DE112019005396T5 - Rotierende elektrische maschine - Google Patents

Abstract

Es wird eine rotierende elektrische Maschine angegeben, mit der das Drehmoment vergrößert werden kann. Die rotierende elektrische Maschine weist Folgendes auf: einen Rotor; und einen Stator, wobei der Rotor Folgendes aufweist: einen Rotorkern mit einer Magnet-Einführungsloch-Gruppe, die eine Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern aufweist; und eine Permanentmagnet-Gruppe, die eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die jeweils in die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe eingeführt sind, wobei die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe nebeneinander in einer Form angeordnet sind, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, wobei die Permanentmagnet-Gruppe einen einzigen Magnetpol bildet, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe ein Magnetschlitz so ausgebildet ist, dass er in einer Form verläuft, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, und wobei die Magnet-Einführungsloch-Gruppe drei oder mehr Magnet-Einführungslöcher aufweist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, bei welcher Permanentmagneten in einem Rotorkern eingebettet sind.
• Stand der Technik
• Bislang ist eine rotierende elektrische Maschine bekannt, die einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Rotor ist auf der Innenseite bezogen auf den Stator in Radialrichtung angeordnet. Der Rotor weist einen Rotorkern und Paare von Permanentmagneten auf. Der Rotorkern hat Paare von Magnet-Einführungslöchern, die in dessen äußerem Umfangsbereich ausgebildet sind, und die Paare von Permanentmagneten sind jeweils in die Paare von Magnet-Einführungslöchern eingeführt.
• Jedes Paar von Permanentmagneten ist in einer V-Form angeordnet, so dass der Abstand zwischen dem Paar von Permanentmagneten in Umfangsrichtung in Richtung der Außenseite in Radialrichtung zunimmt. Ein Magnetschlitz ist in einem Bereich des Statorkerns zwischen dem Paar von Permanentmagneten ausgebildet. Mit dieser Konfiguration wird die d-Achsen-Induktivität verringert (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
• Literaturverzeichnis
• Patentliteratur
• [PTL 1] JP 2004-104962 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Jedes Paar von Permanentmagneten bildet jedoch einen einzigen Magnetpol. Im Ergebnis besteht das Problem, dass das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine verringert ist.
• Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das oben erwähnte Problem zu lösen. Sie hat die Aufgabe, eine rotierende elektrische Maschine anzugeben, mit der das Drehmoment vergrößert werden kann.
• Lösung des Problems
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine angegeben, die Folgendes aufweist: einen Rotor; und einen Stator, der auf der Außenseite bezogen auf den Rotor in Radialrichtung des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor Folgendes aufweist: einen Rotorkern mit einer Magnet-Einführungsloch-Gruppe, die eine Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern aufweist; und eine Permanentmagnet-Gruppe, die eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die jeweils in die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe eingeführt sind, wobei die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe nebeneinander in einer Form angeordnet sind, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, wobei die Permanentmagnet-Gruppe einen einzigen Magnetpol bildet, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe ein Magnetschlitz so ausgebildet ist, dass er in einer Form verläuft, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, und wobei die Magnet-Einführungsloch-Gruppe drei oder mehr Magnet-Einführungslöcher aufweist.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der vorliegenden Erfindung weist die Magnet-Einführungsloch-Gruppe drei oder mehr Magnet-Einführungslöcher auf. Mit dieser Konfiguration kann das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine vergrößert werden.
• Figurenliste
• 1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs eines Rotors gemäß 1.
• 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen von Pfaden, durch welche die magnetischen Flüsse im Hauptbereich des Rotors gemäß 1 gehen.
• 4 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors gemäß 1.
• 5 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Hauptbereichs des Rotors gemäß 1.
• 6 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors gemäß 5.
• 7 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors gemäß 6.
• 8 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors gemäß 5.
• 9 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors, wenn eine Magnet-Einführungsloch-Gruppe gemäß 2 vier Magnet-Einführungslöcher aufweist.
• 10 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 11 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 12 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 13 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors gemäß 12.
• 14 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 15 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen von Teil A gemäß 14.
• 16 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines magnetischen Flusses, der durch einen Zahn geht, und zwar in einem Vergleichsbeispiel zum Vergleich mit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der fünften Ausführungsform.
• 17 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 18 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen von Teil B gemäß 17.
• 19 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines magnetischen Flusses, der durch einen Zahn geht, und zwar in einem Vergleichsbeispiel zum Vergleich mit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der sechsten Ausführungsform.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Erste Ausführungsform
