DE112021001075T5

DE112021001075T5 - Rotor

Info

Publication number: DE112021001075T5
Application number: DE112021001075.1T
Authority: DE
Inventors: Masanori Ozaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2022-12-01
Also published as: WO2021166873A1; JP7367552B2; US20220393531A1; CN115104240A; JP2021129471A

Abstract

Ein Rotor (7) umfasst einen Rotorkern (21) mit darin ausgebildeten Magnetaufnahmelöchern (24) und Permanentmagneten (22), die jeweils in die Magnetaufnahmelöcher des Rotorkerns eingebettet sind. Jeder der Permanentmagnete hat eine gefaltete Form, die radial nach innen konvex ist. Der Rotor ist konfiguriert, um sowohl ein Magnetmoment durch die Permanentmagnete als auch ein Reluktanzmoment durch äußere Kernabschnitte (25), die sich an einer radial äußeren Seite der Permanentmagnete im Rotorkern befinden, zu erzeugen. Jeder der radial äußeren Endabschnitte (24a) der Magnetaufnahmelöcher weist eine gekrümmte Form auf, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt und einem radial äußeren Umfang des Rotorkerns in der Mitte des radial äußeren Endabschnitts in einer Umfangsrichtung des Rotors verkürzt ist.

Description

[QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG]
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 17. Februar 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-024208 , deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf innenliegende Permanentmagnetrotoren.
[STAND DER TECHNIK]
Konventionell sind rotierende elektrische Maschinen bekannt, die innenliegende Permanentmagnetrotoren verwenden. Die innenliegenden Permanentmagnetrotoren umfassen einen Rotorkern mit darin ausgebildeten Magnetaufnahmelöcher und Permanentmagneten, die jeweils in die Magnetaufnahmelöcher des Rotorkerns eingebettet sind. Jeder der Permanentmagnete hat eine gefaltete Form, die radial nach innen konvex ist. Die innenliegenden Permanentmagnetrotoren sind so konfiguriert, dass sie sowohl ein Magnetmoment durch die Permanentmagnete als auch ein Reluktanzmoment durch äußere Kernabschnitte erzeugen, die sich an der radial äußeren Seite der Permanentmagnete im Rotorkern befinden (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
[LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK]
[PATENTLITERATUR]
[Patentschrift 1]: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2019 - 041530 A
[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
In einem innenliegenden Permanentmagnetrotor, wie vorstehend beschrieben, haben die radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher des Rotorkerns eine gerade Form im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung. Während der Rotation des Rotors wird die Spannung an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher aufgrund der Zentrifugalkraft am höchsten; folglich können Brückenabschnitte des Rotorkerns an den Stellen beschädigt werden, an denen die Spannung konzentriert ist. Man kann in Erwägung ziehen, die radiale Position aller radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher so einzustellen, dass sie weiter von einem radial äußeren Umfang des Rotorkerns entfernt sind, um zu verhindern, dass der Rotorkern aufgrund der Spannungskonzentration beschädigt wird. In diesem Fall würden jedoch die Querschnittsflächen der magnetischen Pfade an den Brückenabschnitten, die sich auf der radial äußeren Seite der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher befinden, groß werden; folglich würde die Menge des magnetischen Streuflusses durch die magnetischen Pfade groß werden, was die Leistung der rotierenden elektrischen Maschine verringern würde.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Rotor bereitzustellen, der in der Lage ist, zu verhindern, dass der Rotorkern aufgrund von Spannungskonzentration beschädigt wird, während die Menge des magnetischen Streuflusses klein gehalten wird.
