DE112016007009T5

DE112016007009T5 - Folgepoltyp-Rotor, Elektromotor und Klimaanlage

Info

Publication number: DE112016007009T5
Application number: DE112016007009.8T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Oikawa; Mineo Yamamoto; Hiroyuki Ishii; Hiroki ASO; Junichiro Oya; Yuto Urabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2019-03-14
Also published as: JP6599005B2; JPWO2017221341A1; GB2565473B; US11190069B2; KR20180136524A; GB201818390D0; GB2565473A; WO2017221341A1; US20190199149A1; CN109314418A

Abstract

Ein Folgepoltyp-Rotor 20 beinhaltet einen ersten Rotorkern 5-1, der ein erstes Einführungsloch aufweist, und einen zweiten Rotorkern, der ein zweites Einführungsloch aufweist, wobei der zweite Rotorkern so auf den ersten Rotorkern 5-1 gestapelt ist, dass das erste Einführungsloch und das zweite Einführungsloch zusammen einen Raum ausbilden, der einen Dauermagnet beherbergt. Das erste Einführungsloch weist eine Öffnung an einer ersten Umfangsposition des ersten Rotorkerns 5-1 auf und das zweite Einführungsloch ist zumindest an einer zweiten Umfangsposition des zweiten Rotorkerns verdeckt. Die zweite Umfangsposition entspricht der ersten Umfangsposition.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Folgepoltyp-Rotor, einen Elektromotor und eine Klimaanlage.
Hintergrund zum Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurden Seltenerdmagneten, die eine hohe Energiedichte aufweisen, wie z. B. gesinterte Neodym-Magnete, im Allgemeinen als Dauermagnete für Elektromotoren genutzt, die in Kompressoren von Klimaanlagen montiert wurden, um die Energiesparleistung der Klimaanlage zu verbessern. Elektromotoren, die gesinterte Neodym-Magnete verwenden, wurden für Ventilatoren von Klimaanlagen entwickelt.
Solche Dauermagnete sind teuer, da Dauermagnete wertvolle Seltenerdelemente enthalten. Deshalb existiert eine große Nachfrage nach einer Kostensenkung durch Reduzierung der Verbrauchsmenge und der Verarbeitungskosten von Dauermagneten.
Im Allgemeinen werden Dauermagnete hergestellt, indem ein Block in eine vorgegebene Form geschnitten wird. Deshalb steigen mit der steigenden Anzahl der in Elektromotoren verwendeten Dauermagnete auch die Verarbeitungskosten.
Als ein Verfahren zur Reduzierung der Anzahl der in Elektromotoren verwendeten Dauermagnete, gibt es ein Verfahren, bei dem ein Rotor mit so genannten Folgepolen ausgebildet wird. In einem in Patentliteratur 1 aufgezeigten Folgepoltyp-Rotor werden Magnetpole von Magneten, die durch Dauermagnete erzeugt werden, und Schenkelpole, die nicht von Dauermagneten erzeugt, aber in einem Kernmaterial ausgebildet werden, abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet. Deshalb ist die Anzahl der Magnetpole von Magneten und die Anzahl der Schenkelpole jeweils die Hälfte der Anzahl der Pole. Zusätzlich weisen die Magnetpole von Magneten, deren Anzahl die Hälfte der Anzahl von Polen ist, die gleiche Polarität auf und die Schenkelpole, deren Anzahl die Hälfte der Anzahl von Polen ist, weisen eine Polarität auf, die anders ist als eine Polarität der Magnetpole von Magneten. Somit ist bei dem Folgepoltyp-Rotor die Anzahl der Dauermagnete halb so groß wie die übliche Anzahl. Allerdings differiert beim Folgepoltyp-Rotor die Induktivität zwischen den Magnetpolen von Magneten und den Schenkelpolen und es entsteht ein Problem, dass Vibrationen und Geräusche aufgrund des Ungleichgewichts der Induktivität größer werden.
Aufgrund dieses Problems erfindet Patentliteratur 1 eine Form der Flussbarriere an beiden Enden jedes Dauermagnets im Folgepoltyp-Rotor, um dadurch die Asymmetrie der Induktivität zu verbessern, um Vibrationen und Geräusche zu reduzieren. Die Flussbarrieren sind Aushöhlungen, die an beiden Umfangsenden jedes Magneteinführungslochs ausgebildet werden und werden so ausgebildet, dass der Dauermagnet im Magneteinführungsloch angeordnet ist.
Referenzliste
Patentliteratur
Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-open No. 2012-244783
Zusammenfassung
Technisches Problem
Die Anzahl von Magneten im Folgepoltyp-Rotor ist halb so groß wie die eines gewöhnlichen IPM-Typ-Rotors (IPM - interior permanent magnet), der eine Anzahl von Dauermagneten verwendet, die der Gesamtzahl von Polen entspricht. Folglich erhöht sich in dem Folgepoltyp-Rotor die Umfangsbreite einer Brücke, die zwischen benachbarten Dauermagneten existiert, relativ und die Brücke kann nur schwer mit Magnetfluss gesättigt werden. Deshalb ist der magnetische Widerstand durch die Brücke kleiner als magnetischer Widerstand eines gewöhnlichen IPM-Typ-Rotors. Als Folge fließt im Folgepoltyp-Rotor Streufluss, der an einem Pol des N-Pols und des S-Pols eines Dauermagneten produziert wird, durch die Brücke zu dem anderen Pol des N-Pols und des S-Pols des Dauermagnets, was aufgrund des Streuflusses einen Rückgang in der induzierten Spannung hervorruft.
Um solch ein Problem zu lösen, kann durch Reduzieren der radialen Dicke einer dünnwandigen Brücke, die zwischen einer Flussbarriere und einer äußeren Umfangsfläche eines Rotorkerns ausgebildet wird, der magnetische Widerstand der dünnwandigen Brücke erhöht werden, um den Streufluss zu reduzieren. Jedoch wird bei dem herkömmlichen Folgepolrotor, der in Patentliteratur 1 aufgezeigt wird, ein Rotorkern durch Kernpressung hergestellt und somit ist die Reduzierung der Dicke einer dünnwandigen Brücke zur Erleichterung der Magnetflusssättigung derselben begrenzt. Insbesondere in einem kleinen Elektromotor ist es schwierig, die Dicke einer dünnwandigen Brücke zu reduzieren und somit existiert das Problem, dass die Streuflussrate sich erhöht und die Effizienz zurückgeht.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf das oben genannte gemacht und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Folgepoltyp-Rotor zu erzielen, der die Effizienz durch Reduzieren einer Verminderung in der magnetischen Kraft aufgrund von Streufluss verbessert, während die Herstellungskosten reduziert werden.
Lösung des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, beinhaltet ein Folgepoltyp-Rotor der vorliegenden Erfindung einen ersten Rotorkern, der ein erstes Einführungsloch aufweist und einen zweiten Rotorkern, der ein zweites Einführungsloch aufweist. Der zweite Rotorkern ist auf den ersten Rotorkern gestapelt, in einer Weise, dass das erste Einführungsloch und das zweite Einführungsloch zusammen einen Raum ausbilden, der einen Dauermagnet beherbergt. Das erste Einführungsloch weist eine Öffnung an einer ersten Umfangsposition des ersten Rotorkerns auf, das zweite Einführungsloch ist zumindest an einer zweiten Umfangsposition des zweiten Rotorkerns verdeckt, und die zweite Umfangsposition entspricht der ersten Umfangsposition.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Folgepoltyp-Rotor gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Effekt, dass es möglich ist, die Effizienz durch Reduzieren einer Verminderung in der magnetischen Kraft aufgrund von Streufluss zu verbessern, während die Herstellungskosten reduziert werden.
