabschnitt 141 und einen Südpolabschnitt 142 aufweisen, die sich in der radialen Richtung erstrecken. Der Nordpolabschnitt und der Südpolabschnitt 141 und 142 sind parallel zueinander angeordnet und somit kann eine Grenze 143 zwischen ihnen gebildet sein. Der Nordpolabschnitt und der Südpolabschnitt 141 und 142 sind so angeordnet, dass sie an der Grenze 143 aneinander anstoßen. Die Grenze 143 kann an einer Mittellinie angeordnet sein, die sich in einer Längsrichtung des Permanentmagneten 140 oder in der radialen Richtung des Rotors 100 erstreckt. Daher kann jeder Permanentmagnet 140 ein Magnetfeld bilden, das am Nordpolabschnitt 141 beginnt und sich zum Südpolabschnitt 142 erstreckt, wie dies durch einen Pfeil in 3 gezeigt ist, und an der Grenze 143 wird kein wesentlicher Magnetfluss erzeugt. Wie gut in 3 zu sehen ist, können zusätzlich die gleichen Polabschnitte (d.h. der Nordpolabschnitt/der Nordpolabschnitt oder der Südpolabschnitt/der Südpolabschnitt) in Abschnitten der beiden benachbarten Permanentmagnete 140 angeordnet sein, die voneinander weg weisen, um durch Magnetfelder in entgegengesetzte Richtungen ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
Gemäß 1 kann der Stator 200 so angeordnet sein, dass er den Rotor 100 umgibt, wie oben beschrieben. Insbesondere kann der Stator 200 eine ringförmige Basis 210 und mehrere Zähne 220 aufweisen, die sich radial einwärts von der Basis 210 zum Rotor 100 erstrecken. Die Zähne 220 können genau zu den Speichen 120 des Rotors 100 und den Permanentmagneten 140 weisen. Zusätzlich sind zum Bilden eines elektrischen Feldes Drähte um jeden Zahn 220 gewickelt, um Wicklungen 230 zu bilden.
In einem Beispiel muss zum Anlegen eines beabsichtigten konstanten Drehmoments an den Rotor 100 im Motor ein Strom zum Bilden eines elektrischen Felds zu einer geeigneten Zeit an den Stator 200 geliefert werden, unter Berücksichtigung der Drehung oder des Rotationsbetrags des Rotors, d.h. einer relativen Position des Rotors 100 bezüglich des Stators 200. Entsprechend kann der Motor 1 einen Sensor 10 zum Erfassen der Drehung des Rotors 100, genauer gesagt des Rotationsbetrags des Rotors 100 aufweisen, wie in 1 gezeigt. Insbesondere kann der Sensor 10 direkt an einem Gehäuse befestigt sein, in dem der Rotor 100 und der Stator 200 aufgenommen sind, oder kann in dem Gehäuse mithilfe einer Stütze 10a installiert sein, wie gezeigt. Der Sensor 10 kann benachbart zum Rotor 100 angeordnet sein, um den Rotationsbetrag des Rotors 100 zu erfassen. Zum Beispiel kann, wie gezeigt, der Sensor 10 an einer oberen Fläche oder einer unteren Fläche des Rotors 100 angeordnet sein, das heißt an einer Fläche des Rotors 100, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehwelle ist.
Da der Rotationsbetrag des Rotors 100 durch eine Strecke bestimmt werden kann, die jeder Punkt oder Abschnitt des Rotor 100 sich in der Umfangsrichtung bewegt hat, muss der Sensor 10 im Wesentlichen eine Position des speziellen Punkts oder Abschnitts des Rotors 100 erfassen, um einen derartigen Rotrationsbetrag zu erfassen. Wie oben beschrieben, können die Permanentmagnete 140 die elektrischen Felder erzeugen und mit den gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Rotors 100 angeordnet sein. Daher kann die Position eines derartigen Permanentmagneten 140 als der spezielle Punkt des Rotors 100 erfasst werden, um den Rotationsbetrag durch Messen der Intensität des Magnetfelds, d.h. des Magnetflusses, zu bestimmen. Während sich beim Permanentmagnet 140 außerdem der Magnetfluss am Nordpolabschnitt 141 und am Südpolabschnitt 142 allmählich ändert, erzeugt der Permanentmagnet 140 an der Grenze 143 keinen Magnetfluss. Daher kann die Grenze 143 für ein genaues Bestimmen der Position des Permanentmagneten 140 vorteilhaft sein. Da der Schlitz 130, wie oben beschrieben, ferner dahingehend definiert ist, dass er eine dem Permanentmagnet 140 entsprechende geometrische Form hat, entspricht die Grenze 143 auch einer Mittellinie C, die sich in der Längsrichtung oder der radialen Richtung des Schlitzes 130 erstreckt, wie in 3 gezeigt. Da der Schlitz 130 von der Speiche 120 definiert wird, die aufgrund der hohen Intensität nicht verformt wird, kann der Schlitz 130 in der Praxis eine Form haben, die auch nicht leicht verformt wird. Daher kann die genaue Position des Rotors 100 konstant angezeigt werden. Somit kann die Grenze 143 des Permanentmagneten 140 die Mittellinie C des Schlitzes 130 entsprechend der genauen Position des Rotors 100 darstellen. Um einen derartigen Permanentmagnet 140, genauer gesagt die Grenze 143 davon, als die spezielle Position des Rotors 100 zu erfassen, kann der Sensor 10 ausgebildet sein, den Magnetfluss und eine Änderung davon zu erfassen, und kann beispielsweise als ein Hall-Sensor gebildet sein. Der Hall-Sensor, der ein einen Hall-Effekt verwendender Sensor ist, kann eine Änderung des Magnetfelds oder des Magnetflusses als ein elektrisches Signal ausgeben.