Um das vorstehende Ziel zu erreichen, umfasst ein Rotor gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Rotorkern mit darin ausgebildeten Magnetaufnahmelöcher und Permanentmagneten, die jeweils in die Magnetaufnahmelöcher des Rotorkerns eingebettet sind. Jeder der Permanentmagnete hat eine gefaltete Form, die radial nach innen konvex ist. Der Rotor ist so konfiguriert, dass er sowohl ein Magnet(dreh)moment durch die Permanentmagnete als auch ein Reluktanz(dreh)moment durch äußere Kernabschnitte erzeugt, die sich an einer radial äußeren Seite der Permanentmagnete im Rotorkern befinden. Jeder der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher hat eine gekrümmte Form, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt und einem radial äußeren Umfang des Rotorkerns in der Mitte des radial äußeren Endabschnitts in einer Umfangsrichtung des Rotors verkürzt ist.
Mit der vorstehenden Konfiguration, da jeder der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher die gekrümmte Form hat, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt und dem radial äußeren Umfang des Rotorkerns in der Mitte des radial äußeren Endabschnitts in der Umfangsrichtung des Rotors verkürzt ist, wird es möglich zu verhindern, dass der Rotorkern aufgrund von Spannungskonzentration an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher beschädigt wird, während die Menge des magnetischen Streuflusses klein gehalten wird. Genauer gesagt, wird die Spannung an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher am höchsten. Mit der oben genannten gekrümmten Form der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher wird jedoch der Abstand vom radial äußeren Umfang des Rotorkerns länger und somit wird die Dicke der Brückenabschnitte des Rotorkerns an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher größer, wodurch eine Beschädigung des Rotorkerns verhindert werden kann. Indessen wird der Abstand von der radial äußeren Peripherie des Rotorkerns am kürzesten und somit werden die Querschnittsflächen der magnetischen Pfade der Brückenabschnitte an den Umfangszentren der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher am kleinsten, wodurch es möglich wird, die Menge des magnetischen Streuflusses durch die magnetischen Pfade zu unterdrücken, um klein zu sein.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, weitere Gegenstände, Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen gemäß der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

1 ist eine Querschnittsansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Rotors gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
3 ist eine Draufsicht, die den Rotor gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
4 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des Rotors gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil eines Rotorkerns gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des Rotorkerns gemäß dem Ausführungsbeispiel.
7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil eines Rotorkerns gemäß einer Modifikation.
8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des Rotorkerns gemäß der Änderung.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils eines Rotorkerns gemäß einer anderen Modifikation.

[AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG]
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer rotierenden elektrischen Maschine unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die rotierende elektrische Maschine M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Motor mit innenliegendem Permanentmagnet, der für die Verwendung in einer Positionssteuerungsvorrichtung bereitgestellt ist, die in einem Motorraum eines Fahrzeugs installiert ist, insbesondere in einer Ventilsteuerungsvorrichtung, die mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden ist.
Die rotierende elektrische Maschine M umfasst ein Motorgehäuse 1. Das Motorgehäuse 1 hat ein rohrförmiges vorderes Gehäuse 2 und einen Endrahmen 3. Das vordere Gehäuse 2 besteht aus einem magnetischen Material in einer mit einem Boden versehenen rohrförmigen Form. Der Endrahmen 3 besteht aus Aluminium (d.h. aus einem nichtmagnetischen Material) und ist so angeordnet, dass er eine Öffnung des rohrförmigen vorderen Gehäuses 2 verschließt.
Darüber hinaus umfasst die rotierende elektrische Maschine M auch einen Stator 5, der an einer inneren Umfangsfläche des rohrförmigen vorderen Gehäuses 2 befestigt ist, und einen innenliegenden Permanentmagnetrotor 7, der radial innerhalb des Stators 5 angeordnet ist und eine Drehwelle 6 umfasst. Die Drehwelle 6 wird von einem Paar von Lagern 8 und 9 getragen, so dass sie in Bezug auf das Motorgehäuse 1 drehbar ist. Das Lager 8 ist in einem im rohrförmigen vorderen Gehäuse 2 ausgebildeten Lagerhalteabschnitt 2a aufgenommen und befestigt. Andererseits wird das Lager 9 in einem im Endrahmen 3 ausgebildeten Lagerhalteabschnitt 3a aufgenommen und befestigt. Darüber hinaus ist an einer axial inneren Oberfläche 3b des Endrahmens 3 ein magnetischer Sensor 10, wie z.B. ein Halleffekt-IC, befestigt.
