DE112022001971T5

DE112022001971T5 - Rotor und Rotierende Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112022001971T5
Application number: DE112022001971.9T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Uchida; Ritsuro Hiramatsu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2024-01-18
Also published as: JP2022159829A; US20240030761A1; WO2022215646A1; CN117321886A

Abstract

Ein Rotor (20) hat eine Vielzahl von Magnetpolen (26), die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der Magnetpole hat einen von Permanentmagneten (23) und einen von äußeren Kernabschnitten (25). Die äußeren Kernabschnitte sind Abschnitte des Rotorkerns, die sich radial außerhalb der Permanentmagnete befinden. Jeder der äußeren Kernabschnitte hat eine radial äußere Oberfläche (25a), die in einer axialen Ansicht eine Bogenform aufweist; die Bogenform ist so beschaffen, dass sich die radial äußere Oberfläche einer Drehachse (L1) des Rotors nähert, wenn sie sich von einer Magnetpolmitte (Ls) des Magnetpols zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstreckt. Der Rotorkern hat einen maximalen Durchmesser in der Magnetpolmitte. Ein Kreis mit einem Durchmesser, der dem maximalen Durchmesser des Rotorkerns entspricht und auf der Drehachse zentriert ist, wird als Bezugskreis (Ca) definiert. Eine äußere Umfangsfläche des Rotorkerns weist an den Schnittpunkten zwischen den bogenförmigen, radial äußeren Flächen der in Umfangsrichtung benachbarten äußeren Kernabschnitte maximale Verschiebungsabschnitte (31) auf, die vom Bezugskreis radial nach innen am weitesten verschoben sind. Ein Verschiebungsbetrag (Lh) der maximalen Verschiebungsabschnitte vom Bezugskreis in einer axialen Ansicht ist kleiner als eine maximale Dicke (Wm) der Permanentmagnete.

Description

[QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG]
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-064255 , die am 5. April 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf innenliegende Permanentmagnet-Rotoren und rotierende elektrische Maschinen.
[Stand der Technik]
Das Patentdokument 1 offenbart beispielsweise eine rotierende elektrische Maschine, die einen Innenraum-Permanentmagnet-Rotor (IPM) verwendet. Der IPM-Rotor weist Permanentmagnete auf, die in einen Rotorkern eingebettet sind. Dadurch ist es möglich, sowohl ein von den Dauermagneten erzeugtes Magnetdrehmoment als auch ein Reluktanzdrehmoment zu erhalten, das von den radial außerhalb der Dauermagneten befindlichen äußeren Kernabschnitten erzeugt wird.
[LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK]
[PATENTLITERATUR]
[Patentdokument 1]: Japanisches Patent Nr. JP 4 898 201 B
[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben eine IPM-Rotorkonfiguration untersucht, die in der Lage ist, das Rastmoment zu reduzieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, das Rastmoment in einem IPM-Rotor und einer rotierenden elektrischen Maschine zu reduzieren.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist ein Rotor bereitgestellt, der einen Rotorkern und in den Rotorkern eingebettete Permanentmagnete hat. Der Rotor hat eine Vielzahl von Magnetpolen, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Jeder der Magnetpole hat einen der Permanentmagnete und einen der äußeren Kernabschnitte; die äußeren Kernabschnitte sind Abschnitte des Rotorkerns, die sich radial außerhalb der Permanentmagnete befinden. Jeder der äußeren Kernabschnitte hat eine radial äußere Oberfläche, die in einer axialen Ansicht eine Bogenform aufweist; die Bogenform ist so beschaffen, dass die radial äußere Oberfläche näher an eine Drehachse des Rotors herankommt, wenn sie sich von einem Magnetpolzentrum des Magnetpols zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstreckt. Der Rotorkern hat in der Magnetpolmitte einen maximalen Durchmesser. Ein Kreis mit einem Durchmesser, der dem maximalen Durchmesser des Rotorkerns entspricht und auf der Drehachse zentriert ist, wird als Bezugskreis definiert. Eine äußere Umfangsfläche des Rotorkerns hat an den Schnittpunkten zwischen den bogenförmigen, radial äußeren Oberflächen der äußeren Kernabschnitte, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, maximale Verschiebungsabschnitte, die vom Bezugskreis radial nach innen am meisten verschoben sind. Ein Verschiebungsbetrag der maximalen Verschiebungsabschnitte vom Bezugskreis ist kleiner als eine maximale Dicke der Permanentmagnete in einer axialen Ansicht.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt, die einen Stator und den oben beschriebenen Rotor hat, der radial innerhalb des Stators angeordnet ist.
Da in dem vorstehend beschriebenen Rotor und der rotierenden elektrischen Maschine jede der radial äußeren Oberflächen der äußeren Kernabschnitte die Bogenform hat, so dass die radial äußere Oberfläche näher an die Drehachse des Rotors herankommt, wenn sie sich von der Magnetpolmitte des Magnetpols zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstreckt, wird das Umschalten der Magnetpole gleichmäßig. Folglich wird es möglich, die Erzeugung des Rastmoments zu unterdrücken. Darüber hinaus wird es mit der obigen Konfiguration möglich, das Rastmoment im Vergleich zu dem Fall zu reduzieren, in dem der Verschiebungsbetrag der maximalen Verschiebungsabschnitte vom Bezugskreis größer als die maximale Dicke der Permanentmagnete ist.
[KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, andere Aufgaben, Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften gemäß der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Erläuterung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher werden. In den Zeichnungen:

1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer rotierenden elektrischen Maschine, die einen IPM-Rotor gemäß einer Ausführungsform hat;
2 ist ein Konfigurationsdiagramm des Rotors gemäß dieser Ausführungsform;
3 ist eine Querschnittsansicht des Rotors gemäß der Ausführungsform;
4 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors gemäß der Ausführungsform;
5 ist ein erklärendes Diagramm zur Erläuterung der Merkmale des Rotors gemäß der Ausführungsform;
6 ist ein weiteres erläuterndes Diagramm zur Erläuterung der Merkmale des Rotors gemäß der Ausführungsform;
7 ist ein weiteres erläuterndes Diagramm zur Erläuterung der Merkmale des Rotors gemäß der Ausführungsform; und
8 ist ein erklärendes Diagramm zur Erläuterung der Eigenschaften der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform.

[AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG]
Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines Rotors und einer rotierenden elektrischen Maschine beschrieben.
Wie aus der 1 ersichtlich, ist eine rotierende elektrische Maschine M gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein bürstenloser IPM-Motor ausgebildet. Die rotierende elektrische Maschine M hat einen im Wesentlichen ringförmigen Stator 10 und einen im Wesentlichen zylindrischen Rotor 20, der drehbar in einem Raum radial innerhalb des Stators 10 angeordnet ist.
(Konfiguration des Stators 10)
Der Stator 10 hat einen im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 11. Der Statorkern 11 ist aus einem magnetischen Metallmaterial ausgebildet. Insbesondere ist der Statorkern 11 durch Laminieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen in einer axialen Richtung ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Statorkern 11 zwölf Zähne 12 auf, die sich radial nach innen erstrecken und in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Das heißt, im Stator 10 sind zwölf Schlitze ausgebildet, in denen Wicklungen gewickelt sind. Alle Zähne 12 sind identisch geformt. Jeder der Zähne 12 hat einen im Wesentlichen T-förmigen, radial inneren Abschnitt (d.h. einen distalen Endabschnitt) und eine distale Endfläche 12a, die bogenförmig entlang einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 20 ausgebildet ist.
Wicklungen 13 sind in einer konzentrierten Wicklung um die Zähne 12 gewickelt. Die Wicklungen 13 sind in drei Phasen verbunden, die jeweils als U-Phase, V-Phase und W-Phase fungieren, wie aus 1 ersichtlich. Wenn die Wicklungen 13 mit elektrischem Strom versorgt werden, erzeugt der Stator 10 ein rotierendes Magnetfeld, das den Rotor 20 in Drehung versetzt. Im Stator 10 ist eine äußere Umfangsfläche des Statorkerns 11 an einer inneren Umfangsfläche eines Gehäuses 14 befestigt.
(Konfiguration des Rotors 20)
Der Rotor 20 hat eine rotierende Welle 21 und einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorkern 22, in dessen zentralen Teil die rotierende Welle 21 eingesetzt ist. Darüber hinaus hat der Rotor 20 eine Vielzahl (insbesondere acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Permanentmagneten 23, die in den Rotorkern 22 eingebettet sind. Der Rotorkern 22 ist aus einem magnetischen Metallmaterial ausgebildet. Insbesondere ist der Rotorkern 22 durch Laminieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen in axialer Richtung ausgebildet. Der Rotor 20 ist in Bezug auf den Stator 10 drehbar angeordnet, wobei die rotierende Welle 21 durch Lager (nicht ersichtlich) gelagert ist, die in dem Gehäuse 14 bereitgestellt sind.
Der Rotorkern 22 weist eine Vielzahl von Magnetaufnahmelöchern 24 auf, um die Permanentmagnete 23 darin aufzunehmen. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform acht Magnetaufnahmelöcher 24 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 22 ausgebildet. Jedes der Magnetaufnahmelöcher 24 hat eine gefaltete, im Wesentlichen V-förmige Form, die radial nach innen konvex ist. Das heißt, alle Magnetaufnahmelöcher 24 sind in ihrer Form identisch. Außerdem ist jedes der Magnetaufnahmelöcher 24 so ausgebildet, dass es sich über die gesamte axiale Länge des Rotorkerns 22 erstreckt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Dauermagnete 23 durch gebundene Magnete realisiert, die durch Formen und Verfestigen eines Magnetmaterials ausgebildet sind; das Magnetmaterial ist eine Mischung aus einem Magnetpulver und einem Harz. Insbesondere dienen in der vorliegenden Ausführungsform die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 22 als Formwerkzeuge. Die Dauermagnete 23 sind ausgebildet durch: Einfüllen des noch nicht verfestigten Magnetmaterials in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 22 durch Spritzgießen ohne darin verbleibende Spalte; und anschließendes Verfestigen des Magnetmaterials in den Magnetaufnahmelöchern 24. Folglich entspricht die äußere Form der Permanentmagnete 23 der Form der Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 22. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Magnetpulver auf Samarium-Eisen-Stickstoff-Basis (d.h. auf SmFeN-Basis) als Magnetpulver für die Ausbildung der Dauermagnete 23 verwendet. Es sei darauf hingewiesen, dass alternativ auch andere Seltenerd-Magnetpulver als Magnetpulver zur Ausbildung der Dauermagnete 23 verwendet werden können.
Wie in 1 ersichtlich, fungieren die Abschnitte des Rotorkerns 22, die sich radial außerhalb der Permanentmagnete 23 befinden, d.h. die Abschnitte des Rotorkerns 22, die dem Stator 10 zugewandt sind, als äußere Kernabschnitte 25 zur Erzeugung des Reluktanzmoments. Der Rotor 20 hat eine Vielzahl von Magnetpolen 26, die jeweils einen der Dauermagnete 23 und einen der äußeren Kernabschnitte 25 haben. Das heißt, die Anzahl der Magnetpole 26 ist gleich der Anzahl der Dauermagnete 23, d.h. in der vorliegenden Ausführungsform gleich acht. Mit anderen Worten, die Anzahl der Pole des Rotors 20 ist gleich acht. Alle Magnetpole 26 haben die gleiche Form. Außerdem sind die Magnetpole 26 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich, fungieren die Magnetpole 26 in Umfangsrichtung abwechselnd als N-Pole und S-Pole. Der Rotor 20, der so konfiguriert ist, dass er die Magnetpole 26 wie oben beschrieben aufweist, kann sowohl ein Magnetmoment als auch ein Reluktanzmoment erzeugen.
(Konfiguration der Magnetpole 26)
