PL226888B1

PL226888B1 - Rotor assembly

Info

Publication number: PL226888B1
Application number: PL410191A
Authority: PL
Inventors: Alexander Felix Fiseni; Kum-Kang Huh; Mohamed Osama; Francesco Papini
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2017-09-29
Also published as: CA2869835C; AU2016204013B2; ZA201408135B; PL410191A1; AU2016204013A1; AU2014259500A1; CL2014002963A1; BR102014028873B1; BR102014028873A2; CA2869835A1

Abstract

An assembly includes multiple adjoined rotor sections each having multiple poles and multiple void rows therethrough that are radially distributed in each of the poles. The rotor sections are skewed in a circumferential direction. The assembly also has multiple conductive rings that substantially surround one of the void rows. A method of assembly and electric machines and vehicles using the assembly are also disclosed. Aspects reduce torque ripple in electric machines and allow for encoderless/sensorless operation in an electric machine using the rotor assembly. The present invention has been described in terms of specific embodiment(s), and it is recognized that equivalents, alternatives, and modifications, aside from those expressly stated, are possible and within the scope of the appending claims. w g\\mmom, 16 10 12 f "M MA gangi, d dEge Foxt 14 16 -- 16 NOW P\ NX ldl 14 N%% gp \\ 1% \00, Fig* -1 16) Fig* 2

Description

DZIEDZINA TECHNIKITECHNICAL FIELD

Przedmiotem wynalazku jest zespół wirnika maszyny elektrycznej w konfiguracji skośnej, a w szczególności do stosowania w bezczujnikowych urządzeniach elektrycznych z wirnikiem o skośnej konfiguracji segmentów.The present invention relates to an electrical machine rotor assembly in an oblique configuration, and in particular for use in sensorless electrical equipment with an oblique segment rotor configuration.

STAN TECHNIKISTATE OF THE ART

Jedno zasadnicze zastosowanie z przeznaczeniem dla urządzeń elektrycznych oraz urządzeń z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM - ang. Interior Permanent Magnet), dotyczy w szczególności wykorzystywania w podziemnych pojazdach górniczych, w których typowo silniki elektryczne wbudowane w kole (np. IPM) są połączone z kołami za pośrednictwem skrzyni biegów. Z reguły, takie zastosowanie wymaga bardzo dużego momentu obrotowego uzyskiwanego przy niskich prędkościach, a zarazem utrzymania mocy znamionowej w bardzo szerokim zakresie prędkości (np. rzędu 15:1).One essential application for electrical equipment and Interior Permanent Magnet (IPM) equipment is in particular for use in underground mining vehicles where typically electric motors built into a wheel (e.g. IPM) are connected to the wheels via the gearbox. As a rule, such an application requires a very high low speed torque while maintaining the rated power over a very wide speed range (e.g. in the order of 15: 1).

Niestety, urządzenia IPM często wykazują wady produkcyjne i techniczne (tj., elektromechaniczne). W przypadku urządzeń IPM, magnesy trwałe zazwyczaj są wprowadzane do szczelin w konstrukcji wirnika i w celu wypełnienia całej długości pakietu, wciskane w całości na pełną głębokość szczeliny. Z uwagi na małe odstępy pomiędzy magnesami a szczelinami w blachach, jak również występującą nierówność tych szczelin na całej długości, magnesy i/lub blachy mogą zostać uszkodzone podczas procesu wprowadzania.Unfortunately, IPM devices often exhibit manufacturing and technical (i.e., electromechanical) flaws. In the case of IPM devices, permanent magnets are usually inserted into slots in the rotor structure and, to fill the entire length of the packet, are pushed all the way to the full depth of the slit. Due to the small spacing between the magnets and the slots in the sheets, as well as the unevenness of these slots along their entire length, the magnets and / or the sheets can be damaged during the insertion process.

Ponadto, w zależności od ich rozmiarów, tętnienie lub oscylacje momentu obrotowego występujące w urządzeniach IPM lub synchronicznych urządzeniach reluktancyjnych mogą skutkować uszkodzeniem wirnika, skrzyni biegów i/lub układu(-ów) mechanicznego(-ych), połączonych z urządzeniami elektrycznymi, z powodu zmęczenia materiału lub zbyt dużego momentu obrotowego. Dodatkowo częstotliwość tętnienia momentu może wzbudzić tryby rezonansowe układu(-ów) mechanicznego(-ych), stanowiąc dodatkowe zagrożenie dla urządzeń elektrycznych i/lub otaczających układów.In addition, depending on their size, the ripple or oscillation of the torque present in IPMs or synchronous reluctance devices may result in damage to the rotor, gearbox and / or mechanical system (s) associated with the electrical equipment due to fatigue material or too much torque. Additionally, the torque ripple frequency may induce resonant modes of the mechanical system (s), posing an additional hazard to electrical equipment and / or surrounding systems.