• 1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die rotierende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform weist einen Stator 1 und einen Rotor 2 auf. Der Stator 1 ist in einer Ringform ausgebildet, und der Rotor 2 ist so ausgebildet, dass er dem Stator 1 gegenüberliegt. Der Stator 1 ist auf der Außenseite bezogen auf den Rotor 2 in Radialrichtung des Rotors 2 angeordnet. Nachfolgend bezieht sich die Radialrichtung auf die Radialrichtung des Rotors 2, und die Umfangsrichtung bezieht sich auf die Umfangsrichtung des Rotors 2. Die Axialrichtung bezieht sich auf die Axialrichtung des Rotors 2.
• Der Stator 1 weist einen Statorkern 11 und eine Mehrzahl von Spulen 12 auf. Die Mehrzahl von Spulen 12 ist am Statorkern 11 angeordnet. Der Statorkern 11 weist eine Kern-Rückseite 111 und eine Mehrzahl von Zähnen 112 auf. Die Kern-Rückseite 111 ist in einer Ringform ausgebildet, und die Mehrzahl von Zähnen 112 steht in Radialrichtung von der Kern-Rückseite 111 einwärts vor. Ein distaler Endbereich von jedem der Zähne 112 liegt dem Rotor 2 gegenüber. Die Mehrzahl von Zähnen 112 ist nebeneinander in gleichen Abständen bzw. Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Eine Mehrzahl von Nuten 113 ist jeweils zwischen den Zähnen 112 ausgebildet, die aneinander in der Umfangsrichtung angrenzen. Die Spulen 12 sind in den Nuten 113 angeordnet.
• Der Rotor 2 weist einen Rotorkern 21 und eine Mehrzahl von Permanentmagnet-Gruppen 22 auf. Der Rotorkern 21 hat eine Ringform, und die Mehrzahl von Permanentmagnet-Gruppen 22 sind im Rotorkern 21 eingebettet. Der Rotorkern 21 hat eine Mehrzahl von Magnet-Einführungsloch-Gruppen 23, die in gleichen Abständen bzw. Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind.
• Jede der Magnet-Einführungsloch-Gruppen 23 weist drei Magnet-Einführungslöcher 231 auf. Jede der Permanentmagnet-Gruppen 22 weist drei Permanentmagneten 221 auf, die jeweils in die drei Magnet-Einführungslöcher 231 der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 eingeführt sind. Jede Permanentmagnet-Gruppe 22 bildet einen einzigen Magnetpol im Rotor 2.
• 2 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs eines Rotors 2 gemäß 1. Die Magnet-Einführungslöcher der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 sind nebeneinander in einer Form angeordnet, die in Richtung des Zentrums des Rotors 2 von einer Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 aus konvex ist. Mit anderen Worten: Bei Betrachtung in Axialrichtung sind die Magnet-Einführungslöcher der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 nebeneinander in einer Reihe in U-Form angeordnet, wobei ein Zwischenbereich auf der radialen Innenseite bezogen auf beide Endbereiche ausgebildet ist.
• In der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 sind zwei Magnet-Einführungslöcher 231 unter den drei Magnet-Einführungslöchern 231 so angeordnet, dass bei Betrachtung in Axialrichtung der Abstand zwischen den zwei Magnet-Einführungslöchern 231 in Richtung der Außenseite in Radialrichtung zunimmt. Eines dieser zwei Magnet-Einführungslöcher 231 wird als „erstes Magnet-Einführungsloch 231 a“ bezeichnet, und das andere davon wird als „zweites Magnet-Einführungsloch 231b“ bezeichnet. Das verbleibende eine Magnet-Einführungsloch 231 unter den drei Magnet-Einführungslöchern 231 in der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 ist zwischen einem radial inneren Endbereich des ersten Magnet-Einführungslochs 231a und einem radial inneren Endbereich des zweiten Magnet-Einführungslochs 231b angeordnet. Dieses verbleibende eine Magnet-Einführungsloch 231 wird als „drittes Magnet-Einführungsloch 231c“ bezeichnet.
• Der Permanentmagnet 221, der in das erste Magnet-Einführungsloch 231a eingeführt ist, wird als „erster Permanentmagnet 221a“ bezeichnet. Der Permanentmagnet 221, der in das zweite Magnet-Einführungsloch 231b eingeführt ist, wird als „zweiter Permanentmagnet 221b“ bezeichnet. Der Permanentmagnet 221, der in das dritte Magnet-Einführungsloch 231c eingeführt ist, wird als „dritter Permanentmagnet 221c“ bezeichnet.
• In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 ist ein einziger Magnetschlitz 211 so ausgebildet, dass er in einer Form verläuft, die in Richtung des Zentrums des Rotors 2 von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 aus konvex ist. Mit anderen Worten: In dem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 ist ein einziger Magnetschlitz 211 so ausgebildet, dass er in einer U-Form verläuft, wobei ein Zwischenbereich auf der radialen Innenseite bezogen auf beide Endbereiche ausgebildet ist.
• 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen von Pfaden, durch welche die magnetischen Flüsse im Hauptbereich des Rotors 2 gemäß 1 gehen. Durch einen Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und dem Magnetschlitz 211 geht ein erster magnetischer Reluktanzfluss Φ 1 hindurch. Durch einen Bereich des Rotorkerns 21 auf der radialen Innenseite, bezogen auf die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23, geht ein zweiter magnetischer Reluktanzfluss Φ2 hindurch. Sowohl durch den Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und dem Magnetschlitz 211, als auch den Bereich des Rotorkerns 21 auf der radialen Innenseite, bezogen auf die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23, geht ein magnetischer Fluss Φ3 im Magneten hindurch.
• In dem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und dem Magnetschlitz 211 ist ein erster q-Achsen-Magnetpfad 212 ausgebildet. Durch einen ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213, der ein radial äußerer Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 ist, gehen der erste magnetische Reluktanzfluss Φ1 und der magnetische Fluss Φ3 im Magneten hindurch.
• Wie in 2 veranschaulicht, ist das Breitenmaß eines Bereichs des Magnetschlitzes 211, der an das Zentrum des Magnetpols angrenzt, der von der Permanentmagnet-Gruppe 22 gebildet wird, mit t1 bezeichnet. Das Breitenmaß eines Bereichs des Magnetschlitzes 211, der an den ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 angrenzt, ist mit t2 bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (1) erfüllt. $$\text{t}1>\text{t}2$$