Wie aus 2 ersichtlich, hat jeder der Magnetpole 26 in Umfangsrichtung eine Magnetpolmitte Ls. Die Magnetpolmitten Ls der Magnetpole 26 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Insbesondere sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Magnetpolmitten Ls der acht Magnetpole 26 in Umfangsrichtung in Abständen von 45° angeordnet. Jeder Magnetpol 26 grenzt an benachbarte Magnetpole 26, wobei die Magnetpolgrenzlinien Ld die Grenzen zwischen ihnen in Umfangsrichtung darstellen. Jede der Magnetpolgrenzlinien Ld zwischen den Magnetpolen 26 verläuft senkrecht zu einer Drehachse L1 des Rotors 20. Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die acht Magnetpolgrenzlinien Ld in Umfangsrichtung in Abständen von 45° angeordnet. Außerdem beträgt der Winkel zwischen jedem benachbarten Paar der Magnetpolgrenzlinien Ld, d.h. der Magnetpolöffnungswinkel θm jedes der Magnetpole 26, 180° im elektrischen Winkel.
Der Außendurchmesser des Rotorkerns 22, d.h. der Abstand von der Drehachse L1 zur Außenumfangsfläche des Rotorkerns 22 ist in der Umfangsrichtung nicht konstant. Insbesondere ist der Außendurchmesser des Rotorkerns 22 an jeder der Magnetpolmitten Ls am größten und an jeder der Magnetpolgrenzlinien Ld am kleinsten. In 1 und 2 ist ein Kreis, dessen Durchmesser dem maximalen Durchmesser des Rotorkerns 22 entspricht, als Bezugskreis Ca ersichtlich. Außerdem wird in 2 der Durchmesser des Bezugskreises Ca mit D und der Radius des Bezugskreises Ca mit D/2 bezeichnet.
In jedem der Magnetpole 26 weist der äußere Kernabschnitt 25 eine Außenfläche 25a auf, die eine radial äußere Fläche ist. Die Außenfläche 25a ist eine Fläche, die den distalen Endflächen 12a der Zähne 12 zugewandt ist. In axialer Richtung betrachtet hat die Außenfläche 25a die Form eines Bogens, der um eine Mittelachse L2 zentriert ist. Die Mittelachse L2 des Bogens, der die Außenfläche 25a definiert, ist eine Achse, die parallel zur Drehachse L1 des Rotors 20 liegt, aber nicht mit der Drehachse L1 zusammenfällt. Außerdem liegt die Mittelachse L2 in einem Bereich, der von dem Bezugskreis Ca umgeben ist. Außerdem ist der Radius Da des Bogens, der die Außenfläche 25a definiert, kleiner als der Radius (D/2) des Bezugskreises Ca.
Die äußere Umfangsfläche des Rotorkerns 22 befindet sich an den Schnittpunkten zwischen den Außenflächen 25a der äußeren Kernabschnitte 25, die in der Umfangsfläche aneinander angrenzen, am weitesten vom Bezugskreis Ca entfernt. Im Folgenden werden die Schnittpunkte als die Abschnitte der maximalen Verschiebung 31 bezeichnet; und der Abstand vom Bezugskreis Ca zu jedem der Abschnitte der maximalen Verschiebung 31 wird als der Verschiebungsbetrag Lh der Abschnitte der maximalen Verschiebung 31 bezeichnet.
(Konfiguration der Permanentmagnete 23)
Jeder der Permanentmagnete 23 hat eine im Wesentlichen V-förmige Faltung, die radial nach innen konvex ist. Insbesondere ist, wie aus der 2 ersichtlich, jeder der Permanentmagnete 23 so geformt, dass die radial inneren Enden eines Paares von geraden Abschnitten 23a durch einen gekrümmten Abschnitt 23b verbunden sind. Die radial äußeren Enden des Paares von geraden Abschnitten 23a befinden sich in der Nähe der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 22. Außerdem hat jeder der Permanentmagnete 23 eine liniensymmetrische Form in Bezug auf die entsprechende Magnetpolmitte Ls. Darüber hinaus befinden sich die geraden Abschnitte 23a der Permanentmagnete 23 in unmittelbarer Nähe zu den entsprechenden Magnetpolgrenzlinien Ld.
W1 sei die Dicke jedes der geraden Abschnitte 23a in einer axialen Ansicht des Permanentmagneten 23. W2 sei die Dicke des gekrümmten Abschnitts 23b in einer axialen Ansicht des Permanentmagneten 23. Die Dicke W1 jedes der geraden Abschnitte 23a ist die Dicke in Richtungen senkrecht zur Erstreckungsrichtung des geraden Abschnitts 23a in einer axialen Ansicht. Die Dicke W1 jedes der geraden Abschnitte 23a kann zum Beispiel so eingestellt sein, dass sie in der Erstreckungsrichtung des geraden Abschnitts 23a konstant ist. Außerdem kann die Dicke W1 so eingestellt sein, dass sie z. B. für alle geraden Abschnitte 23a der Permanentmagnete 23 gleich ist. Die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b ist die Dicke des gekrümmten Abschnitts 23b an der entsprechenden Magnetpolmitte Ls. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke W1 jedes der geraden Abschnitte 23a größer als die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b eingestellt. Das heißt, in axialer Richtung betrachtet, hat jeder der Permanentmagnete 23 eine maximale Dicke Wm, die durch die Dicke W1 jedes der geraden Abschnitte 23a dargestellt wird. Darüber hinaus ist bei jedem der Magnetpole 26 die Position der Mittelachse L2 des Bogens, der die Außenfläche 25a des äußeren Kernabschnitts 25 definiert, so eingestellt, dass sie den gekrümmten Abschnitt 23b des Permanentmagneten 23 überlappt.
Für jeden der V-förmigen Permanentmagneten 23 ist der Abstand zwischen den Schnittpunkten zwischen Verlängerungslinien von Innenflächen der geraden Abschnitte 23a des Permanentmagneten 23 und der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 22 als Magnetpolteilung Lp definiert; und der Abstand von der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 22 zu einer Innenfläche des gekrümmten Abschnitts 23b des Permanentmagneten 23 an der entsprechenden Magnetpolmitte Ls ist als Einbettungstiefe Lm definiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Permanentmagnete 23 so ausgebildet, dass er eine tief gefaltete Form hat, so dass die Einbettungstiefe Lm größer als der Magnetpolabstand Lp ist. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist für jeden der V-förmigen Permanentmagneten 23 die Magnetfläche des Permanentmagneten 23, die aus den Innenflächen der geraden Abschnitte 23a und des gekrümmten Abschnitts 23b des Permanentmagneten 23 besteht, so eingestellt, dass sie größer als die Magnetoberfläche eines bekannten Oberflächen-Permanentmagnetrotors (nicht ersichtlich) ist. Wenn die Einbettungstiefe Lm groß eingestellt ist, befinden sich die gekrümmten Abschnitte 23b der Permanentmagnete 23 radial einwärts in der Nähe eines Welleneinführungslochs 22b, das im zentralen Teil des Rotorkerns 22 ausgebildet ist und in das die Drehwelle 21 eingeführt wird. Es sollte beachtet werden, dass:

die vorstehend beschriebene gefaltete Form lediglich ein Beispiel für die Form der Permanentmagnete 23 ist; und die Permanentmagnete 23 in geeigneter Weise modifiziert werden können, um andere Formen zu haben, wie zum Beispiel eine gefaltete im Wesentlichen V-Form mit einer kleinen Einbettungstiefe Lm oder eine gefaltete im Wesentlichen U-Form mit einem großen gekrümmten Abschnitt 23b.

Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, ist jeder der Permanentmagnete 23 so ausgebildet, dass er teilweise aus einem Paar von axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 herausragt. Insbesondere hat jeder der Permanentmagnete 23 einen eingebetteten Magnetabschnitt 23m, der sich in einem entsprechenden Magnetaufnahmeloch 24 des Rotorkerns 22 befindet, und ein Paar vorstehende Abschnitte 23x und 23y, die jeweils von den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 vorstehen. Darüber hinaus sind die axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 als ebene Flächen ausgebildet. Die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y der Permanentmagnete 23 können einfach realisiert werden, indem in Formwerkzeugen (nicht ersichtlich) zum Verschließen der Magnetaufnahmelöcher 24, die sich zu den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 öffnen, Ausnehmungen zum Ausbilden der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y bereitgestellt werden.
Für jeden der Permanentmagnete 23 sind die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y in allen geraden Abschnitten 23a und gekrümmten Abschnitten 23b des Permanentmagneten 23 ausgebildet. Insbesondere sind die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y kontinuierlich entlang der V-förmigen Bahn ausgebildet, die die geraden Abschnitte 23a und den gekrümmten Abschnitt 23b des Permanentmagneten 23 hat. Außerdem sind die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y jeweils an den beiden axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 ausgebildet. Darüber hinaus sind die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y aus dem gleichen Material wie das des eingebetteten Magnetabschnitts 23m des Permanentmagneten 23 ausgebildet, der sich in der entsprechenden Magnetaufnahmebohrung24 des Rotorkerns 22 befindet, und sind durchgehend und einstückig mit dem eingebetteten Magnetabschnitt 23m des Permanentmagneten 23 ausgebildet.
Die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y der Permanentmagnete 23 sind Endabschnitte der Permanentmagnete 23, die sich an den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 befinden. Die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y der Permanentmagnete 23 bewirken, dass dort ein magnetischer Streufluss φb, wie in 3 ersichtlich, erzeugt wird; der magnetische Streufluss φb wird tendenziell an den Enden der Permanentmagnete 23 erzeugt. Mit anderen Worten, mit den vorstehenden Abschnitten 23x und 23y fließt ein größerer Teil des magnetischen Flusses, der von den eingebetteten Magnetabschnitten 23m der Permanentmagnete 23, die sich in dem Rotorkern 22 befinden, erzeugt wird, radial, ohne aus den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 auszutreten; somit wird ein größerer Teil des magnetischen Flusses zu einem effektiven magnetischen Fluss cpa, der zum Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine M beiträgt. Die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y sind so ausgebildet, dass sie einen geeigneten vorstehenden Betrag D1 von den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 haben, während sie eine Erhöhung des Betrags des effektiven Magnetflusses φa ermöglichen. Es ist zu beachten, dass der vorstehende Betrag D1 der in den Zeichnungen ersichtlichen vorstehenden Abschnitte23x und 23y von dem tatsächlichen vorstehenden Betrag D1 abweichen kann.
Die Permanentmagnete 23, die hauptsächlich in den Magnetaufnahmelöchern 24 des Rotorkerns 22 bereitgestellt sind, werden nach der Verfestigung des Magnetmaterials durch eine Magnetisierungsvorrichtung (nicht ersichtlich), die sich außerhalb des Rotorkerns 22 befindet, magnetisiert, so dass sie als echte Permanentmagnete funktionieren. Insbesondere werden die acht Permanentmagnete 23 so magnetisiert, dass die Polaritäten der Permanentmagnete 23 abwechselnd in Umfangsrichtung unterschiedlich sind. Darüber hinaus ist jeder der Permanentmagnete 23 in seiner Dickenrichtung magnetisiert.
Als nächstes wird der Betrieb des Rotors 20 der rotierenden elektrischen Maschine M gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
5 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen einer ersten Betriebsart, die die vorliegende Ausführungsform ist, einer zweiten Betriebsart und einem Vergleichsbeispiel.
Bei der ersten Betriebsart handelt es sich um die vorstehend beschriebene Ausführungsform. Das heißt, in der ersten Betriebsart hat die äußere Umfangsfläche des Rotorkerns 22 die vorstehend beschriebene Konfiguration, d.h. die Konfiguration, bei der in jedem der Magnetpole 26 die Außenfläche 25a des äußeren Kernabschnitts 25 die Bogenform hat, die auf der Mittelachse L2 zentriert ist. Darüber hinaus wird in der ersten Betriebsart eine Konfiguration eingesetzt, bei der die Endabschnitte der Permanentmagnete 23 als die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y von den axialen Endflächen 22c bzw. 22d des Rotorkerns 22 auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Rotorkerns 22 vorstehen.
Die zweite Betriebsart setzt eine Konfiguration ein, bei der die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y der Permanentmagnete 23 aus der Konfiguration gemäß der ersten Betriebsart weggelassen werden, d.h. sie setzt eine Konfiguration ein, bei der die Permanentmagnete 23 nicht aus den Magnetaufnahmelöchern 24 in axialer Richtung herausragen. In der zweiten Betriebsart ist die Form der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 22 in einer axialen Ansicht jedoch die gleiche wie in der ersten Betriebsart.
Das Vergleichsbeispiel setzt eine Konfiguration ein, bei der die äußere Umfangsfläche des Rotorkerns 22 entlang des Bezugskreises Ca in einer axialen Ansicht eine Kreisform aufweist. Darüber hinaus setzt das Vergleichsbeispiel eine Konfiguration ein, bei der die Endabschnitte der Permanentmagnete 23 nicht von den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 vorstehen.
5 zeigt sowohl die Größe des in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugten Rastmoments als auch das Verhältnis des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine zum Volumen der Permanentmagnete 23 (d.h. Drehmoment/Magnetvolumen) in jedem der Vergleichsbeispiele, der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart. Es ist zu beachten, dass in 5 die erste und die zweite Betriebsart mit dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung der relativen Werte der Parameter verglichen werden, die im Vergleichsbeispiel 1,0 betragen. Wie aus der 5 ersichtlich ist, ist das Rastmoment sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart gegenüber dem Vergleichsbeispiel erheblich reduziert. Außerdem ist das Rastmoment in der zweiten Betriebsart etwas geringer als in der ersten Betriebsart.
6 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis (Lh/Wm) zwischen dem Verschiebungsbetrag Lh und der maximalen Dicke Wm der Permanentmagnete 23 und der Größe des Rastmoments. Es sollte beachtet werden, dass das Verhältnis (Lh/Wm) Null ist, d.h. der Verschiebungsbetrag Lh ist Null in der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Konfiguration, bei der die äußere Umfangsfläche des Rotorkerns 22 entlang des Bezugskreises Ca in einer axialen Ansicht eine Kreisform hat. Außerdem ist zu beachten, dass die vertikale Achse in 6 das relative Rastmoment darstellt, das 1,0 ist, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) Null ist.
