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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Motor
mit eingebetteten Magneten, in den Dauermagneten eingebettet sind,
und einen Motor mit eingebetteten Magneten, der einen solchen Rotor aufweist.
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Technischer Hintergrund
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Motoren
mit eingebetteten Magneten (Interior Permanent Magnet Motors bzw.
Motoren mit innen angebrachten Dauermagneten bzw. IPM-Motoren) können
ein höheres Drehmoment und eine höhere Effizienz
als Surface Permanent Magnet Motors bzw. Motoren mit an der Oberfläche
angebrachten Dauermagneten (SPM-Motoren) realisieren. Dies ist darin begründet,
dass ein Motor mit eingebetteten Magneten einen Rotor aufweist,
in den Dauermagneten eingebettet sind, wodurch neben der Entstehung
eines magnetischen Moments, das aus der Anziehungskraft/Abstoßungskraft
zwischen einer Spule und Dauermagneten resultiert, die Entstehung
eines Reluktanzdrehmoments ermöglicht wird. Ein SPM-Motor
weist hingegen einen Rotor mit Dauermagneten auf, die an dessen
Umfangsbereich angebracht sind. Daher werden Motoren mit eingebetteten
Magneten beispielsweise als Antriebsmotoren für Hybridfahrzeuge
und Elektrofahrzeuge verwendet, in denen eine hohe Abgabeleistung
erreicht werden muss.
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Bei
einem IPM-Motor wie dem vorstehend beschriebenen fließt
eine negativer d-Achsenstrom auf eine Stromphasensteuerung hin so,
dass ein durch den elektrischen Strom erzeugtes umgekehrtes Magnetfeld
auf jeden Dauermagneten einwirkt. Ist so ein umgekehrtes Magnetfeld
groß, erfährt ein Dauermagnet eine unumkehrbare
Entmagnetisierung. Daher weist ein zu verwendender Dauermagnet eine
hohe Koerzitivkraft bzw. Koerzitivfeldstärke auf, die einer
solchen unumkehrbaren Entmagnetisierung entgegenwirken kann. Die
vorstehenden Entmagnetisierungseffekte werden nachstehend basierend
auf 17 beschrieben. In 17 sind
die beiden Dauermagneten M und M relativ zu einem einzelnen Pol
positioniert. Die beiden Dauermagneten M und M sind in einer Weise
eingebettet, dass sie näherungsweise eine V-Form bilden,
wie in einer Draufsicht zu erkennen ist, wobei sich die V-Form von
der Drehachsenseite eines Rotors A zur Seite des Stators B erstreckt.
In einem solchen IPM-Motor, handelt es sich bei Abschnitten, in
denen große Entmagnetisierungseffekte zu beobachten sind,
um die Eckabschnitte „a”, „b”, „c” und „d” der
Dauermagneten M und M, die nahe des äußeren Umfangbereichs
des Eisenkerns des Rotors positioniert sind, und insbesondere um
die Ecken „b” und „c” auf der
d-Achsenseite. Darüber hinaus besteht die Wahrscheinlichkeit, dass
es am Rotorkernabschnitt A1 zwischen den Dauermagneten M und M zu
Kurzschlüssen im Magnetfluss kommen kann. Dies trägt
ebenfalls zur Vergrößerung eines umgekehrten Magnetfelds
bei, das an den Eckabschnitten „b” und „c” der
Dauermagneten M und M entsteht.
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Zusätzlich
sei noch angemerkt, dass in den vorstehenden Fällen als
Dauermagneten im Allgemeinen Seltenerdmagnete verwendet werden.
Unter Zugabe von Dysprosium (Dy) oder Terbium (Tb), bei denen es
sich um hochkristalline magnetische anisotrope Elemente handelt,
kann Seltenerdmagneten eine verbesserte Koerzitivkraft verliehen
werden. Da aber solche Elemente teuer und selten sind, hat die Zugabe
von Dysprosium oder dergleichen, das dem Zweck dient, die Koerzitivkraft
eines Dauermagneten zu vergrößern, die direkte
Folge, dass die Herstellungskosten für Dauermagneten drastisch
ansteigen. Im Fall von Dauermagneten, die in herkömmlichen Rotoren
für Motoren mit eingebetteten Magneten verwendet werden,
wird Dysprosium oder dergleichen auf den gesamten Dauermagneten
angewendet, um die für die vorstehend erwähnten
Eckabschnitte notwendige Koerzitivkraft zu erhalten, was einen drastischen
Anstieg der Rotorherstellungskosten zur Folge hat. Die magnetische
Restflussdichte, die genauso wie die Koerzitivkraft ein wichtiger
Hinweis auf das Leistungsvermögen des Dauermagneten ist,
neigt außerdem dazu, abzunehmen, während die Koerzitivkraft
zunimmt. Daher besteht eine Notwendigkeit, die Anzahl der Magneten,
die verwendet werden, zu erhöhen, um eine Verminderung
bzw. Reduktion der Magnetflussdichte, die durch eine erhöhte
magnetische Koerzitivkraft bewirkt wird, zu verhindern. Dies führt
ebenfalls zu einem drastischen Anstieg der Rotorherstellungskosten.
Dementsprechend hat man es sich im Hinblick auf die Massenproduktion
von Hybridfahrzeugen zu einer Hauptaufgabe gemacht, den vorstehend
beschriebenen Rotor, der Dauermagneten mit einer gewünschten
Koerzitivkraft aufweist, die einem umgekehrten Magnetfeld entgegenwirkt,
zu geringen Kosten herzustellen.
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Die
Patentschriften 1 und 2 offenbaren Techniken bezüglich
des vorstehend beschriebenen Motors mit eingebetteten Magneten,
bei dem eine Umkehrung des Magnetfelds reduziert wird. Beide Techniken
sollen ein großes umgekehrtes Magnetfeld örtlich
eingegrenzt reduzieren, indem an Randabschnitten eines in einen
Rotorkern eingebetteten Dauermagneten Lufträume gebildet
werden.
