DE112016006917T5

DE112016006917T5 - Rotor, Elektromotor, Verdichter, Luftgebläse und Klimaanlage

Info

Publication number: DE112016006917T5
Application number: DE112016006917.0T
Authority: DE
Inventors: Koji Yabe; Yoshikazu Fujisue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2019-02-14
Also published as: JPWO2017208317A1; WO2017208317A1; US20190081523A1; US10615652B2; GB2565450A; KR102090829B1; CN109155551A; JP6710276B2; CN109155551B; GB2565450B; KR20180127453A; GB201815761D0

Abstract

Ein Rotor (2) umfasst ein elektromagnetisches Stahlblech (210) und einen Permanentmagneten (220). Das elektromagnetische Stahlblech (210) umfasst ein Magneteinsetzloch (201), einen Schlitz (202), einen ersten Endteil (21), einen zweiten Endteil (22), einen dritten Endteil (23), einen vierten Endteil (24) und einen fünften Endteil (25). Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 sind erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil (21) zum Magneteinsetzloch (201) ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze (P1) zwischen dem ersten Endteil (21) und dem zweiten Endteil (22) zum Magneteinsetzloch (201) ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze (P2) zwischen dem zweiten Endteil (22) und dem dritten Endteil (23) zum Magneteinsetzloch (2) ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor mit einem Permanentmagneten.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Um Geräusche eines Elektromotors zu reduzieren, wird ein Rotor verwendet, der durch das Stapeln einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen, die einen Schlitz aufweisen, erhalten wird. Im Elektromotor nimmt mit zunehmender Menge des von einem Stator erzeugten Magnetflusses (Magnetfluss zum Rotor hin) die Menge des Magnetflusses von im Rotor angeordneten Permanentmagneten ab. Dieses Phänomen wird allgemein als Entmagnetisierung bezeichnet (nachfolgend „Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft“ genannt). Wenn die Menge des Magnetflusses von den Permanentmagneten aufgrund der Entmagnetisierung abnimmt, sinkt der Wirkungsgrad des Elektromotors. In Anbetracht dieser Tatsache wurde zur Unterdrückung der Entmagnetisierung und der Geräuschreduzierung ein Rotor vorgeschlagen, bei dem die Neigung eines Schlitzes im elektromagnetischen Stahlblech angepasst wird (siehe z.B. Patentreferenz 1).
REFERENZEN ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTREFERENZ
Patentreferenz 1: WO 2013/114542
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Es besteht jedoch das Problem, dass die Entmagnetisierung in Abhängigkeit von einer Position oder einer Form des elektromagnetischen Stahlblechs nicht verbessert wird, was den Wirkungsgrad des Elektromotors verringert.
Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Entmagnetisierung eines in einem Rotor bereitgestellten Permanentmagneten zu verbessern.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Rotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, wobei das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil, und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil aufweist, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Entmagnetisierung eines in einem Rotor bereitgestellten Permanentmagneten verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine Teilschnittansicht, die eine Struktur eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Rotorkerns, in dem Permanentmagneten angeordnet sind, und eines Statorkerns schematisch darstellt.
3A ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Rotorkerns schematisch darstellt, und 3B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich C1 darstellt, der durch eine gestrichelte Linie in 3A angedeutet ist.
4A und 4B sind vergrößerte Ansichten, die einen Bereich C2 darstellen, der durch eine gestrichelte Linie in 3B angedeutet ist.
5 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines Rotorkerns eines Elektromotors gemäß einer ersten Variante schematisch darstellt.
6 ist eine Vorderansicht, die eine Struktur eines Rotorkerns eines Elektromotors gemäß einer zweiten Variante schematisch darstellt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils von einem von einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen des Rotorkerns schematisch darstellt.
8 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils von einem von einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen des Rotorkerns schematisch darstellt.
9 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen einem in einer Spule eines Stators fließenden Strom und einem Anteil [%] einer magnetischen Flussmenge von einem Permanentmagneten zeigt.
10A ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines elektromagnetischen Stahlblechs eines Elektromotors als Vergleichsbeispiel darstellt, und 10B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich C7 darstellt, der durch eine gestrichelte Linie in 10A angedeutet ist.
11 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Elektromotor 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
In einem orthogonalen xyz-Koordinatensystem in jeder Zeichnung bezieht sich eine z-Achsenrichtung (z-Achse) auf eine Richtung parallel zu einer Achsenlinie A1 (axiale Mitte) einer Welle 26 des Elektromotors 1 (nachfolgend „axiale Richtung“ genannt), eine x-Achsenrichtung (x-Achse) bezieht sich auf eine Richtung orthogonal zu der z-Achsenrichtung (z-Achse) und eine y-Achsenrichtung bezieht sich auf eine Richtung orthogonal sowohl zur z-Achsenrichtung als auch zur x-Achsenrichtung.
1 ist eine Teilschnittansicht, die eine Struktur des Elektromotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Rotorkerns 20, in dem Permanentmagneten 220 und ein Statorkern 31 angeordnet sind, schematisch darstellt. Ein Pfeil D1 stellt eine Richtung entlang der Außenumfänge eines Rotorkerns 20, des Rotors 2 und des Statorkerns 31 dar (im Folgenden „Umfangsrichtung“ genannt).
Der Elektromotor 1 umfasst den Rotor 2, einen Stator 3, eine Leiterplatte 4, einen Magnetsensor 5 zum Erfassen einer Rotationsposition des Rotors 2, eine Halterung 6 und die Lager 7a und 7b. Der Elektromotor 1 ist beispielsweise ein innenliegender-Permanentmagnet-Elektromotor. Auf der Leiterplatte 4 sind elektronische Komponenten, wie eine Steuerschaltung und der Magnetsensor 5 angebracht.
Der Rotor 2 umfasst den Rotorkern 20, zumindest einen Permanentmagneten 220 und die Welle 26. Eine Rotationsachse des Rotors 2 fällt mit der Achsenlinie A1 zusammen.
Der Stator 3 umfasst den Statorkern 31, eine Spule 32 und einen Isolator 33. Der Statorkern 31 wird beispielsweise durch das Stapeln einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen gebildet. Der Statorkern 31 ist kreisförmig ausgebildet. Die Spule 32 wird beispielsweise dadurch gebildet, dass ein Zuleitungsdraht um einen Zahnteil 31a des Statorkerns 31 mit dem dazwischenliegenden Isolator 33 gewickelt wird. Die Spule 32 ist durch den Isolator 33 isoliert. In dieser Ausführungsform sind der Statorkern 31, die Spule 32 und der Isolator 33 mit einem thermoplastischen Harz (Formharz), wie beispielsweise ungesättigtem Polyester, abgedeckt.
Der Rotor 2 ist in den Stator 3 mit einem dazwischenliegenden Spalt eingesetzt. Die Halterung 6 ist in eine Öffnung auf einer Lastseite (Lastseite des Elektromotors 1) des Stators 3 eingepresst. Die Welle 26 ist in das Lager 7a eingesetzt, und das Lager 7a ist an der Lastseite des Stators 3 befestigt. In der gleichen Weise ist die Welle 26 in das Lager 7b eingesetzt, und das Lager 7b ist an einer Gegenlastseite des Stators 3 befestigt.
Eine Struktur des Rotorkerns 20 wird nun beschrieben.