Die Drehwelle 6 hat einen distalen Endabschnitt, der aus dem rohrförmigen vorderen Gehäuse 2 herausragt. Mit dem Drehantrieb der Drehwelle 6 wird die Ventilsteuerung, d.h. die relative Drehphase einer Nockenwelle zu einer Kurbelwelle des Motors, entsprechend dem Betriebszustand des Motors in geeigneter Weise verändert.
[Stator 5]
Der Stator 5 ist an der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen vorderen Gehäuses 2 befestigt. Der Stator 5 umfasst einen zylindrischen Statorkern 11, und eine äußere Umfangsfläche des Statorkerns 11 ist an der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen vorderen Gehäuses 2 befestigt. An einer radial inneren Seite des Statorkerns 11 ist eine Vielzahl von Zähnen 12 entlang einer axialen Richtung des Statorkerns 11 ausgebildet. Die Zähne 12 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Statorkerns 11 angeordnet und erstrecken sich jeweils radial nach innen.
Auf den Zähnen 12 befinden sich über Isolatoren 13 jeweils dreiphasig gewickelte Wicklungen 15. Bei Einspeisung eines dreiphasigen Antriebsstroms in die Wicklungen 15 erzeugt der Stator 5 ein rotierendes Magnetfeld, wodurch sich der Rotor 7 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dreht.
[Rotor 7]
Der Rotor 7 umfasst die Drehwelle 6, einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorkern 21, in dessen zentralen Teil die Drehwelle 6 eingesetzt und eingepasst ist, und eine Vielzahl (z.B. im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht) von Permanentmagneten 22, die in den Rotorkern 21 eingebettet sind.
Wie in 2 dargestellt, besteht der Rotorkern 21 aus einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen 23, die aus einem magnetischen Metallmaterial gebildet und in axialer Richtung des Rotorkerns 21 geschichtet sind.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, hat der Rotorkern 21 eine Vielzahl von Magnetaufnahmelöcher 24, in denen jeweils die Permanentmagnete 22 aufgenommen werden. Die Vielzahl (z.B. im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht) der Magnetaufnahmelöcher 24 sind in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns 21 ausgebildet. Jedes der Magnetaufnahmelöcher 24 hat eine durchgehende und gefaltete, im Wesentlichen U-förmige Form, die radial nach innen konvex ist. Außerdem sind alle Magnetaufnahmelöcher 24 in ihrer Form identisch zueinander.
Die Permanentmagnete 22 sind durch gebondete Magnete realisiert, die durch Formen und Verfestigen eines Magnetmaterials gebildet werden; das Magnetmaterial ist eine Mischung aus einem Magnetpulver und einem Harz. Genauer gesagt dienen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 als Formwerkzeuge. Die Permanentmagnete 22 werden geformt durch: Einfüllen des noch nicht verfestigten Magnetmaterials in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 durch Spritzgießen ohne darin verbleibende Lücken; und anschließendes Verfestigen des Magnetmaterials in den Magnetaufnahmelöcher 24. Folglich entspricht die äußere Form der Permanentmagnete 22 der Form der Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Magnetpulver auf Samarium-Eisen-Stickstoff-Basis (d.h. auf SmFeN-Basis) als Magnetpulver zur Bildung der Permanentmagnete 22 verwendet. Es sei darauf hingewiesen, dass alternativ auch andere Seltene-Erden-Magnetpulver als Magnetpulver zur Herstellung der Permanentmagnete 22 verwendet werden können. Darüber hinaus werden die in den Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 verfestigten Permanentmagnete 22 durch eine nicht gezeigte Magnetisierungsvorrichtung, die sich außerhalb des Rotorkerns 21 befindet, magnetisiert, so dass sie als echte Magnete funktionieren. Genauer gesagt, werden die Permanentmagnete 22 so magnetisiert, dass die Polaritäten der Permanentmagnete 22 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 21 abwechselnd unterschiedlich sind. Darüber hinaus ist jeder der Permanentmagnete 22 in seiner Dickenrichtung magnetisiert.