- Patentschrift 1: japanische
Patentveröffentlichung (Kokai) 11-355985 (1999)
- Patentschrift 2: japanische
Patentveröffentlichung (Kokai) 2003-143788 A
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Offenbarung der Erfindung
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In
den Fällen der Rotoren für einen Motor mit eingebetteten
Magneten, die in den Patentschriften 1 und 2 offenbart sind, kann
ein umgekehrtes Magnetfeld durch Bilden von Lufträumen
auf Randbereichen eines Dauermagneten reduziert werden. In den vorstehenden
Fällen wird die Koerzitivkraft eines Dauermagneten abhängig
von dem größten umgekehrten Magnetfeld bestimmt,
das an den Dauermagneten angelegt ist. Daher weisen die Abschnitte
des Dauermagneten, bei denen es weniger wahrscheinlich ist, dass
sie durch das umgekehrte Magnetfeld beeinträchtigt werden, übermäßig
große Koerzitivkräfte auf, was einen drastischen
Anstieg der Materialkosten zur Folge hat. Und dies ist einer der
Gründe für einen drastischen Anstieg der Herstellungskosten
für Motoren mit eingebetteten Magneten.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehenden Probleme entwickelt
worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor
für einen Motor mit eingebetteten Magneten schaffen, der
eine Koerzitivkraft aufweist, die einem umgekehrten Magnetfeld,
das auf einen Dauermagneten einwirkt, entgegenwirken kann, und der
mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden kann, und einen Motor
mit eingebetteten Magneten zu schaffen, der einen solchen Rotor
aufweist.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist der Rotor für
einen Motor mit eingebetteten Magneten der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass es sich dabei um einen Rotor für
einen Motor mit eingebetteten Magneten handelt, der eine Mehrzahl
von darin eingebetteten Dauermagneten aufweist, und bei dem jeder
Dauermagnet mit einer Mehrzahl von magnetischen Bereichen ausgebildet ist,
die unterschiedliche Koerzitivkräfte aufweisen, die basierend
auf der Intensität des umgekehrten Magnetfelds bestimmt
werden, das auf einen jeden Dauermagneten einwirkt, vorausgesetzt,
dass ein magnetischer Bereich mit einer relativ großen
Koerzitivkraft als ein Bereich gekennzeichnet wird, der durch ein
relativ großes umgekehrtes Magnetfeld beeinflusst wird.
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Im
Fall des Rotors für einen Motor mit eingebetteten Magneten
der vorliegenden Erfindung weist jeder Dauermagnet, der in einem
Schlitz innerhalb des Rotors positioniert ist, Bereiche auf, die
unterschiedliche Koerzitivkräfte aufweisen sollen. Somit weist
der Rotor Dauermagneten auf, die Bereiche mit unterschiedlichen
Koerzitivkräften aufweisen. Im Fall einer solchen Konfiguration
kann die zu verwendende Menge an Dysprosium (Dy), Terbium (Tb) oder dergleichen
auf die minimale notwendige Menge reduziert werden. Folglich kann
verhindert werden, dass eine Magnetflussdichte auf ein Minimum zurückgeht,
was eine erhebliche Verringerung der Rotorherstellungskosten zur
Folge hat.
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In
einer Ausführungsform des Rotors, der darin angeordnete
Dauermagneten aufweist, wird für einen einzelnen Pol ein
einzelner Dauermagnet verwendet. In einem solchen Fall ist z. B.
ein Dauermagnet, der in einer Draufsicht eine rechteckige Form aufweist,
derart angeordnet, dass die Längsseite des Rechtecks der
Statorseite gegenüberliegt. In einer weiteren Ausführungsform
sind die beiden Dauermagneten relativ zu einem einzigen Pol positioniert,
vorausgesetzt, dass die beiden Dauermagneten näherungsweise
eine V-Form ausbilden, wie in einer Draufsicht zu sehen ist, wobei
sich eine solche V-Form von der Drehachsenseite des Rotors zur Statorseite
erstreckt.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden in einer jeden der vorstehenden Ausführungsformen
die Eckabschnitte eines Dauermagneten, und insbesondere die Eckabschnitte
auf der Statorseite des Dauermagneten in hohem Maße entmagnetisiert.
Daher ist es für einen solchen Eckabschnitt zu bevorzugen, dass
dieser einen magnetischen Bereich aufweist, der große Mengen
Dysprosium oder dergleichen enthält. In einer Ausführungsform
z. B., in der ein Dauermagnet zu einem Rechteck ausgebildet ist,
wie in einer Draufsicht zu erkennen ist, ist die Mehrzahl der magnetischen
Bereiche derart angeordnet, dass ein Eckabschnittsbereich auf der
Statorseite des Rechtecks der Bereich mit der größten
Koerzitivkraft ist (erster Bereich), der Bereich, der an den ersten
Bereich angrenzt, der Bereich ist, der nach dem ersten Bereich die
zweitgrößte Koerzitivkraft aufweist (zweiter Bereich),
und ein weiterer Bereich der Bereich ist, der nach dem zweiten Bereich
die drittgrößte Koerzitivkraft aufweist.
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Nachstehend
erfolgt hierin eine Zusammenfassung eines Verfahrens zur Herstellung
der vorstehend erwähnten Dauermagneten. Bei einem Beispiel für
ein Verfahren, bei dem jeder Bereich einen unterschiedlichen Dysprosiumgehalt,
der verwendet werden kann, aufweisen darf, handelt es sich um ein
Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten, das beispielsweise
ein sogenanntes Dysprosiumdiffusionsverfahren beinhaltet. Daneben
kann auch ein Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten verwendet werden,
das ein sogenanntes Mehrfarben-Formgebungsverfahren beinhaltet.
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Zu
dem vorstehenden Dysprosiumdiffusionsverfahren gibt es noch zwei
weitere Beispiele. Bei einem Verfahren werden die Dauermagneten
in eine Dysprosiumfluorid-(DyF3)-Lösung
getaucht, woraufhin sich eine Wärmebehandlung anschließt,
so dass die Dauermagneten von dem Dysprosium durchdrungen werden
können. Diesem Verfahren entsprechend kann der Dysprosiumgehalt
im äußeren Umfangsbereich eines jeden Dauermagneten
erhöht werden, während der Dysprosiumgehalt im
Inneren des Magneten verhältnismäßig
reduziert werden kann, wodurch jeder Bereich des Dauermagneten eine
unterschiedliche Koerzitivkraft aufweisen kann.