3A ist eine Draufsicht, die eine Struktur des Rotorkerns 20 schematisch darstellt. 3B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich C1 darstellt, der durch eine gestrichelte Linie in 3A angegeben ist ist. Die Permanentmagneten 220 sind im Rotorkern 20 (insbesondere einem Magneteinsetzloch 201) angeordnet, wie in den 3A und 3B dargestellt.
Wie in 3A dargestellt, verläuft eine Magnetpolmittellinie A2, die eine Magnetpolmitte anzeigt, durch die Mitte des Permanentmagneten 220 (Magneteinsetzloch 201) in einer Längsrichtung (x-Achsenrichtung in 3A) und die Achsenlinie A1. Eine Linie A3, die einen Zwischenpolteil anzeigt, verläuft zwischen benachbarten Permanentmagneten 220 (Magneteinsetzlöcher 201) und durch die Achsenlinie A1.
Der Rotorkern 20 ist durch das Stapeln einer Vielzahl von dünnen elektromagnetischen Stahlblechen 210 gebildet. Jedes der elektromagnetischen Stahlbleche 210 hat beispielsweise eine Dicke t0 von 0,1 mm bis 1 mm. In dieser Ausführungsform sind die elektromagnetischen Stahlbleche 210 in einer vorgegebenen Form ausgebildet. Das heißt, in dieser Ausführungsform hat die Vielzahl der elektromagnetischen Stahlbleche 210 die gleiche Struktur. Die Vielzahl der elektromagnetischen Stahlbleche 210 kann jedoch ein elektromagnetisches Stahlblech mit einer anderen Struktur aufweisen.
Jedes der elektromagnetischen Stahlbleche 210 umfasst zumindest ein Magneteinsetzloch 201, zumindest einen Schlitz 202, der ein Durchgangsloch (Spalt) ist, und ein Wellenloch 203, in das die Welle 26 eingesetzt ist. Das elektromagnetische Stahlblech 210 umfasst auch einen ersten Endteil 21, einen zweiten Endteil 22, einen dritten Endteil 23, einen vierten Endteil 24 und einen fünften Endteil 25, und der erste bis fünfte Endteil 21 bis 25 definieren den Schlitz 202.
Das elektromagnetische Stahlblech 210 ist durch Stanzen (Pressbearbeitung) mit einer Matrize in einer beliebigen Struktur geformt. Wenn eine innere Ecke des Schlitzes 202 in einen spitzen Winkel gestanzt wird, kann ein spitzer Abschnitt der Matrize leicht beschädigt werden. Im Schlitz 202 ist es zu bevorzugen, wenn die Ecken, die spitze Winkel bilden, weniger sind. Dadurch können die inneren Ecken des Schlitzes 202 abgerundet werden. In diesem Fall beträgt der Radius der Rundheit an jeder Ecke im Schlitz 202 beispielsweise 0,3 mm oder weniger.
In dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Magneteinsetzlöchern 201 (z.B. vier Magneteinsetzlöcher 201) in einem elektromagnetischen Stahlblech 210 ausgebildet. Die Magneteinsetzlöcher 201 verlaufen in der axialen Richtung.
Die Permanentmagneten 220 sind in die Magneteinsetzlöcher 201 eingesetzt. In dieser Ausführungsform bildet der in ein Magneteinsetzloch 201 eingesetzte Permanentmagnet 220 einen Magnetpol des Rotors 2. Eine Vielzahl von Permanentmagneten 220 kann in einem Magneteinsetzloch 201 angeordnet sein.
Die Permanentmagneten 220 sind Seltenerdmagnete, die als Hauptkomponente mindestens eines von Neodym, Bor und Dysprosium (auch Neodym-Seltenerdmagnete genannt) enthalten. In dieser Ausführungsform enthalten die Permanentmagneten 220 Eisen, Neodym, Bor und Dysprosium. Der Typ der Permanentmagneten 220 ist nicht auf das in dieser Ausführungsform beschriebene Beispiel beschränkt, und die Permanentmagneten 220 können aus anderen Materialien hergestellt sein.
Um die Kosten der Permanentmagneten 220 zu reduzieren, weisen die Permanentmagneten 220 vorzugsweise einen Dysprosiumgehalt von 4 Gew.-% oder weniger auf. Bei einem kleinen Dysprosiumgehalt nimmt die Koerzitivkraft der Permanentmagneten 220 ab, und es kommt leicht zu einer Entmagnetisierung. So kann die Permeanz durch Vergrößerung der Dicke der Permanentmagneten 220 in einer radialen Richtung des Rotors 2 (Rotorkern 20) (nachfolgend auch „radiale Richtung“ genannt) erhöht und die Entmagnetisierung der Permanentmagneten 220 kompensiert werden. Eine übermäßige Erhöhung der Dicke der Permanentmagneten 220 führt jedoch zu einer Kostenerhöhung. In Anbetracht dieser Tatsache beträgt in dieser Ausführungsform der Dysprosiumgehalt in den Permanentmagneten 220 4 Gew.-% oder weniger, und das elektromagnetische Stahlblech 210 weist den Schlitz 202 auf. Dadurch können die Kosten für die Permanentmagneten 220 reduziert und eine Entmagnetisierungseigenschaft verbessert werden.
Beide Enden (beide Enden in der Richtung orthogonal zur Magnetpolmittellinie A2) des in ein Magneteinsetzloch 201 eingesetzten Permanentmagneten 220 sind vorzugsweise nach außen (auf der Zwischenpolteilseite) um ±30° im elektrischen Winkel (±15° im mechanischen Winkel) in Bezug auf die Magnetpolmittellinie A2 angeordnet. Da der sich in der Umfangsrichtung erstreckende Schlitz 202 außerhalb der Enden der Permanentmagneten 220 in der radialen Richtung gebildet ist, können Harmonische einer induzierten Spannung und Drehmomentwelligkeiten reduziert werden.
Darüber hinaus werden in dieser Ausführungsform in dem elektromagnetischen Stahlblech 210 die Vielzahl von Schlitzen 202 (zum Beispiel acht Schlitze 202), die sich in der Umfangsrichtung erstrecken, außerhalb der Magneteinsetzlöcher 201 (die Permanentmagnete 220) in der radialen Richtung gebildet. Mit anderen Worten sind die Schlitze 202 so geformt, dass sie sich gegenüber den Permanentmagneten 220 neigen. Jeder der Schlitze 202 verläuft in der axialen Richtung. In dem in 3A dargestellten Beispiel sind zwei Schlitze 202 für ein Magneteinsetzloch 201 (d.h. ein Magnetpol) im elektromagnetischen Stahlblech 210 ausgebildet.
Der erste Endteil 21 ist angrenzend an den zweiten Endteil 22 und den fünften Endteil 25. Mit anderen Worten, ist der erste Endteil 21 zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem fünften Endteil 25 gebildet. Der erste Endteil 21 ist dem vierten Endteil 24 zugewandt. Der erste Endteil 21 ist an einer Position ausgebildet, die vom vierten Endteil 24 in der radialen Richtung nach innen beabstandet ist. Der erste Endteil 21 erstreckt sich in der Umfangsrichtung und neigt sich in Bezug auf die Längsrichtung des Permanentmagneten 220 (die Richtung orthogonal zur Magnetpolmittellinie A2 in der xy-Ebene). In dieser Ausführungsform ist der erste Endteil 21 eine Oberfläche (innere Oberfläche), die eine Innenwand des Schlitzes 202 bildet.