Diejenigen Abschnitte des Rotorkerns 21, die sich auf der radial äußeren Seite der Permanentmagnete 22 befinden (d.h. die Abschnitte des Rotorkerns 21, die dem Stator 5 radial zugewandt sind), fungieren als äußere Kernabschnitte 25, um ein Reluktanzmoment zu erzeugen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Rotor 7 acht Rotormagnetpole 26, die jeweils einen entsprechenden der acht Permanentmagnete 22 und einen entsprechenden der äußeren Kernabschnitte 25 enthalten, der von dem entsprechenden Permanentmagneten 22 umgeben ist. Jeder der Rotormagnetpole 26 fungiert als N-Pol oder als S-Pol. Der Rotor 7 ist so konfiguriert, dass er sowohl ein Magnetmoment als auch ein Reluktanzmoment an den vorstehend beschriebenen Rotormagnetpolen 26 erzeugt.
Im Folgenden wird die Form der Permanentmagnete 22 im Detail beschrieben. Darüber hinaus entspricht die Form der Permanentmagnete 22, wie vorstehend beschrieben, der Form der Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, hat in einer axialen Ansicht des Rotors 7 jeder der Permanentmagnete 22 eine kontinuierliche und gefaltete im Wesentlichen U-Form, die radial nach innen konvex ist. Darüber hinaus ist die Form jedes der Permanentmagnete 22 symmetrisch in Bezug auf eine Umfangsmittellinie L, die sowohl durch eine Achsenmitte Z des Rotors 7 als auch durch eine Umfangsmitte des Permanentmagneten 22 verläuft.
Jeder der Permanentmagnete 22 hat einen ersten geraden Abschnitt 31 auf einer Umfangsseite (z.B. der Seite gegen den Uhrzeigersinn), einen zweiten geraden Abschnitt 32 auf der anderen Umfangsseite (z.B. der Seite im Uhrzeigersinn) und einen gebogenen Abschnitt 33, der so gebogen ist, dass er die radial inneren Enden der ersten und zweiten geraden Abschnitte 31 und 32 verbindet. Sowohl der erste als auch der zweite gerade Abschnitt 31 und 32 erstrecken sich entlang einer radialen Richtung des Rotors 7. Genauer gesagt, erstreckt sich jeder der ersten und zweiten geraden Abschnitte 31 und 32 parallel zu einer geraden Linie, die durch den Achsmittelpunkt Z des Rotors 7 verläuft. Darüber hinaus erstrecken sich für jedes in Umfangsrichtung benachbarte Paar der Permanentmagnete 22 die benachbarten ersten und zweiten geraden Abschnitte 31 und 32 des Paares der Permanentmagnete 22 parallel zueinander.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Rotor 7 außerdem einen ringförmigen Endmagneten 41, der sich an einer Position befindet, die den axialen Endflächen der äußeren Kernabschnitte 25 des Rotorkerns 21 zugewandt ist, und dessen Magnetpole so angeordnet sind, dass sie die äußeren Kernabschnitte 25 jeweils abstoßen.
Der Endmagnet 41 ist mit einem Klebstoff an den axialen Endflächen des Rotorkerns 21 und den Permanentmagneten 22 auf einer axialen Seite befestigt.
Darüber hinaus ist ein Außendurchmesser des Endmagneten 41 so eingestellt, dass er größer oder gleich einem äußersten Durchmesser der Permanentmagnete 22 und kleiner oder gleich einem äußersten Durchmesser des Rotorkerns 21 ist. Mit anderen Worten, in axialer Richtung betrachtet, befindet sich ein radial äußerer Umfang des Endmagneten 41 zwischen einer radial äußersten Position der Permanentmagnete 22 und einer radial äußersten Position des Rotorkerns 21. Darüber hinaus ist ein Innendurchmesser des Endmagneten 41 so eingestellt, dass er gleich einem innersten Durchmesser der äußeren Kernabschnitte 25 des Rotorkerns 21 ist. Mit anderen Worten, in axialer Richtung betrachtet, befindet sich ein radial innerer Umfang des Endmagneten 41 an einer radial innersten Position der äußeren Kernabschnitte 25 des Rotorkerns 21.