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In
dem anderen Dysprosiumdiffusionsverfahren wird ein Dysprosiumfilm
auf einer Seite eines Dauermagneten durch eine Sputter-Behandlung oder
eine Abscheidungsbehandlung ausgebildet, woraufhin eine Wärmebehandlung
folgt, so dass der Dysprosiumgehalt auf der Filmseite erhöht
werden und der Dysprosiumgehalt zur Nichtfilmseite hin allmählich
reduziert werden kann. In einem solchen Fall kann auch erreicht
werden, dass jeder Bereich eines Dauermagneten unterschiedliche
Koerzitivkräfte aufweisen darf.
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Für
das Mehrfarben-Formgebungsverfahren gibt es außerdem auch
noch zwei Beispiele. Bei einem Verfahren werden Metallpulver mit
unterschiedlichen Dysprosiumanteilen hergestellt. Die Pulver werden
in eine Form eingeführt, so dass jede Pulverlage eine bestimmte
Dicke aufweist, woraufhin ein Druckformgebungsvorgang und ein anschließender Sintervorgang
folgen.
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In
dem anderen Mehrfarben-Formgebungsverfahren werden Metallpulver
mit unterschiedlichen Dysprosiumanteilen herstellt, und die Pulver
werden in ähnlicher Weise in eine Form eingebracht, woraufhin
ein Warmstrangpressvorgang folgt. Die Metallpulver mit unterschiedlichen
Dysprosiumanteilen werden z. B. in eine Form eingeführt,
so dass Bereiche mit unterschiedlichen Koerzitivkräften
entstehen. Folglich weist ein durch Strangpressen hergestellter Dauermagnet
eine Mehrzahl von Bereichen auf, die, abhängig von der
notwendigen Koerzitivkraft, jeweils einen unterschiedlichen Dysprosiumanteil
aufweisen.
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Gemäß einem
beliebigen der vorstehenden Herstellungsverfahren kann ein Dauermagnet
erhalten werden, in dem der Dysprosiumanteil oder der Terbiumanteil
in jedem Bereich abhängig von der notwendigen Koerzitivkraft
angepasst wird. Ein solcher Dauermagnet weist eine optimierte (minimal
benötigte) Koerzitivkraft auf. Daher wird verhindert, dass
die Magnetflussdichte auf ein Minimum zurückgeht. Dementsprechend
kann auch die erforderliche Magnetanzahl zum Erhalten eines bestimmten
magnetischen Moments auf ein Minimum reduziert werden. Unter Berücksichtigung
der vorstehenden Ausführungen können die Kosten
für die Herstellung von Dauermagneten, die in einen Rotor
eingebettet werden sollen, im Vergleich zu herkömmlichen
IPM-Motoren erheblich reduziert werden, was auch eine Verringerung
der Rotorherstellungskosten zur Folge hat.
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Neben
der Ausführungsform, in der jeder magnetische Bereich Dysprosium
(Dy) oder Terbium (Tb) in unterschiedlichen Mengen enthält,
kann ein Magnet in einer Ausführungsform auch aus unterschiedlichen
Materialien in unterschiedlichen Bereichen bestehen. So gibt es
z. B. Neodym-Magneten, Samarium-Cobalt-Magneten und Ferritmagneten,
die hier im Hinblick auf ihre Koerzitivkraft in absteigender Reihenfolge
genannt sind. Ein einzelner Magnet kann dadurch gebildet werden,
dass magnetische Bereiche abhängig von den erforderlichen
Koerzitivkräften gekennzeichnet werden und dass für
jeden Bereich ein Neodym-Magnet, ein Samarium-Cobalt-Magnet oder
ein Ferritmagnet ausgewählt werden.
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Ferner
ist in jeder Ausführungsform des Rotors für eine
Motor mit eingebetteten Magneten der vorliegenden Erfindung jeder
Dauermagnet zu einem Rechteck ausgebildet ist, wie in einer Draufsicht
zu erkennen ist. Die Mehrzahl der magnetischen Bereiche wird durch
Unterteilen des Rechtecks in eine Mehrzahl von Bereichen in der
Längsrichtung ausgebildet. Der mittlere Bereich des Dauermagneten
ist der Bereich mit der kleinsten Koerzitivkraft. In den unterteilten
Bereichen nimmt die Koerzitivkraft in Richtung des Randbereich des
Magneten zu.
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In
einer solchen Ausführungsform kann durch das Unterteilen
des Rechtecks in eine Mehrzahl von Koerzitivkraftbereichen des Dauermagneten in
Längsrichtung ein Wirbelstrom reduziert werden (wobei eine
Mehrzahl von Bereichen mit geringfügig unterschiedlichen
Koerzitivkräften in der Längsrichtung vorzusehen
ist).
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Rotors für
einen Motor mit eingebetteten Magneten der vorliegenden Erfindung
ist zumindest einer der beiden Eckabschnitte eines jeden Dauermagneten, die
auf der Drehachsenseite des Rotors positioniert sind, abgeschnitten
bzw. abgestumpft, wie in einer Draufsicht zu erkennen ist, so dass
die Draufsicht des Dauermagneten der Draufsicht auf den passenden
Dauermagnet-Einfügeschlitz des Rotorkerns entspricht.
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Sogar
dann, wenn ein Dauermagnet eine Mehrzahl von unterschiedlichen Koerzitivkraftbereichen
aufweist, ist es praktisch unmöglich, Unterschiede in den
Koerzitivkräften mit bloßem Auge von außen
zu erkennen. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist daher ein Bereich des Dauermagneten derart abgeschnitten bzw.
abgestumpft, dass die Draufsicht auf den Dauermagneten der Draufsicht
auf einen passenden Dauermagnet-Einfügeschlitz entspricht,
so dass ein Dauermagnet mit Bereichen mit unterschiedlichen Koerzitivkräften
in einen Magneteinfügeschlitz eines Rotorkerns zweckmäßig
eingeführt werden kann. Darüber hinaus handelt
es sich in einer solchen Ausführungsform bei einem Abschnitt,
der abgeschnitten bzw. abgestumpft werden soll, um einen Abschnitt,
bei dem die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass er zum Moment
eines Dauermagneten beiträgt; d. h., zumindest einer der beiden
Eckabschnitte eines Dauermagneten, der eine rechtwinkelige Form
aufweist, wie in einer Draufsicht zu erkennen ist, die auf der Drehachsenseite des
Rotors positioniert sind. In einer solchen Konfiguration kann ein
Dauermagnet mit einer Mehrzahl von Koerzitivkraftbereichen zweckmäßig
in einem Dauermagnet-Einfügeschlitz positioniert werden,
während die Reduktion einer Drehmomentleistung, die durch die
Entstehung der abgeschnittenen bzw. abgestumpften Abschnitte verursacht
wird, verhindert wird.
