KR102180354B1 - 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기 - Google Patents

차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스테이터와 로터 사이에 공기 갭을 형성한 상태에서 스테이터 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되어 있는 원통형 로터 및 링 형상의 스테이터를 포함하는, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기에 관한 것이다. 이 경우, 로터는 로터 축의 방향으로 적층된 전기 강판으로 구성되어 있으며, 이들 전기 강판은 들을 수 있고 감지할 수 있는 진동의 감소 측면에서 최적화된 구조를 갖는다. 각각 하나의 자극(3, 4)을 형성하고 V자 형상으로 정렬된 다수의 직관형 자석 쌍이 원주 방향으로 로터의 회전축 둘레에 이웃하여 배열되어 있고, 로터 내에 있는 상응하는 그루브(7, 8) 내에 매립되어 있다. 전기 강판(1)은, 외부 에지(2)의 적어도 하나의 섹션(2a)이 직선으로 형성되어 있고, 반사 대칭 축으로서의 각각 하나의 가상의 중심축(9)이 상이하게 분극된 2개의 이웃하는 자극(3, 4) 사이로 진행하도록 그리고 로터의 중심점을 통과하고, 직선 섹션(2a)을 수직으로 그리고 중앙에서 통과하도록 배향되어 있음으로써, 원형 구조로부터 벗어나는 외부 에지(2)를 갖춘 강판 구조를 갖는다.
또한, 본 발명은, 영구 자석-동기 전동기 내의 자석을 위한 자석 위치 결정 시스템과도 관련이 있다.

Description

차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기{PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR FOR COMPRESSOR OF VEHICLE AIR CONDITIONING APPARATUS}
본 발명은, 스테이터와 로터 사이에 공기 갭을 형성한 상태에서 스테이터 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되어 있는 원통형 로터, 및 전자기 권선을 갖춘 스테이터를 포함하는, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기에 관한 것이다. 이 경우, 로터는 로터 축의 방향으로 적층된 전기 강판으로 구성되어 있으며, 이들 전기 강판은 들을 수 있고 감지할 수 있는 진동(NVH-특성)의 감소 측면에서 최적화된 구조를 갖는다. 또한, 본 발명은, 영구 자석-동기 전동기 내의 자석을 위한 자석 위치 결정 시스템과도 관련이 있다.
본 발명의 주요 적용 분야는 하이브리드 및 전기 차량 내 전기식 공조 장치 압축기이다. 선행 기술에는, 완전히 원형의 외부 구조를 갖는 로터를 구비하는 전기 기계가 공지되어 있다. 따라서, US 8,536,748 B2호에는, 스테이터 극을 위한 전자기 권선을 갖춘 스테이터 및 로터를 포함하는 영구 자석 기계가 기술되어 있다. 로터 및 스테이터는 하나의 공동 축 상에 배열되어 있으며, 이 경우에는 스테이터와 로터 사이에 공기 갭이 형성된다. 로터는 자신의 둘레에 다수의 영구 자석 쌍을 구비하며, 이 경우 각 쌍의 영구 자석은 자신들 사이에 각을 규정하는 V자 형상의 구성으로 배열되어 있다. 로터는, 다수의 섹션 내에 축 방향으로 적층 배열되어 있는 박판(lamella)을 구비한다. 자석 쌍을 위한 자극은, 로터 토크를 발생하기 위하여, 전자기 스테이터 권선의 자기 흐름 패턴과 상호 작용하는 흐름 패턴을 갖는다. 일 섹션을 위한 한 쌍의 자석이 이웃하는 로터 섹션의 자석에 의해 규정된 아크 각(arc angle)과 상이한 아크 각을 자신들 사이에 규정함으로써, 균일한 토크 생산을 유지하기 위하여, 로터 토크의 고조파 성분들이 조작된다. 일 섹션 내에 있는 자석의 길이가 다른 일 섹션의 자석의 길이와 상이함으로써, 모터 토크 변동이 변형된다.