  
• Mit dieser Konfiguration wird verhindert, dass der magnetische Fluss Φ3 im Magneten, der durch den dritten Permanentmagneten 221c geht, aus dem Rotorkern 21 in d-Achsen-Richtung streut. Daher wird die magnetische Sättigung des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 unterbunden, durch welchen der erste magnetische Reluktanzfluss Φ1 hindurchgeht.
• 4 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors 2 gemäß 1. Das Breitenmaß des ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 213 ist mit d1 bezeichnet. Das Breitenmaß eines ersten q-Achsen-Magnetpfad-Mittelbereichs 214, der ein Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 angrenzend an das Zentrum des Magnetpols ist, der von der Permanentmagnet-Gruppe 22 gebildet wird, ist mit d2 bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (2) erfüllt. $$\text{d}1>\text{d}2$$

  
• Der erste q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 ist ein Magnetpfad, durch welchen sowohl der erste magnetische Reluktanzfluss Φ1, als auch der magnetische Fluss Φ3 im Magneten geht. Indessen ist der erste q-Achsen-Magnetpfad-Mittelbereich 214 ein Magnetpfad, durch welchen nur der erste magnetische Reluktanzfluss Φ1 geht. Wenn der oben erwähnte Ausdruck (2) erfüllt ist, wird daher die magnetische Sättigung des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 durchgehend im ersten q-Achsen-Magnetpfad 212 mehr gemittelt. Im Ergebnis kann der erste q-Achsen-Magnetpfad 212 wirksam verwendet werden.
• Wie oben beschrieben, weist bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 drei Magnet-Einführungslöcher 231 auf. Daher weist die Permanentmagnet-Gruppe 22 drei Permanentmagneten 221 auf. Mit dieser Konfiguration kann das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine vergrößert werden, und zwar verglichen mit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik, bei welcher die Permanentmagnet-Gruppe ein Paar von Permanentmagneten aufweist.
• Außerdem erfüllt diese rotierende elektrische Maschine den Ausdruck t1 > t2. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der magnetische Fluss Φ3 im Magneten, der durch den dritten Permanentmagneten 221c geht, aus dem Rotorkern 21 in d-Achsen-Richtung streut. Im Ergebnis kann die magnetische Sättigung des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 unterbunden werden, durch welchen der erste magnetische Reluktanzfluss Φ1 hindurchgeht.
• Außerdem erfüllt diese rotierende elektrische Maschine den Ausdruck d1 > d2. Auf diese Weise kann die magnetische Sättigung des ersten q-Achsen-Magnetpfads 212 durchgehend im ersten q-Achsen-Magnetpfad 212 mehr gemittelt werden. Im Ergebnis kann der erste q-Achsen-Magnetpfad 212 wirksam verwendet werden.
• 5 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Hauptbereichs des Rotors 2 gemäß 1. In dem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 können zwei Magnetschlitze 211A so ausgebildet sein, dass sie nebeneinander angeordnet sind und jeweils in einer Form verlaufen, die in Richtung des Zentrums des Rotors 2 von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 aus konvex ist. Mit dieser Konfiguration kann ein Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Mehrzahl von Magnetschlitzen 211A als ein Magnetpfad verwendet werden, durch welchen ein magnetischer Reluktanzfluss geht.
• 6 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors 2 gemäß 5. Von den zwei Magnetschlitzen kann ein Magnetschlitz 211B, der auf der radialen Innenseite angeordnet ist, unterbrochen bzw. intermittierend in einer Form verlaufen, die in Richtung des Zentrums des Rotors 2 von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 aus konvex ist. In 6 sind zwei Magnetschlitze 211B ausgebildet. In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen den zwei Magnetschlitzen 211B ist eine Rippe 215 ausgebildet. Mit dieser Konfiguration kann die Festigkeit bzw. Beständigkeit der rotierenden elektrischen Maschine gegen Zentrifugalkräfte verbessert werden.
• 7 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors 2 gemäß 6 Von den zwei Magnetschlitzen braucht ein Magnetschlitz 21 1C, der auf der radialen Außenseite angeordnet ist, nicht in einer konvexen Form neben dem Magnetschlitz 211B zu verlaufen. Mit dieser Konfiguration kann die Masse des Rotors 2 verringert werden. Im Ergebnis kann die Festigkeit bzw. Beständigkeit der rotierenden elektrischen Maschine gegen Zentrifugalkräfte verbessert werden.