Der erste Endteil 21 definiert zusammen mit dem vierten Endteil 24 einen Spalt in der radialen Richtung. Dementsprechend durchfließt ein Magnetfluss des Permanentmagneten 220 den Spalt (d.h. den Schlitz 202) nur schwer, und ein Fluss des Magnetflusses ändert sich. Der erste Endteil 21 trägt zur Reduzierung von Harmonischen der induzierten Spannung, zur Reduzierung des pulsierenden Drehmoments und zur Reduzierung der Geräusche des Elektromotors 1 während der Rotation des Rotors 2 bei.
Der zweite Endteil 22 ist angrenzend an ein Ende des ersten Endteils 21 und ein Ende des dritten Endteils 23. Mit anderen Worten ist der zweite Endteil 22 zwischen dem ersten Endteil 21 und dem dritten Endteil 23 gebildet. Der zweite Endteil 22 ist an einer Position ausgebildet, die vom vierten Endteil 24 nach innen in der radialen Richtung beabstandet ist. In dem in den 3A und 3B dargestellten Beispiel erstreckt sich der zweite Endteil 22 parallel zur Längsrichtung des Permanentmagneten 220. Der zweite Endteil 22 kann sich erstrecken, so dass er sich in Bezug auf die Längsrichtung des Permanentmagneten 220 neigt. In dieser Ausführungsform ist der zweite Endteil 22 eine Oberfläche, die eine Innenwand des Schlitzes 202 bildet.
Der zweite Endteil 22 definiert zusammen mit dem vierten Endteil 24 einen Spalt in Richtung (y-Achsrichtung in 3B) orthogonal zur Längsrichtung des Permanentmagneten 220. Dementsprechend kann der Magnetfluss des Permanentmagneten 220 den Spalt (d.h. den Schlitz 202) nur schwer durchfließen, und ein Fluss des Magnetflusses ändert sich. Der zweite Endteil 22 trägt zur Reduzierung der Harmonischen einer induzierten Spannung, zur Reduzierung des pulsierenden Drehmoments und zur Reduzierung der Geräusche des Elektromotors 1 während der Rotation des Rotors 2 bei.
Der dritte Endteil 23 ist angrenzend an den zweiten Endteil 22 und den vierten Endteil 24. Mit anderen Worten ist der dritte Endteil 23 zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem vierten Endteil 24 gebildet. In dem in den 3A und 3B dargestellten Beispiel erstreckt sich der dritte Endteil 23 in Richtung (Richtung parallel zur Magnetpolmittellinie A2) orthogonal zur Längsrichtung des Permanentmagneten 220. Der dritte Endteil 23 kann sich erstrecken, so dass er sich in Bezug auf die Magnetpolmittellinie A2 neigt. In dieser Ausführungsform ist der dritte Endteil 23 eine Oberfläche (innere Oberfläche), die eine Innenwand des Schlitzes 202 bildet.
Wenn der dritte Endteil 23 nicht im elektromagnetischen Stahlblech 210 ausgebildet ist, bilden der zweite Endteil 22 und der vierte Endteil 24 eine innere Ecke des Schlitzes 202, und diese Ecke wird in einem spitzen Winkel gebildet. Wenn die innere Ecke des Schlitzes 202 in einem spitzen Winkel ist, ist die Breite des Schlitzes 202 klein, und es ist daher schwierig, die Richtung des Magnetflusses vom Permanentmagneten 220 aus zu begrenzen. Wenn die innere Ecke des Schlitzes 202 in einem spitzen Winkel ist, kann außerdem eine Matrize zum Stanzen des elektromagnetischen Stahlblechs 210 leicht beschädigt werden. Somit ist die innere Ecke des Schlitzes 202 vorzugsweise so geformt, dass sie nicht in einem spitzen Winkel ist. Mit anderen Worten ist es zu bevorzugen, dass weniger Ecken, die spitze Winkel bilden, im Schlitz 202 vorhanden sind.
Da der dritte Endteil 23 zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem vierten Endteil 24 gebildet ist, ist es möglich, die Ecke (innere Ecke des Schlitzes 202) zu bilden, die einen stumpfen Winkel (größer als 90°) zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem dritten Endteil 23 bildet. Mit anderen Worten kann der Schlitz 202 kann so geformt sein, dass der Winkel, der durch den zweiten Endteil 22 und den dritten Endteil 23 innerhalb des Schlitzes 202 gebildet ist, größer als 90° ist. In dieser Ausführungsform beträgt der Winkel, der durch den zweiten Endteil 22 und den dritten Endteil 23 innerhalb des Schlitzes 202 gebildet ist, 90°.
In ähnlicher Weise kann eine zwischen dem dritten Endteil 23 und dem vierten Endteil 24 (innere Ecke des Schlitzes 202) gebildete Ecke in einem stumpfen Winkel (größer als 90°) gebildet sein. In dieser Ausführungsform ist der Winkel, der durch den dritten Endteil 23 und den vierten Endteil 24 innerhalb des Schlitzes 202 gebildet ist, größer als 90°.
Das heißt, der dritte Endteil 23 kann eine Ecke bilden, die zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem vierten Endteil 24 (Ecke an der Zwischenpolteilseite im Schlitz 202) in einem stumpfen Winkel (größer als 90°) gebildet wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann der dritte Endteil 23 die Qualität der Matrize verbessern und die Begrenzung der Richtung des Magnetflusses durch den Permanentmagneten 220 verringern. Darüber hinaus trägt der dritte Endteil 23 zur Reduzierung der Harmonischen einer induzierten Spannung, zur Reduzierung des pulsierenden Drehmoments und zur Reduzierung von Geräuschen des Elektromotors 1 während der Rotation des Rotors 2 bei.
Der vierte Endteil 24 grenzt an den dritten Endteil 23 und den fünften Endteil 25. Mit anderen Worten ist der vierte Endteil 24 zwischen dem dritten Endteil 23 und dem fünften Endteil 25 gebildet. Der vierte Endteil 24 erstreckt sich in der Umfangsrichtung und neigt sich in Bezug auf die Längsrichtung des Permanentmagneten 220. Der vierte Endteil 24 ist dem ersten Endteil 21 zugewandt. Der vierte Endteil 24 ist an einer Position ausgebildet, die vom ersten Endteil 21 nach außen in der radialen Richtung beabstandet ist. In dieser Ausführungsform ist der vierte Endteil 24 eine Oberfläche (innere Oberfläche), die eine Innenwand des Schlitzes 202 bildet.
Der vierte Endteil 24 definiert zusammen mit dem ersten Endteil 21 einen Spalt in radialer Richtung. Dementsprechend durchläuft der Magnetfluss des Permanentmagneten 220 den Spalt (d.h. den Schlitz 202) nur schwer, und ein Fluss des Magnetflusses ändert sich. Der vierte Endteil 24 trägt zur Reduzierung der Harmonischen einer induzierten Spannung, zur Reduzierung des pulsierenden Drehmoments und zur Reduzierung der Geräusche des Elektromotors 1 während der Rotation des Rotors 2 bei.