더 나아가서는, 다양한 반경 및 다수의 똑바른 섹션을 갖고, 상이한 파라미터 및 자석 배열을 기본으로 하며, 예컨대 접선 방향으로 배열된 자석을 갖는 로터도 선행 기술에 공지되어 있다. 따라서, US 7,521,833 B2호는, 내부 둘레, 스테이터의 내부 둘레를 따라서 배열된 다수의 톱니, 및 이웃하는 톱니들 사이에 각각 형성되어 있고 그루브 내에 배열된 권선을 갖는 그루브를 구비하는 링 형상의 스테이터를 갖춘 회전 전기 기계를 기술한다. 스테이터에 의해 둘러싸인 로터는 회전축 및 이 회전축 둘레로 원주 방향으로 진행하는 외부 둘레를 포함하며, 이 경우에는 각각 하나의 자극 중심을 갖는 다수의 영구 자석이 로터 내에 매립되어 있다. 또한, 각각 자극 중심에 상응하는 그리고 로터의 외부 둘레를 따라서 다수의 장소에 형성된 다수의 둘레 영역이 제공되어 있으며, 이들 둘레 영역은 로터에 대해 동축으로 진행하는 가상의 원주 면의 일 부분을 따라서 연장되고, 원주 방향으로 상호 간격을 두고 배열되어 있다. 이 경우, 이웃하는 원주 영역 쌍은 다수의 볼록한 영역을 통해서 연결되어 있으며, 이들 볼록한 영역은 각각 가상의 원주 면 내부에 방사 방향으로 배열되어 있고, 방사 방향으로 외부로 팽창되며, 방사 방향 외부로 향하는 다수의 각 영역을 포함한다.
US 7652405 B2호는, 자극으로서의 로터 내에 매립된 다수의 영구 자석을 갖춘 회전 전기 기계를 기술한다. 로터는 코일로 둘러싸인 스테이터 내에서 회전한다. 회전 전기 기계는 링 형상의 스테이터 및 스테이터의 내부 둘레에 배열된 다수의 톱니를 포함한다. 각각의 이웃하는 톱니 쌍 사이에는, 슬롯이 제한되어 있다. 각각의 코일은 슬롯들 중 하나 내에 배열되어 있다. 로터는 스테이터 내부에 있다. 로터는 회전축, 회전축 둘레의 가상의 원주 면 및 외부 둘레를 규정한다. 외부 둘레는 다수의 원주 섹션을 갖는다. 이들 원주 섹션은 가상의 원주 면에 의해 둘러싸여 있다. 각각의 원주 섹션은 각 폭(A) 및 회전축에 대한 반경(R)을 규정한다. 다수의 영구 자석은 로터 내에 매립되어 있다. 이들 영구 자석은 소수의 극(p)을 규정한다. 각각의 영구 자석은 자극 중심을 갖는다. 각각의 원주 섹션은 자극 중심과 일치한다. 각각 영구 자석과 일치하는 원주 섹션은 상호 간격을 두고 배열되어 있다. 다수의 볼록한 섹션은 가상의 원주 면 내부에 있다. 각각의 볼록한 섹션은 이웃하는 원주 섹션 쌍을 서로 연결한다. 각각의 볼록한 섹션은 방사 방향 외부로 팽창하는 아크 형상의 곡선이다. 각각의 볼록한 섹션은 최소 반경을 규정한다. 최소 반경은 회전축과 볼록한 섹션의 간격의 최소 값이다.
또한, V자형으로 배열된 자석을 갖는 로터를 구비하는 전기 기계가 공지되어 있으며, 이 경우 자극을 형성하는 2개 자석 사이의 연결 지점은 자석을 위한 고유의 그루브보다 큰 폭을 갖는다. 따라서, US 2015/ 0001981 A1호는, 영구 자석들이 로터 내에 삽입되어 있는 모터를 개시한다. 로터는 다음과 같은 요소들을 포함한다: 다수의 주 자극 섹션 및 보조 자극 섹션이 원주 방향으로 교대로 배열되어 있는 원통형 로터 철심; 주 자극 섹션에 대응하도록 제공되어 있는 실제로 V자 형상의 자석 삽입 홀로서, 이 경우 이들 자석 삽입 홀은 각각 원주 방향으로 로터의 중심 및 주 자극 섹션의 중심을 통과하는 축 상에서 중심에 있으며, 그리고 이 경우 각각의 자석 삽입 홀의 돌출 섹션은 로터의 중심 방향으로 돌출한다; 실질적으로 V자 형상으로 배열될 수 있기 위하여, 각각의 자석 삽입 홀 내에 삽입되어 있는 2개의 자석으로서, 이 경우 개별 자석 삽입 홀의 2개의 자석은 개별 극과 일치한다; 그리고 실질적으로 V자 형상의 자석 삽입 홀 내에서 양 단부에 원주 방향으로 형성되어 있는 자기 차폐 공간으로서, 이 경우 각각의 자기 차폐 공간의 일 측의 적어도 하나의 단부에 배열된 각 섹션은 구부러진 섹션을 구비하며, 이 구부러진 섹션은 예정된 곡률 반경으로 형성되어 있고, 그 중심은 자기 차폐 공간의 외부 둘레 영역에 배열되어 있으며, 상기 측은 로터의 외부 원주 섹션을 따라서 연장된다.
로터와 스테이터 사이의 공기 갭 내에서의 자기 흐름은, 강한 진동에 기여하고 이로써 모터 내에서의 증가된 잡음 발생에 기여하는 고조파를 형성한다.