• 8 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Modifikationsbeispiels des Rotors 2 gemäß 5. In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und einer Menge aus zwei Magnetschlitzen 211A kann ein Magnetschlitz 211B so ausgebildet sein, dass er unterbrochen ist bzw. intermittierend in einer Form verläuft, die in Richtung des Zentrums des Rotors 2 von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns 21 aus konvex ist. Mit dieser Konfiguration kann der magnetische Fluss einer harmonischen Welle verringert werden, die durch die Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotors 2 geht.
• Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform ist die Beschreibung der Konfiguration erfolgt, in welcher die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 drei Magnet-Einführungslöcher 231 aufweist. Die Anzahl von Magnet-Einführungsloch-Gruppen 23 ist jedoch nicht auf Drei beschränkt, und sie braucht bloß Drei oder mehr zu sein. 9 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors 2, wenn eine Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 gemäß 2 vier Magnet-Einführungslöcher 231 aufweist. Ein Permanentmagnet 221 ist in jedes der vier Magnet-Einführungslöcher 231 eingeführt.
• Zweite Ausführungsform
• 10 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und dem Magnetschlitz 211 ist ferner eine Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 ausgebildet. Die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 weist ein Paar von Magnet-Einführungslöchern 241 auf. Bei Betrachtung in Axialrichtung ist das Paar von Magnet-Einführungslöchern 241 in einer V-Form ausgebildet, so dass der Abstand zwischen dem Paar von Magnet-Einführungslöchern 241 in Richtung der Außenseite in Radialrichtung zunimmt. Ein Permanentmagnet 221 ist in jedes der Paare von Magnet-Einführungslöchern 241 eingeführt.
• In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 und dem Magnetschlitz 211 ist ein erster q-Achsen-Magnetpfad 212 ausgebildet. In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und einer weiteren Magnet-Einführungsloch-Gruppe (nicht dargestellt), die an die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 in Umfangsrichtung angrenzt, ist ein zweiter q-Achsen-Magnetpfad 216 ausgebildet. In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 ist ein dritter q-Achsen-Magnetpfad 217 ausgebildet. Die übrige Konfiguration ist ähnlich zu derjenigen bei der ersten Ausführungsform.
• Wie oben beschrieben, weist gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Rotorkern 21 die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 auf. Der Permanentmagnet 221 ist in jedes der Magnet-Einführungslöcher 231 der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und der Magnet-Einführungslöcher 241 der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 24 eingeführt. Mit dieser Konfiguration können die q-Achsen-Magnetpfade, durch welche der magnetische Reluktanzfluss geht, im Rotorkern 21 sichergestellt werden, und der magnetische Fluss Φ3 im Magneten kann erhöht werden.
• Dritte Ausführungsform
• 11 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine weitere Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23, angrenzend an die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 auf der einen Seite in Umfangsrichtung, wird als „erste angrenzende Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23A“ bezeichnet. Die andere Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23, angrenzend an die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 auf der anderen Seite in Umfangsrichtung, wird als „zweite angrenzende Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23B“ bezeichnet.
• In einem Bereich quer über einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und der ersten angrenzenden Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23A, einem Bereich des Rotorkerns 21 auf der radialen Innenseite bezogen auf die Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23 und der zweiten angrenzenden Magnet-Einführungsloch-Gruppe 23B ist der zweite q-Achsen-Magnetpfad 216 ausgebildet. Durch einen zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 218, der ein radial äußerer Bereich des zweiten q-Achsen-Magnetpfads 216 ist, gehen zwei zweite magnetische Reluktanzflüsse Φ2 und ein magnetischer Fluss Φ3 im Magneten.
• Das Breitenmaß des zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 218 ist mit d3 bezeichnet. Die Ausmaße des Permanentmagneten 221 in der Richtung senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 221 bei Betrachtung in Axialrichtung ist mit W1 bezeichnet. Die magnetische Flussdichte des Permanentmagneten 221 ist mit Bmag bezeichnet. Die magnetische Sättigungsflussdichte, die die magnetische Flussdichte des Rotorkerns 21 ist, wenn die Magnetisierung des Rotorkerns 21 gesättigt ist, ist mit Bs bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (3) erfüllt. $$\text{d}3>\text{Bmag/Bs}\times \text{W}1$$