Der Endmagnet 41 ist in axialer Richtung magnetisiert. Außerdem sind die Polaritäten der Magnetpole des Endmagneten 41 in Umfangsrichtung abwechselnd unterschiedlich. Insbesondere ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Endmagnet 41 so magnetisiert, dass er acht Magnetpole aufweist, deren Polaritäten in Umfangsrichtung abwechselnd unterschiedlich sind. Das heißt, die Anzahl der Magnetpole des Endmagneten 41 ist gleich der Anzahl der Permanentmagnete 22 sowie der Anzahl der äußeren Kernabschnitte 25 des Rotorkerns 21. Der Endmagnet 41 ist so angeordnet, dass jeder der Magnetpole des Endmagneten 41 einen entsprechenden der äußeren Kernabschnitte 25 des Rotorkerns 21 abstößt, mit anderen Worten, jeder der Magnetpole des Endmagneten 41 hat die gleiche Polarität wie der entsprechende äußere Kernabschnitt 25, der dem Magnetpol gegenüberliegt. Mit der vorstehenden Konfiguration wird es möglich, den magnetischen Streufluss zu reduzieren, der von oder zu den axialen Endflächen der äußeren Kernabschnitte 25 über die axialen Endflächen der Permanentmagnete 22 fließt.
Wie in 1 dargestellt, ist der Endmagnet 41 so angeordnet, dass er dem Magnetsensor 10 durch einen dazwischen gebildeten Spalt axial gegenüberliegt. Der Endmagnet 41 stellt einen Sensormagneten dar, der es dem Magnetsensor 10 ermöglicht, einen Drehwinkel des Rotors 7 zu erfassen. Mit anderen Worten, der Endmagnet 41 dient auch als Sensormagnet.
Wie in 4 gezeigt, hat jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 eine gekrümmte Form, so dass sich der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt 24a und einem radial äußeren Umfang des Rotorkerns 21 kontinuierlich in der Umfangsrichtung des Rotors 7 ändert und an einer Umfangsmitte des radial äußeren Endabschnitts 24a verkürzt ist. Insbesondere hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 eine halbkreisförmige Form um eine Breitenmitte X des Magnetaufnahmelochs 24 in einer axialen Ansicht. Das heißt, dass für jede der Magnetaufnahmelöcher 24 jedes Paar von Innenwänden des Magnetaufnahmelochs 24, zwischen denen der erste gerade Abschnitt 31 oder der zweite gerade Abschnitt 32 eines entsprechenden der Permanentmagneten 22 aufgenommen wird, mit einer halbkreisförmigen Form an der radial äußeren Seite davon verbunden ist. Folglich wird jeder der Brückenabschnitte 51 des Rotorkerns 21 in seiner Umfangsmitte am dünnsten und an seinen beiden Umfangsenden am dicksten; jeder der Brückenabschnitte 51 ist radial außerhalb eines entsprechenden der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet.
