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1. Hintergrund
der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf
einen elektrischen Motor mit einem Dauermagneten bzw. Permanentmagneten
in einem Rotor, wie einen bürstenlosen
Gleichstrommotor oder etwas Ähnlichem
und insbesondere auf einen elektrischen Motor, in welchem die magnetische
Flußdichte,
Reluktanz- bzw. magnetisches Widerstandsdrehmoment usw. selektiv
gebildet werden können,
geeignet bzw. passend für
z. B. einen Kompressor bzw. Verdichter einer Klimaanlage.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In dem elektrischen Motor des oben
beschriebenen Typs, ist ein Permanentmagnet in einem Kern eines
inneren Rotors des Elektromotors eingebettet, ein Beispiel dafür ist in 26 gezeigt, welche eine
Draufsicht ist, welche die Innenseite bzw. das Innere dieses Elektromotors
aus einer Ebene orthogonal zu der Rotationsachse zeigt.
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In der Zeichnung ist ein Rotorkern 2 in
einem Statorkern 1 angeordnet, z. B. mit 24 Elementen bzw. Schlitzen
bzw. Spalten bzw. Aufnahmen, in welchen ein Magnetfeld rotiert.
In diesem Fall ist die Anzahl der Pole des elektrischen Motors vier,
deshalb sind vier Permanentmagnete 3 in dem Rotorkern 2 in Übereinstimmung
mit der Anzahl der Pole angeordnet.
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Die Permanentmagnete 3 sind
jeweils gebildet, um eine Bandplattenform mit rechtwinkligem Querschnitt
zu sein und sind angeordnet, um gleiche Räume an der äußeren Kreisseite des Rotorkerns 2 in
einer Umfangsrichtung aufzuweisen, um innerhalb des Rotorkerns 2 entlang
der Richtung senkrecht zur Zeichenebene von 26 zu sein.
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Zwischen den benachbarten Permenentmagneten 3,
sind Löcher 4 als
Flußbarrieren,
um Kurzschließen
und Austreten von magnetischem Fluß zwischen den benachbarten
Magneten 3 zu verhindern, gebildet. In diesem Beispiel
ist die Öffnung
bzw. das Loch 4 als ein dreieckiges Loch repräsentiert
und an jedem Ende des Permanentmagneten 3 eingerichtet.
In der Mitte bzw. dem Zentrum des Rotorkerns 2 ist ein
zentrales Loch bzw. eine zentrale Öffnung 5 gebildet,
um einen rotierenden Schaft bzw. einen rotierenden Stab (nicht gezeigt)
dadurch zu passieren.
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Zu diesem Punkt, wenn die magnetische Flußverteilung
in einem Abstands- bzw. Lücken-
bzw. Spaltabschnitt (zwischen den Zähnen des Statorkerns 1 und
des Permanentmagneten 3), durch jeden Permanentmagneten 3 verursacht
bzw. bewirkt, in einem Sinuswellenzustand ist, ist das Drehmoment
T des elektrischen Motors gegeben als T = Pn{ϕa · la · cos β – 0,5(Ld-Lq) · la2 · sin
2β}, wobei
T ein Ausgabedrehmoment ist, ϕa eine durch den Permanentmagneten 3 an
den d- und q-Koordinatenachsen
bewirkte Kern- bzw. Ankerfluß-Verbindung
ist, Ld und Lq jeweils die d-Achseninduktivität und die q-Achseninduktivität sind,
la die Amplitude eines Ankerstromes an den d- und q-Koordinatenachsen
ist, β ein
Führungswinkel
an den Kernstrom von der q-Achse an die d- und q-Koordinatenachsen
ist, und Pn ein Pol-Logarithmus
ist.
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In dem obigen Ausdruck gibt der erste
Term ein durch den Permanentmagneten 3 generiertes magnetisches
Drehmoment und der zweite Term ein durch die Differenz zwischen
der d-Achseninduktivität
und der q-Achseninduktivität
generiertes Reluktanz- bzw. magnetisches Widerstandsdrehmoment an.
Für weitere
Details wird verwiesen auf eine Abhandlung, veröffentlicht in T. IEE Japan,
Vol. 117-D, Nr. 8, 1997.
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Typischerweise werden ein Ferritmagnet
und ein Seltenerdmagnet für
den Permanentmagnet 3, welcher im vorhergenannten Typ eines
elektrischen Motors benutzt wird angewandt.
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Der Ferritmagnet ist billig und erhältlich bzw. verfügbar zum
Formen bzw. Bilden des Permanentmagneten in vielfältigen Konfigurationen,
und zwar aufgrund seiner einfachen Formbarkeit, aber die magnetische
Flußdichte
ist niedrig, daher der Reduktion der Größe des Rotorkerns hinderlich.
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Andererseits weist der Seltenerdmagnet eine
hohe magnetische Flußdichte
auf, so daß die Reduktion
der Größe des Rotorkerns
einfach sein kann, aber die Konfiguration des Permanentmagneten
ist aufgrund der Schwierigkeiten der Formbarkeit davon ingeschränkt. Zusätzlich weist
der Seltenerdmagnet höhere
Kosten als der Ferritmagnet auf.