  
• Um die magnetische Sättigung im zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 218 zu unterbinden, ist es zumindest notwendig, die magnetische Sättigung nur durch den magnetischen Fluss Φ3 im Magneten zu verhindern. Der magnetische Gesamtflusswert des Permanentmagneten 221 ist durch W1 × Bmag ausgedrückt. Die magnetische Flussdichte des zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 218, die dadurch hervorgerufen wird, dass der magnetische Fluss Φ3 im Magneten durch den Permanentmagneten 221 geht, ist durch W1 × Bmag/d3 ausgedrückt.
• Dieser Wert ist kleiner als die magnetische Sättigungsflussdichte Bs des Rotorkerns 21, und demzufolge wird der oben erwähnte Ausdruck (3) erhalten. Mit dieser Konfiguration wird die magnetische Sättigung im zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 218 unterbunden. Die übrige Konfiguration ist ähnlich zu derjenigen bei der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform.
• Wie oben beschrieben, ist gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung d3 > Bmag/Bs × W1 erfüllt. Mit dieser Konfiguration kann die magnetische Sättigung im zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 218 unterbunden werden.
• Vierte Ausführungsform
• 12 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Durch den ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 gehen der magnetische Fluss Φ3 im Magneten, der durch den ersten Permanentmagneten 221a geht, und der magnetische Fluss Φ3 im Magneten, der durch den zweiten Permanentmagneten 221b geht.
• 13 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen des Hauptbereichs des Rotors 2 gemäß 12. In einem Bereich des Rotorkerns 21 zwischen den der Magnet-Einführungslöchern 231, die aneinandergrenzen, ist ein Magnetpfad 219 zwischen den Magneten ausgebildet. Das Breitenmaß des Magnetpfads 219 zwischen den Magneten ist mit W2 bezeichnet. Das Breitenmaß des ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 213 ist mit d1 bezeichnet. Die Ausmaße des Permanentmagneten 221 in der Richtung senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 221 bei Betrachtung in Axialrichtung ist mit W1 bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (4) erfüllt. $$\text{d}1>\text{Bmag/Bs}\times \text{W}1-\mathrm{0,5}\times \text{W}2$$