Der fünfte Endteil 25 ist angrenzend an den vierten Endteil 24 und den ersten Endteil 21. Mit anderen Worten ist der fünfte Endteil 25 zwischen dem vierten Endteil 24 und dem ersten Endteil 21 gebildet. Der fünfte Endteil 25 erstreckt sich in der Richtung (Richtung parallel zur Magnetpolmittellinie A2) orthogonal zur Längsrichtung des Permanentmagneten 220 an der Magnetpolmittellinie im Schlitz 202. Dementsprechend kann der Magnetfluss des Permanentmagneten 220 in Richtung der Magnetpolmitte konzentriert werden. Der fünfte Endteil 25 kann sich in Bezug auf die Magnetpolmittellinie A2 neigen. In dieser Ausführungsform ist der fünfte Endteil 25 eine Oberfläche (innere Oberfläche), die eine Innenwand des Schlitzes 202 bildet. Der fünfte Endteil 25 trägt zur Reduzierung der Harmonischen einer induzierten Spannung, zur Reduzierung des pulsierenden Drehmoments und zur Reduzierung der Geräusche des Elektromotors 1 während der Rotation des Rotors 2 bei.
In dieser Ausführungsform ist der Schlitz 202 durch den ersten Endteil 21 bis zum fünften Endteil 25 (d.h. die fünf Endteile) definiert, kann aber durch sechs oder mehr Endteile definiert sein.
Der erste Endteil 21, der zweite Endteil 22, der dritte Endteil 23, der vierte Endteil 24 und der fünfte Endteil 25 können Kanten (Kanten parallel zur xy-Ebene) von Innenwänden sein, die das Magneteinsetzloch 201 bilden. In diesem Fall befinden sich der erste Endteil 21, der zweite Endteil 22, der dritte Endteil 23, der vierte Endteil 24 und der fünfte Endteil 25 an beliebigen Positionen in der z-Achsenrichtung auf derselben Ebene (xy-Ebene).
Die 4A und 4B sind vergrößerte Ansichten, die einen Bereich C2 darstellen, der durch eine gestrichelte Linie in 3B angegeben ist.
Ein in 4A dargestellter Abstand L1 ist ein Mindestabstand von einer Position (ohne eine Grenze P1) am ersten Endteil 21 bis zum Magneteinsetzloch 201 (Permanentmagnet 220). Ein Abstand L2 ist ein Mindestabstand von der Grenze P1 zwischen dem ersten Endteil 21 und dem zweiten Endteil 22 zum Magneteinsetzloch 201 (Permanentmagnet 220). Ein Abstand L3 ist ein Mindestabstand von einer Grenze P2 zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem dritten Endteil 23 bis zum Magneteinsetzloch 201 (Permanentmagnet 220). In dem in 4A dargestellten Beispiel ist der Abstand L1 ein Mindestabstand von der Grenze zwischen dem ersten Endteil 21 und dem fünften Endteil 25 (eine Position an dem ersten Endteil 21, die zum fünften Endteil 25 am nächsten liegt) bis zum Magneteinsetzloch 201 (Permanentmagnet 220).
Die Grenze P1 (erste Grenze) trennt beispielsweise den ersten Endteil 21 und den zweiten Endteil 22 voneinander. In einem Fall, in dem die Grenze P1 unklar ist, kann ein Abschnitt der Innenwand des Schlitzes 202 in der Mitte zwischen dem ersten Endteil 21 und dem zweiten Endteil 22 als die Grenze P1 angenommen werden. In einem Fall, in dem beispielsweise ein Bereich (Innenwand) zwischen dem ersten Endteil 21 und dem zweiten Endteil 22 in Form eines Kreisbogens gebildet wird, kann ein Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Teile auf der xy-Ebene als die Grenze P1 angenommen werden.
Die Grenze P2 (zweite Grenze) trennt beispielsweise den zweiten Endteil 22 und den dritten Endteil 23 voneinander. In einem Fall, in dem die Grenze P2 unklar ist, kann ein Abschnitt der Innenwand des Schlitzes 202 in der Mitte zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem dritten Endteil 23 als die Grenze P2 angenommen werden. In einem Fall, in dem beispielsweise ein Bereich (Innenwand) zwischen dem zweiten Endteil 22 und dem dritten Endteil 23 in Form eines Kreisbogens gebildet ist, kann ein Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Teils auf der xy-Ebene als die Grenze P2 angenommen werden.
Der Rotor 2 (insbesondere das magnetische Stahlblech 210) erfüllt die folgende Gleichung (1): $L1>L2 und L3 \geq L2$
In dem in 4A dargestellten Beispiel ist der Abstand L2 im Rotor 2 (insbesondere dem elektromagnetischen Stahlblech 210) gleich dem Abstand L3. Eine Beziehung zwischen dem Abstand L2 und L3 kann jedoch L3 > L2 sein. Wenn die Beziehung zwischen dem Abstand L2 und L3, L3 > L2 erfüllt, neigt sich der zweite Endteil 22 in Bezug auf die Längsrichtung des Permanentmagneten 220.
Im Allgemeinen, wenn der Abstand zwischen einem Schlitz und einem Permanentmagneten klein ist, nimmt die Permeanz des Permanentmagneten ab, und es kommt leicht zu einer Entmagnetisierung. Da der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) des Elektromotors 1 in dieser Ausführungsform den Ausdruck L3 ≥ L2 erfüllt, kann der Abstand zwischen dem Schlitz 202 (z.B. dem zweiten Endteil 22) und dem Permanentmagneten 220 groß gemacht und damit eine Entmagnetisierungseigenschaft verbessert werden.
Der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) erfüllt den Ausdruck L1 > L3. Dementsprechend kann der Schlitz 202 so geformt werden, dass er sich in der Umfangsrichtung erstreckt.
Der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) erfüllt den Ausdruck t2 > t1, wobei t1 ein Mindestabstand vom zweiten Endteil 22 zum vierten Endteil (z.B. ein Abstand von der Grenze P2 zu einer Grenze P3 zwischen dem dritten Endteil 23 und dem vierten Endteil 24) ist, und t2 ein Mindestabstand vom ersten Endteil 21 zum vierten Endteil 24 ist. Wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck t2 > t1 erfüllt, kann der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) erhalten werden, der die oben beschriebene Gleichung (1) erfüllt.
Die Grenze P3 trennt beispielsweise den dritten Endteil 23 und den vierten Endteil 24 voneinander. In einem Fall, in dem die Grenze P3 unklar ist, kann ein Abschnitt der Innenwand des Schlitzes 202 in der Mitte zwischen dem dritten Endteil 23 und dem vierten Endteil 24 als die Grenze P3 angenommen werden. In einem Fall, in dem beispielsweise ein Bereich (Innenwand) zwischen dem dritten Endteil 23 und dem vierten Endteil 24 in Form eines Kreisbogens gebildet ist, kann ein Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Teils in der xy-Ebene als die Grenze P3 angenommen werden.
Der Abstand t1 und die Dicke t0 des elektromagnetischen Stahlblechs 210 erfüllen den Ausdruck t1 ≥ t0. Dementsprechend kann das elektromagnetische Stahlblech 210 leicht gestanzt werden. Darüber hinaus kann bei Erfüllung der Beziehung von t1 ≥ t0 ein Spalt erhalten werden, der zur Begrenzung eines Flusses des Magnetflusses vom Permanentmagneten 220 (d.h. einer Breite des Schlitzes 202) erforderlich ist.
Ein in 4B dargestellter Abstand t4 ist ein Mindestabstand von einer Position am vierten Endteil 24 zur äußeren Umfangsoberfläche des Rotorkerns 20 (das elektromagnetische Stahlblech 210) (d.h. die Breite des elektromagnetischen Stahlblechs 210). Der Abstand t4 und die Dicke t0 des elektromagnetischen Stahlblechs 210 erfüllen den Ausdruck t4 > t0. Dementsprechend kann das elektromagnetische Stahlblech 210 leicht gestanzt werden. Darüber hinaus kann bei Erfüllung des Ausdrucks von t2 > t1 eine ausreichende Breite des elektromagnetischen Stahlblechs 210 vom vierten Endteil 24 bis zur äußeren Umfangsoberfläche des Rotorkerns 20 (das elektromagnetische Stahlblech 210) (d.h. Abstand t4) erhalten werden.