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Da sowohl der Ferritmagnet als auch
der Seltenerdmagnet die oben erklärten Vorund Nachteile aufweisen,
werden konventionell aufgrund der Benutzung eines Motors und/oder
der Kosten entweder der Ferritmagnet oder der Seltenerdmagnet für alle Permanentmagneten
der magnetischen Pole gewählt.
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Zusätzlich zu dem Kostenaspekt,
da alle Permagnentmagnete, welche die magnetischen Pole bilden,
dieselbe Form haben, wie in 26 gezeigt,
ist ein Bereich zum Bestimmen der magnetischen Flußdichte,
des Reluktanz- bzw. magnetischen Widerstandsdrehmoments und ähnlichem
eng, wodurch das Berechnen bzw. Konstruieren bzw. Entwerfen des
elektrischen Motors problematisch ist. Hinsichtlich der Konfiguration
des Permanentmagneten, z. B. bezieht sich die vorhergenannte Abhandlung
auf einen invertiert- bzw. umgekehrt-bogenförmigen Permanentmagneten, aber
dennoch weisen in diesem Fall alle Permanentmagneten, welche für alle Pole benutzt
werden, die gleiche Form auf.
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Zum Beispiel, wenn alle magnetischen
Pole von dem gleichen Seltenerdmagnet gebildet sind, ist die magnetische
Flußdichte übermäßig bzw. äußerst hoch
und außerdem
sind die Kosten höher.
Wenn alle magnetischen Pole von dem gleichen Ferritmagnet gebildet
sind, trotz der niedrigen Kosten, ist die magnetische Flußdichte
unzureichend, was dazu führt,
daß man
nicht ein ausreichendes Motordrehmoment erhält.
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Die Formen der Permanentmagnete aller magnetischen
Pole sind gleich, wobei das Reluktanz- bzw. magnetische Widerstandsdrehmoment
auf einer Basis bzw. einem Grund bestimmt ist.
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Wie vorangehend beschrieben, sind
richtige bzw. korrekte bzw. eigentliche Permanentmagneten mit einem
Zwischenzustand zwischen den Ferritmagneten und den Seltenerdmagneten
konventionell schwierig zu erhalten bzw. herzustellen, d. h. es
ist schwierig bzw. kompliziert, die benötigte magnetische Flußdichte,
Reluktanz- bzw. magnetisches Widerstandsdrehmoment und Kosten auszuwählen.
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Die Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 7336980 lehrt einen bürstenlosen
Gleichstrommotor mit in den Rotor eingebetteten Permanentmagneten, welche
magnetische Abschnitte formen, wobei jeder Abschnitt den gleichen
magnetischen Pol aufweist. Die magnetischen Abschnitte weisen unterschiedliche
Halte-, Kraft- bzw. Leistungsfähigkeiten
auf.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird ausgeführt, um
die oben genannten Nachteile zu lösen. Es ist eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor des Permanentmagnettyps
bereitzustellen, welcher fähig
ist, selektiv eine magnetische Flußdichte und ein Reluktanz-
bzw. magnetisches Widerstandsdrehmoment zu bestimmen bzw. zu ermitteln
und vernünftige
Kosten aufzuweisen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Aufgabe erreicht werden, durch Benutzen eines zweiten Dauermagneten,
mit unterschiedlicher Form und Material als ein erster Dauermagnet,
für einen magnetischen
Pol einer Polarität
in dem Rotorkern hinsichtlich des ersten, für einen magnetischen Pol der
anderen Polarität
benutzten Dauermagneten, in einem Elektromotor des Permanentmagnettyps,
in welchem ein Rotorkern, mit einem darin eingebetteten Dauermagneten
an jedem Magnetpolabschnitt, in einen ein rotationsmagnetisches
Feld generierenden Statorkern eingerichtet ist.
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In der vorliegenden Erfindung ist
es bevorzugt, daß die
ersten Dauermagnete in denselben Konfigurationen und aus denselben
Materialien gebildet werden, und die zweiten Dauermagneten in denselben
Konfigurationen und aus denselben Materialien gebildet werden. Allerdings
kann eine Vielzahl der ersten Dauermagnete in einer unterschiedlichen Konfiguration
voneinander und aus den gleichen Materialien geformt werden oder
mit den gleichen Konfigurationen und aus jeweils unterschiedlichen
bzw. verschiedenen Materialien gebildet werden, und/oder eine Vielzahl
der zweiten Dauermagneten kann außerdem jeweils in einer unterschiedlichen
bzw. verschiedenen Konfiguration untereinander und aus den gleichen
Materialien gebildet werden oder in den gleichen Konfigurationen
und aus jeweils unterschiedlichen bzw. verschiedenen Materialien
untereinander gebildet werden. Daher sollte die obige Struktur in dem
Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
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Wie oben beschrieben, ist z. B. einer
der Dauermagneten aus einem Seltenerdmagnet gefertigt, und der andere
ist aus einem Ferritmagnet gefertigt, wodurch leicht die magnetische
Flußdichte
und das Reluktanz- bzw. magnetische Widerstandsdrehmoment in einem
Zwischenzustand eines konventionellen Rotorkerns erhalten werden,
in welchem alle Dauermagneten in der gleichen Konfiguration und aus
dem gleichen Material gebildet sind. Als ein anderes Beispiel können zusätzlich die
Produktionskosten weiter als in dem Fall, wo der Seltenerdmagnet für alle Dauermagneten
benutzt wird, reduziert werden.