Różne próby zmniejszenia tętnienia momentu obejmowały modyfikowanie stojana poprzez zukosowanie stojana w aranżacji ciągłego skosu. Ta metodologia wiąże się z niepożądanym wzrostem kosztów wytwarzania i stopnia komplikacji. Przykładowo, może to powodować dodatkowe trudności z wprowadzaniem cewek w szczeliny. Kolejny środek służący zmniejszeniu tętnienia momentu obrotowego polega na zastosowaniu nieparzystej liczby szczelin przypadających na parę biegunów. Chociaż metoda ta okazała się skuteczna w redukcji tętnienia momentu obrotowego, wiąże się ona z wystąpieniem niepożądanego kompromisu przejawiającego się wzrostem strat w rdzeniu, które z kolei, mogą wpływać na zmniejszenie wydajności.Various attempts to reduce torque ripple have involved modifying the stator by skewing the stator in a continuous skew arrangement. This methodology has an undesirable increase in manufacturing costs and complexity. For example, this may create additional difficulties in inserting the coils into the slots. Another measure to reduce the torque ripple is the use of an odd number of slots per pole pair. While this method has proven effective in reducing torque ripple, it has an undesirable trade-off in terms of increased core loss, which in turn can reduce performance.

W dokumencie CN102005883 ujawniono samoregulacyjny silnik synchroniczny z magnesem trwałym pompy głębinowej. Silnik zawiera wirnik, stojan, przedni blok łożyskowy, tylny blok łożyskowy, korpus, gumowy zawór regulacyjny ciśnienia, pyłową osłonę ochronną oraz sterownik ruchu. Stojan ma kształt prostych żłobków zaś wirnik ma skośną strukturę bieguna dzielonego magnesu trwałego. Silnik zawiera ponadto wał wirnika, co najmniej dwa segmenty szeregowo połączonych rdzeni wirnika oraz magnesy trwałe na co najmniej dwu biegunach. Magnesy trwałe są promieniowo wbudowane w każdy segment rdzenia wirnika, przy czym bieguny magnetyczne magnesów trwałych dwóch sąsiednich segmentów są ustawione na przemian w tym samym kierunku, przy czym śrubowy kąt skosu biegunów utworzony w kierunku wzdłużnym zmienia się w zakresie od 1 do 10 stopni.Document CN102005883 discloses a self-regulating permanent magnet synchronous motor of a submersible pump. The motor includes a rotor, stator, front bearing block, rear bearing block, body, rubber pressure control valve, dust cover, and motion controller. The stator has the shape of straight slots and the rotor has a slanted pole structure of a split permanent magnet. The motor further comprises a rotor shaft, at least two segments of serially connected rotor cores, and permanent magnets on at least two poles. The permanent magnets are radially embedded in each rotor core segment, with the magnetic poles of the permanent magnets of two adjacent segments alternating in the same direction, with the helical skew angle formed in the longitudinal direction varying from 1 to 10 degrees.

Ponadto, w przypadku urządzenia elektrycznego, czy to w urządzeniu IPM, czy w synchron icznym urządzeniu reluktancyjnym wspomaganym magnesami trwałymi, czy też w synchronicznym urządzeniu reluktancyjnym, położenie stanowi krytyczny element informacyjny dla celów kontroli momentu obrotowego. W urządzeniach elektrycznych, jako czujnika położenia typowo używa się kodera, tachometru albo transformatora położenia kątowego.Moreover, in the case of an electrical device, whether in an IPM device, a permanent magnet synchronous reluctance device, or a synchronous reluctance device, the position is a critical information element for torque control purposes. In electrical devices, an encoder, tachometer or angular position transformer is typically used as the position sensor.