Im Allgemeinen, wenn ein elektromagnetisches Stahlblech durch Pressenbearbeitung gebildet wird, verschlechtert sich eine Entmagnetisierungseigenschaft. Insbesondere wird eine Entmagnetisierungseigenschaft eines elektromagnetischen Stahlblechs, das durch Pressenbearbeitung gebildet wird, von einem Endabschnitt des elektromagnetischen Stahlblechs in Abhängigkeit der Dicke des elektromagnetischen Stahlblechs verschlechtert. Das heißt, die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft in einer Breite in Abhängigkeit der Dicke des elektromagnetischen Stahlblechs erfolgt jeweils von jeder Innenwand des Schlitzes und der äußeren Umfangsoberfläche des elektromagnetischen Stahlblechs. Somit erfüllt der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) vorzugsweise den Ausdruck t4 ≥ 2 × t0. Auf diese Weise kann eine Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft reduziert und Harmonische einer induzierten Spannung reduziert werden.
Im Allgemeinen, wenn magnetische Sättigung in einem Bereich zwischen einem Schlitz und einem Permanentmagneten auftritt, nimmt die magnetische Permeabilität ab, und Permeanz des Permanentmagneten nimmt ab. Dementsprechend verschlechtert sich eine Entmagnetisierungseigenschaft. Im Allgemeinen, wenn die magnetische Sättigungsflussdichte B2 eines elektromagnetischen Stahlblechs einen Bereich von 1,6[T] bis 1,8[T] überschreitet, nimmt die magnetische Permeabilität schnell ab.
Die Menge des zwischen dem Schlitz 202 und dem Permanentmagneten 220 fließenden Magnetflusses wird als B1 × t3 ausgedrückt, wobei B1 [T: tesla] die magnetische Restflussdichte des Permanentmagneten 220 ist, und t3 ein Abstand zwischen der Grenze P1 und der Grenze P2 in der Richtung orthogonal zur Magnetpolmittellinie A2 ist.
Der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) erfüllt vorzugsweise die Ausdrücke von B2 ≥ B1 × t3/L2 und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8, wobei B2 [T: Tesla] die magnetische Sättigungsflussdichte des elektromagnetischen Stahlblechs 210 ist. Dementsprechend kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft unterdrückt werden.
Darüber hinaus erfüllt der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) vorzugsweise die Ausdrücke von B2 ≥ B1 × t3/L3 und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8. Dementsprechend kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft unterdrückt werden.
Insbesondere wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck 1.6 ≥ B1 × t3/L2 erfüllt, kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft wirksam unterdrückt werden.
Ebenso kann, wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck 1.6 ≥ B1 × t3/L3 erfüllt, die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft wirksam unterdrückt werden.
Im Allgemeinen nimmt die magnetische Permeabilität des elektromagnetischen Stahlblechs in einer Breite gleich der Dicke des elektromagnetischen Stahlblechs unter Berücksichtigung der Verformung beim Stanzen eines elektromagnetischen Stahlblechs ab. So wird in dieser Ausführungsform angenommen, dass die magnetische Permeabilität in einer Breite abnimmt, die der Dicke t0 des elektromagnetischen Stahlblechs 210 entspricht, ein Teil (Bereich), in dem die magnetische Permeabilität in einem durch den Abstand L2 angegebenen Bereich hoch ist, durch L2 - 2 × t0 ausgedrückt wird, und ein Teil (Bereich), in dem die magnetische Permeabilität in einem durch den Abstand L3 angegebenen Bereich hoch ist, durch L3 - 2 × t0 ausgedrückt wird.
Somit erfüllt der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) vorzugsweise die Ausdrücke B2 ≥ B1 × t3/(L2 - 2 × t0) und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8. Dementsprechend kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft effektiver unterdrückt werden.
Darüber hinaus erfüllt der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) vorzugsweise die Ausdrücke B2 ≥ B1 × t3/(L3 - 2 × t0) und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8. Dementsprechend kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft effektiver unterdrückt werden.
Somit ist der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210), der den Ausdruck 1.6 ≥ B1 × t3/(L2 - 2 × t0) erfüllt, ein Beispiel für einen am besten geeigneten Abstand L2 in dieser Ausführungsform.
In ähnlicher Weise ist der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210), der den Ausdruck 1.6 ≥ B1 × t3/(L3 - 2 × t0) erfüllt, ein Beispiel für einen am besten geeigneten Abstand L3 in dieser Ausführungsform.
Erste Variante
5 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines Rotorkerns 20a eines Elektromotors gemäß einer ersten Variante schematisch darstellt. Ein Bereich C3, der durch eine gestrichelte Linie in 5 angegeben ist, entspricht dem Bereich C1, der durch die gestrichelte Linie in 3A angegeben ist.
Der Rotorkern 20a unterscheidet sich vom Rotorkern 20 des Rotors 2 in der ersten Ausführungsform in der Struktur eines elektromagnetischen Stahlblechs 210a (insbesondere eines Magneteinsetzlochs 211) und dadurch, dass eine Vielzahl von Permanentmagneten 220 in ein Magneteinsetzloch 211 eingesetzt sind. Die anderen Aspekte sind die gleichen wie bei dem Rotorkern 20. Der Rotorkern 20a ist gemäß der ersten Ausführungsform auf den Rotor 2 des Elektromotors 1 anstelle des Rotorkerns 20 anwendbar.
Das elektromagnetische Stahlblech 210a umfasst Positionierungsteile 204 (erste Positionierungsteile), die die in das Magneteinsetzloch 211 eingesetzten Permanentmagneten 220 positionieren, und einen Positionierungsteil 205 (zweiter Positionierungsteil). Die Positionierungsteile 204 und der Positionierungsteil 205 sind z.B. Vorsprünge. In dem in 5 dargestellten Beispiel umfasst das elektromagnetische Stahlblech 210a zwei Positionierungsteile 204 und einen Positionierungsteil 205 für ein Magneteinsetzloch 211.
In dem in 5 dargestellten Beispiel werden zwei Permanentmagneten 220 (erster und zweiter Permanentmagnet) in ein Magneteinsetzloch 211 eingesetzt. Die zwei Permanentmagneten 220 werden durch die beidseitig der zwei Permanentmagneten 220 ausgebildeten Positionierungsteile 204 und das zwischen den zwei Permanentmagneten 220 gebildete Positionierungsteil 205 befestigt. So ist es möglich, zu verhindern, dass die zwei Permanentmagneten 220 aufeinander treffen.
Im Allgemeinen durchfließt ein Magnetfluss von einem Stator leicht einen Positionierungsteil (Vorsprung), so dass sich eine Entmagnetisierungseigenschaft in einigen Fällen verschlechtern kann. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem zwei oder mehr Permanentmagneten für einen Magnetpol (ein Magneteinsetzloch) verwendet werden, durch die Verwendung von Permanentmagneten mit größerer Dicke (z.B. die Dicke in der radialen Richtung) oder Permanentmagneten mit hohen Magnetkräften, die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft verbessert werden. In diesem Fall steigen jedoch die Kosten für die Permanentmagneten.