Figurenliste

1 ist eine Seitenschnittzeichnung eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Seitenschnittzeichnung eines in 1 veranschaulichten geformten Stators.
3 ist eine Seitenschnittzeichnung, die einen Zustand veranschaulicht, wo ein Rotor in den in 2 veranschaulichten geformten Stator eingeführt wird.
4 ist eine Seitenschnittzeichnung einer in 1 veranschaulichten Klammer.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Statorkerns, der aus einer Vielzahl von Kernsegmenten besteht und in einem Streifen ausgeprägt ist.
6 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem der in 5 ausgeprägte Statorkern in eine ringförmige Form gebogen wurde.
7 ist eine Schnittzeichnung eines Rotors, wobei alle Magnetpole von Dauermagneten ausgebildet werden.
8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Rotors, der in 7 veranschaulicht wurde.
9 ist eine Schnittzeichnung eines gewöhnlichen Folgepoltyp-Rotors.
10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 9 veranschaulichten Rotors.
11 ist eine erste Schnittzeichnung eines Folgepoltyp-Rotors gemäß der ersten Ausführungsform.
12 ist eine zweite Schnittzeichnung des Folgepoltyp-Rotors gemäß der ersten Ausführungsform.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, ausgebildet durch abwechselndes Stapeln von in 11 veranschaulichten ersten Rotorkernen und in 12 veranschaulichten zweiten Rotorkernen in axialer Richtung.
14 ist eine Seitenansicht des in 13 veranschaulichten Rotorkerns.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, der ausgebildet wird durch abwechselndes Stapeln erster Rotorkernblöcke in axialer Richtung, bei denen in jedem eine Vielzahl von in 11 veranschaulichten ersten Rotorkernen in axialer Richtung gestapelt ist, und zweiter Rotorkernblöcke, bei denen in jedem eine Vielzahl von in 12 veranschaulichten zweiten Rotorkernen in axialer Richtung gestapelt ist.
16 ist eine Seitenansicht des Rotorkerns, der in 15 veranschaulicht wird.
17 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, der ausgebildet wird durch Stapeln in axialer Richtung eines ersten Rotorkernblocks, in dem eine Vielzahl in 11 veranschaulichter erster Rotorkerne in der axialen Richtung gestapelt ist, und eines zweiten Rotorkernblocks in dem eine Vielzahl in 12 veranschaulichter zweiter Rotorkerne in der axialen Richtung gestapelt ist.
18 ist eine Seitenansicht des in 17 veranschaulichten Rotorkerns.
19 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, wo Harz auf den in 13, 15 oder 17 veranschaulichten Rotorkern aufgetragen wird.
20 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 19 veranschaulichten Rotorkerns.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden ein Folgepoltyp-Rotor, ein Elektromotor und eine Klimaanlage gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen begrenzt ist.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Seitenschnittzeichnung eines Elektromotors gemäß der ersten Ausführungsform. Ein in 1 veranschaulichter Elektromotor 100 beinhaltet einen geformten Stator 10, einen Rotor 20 und eine Metallklammer 30, die an einen axialen Endabschnitt des geformten Stators 10 angefügt ist. Der Elektromotor 100 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der Dauermagnete im Rotor 20 beinhaltet und von einem Wechselrichter angetrieben wird. Der Rotor 20 ist vom Typ eines Innenmagneten und vom Typ eines Folgepols.
Der geformte Stator 10 beinhaltet einen Stator 40 und ein Formharz 50, das den Stator 40 bedeckt. Die axiale Richtung des geformten Stators 10 deckt sich mit der axialen Richtung einer Welle 23 des Rotors 20. 1 veranschaulicht, als Komponenten des Stators 40, einen Statorkern 41, eine Spule 42, die um den Statorkern 41 gewickelt ist, einen Isolationsbereich 43, der am Statorkern 41 vorgesehen ist, und einen neutralen Anschluss 44b, der am Isolationsbereich 43 vorgesehen ist und dessen Details der Reihe nach beschrieben werden.
1 veranschaulicht auch einen Träger 45, der dem Isolationsbereich 43 beigefügt ist, ein Leitungsaustrittsteil 46, das am Träger 45 montiert ist, eine Leitung 47, die aus dem Leitungsaustrittsteil 46 austritt, einen integrierten Schaltkreis (IC - Integrated circuit) 49a, der an dem Träger 45 befestigt ist, und einen Hall-IC 49b, der an der Oberfläche des Trägers 45 auf der Seite des Rotors 20 befestigt ist.
Der Rotor 20 beinhaltet eine Wellenanordnung 27, einen Harzanteil 24, der den Körper des Rotors 20 und die Wellenanordnung 27 zusammenschließt, ein lastseitiges Wälzlager 21a, das an der Welle 23 befestigt ist und durch einen Lagerträger 11 des geformten Stators 10 gestützt wird, und ein der Lastseite gegenüberliegendes Wälzlager 21b, das an der Welle 23 befestigt ist und durch die Klammer 30 gestützt wird. Eine Lastseite 110 repräsentiert die Seite einer Endfläche beider Endflächen des Elektromotors 100, von der die Welle 23 hervorsteht, und eine der Lastseite gegenüberliegende Seite 120 repräsentiert die Seite einer Endfläche, an der die Klammer 30 bereitgestellt ist.
Die Wellenanordnung 27 beinhaltet eine Isolierhülse 26, die aus einem Paar von Isolierhülsen 26-1 und 26-2 besteht. Die Isolierhülse 26 ist zwischen dem der Lastseite gegenüberliegenden Wälzlager 21b und der Welle 23 bereitgestellt.
2 ist eine Seitenschnittzeichnung des geformten Stators, der in 1 veranschaulicht wird. In 2 sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen Komponenten wie denen in 1 zugeordnet. Der geformte Stator 10 weist eine Öffnung 10b auf, die ausgeformt ist an einem axialen Endabschnitt des geformten Stators 10. Der Rotor 20 wird in die Öffnung 10b eingeführt. An einem axialen Endabschnitt des geformten Stators 10, in den das lastseitige Wälzlager 21a des in die Öffnung 10b eingeführten Rotors 20 eingebaut wird, wird ein Loch 11a, das größer ist als der Durchmesser der Wellenanordnung 27 des in 1 veranschaulichten Rotors 20 ausgeformt. Die andere Konfiguration des geformten Stators 10 wird später beschrieben.
3 ist eine Seitenquerschnittzeichnung, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem der Rotor in den in 2 veranschaulichten geformten Stator eingeführt wurde. In 3 werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Komponenten wie denen in 1 zugeordnet. Der Rotor 20, der durch die Öffnung 10b des in 2 veranschaulichten geformten Stators 10 eingeführt wird, wird so angeordnet, dass die Lastseite der Wellenanordnung 27 durch das in 2 veranschaulichte Loch 11a an die Außenseite des geformten Stators 10 gezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das lastseitige Wälzlager 21a, das an der Welle 23 befestigt ist, gepresst bis das lastseitige Wälzlager 21a am Lagerträger 11 des geformten Stators 10 anstößt und wird durch den Lagerträger 11 gestützt. Der Lagerträger 11 ist ein axialer Endabschnitt des geformten Stators 10 und wird gegenüber der Öffnung 10b bereitgestellt.
