-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, und bezieht
sich insbesondere auf eine rotierende elektrische Maschine, die
eine Geräuschminderung erzielt.
-
Stand der Technik
-
Allgemein
ist es erwünscht, eine Drehmomentwelligkeit und ein Verzahnungsdrehmoment
in einer rotierenden elektrischen Maschine, die an einem Fahrzeug
verbaut ist, zu verringern. Eine Drehmomentwelligkeit ist ein Ausmaß einer
Schwankung in einem Ausgangsdrehmoment, das als ein Prozentsatz
bezogen auf ein mittleres Drehmoment ausgedrückt wird,
und es ist allgemein bekannt, dass in einer rotierenden elektrischen
Maschine mit zunehmender Drehmomentwelligkeit Schwingungen und Geräusch
zunehmen.
-
Beispielsweise
beschreiben die
japanische Patent-Offenlegungsschrift
Nr. 2005-354798 , die
japanische
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-124281 und die
japanische Patent-Offenlegungsschrift
Nr. 2005-210826 rotierende elektrische Maschinen als rotierende
elektrische Maschinen, die eine Verringerung eines Verzahnungsdrehmoments erzielen.
-
In
Bezug auf die vorstehenden bekannten rotierenden elektrischen Maschinen
wird jedoch keinerlei technische Ausführung zum Verringern
einer Drehmomentwelligkeit einer bestimmten Ordnung bzw. eines bestimmten
Grads, mit Schwerpunkt darauf, beschrieben.
-
Insbesondere
geht keine der vorstehenden bekannten Ausführungen auf
ein Vermindern eines Geräuschs bzw. Störgeräuschs
einer bestimmten Ordnung ein, mit Schwerpunkt auf einer Wechselbeziehung
zwischen einer harmonischen Komponente von in der rotierenden elektrischen
Maschine erzeugtem Geräusch und einer Drehmomentwelligkeits-Komponente
der bestimmten Ordnung und einer Radialkraft-Komponente der bestimmten
Ordnung.
-
Das
heißt, dass in Bezug auf die vorstehenden bekannten rotierenden
elektrischen Maschinen der Tatsache keinerlei Aufmerksamkeit geschenkt wird,
dass bei in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugtem Motorgeräusch
eine Motorgeräusch-Komponente einer bestimmten Ordnung durch
die Fourier-Transformation vergrößert wird. Infolge
dessen kann das Motorgeräusch bei den vorstehenden, bekannten
rotierenden elektrischen Maschinen nicht ausreichend verringert
werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorstehend erörterten
Probleme, und der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine
rotierende elektrische Maschine zu schaffen, welche eine Geräuschminderung
erzielt.
-
In
einem Aspekt beinhaltet eine erfindungsgemäße
rotierende elektrische Maschine einen Stator mit einer Vielzahl
von Wicklungsphasen, die durch eine verteilte Wicklung gebildet
werden; einen Rotor mit einer Vielzahl von Magnetpolen und einem äußeren
Umfang, der dem Stator gegenüber liegt; eine erste Nut,
die in dem äußeren Umfang des Rotors ausgebildet
ist; und eine zweite Nut, die in einer Position ausgebildet ist,
die Referenzmagnetpolen, die der ersten Nut in Bezug auf die erste
Nut am nächsten liegen, der Magnetpole gegenüberliegt.
-
Die
rotierende elektrische Maschine beinhaltet darüber hinaus
eine Ausbuchtung, die zwischen der ersten Nut und der zweiten Nut
angeordnet ist und durch die erste und die zweite Nut definiert
wird, und ein Verhältnis einer Breite der halben Breite
der Ausbuchtung in einer Umfangsrichtung des Rotors zu einer Breite
der ersten Nut und der zweiten Nut in der Umfangsrichtung des Rotors
ist nicht kleiner als 0,37 und nicht größer als
6
-
Bevorzugt
ist die Breite der ersten Nut in der Umfangsrichtung des Rotors
nicht kleiner als 0,46 Grad und nicht größer als
3,45 Grad elektrischer Winkel, und ist die Breite der Ausbuchtung
in der Umfangsrichtung des Rotors nicht kleiner als 5,1 Grad und
nicht größer als 11,08 Grad.
-
Bevorzugt
ist die Breite der ersten Nut in der Umfangsrichtung des Rotors
nicht kleiner als 2,0 Grad und nicht größer als
3,45 Grad elektrischer Winkel, und ist die Breite der Ausbuchtung
nicht kleiner als 5,1 Grad und nicht größer als
8,0 Grad elektrischer Winkel.
-
Bevorzugt
ist eine Summe eines elektrischen Winkels der Breite der halben
Breite der Ausbuchtung in der Umfangsrichtung des Rotors und eines elektrischen
Winkels der Breite der ersten Nut in der Umfangsrichtung des Rotors
konstant.
-
Bevorzugt
dehnt sich die erste Nut von einer Referenzposition auf dem äußeren
Umfangs des Rotors ausgehend aus, weg von einer Mittenlinie der Referenzmagnetpole,
die der ersten Nut (51A) am nächsten liegen, und
ist die Referenzposition derart positioniert, dass ein elektrischer
Winkel, der durch eine imaginäre gerade Linie, die durch
die Referenzposition und einen Mittenpunkt des Rotors verläuft, und
durch eine Mittenlinie der Referenzmagnetpole gebildet wird, auf
15 bis 84 Grad festgelegt.