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Ein
Motor, der den vorstehenden Rotor für einen Motor mit eingebetteten
Magneten der vorliegenden Erfindung aufweist, enthält einbettbare
bzw. versenkbare Dauermagneten, die eine gewünschte Koerzitivkraft
und Magnetflussdichte aufweisen. Darüber hinaus bewegen
sich die Herstellungskosten für einen solchen Motor in
einem angemessenen Bereich. Daher ist ein solcher Motor für
Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge zu bevorzugen, die in letzter Zeit
aktiv massenproduziert worden sind und mit Hochleistungsantriebsmotoren
ausgestattet werden sollen.
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Wie
aus den vorstehenden Beschreibungen hervorgeht, wird gemäß dem
Rotor für einen Motor mit eingebetteten Magneten der vorliegenden
Erfindung ein einbettbarer Dauermagnet so angepasst, dass er einen
Dysprosium- oder Terbiumanteil aufweist, der der von der erforderlichen
Koerzitivkraft des jeweiligen Bereichs abhängig ist. Daher
können die Herstellungskosten für denselben erheblich
reduziert werden, während eine gewünschte Koerzitivkraft
und Magnetflussdichte sichergestellt werden können. Darüber
hinaus kann ein Motor mit einer hervorragenden Drehzahl- und Abgabeleistung
erhalten werden, da Wirbelstromverluste effektiv reduziert werden
können.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Draufsicht auf einen Rotor, der in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wird, die in V-Form angeordnete
Dauermagneten aufweist.
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2 ist
eine Draufsicht auf ein Beispiel für einen Dauermagneten,
der in den in 1 gezeigten Rotor eingebettet
ist.
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3 ist
ein Graph, der die Verteilung von Koerzitivkräften von
Bereichen des in 2 gezeigten Dauermagneten zeigt,
der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erhalten wird.
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4 ist
ein Graph, der die Verteilung von Koerzitivkräften in Bereichen
eines Dauermagneten zeigt, der in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
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5 ist
eine Draufsicht auf einen Dauermagneten, der in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
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6 ist
ein Graph, der die Verteilung von Koerzitivkräften in Bereichen
des Dauermagneten zeigt, die in 5 gezeigt
sind.
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7 ist
eine Draufsicht auf einen Rotor, der Dauermagneten aufweist, die
in V-Form angeordnet sind, die in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
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8 zeigt
schematische Draufsichten auf Analysemodelle für eine CAE-Analyse
bzw. rechnergestützte Entwicklungsanalyse von umgekehrten Magnetfeldern,
die auf die Dauermagneten einwirken.
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9a,
b, c zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel A, das
in 8 gezeigt ist (einen IPM-Motor mit konzentrierter
Wicklung, der in V-Formen angeordnete Dauermagneten aufweist). 9a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 9b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mal. 9c zeigt
Analyseergebnisse für den Dauermagneten Mal.
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10a u. b zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel
B in 8 (ein IPM-Motor mit einer konzentrierten Wicklung,
der in ”–”-Formen angeordnete Dauermagneten
aufweist). 10a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 10b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mb.
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11a, b, c, d zeigen die Ergebnisse für das
Analysemodel C in 8 (einen IPM-Motor mit einer
konzentrierten Wicklung, der in Dreiecksform angeordnete Dauermagneten
aufweist). 11a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 11b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mc1. 11c zeigt
die Analyseergebnisse für den Dauermagneten Mc2. 11d zeigt die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mc3.
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12a, b zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel
D in 8 (einen SPM-Motor mit einer konzentrierten Wicklung). 12a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 12b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Md.
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13a, b, c zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel
E in 8 (ein IPM-Motor mit einer verteilten Wicklung,
der in V-Formen angeordnete Dauermagneten aufweist). 13a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 13b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Me1. 13c zeigt
die Analyseergebnisse für den Dauermagneten Me2.
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14a, b zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel
F in 8 (einen IPM-Motor mit einer verteilten Wicklung,
der in ”–”-Formen angeordnete Dauermagneten
aufweist). 14a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 14b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mf.
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15a, b, c, d zeigen Ergebnisse für das Analysemodel
G in 8 (einen IPM-Motor mit einer verteilten Wicklung,
der in Dreiecksform angeordnete Dauermagneten aufweist). 15a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 15b zeigt Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mg1. 15c zeigt
Analyseergebnisse für den Dauermagneten Mg2. 15d zeigt Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mg3.
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16a, b zeigen die Ergebnisse für das Analysemodel
H in 8 (einen SPM-Motor mit einer verteilten Wicklung). 16a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 16b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mh.
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17 erläutert,
dass eine Entmagnetisierung jeden Bereich eines Dauermagneten in
einem herkömmlichen Motor mit eingebetteten Magneten unterschiedlich
beeinflusst.
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In
den Figuren entsprechen die Bezugszeichen 1, 2 und 2A, 21 und 21A, 21B und 21C, 21B' und 21C', 3 und 3' und 4a und 4b jeweils
einem Rotor, Dauermagneten, die in einer V-Form angeordnet sind,
rechteckigen Dauermagneten, Dauermagneten mit abgeschnittenen bzw.
abgestumpften Abschnitten, abgestumpften Abschnitten, Dauermagnet-Einfügeschlitzen
und einem befestigten Harzabschnitt. Die alphabetischen Bezugszeichen
A, B, C und A1, B1 und C1 entsprechen jeweils einem ersten Bereich,
einem zweiten Bereich, einem dritten Bereich und den Magneten.
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Beste Art und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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Nachstehend
erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine ausführlichere
Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 ist
eine Draufsicht auf den Rotor der vorliegenden Erfindung, der in
V-Formen angeordnete Dauermagneten aufweist. 2 ist eine
Draufsicht auf ein Beispiel für einen in den in 1 gezeigten
Rotor eingebetteten Dauermagneten. Bei 3 und 4 handelt
es sich jeweils um einen Graphen, der die Verteilung der Koerzitivkräfte
der Bereiche des in 2 gezeigten Dauermagneten zeigt,
der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erhalten wird. 5 ist eine Draufsicht auf einen
Dauermagneten, der in einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erhalten wird. 6 ist ein
Graph, der die Verteilung von Koerzitivkräften in Bereichen
des in 5 gezeigten Dauermagneten darstellt.