Auf der der Lastseite gegenüberliegenden Seite der Wellenanordnung 27 ist das der Lastseite gegenüberliegende Wälzlager 21b befestigt. Die Befestigung des der Lastseite gegenüberliegenden Wälzlagers 21b ist im Allgemeinen eine Presspassung. Die Isolierhülse 26, die auf der Welle 23 aufgepresst und ausgeformt ist, wird zwischen dem der Lastseite gegenüberliegenden Wälzlager 21b und der der Lastseite gegenüberliegenden Welle 23 bereitgestellt, was später detaillierter beschrieben wird.
4 ist eine Seitenschnittzeichnung der in 1 veranschaulichten Klammer. Die Klammer 30 schließt die Öffnung 10b des geformten Stators 10 und stützt das der Lastseite gegenüberliegende Wälzlager 21b und wird in den geformten Stator 10 pressgepasst. Die Klammer 30 beinhaltet einen Lagerträger 30a und einen pressgepassten Abschnitt 30b, der aufgepresst ist auf den Lagerträger 30a. Der Lagerträger 30a stützt das der Lastseite gegenüberliegende Wälzlager 21b. Der pressgepasste Abschnitt 30b weist eine Ringform auf.
Die Anfügung der Klammer 30 an den geformten Stator 10 wird durchgeführt durch Presspassung des pressgepassten Abschnitts 30b in die Öffnung-10b-Seite eines Innenumfangsabschnitts 10a des geformten Stators 10. Der äußere Durchmesser des pressgepassten Abschnitts 30b ist um eine Spanne für die Presspassung größer als der innere Durchmesser des Innenumfangsabschnitts 10a des geformten Stators 10. Die Klammer 30 ist hergestellt aus einem Metall, das eine Leitfähigkeit aufweist, und ist z. B. ausgeformt aus galvanisiertem Stahlblech. Jedoch kann die Klammer 30 auch aus einem anderen Material als galvanisiertem Stahlblech ausgeformt werden. Das Material der Klammer 30 kann z. B. eine Aluminiumlegierung, eine austenitische nichtrostende Legierung, eine Kupferlegierung, Gusseisen, Stahl oder eine Eisenlegierung sein.
Die Konfiguration des geformten Stators 10 wird im Folgenden beschrieben. Der in 2 veranschaulichte geformte Stator 10 beinhaltet den Stator 40 und das Formharz 50 für die Formung. Ein ungesättigtes Polyesterharz wird als Formharz 50 verwendet. Eine Massenpressmischung (BMC - Bulk Molding Compound) mit diversen Zusätzen, die einem ungesättigten Polyesterharz zugegeben werden, ist besonders erstrebenswert für einen Elektromotor. Zum Beispiel weisen thermoplastische Harze wie Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyphenylensulfid (PPS) eine bessere Seite auf, da Ausläufer während des Formens recycelt werden können.
Ungesättigte Polyesterharze und BMC sind jedoch unübertroffen in der Bereitstellung von Maßgenauigkeit, da die ungesättigten Polyesterharze und BMC lineare Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die nahe heran kommen an die linearen Ausdehnungskoeffizienten von auf Eisen basierenden Materialien, wie z. B. dem Statorkern 41, dem lastseitigen Wälzlager 21a und dem der Lastseite gegenüberliegenden Wälzlager 21b, und weisen Wärmeschrumpfanteile von 1/10 oder weniger der Wärmeschrumpfanteile von thermoplastischen Harzen auf.
Außerdem weist, verglichen mit dem Fall, wo eine Außenhülle des Elektromotors 100 aus einem Metall wie Eisen oder Aluminium ausgeformt ist, eine Außenhülle des Elektromotors 100, die aus einem ungesättigten Polyesterharz und BMC ausgeformt ist, bessere Wärmeausbreitungseigenschaften auf. Außerdem, wenn eine Außenhülle des Elektromotors 100 aus einem Metall ausgeformt wird, wird das Metall, das die Außenhülle des Elektromotors 100 bildet, aufgrund von Isolationsproblemen von der Spule 42 und dem Träger 45 getrennt. Im Gegensatz dazu sind das ungesättigte Polyesterharz und BMC Isolierstoffe und stellen somit kein Isolationsproblem dar, selbst wenn sie die Spule 42 und den Träger 45 bedecken, und sie weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und haben somit ausgezeichnete Wärmeausbreitungseigenschaften, die dazu beitragen, die Leistungskraft des Elektromotors 100 zu erhöhen.
Das lastseitige Wälzlager 21a wird gestützt durch den Lagerträger 11, der aus dem Formharz 50 ausgeformt wird, und das der Lastseite gegenüberliegende Wälzlager 21b und die Klammer 30 werden gestützt durch den Innenumfangsabschnitt 10a, der aus dem Formharz 50 ausgeformt wird. Somit, wenn die Maßgenauigkeit des Formharzes 50 schlecht ist, sind die Achse des Rotors 20 und die Achse des Stators 40 falsch ausgerichtet, was zu Vibrationen und Geräuschen führt. Die Verwendung des ungesättigten Polyesterharzes und von BMC, die kleine Wärmeschrumpfungsprozentsätze aufweisen, erleichtert die Bereitstellung von Maßgenauigkeit nach der Formung.
Zusätzlich kann die Verwendung eines Harzes, das einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, ein Problem verursachen, dass die Lager klappern, wenn die Temperatur des Elektromotors 100 hochsteigt. Das ungesättigte Polyesterharz und BMC, deren lineare Ausdehnungskoeffizienten nahe an den linearen Ausdehnungskoeffizienten von auf Eisen basierenden Materialien wie z. B. dem Statorkern 41, dem lastseitigen Wälzlager 21a und dem der Lastseite gegenüberliegenden Wälzlager 21b, liegen, können somit falsche Ausrichtungen zwischen der Achse des Rotors 20 und der Achse des Stators 40 verhindern, unabhängig von der Temperatur des Elektromotors 100.
Ferner schränken das ungesättigte Polyesterharz und BMC den Stator 40 beim Aushärten ein und können somit Verformung des Stators 40 aufgrund der antreibenden Kraft des Elektromotors 100 verhindern und können Vibrationen und Geräusche unterdrücken.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm des Statorkerns, bestehend aus einer Vielzahl von Kernsegmenten und in einem Streifen ausgeprägt. Der in 5 veranschaulichte Statorkern 41 weist eine Vielzahl von Kernsegmenten 400 auf, die so angeordnet sind, dass jede der Vielzahl von Kernsegmenten 400 in Kontakt stehen mit einem anderen benachbarten der Vielzahl von Kernsegmenten 400. Jedes der Vielzahl von Kernsegmenten 400 weist ein Rückenjoch 401 und einen Zahn 402 auf, der vom Rückenjoch 401 absteht. Ein dünnwandiger Abschnitt 403, der die benachbarten Rückenjoche 401 verbindet, wird zwischen den Rückenjochen 401 bereitgestellt.
6 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem der in 5 veranschaulichte entwickelte Statorkern in eine Ringform gebogen wird. Der in 6 veranschaulichte ringförmige Statorkern 41 wird ausgeformt durch Bereitstellung der Spule 42 aus 1 für jeden der Vielzahl von in 5 veranschaulichten Zähnen 402 und dann durch Biegen einer streifenförmigen Kernsegment-400-Gruppe an den dünnwandigen Abschnitten 403 in eine Ringform.