Darüber hinaus hat, wie in den 5 und 6 gezeigt, jedes der Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 unterschiedlich geformte Abschnitte 24b, von denen jeder teilweise aus einem axialen Bereich des Magnetaufnahmelochs 24 ausgebildet und anders als die anderen Abschnitte des Magnetaufnahmelochs 24 geformt ist. Es ist zu beachten, dass in den 5 und 6 der Rotorkern 21 ohne die darin eingebetteten Permanentmagnete 22 dargestellt ist. Insbesondere ist, wie in 6 gezeigt, jeder der unterschiedlich geformten Abschnitte 24b in einer axialen Mitte des Magnetaufnahmelochs 24 ausgebildet. Außerdem ist jeder der unterschiedlich geformten Abschnitte 24b an einem entsprechenden der radial äußeren Endabschnitte 24a des Magnetaufnahmelochs 24 ausgebildet und ragt in Bezug auf die anderen Abschnitte des Magnetaufnahmelochs 24 nach innen. Insbesondere ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder der unterschiedlich geformten Abschnitte 24b in einer halbkreisförmigen Form ausgebildet, die von dem entsprechenden radial äußeren Endabschnitt 24a, der in einer axialen Ansicht halbkreisförmig ist, nach innen vorsteht. Darüber hinaus werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b der Magnetaufnahmelöcher 24 durch Laminieren einer Vielzahl von Arten von magnetischen Stahlblechen 23 in der axialen Richtung gebildet. Insbesondere umfassen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die magnetischen Stahlbleche 23, die in der axialen Richtung laminiert werden, um den Rotorkern 21 zu bilden, erste magnetische Stahlbleche 23a, die eine Form haben, die den unterschiedlich geformten Abschnitten 24b der Magnetaufnahmelöcher 24 entspricht, und zweite magnetische Stahlbleche 23b, die eine Form haben, die den anderen Abschnitten der Magnetaufnahmelöcher 24 entspricht.
Im Folgenden wird der Betrieb bzw. die Operation der rotierenden elektrischen Maschine M in der vorstehend beschriebenen Konfiguration erläutert.
Zum Beispiel wird zu einem Zeitpunkt, der auf dem vom Magnetsensor 10 erfassten Drehwinkel des Rotors 7 basiert, ein dreiphasiger Antriebsstrom von einer externen Stromversorgung an die Wicklungen 15 des Stators 5 geliefert. Bei Zuführung des dreiphasigen Antriebsstroms zu den Wicklungen 15 erzeugt der Stator 5 ein rotierendes Magnetfeld, wodurch der Rotor 7 in Drehung versetzt wird. Folglich wird mit der Drehung des Rotors 7 die Ventilsteuerung, d.h. die relative Drehphase der Nockenwelle zur Kurbelwelle des Motors, entsprechend dem Betriebszustand des Motors geändert.
Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lassen sich die folgenden vorteilhaften Effekte erzielen.

(1) Jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 weist die gekrümmte Form auf, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt 24a und dem radial äußeren Umfang des Rotorkerns 21 in der Mitte des radial äußeren Endabschnitts 24a in der Umfangsrichtung des Rotors 7 verkürzt ist. Folglich wird es möglich, zu verhindern, dass der Rotorkern 21 aufgrund von Spannungskonzentration an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 beschädigt wird, während die Menge des magnetischen Streuflusses klein gehalten wird. Genauer gesagt, wird die Spannung an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 am höchsten. Mit der oben genannten gekrümmten Form der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 wird jedoch der Abstand vom radial äußeren Umfang des Rotorkerns 21 länger und somit wird die Dicke der Brückenabschnitte 51 des Rotorkerns 21 an den Umfangsenden der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 größer, wodurch eine Beschädigung des Rotorkerns 21 verhindert werden kann. Indessen wird der Abstand von der radial äußeren Peripherie des Rotorkerns 21 am kürzesten und somit werden die Querschnittsflächen der magnetischen Pfade der Brückenabschnitte 51 an den Umfangsmitten der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 am kleinsten, wodurch es möglich wird, die Menge des magnetischen Streuflusses durch die magnetischen Pfade zu unterdrücken, um klein zu sein.
(2) Jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 hat die halbkreisförmige Form um die Breitenmitte X des Magnetaufnahmelochs 24 in einer axialen Ansicht. Folglich wird die Dicke der Brückenabschnitte 51 des Rotorkerns 21 an beiden Umfangsenden jedes der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 am größten, wodurch es möglich ist, in einer gut ausgewogenen Weise eine Beschädigung des Rotorkerns 21 zu verhindern.