-
In
einem anderen Aspekt beinhaltet eine erfindungsgemäße
rotierende elektrische Maschine einen Stator mit einer Vielzahl
von Wicklungsphasen, die durch eine verteilte Wicklung gebildet
werden, einen Rotor mit einer Vielzahl von Magnetpolen und einem äußeren
Umfang, der dem Stator gegenüber liegt, einen Dauermagneten,
der in dem Rotor eingebettet ist und den Magnetpol definiert, und
eine Vielzahl von hervorstehenden Polabschnitten, die in dem Rotor
radial nach außen hin relativ zu dem Magneten positioniert
und in dem äußeren Umfang des Rotors in einem
Abstand voneinander in einer Umfangsrichtung des Rotors ausgebildet
sind.
-
Die
rotierende elektrische Maschine beinhaltet darüber hinaus
eine Nut, die in dem äußeren Umfang des Rotors
benachbart zu dem hervorstehenden Polabschnitt ausgebildet ist und
sich von einem Umfangsende des hervorstehenden Polabschnitts aus
zu einer Position zwischen dem Umfangsende und einer ersten Referenzposition
des Rotors ausdehnt, wobei die erste Referenzposition derart positioniert
ist, dass ein elektrischer Winkel, der durch eine imaginäre
gerade Linie, die durch die erste Referenzposition und einen Mittenpunkt
des Rotors verläuft, und durch eine Mittenlinie des Magnetpols
gebildet wird, auf 90 Grad festgelegt ist. Ferner ist bei dieser rotierenden
elektrischen Maschine ein Verhältnis eines elektrischen
Winkels der Nut in der Umfangsrichtung des Rotors zu einem elektrischen
Winkel des halben Winkels des hervorstehenden Polabschnitts in der
Umfangsrichtung des Rotors größer als 0 und nicht
größer als 0,07.
-
In
einem anderen Aspekt beinhaltet eine erfindungsgemäße
rotierende elektrische Maschine einen Stator mit einer Vielzahl
von Wicklungsphasen, die durch eine verteilte Wicklung gebildet
werden, einen Rotor mit einer Vielzahl von Magnetpolen und einem äußeren
Umfang, der dem Stator gegenüber liegt, eine Vielzahl von
hervorstehenden Polabschnitten, die in dem Rotor in dem äußeren
Umfang des Rotors in einem Abstand voneinander in einer Umfangsrichtung
des Rotors ausgebildet sind, und eine Nut, die in dem äußeren
Umfang des Rotors benachbart zu dem hervorstehenden Polabschnitt
ausgebildet ist. Ein elektrischer Winkel, der durch eine imaginäre
gerade Linie mit einem ersten Ende, die durch ein Ende des hervorstehenden
Polabschnitts in der Umfangsrichtung und einen Mittenpunkt des Rotors definiert
wird, und durch eine imaginäre Linie mit einem zweiten
Ende, die durch das andere Ende des hervorstehenden Polabschnitts
in der Umfangsrichtung und den Mittenpunkt des Rotors definiert
wird, gebildet wird, ist auf 84 Grad festgelegt.
-
Es
ist ab der Einreichung beabsichtigt, die vorstehend beschriebenen
Merkmale geeignet miteinander zu kombinieren.
-
In Übereinstimmung
der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen
Maschine kann eine bestimmte harmonische Geräuschkomponente
verringert werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine in Übereinstimmung
mit einem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
-
2 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der
in 1 mit II angegeben ist.
-
3 ist
eine vergrößerte Ansicht, die eine Nut und ihre
Umgebung zeigt.
-
4 ist
eine vergrößerte Ansicht, die Nuten und ihre Umgebungen
in der rotierenden elektrischen Maschine zeigt, wenn eine Breite
der Nuten einen elektrischen Winkel von 6 Grad aufweist.
-
5 ist
eine Schnittansicht, die eine Variation eines Rotors zeigt.
-
6 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 24.
Ordnung einer Drehmomentwelligkeit darstellen, die erzeugt wird,
wenn verschiedene Arten von rotierenden elektrischen Maschinen mit
unterschiedlichen Nutenbreiten angetrieben werden.
-
7 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit darstellen, die erzeugt wird, wenn
die verschiedene Arten von rotierenden elektrischen Maschinen mit
den unterschiedlichen Nutenbreiten angetrieben werden.
-
8 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 24.
Ordnung einer Radialkraft darstellen, die in dem Rotor erzeugt wird,
wenn die verschiedene Arten von rotierenden elektrischen Maschinen
mit den unterschiedlichen Nutenbreiten angetrieben werden.
-
9 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft darstellen, wenn die verschiedene Arten
von rotierenden elektrischen Maschinen mit den unterschiedlichen
Nutenbreiten angetrieben werden.
-
Beste Arten zur Ausführung
der Erfindung
-
Eine
rotierende elektrische Maschine bzw. Elektromaschine 1 in Übereinstimmung
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme
auf 1 bis 9 beschrieben. Es wird angemerkt,
dass gleiche oder entsprechende Elemente dieselben Bezugszeichen
haben, und die Beschreibung derselben nicht wiederholt werden wird.
-
1 ist
eine Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine in Übereinstimmung
mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 2 ist eine
vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der in 1 mit
II angegeben ist.