본 발명의 과제는 특히, 로터와 스테이터 사이의 공기 갭 내에서의 자기 흐름에 의해 발생하는 고조파의 여기를 감소시키는 데 있다.
상기 과제는, 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 영구 자석-동기 전동기에 의해서 해결된다. 바람직한 개선예들이 종속 청구항들에 명시되어 있다. 본 발명에 따라 형성된, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기는 전자기 권선을 갖는 스테이터 극을 위한 링 형상의 스테이터, 및 스테이터와 로터 사이에 공기 갭을 형성한 상태에서 스테이터 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되어 있고 실질적으로 원통형인 로터를 포함한다.
본원에서는, 각각 하나의 자극을 형성하고 V자 형상으로 정렬된 다수의 직관형 자석 쌍이 원주 방향으로 로터의 회전축 둘레에 이웃하여 배열되어 있고, 로터 내에 있는 상응하는 그루브 내에 매립되어 있다. 로터는 회전축의 방향으로 적층된 전기 강판으로 구성되어 있으며, 이들 전기 강판은, 외부 에지의 적어도 하나의 섹션이 직선으로 형성되어 있고, 반사 대칭 축으로서의 각각 하나의 가상의 중심축이 상이하게 분극된 2개의 이웃하는 자극 사이로 진행하도록 그리고 더 나아가서 한 편으로는 로터의 중심점을 통과하고 다른 한 편으로는 직선 섹션을 수직으로 그리고 중앙에서 통과하도록 배향되어 있음으로써, 원형 구조로부터 벗어나는 외부 에지를 갖춘 강판 구조를 갖는다. 가상의 중심축에서 마주 놓여 있는, 상이하게 분극 된 이웃하는 자극의 2개의 직관형 자석은, 상기 2개 자석의 중심 종축이 가상의 중심축 상에 놓여 있는 교차점(S)에서 서로 만나도록 그리고 이때 20° ≤ α ≤ 140°의 각을 형성하도록 서로에 대해 배향된 구성으로 배열되어 있다. 직선 섹션이 각각 원형에 상응하는 외부 에지의 볼록한 섹션으로 이어지는 직선 섹션의 양 단부에 있는 2개 표면 점(P1 및 P2) 중 각각 하나와 서로 마주 놓여 있는 자석들의 중심축의 교차점(S)을 연결하는 2개의 연결 선은 20° ≤ β ≤ 180°의 각을 형성한다. 본 발명에 따라, 상기 각 α와 β의 비율에 대해서는 β/α ≥ 1의 관계식이 적용된다.
로터의 본 발명에 따른 강판 구조에 의해서는, 전기식 냉매 압축기를 위한 전기 구동 장치의 소위 NVH-특성(NVH = Noise, Vibration, Harshness = 잡음, 진동 및 거칠기)이 개선되는데, 다시 말하자면 예를 들어 차량 내에서 들을 수 있고 감지할 수 있는 진동이 감소한다. 전술된 방식에서는, 일 로터의 상이하게 분극된 2개의 자극 사이에서 외부 구조가 원형으로부터 벗어나고, 가상의 중심축에 대해 직각으로 2개의 극 사이로 진행함으로써 똑바른 구조가 존재하게 되는 상황이 나타난다. 전술된 파라미터들을 참조해서 선택된 로터 구조에 의한 공기 갭 길이의 변동에 의해서는, 고조파의 여기가 자기 흐름에 의해서 감소한다. 파라미터를 더욱 강하게 제한함으로써, 최소의 잡음 여기에 맞추어서 그리고 로터의 우수한 완성 가능성에 맞추어서 더욱 최적화될 수 있다.
원형 구조에 상응하는 볼록한 섹션들에 대한 로터의 반경(R)은 바람직하게 20 ㎜ ≤ R ≤ 50 ㎜이다. 교차점(S)과 이 교차점(S)에 마주 놓여 있는 외부 에지의 직선 섹션의 간격(d)이 가상의 중심축을 따라 0.2 < d < 91 ㎜의 값을 갖는 구조가 특히 바람직하다. 바람직하게, 간격(d) 대 각(α)의 비율에 대해서는, d / α ≤ 4.55 ㎜ / °의 관계식이 적용된다. 간격(d)이 이하의 관계식에 따라 볼록한 섹션의 전술된 반경(R)에 의존하는 로터의 일 실시예가 특히 바람직하다: d(R) ≤ 1.82*R.