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1 zeigt
eine Ausführungsform des Rotors für einen Motor
mit eingebetteten Magneten der vorliegenden Erfindung. In dem Rotor 1 werden
Dauermagneten in Schlitze eingefügt und dort befestigt, wobei
die Schlitze auf einem Rotorkern ausgebildet sind, der einen Kern
aus geschichtetem Blech oder einen Pressmassekern aufweist. Insbesondere
ist in einem solchen Rotor ein V-förmiger Dauermagnetsatz 2 für
einen einzelnen Pol mit Dauermagneten 21 und 21 ausgebildet,
die eine rechteckige Form aufweisen, wie aus einer Draufsicht zu
erkennen ist, und in Schlitze eingefügt werden, die so
angeordnet sind, dass sie näherungsweise eine V-Form ausbilden
(näherungsweise eine V-Form, die aus zwei Rechtecken mit
einem Spalt dazwischen gebildet ist), wie in einer Draufsicht zu
erkennen ist. Derartige Sätze sind für eine bestimmte
Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung ausgebildet.
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Der
vorstehende Rotor ist in Hohlbereichen (nicht gezeigt) im Statorkern
positioniert; d. h., Hohlbereichen, die mit einer Mehrzahl von Zähnen
ausgebildet sind, die in der radialen Richtung von einem näherungsweise
kreisförmigen Joch nach innen ragen, wie aus einer Draufsicht
zu erkennen ist. Dementsprechend wird auch ein Motor mit eingebetteten
Magneten (IPM-Motor) ausgebildet.
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2 zeigt
ein Beispiel für einen in den in 1 gezeigten
Rotor eingebetteten Dauermagneten. Ein Dauermagnet 21 ist
mit einer Mehrzahl von Bereichen mit unterschiedlichen Koerzitivkräften ausgebildet.
Ein erster Bereich A, bei dem es sich um einen statorseitigen Eckabschnitt
handelt, wird so angepasst, dass er die größte
Koerzitivkraft aufweist. Als nächstes wird jeder zweite
Bereich B, der an den ersten Bereich A angrenzt, so angepasst, dass
er die zweitgrößter Koerzitivkraft aufweist. Anschließend wird
ein mittlerer Bereich C so angepasst, dass er die drittgrößte
Koerzitivkraft aufweist. Darüber hinaus ist zu beachten,
dass es sich bei den vorstehenden Koerzitivkraftbereichen lediglich
um Beispiele handelt. Ein erster Bereich A kann ein rechteckiger
(nicht-dreieckiger) Bereich oder ein gekrümmter Bereich
sein. Die anderen Bereiche können in verschiedenen Formen
angemessen ausgebildet sein. Es wird jedoch zumindest ein Bereich,
der auf einem Eckabschnitt ausgebildet ist, der auf der Statorseite
positioniert ist, so angepasst, dass er die größte
Koerzitivkraft aufweist, wohingegen ein Bereich, der auf der Seite
gegenüber der Statorseite positioniert ist, so angepasst wird,
dass er eine relativ geringe Koerzitivkraft aufweist. Die Fläche
und die Breite eines jeden Bereichs können ferner basierend
auf Materialkosten, Leistungsvorgaben oder ähnlichem angemessen
angepasst werden.
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Wie
außerdem in 3 gezeigt ist, kann es sich
bei der Verteilung der Koerzitivkräfte vom ersten Bereich
A bis zum dritten Bereich C um eine kontinuierliche Koerzitivkraftverteilung
handeln. Wie zudem in 4 gezeigt ist, kann es sich
dabei ferner um eine Koerzitivkraftverteilung handeln, die durch
Bestimmen einer bestimmten Koerzitivkraft für jeden Bereich
erhalten wird, so dass an den Schnittstellen zwischen den Bereichen
schrittweise Veränderungen der Koerzitivkraft beobachtet
werden können.
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Nachstehend
erfolgt eine Zusammenfassung eines Beispiels für ein Verfahren
zur Herstellung eines Dauermagneten 21. Das hierin beschriebene
Herstellungsverfahren basiert auf einem Dysprosiumdiffusionsverfahren
oder dergleichen. Insbesondere wird dabei ein Film aus Dysprosium
oder ähnlichem auf der oberen Fläche oder auf
den beiden seitlichen Flächen eines Dauermagneten durch
eine Sputter- oder Abscheidungsbehandlung ausgebildet, auf die eine
Wärmebehandlung folgt. Somit kann das Dysprosium den Magneten
durch seine Oberfläche durchdringen. Dementsprechend kann
ein Dauermagnet 21 mit eine Koerzitivkraftverteilung erhalten
werden, wie in 3 gezeigt ist.
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5 zeigt
einen Dauermagneten, der in einer weiteren Ausführungsform
erhalten wird. Der Dauermagnet 21A wird in einer Weise
ausgebildet, dass ein Rechteck in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt
ist, die in der Längsrichtung unterschiedliche Koerzitivkräfte
aufweisen. Im mittleren Bereich ist ein Magnet C1 mit der kleinsten
Koerzitivkraft positioniert. Die Koerzitivkraft nimmt in Richtung
eines Magneten B1 und dann zu einem Magneten A1 zu, wobei der Magnet
B1 und der Magnet A1 an Randbereichen positioniert sind.
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Wie
in 6 gezeigt ist, handelt es sich bei der Koerzitivkraftverteilung
von einem Magneten A1 bis zu einem Magneten C1 um eine Koerzitivkraftverteilung,
bei der an Schnittstellen zwischen Bereichen schrittweise Veränderungen
der Koerzitivkraft beobachtet bzw. festgestellt werden können.
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Nachstehend
erfolgt hierin eine Zusammenfassung eines Beispiels für
ein Verfahren zur Herstellung eines Dauermagneten 21A.