Wie in 3 gezeigt, kann ein Zwischenraum G, der eine vorbestimmte Größe hat, zwischen jeder Seitenfläche des Permanentmagneten 140 und der dazu benachbarten Speiche 120 gebildet sein. Zum Beispiel kann ein derartiger Zwischenraum G durch eine Montagetoleranz des Permanentmagneten 140 sowie Maßtoleranzen der Speiche 120 und/oder des Permanentmagneten 140 erzeugt werden. Aufgrund dieses Zwischenraums G kann die Mittellinie oder Grenze 143 des Permanentmagneten 140 einen Versatz O mit vorbestimmter Größe bezüglich der Mittellinie C des Schlitzes 130 haben, und deckt sich daher nicht mit der Mittellinie C des Schlitzes 130. Außerdem kann dieser Versatz O für jeden der Permanentmagnete 140 verschieden sein. Somit kann der vom Magnetflusssensor 10 erfasste Magnetfluss, genauer gesagt ein die Grenze 143 repräsentierender Magnetflusswert, auch von der Mittellinie C des Schlitzes 130 versetzt sein und kann die spezielle Position des Rotors 100 nicht genau darstellen. Wenn ferner die einen derartigen Versatz O aufweisende Grenze 143 verwendet wird, kann der Motor 1 nicht so genau gesteuert werden, dass er das konstante Drehmoment an den Rotor 100 anlegt.
Aus diesem Grund kann der Motor 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Abdeckung 300 aufweisen, die es dem Sensor 10 ermöglicht, anstatt der Position des Permanentmagneten 140 die spezielle Position des Schlitzes 130, beispielsweise die Mittelline C des Schlitzes 130 oder einen Punkt auf dieser Mittelline C, als die genaue spezielle Position des Rotors 100 zu erfassen. Eine derartige Abdeckung 300 wird im Folgenden detailliert mit Bezug auf die entsprechenden Zeichnungen beschrieben.
4 ist eine Draufsicht, die einen mit einer Abdeckung versehenen Rotor zeigt. 5 ist eine Draufsicht, die eine Abdeckung im Detail zeigt. Ferner ist 6 eine Teildraufsicht, die Strukturen eines Rotors und einer Abdeckung im Detail zeigt. Da die oben beschriebenen 1 bis 3 auch eine Struktur der Abdeckung 300 aufweisen, wird im Folgenden sowohl auf die 1 bis 3 als auch auf die 4 bis 6 Bezug genommen.
Die Abdeckung 300 kann ein am Permanentmagnet 140 angeordnetes Fenster 310 aufweisen. Das Fenster 310 kann einen Rahmen 311, der eine vorbestimmte Größe hat, und eine im Rahmen 311 definierte Öffnung 312 aufweisen. Das Fenster 310, d.h. der Rahmen 311 und die Öffnung 312, können an einer bestimmten Position des Schlitzes 130 vorgesehen sein, in dem der Permanentmagnet 140 tatsächlich aufgenommen ist.