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Die vorliegende Erfindung beinhaltet
die folgenden verschiedenen Strukturen, wodurch auch die oben genannte
Aufgabe erreicht wird.
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Als die erste Anordnung bzw. das
erste Gefüge
bzw. die erste Struktur, ist der erste Dauermagnet aus einer Bandplatte
mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem Querschnitt gebildet, und ein
oder mehrere Paare der ersten Dauermagneten sind angeordnet, um
parallel zueinander entlang einer Richtung senkrecht zu einer Querschnittslinie
des Rotorkerns in der Umgebung bzw. Nachbarschaft des äußeren Umfangs
des Rotorkerns zu sein, und der zweite Permanentmagnet ist aus einer
Bandplatte mit bogenförmigem
Querschnitt gebildet, und jedes von einem oder meh reren Paaren der
zweiten Permanentmagneten ist zwischen den ersten Permanentmagneten
angeordnet.
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In der obigen ersten Anordnung könnten die zweiten
Permanentmagneten eingerichtet sein, so daß deren konvexe Fläche bzw.
Seite mit einem bogenförmigen
Querschnitt zum Zentrum des Rotorkerns hin orientiert ist. Alternativ
könnte
genauso gut der zweite Permanentmagnet so eingerichtet sein, daß dessen
konvexe Fläche
bzw. Seite mit einem bogenförmigen
Querschnitt zu dem äußeren Umfang des
Rotorkerns hin orientiert ist. Alternativ kann jeder der zweiten
Dauermagnete eine Vielzahl von Magnetteilen aufweisen, wobei jedes
davon aus einer Bandplatte mit bogenförmigem Querschnitt gebildet ist
und konzentrisch angeordnet ist und zu den jeweils anderen eine
unterschiedliche Länge
des Bogenabschnitts aufweist.
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Als die zweite Anordnung ist der
erste Permanentmagnet aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt gebildet, und ein oder mehrere Paare
des ersten Permanentmagnets ist bzw. sind angeordnet, um parallel
zueinander entlang einer Richtung senkrecht zu einer Querschnittslinie
des Rotorkerns in der Umgebung bzw. Nachbarschaft bzw. Nähe des äußeren Umfangs
des Rotorkerns zu sein; und der zweite Permanentmagnet weist zwei
Magnetstücke
auf, wobei jedes davon aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt gebildet ist, und die zwei Magnetstücke sind
zwischen den ersten Dauermagneten unter einem bestimmten Winkel
angeordnet, um sich jeweils bzw. gegenseitig zum Zentrum des Rotorkerns
hin anzunähern.
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Als die dritte Struktur weist jeder
der ersten Dauermagneten zwei Magnetstücke auf, wobei jedes davon
aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem Querschnitt
gebildet ist, und die zwei Magnetstücke sind unter einem bestimmten
Winkel angeordnet, um sich jeweils bzw. gegenseitig zum Zentrum
des Rotorkerns hin anzunähern;
und der zweite Permanentmagnet ist aus einer Bandplatte mit bogenförmigem Querschnitt
gebildet und zwischen den ersten Dauermagneten angeordnet.
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Als die vierte Struktur ist der erste
Permanentmagnet aus einer Bandplatte mit recht eckigem bzw. rechtwinkligem
Querschnitt gebildet, und ein oder mehrere Paare des ersten Dauermagneten
ist bzw. sind parallel zueinander entlang einer Richtung senkrecht
zu einer Querschnittslinie des Rotorkerns in der Umgebung bzw. Nähe bzw.
Nachbarschaft des äußeren Umfangs
des Rotorkerns angeordnet; und der zweite Dauermagnet ist aus einem
plattenförmigen
Körper
mit Ventilator bzw. Propellerquerschnitt (engl.: fan cross-section)
gebildet und jedes von einem oder mehreren Paaren der zweiten Permanentmagnete
ist bzw. sind zwischen den ersten Permanentmagneten angeordnet.
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Als die fünfte Struktur bzw. Anordnung
weist jeder der ersten Permanentmagnete zwei magnetische Stücke auf,
wobei jedes davon aus einer Bandplatte mit rechtekkigem bzw. rechtwinkligem
Querschnitt gebildet ist und die zwei Magnetstücke unter einem bestimmten
Winkel angeordnet sind, um sich gegenseitig zum Zentrum des Rotorkerns
hin anzunähern;
und der zweite Permanentmagnet ist aus einem plattenförmigen Körper mit
bogenförmigem Querschnitt
gebildet und zwischen den ersten Permanentmagneten angeordnet.
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Als die sechste Anordnung ist der
Permanentmagnet aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem
Querschnitt gebildet, und ein oder mehrere Paare der ersten Permanentmagnete ist
bzw. sind angeordnet, um parallel zueinander entlang einer Richtung
senkrecht zu einer Querschnittslinie des Rotorkerns in der Umgebung
bzw. Nähe bzw.