-
Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet die
rotierende elektrische Maschine 1 einen Stator 100 bzw.
ein Polgehäuse mit einer U-Phasen-Wicklung 110U,
einer V-Phasen-Wicklung 110V und einer W-Phasen-Wicklung 110W als
einer Vielzahl von Wicklungsphasen, die durch eine verteilte Wicklung
gebildet werden, und einen Rotor bzw. Anker oder Läufer 10 mit
Permanentmagneten 30 als einer Vielzahl von Magnetpolen
und einer äußeren Umfangsoberfläche (äußerer
Umfang) 13, die dem Stator 100 gegenüber
liegt.
-
Der
Stator 100 beinhaltet einen ringförmigen Kernkörper 103 und
ist durch Stapeln beispielsweise einer Vielzahl von magnetischen
Stahlplatten aufgebaut. Statorzähne 101, die radial
nach innen hervorstehen, sind auf einer inneren Umfangsoberfläche dieses
Kernkörpers 103 ausgebildet. Ein Schlitzabschnitt
(Ausnehmung) 102 ist zwischen diesen Statorzähnen 101 ausgebildet,
wobei sich jeder Schlitzabschnitt 102 zu dem inneren Umfang
des Kernkörpers 103 hin öffnet. Achtundvierzig
Schlitzabschnitte 102 sind in der rotierenden elektrischen
Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ausgebildet.
-
Die
U-Phasen-Wicklung 110U, die V-Phasen-Wicklung 110V und
die W-Phasen-Wicklung 110W als die Wicklungsphasen sind
um die Statorzähne 101 durch verteilte Wicklung
gewickelt. Das heißt, die rotierende elektrische Maschine 1 ist
ein Dreiphasen-Motor-Generator. Die U-Phasen-Wicklung 110U ist
auf einer äußersten Seite des Kernkörpers 103 positioniert,
und die V-Phasen-Wicklung 110V ist auf einer radial einwärts
gerichteten Seite relativ zu dieser U-Phasen-Wicklung 110U positioniert. Die
W-Phasen-Wicklung 110W ist auf einer radial einwärts
gerichteten Seite relativ zu dieser V-Phasen-Wicklung 110V positioniert.
-
Obwohl
die Wicklungen in diesem, in 1 gezeigten
Beispiel direkt um die Statorzähne 101 gewickelt
sind, kann jede Wicklung bzw. Spule alternativ zum Beispiel mit
einem dazwischen angeordneten Isolator befestigt sein.
-
Die
U-Phasen-Wicklung 110U, die V-Phasen-Wicklung 110V und
die W-Phasen-Wicklung 110W, die derart gewickelt sind,
werden mit Wechselsignalleistungen versorgt, die gegeneinander ausphasig
sind. Demzufolge werden magnetische Flüsse erzeugt, die
durch die jeweiligen Spulen 110U, 110V und 110W hindurch
treten.
-
Der
Rotor 10 beinhaltet einen zylinderförmigen Kernkörper 20,
der durch Stapeln von aus Eisen, Eisenmetall oder dergleichen hergestellten,
elektromagnetischen Stahlplatten erzeugt ist.
-
In
diesem Kernkörper 20 sind eine Vielzahl von Magnetaufnahmeabschnitten 20A bis 20R ausgebildet,
die zum Aufnehmen von Dauermagneten 30 in einem Abstand
voneinander in einer Umfangsrichtung des Kernkörpers 20 bereitgestellt
sind.
-
Der
Magnetaufnahmeabschnitt 20A beinhaltet ein Paar von Löchern 20A1 und 20A2,
welche in der Umfangsrichtung des Kernkörpers 20 geringfügig zueinander
beabstandet sind. Ein Dauermagnet 30 (30A) ist
in diesen Löchern 20A1 und 20A2 aufgenommen.
Ein Spalt 40 ist zwischen einer inneren Oberfläche
des Kernkörpers 20 erzeugt, jedes der Löcher 20A1, 20A2 und
den Dauermagneten 30 definierend. Dieser Spalt 40 ist
an jedem einen Ende des Dauermagneten 30 vorgesehen.
-
Eine
magnetische Polarität einer Oberfläche des in
dem Loch 20A1 auf der äußeren Umfangsoberflächenseite
des Kernkörpers 20 aufgenommenen Dauermagneten 30 und
eine magnetische Polarität einer Oberfläche des
in dem Loch 20A2 auf der äußeren Umfangsoberflächenseite
des Kernkörpers 20 aufgenommenen Dauermagneten 30 sind
gleich.
-
Jeder
von anderen Magnetaufnahmeabschnitten 20B bis 20H weist
ein Paar von Löchern wie in dem vorstehenden Magnetaufnahmeabschnitt 20A auf,
und jedes Loch nimmt einen Dauermagneten 30 auf.
-
Eine
magnetische Polarität von Dauermagneten 30, die
in einem der Magnetaufnahmeabschnitte 20A bis 20H auf
der äußeren Umfangsoberflächenseite des
Kernkörpers 20 aufgenommen sind, und eine magnetische
Polarität von Dauermagneten 30, die in einem beliebigen
anderen Magnetaufnahmeabschnitt 20A bis 20H aufgenommen
sind, der zu dem einen der Magnetaufnahmeabschnitte 20A bis 20H in
der Umfangsrichtung des Kernkörpers 20 auf der äußeren
Umfangsoberflächenseite des Kernkörpers 20 benachbart
ist, unterscheiden sich voneinander. Folglich ist die Anordnung
derart, dass sich die magnetische Polarität der Magnete 30,
die in den Magnetaufnahmeabschnitten 20A bis 20H der äußeren Umfangsoberflächenseite
aufgenommen sind, in der Umfangsrichtung des Kernkörpers 20 abwechselt. Die
rotierende elektrische Maschine 1 ist ein Motor-Generator
mit drei Phasen und acht Polen.