In Anbetracht dessen kann in der ersten Variante, auch bei Verwendung von zwei Permanentmagneten 220 für einen Magnetpol, die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft durch die in der ersten Ausführungsform beschriebene Gleichung (1) gelindert werden, so dass der hocheffiziente Rotor 2 (der Rotorkern 20a) erhalten werden kann.
Zweite Variante
6 ist eine Vorderansicht, die eine Struktur eines Rotorkerns 20b eines Elektromotors gemäß einer zweiten Variante schematisch darstellt.
7 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines elektromagnetischen Stahlblechs 210b von einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen des Rotorkerns 20b schematisch darstellt. Ein Bereich C4, der durch eine gestrichelte Linie in 7 angegeben ist, entspricht dem Bereich C1, der durch die gestrichelte Linie in 3A angegeben ist.
8 ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines elektromagnetischen Stahlblechs 210c von der Vielzahl der elektromagnetischen Stahlbleche des Rotorkerns 20b schematisch darstellt. Ein Bereich C5, der durch eine gestrichelte Linie in 8 angegeben ist, entspricht dem Bereich C1, der durch die gestrichelte Linie in 3A angegeben ist.
Der Rotorkern 20b unterscheidet sich vom Rotorkern 20 des Rotors 2 in der ersten Ausführungsform in der Struktur des elektromagnetischen Stahlblechs 210b (insbesondere Magneteinsetzloch 212a) und des elektromagnetischen Stahlblechs 210c (insbesondere Magneteinsetzloch 212b) und dadurch, dass eine Vielzahl von Permanentmagneten 220 in ein Magneteinsetzloch 212 eingesetzt sind. Die anderen Aspekte sind die gleichen wie beim Rotorkern 20. Der Rotorkern 20b ist gemäß der ersten Ausführungsform auf den Rotor 2 des Elektromotors 1 anstelle des Rotorkerns 20 anwendbar.
Das in 7 dargestellte elektromagnetische Stahlblech 210b unterscheidet sich von dem elektromagnetischen Stahlblech 210a in der ersten Variante dadurch, dass es keinen Positionierungsteil 205 umfasst, und ist in den anderen Aspekten identisch mit der ersten Variante. Das in 8 dargestellte elektromagnetische Stahlblech 210c unterscheidet sich von dem elektromagnetischen Stahlblech 210a in der ersten Variante dadurch, dass es keine Positionierungsteile 204 und 205 aufweist, und ist in den übrigen Aspekten identisch mit der ersten Variante.
Wie in 6 dargestellt, wird der Rotorkern 20b durch Stapeln der elektromagnetischen Stahlbleche 210b und der elektromagnetischen Stahlbleche 210c, die sich von den elektromagnetischen Stahlblechen 210b unterscheiden, gebildet. Die elektromagnetischen Stahlbleche 210b und 210c sind nicht auf eine bestimmte Kombination beschränkt (die Anzahl der gestapelten Bleche und eine Reihenfolge der Stapelung). In dem in 6 dargestellten Beispiel bilden die Vielzahl der elektromagnetischen Stahlbleche 210b eine obere Schicht und eine untere Schicht des Rotorkerns 20b, und die Vielzahl der elektromagnetischen Stahlbleche 210c bilden eine Zwischenschicht des Rotorkerns 20b. Die Anzahl der Permanentmagneten 220, die in ein Magneteinsetzloch 212 eingesetzt werden, kann eins sein.
Die Vorteile des Elektromotors 1 und des Rotors 2 gemäß der ersten Ausführungsform (einschließlich deren Varianten) werden im Folgenden beschrieben.
9 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen einem in einer Spule eines Stators fließenden Strom und einem Anteil [%] einer magnetischen Flussmenge von einem Permanentmagneten zeigt. In 9 stellt m0 eine Beziehung zwischen einem Anteil einer magnetischen Flussmenge und einem Strom in einem konventionellen Elektromotor dar, und m1 stellt eine Beziehung zwischen einem Anteil einer magnetischen Flussmenge und einem Strom in dem Elektromotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Vergleich zu dem konventionellen Elektromotor dar. Schlitze, die in elektromagnetischen Stahlblechen des konventionellen Elektromotors (m0 in 9) gebildet sind, werden gebildet, um L1 > L2 und L2 > L3 zu erfüllen. Die Schlitze 202, die in den elektromagnetischen Stahlblechen 210 des Elektromotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform (m1 in 9) ausgebildet sind, sind so ausgebildet, dass sie den Ausdrücken von L1 > L2 und L3 ≥ L2 entsprechen.
Wie in 9 dargestellt, findet in jedem der Elektromotoren mit steigendem Strom eine Entmagnetisierung der Permanentmagneten statt und die Menge des magnetischen Flusses nimmt ab. Allerdings wird eine große Menge an magnetischen Flusses von den Permanentmagneten 220 im Elektromotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform (m1 in 9) gehalten und eine Entmagnetisierungseigenschaft der Permanentmagneten 220 im Vergleich zum konventionellen Elektromotor (m0 in 9) verbessert. Das heißt, der Rotor 2 des Elektromotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform (einschließlich deren Varianten) erfüllt die vorstehend beschriebene Gleichung (1), und somit kann eine Entmagnetisierungseigenschaft der Permanentmagneten 220 im Vergleich zum Rotor mit herkömmlichen elektromagnetischen Stahlblechen verbessert werden.
Das heißt, da der Rotor 2 des Elektromotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform (einschließlich deren Varianten) die vorstehend beschriebene Gleichung (1) erfüllt, kann der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 220 und dem ersten und zweiten Endteil 21 und 22, die Endteile auf der Permanentmagnet-220-Seite von der Vielzahl von Endteilen sind, die den Schlitz 202 definieren, erhöht werden. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen dem Schlitz 202 und dem Permanentmagneten 220, so dass die Permeanz der Permanentmagneten 220 verbessert werden kann. Dadurch kann die Entmagnetisierung verbessert werden.
10A ist eine Draufsicht, die eine Struktur eines Teils eines elektromagnetischen Stahlblechs 300 eines Elektromotors als ein Vergleichsbeispiel schematisch darstellt. 10B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich C7 darstellt, der durch eine gestrichelte Linie in 10A angegeben ist. Ein Bereich C6, der durch eine gestrichelte Linie in 10A angegeben ist, entspricht dem Bereich C1, der durch die gestrichelte Linie in 3A angedeutet ist.
Eine in 10B dargestellte Grenze P4 entspricht der in 4A dargestellten Grenze P1, und eine Grenze P5 entspricht der in 4A dargestellten Grenze P2. Ein in 10B dargestelltes Endteil 41 entspricht dem in 4A dargestellten ersten Endteil 21, und ein Endteil 42 entspricht dem in 4A dargestellten zweiten Endteil 22.
Wie in 10B dargestellt, wird in einem Fall, in dem die Position und die Form eines Schlitzes 301, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt, durch vier Endteile 41, 42, 43 und 44 definiert sind, um die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 L2 zu erfüllen, eine innere Ecke des Schlitzes 301 (z.B. eine durch die Endteile 42 und 43 gebildete Ecke) in einem spitzen Winkel gebildet. In diesem Fall nimmt die Breite des Schlitzes 301 ab, so dass es schwierig ist, die Richtung des magnetischen Flusses vom Permanentmagneten 220 zu begrenzen. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die innere Ecke des Schlitzes in einem spitzen Winkel ist, eine Matrize zum Stanzen eines elektromagnetischen Stahlblechs leicht beschädigt werden.