Nachbarschaft des inneren Umfangs des Rotorkerns zu sein, und Langlöcher zur
Flußbarriere
sind von beiden Enden von jedem der ersten Permanentmagnete zu dem äußeren Umfang
des Rotorkerns hin gebildet; und der zweite Permanentmagnet ist aus
einer Bandplatte mit bogenförmigem
Querschnitt gebildet und jedes von einem oder mehreren Paaren der
zweiten Permanentmagnete ist bzw. sind zwischen den ersten Permanentmagneten
angeordnet.
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Als die siebte Anordnung ist der
erste Permanentmagnet aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt gebildet und ein oder mehrere Paare des
ersten Permanentmagneten ist bzw. sind angeordnet, um parallel zueinander
entlang einer Richtung senkrecht zu einer Querschnittslinie des
Rotorkerns in der Umgebung bzw. Nähe bzw. Nachbarschaft des inneren
Umfangs des Rotorkerns zu sein, und Langlöcher zur Flußbarriere sind
von beiden Enden von jedem der ersten Permanentmagnete zu dem äußeren Umfang
des Rotorkerns hin gebildet; und der zweite Permanentmagnet ist
aus einem plattenförmigen
Körper
mit Sektor- bzw. Kreissektorquerschnitt gebildet, und jedes von
einem oder mehreren Paaren der zweiten Permanentmagnete ist bzw.
sind zwischen den ersten Permanentmagneten angeordnet.
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Als die achte Anordnung ist der erste
Permanentmagnet aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem
Querschnitt gebildet und ein oder mehrere Paare der ersten Permanentmagnete ist
bzw. sind angeordnet, um parallel zueinander entlang einer Richtung
senkrecht zu einer Querschnittslinie des Rotorkerns in der Umgebung
bzw. Nähe bzw.
Nachbarschaft des inneren Umfangs des Rotorkerns zu sein, und Langlöcher für die Flussbarriere sind
von beiden Enden von jedem der ersten Permanentmagnete zu dem äußeren Umfang
des Rotorkerns gebildet; und der zweite Permanentmagnet weist zwei
Magnetstücke
auf, wobei jedes davon aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt gebildet ist, und die zwei Magnetstücke sind
zwischen den ersten Permanentmagneten angeordnet, um einen bestimmten
Winkel, bei welchem sich die Magnetstücke jeweils zum Zentrum des
Rotorkerns annähern,
aufzuweisen.
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Als die neunte Anordnung weisen der
erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet jeweils zwei
Magnetstücke
auf, wobei jedes davon aus einer Bandplatte mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt gebildet ist, und die zwei Magnetstücke sind
in jedem magnetischen Polabschnitt unter einem bestimmten Winkel
angeordnet, um sich gegeneinander zum Zentrum des Rotorkerns hin
anzunähern.
Bei den oben genannten Anordnungen ist es wünschenswert, daß ein Seltenerdmagnet
für einen
des ersten und des zweiten Permanentmagneten verwendet wird, und
ein Ferritmagnet für
den anderen verwendet wird. Der Seltenerdmagnet und der Ferritmagnet
sind allgemein bzw. durchschnittlich bzw. unbestimmt und verfügbar.
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In der vorliegenden Erfindung ist
es bevorzugt, daß der
Rotorkern aus einem laminierten bzw. beschichteten Körper aus
einer magnetischen Stahlplatte, welche durch einen Preßvorgang
ausgestanzt wird, gebildet ist. In diesem Fall ist es wünschenswert,
in Bezug auf die Herstellung, daß Löcher zum Einführen bzw.
Einfügen
der Permanentmagnete in den laminierten Körper aus den magnetischen Stahlplatten
während
des Preßvorgangs
gebildet werden, so daß die
ersten Permanentmagnete und die zweiten Permanentmagnete in den
Löchern
zum Einfügen
bzw. Einführen
der Permanentmagnete eingebettet und polarisiert sind. Dadurch kann
ein konventioneller Herstellungsvorgang kontinuierlich angewandt
werden, so daß die
Produktionskosten nicht erhöht
werden sollten.
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Die vorliegende Erfindung ist geeignet
für einen
bürstenlosen
Gleichstrommotor, welcher zum Antreiben eines Kompressors in einer
Klimaanlage benutzt wird, wodurch die Leistung der Klimaanlage erhöht werden
sollte.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend nur
beispielhaft weiter beschrieben, mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
diagrammartige Aufsicht ist, welche die Struktur bzw. Anordnung
eines Elektromotors des Permanentmagnetrotortyps als eine Hauptausführungsform,
entsprechend der vorliegenden Erfindung, von einer Ebene senkrecht
zu dessen Rotationsachse zeigt;
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2 eine
diagrammartige vertikale Schnittsansicht entlang der Rotationsachse
eines Rotorkerns ist, wie in der obigen Ausführungsform von 1 gezeigt;
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3 bis 25 diagrammartige Aufsichten sind,
welche jeweils die Modifikationen des obigen Rotorkerns zeigen;
und i 26 eine diagrammartige
Aufsicht ist, welche die Anordnung eines konventionellen Elektromotors
des Permanentmagnetrotortyps ist, welche ähnlich zu 1 ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung gibt an,
daß die magnetische
Flußdichte
und das Reluktanz- bzw. magnetische Widerstandsdrehmoment selektiv
wiederbestimmt werden können,
indem Materialien und Formen eines Permanentmagneten, welcher für einen
magnetischen Pol in verschiedenen bzw. unterschiedlichen magnetischen
Polen, von denen die Hauptausführungsform
in 1 gezeigt ist, benutzt werden.