-
In
den 1 und 2 sind die magnetischen Eigenschaften
der Dauermagnete 30A, die in den jeweiligen Löchern 20A1 und 20A2 der
Magnetaufnahmeabschnitte 20A auf der äußeren
Umfangsoberflächenseite aufgenommen sind, gleich. Darüber hinaus
unterscheidet sich die magnetische Polarität der Dauermagnete 30A,
die in dem Magnetaufnahmeabschnitt 20A auf der äußeren
Umfangsoberflächenseite aufgenommen sind, und die magnetische Polarität
der Dauermagnete 30, die in den Löchern der Magnetaufnahmeabschnitte 20B und 20H,
die zu diesem Magnetaufnahmeabschnitt 20A auf der äußeren
Umfangsoberflächenseite benachbart sind, aufgenommen sind,
voneinander.
-
Demgemäß verläuft
eine Mittenlinie 11A der Magnetpole der Dauermagnete 30A,
die in dem Magnetaufnahmeabschnitt 20A aufgenommen sind, zwischen
dem Loch 20A1 und dem Loch 20A2 durch einen Mitten-
bzw. Zentralpunkt 120 des Kernkörpers 20.
Ferner verläuft eine imaginäre gerade Linie 12, die
einen elektrischen Winkel von 90 Grad in Bezug auf diese Mittenlinie 11 bildet,
zwischen dem Magnetaufnahmeabschnitt 20A und dem Magnetaufnahmeabschnitt 20B,
der in der Umfangsrichtung des Kernkörpers 20 zu
diesem Magnetaufnahmeabschnitt 20A benachbart ist, durch
den Mittenpunkt 120.
-
Auf
diese Art und Weise beinhaltet der Rotor 10 die Vielzahl
der Dauermagnete 30, und rotiert bzw. dreht sich der Stator 100 infolge
der Zufuhr von Wechselsignalleistung zu den Spulen 110U, 110V und 110W des
Stators 100. Der Rotor 10 ist an einer Radialwelle 130 fixiert,
die in einem Durchgangsloch eingesetzt ist, das in einem Mittenabschnitt
des Rotors 10 ausgebildet ist, und diese Radialwelle 130 ist drehbar
gelagert.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, ist ein hervorstehender Polabschnitt 60 auf
der äußeren Umfangsoberfläche 13 des
Rotors 10 ausgebildet, in einer radial nach außen
gerichteten Position des Rotors 10 relativ zu den Dauermagneten 30,
die in dem Magnetaufnahmeabschnitt 20 aufgenommen sind.
Eine Nut 14 ist in einer Umfangsoberfläche dieses
hervorstehenden Abschnitts 60 ausgeformt. Ein elektrischer
Winkel, der durch eine imaginäre gerade Linie, die durch den
Boden dieser Nut 14 und den Mittenpunkt 120 des
Rotors 10 verläuft, und durch die Mittenlinie 11 definiert
wird, ist nicht kleiner als 6 Grad und nicht größer
als 22 Grad.
-
Eine
Nut 51 ist in einer Position benachbart zu diesem hervorstehenden
Polabschnitt 60 in der Umfangsrichtung des Rotors 10 ausgeformt.
Die Nut 51 ist an gegenüber liegenden Endseiten
des hervorstehenden Polabschnitts 60 in der Umfangsrichtung positioniert.
In 2 ist eine Nut 51A am nächsten
zu dem Dauermagneten 30A unter allen der Dauermagnete 30.
Zwei Nuten 51A sind in Positionen ausgeformt, die in Bezug
auf die Mittenlinie 11A der Magnetpole der Dauermagnete 30A in
dem Rotor 10 symmetrisch sind. Diese zwei symmetrisch angeordneten
Nuten 51A definieren den obigen hervorstehenden Polabschnitt 60A.
-
3 ist
eine vergrößerte Ansicht, die die Nut 51A und
ihre Umgebung zeigt. Wie in 3 gezeigt
ist, ist ein elektrischer Winkel C, der durch eine imaginäre
gerade Linie 15, die durch ein Umfangsende bzw. Ende in
Umfangsrichtung 54A eines hervorstehenden Polabschnitts 60A und
einen Mittenpunkt O des Rotors verläuft, und durch die
Mittenlinie 11 der Magnetpole der Dauermagnete 30A definiert wird,
auf 84 Grad festgelegt, und ist eine Breite des hervorstehenden
Polabschnitts 60A in der Umfangsrichtung (elektrischer
Winkel C×2) auf 168 Grad (elektrischer Winkel) festgelegt.
Das heißt, der hervorstehende Polabschnitt 60 ist
symmetrisch in Bezug auf die Mittenlinie 11 ausgeformt.
-
Die
Nut 51A erstreckt sich von dem Umfangsende (Referenzposition) 54A dieses
hervorstehenden Polabschnitts 60A in Richtung zu einer
Referenzposition 53 in der Umfangsrichtung des Rotors 10.