Der Rahmen 311 kann komplett aus einem magnetischen Material (oder einem magnetischen Körper) bestehen. Das magnetische Material kann in einem Magnetfeld im Allgemeinen magnetisiert werden und ein eigenes Magnetfeld bilden. Der Rahmen 311, der der magnetische Körper ist, wird durch den benachbarten Permanentmagnet 140 magnetisiert, um unabhängig das Magnetfeld zu bilden. Dieses gebildete Magnetfeld kann das Magnetfeld des Permanentmagneten 140 stören. Daher kann der Rahmen 311 so konstruiert sein, dass er den Magnetfluss des Permanentmagneten 140, genauer gesagt eines Abschnitts des Permanentmagneten 140 benachbart zum Rahmen 311, von einem ursprünglichen Weg ablenkt. Genauer gesagt kann der Rahmen 311 so konstruiert sein, dass er durch das Magnetfeld und dessen Magnetfluss einen Weg des Magnetflusses des Permanentmagneten 140 so führt, dass er weg vom ursprünglichen Weg ist. Daher kann der Rahmen 311 so konstruiert sein, dass er den Magnetfluss des Permanentmagneten 140, genauer gesagt eines Abschnitts des Permanentmagneten 140 benachbart zum Rahmen 311, von einem ursprünglichen Weg ablenkt. Genauer gesagt kann der Rahmen 311 so konstruiert sein, dass er durch das Magnetfeld und dessen Magnetfluss einen Weg des Magnetflusses des Permanentmagneten 140 so führt, dass er weg vom ursprünglichen Weg ist. Das heißt, der Weg des Magnetflusses des Permanentmagneten 140 kann so geführt werden, dass er durch den Rahmen 311 weg vom Sensor 10 ist. Aus diesem Grund kann der Sensor 10 durch den Rahmen 311 nicht mehr in der Lage sein, den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 mit der ursprünglichen Größe und Richtung zu erfassen. In der folgenden Beschreibung bedeutet der Magnetfluss des Permanentmagneten 140 mit der ursprünglichen Größe und Richtung, d.h. der „ursprüngliche Magnetfluss“ des Permanentmagneten 140, den tatsächlichen vom Permanentmagnet 140 erzeugten Magnetfluss, wenn es keine Störung gibt.
Jedoch weist die Öffnung 312 kein anderes störendes Material und auch nicht das magnetische Material wie der Rahmen 311 auf. Daher kann die Öffnung 312 so definiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 nicht stört und den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 mit der ursprünglichen Größe und Richtung (z.B. den ursprünglichen Magnetfluss) so wie er ist unverändert zum Sensor 10 leitet. Aus diesem Grund kann der Sensor 10 den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 zumindest an der Position der Öffnung 312 erfassen. Anders als der Rahmen 311 kann der Sensor 10 den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 nur durch eine derartige Öffnung 312 erfassen. Daher kann die Öffnung 312 die spezielle Position des Rotors 100 (oder des Permanentmagneten 140) anzeigen. Ferner kann der Sensor 10 die spezielle Position des Rotors 100, zum Beispiel die Position des Permanentmagneten 140, genau erfassen, indem er den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 erfasst. Basierend auf dieser genauen Erfassung kann der Strom dem Stator 200 zugeführt werden, um das elektrische Feld zu einem geeigneten Zeitpunkt zu erzeugen, und das konstante Drehmoment kann ohne Unterbrechung an den Rotor 100 angelegt werden. Während dadurch die Leistung und Effizienz des Motors 1 stark erhöht werden, können die durch ein instabiles Drehmoment hervorgerufenen Geräusche des Rotors 100 stark reduziert werden.
Außerdem kann das Fenster 310 auf der Mittellinie C des Schlitzes 130 angeordnet sein und beständig die genaue Position des Rotors 100 (oder des Permanentmagneten 140) anzeigen, wie in 4 und 6 gut zu sehen ist. Das heißt, das Fenster 310 kann an einem Punkt mit, in der Umfangsrichtung, dem gleichen Abstand von Seitenflächen der Speichen 120 angeordnet sein, die an den Schlitz 130 angrenzen. Somit kann zumindest die Öffnung 312 des Fensters 310 auch in dieser Mittellinie C definiert sein. Daher kann die Öffnung 312 die Mittellinie C (genauer gesagt einen Punkt auf dieser Mittelline C) darstellen und die noch genauere Position des Rotors 100, d.h. der Mittellinie C, erfassen, indem sie den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 erfasst, der sich durch die Öffnung 312 bewegt hat. Da die Öffnung 312 eine vorbestimmte Größe hat, selbst wenn ein Versatz O besteht, kann die Grenze 143 des Permanentmagneten 140 außerdem immer noch in der in der Mittellinie C definierten Öffnung 312 vorhanden sein. Da, wie oben beschrieben, eine plötzliche Änderung des Magnetflusses, d.h. ein Nichtvorhandensein des Magnetflusses, an der Grenze 143 auftritt, kann die Mittellinie C, d.h. die spezielle Position des Rotors 100 und des Permanentmagneten 140, basierend auf einer derartigen plötzlichen Änderung des Magnetflusses noch genauer bestimmt werden. Wie in 4 und 6 gezeigt, ist außerdem der Sensor 10 am Motor 1 oder an dessen Gehäuse befestigt, während sich der Rotor 100 relativ zum stationären Sensor 10 dreht. Daher bildet der Sensor 10 eine bestimmte Bahn bzw. einen bestimmten Weg P in der Umfangsrichtung am Rotor 100. Das Fenster 310 kann auf einem derartigen Weg P angeordnet sein, und somit können auch der Rahmen 311 und die Öffnung 312 auf dem Weg P angeordnet sein. Da der Rahmen 311 und die Öffnung 312 direkt zum Sensor 10 weisen, kann eine beabsichtigte Beeinflussung des Magnetflusses effektiver an den Sensor 10 übertragen werden. Das heißt, der Sensor 10 kann noch mehr vom Magnetfluss des Permanentmagneten 140, der durch den Rahmen 311 abgelenkt wird, beeinflusst werden, und der ursprüngliche Magnetfluss des Permanentmagneten, der durch die Öffnung 312 hindurchgegangen ist, kann noch genauer erfasst werden. Durch das auf dem Weg P angeordnete Fenster 310 kann daher die Bestimmung der speziellen Position des Rotors 100 noch genauer erfolgen.