Wie aus der 6 ersichtlich ist, ist das relative Rastmoment im Falle eines Verhältnisses (Lh/Wm) von weniger als 1,0 geringer als im Falle eines Verhältnisses (Lh/Wm) von mehr als oder gleich 1,0. Das relative Rastmoment nimmt quadratisch ab, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) von 1,0 auf etwa 0,4 sinkt, und wird am niedrigsten, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) etwa 0,4 beträgt. Dann steigt das relative Rastmoment quadratisch an, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) von etwa 0,4 auf Null sinkt.
Wenn das Verhältnis (Lh/Wm) 0,8 beträgt, ist das relative Rastmoment 1,0. Das heißt, im Bereich von 0 < (Lh/Wm) < 0,8 ist das relative Rastmoment kleiner als 1,0. Daher ist es möglich, durch Einstellen des Verhältnisses (Lh/Wm) auf den Bereich 0 < (Lh/Wm) < 0,8 das Rastmoment im Vergleich zu der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Konfiguration zu reduzieren, bei der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist.
Wenn das Verhältnis (Lh/Wm) im Bereich von 0,33 <_ (Lh/Wm) ≤ 0,47 liegt, liegt das relative Rastmoment außerdem bei etwa 0,3 oder darunter. Das heißt, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) im Bereich von 0,33 ≤ (Lh/Wm) ≤ 0,47 liegt, ist es möglich, das Rastmoment auf etwa 1/3 desjenigen im Vergleichsbeispiel zu reduzieren, bei dem die Konfiguration eingesetzt wird, bei der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist. Außerdem ist es vorteilhaft, das Verhältnis (Lh/Wm) auf 0,4 einzustellen, an dem das relative Rastmoment am geringsten ist. Auch unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen sollte das Verhältnis (Lh/Wm) vorzugsweise in einem Bereich von 0,33 ≤ (Lh/Wm) ≤ 0,47 liegen.
Wie aus der 5 ersichtlich ist, ist das Verhältnis (Drehmoment/Magnetvolumen) in der zweiten Betriebsart etwas geringer als im Vergleichsbeispiel. Die Verhältnisse (Drehmoment/Magnetvolumen) in der ersten Betriebsart und im Vergleichsbeispiel sind fast gleich und höher als in der zweiten Betriebsart.
7 veranschaulicht die Beziehung zwischen der vorstehenden Menge D1 der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y und dem Verhältnis (Drehmoment/Magnetvolumen) in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Wie aus 7 ersichtlich ist, erhöht sich, wenn der vorstehende Betrag D1 der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y größer als Null ist, d.h. wenn die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y in den Permanentmagneten 23 bereitgestellt werden, der Betrag des effektiven magnetischen Flusses φa und somit erhöht sich auch das Verhältnis (Drehmoment/Magnetvolumen). Wenn der vorstehende Betrag D1 größer als Null ist, steigt das Verhältnis (Drehmoment/Magnetvolumen) zunächst mit der Zunahme des vorstehenden Betrags D1 und nimmt dann allmählich mit der Zunahme des vorstehenden Betrags D1 ab. Dies kann als ein Ergebnis der Unterdrückung des Magnetvolumens betrachtet werden, indem die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b kleiner als die Dicke W1 der geraden Abschnitte 23a in jedem der Permanentmagneten 23 eingestellt wird, während der magnetische Fluss, der durch die eingebetteten Magnetabschnitte 23m der Permanentmagneten 23 erzeugt wird, daran gehindert wird, aus den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 zu entweichen. Der vorstehende Betrag D1 wird unter Berücksichtigung des Verhältnisses (Drehmoment/Magnetvolumen) auf einen geeigneten Wert eingestellt, wie aus der 7 ersichtlich ist. Darüber hinaus erhöht sich mit der Zunahme des vorstehenden Betrags D1 auch das Gewicht des Rotors 20 und die Menge des Magnetmaterials, aus dem die Permanentmagnete 23 ausgebildet sind; daher ist es vorteilhaft, den vorstehenden Betrag D1 auch unter Berücksichtigung dieser Tatsache richtig einzustellen.
8 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Verhältnis (Lh/Lg) des Verschiebungsbetrags Lh zu einem Luftspalt Lg und der Größe des Rastmoments. Es sollte beachtet werden, dass das Verhältnis (Lh/Lg) Null ist, d.h. der Verlagerungsbetrag Lh ist Null in der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Konfiguration, bei der die äußere Umfangsfläche des Rotorkerns 22 entlang des Bezugskreises Ca in einer axialen Ansicht eine Kreisform aufweist. Außerdem ist zu beachten, dass die vertikale Achse in 8 das relative Rastmoment darstellt, das 1,0 beträgt, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) Null ist. Wie aus der 1 ersichtlich, wird der Luftspalt Lg durch die Differenz zwischen dem Innenradius des Stators 10 und dem Radius D/2 des Bezugskreises Ca dargestellt. Darüber hinaus wird der Innenradius des Stators 10 durch den Abstand von der Drehachse L1 zu einer der distalen Endflächen 12a der Zähne 12 dargestellt.
Wie aus der 8 ersichtlich, nimmt das relative Rastmoment quadratisch ab, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) von Null auf etwa 2,0 ansteigt, und wird am niedrigsten, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) etwa 2,0 beträgt. Anschließend steigt das relative Rastmoment quadratisch an, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) von etwa 2,0 an zunimmt. Wenn das Verhältnis (Lh/Lg) größer als Null ist, ist das relative Rastmoment kleiner als 1,0. Daher ist es mit der Konfiguration, bei der der Verschiebungsbetrag Lh größer als Null ist, möglich, das Rastmoment im Vergleich zu der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Konfiguration, bei der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist, zu reduzieren.
Wenn das Verhältnis (Lh/Lg) größer oder gleich 1,0 ist, wird das relative Rastmoment im Vergleich zu dem Fall, dass das Verhältnis (Lh/Lg) kleiner als 1,0 ist, reduziert. Wenn das Verhältnis (Lh/Lg) im Bereich von 1,0 ≤ (Lh/Lg) liegt, ist das relative Rastmoment geringer als oder gleich 0,5. Daher ist es möglich, das Rastmoment um die Hälfte zu reduzieren, wenn der Verschiebungsbetrag Lh größer oder gleich dem Luftspalt Lg ist, verglichen mit der im Vergleichsbeispiel eingesetzten Konfiguration, bei der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist.
Wenn das Verhältnis (Lh/Lg) im Bereich von 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33 liegt, beträgt das relative Rastmoment außerdem etwa 0,3 oder weniger. Das heißt, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) im Bereich von 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33 liegt, ist es möglich, das Rastmoment auf etwa 1/3 desjenigen im Vergleichsbeispiel zu reduzieren, bei dem die Konfiguration eingesetzt wird, bei der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist. Außerdem ist es vorteilhaft, das Verhältnis (Lh/Lg) auf etwa 2,0 einzustellen, wo das relative Rastmoment am geringsten ist. Auch unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen sollte das Verhältnis (Lh/Lg) vorzugsweise in einem Bereich von 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33 liegen.
(Beziehung zwischen dem Radius des Bezugskreises Ca und der maximalen Dicke Wm der Permanentmagnete 23)
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis (Wm/(D/2)) der maximalen Dicke Wm der Permanentmagnete 23 zum Radius D/2 des Bezugskreises Ca und dem Magnetmoment untersucht. Als Ergebnis haben die Erfinder einen durch die folgende Formel (a) dargestellten Bereich als Bereich des Verhältnisses (Wm/(D/2)) erhalten, innerhalb dessen ein geeignetes Magnetdrehmoment erzielt werden kann. $- 0,0006 D + 0,1626 - 0,5 / (D/ 2) \leq Wm/ (D/ 2) \leq - 0,0006 D + 0,1626 + 0,5 / (D/ 2)$
Auf der Grundlage der obigen Formel (a) ist es daher möglich, gemäß den Spezifikationen der rotierenden elektrischen Maschine M auf einfache Weise die maximale Dicke Wm der Permanentmagnete 23 einzustellen, die für den Durchmesser D des Bezugskreises Ca geeignet ist, d.h. für den maximalen Durchmesser des Rotorkerns 22.
Nachfolgend werden vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