Die Beschreibung eines Statorkerns 16, welche ein magnetisches
Rotationsfeld erzeugt, wird unterlassen, da der Statorkern 16 ähnlich zu
dem in 26 gezeigten
und vorangehend erklärten
Statorkern 1 in der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung
sein muß.
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In einem Rotorkern 10 eines
Elektromotors des Permanentmagnetrotortyps gemäß der Ausführungsform ist ein aus einem
Seltenerdmagnet gefertigter Permanentmagnet 11 für einen
magnetischen Pol (z. B. den Südpol)
benutzt, und ein aus einem Ferritmagnet gefertigter zweiter Permanentmagnet 12 ist
für den
anderen Pol als den Nordpol benutzt. Das heißt, daß Permanentmagnete, welche
aus unterschiedlichen bzw. verschiedenen Materialien gefertigt sind,
jeweils in dem Südpol
und in dem Nordpol benutzt werden.
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Der erste Permanentmagnet 11 ist
in einer Bandplatte mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem Querschnitt
geformt. In der Ausführungsform
ist ein Paar der ersten Permanentmagnete 11 parallel entlang
einer Richtung senkrecht zu einer Querschnittslinie des Rotorkerns 10 in
der Umgebung bzw. Nähe bzw.
Nachbarschaft des äußeren Umfangrandes bzw.
der äußeren Umfangskante
des Rotorkerns 10 angeordnet.
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Andererseits wird der zweite Permanentmagnet 12 in
einer Bandplatte mit bogenförmigem
Querschnitt gebildet, und ein Paar der zweiten Permanentmagnete 12 ist
jeweils zwischen den ersten Permanentmagneten 11 angeordnet.
In der Ausführungsform
weist der zweite Permanentmagnet 12 eine invertierte bzw.
umgekehrte Bogenform auf, von welcher die konvexe Seite bzw. Fläche zum
Zentrum des Rotorkerns 10 hin orientiert ist. Wie oben
beschrieben, weisen in der Ausführungsform
der erste Permanentmagnet 11 und der zweite Permanentmagnet 12 unterschiedliche bzw.
verschiedene Formen voneinander auf.
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Beachtenswerterweise ist eine Öffnung bzw. ein
Loch 13 für
eine Flußbarriere,
um Kurzschließen und
Austreten des magnetischen Flusses zu verhindern, an jedem Ende
des ersten Permanentmagneten 11 gebildet. Zusätzlich ist
ein zentrales Loch bzw. eine zentrale Öffnung 14 zum Passieren
bzw. Einsetzen eines Rotationsschaftes (nicht gezeigt) an der Achsenlinie
des Rotorkerns 10 geöffnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
resultiert die magnetische Flußdichte
des Rotorkerns 10 in einem Zwischenzustand zwischen der
magnetischen Flußdichte
eines Rotorkerns, wo alle, die ersten und zweiten Permanentmagnete 11 und 12 aus
einem Seltenerdmagneten gefertigt sind und der magnetischen Flußdichte
eines Rotorkerns, wo alle, die ersten und zweiten Permanentmagnete 11 und 12 aus einem
Ferritmagnet gefertigt sind. Das liegt daran, daß die magnetische Flußdichte
des Seltenerdmagneten hoch ist, aber die magnetische Flußdichte
des Ferritmagneten niedriger ist als die des Seltenerdmagneten.
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Ähnlich,
betreffend die Kosten, besteht die Hälfte der Permanentmagneten
aus teueren Seltenerdmagneten, und die andere Hälfte besteht aus billigen Ferritmagneten,
so daß die
Kosten des Rotorkerns 10 in einem Zwischenzustand zwischen
den Kosten bei der Verwendung der Seltenerdmagneten und der Ferritmagneten
sind.
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Wo das Reluktanz- bzw. magnetische
Widerstandsdrehmoment betroffen ist, da der zweite Permanentmagnet 12 eine
Bogenform aufweist, ist die q-Achseninduktivität groß, deshalb ist eine Differenz zwischen
der q-Achseninduktivität
und der d-Achseninduktivität (Parameter
des Reluktanz- bzw. magnetischen Widerstandsdrehmoments) erhöht, höher als, z.
B. das in 26 erklärte konventionelle
Beispiel.
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Verglichen mit dem Rotorkern, in
welchem alle Permanentmagnete entweder aus dem Seltenerdmagnet oder
dem Ferritmagnet hergestellt sind, weist der Rotorkern 10 den Zwischenzustand
der magnetischen Flußdichte
auf und das Reluktanzdrehmoment kann auf diese Art günstig bzw.
geeignet erhalten werden.
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Zudem sind die Kosten für einen
Rotorkern 10 niedriger, als die für einen Rotorkern, für welchen ausschließlich aus
dem Seltenerdmagnet gefertigte Permanentmagnete benutzt werden.