Wie oben beschrieben, kann jedes Fenster 310 für jeden Permanentmagnet 140 angeordnet sein, wie in 4 gezeigt. Daher kann der Sensor 10 die entsprechenden speziellen Punkte des Rotors 100, d.h. die Positionen der entsprechenden Permanentmagnete 140, genau erfassen, und der Rotationsbetrag des Rotors 100 kann basierend auf diesen Positionen genau bestimmt werden. Außerdem kann das Fenster 310, d.h. der Rahmen 311 und dessen Öffnung 312, eine rechteckige Form haben, wie gezeigt, und kann falls erforderlich andere Formen haben. Ferner kann das Fenster 310 auf verschiedene Arten mit dem Rotor 100 gekoppelt sein und kann beispielsweise mithilfe eines Befestigungselements, eines Klebstoffs, einer Klebefolie oder dergleichen am Rotor 100 befestigt sein.
Außerdem kann die Abdeckung 300 eine Brücke 320 aufweisen, die wie das Fenster 310 am Permanentmagnet 140 angeordnet ist. Die Brücke 320 kann so gebildet sein, dass sie sich in der Umfangsrichtung des Rotors 100 von einer Seite des Fensters 310 erstreckt, wie in 4 bis 6 gezeigt. Eine derartige Brücke 320 kann beispielsweise eine längliche Streifenform haben.
Wie das Fenster 310, kann auch die Brücke 320 komplett aus dem magnetischen Material bestehen. Wie oben in Bezug auf das Fenster 310 beschrieben, kann auch die Brücke 320, die der magnetische Körper ist, durch den Permanentmagnet 140 magnetisiert werden, um ein Magnetfeld zu bilden, das das Magnetfeld des Permanentmagneten 140 stört. Daher kann die Brücke 320 so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten 140, genauer gesagt des Abschnitts des Permanentmagneten 140 benachbart zur Brücke 320, vom ursprünglichen Weg ablenkt. Genauer gesagt kann die Brücke 320 auch so konstruiert sein, dass sie den Weg des Magnetflusses des Permanentmagneten 140 durch das Magnetfeld und dessen Magnetfluss so führt, dass er weg vom ursprünglichen Weg ist. Das heißt, der Weg des Magnetflusses des Permanentmagneten 140 kann durch die Brücke 320 so geführt werden, dass er weg vom Sensor 10 ist. Daher ist der Sensor 10 aufgrund der Brücke 320 nicht in der Lage, den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 zu erfassen, selbst in einem Bereich, der vom Fenster 310 verschieden ist. Daher kann der ursprüngliche Magnetfluss des Permanentmagneten 140 noch deutlicher an der Öffnung 312 des Fensters 310 freiliegen und kann vom Sensor 10 genau gemessen werden.
Wie in 4 und 6 gezeigt, kann die Brücke 320 außerdem im Weg P des Sensors 10, der am Rotor 100 gebildet ist, zusammen mit dem Fenster 310 angeordnet sein. Die Brücke 320 weist in dieser Anordnung direkt zum Sensor 10, und die beabsichtigte Beeinflussung des Magnetflusses kann noch effektiver zum Sensor 10 übertragen werden. Das heißt, der Sensor 10 wird stärker vom Magnetfluss des Permanentmagneten 140 beeinflusst, der durch die Brücke 320 vom ursprünglichen Weg abgelenkt wurde. Während er sich entlang des Wegs P relativ zum sich drehenden Rotor 100 bewegt, ist der Sensor 10 daher nicht mehr in der Lage, den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 noch zuverlässiger selbst im Bereich, der vom Fenster 310 verschieden ist, zu erfassen. Somit kann der Sensor 10 den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140, der noch deutlicher in der Öffnung 312 des Fensters 210 erkennbar ist, genau erfassen.