  
• Der magnetische Gesamtflusswert des Permanentmagneten 221 wird durch W1 × Bmag ausgedrückt. Der magnetische Streufluss, der durch den Magnetpfad 219 zwischen den Magneten geht, wird durch W2 × Bs ausgedrückt. Daher wird der magnetische Fluss, der durch den ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 geht, durch W1 × Bmag - 0.5 × W2 × Bs ausgedrückt. Auf diese Weise wird die magnetische Flussdichte im ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 durch (W1 × Bmag - 0.5× W2 × Bs)/d1 ausgedrückt. Dieser Wert ist kleiner als die magnetische Sättigungsflussdichte Bs des Rotorkerns 21, und demzufolge wird der oben erwähnte Ausdruck (4) erhalten. Die übrige Konfiguration ist ähnlich zu derjenigen in einer der ersten bis dritten Ausführungsform.
• Wie oben beschrieben, ist gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung d1 > Bmag/Bs × W1 - 0,5 × W2 erfüllt. Mit dieser Konfiguration wird die magnetische Sättigung im ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 unterbunden. Daher kann eine Verringerung der q-Achsen-Induktivität unterbunden werden. Auf diese Weise kann die q-Achsen-Induktivität erhöht werden. Im Ergebnis kann das Reluktanzmoment erhöht werden.
• Fünfte Ausführungsform
• 14 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 15 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen von Teil A gemäß 14. Das Breitenmaß des ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 213 ist mit d1 bezeichnet. Das Breitenmaß eines Bereichs des Zahns 112, der das kleinste Breitenmaß aufweist, ist mit d4 bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (5) erfüllt. $$\text{d}4<\text{d}1$$

  
• Die übrige Konfiguration ist ähnlich zu derjenigen in einer der ersten bis vierten Ausführungsform.
• Bei der rotierenden elektrischen Maschine, die den oben erwähnten Ausdruck (5) erfüllt, wird die magnetische Sättigung im ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 unterbunden, die vom magnetischen Fluss ΦA im Anker und dem magnetischen Fluss Φ3 im Magneten hervorgerufen wird. 16 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines magnetischen Flusses, der durch den Zahn 112 geht, und zwar in einem Vergleichsbeispiel zum Vergleich mit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der fünften Ausführungsform. Bei der rotierenden elektrischen Maschine, die d4 ≥ d1 erfüllt, wird die magnetische Sättigung im ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 durch den magnetischen Fluss ΦA im Anker und den magnetischen Fluss Φ3 im Magneten hervorgerufen. In diesem Fall wird der magnetische Widerstand im Rotorkern 21 vergrößert.
• Wie oben beschrieben, ist gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung d4 < d1 erfüllt. Mit dieser Konfiguration kann die magnetische Sättigung im ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213, die von dem magnetischen Fluss ΦA im Anker und dem magnetischen Fluss Φ3 im Magneten hervorgerufen wird, unterbunden werden. Im Ergebnis kann die Zunahme des magnetischen Widerstands des Rotorkerns 21 unterbunden werden.
• Sechste Ausführungsform
• 17 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines Hauptbereichs einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18 ist eine vergrößerte Ansicht zum Veranschaulichen von Teil B gemäß 17. Das Breitenmaß eines Bereichs des Zahns 112, der das kleinste Breitenmaß aufweist, ist mit d4 bezeichnet. Das Breitenmaß eines Bereichs der Nut 113, der in Umfangsrichtung an den Bereich des Zahns 112 angrenzt, der das kleinste Breitenmaß hat, ist mit W3 bezeichnet. Die Länge, die erhalten wird, indem das Maß d4 und das Maß W3 addiert werden, entspricht der Länge eines Nutabstands.
• Das Breitenmaß eines Bereichs des Magnetschlitzes 211, der an den ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich 213 in Umfangsrichtung angrenzt, ist mit W4 bezeichnet. Das Breitenmaß des ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs 213 ist mit d1 bezeichnet. In diesem Fall ist der folgende Ausdruck (6) erfüllt. $$\text{d}1+\text{W}4<\text{d}4+\text{W}3$$