Wie in den 5 und 6 veranschaulicht, erlaubt der aus einer Vielzahl von Kernsegmenten 400 bestehende Statorkern 41 der Spule 42 um ihn herumgewickelt zu werden, wenn er in einem Streifen ausgebildet wurde, und ermöglicht so die Verdichtung der Spule 42 und ist leistungsfähig für mehr Effizienz. Jedoch, da die Kernsegmente 400 über die dünnwandigen Abschnitte 403 verbunden sind, weist der Statorkern 41 eine niedrige Festigkeit auf, wenn er in Ringform ausgeformt wird. Für diejenigen, die eine große antreibende Kraft aufweisen, wie der Folgepoltyp-Elektromotor 100, ist es effektiv, den Statorkern 41 mit einem ungesättigten Polyesterharz zu formen, das heißt, den Statorkern 41 mit einem ungesättigten Polyesterharz zu bedecken.
Im Gegensatz zu der Struktur, bei der die benachbarten Rückenjoche 401 miteinander über dünnwandige Abschnitte 403 wie in 5 verbunden sind, kann der Statorkern 41, der aus einer Vielzahl von Kernsegmenten 400 besteht, eine Struktur aufweisen, bei der Stifte in zurückgesetzten und vorstehenden Formen an den Endabschnitten jedes Rückenjochs 401 ausgeformt sind, und die Stifte sind miteinander verbunden oder können eine Struktur aufweisen, bei der die voneinander getrennten Rückenjoche 401 durch Schweißen oder Gefüge befestigt werden. Durch Bedecken des so konfigurierten Statorkerns mit einem ungesättigten Polyesterharz, können Vibrationen und Geräusche reduziert werden.
Es ist wünschenswert, den Statorkern in dieser Weise komplett mit einem ungesättigten Polyesterharz zu bedecken. Wie in 2 veranschaulicht, ist es wünschenswert, dass der geformte Stator 10 konfiguriert ist, eine Beziehung T1>T2 zu erfüllen, wo T1 die Dicke von einem Außenumfangsabschnitt 41-1 des Statorkerns 41 zu einem Außenumfangabschnitt 10-1 des gesättigten Polyesterharzes ist, und T2 ist die Dicke von einem Innenumfangsabschnitt 41-2 des Statorkerns 41 zu einem Innenumfangsabschnitt 10-2 des ungesättigten Polyesterharzes.
Wenn die Dicke T2 zu groß wird, muss der Durchmesser des Rotors 20 reduziert werden und der Magnetspalt zwischen dem Statorkern 41 und dem Rotor 20 wird groß, wodurch sich die Eigenschaften des Elektromotors verschlechtern. Deshalb wird bei dem geformten Stator 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Festigkeit der Dicke T1 an einer Außenseite in der radialen Richtung erhöht, indem die Dicke T1 größer gewählt wird als die Dicke T2. Der Begriff „radiale Richtung“ bezeichnet die radiale Richtung des Rotors 20.
Wenn die Achse des Rotors 20 und die Achse des Stators 40 falsch ausgerichtet sind und dadurch ein Ungleichgewicht in dem Spalt zwischen dem Statorkern 41 und dem Rotor 20 verursachen, kommt eine antreibende Kraft aufgrund von Exzentrizität hinzu. Deshalb sollte Exzentrizität so weit wie möglich im Verbund minimiert werden. Mit Erhöhung der Dicke T2 tritt tendenziell ein entsprechendes Ungleichgewicht im Spalt auf. Folglich ist es effektiv, die Dicke T2 gleich Null zu setzen. In diesem Fall werden jedoch Räume zwischen den benachbarten Zähnen 402 des Statorkerns 41 bis zu den Zahnspitzen mit dem ungesättigten Polyesterharz gefüllt. Die antreibende Kraft beinhaltet eine Kraft, die die Zahnspitzen nach links und rechts rüttelt. Somit führt das komplette Auffüllen der Räume zwischen den Zähnen zu einer Reduktion des Einflusses dieser Kraft.
Für den in den 5 und 6 veranschaulichten Statorkern 41 kann durch Bereitstellen des ungesättigten Polyesterharzes an den geteilten Oberflächen 404 zwischen den benachbarten Kernsegmenten 400 der Einfluss der antreibenden Kraft, die auf die Zähne 402 wirkt, reduziert werden.
Deshalb werden im Statorkern 41 Löcher 405 in den geteilten Oberflächen 404 des in 6 veranschaulichten ringförmigen Statorkerns 41 ausgeformt. Jedes Loch 405 wird ausgeformt durch Bereitstellung einer Rille oder einer Nut zwischen den benachbarten Rückenjochen 401. Wenn ungesättigte Polyester an dem ringförmigen Statorkern 41 geformt werden, werden die Löcher 405 gefüllt mit ungesättigtem Polyesterharz. Die Löcher 405 müssen nicht im ganzen Bereich von einer axialen Endfläche zur anderen axialen Endfläche des Statorkerns 41 mit ungesättigtem Polyesterharz gefüllt werden und müssen nur leicht von einer axialen Endfläche des Statorkerns 41 gefüllt werden. In diesem Fall kann auch ein Effekt einer abnehmenden Vibration erwartet werden. Wenn die Löcher 405 vergrößert werden, um die Füllmenge zu erhöhen, weisen die Löcher 405 magnetisch mehr unerwünschte Effekte auf. Deshalb wird die Füllmenge entsprechend ermittelt. Die Löcher 405 in den geteilten Oberflächen 404 können eine Rillenform aufweisen, die offen ist zur äußeren Umfangsfläche des Statorkerns 41, oder eine Rillenform, die offen ist zu der Schlitz-406-Seite, um denselben Effekt bereitzustellen.
Als nächstes wird die Konfiguration des Rotors beschrieben. Im Folgenden wird mit Bezug auf die 7 und 8 die Konfiguration des Rotors mit allen Magnetpolen beschrieben, die durch Dauermagnete ausgeformt werden und mit Bezug auf die 9 und 10 wird ein gewöhnlicher Folgepoltyp-Rotor beschrieben.
7 ist eine Schnittzeichnung eines Rotors, bei dem alle Magnetpole durch Dauermagnete ausgeformt werden. 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 7 veranschaulichten Rotors. Ein in 7 veranschaulichter Rotor 20A beinhaltet einen ringförmigen Rotorkern 5A, zehn Magneteinführungslöcher 2A, die in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 5A ausgeformt werden, und zehn Dauermagnete 1A, die in den zehn Magneteinführungslöchern 2A einzeln angeordnet sind. Der Begriff „Umfangsrichtung“ bezeichnet die Umfangsrichtung des Rotors 20A.
Der Rotorkern 5A besteht aus einem Kernmaterial, das ein weiches Magnetmaterial ist und wird ausgeformt durch Stapeln einer Vielzahl elektromagnetischer Stahlbleche. Die Dauermagnete 1A sind Seltenerdmagnete in flacher, rechteckiger Querschnittform und sind gesinterte Neodym-Magnete, deren Hauptkomponente Neodym (Nd)-Eisen (Fe)-Bor (B) ist.
Jedes Magneteinführungsloch 2A besteht aus einer rechteckigen ersten Region 3A, in die der Dauermagnet 1A eingeführt wird und zwei zweiten Regionen 3B, in die der Dauermagnet 1A nicht eingeführt wird. Die zweiten Regionen 3B werden ausgeformt an beiden Längsenden der ersten Region 3A, einer an jedem Platz. Die zweiten Regionen 3B haben die Funktion von Flussbarrieren zur Unterdrückung von Streufluss gegen den in der ersten Region 3A eingeführten Dauermagnet 1A und haben die Funktion, eine magnetische Flussdichteverteilung über eine äußere Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5A nahe einer Sinuswelle zum Kurzschließen des magnetischen Flusses der Dauermagnete 1A, die in die benachbarten Magneteinführungslöcher 2A über den Rotorkern 5A eingesetzt sind, vorzunehmen.