Jednakże, czujnik położenia (np. koder) wraz z jego okablowaniem i elektroniką interfejsu stanowi znaczną część kosztów układu napędowego silnika, także wpływa na ogólną złożoność układu oraz często powoduje obniżenie niezawodności układu. Od momentu pojawienia się metody wstrzykiwania sygnałów wysokoczęstotliwościowych dla potrzeb sterowania bez kodera przy częstotliwości zerowej, sterowanie bez kodera zostało znacznie udoskonalone, jednak nie pozwalało ono odzyskiwać całkowicie lub prawie całkowicie możliwości momentu obrotowego urządzenia. Jest to związane z istotą znaczenia małego sygnału przy wysokich poziomach obciążenia urządzenia.However, the position sensor (e.g., encoder), along with its wiring and interface electronics, represent a significant portion of the cost of the motor drive system, also contribute to the overall complexity of the system, and often reduce system reliability. Since the advent of high frequency injection for zero frequency encoderless control, encoderless control has been greatly improved, but has not fully or almost fully recovered the torque capacity of the device. This is due to the importance of a low signal at high device load levels.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

W związku z powyższym, istnieje stała potrzeba udoskonalania obecnych technologii urządzeń elektrycznych i/lub ich wytwarzania, co pozwoli zaradzić co najmniej jednemu problemowi związanemu ze złożonością, kosztem, skutecznością i/lub wykonaniem, bez ryzyka wystąpienia niektórych wad metod stosowanych dotychczas.Accordingly, there is a continuing need to improve current electrical device technologies and / or manufacturing to overcome at least one complexity, cost, efficiency and / or performance problem without risking some of the drawbacks of the methods used so far.

ISTOTA WYNALAZKUSUMMARY OF THE INVENTION

Zatem, zgodnie z wynalazkiem, zespół wirnika maszyny elektrycznej w konfiguracji skośnej, zawierający zbiór przylegających do siebie segmentów wirnika, które obejmują zbiór biegunów, a także zbiór rzędów wyżłobień przelotowych, przy czym w każdym ze zbioru biegunów znajduje się rozmieszczony promieniowo zbiór rzędów wyżłobień, charakteryzuje się tym, że zbiór segmentów wirnika ma konfigurację skośną w kierunku obwodowym, a ponadto, że zespół wirnika zawiera zbiór pierścieni przewodzących, przy czym część każdego ze zbioru pierścieni przewodzących jest w znacznym stopniu umieszczona w jednym ze zbioru rzędów wyżłobień oraz otacza jeden ze zbioru rzędów wyżłobień.Thus, according to the invention, an electric machine rotor assembly in an oblique configuration comprising a plurality of contiguous rotor segments which include a plurality of poles, and a plurality of rows of through grooves, each of the set of poles having a radially disposed plurality of groove rows, is characterized by in that the plurality of rotor segments has a skewed configuration in the circumferential direction, and that the rotor assembly further includes a plurality of conductive rings, a portion of each of the plurality of conductive rings substantially located within one of the plurality of rows of grooves and surrounding one of the plurality of grooves.

W korzystnym rozwiązaniu, zespół wirnika zawiera dodatkowo zbiór magnesów umieszczonych w wyżłobieniach zbioru rzędów wyżłobień, tym samym stanowiący zbiór rzędów magnesów rozmieszczonych promieniowo.Preferably, the rotor assembly further includes a plurality of magnets disposed in the slots of the plurality of slit rows, thereby constituting a plurality of radially disposed magnet rows.

Korzystnie, przynajmniej część spośród zbioru pierścieni przewodzących jest umieszczona wraz ze zbiorem magnesów w wyżłobieniach zbioru rzędów wyżłobień.Preferably, at least a portion of the plurality of conductive rings is positioned with the plurality of magnets in the grooves of the plurality of rows of grooves.

Korzystnie, zbiór segmentów wirnika jest w konfiguracji skośnej, schodkowej, ewentualnie w konfiguracji skośnej, ciągłej.Preferably, the plurality of rotor segments is in a skew, stepped configuration, possibly in a skew, continuous configuration.

W korzystnym rozwiązaniu, każdy ze zbioru segmentów wirnika zawiera segmenty litego rdzenia, ewentualnie zawiera zbiór blach wirnika.In a preferred embodiment, each of the plurality of rotor segments comprises a solid core segment, optionally including a plurality of rotor plates.

Korzystnym jest, że w elemencie zespołu wirnika liczność R zbioru pierścieni przewodzących jest mniejsza niż liczność L zbioru rzędów wyżłobień, a R < L.It is preferable that in the rotor assembly element, the number R of the set of conductive rings is smaller than the number L of the set of groove rows, and R <L.