Es sollte angemerkt werden, daß in
der Ausführungsform
die zwei Materialien des Seltenerdmagneten und des Ferritmagneten
jeweils für
die bzw. den ersten und zweiten Permanentmagnete) 11 und 12 benutzt
werden, aber auch andere magnetische Materialien benutzt werden
können.
Und außerdem
kann der Seltenerdmagnet für
den Permanentmagneten 11 als der Südpol benutzt werden und der
Ferritmagnet kann für
den Permanentmagneten 12 als der Nordpol benutzt werden,
oder umgekehrt.
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Wie in 2 gezeigt
ist der Rotorkern 10 durch des Verfahren bzw. den Prozeß hergestellt,
in welchem magnetische Stahlplatten mechanisch innerhalb einer Form
(nicht gezeigt) laminiert bzw. geschichtet werden, nachdem sie in
der gleichen Form bzw. Gestalt durch Pressen ausgestanzt wurden.
Bevorzugterweise, sollten gleichzeitig mit dem Preßvorgang
Räume (Öffnungen
bzw. Löcher)
für die
Aufnahme der Permanentmagneten 11 und 12 in allen magnetischen
Stahlplatten geöffnet
werden, und alle Permanentmagnete 11 und 12 sollten
innerhalb der Räume
eingebettet und polarisiert bzw. ausgerichtet werden. Es ist ratsam,
daß die Öffnung 13 zur
Flußbarriere
während
der obigen Verfahren geöffnet
wird.
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Gemäß der obigen Beschreibung,
da der Rotorkern 10 durch einen konventionellen Preßprozeß bzw. -verfahren
hergestellt wird, wird die Produktionseffizienz nicht reduziert,
und die Produktionskosten werden auch nicht erhöht.
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In Hinsicht auf die Position eines
jeden Endes der Permanentmagnete 11 und 12 und
jede Position, welche die Öffnung 13 für die Flußbarriere
bildet, wird der Fachmann Positionen bestimmen, um genügend Stärke zu erhalten,
um der Zentrifugalkraft während
der Rotation des Rotorkerns 10 stand zu halten.
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Durch Anwenden des Rotorkerns 10 auf
einen bürstenlosen
Gleichstrommotor für
einen Kompressor einer Klimaanlage, kann die Leistung der Klimaanlage
verbessert werden (d. h. Erhöhung
der Arbeitseffizienz, Reduzierung von Lärm Bzw. Geräusch und Vibrationen).
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Der Unterschied zwischen der q-Achseninduktivität und der
d-Achseninduktivität
kann weiter erhöht
werden, indem der vorgenannte Rotorkern 10, wie in 3 und 4 gezeigt, modifiziert wird.
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Um die magnetische Flußdichte
des für
einen magnetischen Pol benutzten Ferritmagneten zu erhöhen, sind
die Anordnungen, wie in 5 und 6 gezeigt, geeignet.
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Auch die Anordnung eines in 7 gezeigten Rotorkerns kann
als Beispiel genommen werden, um die magnetische Flußdichte
weiter als die der in den in 3 und 4 gezeigten Anordnungen
zu erhöhen
und auch um das Reluktanzdrehmoment zu erhöhen.
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Die obigen Modifikationen erklärend, hinsichtlich
der in 3 gezeigten Modifikationen,
ist der erste Permanentmagnet 11 eines magnetischen Pols
(der Südpol)
der gleiche, wie der der Ausführungsform
in 1, aber ein zweiter
Permanentmagnet 15 des anderen magnetischen Pols (der Nordpol) weist
zwei magnetische Stücke 15a und 15b auf.
Beide magnetischen Stücke 15a und 15b sind
aus dem Ferritmagneten mit rechteckigem bzw. rechtwinkligem Querschnitt
angefertigt. In 3, wo
die vertikale Zentrallinie entlang einer q-Achse zwischen den magnetischen
Polen in dem Rotorkern 10Y ist, und die horizontale Zentrallinie
entlang der anderen q-Achse X ist, ist das magnetische Stück 15a angeordnet,
um parallel zu der vertikalen Zentrallinie Y zu sein, und das magnetische
Stück 15b ist
angeordnet, um parallel zu der horizontalen Zentrallinie X zu sein. In
anderen Worten, die magnetischen Stücke 15a und 15b sind
unter einem Winkel angeordnet, so daß sich die angrenzenden bzw.
nebeneinander liegenden Enden der magnetischen Stücke 15a und 15b zum
Zentrum des Rotorkerns 10 hin annähern, wodurch die Differenz
zwischen der q-Achseninduktivität und der
d-Achseninduktivität
weiter erhöht
werden kann.
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In der Anordnung von 3, aufgrund der Tatsache, daß die Magnetstücke 15a und 15b jeweils parallel
zu den Zentrallinien Y und X angeordnet sind, ist ein Anordnungswinkel,
welcher zwischen den benachbarten Enden der Magnetstücke 15a und 15b gebildet
ist, 90 Grad. Allerdings, wie in 4 gezeigt ist,
kann der Anordnungs winkel zwischen den benachbarten Enden der Magnetstücke 15a und 15b als
jeglicher spezifischer Winkel definiert sein, so daß die Magnetstücke 15a und 15b orientiert
werden können,
um sich einander zum Zentrum des Rotorkerns 10 hin anzunähern.