In dieser Ausführungsform werden die Position und Form des Schlitzes 202, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt, durch mindestens fünf Endteile (z.B. der erste Endteil 21 bis fünfte Endteil 25) definiert, um die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 zu erfüllen, so dass eine Entmagnetisierungseigenschaft verbessert werden kann, und es ist möglich, das elektromagnetische Stahlblech 210 zu erhalten, die zur Vermeidung von Schäden an einer Matrize geeignet ist.
Wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck L1 > L3 erfüllt, kann der Schlitz 202 so geformt werden, dass er sich in der Umfangsrichtung erstreckt, und somit können Geräusche während der Rotation des Rotors 2 reduziert werden.
Wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck t2 > t1 erfüllt, kann eine ausreichende Breite des elektromagnetischen Stahlblechs 210 vom vierten Endteil 24 bis zur äußeren Umfangsoberfläche des Rotorkerns 20 (das elektromagnetische Stahlblech 210) (d.h. Abstand t4) erhalten werden, und das Stanzen des elektromagnetischen Stahlblechs 210 kann leicht durchgeführt werden.
Wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) den Ausdruck t1 ≥ t0 erfüllt, kann das Stanzen des elektromagnetischen Stahlblechs 210 leicht durchgeführt werden. Da die Beziehung von t1 ≥ t0 erfüllt ist, kann zusätzlich ein Spalt erhalten werden, der zum Begrenzen eines Flusses des magnetischen Flusses vom Permanentmagneten 220 (d.h. einer Breite des Schlitzes 202) notwendig ist.
Wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) die Ausdrücke B2 ≥ B1 × t3/L2 und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8 erfüllt, kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft unterdrückt werden.
Darüber hinaus, wenn der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) die Ausdrücke B2 ≥ B1 × t3/(L2 - 2 × t0) und 1.6 ≤ B2 [T] ≤ 1.8 erfüllt, kann die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft effektiv unterdrückt werden.
Im Allgemeinen, in einem Fall, in dem der Zahnmittelpunkt eines Stators mit einer Magnetpolmittellinie eines Rotors während der Rotation des Rotors zusammenfällt und eine Schlitzöffnung (ein Bereich zwischen den Zähnen) des Stators in der radialen Richtungsseite des Schlitzes angeordnet ist, werden Harmonische einer induzierten Spannung erhöht. In einem Fall, in dem beispielsweise ein Schlitz, der sich in einer Umfangsrichtung erstreckt, außerhalb eines Permanentmagneten in einer radialen Richtung gebildet wird, werden Harmonische einer induzierten Spannung leicht erhöht. Insbesondere wenn der Abstand vom Schlitz zur äußeren Umfangsoberfläche des Rotors klein ist, nimmt die magnetische Permeabilität eines elektromagnetischen Stahlblechs ab, und der über die Rotoroberfläche fließende magnetische Fluss wird gestört, so dass Harmonische einer induzierten Spannung zunehmen. In Anbetracht dessen erfüllt der Rotor 2 (insbesondere das elektromagnetische Stahlblech 210) in dieser Ausführungsform den Ausdruck t4 ≥ 2 × t0. Dementsprechend kann der Abstand vom Schlitz 202 zur äußeren Umfangsoberfläche des Rotors 2 vergrößert und damit Harmonische einer induzierten Spannung reduziert werden.
Gemäß der ersten Variante, selbst in einem Fall, in dem zwei Permanentmagenten 220 für einen Magnetpol eingesetzt werden, macht es die in der ersten Ausführungsform beschriebene Erfüllung der Gleichung (1) möglich, eine Entmagnetisierungseigenschaft zu verbessern und den hocheffizienten Rotor 2 (den Rotorkern 20a) zu erhalten.
Gemäß der zweiten Variante ermöglicht die Kombination der elektromagnetischen Stahlbleche 210b mit den Positionierungsteilen 204 und der elektromagnetischen Stahlbleche 210c ohne die Positionierungsteile 204 eine Verbesserung der Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft und eine Reduzierung der Kosten des Rotorkerns 20b. Darüber hinaus ermöglicht es die in der ersten Ausführungsform beschriebene Erfüllung von Gleichung (1), die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft zu verbessern und den hocheffizienten Rotor 2 (den Rotorkern 20b) zu erhalten.
Da der Elektromotor 1, wie oben beschrieben, den Rotor 2 umfasst, werden die Reduzierung von Harmonischen einer induzierten Spannung und Drehmomentwelligkeiten reduziert, und die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft kann unterdrückt werden. Darüber hinaus können die Herstellungskosten für den Rotor 2 und den Elektromotor 1 reduziert werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Klimaanlage 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
11 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Klimaanlage 10 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
Die Klimaanlage 10 (z.B. eine Kälteklimaanlage) gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine Inneneinheit 11 als ein Luftgebläse (erstes Luftgebläse), ein Kältemittelrohr 12, eine Außeneinheit 13 als ein Luftgebläse (zweites Luftgebläse), das über das Kältemittelrohr 12 mit der Inneneinheit 11 verbunden ist.
Die Inneneinheit 11 umfasst einen Elektromotor 11a (z.B. den Elektromotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform) und eine Luftblaseinheit 11b, die bei Antrieb durch den Elektromotor 11a Luft bläst. Die Luftblaseinheit 11b umfasst Flügel, die beispielsweise vom Elektromotor 11a angetrieben werden.
Die Außeneinheit 13 umfasst einen Elektromotor 13a (z.B. den Elektromotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform), eine Luftblaseinheit 13b, einen Verdichter 13c und einen Wärmetauscher (nicht dargestellt). Die Luftblaseinheit 13b bläst Luft, wenn sie vom Elektromotor 13a angetrieben wird. Die Luftblaseinheit 13b umfasst Flügel, die beispielsweise vom Elektromotor 13a angetrieben werden. Der Verdichter 13c umfasst einen Elektromotor 13d (z.B. den Elektromotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform), einen Verdichtungsmechanismus 13e (z.B. einen Kältemittelkreislauf), der durch den Elektromotor 13d angetrieben wird, und ein Gehäuse 13f, das den Elektromotor 13d und den Verdichtungsmechanismus 13e abdeckt.
In der Klimaanlage 10 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst zumindest eine von der Inneneinheit 11 und der Außeneinheit 13 den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Elektromotor 1 (einschließlich seiner Varianten). Insbesondere wird der in der ersten Ausführungsform beschriebene Elektromotor 1 (einschließlich seiner Varianten) als eine Antriebsquelle der Luftblaseinheit für zumindest einen der Elektromotoren 11a und 13a eingesetzt. Als der Elektromotor 13d des Verdichters 13c kann der in der ersten Ausführungsform beschriebene Elektromotor 1 (einschließlich seiner Varianten) verwendet werden.
Die Klimaanlage 10 kann Betriebe, wie einen Kühlbetrieb zum Zuführen von Kaltluft, und einen Erwärmungsbetrieb zum Zuführen von Warmluft aus der Inneneinheit 11 durchführen. In der Inneneinheit 11 ist der Elektromotor 11a eine Antriebsquelle für den Antrieb der Luftblaseinheit 11b. Die Luftblaseinheit 11b kann klimatisierte Luft zuführen.
Der in der ersten Ausführungsform beschriebene Elektromotor 1 (einschließlich seiner Varianten) kann an einer Einrichtung mit einer Antriebsquelle, wie beispielsweise einem Ventilator, einem Haushaltsgerät oder einer Werkzeugmaschine, sowie der Klimaanlage 10 angebracht werden.