  
• Die übrige Konfiguration ist ähnlich zu derjenigen bei einer von der ersten bis fünften Ausführungsform.
• 19 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines magnetischen Flusses, der durch den Zahn geht, und zwar in einem Vergleichsbeispiel zum Vergleich mit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der sechsten Ausführungsform. In 19 ist eine rotierende elektrische Maschine veranschaulicht, die die Relation d1 + W4 > d4 + W3 erfüllt. In diesem Fall kann der magnetische Fluss ΦA im Anker nur durch einen Bereich des Rotorkerns 21 gehen, der an den Magnetschlitz 211 auf der einen Seite in Umfangsrichtung angrenzt. In diesem Fall wird der magnetische Widerstand im Rotorkern 21 verringert. Daher wird das Reluktanzmoment der rotierenden elektrischen Maschine verringert.
• Wie oben beschrieben, ist gemäß der rotierenden elektrischen Maschine der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung d1 + W4 < d4 + W3 erfüllt. Mit dieser Konfiguration kann die Verringerung des magnetischen Widerstands im Rotorkern 21 unterbunden werden. Im Ergebnis kann die Verringerung des Reluktanzmoments der rotierenden elektrischen Maschine unterbunden werden.
• Bezugszeichenliste

1

Stator

2

Rotor

11

Statorkern

12

Spule

21

Rotorkern

22

Permanentmagnet-Gruppe

23

Magnet-Einführungsloch-Gruppe

23A

erste angrenzende Magnet-Einführungsloch-Gruppe

23B

zweite angrenzende Magnet-Einführungsloch-Gruppe

24

Magnet-Einführungsloch-Gruppe

111

Kern-Rückseite

112

Zähne

113

Nut

211

Magnetschlitz

211A

Magnetschlitz

211B

Magnetschlitz

211C

Magnetschlitz

212

erster q-Achsen-Magnetpfad

213

erster q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich

214

erster q-Achsen-Magnetpfad-Mittelbereich

215

Rippe

216

zweiter q-Achsen-Magnetpfad

217

dritter q-Achsen-Magnetpfad

218

zweiter q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich

219

Magnetpfad zwischen den Magneten

221

Permanentmagnet

221a

erster Permanentmagnet

221b

zweiter Permanentmagnet

221c

dritter Permanentmagnet

231

Magnet-Einführungsloch

231a

erstes Magnet-Einführungsloch

231b

zweites Magnet-Einführungsloch

231c

drittes Magnet-Einführungsloch

241

Magnet-Einführungsloch

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 2004104962 A [0004]

Claims (6)

1. Rotierende elektrische Maschine, die Folgendes aufweist: - einen Rotor; und - einen Stator, der auf der Außenseite bezogen auf den Rotor in Radialrichtung des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor Folgendes aufweist: einen Rotorkern mit einer Magnet-Einführungsloch-Gruppe, die eine Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern aufweist; und eine Permanentmagnet-Gruppe, die eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die jeweils in die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe eingeführt sind, wobei die Mehrzahl von Magnet-Einführungslöchern der Magnet-Einführungsloch-Gruppe nebeneinander in einer Form angeordnet sind, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, wobei die Permanentmagnet-Gruppe einen einzigen Magnetpol bildet, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns und der Magnet-Einführungsloch-Gruppe ein Magnetschlitz so ausgebildet ist, dass er in einer Form verläuft, die in Richtung des Zentrums des Rotors von der Fläche auf der radial äußeren Seite des Rotorkerns aus konvex ist, und wobei die Magnet-Einführungsloch-Gruppe drei oder mehr Magnet-Einführungslöcher aufweist.
2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und dem Magnetschlitz ein erster q-Achsen-Magnetpfad ausgebildet ist, und wobei der folgende Ausdruck erfüllt ist: $$t1>t\mathrm{2,}$$