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In dem in 5 gezeigten Rotorkern 10 ist der
erste Permanentmagnet 11 eines magnetischen Pols (der Südpol) der
gleiche, wie der der Ausführungsform
von 1, und ein zweiter
Permanentmagnet 17 des anderen magnetischen Pols (der Nordpol)
ist aus einem Ferritmagnet mit bogenförmigem Querschnitt angefertigt.
Trotzdem, in diesem Fall, ist der zweite Permanentmagnet 17 eingerichtet,
um seine konvexe Seite bzw. Fläche
zu dem äußeren Umfang
des Rotorkerns 10 hin zu orientieren, im Gegensatz zu der
in 1 gezeigten Ausführungsform. Entsprechend
zu diesen Anordnungen kann die Plattendicke des zweiten Permanentmagneten 17 dikker sein
als die der in 1 gezeigten
Ausführungsform, so
daß die
magnetische Flußdichte
erhöht
wird.
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In dem in 6 gezeigten Rotorkern 10 ist der
erste Permanentmagnet 11 eines magnetischen Pols (der Südpol) der
gleiche, als der der Ausführungsform
in 1, aber ein zweiter
Permanentmagnet 18 ist aus dem Ferritmagnet mit ventilatorförmiger Querschnittsfläche angefertigt,
von welchem die äußere Umfangsseite
entlang des äußeren Umfangs des
Rotorkerns 10 ist und welcher innerhalb des Rotorkerns 10 eingebettet
ist. Gemäß dieser
Anordnung, ähnlich
zu der in 5 gezeigten
Anordnung, ist der zweite Permanentmagnet 18 groß genug
in Größe, um die
magnetische Flußdichte
weiter als die der Ausführungsform
von 1 zu erhöhen.
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Als eine andere Modifikation, an
dem in 7 gezeigten Rotorkern 10 ist
der erste Permanentmagnet 11 eines magnetischen Pols (der
Südpol)
der gleiche, als der der Ausführungsform
in 1, aber ein zweiter
Permanentmagnet 19 weist zwei Magnetstücke 19a und 19b auf,
welche beide aus dem Ferritmagnet mit bogenförmigem Querschnitt angefertigt
sind. Die Magnetstücke 19a und 19b weisen
eine voneinander verschiedene Länge des
Bogenabschnitts auf. In der Modifikation, ist das Magnetstück 19a mit
dem längeren
Bogenabschnitt näher
an dem inneren Umfang des Rotorkerns 10 eingerichtet, und
die konvexe Seite bzw. Fläche
davon ist zum Zentrum des Rotorkerns 10 hin orientiert. Andererseits
ist das Magnetstück 19b mit
dem kürzeren
Bogenabschnitt näher
zu dem äußeren Umfang des
Rotorkerns 10 eingerichtet und konzentrisch mit dem Magnetstück 19a.
Infolge der Anordnung bzw. Ausführung
bzw. Bauart des zweiten Permanentmagneten 19 in einer Zweistufenanordnung
bzw. -strukfur der Magnetstücke 19a und 19b,
wie oben beschrieben, ist die magnetische Flußdichte höher als die der Ausführungsform
in 1, und die q-Achseninduktivität ist durch
die Zweistufenanordnung der magnetischen Stücke 19a und 19b erhöht, so daß das Reluktanzdrehmoment
erhöht
werden kann.
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Die vorangehend beschriebenen Modifikationen
sind in der Art, daß der
zweite Permanentmagnet als der Nordpol benutzt wird. Modifikationen
des ersten Permanentmagneten, welcher als der Südpol benutzt wird, werden nachfolgend
mit Referenz auf 8 bis 13 erklärt. Durch diese Modifikationen können die
magnetische Flußdichte
und das Reluktanzdrehmoment auch wiederbestimmt werden.
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In jeder Modifikation wird ein als
der Südpol benutzter
erster Permanentmagnet durch das Bezugszeichen 20 repräsentiert.
Der erste Permanentmagnet 20 weist zwei Magnetstücke 20a und 20b auf,
wobei beide davon aus dem Seltenerdmagnet mit rechteckigem bzw.
rechtwinkligem Querschnitt angefertigt sind. In jedem der in 8 bis 13 gezeigten Fälle, ähnlich zu den Magnetstücken 15a und 15b des
vorangehend in 3 und 4 erklärten Permanentmagneten 15,
sind die Magnetstücke 20a und 20b angeordnet,
um sich gegenseitig zum Zentrum des Rotorkerns 10 hin unter
einem Anordnungswinkel zwischen den benachbarten Endabschnitten davon
als einem spezifischen Winkel anzunähern.