Die zehn Magneteinführungslöcher 2A sind in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 5A angeordnet und sind gleich weit von einer Rotationsachse 6 entfernt arrangiert. Benachbarte Magneteinführungslöcher 2A sind mit Abstand angeordnet. Die Rotationsachse 6 deckt sich mit der Achse des Rotorkerns 5A. Die Magneteinführungslöcher 2A werden nahe der äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5A ausgeformt und erstrecken sich durch den Rotorkern 5A in der axialen Richtung.
Der Rotorkern 5A beinhaltet Brücken 4A1 und Brücken 4A2. Jede Brücke 4A1 wird ausgeformt zwischen der radialen Außenseite der zweiten Region 3B des Magneteinführungslochs 2A und der äußeren Umfangsoberfläche 51 des Rotorkerns 5A und jede Brücke 4A2 wird ausgeformt zwischen der zweiten Region 3B des Magneteinführungslochs 2A und der zweiten Region 3B des benachbarten Magneteinführungslochs 2A. Der Rotorkern 5A weist in der Mitte ein Welleneinführungsloch 7 auf.
Wie in 8 veranschaulicht, ist im Rotorkern 5A eine radiale Dicke t1 der Brücke 4A2 gleich wie eine Umfangsdicke t2 der Brücke 4A1 oder ist wenig größer als die Umfangsdicke t2 der Brücke 4A1.
Im Rotorkern 5A sind Magnetpole eines N-Pols und eines S-Pols auf der radialen Außenseite benachbarter Dauermagnete 1A angeordnet, das heißt, auf der äußeren Umfangsoberfläche-51-Seite. Folglich fließt Streufluss a von einem N-Pol zu dem anderen S-Pol. Zu diesem Zeitpunkt übermitteln im Rotor 20A die Brücke 4A1 und die Brücken 4A2 magnetischen Widerstand und reduzieren so die Streuflussmenge.
9 ist eine Schnittzeichnung eines gewöhnlichen Folgepoltyp-Rotors. 10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 9 veranschaulichten Rotors. Ein in 9 veranschaulichter Rotor 20B beinhaltet einen ringförmigen Rotorkern 5B und fünf Magneteinführungslöcher 2B, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der Magneteinführungslöcher 2B ist die Hälfte der Anzahl von Polen des Rotors 20B. Die fünf Magneteinführungslöcher 2B sind in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Die fünf Magneteinführungslöcher 2B sind gleich weit von der Rotationsachse 6 angeordnet. Die Rotationsachse 6 deckt sich mit der Achse des Rotorkerns 5B. Die fünf Magneteinführungslöcher 2B laufen durch den Rotorkern 5B in der axialen Richtung. Die Magneteinführungslöcher 2B sind in der Nähe einer äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5B ausgeformt und erstrecken sich in der Umfangsrichtung. Benachbarte Magneteinführungslöcher 2B sind in Abständen angeordnet. Der Rotorkern 5B weist in der Mitte ein Welleneinführungsloch 7 auf.
Der Rotorkern 5B ist aus einem Kernmaterial hergestellt, das ein weiches magnetisches Material ist, besonders wird es ausgeformt durch Stapeln einer Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen. Die Dicke der elektromagnetischen Stahlbleche liegt im Allgemeinen zwischen 0,1 mm und 0,7 mm.
Fünf Dauermagnete 1B werden einzeln in die fünf Magneteinführungslöcher 2B eingeführt. Die Dauermagnete 1B weisen zum Beispiel eine flache Form mit einem rechteckigen Querschnitt auf. Die Dicke jedes Dauermagnets 1B beträgt zum Beispiel 2 mm. Die Dauermagnete 1B sind Seltenerdmagnete und sind gesinterte Neodym-Magnete, die hauptsächlich aus Neodym (Nd)-Eisen (Fe)- Bor (B) bestehen.
Jedes Magneteinführungsloch 2B besteht aus einer rechteckigen ersten Region 3A, in die der Dauermagnet 1B eingeführt wird, und zwei zweiten Regionen 3B, in die der Dauermagnet 1B nicht eingeführt wird. Die zweiten Regionen 3B werden an beiden Längsenden der ersten Region 3A ausgeformt, einer an jedem Platz. Die zweiten Regionen 3B haben die Funktion von Flussbarrieren zur Unterdrückung von Streufluss a gegen den in der ersten Region 3A eingeführten Dauermagnet 1B und haben die Funktion, eine magnetische Flussdichteverteilung über eine äußere Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5B nahe einer Sinuswelle zum Kurzschließen des magnetischen Flusses der Dauermagnete 1A, die in die benachbarten Magneteinführungslöcher 2B über den Rotorkern 5B eingesetzt sind, vorzunehmen.
Der Rotor 20B weist zehn Magnetpole auf, die so angeordnet sind, dass sich die Polarität an der äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5B in der Umfangsrichtung abwechselt. Besonders der Rotor 20B weist fünf erste Magnetpole auf, die einzeln durch die fünf Dauermagnete 1B ausgeformt werden und die gleiche Polarität aufweisen, und fünf zweite Magnetpole, von denen jeder im Rotorkern 5B zwischen den zueinander benachbarten Dauermagneten 1B ausgeformt wird und eine Polarität aufweist, die anders ist als die Polarität der ersten Magnetpole. Im veranschaulichten Beispiel sind die ersten Magnetpole N-Pole und die zweiten Magnetpole sind S-Pole, aber die Pole können vertauscht sein. Die zehn Magnetpole des Rotors 20B sind in gleichen abgewinkelten Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet mit einer Polteilung von 360 Grad/10=36 Grad.
Folglich stellen im Folgepoltyp-Rotor 20B die fünf Dauermagnete 1B, die die Hälfte der Anzahl von Polen ausmachen, die fünf ersten Magnetpole einzeln bereit. Ferner sind die fünf zweiten Magnetpole, die die Hälfte der Anzahl von Polen ausmachen, jeweils im Kernmaterial des Rotorkerns 5B zwischen den zueinander benachbarten Dauermagneten 1B ausgeformt. Die zweiten Magnetpole sind sogenannte Schenkelpole und werden ausgeformt durch Magnetisieren des Rotors 20B.
Deshalb werden im Rotor 20B erste Magnetpolabschnitte 60, die die Dauermagnete 1B beinhalten und die ersten Magnetpole aufweisen, und zweite Magnetpolabschnitte 61, die Kernmagnetpolabschnitte sind, die nicht die Dauermagnete 1B beinhalten und die zweiten Magnetpole aufweisen, abwechselnd in der Umfangsrichtung des Rotors 20B angeordnet. Im Folgepoltyp-Rotor 20B ist die Anzahl von Polen eine gerade Zahl von vier oder mehr.