(1) In dem Rotor 20 ist der Verschiebungsbetrag Lh der maximalen Verschiebungsabschnitte 31 von dem Bezugskreis Ca kleiner als die maximale Dicke Wm der Permanentmagnete 23 in einer axialen Ansicht. Da bei dieser Konfiguration jede der radial äußeren Oberflächen 25a der äußeren Kernabschnitte 25 die Bogenform hat, so dass die radial äußere Oberfläche 25a sich der Drehachse L1 des Rotors 20 nähert, wenn sie sich von der Magnetpolmitte Ls des Magnetpols 26 zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstreckt, erfolgt das Umschalten der Magnetpole 26 gleichmäßig. Folglich wird es möglich, die Erzeugung des Rastmoments zu unterdrücken. Darüber hinaus wird es mit der obigen Konfiguration möglich, das Rastmoment im Vergleich zu dem Fall zu reduzieren, dass der Verschiebungsbetrag Lh der maximalen Verschiebungsabschnitte 31 vom Bezugskreis Ca größer ist als die maximale Dicke Wm der Permanentmagnete 23. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform der Verschiebungsbetrag Lh durch Änderung des Radius Da des Bogens, der die Außenfläche 25a in jedem der Magnetpole 26 definiert, geändert. Je größer beispielsweise der Radius Da in jedem der Magnetpole 26 eingestellt wird, desto kleiner wird der Verschiebungsbetrag Lh.
(2) Jeder der Permanentmagnete 23 hat die gefaltete Form, die radial nach innen konvex ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine große Oberfläche der Permanentmagnete 23 zu sichern, die den äußeren Abschnitten des Kerns 25 zugewandt ist. Folglich wird es möglich, das magnetische Drehmoment zu erhöhen.
(3) Die axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 sind als ebene Flächen ausgebildet. Außerdem hat jeder der Permanentmagnete 23 die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y, die jeweils aus den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 herausragen. Da bei dieser Konfiguration die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y an den Enden der Permanentmagnete 23 bereitgestellt sind, wird der an den Enden der Permanentmagnete 23 erzeugte magnetische Streufluss φb auf die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y der Permanentmagnete 23 konzentriert. Um aus den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 auszutreten, müsste der von den eingebetteten Magnetabschnitten 23m der Permanentmagnete 23, die sich in dem Rotorkern 22 befinden, erzeugte magnetische Fluss außerdem über die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y hinaus fließen. Das heißt, die Länge der Pfade, durch die der Magnetfluss austreten kann, wird erhöht. Folglich wird es möglich, den von den eingebetteten Magnetabschnitten 23m erzeugten Magnetfluss daran zu hindern, aus den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 auszutreten; somit wird es möglich, dass der von den eingebetteten Magnetabschnitten 23m erzeugte Magnetfluss radial durch den Rotorkern 22 über dessen gesamte axiale Länge fließt. Infolgedessen wird der größte Teil des von den eingebetteten magnetischen Abschnitten 23m erzeugten magnetischen Flusses zum effektiven magnetischen Fluss cpa, der zum Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine M beiträgt; somit wird es möglich, den Betrag des effektiven magnetischen Flusses φa zu erhöhen.
(4) Das Verhältnis (Lh/Wm) zwischen dem Verschiebungsbetrag Lh und der maximalen Dicke Wm der Permanentmagnete 23 erfüllt 0 < (Lh/Wm) < 0,8. Mit dieser Konfiguration wird es möglich, das Rastmoment im Vergleich zur Vergleichskonfiguration, in der der Verschiebungsbetrag Lh Null ist, zu reduzieren.
(5) Das Verhältnis (Lh/Wm) des Verschiebungsbetrags Lh zur maximalen Dicke Wm der Permanentmagnete 23 erfüllt 0,33 ≤ (Lh/Wm) ≤ 0,47. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Rastmoment auf etwa 1/3 des Drehmoments zu reduzieren, das beim Einsatz der Vergleichskonfiguration auftritt, bei der der Verschiebungsbetrag Lh gleich Null ist. Wenn das Verhältnis (Lh/Wm) im Bereich von 0,33 ≤ (Lh/Wm) ≤ 0,47 liegt, kann der Effekt der Reduzierung des Rastmoments auch dann stabil erreicht werden, wenn das Verhältnis (Lh/Wm) aufgrund von Fertigungstoleranzen von 0,4 abweicht.
(6) Der Verschiebungsbetrag Lh wird so eingestellt, dass er größer oder gleich dem Luftspalt Lg ist, der die Differenz zwischen dem Innenradius des Stators 10 und dem Radius des Bezugskreises Ca ist. Mit dieser Konfiguration wird es möglich, das Rastmoment im Vergleich zu der Konfiguration zu reduzieren, bei der der Verschiebungsbetrag Lh kleiner als der Luftspalt Lg ist.
(7) Das Verhältnis (Lh/Lg) des Verschiebungsbetrags Lh zum Luftspalt Lg erfüllt 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Rastmoment auf etwa 1/3 des Drehmoments zu reduzieren, das beim Einsatz der Konfiguration mit dem Verdrängungsbetrag Lh gleich Null auftritt. Wenn das Verhältnis (Lh/Lg) im Bereich von 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33 liegt, kann der Effekt der Reduzierung des Rastmoments auch dann stabil erreicht werden, wenn das Verhältnis (Lh/Lg) aufgrund von Fertigungstoleranzen von 2,0 abweicht.
(8) Die Anzahl der Magnetpole 26 des Rotors 20 beträgt acht, und der Stator 10 hat zwölf Nuten, in denen die Wicklungen gewickelt sind. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Rastmoment zu reduzieren, das in der 8-poligen elektrischen Maschine M mit 12 Nuten erzeugt wird.