개별 자석의 길이(I)는 바람직하게 2 ㎜ ≤ I ≤ 15 ㎜의 범위 안에 놓여 있다. 자석의 길이(I) 대 반경(R)의 비율은 바람직하게 I/R ≤ 0.55의 관계식에 상응하게 제시되어 있다. 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 길이(I)는 이하의 관계식에 따라 각(α) 및 반경(R)에 의존한다:
Figure 112019032699126-pat00001
로터의 전기 강판의 외부 에지의 직선 섹션의 구조의 치수 설계는 바람직하게 또한 전술된 모든 조건들의 조합에 의해서도 제한될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양상은, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기 내의, 바람직하게는 전술된 바와 같은 영구 자석-동기 전동기 내의 자석을 위한 자석 위치 결정 시스템과 관련이 있다. 이와 같은 자석 위치 결정 시스템은, 서로에 대해 V자 형상으로 정렬된 일 극의 2개의 직관형 자석을 위한 하나 이상의 V자 형상의 자석 수용 공간을 포함한다. 이 경우, V자 형상 자석 수용 공간의 V자형 레그는 2개의 자석을 위한 그루브로서 제공되어 있고, V자 형상 자석 수용 공간의 푸트는 연결 그루브로서 제공되어 있다. 연결 그루브의 상부 내벽에서, 2개의 자석을 위한 그루브들 사이에는, V자 형상 자석 수용 공간의 정점이 있으며, 연결 그루브의 마주 놓여 있는 하부 내벽에는, 연결 그루브의 폭이 자석의 폭보다 작아지도록, 연결 그루브의 내부로 향하는 문턱이 형성되어 있으며, 이 경우 문턱의 서로 마주 놓여 있는 2개 측면은 자석을 위한 차단면으로서 제공되어 있다.
컨셉에 따라, 일 극의 V자 형상으로 정렬된 2개 자석 사이의 연결 그루브의 폭(DV)은 자석의 폭보다 작다. 일 자극의 2개 자석 사이의 연결 그루브의 폭을 자석의 폭보다 작은 정도까지 줄임으로써, 조립시에는 자석의 우수한 가이드가 성취되고, 작동 중에는 자석이 밀리는 현상을 막아주는 추가의 안전 조치가 성취된다. 이와 같은 상황은, 잡음 발생을 더욱 줄여준다. 연결 그루브의 폭(DV)에 대해서는, 바람직한 일 실시예에 따라 DV < 2.1 ㎜의 부등식이 적용된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 자석 수용 공간의 V자형 레그의 2개의 외부 단부에는 단부 그루브가 각각 하나씩 형성되어 있고, 이들 단부 그루브의 폭은 자석의 폭보다 작으며, 이 경우 자석의 그루브로부터 단부 그루브로 넘어가는 계단 형태의 천이부에는 자석들 중 하나를 위한 추가의 차단면이 각각 하나씩 형성되어 있다.
바람직하게, 자석을 위한 그루브의 폭은, 개별 차단 면의 높이에 상응하는 차이(Dr)로 인해, 연결 그루브의 폭 및/또는 단부 그루브의 폭과 각각 구별된다. 차단 면의 높이로서의 상기 차이(Dr)에 대하여 0.2 ㎜ < Dr < DV/2의 부등식이 적용되는 자석 위치 결정 시스템의 실시예들이 특히 바람직하다.
본 발명의 실시예들의 추가의 세부 사항, 특징들 및 장점들이 관련 도면들을 참조하는 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다. 여기서:
도 1은 전기 강판의 구조 및 이웃하는 상이한 자극의 자석들의 정렬 상태가 도시된, 로터의 일 전기 강판의 부분도를 도시하며,
도 2는 로터의 외부 구조를 특징짓는 각(β)이 도시된, 전기 강판의 부분도를 도시하고,
도 3은 원형에 상응하는 외부 구조의 일 섹션의 반경(R)이 도시된, 전기 강판의 부분도를 도시하며,
도 4는 이웃하는 자극의 자석들의 정렬 상태를 특징짓는 간격(d)이 도시된, 전기 강판의 부분도를 도시하고,
도 5는 자석들의 길이(I)가 도시된, 전기 강판의 확대된 부분도를 도시하며,
도 6은 서로 연결된 일 극의 자석들을 갖는 로터의 일 전기 강판의 또 다른 부분도를 도시한다.
도 1은, 로터의 일 전기 강판(1)의 부분도를 보여준다. 실질적으로 원통형인 로터는 축 방향으로, 다시 말해 도면에 도시되지 않은 회전축의 방향으로 전기 강판(1)의 평면에 대해 수직으로 적층 배열된 다수의 전기 강판으로 구성되어 있다. 강판 구조를 갖는 전기 강판(1)의 부분도는 로터의 구조 및 자극의 정렬 상태를 개략적으로 도시한다. 상이하게 분극된 이웃하는 2개의 극(3, 4), 즉 북극(3) 및 남극(4)은 각각 자석(5, 6)을 구비하며, 이들 자석(5, 6)은, 가상의 중심축(9)을 기준으로 서로에 대해 반사 대칭으로 정렬되도록, 로터 내에서 이 목적에 매칭되는 그루브(7, 8) 내에 매립되어 있다. 가상의 중심축(9)이 2개의 극(3, 4) 사이에서 통과하는 섹션(2a) 내에서의 로터 전기 강판(1)의 외부 에지(2)에서의 구조는, 자체 구조가 가상의 중심축(9)에 대해 수직으로, 즉 직각을 형성하면서 배향되도록 섹션(2a)이 똑바로, 즉 직선으로 형성되어 있음으로써, 반경(R)을 갖는 원형에 상응하고 섹션(2a)의 양 단부에 이웃하는 로터 전기 강판(1)의 외부 에지(2)의 섹션(2b)의 구조로부터 벗어나 있다.