Die Referenzposition 53 ist derart positioniert, dass der
elektrische Winkel, der durch eine imaginäre gerade Linie 12,
die durch die Referenzposition 53 und den Mittenpunkt des
Rotors 10 verläuft, und durch die Mittenlinie 11 der
Magnetpole der Dauermagnete 30A definiert wird, auf 90
Grad festgelegt.
-
Die
Nut 51A erstreckt sich von dem Umfangsende 54A des
hervorstehenden Polabschnitts 60A in Richtung zu der Referenzposition 53,
und erreicht eine Position zwischen dem Umfangsende 54A und
der Referenzposition 53.
-
Der
hervorstehende Abschnitt 60 ist für jeden Dauermagneten 30 ausgebildet,
und die Breite jedes hervorstehenden Abschnitts 60 ist
auf 168 Grad elektrischer Winkel festgelegt. Die Nut 51 ist
in einer Position benachbart zu diesem hervorstehenden Polabschnitt 60 ausgebildet.
Darüber hinaus befindet sich, wie zum Beispiel in 3 gezeigt
ist, ein Umfangsende 55A eines hervorstehenden Abschnitts 60B in
einer Position, die 84 Grad (elektrischer Winkel) ausgehend von
der Mittenlinie 11 der Dauermagneten 30B hin zu
den Dauermagneten 30A bildet, und ist eine Nut 51B in
der äußeren Umfangsoberfläche 13 des Rotors 10 benachbart
zu diesem Umfangsende 55A auf der Seite der Dauermagnete 30A ausgebildet.
-
Die
Nut 51A und die Nut 51B sind in Bezug auf die
imaginäre gerade Linie 12, die durch die Referenzposition 53 und
den Mittenpunkt O des Rotors 10 verläuft, symmetrisch
angeordnet, wie in 3 gezeigt ist.
-
Jede
Nut 51 hat dieselbe Breite, und falls die Breite jeder
Nut 51 kleiner als 6 Grad ist, wird eine Ausbuchtung bzw.
ein Vorsprung 52 zwischen den Nuten 51 definiert.
-
Folglich
wird, wie in 3 gezeigt ist, eine Ausbuchtung 52A zwischen
der Nut 51A und der Nut 51B definiert. Eine Umfangsmitte
einer Spitze dieser Ausbuchtung 52A befindet sich in einer
Position, die einen elektrischen Winkel von 90 Grad in Bezug auf die
Mittenlinien 11 der jeweiligen Magnetpole der Dauermagneten 30A und
der Dauermagneten 30B bildet.
-
Das
heißt, dass die vorstehende Referenzposition 53 an
der Umfangsmitte der Spitze der Ausbuchtung 52A positioniert
ist, und dass die Nuten 51A und 51B benachbart
zueinander auf beiden Seiten dieser Ausbuchtung 52A ausgeformt
sind.
-
Die
Breite jedes hervorstehenden Polabschnitts 60 in der Umfangsrichtung
ist auf 168 Grad (elektrischer Winkel) festgelegt, und hervorstehende Polabschnitte 60 sind
in regelmäßigen Intervallen in der äußeren
Umfangsoberfläche 13 des Rotors 10 angeordnet.
Demgemäß ist eine Breite eines Abschnitts zwischen
den hervorstehenden Polabschnitten 60 12 Grad (elektrischer
Winkel).
-
Daher
beträgt eine Summe eines elektrischen Winkels einer Breite
der halben Breite der Ausbuchtung 52 in der Umfangsrichtung
und eines elektrischen Winkels der Breite der Nut 51A oder
der Nut 51B 6 Grad (elektrischer Winkel). Das heißt,
dass unter der Annahme, dass in 3 die Breite
der Nut 51A in der Umfangsrichtung t1 Grad (elektrischer Winkel)
beträgt, und ferner die Breite der Ausbuchtung t2 Grad
(elektrischer Winkel) beträgt, t1 + t2/2 = 6 Grad. Der
elektrische Winkel von t1, der die Breite der Nut 51A in
der Umfangsrichtung repräsentiert, ist ein elektrischer
Winkel, der durch eine imaginäre gerade Linie, die durch
einen Punkt, der einen Abschnitt der größten Breite
in der Umfangsrichtung eines Öffnungskantenabschnitts der
Nut 51A definiert, und durch den Mittenpunkt O verläuft,
und durch eine imaginäre gerade Linie, die durch den anderen
Punkt und den Mittenpunkt O verläuft, definiert wird. Bei
der rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Nuten 51 in
einer Richtung einer Achse des Rotors 10 und haben eine
Breite in einer gleichmäßigen Quadratform. Darüber
hinaus haben die Nuten 51 auch eine gleichmäßige
Tiefe in der Axialrichtung des Rotors 10.
-
Außerdem
ist ein Verhältnis G der Breite t1 der Nut 51A zu
der Hälfte eines elektrischen Winkels C des hervorstehenden
Polabschnitts 60A in der Umfangsrichtung (= t1/(C/2)) größer
als 0 und nicht größer als 0,07. 4 ist
eine vergrößerte Ansicht, die die Nuten 51A, 51B und
ihre Umgebung in der rotierenden elektrischen Maschine 1 zeigt,
wenn die Breite der Nuten 51A und 51B einen elektrischen
Winkel von 6 Grad beträgt.
-
Wenn
die Nuten 51A und 51B einen elektrischen Winkel
von 6 Grad aufweisen wie in diesem Fall, stehen die Nuten miteinander
in Verbindung, und ist die Ausbuchtung 52 nicht definiert.