Die vorliegende Ausführungsform kann wie folgt modifiziert und umgesetzt werden. Darüber hinaus können die vorliegende Ausführungsform und die folgenden Abwandlungen auch in Kombination miteinander realisiert werden, soweit kein technischer Widerspruch zwischen diesen besteht.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist in jedem der Permanentmagnete 23 die Dicke W1 der geraden Abschnitte 23a größer eingestellt als die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Alternativ kann in jedem der Permanentmagnete 23 die Dicke W1 der geraden Abschnitte 23a gleich der Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b eingestellt werden. Alternativ kann die Dicke W1 der geraden Abschnitte 23a in jedem der Permanentmagnete 23 kleiner als die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b gewählt werden. In diesem Fall hat jeder der Permanentmagnete 23, in axialer Richtung gesehen, eine maximale Dicke Wm, die durch die Dicke W2 des gekrümmten Abschnitts 23b dargestellt wird.
Die Konfiguration der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y, die an den Enden der Permanentmagnete 23 bereitgestellt sind, um jeweils von den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 vorzustehen, kann nach Bedarf geändert werden. Zum Beispiel können in jedem der Permanentmagnete 23 die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y nur an einem Teil des V-förmigen Pfades ausgebildet sein, der die geraden Abschnitte 23a und den gekrümmten Abschnitt 23b des Permanentmagneten 23 umfasst. Als weiteres Beispiel kann bei jedem Permanentmagneten 23 einer der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y weggelassen werden. Ein weiteres Beispiel ist, dass in jedem der Permanentmagnete 23 die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y teilweise in der Dickenrichtung des Permanentmagneten 23 senkrecht zur Erstreckungsrichtung der V-förmigen Bahn des Permanentmagneten 23 bereitgestellt sein können. Als weiteres Beispiel kann in jedem der Permanentmagnete 23 der vorstehende Betrag D1 der vorstehenden Abschnitte 23x und 23y so eingestellt werden, dass er in der Erstreckungsrichtung der V-förmigen Bahn des Permanentmagneten 23 nicht konstant ist. Als weiteres Beispiel können in jedem der Permanentmagnete 23 die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y getrennt von dem eingebetteten Magnetabschnitt 23m ausgebildet sein. In diesem Fall können für die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y und den eingebetteten Magnetabschnitt 23m jeweils unterschiedliche Magnetmaterialien verwendet werden. Ein weiteres Beispiel ist, dass die vorstehenden Abschnitte 23x und 23y, die jeweils von den axialen Endflächen 22c und 22d des Rotorkerns 22 abstehen, nicht notwendigerweise in allen Permanentmagneten 23 bereitgestellt werden, die in der Umfangsrichtung des Rotors 20 angeordnet sind.
Die Form der Permanentmagnete 23 ist nicht auf die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt und kann gemäß den Spezifikationen der rotierenden elektrischen Maschine M in geeigneter Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann die Form der Permanentmagnete 23 in axialer Richtung gesehen andere gefaltete Formen (z. B. eine U-Form) aufweisen, die radial nach innen konvex sind. Ein weiteres Beispiel: Die Form der Permanentmagnete 23 kann in axialer Richtung gesehen eine gekrümmte Form sein, die radial nach außen konvex ist. Als weiteres Beispiel kann jeder der Permanentmagnete 23 eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform haben und so angeordnet sein, dass eine Seitenfläche des Permanentmagneten 23 senkrecht zu einer Geraden ist, die sowohl durch die Drehachse L1 als auch durch die entsprechende Magnetpolmitte Ls hindurchgeht.
Die Anzahl der Permanentmagnete 23, die in jedem der Magnetpole 26 enthalten sind, ist nicht auf einen beschränkt. Zum Beispiel kann in jedem der Magnetpole 26 der gekrümmte Abschnitt 23b des Permanentmagneten 23 weggelassen werden, so dass die geraden Abschnitte 23a des Permanentmagneten 23 voneinander getrennt sind.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Permanentmagnete 23 durch Spritzgießen des Magnetmaterials in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 22 ausgebildet. Alternativ können die Permanentmagnete 23 im Voraus hergestellt und in die Magnetaufnahmelöcher 24 des Rotorkerns 22 eingesetzt und dort befestigt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Permanentmagnete 23 aus einem Magnetpulver auf Samarium-Eisen-Stickstoff-Basis (d.h. auf SmFeN-Basis) ausgebildet. Alternativ können die Permanentmagnete 23 auch aus anderen Seltenerdmagnetpulvern oder einem Ferritpulver ausgebildet sein. Darüber hinaus sind in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Permanentmagnete 23 durch gebundene Magnete realisiert. Alternativ können die Permanentmagnete 23 auch durch gesinterte Magnete realisiert werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Rotorkern 22 durch Laminieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen in der axialen Richtung ausgebildet. Alternativ kann der Rotorkern 22 auch durch andere Verfahren ausgebildet werden, beispielsweise durch Sintern eines Magnetpulvers.
In ähnlicher Weise ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Statorkern 11 durch Laminieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen in axialer Richtung ausgebildet. Alternativ kann der Statorkern 22 auch durch andere Verfahren ausgebildet werden, beispielsweise durch Sintern eines Magnetpulvers.
Die Anzahl der Pole des Rotors 20 (d.h. die Anzahl der Magnetpole 26) und die Anzahl der Nuten des Stators 10 sind nicht auf die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt und können nach Bedarf geändert werden.
Darüber hinaus sind die in 1 ersichtlichen N- und S-Pole des Rotors 20 und die U-, V- und W-Phasen des Stators 10 aus 1 lediglich Beispiele und können nach Bedarf geändert werden.
Zusätzlich zu den oben genannten Abwandlungen können die Konfiguration des Rotors 20 und die Konfiguration der rotierenden elektrischen Maschine M gegebenenfalls weiter modifiziert werden.
Die hier offengelegten Ausführungsformen und Abwandlungen sind in jeder Hinsicht lediglich Beispiele, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das heißt, der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die Ansprüche angegeben, und es ist beabsichtigt, dass alle Abwandlungen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs, die den Ansprüchen entsprechen, auch im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Eine technische Idee, die sich aus der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und den Abwandlungen ableiten lässt, wird beschrieben.