직선 섹션(2a) 및 2개의 이웃하는 극(3, 4)의 자석(5, 6)의 배향은 이하에서 설명되는 추가의 치수 설계 조건들에 종속된다. 직관형으로 형성되었고 가상의 중심축(9)에 마주 놓여 있는, 이웃하는 자극(3, 4)의 자석(5, 6)을 중심 종축(10, 11)이 관통하며, 이들 중심 종축의 연장부들은 가상의 중심축(9) 상에 놓여 있는 교차점(S)에서 서로 만난다. 이때, 2개의 연장된 중심 종축(10, 11)은 각(α)을 형성하고, 이 각의 값은 20° ≤ α ≤ 140°이다.
로터의 전기 강판(1)의 동일한 부분도, 그리고 전기 강판(1)의 외부 구조 및 이로써 로터(1)의 외부 구조를 특징짓는 또 다른 각(β)이 도시된 도 2에는, 또 다른 한 가지 치수 설계 조건이 도시되어 있다. 외부 에지(2)의 직선 섹션(2a)의 마주 놓인 양 단부에서는, 즉 표면 점(P1 및 P2)에서는 외부 에지(2)에서의 똑바른 구조가, 로터 전기 강판(1)의 외부 에지(2)의 각각 이웃하는 볼록한 섹션(2b)으로, 다시 말해 원형에 상응하는 구조 및 이로써 볼록한 형상을 갖는 섹션(2b)으로 이어진다. 개별 표면 점(P1, P2)으로부터 가상의 중심축(9) 상에 놓여 있는 자극(3, 4)의 자석(5, 6)을 통과하는 연장된 중심 종축(10, 11)의 교차점(S)까지 2개의 연결 선(12, 13)이 교차점(S)에서 형성하는 각(β)은 20° ≤ β ≤ 180°의 범위 안에 놓여 있다. 각(α 및 β)의 비율에 대해서는 β/α ≥ 1의 관계식이 적용된다.
도 3은, 똑바른 섹션(2a)의 양 측면에 이웃하고 원형에 상응하는 구조를 갖는, 로터(1)의 둘레(2)에 있는 볼록 섹션(2b)에서의 반경(R)이 도시된, 로터(1)의 횡단면의 부분도를 보여준다. 상기 반경(R)은 20 ㎜ ≤ R ≤ 50 ㎜의 범위 안에 놓여 있다.
도 4는, 이웃하는 자극(3, 4)의 자석(5, 6)의 정렬 상태를 특징짓는 간격(d)이 도시된, 로터(1)의 횡단면의 동일한 부분도를 보여준다. 상기 간격(d)은, 2개의 자극(3, 4) 사이에 있는 가상의 중심축(9)을 따라서 측정 가능한, 로터(1)의 외부 에지(2)의 똑바른 섹션(2a)에 대한 전술된 교차점(S)의 간격이다. 상기 간격(d)은 0.2 < d < 91 ㎜의 범위 안에 놓여 있다.
도 5는, 일 자석(5)을 참조하여 자석들의 길이(I)가 도시된, 로터(1)의 횡단면의 확대된 부분도를 보여준다. 각각의 자석의 길이는 2 ㎜ ≤ I ≤ 15 ㎜의 범위 안에 놓여 있다.