(3) Die Magnetaufnahmelöcher 24 haben unterschiedlich geformte Abschnitte 24b, die teilweise aus einem axialen Bereich der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet sind und anders geformt sind als die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24. Folglich wird es möglich, die Permanentmagnete 22 axial mit den unterschiedlich geformten Abschnitten 24b der Magnetaufnahmelöcher 24 in Eingriff zu bringen, wodurch verhindert wird, dass die Permanentmagnete 22 aus den Magnetaufnahmelöcher 24 herausgeschoben werden. Darüber hinaus wird es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Endmagneten 41, der an den axialen Endflächen der Permanentmagnete 22 bereitgestellt ist, möglich, die Permanentmagnete 22 zuverlässiger daran zu hindern, aus den Magnetaufnahmelöcher 24 verschoben zu werden.
(4) Die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b sind an axialen Mitten der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet. Dadurch wird es möglich, auf beiden axialen Seiten ausgewogen zu verhindern, dass die Permanentmagnete 22 aus den Magnetaufnahmelöcher 24 herausgeschoben werden.
(5) Die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b sind jeweils an den radial äußeren Endabschnitten 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet und ragen in Bezug auf die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24 nach innen. Folglich wird es möglich, die Festigkeit der Brückenabschnitte 51 des Rotorkerns 21 zu erhöhen, die sich auf der radial äußeren Seite der Magnetaufnahmelöcher 24 befinden, während verhindert wird, dass die Permanentmagnete 22 aus den Magnetaufnahmelöcher 24 herausgeschoben werden.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert und implementiert werden. Darüber hinaus können das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel und die folgenden Modifikationen auch in Kombination miteinander implementiert werden, soweit es keinen technischen Widerspruch zwischen diesen gibt.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b jeweils an den radial äußeren Endabschnitten 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet und ragen in Bezug auf die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24 nach innen. Die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b können jedoch alternativ auch an anderen Positionen und in anderen Formen ausgebildet sein.
Zum Beispiel können, wie in den und gezeigt, unterschiedlich geformte Abschnitte 52 über den gesamten Umfang der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet sein und in Bezug auf die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24 nach innen ragen. In diesem Fall könnte zuverlässiger verhindert werden, dass die Permanentmagnete 22 aus den Magnetaufnahmelöcher 24 herausgeschoben werden.
Andernfalls können, wie in 9 gezeigt, unterschiedlich geformte Abschnitte 53 an Teilen der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet und in Bezug auf die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24 zurückgesetzt werden. In diesem Fall würde die Herstellung des Rotorkerns 21 vereinfacht werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 halbkreisförmig um die Breitenmitte X des Magnetaufnahmelochs 24 geformt. Jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 kann jedoch alternativ auch in anderen gekrümmten Formen ausgebildet sein, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt 24a und dem radial äußeren Umfang des Rotorkerns 21 in der Umfangsmitte des radial äußeren Endabschnitts 24a verkürzt ist. Zum Beispiel kann jeder der radial äußeren Endabschnitte 24a der Magnetaufnahmelöcher 24 alternativ in einer elliptischen Form oder ähnlichem ausgebildet sein.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b an axialen Mitten der Magnetaufnahmelöcher 24 ausgebildet. Jedoch können unterschiedlich geformte Abschnitte alternativ an Positionen gebildet werden, die von den axialen Mitten der Magnetaufnahmelöcher 24 versetzt sind. Außerdem können unterschiedlich geformte Abschnitte an einer Vielzahl von axialen Positionen ausgebildet sein.