Wenn das Fenster 310 auf der Mittellinie C des Schlitzes 130 angeordnet ist, können die Permanentmagnete 140 ferner an beiden Seiten des Fensters 310 freiliegen. Somit kann die Brücke 320 so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss in einem Bereich eines derartigen freiliegenden Permanentmagneten 140 ablenkt. Genauer gesagt weist die Brücke 320 eine erste und eine zweite Brücke 320a und 320b auf, die jeweils an den beiden Seiten des Fensters 310, genauer gesagt an den beiden Seiten des Fensters 310, die zur Speiche 120 weisen, angeordnet sind. Die erste und die zweite Brücke 320a und 320b können sich jeweils von den beiden Seiten des Fensters 310 zu den beiden Seiten des des Permanentmagneten 140 in der Umfangsrichtung des Rotors 100 erstrecken. Daher kann eine derartige Brücke 320, d.h. die erste und die zweite Brücke 320a und 320b, den gesamten Weg P des Sensors 10 auf dem Permanentmagnet 140 zusammen mit dem Fenster 310 bedecken. Der Magnetfluss des Permanentmagneten 140 kann daher zuverlässiger vom ursprünglichen Weg abgelenkt werden, um nicht vom Sensor 10 erfasst zu werden.
Eine derartige Brücke 320 kann einstückig mit dem Fenster 310 gebildet sein, wie in 4 und 5 gezeigt, und kann für jeden Permanentmagnet 140 vorgesehen sein. Die Brücke 320 kann außerdem wie gezeigt eine Streifenform haben und kann falls notwendig eine andere Form haben. Außerdem kann die Brücke 320 auch mit dem Rotor 100 auf verschiedene Arten gekoppelt sein und kann zum Beispiel mithilfe des Befestigungselements, des Klebstoffs, der Klebefolie oder dergleichen am Rotor 100 befestigt sein.
Das oben beschriebene Fenster 310 und die oben beschriebene Brücke 320 können für jeden Permanentmagnet 140 als ein Modul vorgesehen sein. Die Module aus Fenster 310 und Brücke 320 sind, wie oben beschrieben, im getrennten Zustand nicht so fest, wie dies für eine Drehung des Rotors 100 erforderlich wäre. Daher kann die Abdeckung 300 ferner ein Joch 330 aufweisen, das so konstruiert ist, dass es die voneinander getrennten Module aus Fenster 310 und Brücke 320 miteinander verbindet.
Das Joch 330 kann in einem Bereich zwischen den benachbarten Schlitzen 130 oder Permanentmagneten 140 angeordnet sein, das heißt, an der Speiche 120, und kann wie das Fenster 310 und die Brücke 320 aus dem magnetischen Material bestehen. Außerdem kann sich das Joch 330 entlang der Umfangsrichtung zwischen Seiten der entsprechenden Speichen 120 so erstrecken, dass es lang genug für eine Verbindung mit dem Fenster 310 und der Brücke 320, die am Schlitz 130 angeordnet sind, oder mit dem Permanentmagnet 140 ist. Das Joch 330 kann für jede Speiche 120 vorgesehen sein und kann mit benachbarten Brücken 320 verbunden sein. Daher besteht die Abdeckung 300 ausschließlich aus dem magnetischen Material und kann als einzelne Baugruppe gebildet sein, in der mehrere Fenster 310, Brücken 320 und Joche 330 kontinuierlich miteinander verbunden sind.
Eine derartige Abdeckung 300 ist so am Rotor 100 installiert, dass sie zum Sensor 10 weist. Daher kann die Abdeckung 300 zwischen dem Sensor 10 und dem Rotor 100 angeordnet sein. Wie gezeigt, kann die Abdeckung 300 ferner an einem distalen Ende in der radialen Richtung des Rotors 100 angeordnet sein und kann als ein Ringelement gebildet sein, das sich kontinuierlich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Genauer gesagt kann die Abdeckung 300 an einem distalen Ende der oberen Fläche oder der unteren Fläche des Rotors 100 angeordnet sein, d.h. an der Fläche des Rotors 100, die senkrecht zur Drehwelle ist. Die Abdeckung 300 als eine derartige einzelne Baugruppe kann in geeigneter Weise auf verschiedene Arten mit dem Rotor 100 gekoppelt sein, beispielsweise mithilfe des Befestigungselements, des Klebstoffs und dergleichen, und seine Festigkeit ist außerdem erhöht. Außerdem kann die Speiche 120 aus mehreren gestapelten Lagen gebildet sein und ein darin definiertes Durchgangsloch 122 aufweisen, um derartige Lagen auszurichten und zusammenzufügen. Auch die Abdeckung 300 kann am Joch 330 gebildet sein und ein darin definiertes Loch 331 aufweisen, das mit dem Durchgangsloch 122 der Speiche 120 kommuniziert. Daher kann die Abdeckung 300 mithilfe des Lochs 331 und des Durchgangslochs 122 zum Rotor 100 ausgerichtet und leicht und genau mit dem Rotor 100 gekoppelt werden.