   

   wobei t1 das Breitenmaß eines Bereichs des Magnetschlitzes angrenzend an das Zentrum des Magnetpols bezeichnet, der von der Permanentmagnet-Gruppe gebildet wird, und t2 das Breitenmaß eines Bereichs des Magnetschlitzes angrenzend an einen ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereich bezeichnet, der ein radial äußerer Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads ist.
3. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und dem Magnetschlitz ein erster q-Achsen-Magnetpfad ausgebildet ist, und wobei der folgende Ausdruck erfüllt ist: $$\text{d}1>\text{d}\mathrm{2,}$$

   

   wobei d1 das Breitenmaß eines ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs bezeichnet, der ein radial äußerer Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads ist, und d2 das Breitenmaß eines ersten q-Achsen-Magnetpfad-Mittelbereichs bezeichnet, der ein Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads angrenzend an das Zentrum des Magnetpols ist, der von der Permanentmagnet-Gruppe gebildet wird.
4. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem Bereich quer über einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und einer ersten angrenzenden Magnet-Einführungsloch-Gruppe, die eine andere Magnet-Einführungsloch-Gruppe angrenzend an die Magnet-Einführungsloch-Gruppe auf der einen Seite in Umfangsrichtung ist, einem Bereich des Rotorkerns auf der radialen Innenseite bezogen auf die Magnet-Einführungsloch-Gruppe und einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und einer zweiten angrenzenden Magnet-Einführungsloch-Gruppe, die die andere Magnet-Einführungsloch-Gruppe angrenzend an die Magnet-Einführungsloch-Gruppe auf der anderen Seite in Umfangsrichtung ist, ein zweiter q-Achsen-Magnetpfad ausgebildet ist, und wobei der folgende Ausdruck erfüllt ist: $$\text{d}3>\text{Bmag/Bs}\times \text{W}\mathrm{1,}$$

   

   wobei d3 das Breitenmaß eines zweiten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs bezeichnet, der ein radial äußerer Bereich des zweiten q-Achsen-Magnetpfads ist, W1 das Maß von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten in der Richtung senkrecht zur Magnetisierungsrichtung von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten bei Betrachtung in Axialrichtung bezeichnet, Bmag die magnetische Flussdichte von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten bezeichnet, und Bs die magnetische Sättigungsflussdichte des Rotorkerns bezeichnet.
5. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und dem Magnetschlitz ein erster q-Achsen-Magnetpfad ausgebildet ist, und wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen einem Paar der Magnet-Einführungslöcher, die aneinandergrenzen, ein Magnetpfad zwischen den Magneten ausgebildet ist, und wobei der folgende Ausdruck erfüllt ist: $$\text{d}1>\text{Bmag/Bs}\times \text{W}1-\mathrm{0,5}\times \text{W}\mathrm{2,}$$

   

   wobei d1 das Breitenmaß eines ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs bezeichnet, der ein radial äußerer Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads ist, W1 das Maß von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten in der Richtung senkrecht zur Magnetisierungsrichtung von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten bei Betrachtung in Axialrichtung bezeichnet, W2 das Breitenmaß des Magnetpfads zwischen den Magneten bezeichnet, Bmag die magnetische Flussdichte von jedem von der Mehrzahl von Permanentmagneten bezeichnet, und Bs die magnetische Sättigungsflussdichte des Rotorkerns bezeichnet.
6. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Bereich des Rotorkerns zwischen der Magnet-Einführungsloch-Gruppe und dem Magnetschlitz ein erster q-Achsen-Magnetpfad ausgebildet ist, wobei der Stator einen Statorkern inklusive einer Mehrzahl von Zähnen aufweist, die nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Zähnen jeweils einen distalen Endbereich aufweist, der dem Rotor gegenüberliegt, und wobei der folgende Ausdruck erfüllt ist: $$\text{d}4<\text{d}\mathrm{1,}$$

   

   wobei d4 das Breitenmaß von jedem von der Mehrzahl von Zähnen bezeichnet und d1 das Breitenmaß eines ersten q-Achsen-Magnetpfad-Austrittsbereichs bezeichnet, der ein radial äußerer Bereich des ersten q-Achsen-Magnetpfads ist.

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