(A) Ein Rotor, der so konfiguriert ist, dass er die folgende Formel erfüllt: $- 0,0006 D + 0,1626 - 0,5 / (D/ 2) \leq Wm/ (D/ 2) \leq - 0,0006 D + 0,1626 + 0,5 / (D/ 2),$

Mit der obigen Konfiguration ist es möglich, die maximale Dicke Wm der Permanentmagnete 23 einzustellen, um ein geeignetes Magnetmoment in Bezug auf den Durchmesser D des Bezugskreises Ca (d.h. den maximalen Durchmesser des Rotorkerns 22) zu erhalten.
Obwohl die vorliegende Offenbarung anhand der Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und die Strukturen beschränkt ist. Stattdessen umfasst die vorliegende Offenbarung verschiedene Abwandlungen und Änderungen innerhalb entsprechender Bereiche. Darüber hinaus haben auch verschiedene Kombinationen und Betriebsarten Eingang in die Kategorie und den Umfang der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021064255 [0001]
JP 4898201 B [0004]

Claims

Rotor (20) mit: einem Rotorkern (22); und Permanentmagneten (23), die in den Rotor eingebettet sind, wobei: der Rotor eine Vielzahl von Magnetpolen (26) aufweist, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; jeder der Magnetpole einen der Permanentmagnete und einen von äußeren Kernabschnitten (25) hat, wobei die äußeren Kernabschnitte Abschnitte des Rotorkerns sind, die radial außerhalb der Permanentmagnete angeordnet sind; jeder der äußeren Kernabschnitte eine radial äußere Oberfläche (25a) hat, die in einer axialen Ansicht eine Bogenform hat, wobei die Bogenform derart ausgebildet ist, dass die radial äußere Oberfläche sich einer Drehachse (L1) des Rotors nähert, wenn sie sich von einer Magnetpolmitte (Ls) des Magnetpols zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstreckt; der Rotorkern in der Magnetpolmitte einen maximalen Durchmesser aufweist; ein Kreis mit einem Durchmesser, der gleich dem maximalen Durchmesser des Rotorkerns ist und auf der Drehachse zentriert ist, als Bezugskreis (Ca) definiert ist; eine äußere Umfangsfläche des Rotorkerns an Schnittpunkten zwischen den bogenförmigen, radial äußeren Oberflächen der äußeren Kernabschnitte, die in Umfangsrichtung einander benachbart sind, maximale Verschiebungsabschnitte (31) aufweist, die vom Bezugskreis radial nach innen am meisten verschoben sind; und ein Verschiebungsbetrag (Lh) der maximalen Verschiebungsabschnitte von dem Bezugskreis kleiner als eine maximale Dicke (Wm) der Permanentmagnete in einer axialen Ansicht ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei: jeder der Permanentmagnete eine gefaltete Form aufweist, die radial nach innen konvex ausgebildet ist.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Rotorkern axiale Endflächen (22c, 22d) aufweist, die als ebene Flächen ausgebildet sind; und jeder der Permanentmagnete vorstehende Abschnitte (23x, 23y) aufweist, die jeweils von den axialen Endflächen des Rotorkerns vorstehen.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: ein Verhältnis (Lh/Wm) des Verschiebungsbetrags zur maximalen Dicke der Permanentmagnete 0 < (Lh/Wm) < 0,8 erfüllt.
Rotor nach Anspruch 4, wobei: das Verhältnis (Lh/Wm) des Verschiebungsbetrags zur maximalen Dicke der Permanentmagnete 0,33 ≤ (Lh/Wm) ≤ 0,47 erfüllt.
Rotierende elektrische Maschine mit: einen Stator (10); und dem Rotor (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei: der Verdrängungsbetrag größer oder gleich einem Luftspalt (Lg) eingestellt ist, der eine Differenz zwischen einem Innenradius des Stators und einem Radius des Bezugskreises ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 7, wobei: ein Verhältnis (Lh/Lg) des Verdrängungsbetrags zum Luftspalt 1,67 ≤ (Lh/Lg) ≤ 2,33 erfüllt.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei: die Anzahl der Magnetpole des Rotors acht beträgt; und der Stator zwölf Nuten aufweist, in denen die Wicklungen gewickelt sind.