간격(d) 대 각(α)의 비율에 대해서는 다음과 같은 관계식이 적용된다:
Figure 112019032699126-pat00002
간격(d)은 다음의 공식에 따라 반경(R)에 의존한다:
Figure 112019032699126-pat00003
길이(I) 대 반경(R)의 비율은 다음의 관계식에 상응하게 지시되어 있다:
Figure 112019032699126-pat00004
길이(I)는 하기의 관계식에 따라 각(α) 및 반경에 의존한다:
Figure 112019032699126-pat00005
도 6은, 서로 간에 각(γ)을 규정하고, 이 각의 크기가 전술된 각(α 및 β)에 의존하는, 일 자극(3)의 V자 형상으로 배열된 한 쌍의 자석을 위한 그루브(7a, 7b)를 포함하는, V자 형상의 자석 수용 공간을 갖는 로터(1)의 횡단면의 또 다른 일 부분도를 보여준다. 자석 또는 이들 자석의 그루브의 자유 단부들은 바람직하게, 이들의 연장된 중심 종축(10a, 10b)이 원형에 상응하는 외부 에지(2)의 볼록한 섹션(2b)에 의해 서로 연결된 외부 에지(2)의 상이한 똑바른 섹션(2a)과 서로 교차하도록 외부로, 다시 말하자면 외부 에지(2)의 방향으로 정렬되어 있다. 일 자극(3)의 V자 형상으로 배열된 2개 자석 사이의 정점(14)에서는, 연결 그루브(15)의 폭(DV)이 자석 또는 이들 자석의 그루브(7a, 7b)의 폭보다 차이(Dr)만큼 더 작다. 바람직하게는 다음의 관계식이 적용된다: DV < 2.1 ㎜.
도 6은, 영구 자석-동기 전동기 내의 자석을 위한 자석 위치 결정 시스템을 개략적인 형태로 도시한다. 이와 같은 자석 위치 결정 시스템은, 도시된 바와 같이, 서로에 대해 V자 형상으로 정렬된 일 극의 2개의 직관형 자석을 위한 하나 이상의 V자 형상의 자석 수용 공간을 포함하며, 이 경우, V자 형상 자석 수용 공간의 V자형 레그는 2개의 자석을 위한 그루브(7a, 7b)의 형태로 제공되어 있고, V자 형상 자석 수용 공간의 푸트는 연결 그루브(15)로서 제공되어 있으며, 그리고 이 경우 연결 그루브(15)의 상부 내벽에서, 서로에 대해 V자 형상으로 정렬된 자석들 사이에는 정점(14)이 있으며, 연결 그루브(15)의 마주 놓여 있는 하부 내벽에는, 연결 그루브(15)의 폭(DV)이 자석의 폭보다 작아지도록, 연결 그루브(15)의 내부로 향하는 문턱(16)이 형성되어 있으며, 이 경우 문턱(16)의 서로 마주 놓여 있는 2개 측면은 자석을 위한 차단 면(17a, 17b)으로서 제공되어 있다. 도 6의 도시에 따르면, 연결 그루브의 내벽에 형성된 문턱(16)은 V자 형상 수용 공간의 푸트에서 외벽에 있는 오목한 부분과 일치한다. 자석 수용 공간의 V자형 레그의 2개의 외부 단부에는 단부 그루브(18a, 18b)가 각각 하나씩 형성되어 있고, 이들 단부 그루브의 폭은 자석의 폭보다 작으며, 이 경우 자석의 그루브(7a, 7b)로부터 단부 그루브(18a, 18b)로 넘어가는 계단 형태의 천이부에는 자석들 중 하나를 위한 추가의 차단 면(19a, 19b)이 각각 하나씩 형성되어 있다. 차단 면(17a, 17b, 19a, 19b)에 의해서는, 자석의 종방향으로의 동작 또는 2개 자석이 충돌이 완전히 효과적으로 방지된다. 자석을 위한 그루브(7a, 7b)의 폭은, 각각 차이(Dr)에 의해서 연결 그루브(15)의 폭 및/또는 단부 그루브(18a, 18b)의 폭과 구별되며, 이 경우 상기 차이(Dr)는 개별 차단 면(17a, 17b, 19a, 19b)의 높이에 상응한다. 차단 면의 높이로서의 상기 차이(Dr)에 대하여 0.2 ㎜ < Dr < DV/2의 부등식이 적용되는 자석 위치 결정 시스템의 실시예들이 특히 바람직하다.