Die äußere Form des Rotorkerns 5B ist eine sogenannte Blütenkreisform. Die Blütenkreisform ist eine Form, bei der der äußere Durchmesser des Rotorkerns 5B das Maximum in den Polmitten 62 und 63 und das Minimum bei Zwischen-Pol-Räumen 64 erreicht, und ist eine Form, die Bögen von den Polmitten 62 und 63 zu den Zwischen-Pol-Räumen 64 ausformt. Die Polmitten 62 sind Polmitten der ersten Magnetpole und die Polmitten 63 sind Polmitten der zweiten Magnetpole. Im veranschaulichten Beispiel ist die Blütenkreisform eine Form, bei der zehn Blütenblätter derselben Form und derselben Größe in einem gleichen Winkel angeordnet sind. Deshalb ist der äußere Durchmesser des Rotorkerns 5B an den Polmitten 62 gleich wie der äußere Durchmesser des Rotorkerns 5B an den Polmitten 63. Die Umfangsbreite jedes Magneteinführungslochs 2B ist größer als die Polteilung.
Der Rotorkern 5B weist außerdem Brücken 5B1 und Brücken 5B2 auf. Jede Brücke 5B1 ist zwischen der radialen Außenseite der zweiten Region 3B des Magneteinführungslochs 2B und der äußeren Umfangsoberfläche 51 des Rotorkerns 5B ausgeformt, und jede Brücke 5B2 ist zwischen der zweiten Region 3B des Magneteinführungslochs 2B und der zweiten Region 3B des benachbarten Magneteinführungslochs 2B ausgeformt.
Im so konfigurierten Folgepoltyp-Rotor 20B sind die entsprechenden Magnetpole an der Außenseite benachbarter Dauermagnete 1B ein N-Pol und ein N-Pol und die Umfangsbreite der Brücke 5B2 zwischen den benachbarten Dauermagneten 1B ist größer als die Umfangsbreite der Brücke 4A2, die im Rotor 20A ausgeformt wird, der in 8 veranschaulicht wurde. Folglich wird der Abstand zwischen Brücken 5B1, die zueinander benachbart sind, durch die Brücke 5B2 erhöht und ein Weg von Streufluss a, der von einer Brücke 5B1 sickert, erreicht nicht die benachbarte andere Brücke 5B1 und sickert zum S-Pol des Dauermagneten 1B.
Das heißt, im Rotorkern 5B ist der Magnetwiderstand, übertragen durch die Brücken 5B1, kleiner als der Magnetwiderstand eines gewöhnlichen IPM und somit sickert der Magnetfluss, der am N-Pol eines Dauermagneten 1B der benachbarten Dauermagnete 1B erzeugt wurde, zum S-Pol eines Dauermagneten 1B, wobei er eine kurze Schleife des Magnetflusses ausformt und dadurch den Streufluss erhöht.
Außerdem ist die Reduzierung der Dicke der Brücken 5B1 aus Gründen der Verarbeitung während der Herstellung von Kernsegmenten, aus denen der Rotorkern 5B besteht, begrenzt. Deshalb gilt, je kleiner die Größe des Elektromotors, desto größer ist das Verhältnis der Größe der Brücken 5B1 zur Größe des Rotors und der Größe der Dauermagnete, und desto größer ist der Einfluss des Streuflusses a. Erhöht sich der Streufluss a, erhöht sich der Strom für den Elektromotor zur Erzeugung eines Drehmoments, was zu einem Rückgang der Effizienz des Elektromotors führt.
Um solch ein Problem zu lösen, ist der Rotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie folgt konfiguriert. 11 ist eine erste Schnittzeichnung eines Folgepoltyp-Rotors gemäß der ersten Ausführungsform. 12 ist eine zweite Schnittzeichnung des Folgepoltyp-Rotors gemäß der ersten Ausführungsform. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, der ausgeformt wird durch abwechselndes Stapeln erster Rotorkerne, die in 11 veranschaulicht wurden, und zweiter Rotorkern, die in 12 veranschaulicht wurden, in der axialen Richtung. 14 ist eine Seitenansicht des in 13 veranschaulichten Rotorkerns. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, der ausgeformt wurde durch abwechselndes Stapeln in der axialen Richtung von ersten Rotorkernblöcken, wobei in jedem eine Vielzahl erster Rotorkerne, die in 11 veranschaulicht wurden, in der axialen Richtung gestapelt sind, und von zweiten Rotorkernblöcken, wobei in jedem eine Vielzahl zweiter Rotorkerne, die in 12 veranschaulicht wurden, in der axialen Richtung gestapelt sind. 16 ist eine Seitenansicht des in 15 veranschaulichten Rotorkerns. 17 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, der durch Stapeln eines ersten Rotorkernblocks, in dem eine Vielzahl erster Rotorkerne, die in 11 veranschaulicht wurden, in der axialen Richtung gestapelt sind, und eines zweiten Rotorkernblocks, in dem eine Vielzahl von zweiten Rotorkernen, die in 12 veranschaulicht wurden, in der axialen Richtung gestapelt sind, in der axialen Richtung ausgeformt wurde. 18 ist eine Seitenansicht des Rotorkerns, der in 17 veranschaulicht wurde.
Ein Rotorkern 5 des Rotors 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet erste Rotorkerne 5-1 und zweite Rotorkerne 5-2, die in axialer Richtung des Rotorkerns 5 gestapelt sind. 11 veranschaulicht eine Schnittzeichnung jedes ersten Rotorkerns 5-1. 12 veranschaulicht eine Schnittzeichnung jedes zweiten Rotorkerns 5-2. Im Folgenden werden Unterschiede zum in 9 veranschaulichten Rotor 20B beschrieben und es werden dieselben Bezugszeichen denselben Komponenten wie denen des Rotors 20B ohne detaillierte Erklärungen zugeordnet.
Jeder erste Rotorkern 5-1 weist fünf Magneteinführungslöcher 1C als erste Einführungslöcher, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und Abdichtungen 8 auf, die in Kernabschnitten zwischen der radialen Außenseite der Magneteinführungslöcher 1C und einer äußeren Umfangsfläche 51 des ersten Rotorkerns 5-1 ausgeformt werden. Jedes Magneteinführungsloch 1C des ersten Rotorkerns 5-1 ist zusammengesetzt aus einer ersten Region 3CA in rechteckiger Form, in die ein Dauermagnet 1B eingeführt wird, und zwei zweiten Regionen 3CB, in die der Dauermagnet 1B nicht eingeführt wird. Die zweiten Regionen 3CB sind an beiden Längsseiten der ersten Region 3CA ausgeformt, eine an jedem Platz. Die zweiten Regionen 3CB haben die Funktion von Flussbarrieren zur Unterdrückung von Streufluss gegen den in der ersten Region 3CA eingeführten Dauermagnet 1B und haben die Funktion, eine magnetische Flussdichteverteilung über eine äußere Umfangsfläche 51 des ersten Rotorkerns 5-1 nahe einer Sinuswelle zum Kurzschließen des Magnetflusses der Dauermagnete 1B, die in die benachbarten Magneteinführungslöcher 1C über den ersten Rotorkern 5-1 eingesetzt wurden, vorzunehmen.
Eine zweite Region 3CB1 der zwei zweiten Regionen 3CB jedes Magneteinführungslochs 1C des ersten Rotorkerns 5-1 ist zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet und die andere zweite Region 3CB2 des ersten Rotorkerns 5-1 ist nicht zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet, sondern in der Umfangsrichtung geschlossen. Da die zweite Region 3CB1 zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet ist, ist der magnetische Widerstand der zweiten Region 3CB1 größer als der magnetische Widerstand der geschlossenen Region 3CB2. Folglich kann Streufluss im Vergleich zu einem Rotorkern, bei dem beide der zwei zweiten Regionen geschlossen sind, reduziert werden.