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Magnetaufnahmelöcher 24 die unterschiedlich geformten Abschnitte 24b, die teilweise aus einem axialen Bereich der Magnetaufnahmelöcher 24 gebildet werden und anders geformt sind als die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher 24. Die Magnetaufnahmelöcher 24 können jedoch alternativ auch keine anders geformten Abschnitte aufweisen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst der Rotor 7 den Endmagneten 41, der an den axialen Endflächen des Rotorkerns 21 und der Permanentmagnete 22 befestigt ist. Der Rotor 7 kann jedoch alternativ auch keinen Endmagneten 41 aufweisen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeder der Permanentmagnete 22 so konfiguriert, dass er den ersten geraden Abschnitt 31, den zweiten geraden Abschnitt 32 und den gebogenen Abschnitt 33 aufweist. Alternativ kann jeder der Permanentmagnete 22 so konfiguriert sein, dass der gesamte Permanentmagnet 22 in einer axialen Ansicht gekrümmt ist.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Permanentmagnete 22 durch gebondete Magnete realisiert, die mit den Magnetaufnahmelöchern 24 des Rotorkerns 21 geformt werden, die als die Formwerkzeuge dienen. Alternativ können die Permanentmagnete 22 durch gebondete Magnete realisiert werden, die nach der Formgebung jeweils in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 eingesetzt werden. Als weitere Alternative können die Permanentmagnete 22 durch gesinterte Magnete realisiert werden, die nach dem Sintern jeweils in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 21 eingesetzt werden. Um den Permanentmagneten 22 eine Form zu geben, die den unterschiedlich geformten Abschnitten 24b der Magnetaufnahmelöcher 24 entspricht, wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist es außerdem vorzuziehen, dass die Permanentmagneten 22 durch die gebundenen Magneten realisiert werden, die mit den Magnetaufnahmelöchern 24 des Rotorkerns 21, die als die formenden Formen dienen, gebildet werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Rotorkern 21 durch Laminieren der magnetischen Stahlbleche 23 in axialer Richtung gebildet. Alternativ kann der Rotorkern 21 z.B. durch Sintern eines Magnetpulvers gebildet werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist diese nicht auf diese Ausführungsbeispiele und Strukturen beschränkt. Stattdessen umfasst die vorliegende Offenbarung verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb entsprechender Bereiche. Darüber hinaus sind verschiedene Kombinationen und Modi auch in der Kategorie und dem Umfang der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020024208 [0001]
JP 2019 [0004]
JP 041530 A [0004]

Claims

Rotor (7), mit: einem Rotorkern (21) mit darin ausgebildeten Magnetaufnahmelöchern (24); und Permanentmagneten (22), die jeweils in die Magnetaufnahmelöcher des Rotorkerns eingebettet sind, wobei jeder der Permanentmagneten eine gefaltete Form aufweist, die radial nach innen konvex ist, wobei der Rotor konfiguriert ist, um sowohl ein Magnetmoment durch die Permanentmagnete als auch ein Reluktanzmoment durch äußere Kernabschnitte (25), die sich an einer radial äußeren Seite der Permanentmagnete im Rotorkern befinden, zu erzeugen, und jeder der radial äußeren Endabschnitte (24a) der Magnetaufnahmelöcher eine gekrümmte Form aufweist, so dass der Abstand zwischen dem radial äußeren Endabschnitt und einem radial äußeren Umfang des Rotorkerns in einer Umfangsrichtung des Rotors an einer Mitte des radial äußeren Endabschnitts verkürzt ist.
Rotor gemäß Anspruch 1, wobei jeder der radial äußeren Endabschnitte der Magnetaufnahmelöcher eine halbkreisförmige Form um einen Mittelpunkt (X) in Breitenrichtung des Magnetaufnahmelochs hat.
Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Magnetaufnahmelöcher unterschiedlich geformte Abschnitte (24b, 52, 53) aufweisen, die teilweise aus einem axialen Bereich der Magnetaufnahmelöcher ausgebildet sind und anders als andere Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher geformt sind.
Rotor gemäß Anspruch 3, wobei die unterschiedlich geformten Abschnitte an axialen Mitten der Magnetaufnahmelöcher ausgebildet sind.
Rotor gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die unterschiedlich geformten Abschnitte (24b) jeweils an den radial äußeren Endabschnitten der Magnetaufnahmelöcher ausgebildet sind und in Bezug auf die anderen Abschnitte der Magnetaufnahmelöcher nach innen vorstehen.