1: 로터의 전기 강판
2: 전기 강판의 외부 에지
2a: 외부 에지의 직선 섹션
2b: 외부 에지의 볼록한 섹션
3: 자극
4: 자극
5: 자석
6: 자석
7: 자석용 그루브
7a: 일 자극의 자석을 위한 그루브
7b: 일 자극의 자석을 위한 그루브
8: 자석용 그루브
9: 이웃하는 상이한 극들 사이에 있는 중심축
10: 일 자석의 중심 종축
11: 일 자석의 중심 종축
P1: 표면 점
P2: 표면 점
S: 상이한 이웃하는 극들의 자석들의 연장된 중앙 종축들의 교차점
12: 점(P1)과 S 사이의 연결 선
13: 점(P2)과 S 사이의 연결 선
14: V자 형상으로 배열된 일 자극의 2개 자석 사이의 정점
15: 일 자극의 자석들 사이의 연결 그루브
16: 문턱
17a: 차단 면
17b: 차단 면
18a: 단부 그루브
18b: 단부 그루브
19a: 차단 면
19b: 차단 면
DV: 연결 그루브의 폭
Dr: 차단 면의 높이
R: 외부 에지의 볼록한 섹션의 반경
α: 상이한 이웃하는 극들의 자석들의 중심 종축 사이의 각
β: 개별 표면 점(P1, P2)으로부터 교차점(S)까지 진행하는 2개의 연결 선이 형성하는 각
γ: 일 자극의 V자 형상으로 형성된 자석들 사이의 각
d: 중심축을 따라 측정된, 외부 에지의 마주 놓인 직선 섹션으로부터의 교차점(S)의 간격
I: 일 자석의 길이

Claims (18)

  1. 스테이터와 로터 사이에 공기 갭을 형성한 상태에서 스테이터 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되어 있는 원통형 로터 및 링 형상의 스테이터를 포함하는, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기로서,
    각각 하나의 자극(3, 4)을 형성하고 V자 형상으로 정렬된 다수의 직관형 자석 쌍이 원주 방향으로 로터의 회전축 둘레에 이웃하여 배열되고, 로터 내에 있는 상응하는 그루브(7, 8) 내에 매립되며, 로터가 회전축의 방향으로 적층된 전기 강판(1)으로 구성되며, 이들 전기 강판은, 외부 에지(2)의 적어도 하나의 섹션(2a)이 직선으로 형성되고, 반사 대칭 축으로서의 각각 하나의 가상의 중심축이 상이하게 분극된 2개의 이웃하는 자극(3, 4) 사이로 진행하도록 그리고 로터의 중심점을 통과하고, 직선 섹션(2a)을 수직으로 그리고 중앙에서 통과하도록 배향되어 있음으로써, 원형 구조로부터 벗어나는 외부 에지(2)를 갖춘 강판 구조를 가지며, 중심축(9)에서 마주 놓여 있는, 상이하게 분극된 이웃하는 자극(3, 4)의 2개의 직관형 자석(5, 6)은, 상기 2개 자석(5, 6)의 중심 종축(10, 11)이 상기 중심축(9) 상에 놓여 있는 교차점(S)에서 서로 만나도록 그리고 이때 20° ≤ α ≤ 140°의 각(α)을 형성하도록 서로에 대해 배향된 구성으로 배열되며, 직선 섹션(2a)이 각각 외부 에지(2)의 볼록한 섹션(2b)으로 이어지는 직선 섹션(2a)의 양 단부에 있는 2개 표면 점(P1, P2) 중 각각 하나와 서로 마주 놓여 있는 자석(5, 6)의 중심축(10, 11)의 교차점(S)을 연결하는 2개의 연결 선(12, 13)이 20° ≤ β ≤ 180°의 각을 형성하며, 상기 각(α 및 β)의 비율에 대해서는 β/α ≥ 1의 관계식이 적용되는, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록한 섹션(2b)에 대한 로터의 반경(R)이 20 ㎜ ≤ R ≤ 50 ㎜인 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 교차점(S)과 상기 교차점(S)에 마주 놓여 있는 직선 섹션(2a)의 간격(d)이 중심축(9)을 따라 0.2 < d < 91 ㎜의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 간격(d) 대 상기 각(α)의 비율에 대해서 d / α ≤ 4.55 ㎜ / °의 관계식이 적용되는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 간격(d)이 관계식 d(R) ≤ 1.82*R에 따라 상기 볼록한 섹션(2b)에 대한 로터의 반경(R)에 의존하는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  6. 제1항에 있어서, 개별 자석(5, 6)의 길이(I)가 2 ㎜ ≤ I ≤ 15 ㎜의 범위 안에 놓여 있는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자석(5, 6)의 길이(I) 대 상기 볼록한 섹션(2b)에 대한 로터의 반경(R)의 비율이 I/R ≤ 0.55의 관계식에 상응하는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 길이(I)가 관계식
    Figure 112019032699126-pat00006
    에 따라 각(α) 및 상기 볼록한 섹션(2b)에 대한 로터의 반경(R)에 대한 종속성을 갖는 것을 특징으로 하는, 영구 자석-동기 전동기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 스테이터와 로터 사이에 공기 갭을 형성한 상태에서 스테이터 내부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되어 있는 원통형 로터 및 링 형상의 스테이터를 포함하는, 차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기로서,