Das Herstellungsverfahren beinhaltet ein Verbinden von Magneten
mit unterschiedlichen Koerzitivkräften. Insbesondere werden
ein Magnet A1 mit einem hohen Dysprosiumanteil, ein Magnet B1 mit
einem Dysprosiumanteil, der kleiner ist als der des Magneten A1,
und ein Magnet C1 mit einem Dysprosiumanteil, der kleiner ist als
der des Magneten B1, hergestellt und miteinander verbunden, so dass
sie voneinander nicht getrennt werden können. Dementsprechend
kann ein Dauermagnet 21A mit einer Koerzitivkraftverteilung
erhalten werden, wie sie in 6 gezeigt
ist.
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Im
Fall des Dauermagneten 21A kann die Mange an hinzugefügtem
Dysprosium optimiert werden. Darüber hinaus ist mit einer
Verminderung eines Wirbelstroms bei Antrieb des Motors zu rechnen,
da der Dauermagnet in unterschiedliche elektrische Bereiche unterteilt
ist.
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7 zeigt
den Rotor für einen Motor mit eingebetteten Magneten der
vorliegenden Erfindung, der in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Die Figur zeigt eine Vergrößerungsansicht
eines V-förmigen Dauermagnetensatzes 2A.
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Zwei
Dauermagneten bilden einen einzelnen Pol. Die abgestumpften Abschnitte
sind an (an der Drehachse eines Rotors positionierten) Eckabschnitten
eines Dauermagneten 21B und eines Dauermagneten 21C ausgebildet,
die einen vorderen und einen hinteren Magneten bilden, die entlang
der Drehrichtung (Pfeilrichtung) eines Rotors 1 positioniert
sind.
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Insbesondere
ist auf einen sich drehenden vorderen Eckabschnitt des Dauermagneten 21B ein abgestumpfter
Bereich 21B' ausgebildet. Ein abgestumpfter Bereich 21C' ist
auf einem sich drehenden hinteren Eckabschnitt des Dauermagneten 21C ausgebildet.
Die Bereiche, in denen die abgestumpften Abschnitte 21B' und 21C' ausgebildet
sind, sind weit von der Rotoroberfläche entfernt positioniert,
und es ist somit unwahrscheinlich, dass diese zur Drehmomentleistung
beitragen. Darüber hinaus können die abgestumpften
Bereiche auf zwei Eckabschnitten ausgebildet sein, die auf der Seite
der Rotordrehachse für die beiden Dauermagneten 21B und 21C (nicht gezeigt)
positioniert sind.
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Hierin
sind die Dauermagnet-Einfügeschlitze 3 und 3' im
Inneren des Rotorkerns in einer Weise ausgebildet, dass die Draufsichten
der Dauermagnet-Einfügeschlitze 3 und 3' jeweils
den Draufsichten der Dauermagneten 21B und 21C entsprechen.
Dadurch können die Dauermagneten 21B und 21C ohne
Weiteres in die entsprechenden Dauermagnet-Einfügeschlitze 3 und 3' so
eingefügt werden, dass die Koerzitivkraftbereiche eines
jeden Dauermagneten angemessen positioniert sind (so dass die Bereiche
mit großen Koerzitivkräften auf der Statorseite
eines jeden Dauermagneten positioniert sind).
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Darüber
hinaus ist in der Figur ein Harzeinfüllschlitz auf beiden
Seiten eines jeden der Dauermagnet-Einfügeschlitze 3 und 3' ausgebildet.
Ein Dauermagnet 21B wird z. B. in einen Dauermagnet-Einfügeschlitz 3 eingefügt,
und dann werden die Harzeinfüllschlitze auf beiden Seiten
mit einem Harz befüllt, woraufhin ein Aushärtungsvorgang
folgt. Folglich werden nichtmagnetische befestigte Harzabschnitte 4a und 4b gebildet.
In einer Draufsicht sind die befestigten Harzbereiche 4a und 4b zu
den in der Figur gezeigten Formen ausgebildet, so dass die magnetische
Kraftlinienstreuung aus z. B. den Eckabschnitten eines Dauermagneten 21B effektiv
verhindert werden kann.
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[CAE-Analyse eines umgekehrten Magnetfelds,
das auf einen Dauermagneten einwirkt, sowie Analyseergebnisse]
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Analysemodelle für
einen Vergleich zwischen SPM-Motoren mit einer konzentrierten Wicklung
und einer verteilten Wicklung und IPM-Motoren mit einer konzentrierten
Wicklung und einer verteilten Wicklung erstellt, in denen Dauermagneten
in V-Formen, „–”-Formen (in denen ein
einzelner Magnetpol zu einem einzelnen Dauermagneten ausgebildet
ist, der der Zahnseite gegenüberliegt) oder Dreiecksformen, die
durch Kombinieren der vorstehenden Formen erhalten werden (in denen
drei Dauermagneten zu einem umgekehrten Dreieck ausgebildet sind,
das zur Zahnseite ausgerichtet ist), angeordnet sind. Die Verteilung
der umgekehrten Magnetfelder, die auf die Dauermagneten einwirken,
wurde für jeden Motor erhalten. Anschließend wurden
die maximalen, minimalen und mittleren Werte für die umgekehrten
Magnetfelder erhalten.
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Zur
Analyse wurde als Analyse-Tool bzw. Analyse-Werkzeug JMAG-Studio
Version 9.0 (JRI Solutions Limited) verwendet. Die Analyse wurde
unter Verwendung von als Analysemodelle dienenden 8 Fällen
von zweidimensionalen Modellen von Drehstromsynchronmotoren ausgeführt,
die wie in 8 gezeigt aufgebaut waren. Nach der
Analyse durfte sich jeder Rotor in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn
(elektrischer Winkel: 360 Grad) drehen, während das auf
einen Dauermagneten einwirkende umgekehrte Magnetfeld berechnet
wurde. Darüber hinaus wurde unter den folgenden Bedingungen
Betrieb aufgenommen: Spule: 15 Windungen; elektrischer Strom: 170
Ampère; Vorstellwinkel: ein Winkel für das größte
Drehmoment (für jedes Modell).
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Die
Analyseergebnisse für die einzelnen Fälle sind 9 bis 16 zu
entnehmen.
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9a, 9b und 9c zeigen die Ergebnisse für das
Analysemodell A, das in 8 gezeigt ist (ein IPM-Motor
mit konzentrierter Wicklung, der in V-Formen angeordnete Dauermagneten
aufweist). 9a ist eine Vergrößerungsansicht
eines Dauermagneten (ein Pfeil zeigt die Drehrichtung des Rotors
an). 9b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mal (sich drehender vorderer Magnet). 9c zeigt die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Ma2 (sich drehender hinterer Magnet). Darüber
hinaus handelt es sich bei den Bereichen mit einem jeweils relativ
großen umgekehrten Magnetfeld, wie in 9b und 9c gezeigt ist, um Bereiche auf der Statorseite.