Wie oben beschrieben kann die Abdeckung 300 so am Rotor 100 vorgesehen sein, dass sie die Schlitze 130 und die Permanentmagnete 140 des Rotors 100 durch das Fenster 310 und die Brücke 320 abdeckt, und sie kann so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 nur an einem speziellen Punkt des Schlitzes 130 des Rotors 100 zum Sensor 10 leitet, d.h. nur an der Öffnung 312 des Fensters 310. Jedoch kann die Abdeckung 300 so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 vom ursprünglichen Weg, d.h. vom Sensor 10, an Punkten oder Bereichen ablenkt, die vom speziellen Punkt des Schlitzes 130 verschieden sind. Daher kann der Sensor 10 den speziellen Punkt des Rotors 100 durch die Abdeckung 300 genau erfassen, und der Motor 1 kann basierend auf den erfassten Punkten genau gesteuert werden.
Eine derartige Abdeckung 300 kann im Hinblick auf ihre Struktur weiter optimiert werden, um die in der vorliegenden Offenbarung beabsichtigte Funktion zu erfüllen. Eine Ausführungsform einer derartigen Optimierung wird im Folgenden mit Bezug auf die entsprechenden Zeichnungen beschrieben. 7 ist eine Draufsicht, die ein geometrisches Verhältnis zwischen einem Permanentmagnet eines Rotors und einer Abdeckung zeigt. In Bezug auf die optimierte Ausführungsform wird auch auf 6 Bezug genommen.
Erstens muss, wie oben beschrieben, die Öffnung 312 des Fensters 310 ausreichend groß sein, so dass sie die Grenze 143 des Permanentmagneten 140 enthält, der den Versatz O hat. Wenn jedoch die Öffnung 312 zu groß definiert ist, kann es schwierig sein, die Position des Rotors 100 zu bestimmen, da zu viel Magnetfluss entweicht. Wie in 6 gezeigt, wird daher eine Breite L1 in der Umfangsrichtung der Öffnung 312 des Fensters 310 bevorzugt so bestimmt, dass sie weniger als 1,5 mm beträgt.
Außerdem leitet die Brücke 320 den Magnetfluss des Permanentmagneten 140 vom ursprünglichen Weg ab, und der abgeleitete Magnetfluss kann einen Verlust des Magnetflusses des Permanentmagneten 140, d.h. einen Leckmagnetfluss hervorrufen. Der Magnetflussverlust kann das Drehmoment des Rotors 100 und die Leistung des Motors 1 reduzieren. Ein derartiger Leckmagnetfluss ist proportional zur Größe der Brücke 320, so dass die Größe der Brücke 320 in geeigneter Weise beschränkt werden muss, um einen zu großen Leckmagnetfluss zu verhindern. Es ist daher bevorzugt, dass eine Breite L2 in der radialen Richtung der Brücke 320 so bestimmt wird, dass sie weniger als 1,5 mm beträgt.
Da außerdem das Joch 330 auch aus dem magnetischen Material besteht, kann das Joch 330 magnetisiert werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Wenn Seiten in der Umfangsrichtung der entsprechenden zwei Joche 330, die voneinander weg weisen, benachbart zum Permanentmagnet 140 sind, können diese Seiten durch den Permanentmagnet 140 magnetisiert werden, um den Leckmagnetfluss zu erzeugen. Wie in 6 gezeigt, können daher zum Reduzieren des möglichen Leckmagnetflusses Seiten 330a und 330b in der Umfangsrichtung der entsprechenden zwei Joche 330, die voneinander weg weisen, jeweils um einen vorbestimmten Abstand in der Umfangsrichtung von den Seiten der entsprechenden zwei Speichen 120, die entsprechend von den beiden Jochen 330 bedeckt sind, beabstandet sein. Das heißt, ein Abstand L3 in der Umfangsrichtung zwischen den Seiten 330a und 330b der entsprechenden zwei Joche 330, die voneinander weg weisen, kann so bestimmt werden, dass er größer als eine Breite L4 in der Umfangsrichtung des Permanentmagneten 140 ist. Basierend auf einer derartigen Bestimmung kann das Joch 330 so konstruiert sein, dass die beiden Seiten in der Umfangsrichtung der Speiche 120 frei liegen. Daher kann das Joch 330 kein Magnetfeld benachbart zum Permanentmagnet 140 erzeugen und somit kann die Erzeugung des Leckmagnetflusses unterdrückt werden.