In der Klimaanlage 10 gemäß der zweiten Ausführungsform wird der in der ersten Ausführungsform beschriebene Elektromotor 1 (einschließlich seiner Varianten) für zumindest einen der Elektromotoren 11a und 13a angewendet, so dass ähnliche Vorteile wie die in der ersten Ausführungsform beschriebenen erzielt werden können.
Darüber hinaus können gemäß der zweiten Ausführungsform durch Verwendung des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Elektromotors 1 (einschließlich seiner Varianten) die Luftgebläse (die Inneneinheit 11 und die Außeneinheit 13), der Verdichter 13c und die Klimaanlage 10 in einem effizienten Betrieb erhalten werden.
Im Allgemeinen wird ein Elektromotor in einem Verdichter bei Temperaturen von 100°C oder mehr eingesetzt, weshalb es notwendig ist, eine Verschlechterung der Entmagnetisierungseigenschaft zu verhindern. In Anbetracht dieser Tatsache können durch die Verwendung des in der ersten Ausführungsform als der Elektromotor 13d beschriebenen Elektromotors 1 die Kosten des Verdichters 13c reduziert und die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft unterdrückt werden.
Im Allgemeinen, wenn eine Fremdsubstanz in ein Luftgebläse eindringt oder das Luftgebläse einem Gegenwind ausgesetzt ist, tritt eine abrupte Änderung des Drehmoments eines Elektromotors oder ein verriegelter Zustand des Elektromotors auf. Dies führt zu einem abrupten Anstieg des Stroms zum Elektromotor und somit ist es notwendig, eine Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft zu verhindern. Dementsprechend können durch die Verwendung des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Elektromotors 1 als ein Elektromotor (z.B. der Elektromotor 11a oder 13a) eines Luftgebläses (z.B. die Luftblaseinheit 11b oder 13b) die Kosten des Luftgebläses reduziert und die Verschlechterung einer Entmagnetisierungseigenschaft unterdrückt werden.
Merkmale der Ausführungsformen und Merkmale der vorstehend beschriebenen Varianten können entsprechend kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
1, 11a, 13a, 13d Elektromotor, 2 Rotor, 3 Stator, 4 Leiterplatte, 5 Magnetsensor, 6 Halterung, 7a, 7b Lager, 10 Klimaanlage, 11 Inneneinheit (erstes Luftgebläse), 11b, 13b Luftgebläseeinheit, 12 Kältemittelrohr, 13 Außeneinheit (zweites Luftgebläse), 13c Verdichter, 13e Verdichter, 13e Verdichtungsmechanismus, 13f Gehäuse, 20, 20a, 20b Rotorkern, 21 erster Endteil, 22 zweiter Endteil, 23 dritter Endteil, 24 vierter Endteil, 25 fünfter Endteil, 26 Welle, 31 Statorkern, 31a Zahnteil, 32 Spule, 33 Isolator, 201, 211, 212a, 212b Magneteinsetzloch, 202 Schlitz, 203 Wellenloch, 204, 205 Positionierungsteil, 210, 210a, 210b, 210c elektromagnetisches Stahlblech, 220 Permanentmagnet.
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

WO 2013/114542 [0003]

Claims

Rotor, umfassend: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, wobei das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend an den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil aufweist, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der erste Endteil angrenzend an den fünften Endteil ist, und der Abstand L1 ein Abstand von einer Position an dem ersten Endteil, die zum fünften Endteil an nächsten liegt, zum Magneteinsetzloch ist.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor einen Ausdruck L1 > L3 erfüllt.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotor einen Ausdruck t2 > t1 erfüllt, wobei t1 ein Mindestabstand vom zweiten Endteil zum vierten Endteil ist, und t2 ein Mindestabstand vom ersten Endteil zum vierten Endteil ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Rotor einen Ausdruck t1 ≥ t0 erfüllt, wobei t0 eine Dicke des elektromagnetischen Stahlblechs ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rotor einen Ausdruck B2 ≥ B1 × t3/(L2 - 2 × t0) erfüllt, wobei t0 eine Dicke des elektromagnetischen Stahlblechs ist, t3 ein Abstand von der ersten Grenze zur zweiten Grenze ist, B1 eine magnetische Restflussdichte des ersten Permanentmagneten ist, und B2 eine magnetische Sättigungsflussdichte des elektromagnetischen Stahlblechs ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Rotor einen Ausdruck B2 ≥ B1 × t3/L2 erfüllt, wobei B1 magnetische Restflussdichte des ersten Permanentmagneten ist, B2 magnetische Sättigungsflussdichte des elektromagnetischen Stahlblechs ist, und t3 ein Abstand von der ersten Grenze zur zweiten Grenze ist.
Rotor nach Anspruch 6 oder 7, wobei die magnetische Sättigungsflussdichte des elektromagnetischen Stahlblechs 1,6 T oder mehr und 1,8 T oder weniger beträgt.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend einen zweiten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das elektromagnetische Stahlblech einen Positionierungsteil aufweist, der den ersten Permanentmagneten positioniert.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Permanentmagnet ein Seltenerdmagnet ist, der zumindest eines von Neodym, Bor und Dysprosium als eine Hauptkomponente enthält und einen Dysprosiumgehalt von 4 Gew.-% oder weniger aufweist.
Elektromotor, umfassend: einen Stator; und einen Rotor, wobei der Rotor aufweist: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend an den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil aufweist, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.
Verdichter, umfassend: einen Elektromotor; einen Verdichtungsmechanismus, der durch den Elektromotor angetrieben wird; und ein Gehäuse, das den Elektromotor und den Verdichtungsmechanismus bedeckt, wobei der Elektromotor aufweist: einen Stator; und ein Rotor, wobei der Rotor aufweist: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend an den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil umfasst, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.
Luftgebläse, umfassend: einen Elektromotor; eine Luftblaseinheit, die durch den Elektromotor angetrieben wird, wobei der Elektromotor umfasst: einen Stator; und ein Rotor, wobei der Rotor aufweist: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend an den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil aufweist, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor die Ausdrücke L1 > L2 und L3 ≥ L2 erfüllt, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.
Klimaanlage, umfassend: eine Inneneinheit; und eine Außeneinheit, die mit der Inneneinheit verbunden ist, wobei zumindest eine von der Inneneinheit und der Außeneinheit einen Elektromotor aufweist, wobei der Elektromotor aufweist: einen Stator; und einen Rotor, wobei der Rotor aufweist: ein elektromagnetisches Stahlblech, aufweisend ein Magneteinsetzloch und einen Schlitz, der außerhalb des Magneteinsetzlochs in einer radialen Richtung ausgebildet ist; und einen ersten Permanentmagneten, der in das Magneteinsetzloch eingesetzt ist, das elektromagnetische Stahlblech einen ersten Endteil, einen zweiten Endteil angrenzend an den ersten Endteil, einen dritten Endteil angrenzend an den zweiten Endteil, einen vierten Endteil angrenzend an den dritten Endteil und einen fünften Endteil angrenzend an den vierten Endteil aufweist, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Endteil den Schlitz definieren, und der Rotor die Ausdrücke erfüllt von L1 > L2 und L3 ≥ L2, wobei L1 ein Abstand vom ersten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, L2 ein Abstand von einer ersten Grenze zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil zum Magneteinsetzloch ist, und L3 ein Abstand von einer zweiten Grenze zwischen dem zweiten Endteil und dem dritten Endteil zum Magneteinsetzloch ist.