-
Obwohl
eine Nut 14 in den 1 bis 4 ausgeformt
ist und ebenfalls dazu dienen kann, eine Komponente 24.
Ordnung einer Drehmomentwelligkeit zu verringern, ist diese Nut 14 kein
wesentliches Merkmal. 5 ist eine Schnittansicht, die
eine Abwandlung des Rotors 10 zeigt, und die Nut 14 braucht nicht
ausgeformt zu sein, wie in 5 gezeigt
ist.
-
6 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 24.
Ordnung einer Drehmomentwelligkeit zeigt, die erzeugt wird, wenn
verschiedene Arten von rotierenden elektrischen Maschinen 1 mit
unterschiedlichen Breiten von Nuten 51 angetrieben werden. 7 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit darstellen. 8 ist ein
Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche eine Komponente 24.
Ordnung einer Radialkraft zeigen, die in dem Rotor erzeugt wird,
wenn die verschiedenen Arten von elektrischen Maschinen 1 mit
unterschiedlichen Breiten von Nuten 51 angetrieben werden. 9 ist
ein Diagramm, das Simulationsergebnisse zeigt, welche die Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft darstellen.
-
Geräusch
bzw. Lärm, das bzw. der infolge des Antriebs der rotierenden
elektrischen Maschine 1 erzeugt wird, besteht aus verschiedenen
Geräuschen, die einander überlagert sind. Bei
dem Motor-Generator mit drei Phasen und acht Polen, wie beispielsweise
der rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel, wird von Rauschkomponenten
jeweiliger Ordnungen, die durch die Fourier-Transformation der als
Ergebnis des Antriebs der rotierenden elektrischen Maschine erzeugten
Geräuschkomponenten erhalten werden, ein Geräusch 24.
Ordnung entsprechend dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Anzahl
von Phasen und der Anzahl von Polen höher bzw. lauter. Darüber
hinaus wird von den Geräuschkomponenten der jeweiligen
Ordnungen, die durch die Fourier-Transformation des als Ergebnis
des Antriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 erzeugten Geräuschs
erhalten werden, ein Geräusch einer Ordnung entsprechend
der Anzahl von Schlitzen ebenfalls höher bzw. lauter.
-
In 6 repräsentiert
eine horizontale Achse die Breite der Nut 51 im elektrischen
Winkel, und repräsentiert eine vertikale Achse auf der
linken Seite die Komponente 24. Ordnung der Drehmomentwelligkeit.
Ferner repräsentiert eine vertikale Achse auf der rechten
Seite unter der Annahme, dass die Komponente 24. Ordnung
der in der rotierenden elektrischen Maschine ohne die Nut 51 erzeugten
Drehmomentwelligkeit 100% ist, die Größe der Komponente 24.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit, die bei einer Abwandlung der Breite
jeder Nut erzeugt wird.
-
Wie
in 6 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass erwartet
werden kann, dass die Größe der Komponente 24.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit mit einer Zunahme der Breite (t1)
der Nut 51 kleiner wird. Mit der Verringerung der Komponente 24.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit kann die Komponente 24. Ordnung
des Motorgeräuschs, die durch die Fourier-Transformation
des bei dem Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 1 erzeugten
Motorgeräuschs erhalten wird, verringert werden.
-
Das
heißt, indem die Breite (t1) jeder der Nuten 51A und 51B in 3 größer
als 0 Grad (elektrischer Winkel) und nicht größer
als 6 Grad (elektrischer Winkel) gemacht wird, kann die Komponente 24.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit verringert werden.
-
Ferner
ist das Verhältnis der Breite t1 (elektrischer Winkel)
der Nut 51 in der Umfangsrichtung zu dem elektrischen Winkel
C (hervorstehender Polabschnitt), definiert durch eine imaginäre
gerade Linie 16, die durch ein Umfangsende 54A des
hervorstehenden Polabschnitts 60 und einen Mittenpunkt
O des Rotors 10 verläuft, und durch die Mittenlinie 11, größer
als 0 und nicht größer als 0,07.
-
In 8 repräsentiert
eine horizontale Achse die Breite der Nut 51 im elektrischen
Winkel, und repräsentiert eine vertikale Achse auf der
linken Seite die Komponente 24. Ordnung einer Radialkraft.
Ferner repräsentiert eine vertikale Achse auf der rechten Seite
unter der Annahme, dass die Komponente 24. Ordnung der
in der rotierenden elektrischen Maschine ohne die Nut 51 erzeugten
Radialkraft 100% ist, die Größe der Komponente 24.
Ordnung der Radialkraft, die bei einer Abwandlung der Breite jeder
Nut erzeugt wird.
-
Wie
in 8 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass erwartet
werden kann, dass die Größe der Komponente 24.
Ordnung der Radialkraft beträchtlich verringert werden
kann, wenn die Breite der Nut 51 in der Umfangsrichtung
größer als 0 Grad elektrischer Winkel ist. Mit
einer solchen Verringerung der Komponente 24. Ordnung der
Radialkraft wird die Komponente 24. Ordnung des Motorgeräuschs,
die erzeugt wird, wenn die rotierende elektrische Maschine angetrieben
wird, verringert. Das heißt, indem die Breite (t1) jeder
der Nuten 51A und 51B in 3 größer
als 0 Grad (elektrischer Winkel) und nicht größer
als 6 Grad (elektrischer Winkel) gemacht wird, kann die Komponente 24.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit bzw. der Radialkraft verringert
werden. Das Verhältnis der Breite t1 der Nut 51 in
der Umfangsrichtung zu dem elektrischen Winkel C (hervorstehender
Polabschnitt), definiert durch die imaginäre gerade Linie 16,
die durch ein Umfangsende 54A des hervorstehenden Polabschnitts 60 und
einen Mittenpunkt O des Rotors 10 verläuft, und
durch die Mittenlinie 11, ist größer
als 0 und nicht größer als 0,07.