Der Versatz O des Permanentmagneten 140 entsteht in geometrischer Hinsicht weniger am distalen Ende in der radialen Richtung des Rotors 100. Daher ist es im Hinblick auf die Maßgenauigkeit bevorzugt, dass die Öffnung 312 auch an einem derartigen distalen Ende in der radialen Richtung des Rotors 100 definiert ist. Wie oben beschrieben, erstreckt sich der Permanentmagnet 140 in der radialen Richtung des Rotors 100. Wie in 7 gezeigt, ist es bevorzugt, dass die Öffnung 312 des Fensters 310 an einer Position zwischen einem Punkt (3/4R) (d.h. einem ersten Punkt) entsprechend 3/4 einer Gesamtlänge R in der radialen Richtung des innersten distalen Endes 140a in der radialen Richtung des Permanentmagneten 140 und einem Punkt (d.h. einem zweiten Punkt) entsprechend dem äußersten distalen Ende 140b in der radialen Richtung des Permanentmagneten 140 definiert ist.
Die Funktion der oben beschriebenen Abdeckung 300 ergibt sich noch deutlicher aus der in 8 gezeigten graphischen Ansicht. 8 ist eine graphische Ansicht, die den vom Sensor 10 gemessenen Magnetfluss für den Rotationsbetrag des Rotors 100 in dem IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Insbesondere zeigt die graphische Ansicht von 8 den vom Sensor 10 erfassten Magnetfluss, während sich der Rotor 100 um insgesamt 90° von einem Punkt A zu einem Punkt B von 3 dreht. Die durchgehende Linie zeigt den ursprünglichen Magnetfluss des Permanentmagneten 140 ohne die Abdeckung 300 gemessen, und die gestrichelte Linie zeigt den Magnetfluss, der unter Verwendung der Abdeckung 300 gemessen wurde. An einem Punkt P1 und einem Punkt P2, an dem der Rotor 100 um 22,5° bzw. 67,5° gedreht wurde, erreicht der Sensor 10 die Mittellinie C des Schlitzes 130 bzw. die Grenze 143 des Permanentmagneten 140. Während der Messung gab es keinen Versatz O an dem Permanentmagnet 140.
Wenn die Abdeckung 300 nicht verwendet wird, scheint, wie durch die durchgehende Linie gezeigt, ein Änderungsabschnitt T des ursprünglichen Magnetflusses des Permanentmagneten 140 sanft und weit um die Grenze 413 (d.h. die Punkte P1 und P2) zu sein, an der der Magnetfluss Null wird. Selbst wenn kein Versatz O vorhanden ist, kann es schwierig sein, die Grenze 413 und die Mittellinie C aus einem derartigen Änderungsabschnitt T genau zu bestimmen. Wie durch die gestrichelte Linie gezeigt, wird jedoch bei Verwendung der Abdeckung 300 durch die Ablenkung des Magnetflusses durch das Fenster 310 und die Brücke 320 die Änderung des Magnetflusses nicht erfasst, die gleich der des ursprünglichen Magnetflusses des Permanentmagneten 140 ist, wie durch die durchgehende Linie gezeigt. Stattdessen wird der gesamte Magnetfluss, der nahe der Grenze 413 (d.h. der Punkte P1 und P2) erfasst wird, an der der Magnetfluss Null wird, durch den zusätzlichen Magnetfluss, der am Fenster 310 und der Brücke 320 erzeugt wird, stark erhöht. Die plötzliche Änderung des Magnetflusses tritt somit in einem kurzen Abschnitt nahe der Grenze 413 auf, und entsprechend können die Grenze 413 und die Mittellinie C genau erfasst werden. Wie oben beschrieben, verhindert die Abdeckung 300 außerdem das Erfassen des ursprünglichen Magnetflusses des Permanentmagneten 140 in einem Bereich mit Ausnahme der Öffnung 312, die an der Mittellinie C definiert ist, durch das Ablenken des Magnetflusses durch das Fenster 310 und die Brücke 320. Selbst bei einem Versatz O kann daher das gleiche Ergebnis wie die gestrichelte Linie in 8 erhalten werden. Somit kann die Abdeckung 300 die Mittellinie C und die spezielle Position des Rotors 100 selbst bei Auftreten des Versatzes O erfassen.
Der IPM-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung hat die folgenden Wirkungen.
Der IMP-Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die am Rotor befestigte Abdeckung aufweisen. Die Abdeckung kann so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten nur an dem speziellen Punkt im Schlitz des Rotors zum Sensor leitet. Jedoch kann die Abdeckung so konstruiert sein, dass sie den Magnetfluss des Permanentmagneten an Punkten oder Bereichen, die vom speziellen Punkt des Schlitzes verschieden sind, vom ursprünglichen Weg, d.h. vom Sensor, ablenkt. Daher kann der Sensor den speziellen Punkt des Rotors durch die Abdeckung genau erfassen.
Basierend auf einer derartigen genauen Erfassung kann der Strom dem Stator zugeführt werden, um das elektrische Feld zum geeigneten Zeitpunkt zu erzeugen, und das konstante Drehmoment kann ohne Unterbrechung an den Rotor angelegt werden. Während die Leistung und die Effizienz des Motors durch die Abdeckung der vorliegenden Offenbarung stark zunehmen, können die durch die instabile Drehmomentzufuhr erzeugten Geräusche stark reduziert werden.