Wie die ersten Rotorkerne 5-1, beinhaltet jeder zweite Rotorkern 5-2 fünf Magneteinführungslöcher 1D als zweite Einführungslöcher, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und Abdichtungen 8, die in Kernabschnitten zwischen der radialen Außenseite des Magneteinführungslochs 1D und einer äußeren Umfangsfläche 51 des zweiten Rotorkerns 5-2 ausgeformt sind. Jedes Magneteinführungsloch 1D des zweiten Rotorkerns 5-2 besteht aus einer ersten Region 3DA in rechteckiger Form, in die ein Dauermagnet 1B eingeführt wird, und zwei zweiten Regionen 3DB, in die der Dauermagnet 1B nicht eingeführt wird. Die zweiten Regionen 3DB sind an beiden Längsseiten der ersten Region 3DA ausgeformt, eine an jedem Platz. Die zweiten Regionen 3CB sind an beiden Längsseiten der ersten Region 3CA ausgeformt, eine an jedem Platz. Die zweiten Regionen 3DB haben die Funktion von Flussbarrieren zur Unterdrückung von Streufluss gegen den in der ersten Region 3DA eingeführten Dauermagnet 1B und haben die Funktion, eine magnetische Flussdichteverteilung über eine äußere Umfangsfläche 51 des zweiten Rotorkerns 5-2 nahe einer Sinuswelle zum Kurzschließen des Magnetflusses der Dauermagnete 1B, die in die benachbarten Magneteinführungslöcher 1D über den ersten Rotorkern 5-2 eingesetzt wurden, vorzunehmen.
Eine zweite Region 3DB1 der zwei zweiten Regionen 3DB jedes Magneteinführungslochs 1D des zweiten Rotorkerns 5-2 ist zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet, sondern ist in der Umfangsrichtung geschlossen, und die andere zweite Region 3DB2 ist nicht zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet, sondern ist in der Umfangsrichtung geschlossen. Da die zweite Region 3DB1 zur äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 geöffnet ist, ist der magnetische Widerstand der zweiten Region 3DB1 größer als der magnetische Widerstand der geschlossenen Region 3DB2. Folglich kann Streufluss im Vergleich zu einem Rotorkern, wo beide der zwei zweiten Regionen geschlossen sind, reduziert werden.
Der Rotorkern 5, der in den 13 und 14 veranschaulicht wurde, wird ausgeformt durch abwechselndes Stapeln der ersten Rotorkerne 5-1 und der zweiten Rotorkerne 5-2 in der axialen Richtung. Der Rotorkern 5, der in den 15 und 16 veranschaulicht wurde, wird ausgeformt durch abwechselndes Stapeln in der axialen Richtung von ersten Rotorkernblöcken 5-11, wobei in jedem eine Vielzahl von ersten Rotorkernen 5-1, veranschaulicht in 11, in der axialen Richtung gestapelt sind, und zweiten Rotorkernblöcken 5-21, wobei in jedem eine Vielzahl von zweiten Rotorkernen 5-2, veranschaulicht in 12, in der axialen Richtung gestapelt sind. Der Rotorkern 5, der in den 17 und 18 veranschaulicht wurde, wird ausgeformt durch Stapeln eines ersten Rotorkernblocks 5-11 und eines zweiten Rotorkernblocks 5-21 in der axialen Richtung.
Im Rotorkern 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine der zwei Brücken 5B1, die, wie in den 10 und 11 veranschaulicht, an beiden Seiten jedes Dauermagneten 1B vorhanden sind, entfernt, so dass der Rotorkern 5 einen größeren magnetischen Widerstand als der in 9 veranschaulichte Rotorkern 5 aufweist.
Hier ist es möglich, wenn beide Seiten des Dauermagneten 1B geöffnet sind, die radiale Außenseite des Dauermagneten 1B zu stützen und es wird unmöglich, den Dauermagnet 1B zu halten. Somit wird eine Befestigungskomponente einschließlich eines Haftmittels benötigt. Selbst wenn eine Seite eines Magneteinführungslochs unter Verwendung einer Befestigungskomponente geöffnet wird, arbeitet eine auf der anderen Seite des Magneteinführungslochs verbleibende Brücke als Halteteil des Dauermagneten 1B.
Mit zunehmender Drehzahl des Rotors 20 steigt jedoch das Moment der Zentrifugalkraft, so dass die Festigkeit gegen das Moment unzureichend ist mit nur der Brücke auf einer Seite. Um diese unzureichende Festigkeit zu lösen, weist der Rotorkern 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die ersten Rotorkerne 5-1, bei denen eine Seite jedes Magneteinführungslochs geöffnet ist, und die zweiten Rotorkerne 5-2, bei denen die andere Seite jedes Magneteinführungslochs geöffnet ist, auf, die abwechselnd gestapelt sind. Insbesondere, wenn ein Bereich, in dem eine Öffnung eines Magneteinführungslochs am Umfang jedes ersten Rotorkerns 5-1 ausgeformt ist, als erste Umfangsposition bezeichnet wird und ein Bereich, der mit der ersten Umfangsposition am Umfang des zweiten Rotorkerns 5-2, platziert auf dem ersten Rotorkern 5-1, übereinstimmt, als zweite Umfangsposition bezeichnet wird, wird keine Öffnung an der zweiten Umfangsposition ausgeformt. Folglich gibt es Positionen, an denen die Öffnungsbereiche der ersten Rotorkerne 5-1 nicht mit den Öffnungsbereichen der zweiten Rotorkerne 5-2 übereinstimmen, so dass die unzureichende Festigkeit gelöst werden kann.
Im Rotorkern 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, sind die Vielzahl der Kernabschnitte 9 durch Bereitstellen der Abdichtung 8, die die Vielzahl der in axialer Richtung gestapelten Kerne aneinander befestigt, integriert, und die Zentrifugalkraft durch Drehung kann außerhalb der Dauermagnete 1B gehalten werden.
Die entsprechende Anzahl der gestapelten ersten Rotorkerne 5-1 und der zweiten Rotorkerne 5-2 kann eins sein oder kann zwei sein oder mehr und wird passend entsprechend der Festigkeit, die vom Rotorkern 5 benötigt wird, und der Produktivität des Rotorkerns 5 bestimmt.
Wenn die Festigkeit unzureichend ist, selbst mit Bereitstellung der Abdichtung 8, wird der Rotorkern 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Stapeln der ersten Rotorkerne 5-1, der zweiten Rotorkerne 5-2 und einem oder mehr dritter Kerne, die keine Öffnung aufweisen, in der axialen Richtung des Rotorkerns 5 ausgeformt. Obwohl die Festigkeit durch diese Konfiguration erhöht wird, erhöht sich der Streufluss mit dem Anteil der dritten Kerne. Deshalb wird die Anzahl der eingeführten dritten Kerne unter Berücksichtigung der Zentrifugalkraftfestigkeit und des Einflusses von Streufluss bestimmt.
Obwohl die äußere Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 die Blütenkreisform aufweist, macht es diese Form schwer den Elektromotor zusammenzubauen. Zusätzlich erschwert die Blütenkreisform eine Spannvorrichtung zum akkuraten Einführen des Rotors in den Stator. Auch bei der Überprüfung des Spalts zwischen Stator und Rotor mit einem Spaltmessgerät muss die Position des Rotors während der Überprüfung geändert werden, da sich der Luftspalt je nachdem, wie die Schlitzöffnungen des Statorkerns vorstehenden Abschnitten und vertieften Abschnitten der Blütenkreisform gegenüberstehen, ändert. Deshalb ist aus Produktionssicht der äußere Durchmesser des Rotors vorzugsweise nahe an dem eines perfekten Kreises.