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In anderen Worten zeigt 8 eine Modifikation, in
welcher die Magnetstücke 20a und 20b des ersten
Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des ersten
Permanentmagneten 11 der in 1 gezeigten
Ausführungsform. 9 zeigt eine Modifikation,
in welcher die Magnetstücke 20a und 20b des
ersten Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des
ersten Permanentmagneten 11 der in 3 gezeigten Modifikation. 10 zeigt eine Modifikation,
in welcher die Magnetstücke 20a und 20b des
ersten Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des
ersten Permanentmagneten 11 der in 4 gezeigten Modifikation. 11 zeigt eine Modi fikation,
in welcher die Magnetstücke 20a und 20b des
ersten Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des
ersten Permanentmagneten 11 der in 5 gezeigten Modifikation. 12 zeigt eine Modifikation,
in welcher die Magnetstücke 20a und 20b des
ersten Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des
ersten Permanentmagneten 11 der in 6 gezeigten Modifikation. 13 zeigt eine Modifikation,
in welcher die magnetischen Stücke 20a und 20b des
ersten Permanentmagneten 20 benutzt werden, anstelle des
ersten Permanentmagnets 11 der in 7 gezeigten Modifikation.
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Wo der in 8 gezeigte Rotorkern 10 betrachtet
wird, weicht seine magnetische Flußdichte nicht weit von der
des Rotorkerns 10 in 1 ab, aber
die q-Achseninduktivität ist größer, so
daß das Reluktanzdrehmoment
erhöht
wird. Zusätzlich,
da der erste Permanentmagnet 20 als der Südpol aus zwei
Magnetstücken 20a und 20b zusammengesetzt ist,
ist es wesentlich günstiger
bzw. geeigneter, die benötigte
magnetische Flußdichte
zu erhalten.
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Ähnlich
profitiert jeder der in 9 bis 13 gezeigten Rotorkerne 10 von
den Effekten resultierend von dem Modifizieren des ersten Permanentmagneten
sowie von den Effekten resultierend von dem Modifizieren des zweiten
Permanentmagneten.
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In jeder in 8 bis 13 gezeigten
vorher genannten Modifikation ist der aus den zwei Magnetstücken 20a und 20b zusammengesetzte
erste Permanentmagnet 20 als der Südpol benutzt. 14 bis 19 zeigen
weitere Modifikationen der oben genannten ersten Permanentmagnete. Übrigens
entsprechen 14 bis 19 jeweils 8 bis 13.
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In den Modifikationen ist ein erster
Permanentmagnet 21, welcher für den Südpol benutzt wird, auch aus
dem Seltenerdmagnet mit rechtwinkligem bzw. rechtwinkligem Querschnitt
angefertigt. Der erste Permanentmagnet 21 ist in der Umgebung
bzw. Nähe
bzw. Nachbarschaft der zentralen Öffnung 14 des Rotorkerns 10 eingerichtet,
und ein Paar der ersten Permanentmagnete 21 ist parallel
entlang der Richtung senkrecht zu einer Querschnittslinie des Rotorkerns 10 angeordnet.
In den in 14 bis 19 gezeigten Modifikationen
ist der zweite Permanentmagnet als der andere magnetische Pol (der Nordpol)
der gleiche als der in 8 bis 13 gezeigte.
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An beiden Endabschnitten des ersten
Permanentmagneten 21 sind Öffnungen bzw. Löcher 22 und 22 für die Flußbarriere,
welche sich zu dem äußeren Umfang
des Rotorkerns 10 hin erstrecken, gebildet. In jeder in 14 bis 19 gezeigten Modifikation weisen die Öffnungen
bzw. Löcher 22 und 22 für die Flußbarriere
einen Winkel auf, unter welchem die Öffnungen 22 und 22 voneinander
separiert bzw. beabstandet sind, während sie sich zu dem Umfang des
Rotorkerns 10 hin erstrecken.
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Zur Erklärung des Rotorkerns 10 unter
Verwendung des Falls in 14 als
Beispiel, ist die magnetische Flußdichte kleiner als die des
entsprechenden in 8 gezeigten
Rotorkerns 10, aber die q-Achseninduktivität verbleibt
groß,
wodurch das Reluktanzdrehmoment weiter erhöht ist. Und die Kosten reduzieren
sich, wie die Menge an benutzten Seltenerdmagneten erniedrigt wird.
Die in 15 bis 19 gezeigten Rotorkerne 10 weisen
auch die gleichen Effekte auf.
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In jeder in 8 bis 13 gezeigten
Modifikation ist als der erste Permanentmagnet des Südpols der
erste Permanentmagnet 20 mit zwei Magnetstücken 20a und 20b,
welche aus dem Seltenerdmagnet hergestellt werden, benutzt. Es ist
außerdem bevorzugt,
daß eine Öffnung bzw.
ein Loch 24 für
die Flußbarriere
zwischen den Endabschnitten der Magnetstücke 20a und 20b in
dem zentralen Abschnitt des Rotorkerns gebildet ist, wie in 20 bis 25 als andere Modifikationen jeweils
entsprechend 8 bis 13 gezeigt sind.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
hinsichtlich bester Ausführungsformen
davon gezeigt und beschrieben wurde, sollte der Fachmann der den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung versteht, sich leicht andere Änderungen,
Variationen und Äquivalenzen
davon überlegen,
so daß der
Bereich der vorliegenden Erfindung innerhalb des Bereichs der begleitenden
Ansprüche
und der Äquivalenzen
davon liegt.