    각각 하나의 자극(3, 4)을 형성하고 V자 형상으로 정렬된 다수의 직관형 자석 쌍이 원주 방향으로 로터의 회전축 둘레에 이웃하여 배열되고, 로터 내에 있는 상응하는 그루브(7, 8) 내에 매립되며, 로터가 회전축의 방향으로 적층된 전기 강판(1)으로 구성되며, 이들 전기 강판은, 외부 에지(2)의 적어도 하나의 섹션(2a)이 직선으로 형성되고, 반사 대칭 축으로서의 각각 하나의 가상의 중심축이 상이하게 분극된 2개의 이웃하는 자극(3, 4) 사이로 진행하도록 그리고 로터의 중심점을 통과하고, 직선 섹션(2a)을 수직으로 그리고 중앙에서 통과하도록 배향되어 있음으로써, 원형 구조로부터 벗어나는 외부 에지(2)를 갖춘 강판 구조를 가지며, 중심축(9)에서 마주 놓여 있는, 상이하게 분극된 이웃하는 자극(3, 4)의 2개의 직관형 자석(5, 6)은, 상기 2개 자석(5, 6)의 중심 종축(10, 11)이 상기 중심축(9) 상에 놓여 있는 교차점(S)에서 서로 만나도록 서로에 대해 배향된 구성으로 배열되며,
    상기 그루브(7, 8) 중 하나의 그루브(7)는 2개의 자석을 위한 V자 형상의 자석 수용 공간을 갖는 서로 연결된 그루브(7a, 7b)로서 제공되고, 상기 자석 수용 공간의 V자형 레그의 2개의 외부 단부에 단부 그루브(18a, 18b)가 각각 하나씩 형성되고, 이들 단부 그루브의 폭은 자석의 폭보다 작으며, 자석의 서로 연결된 그루브(7a, 7b)로부터 단부 그루브(18a, 18b)로 넘어가는 계단 형태의 천이부에는 자석들 중 하나를 위한 추가의 차단면(19a, 19b)이 각각 하나씩 형성되는
    차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 V자 형상 자석 수용 공간의 푸트는 연결 그루브(15)로서 제공되며, 상기 연결 그루브(15)의 상부 내벽에서, 2개의 자석을 위한 서로 연결된 그루브(7a, 7b) 사이에는, V자 형상 자석 수용 공간의 정점(14)이 있으며, 연결 그루브(15)의 마주 놓여 있는 하부 내벽에는, 상기 연결 그루브(15)의 폭(DV)이 자석의 폭보다 작아지도록, 연결 그루브(15)의 내부로 향하는 문턱(16)이 형성되며, 상기 문턱(16)의 서로 마주 놓여 있는 2개 측면은 자석을 위한 차단면(17a, 17b)으로서 제공되는
    차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 연결 그루브(15)의 폭(DV)에 대해서 DV < 2.1 ㎜의 부등식이 적용되는 것을 특징으로 하는,
    차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.
  17. 제15항에 있어서, 자석을 위한 서로 연결된 그루브(7a, 7b)의 폭은, 차단면(19a, 19b)의 높이에 상응하는 차이(Dr)로 인해, 연결 그루브(15)의 폭 또는 단부 그루브(18a, 18b)의 폭과 각각 구별되는 것을 특징으로 하는,
    차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 차단면(19a, 19b)의 높이로서의 상기 차이(Dr)에 대하여 0.2 ㎜ < Dr < DV/2의 부등식이 적용되는 것을 특징으로 하는
    차량 공조 장치의 압축기를 위한 영구 자석-동기 전동기.

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3117697B1 (fr) * 2020-12-10 2023-12-01 Valeo Equip Electr Moteur Machine électrique tournante pour contrôle pleine onde et à modulation de largeur d’impulsion et ensemble électrique

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3852930B2 (ja) * 2003-02-27 2006-12-06 アイチエレック株式会社 永久磁石回転機
EP1713156B1 (en) 2005-04-14 2008-01-23 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Rotating electric machine with embedded permanent magnets
JP4793027B2 (ja) 2006-02-28 2011-10-12 株式会社豊田自動織機 永久磁石埋設型回転電機及びカーエアコン用モータ並びに密閉型電動圧縮機
US8536748B2 (en) 2008-11-11 2013-09-17 Ford Global Technologies, Llc Permanent magnet machine with different pole arc angles
KR20110058057A (ko) * 2009-11-25 2011-06-01 엘지전자 주식회사 영구자석형 전동기
CN104081631B (zh) 2012-03-23 2016-11-23 三菱重工汽车空调系统株式会社 电动机及使用了该电动机的电动压缩机
JP2015233368A (ja) * 2014-06-09 2015-12-24 富士電機株式会社 永久磁石式電動機
BE1022463B1 (fr) * 2014-09-12 2016-04-07 Techspace Aero S.A. Dynamometre pour banc d'essai de turbomachine d'aeronef
CN105932846B (zh) * 2016-04-12 2018-02-06 东南大学 一种低转矩脉动永磁同步电机转子结构
WO2017203618A1 (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 三菱電機株式会社 回転子、電動機、圧縮機、空気調和機、及び電動機の製造方法
CN106208461A (zh) * 2016-08-24 2016-12-07 广东工业大学 一种内置式永磁同步电机

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