Somit werden im Rotorkern 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die vertieften Abschnitte des Blütenkreises der äußeren Umfangsfläche 51 des Rotorkerns 5 mit Harz bedeckt, die zweiten Regionen der Magneteinführungslöcher werden mit Harz bedeckt und die Öffnungen der zweiten Regionen der Magneteinführungslöcher werden mit Harz bedeckt.
19 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, wo Harz auf den Rotorkern, der in 13, 15 oder 17 veranschaulicht wird, aufgetragen wurde. 20 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 19 veranschaulichten Rotorkerns. Wie in den 19 und 20 veranschaulicht, sind von der äußeren Oberfläche 71 des Rotorkerns 5 die Zwischen-Pol-Räume 64 zwischen den ersten Magnetpolabschnitten 60 und den zweiten Magnetpolabschnitten 61 mit Harz 72 bedeckt und die zweiten Regionen 3CB2 der Magneteinführungslöcher sind mit dem Harz 72 bedeckt. Auch die zweiten Regionen 3CB1 sind mit dem Harz 72 bedeckt. Die zweiten Regionen 3DB2, die in 12 veranschaulicht werden, sind mit dem Harz 72 bedeckt und die zweiten Regionen 3DB1, die nicht veranschaulicht werden, sind mit dem Harz 72 bedeckt.
Dies erleichtert den Zusammenbau des Elektromotors und verbessert auch die Festigkeit gegen Zentrifugalkräfte aufgrund der Drehung des Rotors. Es ist auch möglich zu verhindern, dass sich die Dauermagnete in den Magneteinführungslöchern aufgrund des Statorstroms bewegen. Wenn sich die Dauermagnete in den Magneteinführungslöchern bewegen, wird ein Ton der Dauermagnete, die mit den Wänden der Magneteinführungslöcher kollidieren, erzeugt und die Positionen der Dauermagnete verändern sich, so dass sich das magnetische Gleichgewicht verändert und Vibrationen und Geräusche des Rotors erzeugt werden, was verhindert werden kann. Die äußere Umfangsfläche des mit Harz bedeckten Rotorkerns ist kreisförmig. Dies erleichtert den Zusammenbau des Elektromotors und verbessert die Produktionseffizienz.
Zweite Ausführungsform.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Klimaanlage 300 beinhaltet eine Inneneinheit 310 und eine Außeneinheit 320, die mit der Inneinheit 310 verbunden ist. Ein nicht veranschaulichtes Inneneinheit-Gebläse ist in der Inneneinheit 310 angebracht und ein Außeneinheit-Gebläse 330 ist in der Außeneinheit 320 angebracht. Ein nicht veranschaulichter Kompressor ist in der Außeneinheit 320 angebracht. Für die Gebläse und den Kompressor wird der Elektromotor 100 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet.
Auf diese Weise, durch Verwendung des Elektromotors 100 gemäß der ersten Ausführungsform als eine Antriebsquelle des Gebläses und des Kompressors der Klimaanlage 300, können bei der Klimaanlage 300 Kosten, Vibrationen und Geräusche reduziert werden.
Zu beachten ist, dass der Elektromotor 100 gemäß der ersten Ausführungsform in einer elektrischen Vorrichtung außer der Klimaanlage befestigt werden und in diesem Fall dieselben Effekte wie in der vorliegenden Ausführungsform zur Verfügung stellen kann.
Die in den vorstehenden Ausführungsformen veranschaulichten Konfigurationen veranschaulichen ein Beispiel des Gegenstands der vorliegenden Erfindung und können mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden und können teilweise ausgelassen oder verändert werden, ohne den Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1A, 1B: Dauermagnet; 2A, 2B, 1C, 1D: Magneteinführungsloch; 3A, 3CA, 3DA: erste Region; 3B, 3B1, 3B2, 3CB, 3CB1, 3CB2, 3DB, 3DB1, 3DB2: zweite Region; 4A1, 4A2, 5B1, 5B2: Brücke; 5, 5A, 5B: Rotorkern; 5-1: erster Rotorkern; 5-11: erster Rotorkernblock; 5-2: zweiter Rotorkern; 5-21: zweiter Rotorkernblock; 6: Rotationsachse; 7: Welleneinführungsloch; 8: Abdichtung; 9: Kernabschnitt; 10: geformter Stator; 10-1, 41-1: Außenumfangsabschnitt; 10-2, 10a, 41-2: Innenumfangsabschnitt; 10b, 11, 30a: Lagerträger; 20, 20A, 20B: Rotor; 21a: lastenseitiges Wälzlager; 21b: der Lastenseite gegenüberliegendes Wälzlager; 23: Welle; 24: Harzanteil; 26, 26-1: Isolierhülse; 27: Wellenanordnung; 30: Klammer; 30b: pressgepasster Abschnitt; 40: Stator; 41: Statorkern; 42: Spule; 43: Isolationsbereich; 44b: neutraler Anschluss; 45: Träger; 46: Leitungsaustrittsteil; 47: Leitung; 49b: Hall-IC; 50: Formharz; 51: äußere Umfangsfläche; 60: erster Magnetpolabschnitt; 61: zweiter Magnetpolabschnitt; 62, 63: Polmitte; 64: Zwischen-Pol-Raum; 71: äußere Umfangsfläche; 100: Elektromotor; 300: Klimaanlage; 310: Inneneinheit; 320: Außeneinheit; 330: Außeneinheit-Gebläse; 400: Kernsegment; 401: Rückenjoch; 402: Zahn; 403: dünnwandiger Abschnitt; 404: geteilte Oberfläche; 405: Loch; 406: Schlitz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012244783 [0007]

Claims

Folgepoltyp-Rotor, umfassend: einen ersten Rotorkern, der ein erstes Einführungsloch aufweist; und einen zweiten Rotorkern, der ein zweites Einführungsloch aufweist, wobei der zweite Rotorkern auf den ersten Rotorkern gestapelt wird, in einer Weise, dass das erste Einführungsloch und das zweite Einführungsloch zusammen einen Raum ausbilden, der einen Dauermagnet beherbergt, wobei das erste Einführungsloch eine Öffnung an einer ersten Umfangsposition des ersten Rotorkerns aufweist, das zweite Einführungsloch zumindest an einer zweiten Umfangsposition des zweiten Rotorkerns verdeckt ist, die zweite Umfangsposition der ersten Umfangsposition entspricht.
Folgepoltyp-Rotor nach Anspruch 1, wobei der erste Rotorkern und der zweite Rotorkern eine Abdichtung aufweisen, die in einem Kernabschnitt zwischen einer radialen Außenseite des Dauermagneten und einer äußeren Umfangsfläche des ersten Rotorkerns und des zweiten Rotorkerns ausgeformt ist.
Folgepoltyp-Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung, das erste Einführungsloch und das zweite Einführungsloch mit Harz bedeckt sind.
Folgepoltyp-Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die äußere Umfangsfläche des ersten Rotorkerns und des zweiten Rotorkerns, die mit Harz bedeckt sind, kreisförmig ist.
Folgepoltyp-Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Rotorkern und der zweite Rotorkern durch Stapeln in einer axialen Richtung des ersten Rotorkerns und des zweiten Rotorkerns ausgeformt werden, wobei der erste Rotorkern, der zweite Rotorkern und ein dritter Kern die Öffnung nicht aufweisen.
Elektromotor, der den Folgepoltyp-Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einen Stator umfasst.
Klimaanlage, die den Elektromotor nach Anspruch 6 umfasst.