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In 9b, die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mal zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 751 (kA/m), der minimale Wert desselben betrug 85 (kA/m),
und der mittlere Wert desselben betrug 474 (kA/m).
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In 9c, die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Ma2 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 877 (kA/m), der minimale Wert desselben betrug 108 (kA/m)
und der mittlere Wert desselben betrug 498 (kA/m).
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Wie
in 9b und 9c gezeigt
ist, wurde in den Fällen der Dauermagneten Mal und Ma2
das größte umgekehrte Magnetfeld an beiden Eckabschnitten
auf der Statorseite erzeugt, während das kleinste umgekehrte
Magnetfeld an den beiden Eckabschnitten auf der Rotordrehachsenseite
erzeugt wurde bzw. entstand.
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10a und 10b zeigen
die Ergebnisse für das Analysemodell B in 8 (ein
IPM-Motor mit konzentrierter Wicklung, der in „–”-Formen
angeordnete Dauermagneten aufweist). 10a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 10b zeigt die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mb.
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In 10b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mb zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 1042 (kA/M), der minimale Wert desselben betrug 183
(kA/m), und der mittlere Wert desselben betrug 501 (kA/m).
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Die
Ergebnisse in 10b zeigen, dass im Fall
des Dauermagneten Mb das größte umgekehrte Magnetfeld
an dem sich drehenden hinteren Eckabschnitt des Rotors auf der Statorseite
erzeugt wurde, während die Intensität des umgekehrten
Magnetfelds in Richtung des Eckabschnitts auf der Seite der Rotordrehachse
abnahm, der diagonal von dem vorstehenden Eckabschnitt positioniert
war.
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11a, 11b, 11c und 11d zeigen
die Ergebnisse für das Analysemodel C in 8 (ein
IPM-Motor mit einer konzentrierten Wicklung, der in Dreiecksformen
angeordnete Dauermagneten aufweist). 11a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 11b zeigt die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mc1. 11c zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mc2. 11d zeigt
die Analyseergebnisse für den Dauermagneten Mc3.
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In 11b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mc1 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 899 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 171 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 613 (kA/m).
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In 11c, die Analyseergebnisse für den Dauermagneten
Mc2 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten Magnetfelds
1403 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 92 (kA/m), und betrug
der mittlere Wert desselben 744 (kA/m).
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In 11d, die Analyseergebnisse für den Dauermagneten
Mc3 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten Magnetfelds
926 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 341 (kA/m), und betrug
der mittlere Wert desselben 792 (kA/m).
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Wie
in 11b gezeigt ist, wurde im Fall
des Dauermagneten Mc1 ein im Wesentlichen gleichförmiges
bzw. gleichmäßiges umgekehrtes Magnetfeld an jedem
Eckabschnitt erzeugt, wovon der sich drehende vordere Eckabschnitts
des Rotors auf der Statorseite ausgenommen blieb. Darüber
hinaus zeigen die Ergebnisse in 11c,
dass im Fall des Dauermagneten Mc2 das größte
umgekehrte Magnetfeld an dem sich drehenden hinteren Eckabschnitt
des Rotors auf der Statorseite entstanden ist, während die
Intensität des umgekehrten Magnetfelds in Richtung eines
Eckabschnitts auf der Rotordrehachsenseite abnahm, der diagonal
von dem vorstehenden Eckabschnitt positioniert war. Wie in 11d gezeigt ist, wurde außerdem
im Fall des Dauermagneten Mc3 im mittleren Abschnitt ein etwas zu
großes umgekehrtes Magnetfeld erzeugt.
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12a und 12b zeigen
die Ergebnisse für das Analysemodel D in 8 (ein
SPM-Motor mit einer konzentrierten Wicklung, der als ein Modell
zum Vergleich mit den IPM-Motoren verwendet wird). 12a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 12b zeigt die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Md.
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In 12b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Md zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 693 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben –4
(kA/m), und betrug der mittlere Wert desselben 364 (kA/m).
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Die
Ergebnisse in 12b zeigen, dass in den
Fällen des Dauermagneten Md das größte
umgekehrte Magnetfeld an dem sich drehenden hinteren Eckabschnitt
des Rotors auf der Statorseite entstand, während die Intensität
des umgekehrten Magnetfelds in einer Richtung zum Eckabschnitt auf
der Seite der Rotordrehachse abnahm, der diagonal von dem vorstehenden
Eckabschnitt positioniert war.
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13a, 13b, 13c zeigen die Ergebnisse für das
Analysemodel E in 8 (ein IPM-Motor mit einer verteilten
Wicklung, der in V-Formen angeordnete Dauermagneten aufweist). 13a ist eine Vergrößerungsansicht
der Dauermagneten. 13b zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Me1. 13c zeigt
die Analyseergebnisse für den Dauermagneten Me2.
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In 13b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Me1 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 899 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 10 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 501 (kA/m).
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In 13c, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Me2 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 904 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 42 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 583 (kA/m).
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Die
Ergebnisse in 13b zeigen, dass in den
Fällen des Dauermagneten Me1 das größte
umgekehrte Magnetfeld am sich drehenden hinteren Eckabschnitt des
Rotors auf der Statorseite entstand, während die Intensität
des umgekehrten Magnetfelds in Richtung eines Eckabschnitts auf
der Rotordrehachsenseite abnahm, der diagonal von dem vorstehenden
Eckabschnitt positioniert war. Wie in 13c gezeigt
ist, wurde außerdem im Fall des Dauermagneten Me2 das größte
umgekehrte Magnetfeld an beiden Eckabschnitten auf der Statorseite
erzeugt, während das kleinste umgekehrte Magnetfeld an
beiden Eckabschnitten auf der Rotorseite erzeugt wurde.
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14a und 14b zeigen
Ergebnisse für das Analysemodel F in 8 (ein
IPM-Motor mit einer verteilten Wicklung, der in „–”-Formen
angeordnete Dauermagneten aufweist). 14a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 14b zeigt die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mf.
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In 14b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mf zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 974 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 78 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 555 (kA/m).