-
In 9 repräsentiert
eine horizontale Achse die Breite der Nut 51 im elektrischen
Winkel, und repräsentiert eine vertikale Achse auf der
linken Seite eine Komponente 48. Ordnung der Radialkraft.
Ferner repräsentiert eine vertikale Achse auf der rechten Seite
unter der Annahme, dass die Komponente 48. Ordnung der
in der rotierenden elektrischen Maschine ohne die Nut 51 erzeugten
Radialkraft 100% ist, die Größe der Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft, die bei einer Abwandlung der Breite jeder
Nut erzeugt wird.
-
Wie
in 9 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft in einem niedrigen Bereich liegt, wenn die
Breite der Nut 51 in der Umfangsrichtung größer
als 0 Grad (elektrischer Winkel) ist. Folglich kann die Komponente 48. Ordnung
des Motorgeräuschs, das erzeugt wird, wenn die rotierende
elektrische Maschine 1 angetrieben wird, verringert werden.
-
Das
heißt, indem die Breite (t1) jeder der Nuten 51A und 51B in 3 größer
als 0 Grad (elektrischer Winkel) und nicht größer
als 6 Grad (elektrischer Winkel) gemacht wird, kann die Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft verringert werden. Das Verhältnis
der Breite t1 der Nut 51 in der Umfangsrichtung zu dem
elektrischen Winkel C (hervorstehender Polabschnitt), definiert
durch die imaginäre gerade Linie 16, die durch
ein Umfangsende 54A des hervorstehenden Polabschnitts 60 und
einen Mittenpunkt O des Rotors 10 verläuft, und
durch die Mittenlinie 11, ist größer
als 0 und nicht größer als 0,07.
-
Den
obigen Daten, die in den 6, 8 und 9 gezeigt
sind, kann entnommen werden, dass die Komponente 24. Ordnung
und die Komponente 48. Ordnung des Motorgeräuschs
durch Ausformen der Nut 51 und des hervorstehenden Abschnitts 60 derart,
dass das Verhältnis der Breite t1 der Nut 51 in
der Umfangsrichtung zu dem elektrischen Winkel C (hervorstehender
Polabschnitt), definiert durch die imaginäre gerade Linie 16,
die durch ein Umfangsende 54A des hervorstehenden Polabschnitts 60 und
einen Mittenpunkt O des Rotors 10 verläuft, und
durch die Mittenlinie 11, größer als
0 und nicht größer als 0,07 ist, verringert werden
können. In anderen Worten ist ersichtlich, dass die Komponente 24.
Ordnung und die Komponente 48. Ordnung des in der rotierenden
elektrischen Maschine erzeugten Geräuschs durch Bilden
eines elektrischen Winkels von 84 Grad zwischen dem Umfangsende 54A des hervorstehenden
Polabschnitts 60 und der Mittenlinie 11, und mit
diesem als eine Referenzposition dienenden Umfangsende 54A ferner
Ausformen der Nut so, dass sie sich zu einer dem hervorstehenden
Polabschnitt 60 des Rotors 100 gegenüber
liegenden Seite erstreckt, verringert werden können.
-
In 9 ist
darüber hinaus ersichtlich, dass die 48 Komponenten der
Radialkraft in einem Bereich verringert werden, in dem die Breite
der Nut 51 in der Umfangsrichtung kleiner als 3,45 Grad
elektrischer Winkel ist.
-
Wenn
die Breite t1 der Nut 51 somit auf 3,45 Grad elektrischer
Winkel festgelegt wird, wird die Breite t1 der Ausbuchtung 52 in
der Umfangsrichtung auf 5,1 Grad elektrischer Winkel festgelegt.
Da eine Summe einer Breite der halben Breite t2 der Ausbuchtung 5 (t2/2)
und der Breite t1 der Nut 51 6 Grad elektrischer Winkel
beträgt, nimmt die Breite t2 der Ausbuchtung 52 mit
einer Zunahme der Breite t1 der Nut 51 zu.
-
Demgemäß ist
ein Verhältnis der Breite der Nut 51 zu der Breite
der halben Breite t2 der Ausbuchtung 52 0,37 oder höher.
-
Das
heißt, durch Definieren der Ausbuchtung 52 und
der Nut 51 derart, dass das Verhältnis der Breite
der Nut 51 zu der Breite der halben Breite t2 der Ausbuchtung 52 0,37
oder höher ist, kann die Komponente 48. Ordnung
der Radialkraft auf ein niedriges Niveau gedrückt werden.
-
Da
es schwierig ist, die Nut 51 mit einer übermäßig
kleinen Breite auszuformen, wird die Breite t1 der Nut 51A bevorzugt
auf 0,46 Grad oder größer festgelegt. In diesem
Fall wird die Breite t2 der Ausbuchtung 52 auf 11,08 Grad
(elektrischer Winkel) festgelegt.