Claims

Innenliegender Permanentmagnetmotor, IPM-Motor, (1), der aufweist: einen Stator (200), eine Nabe (110), mehrere Speichen (120), die sich von der Nabe (110) in einer radialen Richtung nach außen erstrecken, mehrere Schlitze (130), die zwischen den Speichen (120) definiert sind, einen Rotor (100), der drehbar im Stator (200) installiert ist, wobei der Rotor (100) mehrere Permanentmagnete (140) aufweist, die jeweils in den Schlitzen (130) angeordnet sind, einen Sensor (10), der benachbart zum Rotor (100) angeordnet ist, wobei der Sensor (10) ausgebildet ist, eine Position jedes Permanentmagneten (140) zu erfassen, und eine Abdeckung (300), die am Rotor (100) angeordnet ist, um den Rotor (100) zu bedecken, wobei die Abdeckung (300) so konstruiert ist, dass sie den Magnetfluss jedes Permanentmagneten (140) an einem speziellen Punkt des Schlitzes (130) des Rotors (100) zum Sensor (10) leitet.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (300) so konstruiert ist, dass sie den Magnetfluss jedes Permanentmagneten (140) an Punkten, die von den speziellen Punkten des Schlitzes verschieden sind, vom Sensor (10) ablenkt.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdeckung (300) dem Sensor (10) zugewandt und zwischen dem Sensor (10) und dem Rotor (100) angeordnet ist.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abdeckung (300) an einem distalen Ende in der radialen Richtung des Rotors (100) angeordnet ist und sich kontinuierlich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abdeckung (300) ein Fenster (310) aufweist, das an jedem Permanentmagnet (140) angeordnet ist, wobei jedes Fenster (310) aufweist: einen Rahmen (311), der komplett aus einem magnetischen Material besteht und so konstruiert ist, dass er einen Weg des Magnetflusses jedes Permanentmagneten (140) so leitet, dass er weg vom Sensor (10) ist, und eine Öffnung (312), die im Rahmen (311) definiert ist, um den Magnetfluss jedes Permanentmagneten (140) ohne Störung zum Sensor (10) zu leiten.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 5, wobei das Fenster (310) an einer Mittellinie (C) in der radialen Richtung des Schlitzes (130) angeordnet ist.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Abdeckung (300) Brücken (320) aufweist, die an jedem Permanentmagnet (140) angeordnet sind und sich von Seiten jedes Fensters (310) in einer Umfangsrichtung des Rotors (100) erstrecken.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 7, wobei jede Brücke (320) komplett aus dem magnetischen Material besteht, wobei jede Brücke (320) so konstruiert ist, dass sie den Magnetflusses eines Abschnitts des benachbarten Permanentmagneten (140) so leitet, dass er weg vom Sensor (10) ist.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Sensor (10) sich entlang eines Wegs am Rotor (100) bewegt, während sich der Rotor (100) dreht, wobei jedes Fenster (310) und jede Brücke (320) entlang des Wegs am Rotor (100) angeordnet sind.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei jede Brücke (320) eine erste und eine zweite Brücke (320a, 320b) aufweist, die entsprechend an den beiden Seiten des Fensters (310) angeordnet sind und sich entsprechend zu beiden Seiten jedes Permanentmagneten (140) in der Umfangsrichtung des Rotors (100) erstrecken.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Abdeckung (300) Joche (330) aufweist, die sich entlang der Umfangsrichtung des Rotors (100) an jeder Speiche (120) erstrecken und mit zwei benachbarten Brücken (320) verbunden sind.
IPM-Motor (1) nach Anspruch 11, wobei jedes Joch (330) ein darin definiertes Loch (331) aufweist, das mit einem in jeder Speiche (120) definierten Durchgangsloch (122) kommuniziert und dazu ausgerichtet ist.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Öffnung (312) jedes Fensters (310) an einer Position zwischen einem Punkt entsprechend 3/4 einer Gesamtlänge in der radialen Richtung von einem innersten distalen Ende in der radialen Richtung des Permanentmagneten (140) und einem Punkt entsprechend einem äußersten distalen Ende in der radialen Richtung des Permanentmagneten (140) definiert ist.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei eine Breite in einer Umfangsrichtung der Öffnung (312) jedes Fensters (310) weniger als 1,5 mm beträgt-
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei eine Breite in der radialen Richtung jeder Brücke (320) weniger als 1,5 mm beträgt.
IPM-Motor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei jedes Joch (330) so konstruiert ist, dass es beide Seiten in der Umfangsrichtung jeder Speiche (120) teilweise freilegt.