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Die
Ergebnisse in 14b zeigen, dass in den
Fällen des Dauermagneten Mf das größte
umgekehrte Magnetfeld an dem sich drehenden hinteren Eckabschnitt
des Rotors auf der Statorseite entstand, während die Intensität
des umgekehrten Magnetfelds in Richtung eines Eckabschnitts auf
der Rotordrehachsenseite abnahm, der diagonal von dem vorstehenden
Eckabschnitt positioniert war.
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15a, 15b, 15c und 15d zeigen
die Ergebnisse für das Analysemodel G in 8 (ein
IPM-Motor mit einer konzentrierten Wicklung, der in Dreiecksform
angeordnete Dauermagneten aufweist). 15a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 15b zeigt die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mg1. 15c zeigt die Analyseergebnisse
für den Dauermagneten Mg2. 11d zeigt
die Analyseergebnisse für den Dauermagneten Mg3.
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In 15b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mg1 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 865 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 196 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 708 (kA/m).
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In 15c, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mg2 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 1277 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 335
(kA/m), und betrug der mittlere Wert desselben 870 (kA/m).
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In 15d, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mg3 zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 836 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben 319 (kA/m),
und betrug der mittlere Wert desselben 770 (kA/m).
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Wie
in 15b gezeigt ist, entstand im Fall des
Dauermagneten Mg1 ein im Wesentlichen gleichförmiges bzw.
gleichmäßiges umgekehrtes Magnetfeld an jedem
Eckabschnitt, wovon die beiden Eckabschnitte auf der Statorseite
ausgenommen blieben. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse
in 15c, dass im Fall des Dauermagneten
Mg2 das größte umgekehrte Magnetfeld an den sich
drehenden hinteren Abschnitten des Rotors entstand, während
die Intensität des umgekehrten Magnetfelds in Richtung
der sich drehenden vorderen Abschnitte des Rotors abnahm. Wie ferner
in
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15d gezeigt ist, wurde im Fall des Dauermagneten
Mg3 ein etwas zu großes umgekehrtes Magnetfeld im mittleren
Abschnitt erzeugt.
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16a und 16b zeigen
die Ergebnisse für das Analysemodel H in 8 (ein
SPM-Motor mit einer verteilten Wicklung). 16a ist
eine Vergrößerungsansicht der Dauermagneten. 16b zeigt die Analyseergebnisse für
den Dauermagneten Mh.
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In 16b, die die Analyseergebnisse für den
Dauermagneten Mh zeigt, betrug der maximale Wert des umgekehrten
Magnetfelds 981 (kA/M), betrug der minimale Wert desselben –440
(kA/m) und betrug der mittlere Wert desselben 328 (kA/m).
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Die
Ergebnisse in 16b zeigen, dass in den
Fällen des Dauermagneten Mh das größte
umgekehrte Magnetfeld an dem sich drehenden hinteren Eckabschnitt
des Rotors auf der Statorseite erzeugt wurde, während die
Intensität des umgekehrten Magnetfelds in Richtung eines
Eckabschnitts auf der Rotordrehachsenseite abnahm, der diagonal
von dem vorstehenden Eckabschnitt positioniert war.
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Basierend
auf den Analyseergebnisse für ein jeweiliges Modell wurde
angemerkt, dass selbst wenn das Muster einer Dauermagnetenanordnung
in einem IPM-Motor verändert wird, die Tendenz besteht,
dass ein großes umgekehrtes Magnetfeld an einem statorseitigen
Eckabschnitt des Dauermagneten entsteht. Zudem wurde angemerkt,
dass eine solche Tendenz auch für SPM-Motoren gilt.
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Dementsprechend
konnte also nachgewiesen werden, dass, wenn ein Dauermagnet, in
dem eine Koerzitivkraftverteilung, die in einer jeden der 2 bis 4 gezeigt
ist, realisiert wird, die Koerzitivkraftverteilung der Verteilung
von umgekehrten Magnetfeldern entspricht, die auf einen Dauermagneten
angewendet bzw. übertragen werden kann. Ein solcher Dauermagnet
weist optimierte Koerzitivkraftbereiche auf und kann daher mit einem
minimalen Herstellungskostenaufwand erhalten werden.
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Im
Fall eines Motors, der den vorstehenden Rotor mit darin eingebetteten
Magneten der vorliegenden Erfindung aufweist, weisen die einbettbaren bzw. versenkbaren
Dauermagneten eine gewünschte Koerzitivkraft und Magnetflussdichte
auf. Darüber hinaus sind die Herstellungskosten für
denselben erheblich geringer. Somit ist ein solcher Motor für
die in letzter Zeit entwickelten Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge
zu bevorzugen, für die dadurch mit einer Verbesserung der
Motorleistung und geringeren Motorherstellungskosten zu rechnen
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorstehend ausführlicher unter
Bezugnahme auf Beispiele beschrieben worden, obwohl der technische
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf dieselben beschränkt
ist. Verschiedene Veränderungen und Modifizierungen der
vorliegenden Erfindung können auch vorgenommen werden,
ohne vom Wesen und dem Schutzbereich derselben abzuweichen.
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Zusammenfassung
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Rotor für einen Motor
mit eingebetteten Magneten und Motor mit eingebetteten Magneten
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Rotor für einen Motor
mit eingebetteten Magneten und einen Motor mit eingebetteten Magneten,
wodurch die Herstellungskosten desselben erheblich vermindert werden
können, während eine gewünschte Koerzitivkraft
und Magnetflussdichte sichergestellt werden können. Ein
Rotor für einen Motor mit eingebetteten Magneten, der eine
Mehrzahl von darin eingebetteten Dauermagneten 21 aufweist,
wobei jeder Dauermagnet 21 mit einer Mehrzahl von magnetischen
Bereichen A bis D ausgebildet ist, die unterschiedliche Koerzitivkräfte
aufweisen, die basierend auf der Intensität des umgekehrten
Magnetfelds bestimmt werden, das auf jeden Dauermagneten 21 einwirkt,
vorausgesetzt, dass ein magnetischer Bereich mit einer relativ großen
Koerzitivkraft als ein Bereich bezeichnet wird, der durch eine verhältnismäßig
großes umgekehrtes Magnetfeld beeinflusst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 11-355985 [0005]
- - JP 2003-143788 A [0005]