-
Demgemäß ist
das Verhältnis der Breite der Nut 51 zu der Breite
der halben Breite t2 der Ausbuchtung 52 bevorzugt nicht
kleiner als 0,37 und nicht größer als 6.
-
Es
ist darüber hinaus ersichtlich, dass die Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft dadurch verringert werden kann, dass die
Breite t1 der Nut 51 zu 2,0 Grad (elektrischer Winkel)
oder größer und 3,45 Grad (elektrischer Winkel)
oder kleiner gemacht wird. In diesem Fall hat die Breite t2 der
Ausbuchtung 52 in der Umfangsrichtung einen elektrischen
Winkel nicht kleiner als 5,1 Grad und nicht größer
als 8,0 Grad. Wenn die Nut 51 derart ausgeformt wird, dass die
eine Breite t1 innerhalb eines solchen Bereichs aufweist, werden
die Komponente 24. Ordnung der Drehmomentwelligkeit und
die Komponente 24. Ordnung der Radialkraft erneut auf ein
niedriges Niveau gedrückt, wie in den 6 und 8 gezeigt
ist. Demzufolge kann die Komponente 48. Ordnung des Geräuschs
ebenfalls verringert werden, während eine Verringerung
in der Komponente 24. Ordnung des Motorgeräuschs
gewährleistet wird.
-
In 7 repräsentiert
eine horizontale Achse die Breite der Nut 51 im elektrischen
Winkel, und repräsentiert eine vertikale Achse auf der
linken Seite die Komponente 48. Ordnung der Drehmomentwelligkeit.
Ferner repräsentiert eine vertikale Achse auf der rechten
Seite unter der Annahme, dass die Komponente 48. Ordnung
der in der rotierenden elektrischen Maschine ohne die Nut 51 erzeugten
Drehmomentwelligkeit 100% ist, die Größe der Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit, die bei einer Abwandlung der Breite
jeder Nut erzeugt wird.
-
Wie
in 7 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit verringert werden kann, wenn die
Breite t1 der Nut 51 kleiner als 3,45 Grad elektrischer
Winkel ist.
-
Das
heißt, es ist ersichtlich, dass sowohl die Komponente 48.
Ordnung der Radialkraft als auch die die Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit durch Definieren der Ausbuchtung 52 und der
Nut 51 derart, dass das Verhältnis der Breite
der Nut 51 zu der Breite der halben Breite t2 der Ausbuchtung 52 0,37
oder höher ist, verringert werden können.
-
Stärker
bevorzugt wird die Breite t1 der Nut 51 auf 2,3 Grad oder
größer und 3,45 Grad oder kleiner im elektrischen
Winkel festgelegt. Es ist ersichtlich, dass insbesondere die Komponente 48.
Ordnung der Drehmomentwelligkeit durch ein derartiges Ausformen
der Nut 51 verringert werden kann.
-
Wenn
die Breite t1 der Nut 51 innerhalb eines solchen Bereichs
festgelegt ist, werden die Komponente 24. Ordnung der Drehmomentwelligkeit
und die Komponente 24. Ordnung der Radialkraft erneut auf
ein niedriges Niveau gedrückt, wie in den 6 und 8
gezeigt ist. Es wird angemerkt, dass die vorstehenden, in den 6 bis 9 gezeigten
Simulationsergebnisse mittels Magnetfeldanalyse-Software, wie beispielsweise
J-MAG, berechnet wurden. Während die Ausführungsbeispiele
der Erfindung wie vorstehend beschrieben wurden, sollte klar sein,
dass die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele in jeder Hinsicht
darstellend und nicht beschränkend sind. Der Schutzumfang
der Erfindung wird durch die Definitionen und Begriff der Patentansprüche
bestimmt, und soll jegliche Modifikationen innerhalb der zu den Definitionen
und Begriffen der Patentansprüche äquivalenten
Reichweite und der Bedeutung einschließen. Ferner sind
die vorstehenden Zahlenwerte und dergleichen darstellend, ohne auf
die vorstehenden Zahlenwerte und Bereiche beschränkt zu
sein.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Die
Erfindung ist für eine rotierende elektrische Maschine
geeignet.
-
Zusammenfassung
-
Eine
rotierende elektrische Maschine beinhaltet einen Stator (100)
mit einer Vielzahl von Wicklungsphasen, die durch eine verteilte
Wicklung gebildet werden, einen Rotor (10) mit einer Vielzahl
von Magnetpolen und einem äußeren Umfang, der
dem Stator (100) gegenüber liegt, eine erste Nut
(51A), die in dem äußeren Umfang des
Rotors (10) ausgebildet ist; eine zweite Nut (51B),
die in einer Position ausgebildet ist, die Referenzmagnetpolen,
die der ersten Nut (51A) in Bezug auf die erste Nut (51A)
am nächsten liegen, der Magnetpole gegenüberliegt; und
eine Ausbuchtung (52), die zwischen der ersten Nut (51A)
und der zweiten Nut (51B) angeordnet ist und durch die
erste und die zweite Nut (51A, 51B) definiert
wird, wobei ein Verhältnis einer Breite der halben Breite
der Ausbuchtung in einer Umfangsrichtung des Rotors (10)
zu einer Breite der ersten Nut (51A) und der zweiten Nut
(51B) in der Umfangsrichtung des Rotors (10) nicht
kleiner als 0,37 und nicht größer als 6 ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-354798 [0003]
- - JP 2005-124281 [0003]
- - JP 2005-210826 [0003]