Korzystnym jest, że zbiór pierścieni przewodzących zawiera elementy przewodu jednodrutowego, ewentualnie zawiera elementy przewodu linkowego.It is preferred that the plurality of conductive rings comprises stranded wire elements, possibly including stranded wire elements.

Niniejszy wynalazek rozwiązuje przynajmniej część spośród wad rozwiązań znanych, zapewniając ulepszenie urządzeń elektrycznych, takich jak urządzenia z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) i synchroniczne silniki reluktancyjne, dzięki którym urządzenia elektryczne mogą być wytwarzane w sposób bardziej wydajny i/lub działać z większą wydajnością techniczną. Niniejszy wynalazek dotyczy w szczególności realizacji pierścienia D-ring w segmentach wirnika o konfiguracji skośnej, które mogą być stosowane w urządzeniach elektrycznych, a zwłaszcza w pojazdach. Dalsze aspekty niniejszego wynalazku obejmują części i zespoły, które zapewniają cechy skosu tych urządzeń elektrycznych. Jednym z przykładów zastosowania rozwiązania według wynalazku jest pojazd, taki jak podziemny pojazd górniczy, wykorzystujący kompaktowe silniki trakcyjne oparte na rozwiązaniach przedstawionych w wybranych przykładach niniejszego wynalazku.The present invention addresses at least some of the drawbacks of the prior art by improving electrical devices such as internal permanent magnet (IPM) devices and synchronous reluctance motors, whereby electrical devices can be manufactured more efficiently and / or operate with greater technical efficiency. More particularly, the present invention relates to the realization of a D-ring in skewed rotor segments which can be used in electrical appliances, and in particular in vehicles. Further aspects of the present invention include parts and assemblies that provide the skew features of these electrical devices. One example of an application of the inventive solution is a vehicle, such as an underground mining vehicle, using compact traction motors based on the embodiments set forth in selected examples of the present invention.

Inne właściwości oraz zalety niniejszego wynalazku staną się widoczne na podstawie poniższego szczegółowego opisu i rysunków.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings.

OPIS FIGUR RYSUNKUDESCRIPTION OF DRAWING FIGURES

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania, na rysunku, na którym: FIG. 1 przedstawia widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 2 przedstawia widok perspektywiczny rdzenia wirnika urządzenia elektrycznego zawierającego element konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 3A przedstawia widok z góry części blachy wirnika i element konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 3B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 3A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 4A przedstawia widok z góry części uwarstwienia wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 4B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 4A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 5A przedstawia widok z góry części uwarstwienia wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 5B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 5A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 6A przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykłademThe subject matter of the invention is shown in the exemplary embodiments in the drawing, in which: FIG. 1 is a perspective view of a rotor circuit structure element in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a rotor core of an electrical appliance comprising a rotor circuit structure component according to an embodiment of the present invention, FIG. 3A is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 3B is a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 3A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 4A is a top view of a rotor lamination portion and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 4B is a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 4A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 5A is a top view of a rotor lamination portion and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 5B is a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 5A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 6A is a top view of a rotor plate portion and a rotor circuit structure member in accordance with another example

PL 226 888 B1 wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 6B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 6A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 7A przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 7B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 7A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 8A przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 8B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 8A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 9A przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 9B przedstawia schematyczny widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 9A zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 10A, 10B i 10C przedstawiają schematy ukazujące widok perspektywiczny elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 11 przedstawia schemat w widoku z góry części elementu konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 12A przedstawia schemat w widoku z góry części elementu konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 12B przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 12A zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 13 przedstawia schemat w widoku z góry części elementu konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 14A przedstawia schemat w widoku z góry części elementu konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 14B przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika widocznego na FIG. 14A zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 15 przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 16 przedstawia widok z góry części blachy wirnika i elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 17A przedstawia schemat w widoku perspektywicznym częściowej instalacji części elementu konstrukcji obwodu wirnika w części wirnikowej urządzenia według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 17B przedstawia schemat w widoku perspektywicznym przykładu wykonania ukończonej instalacji widocznej na FIG. 17A, FIG. 18 przedstawia schemat w widoku perspektywicznym ukończonej instalacji części elementu konstrukcji obwodu wirnika w części wirnikowej urządzenia według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 19 przedstawia schemat w widoku perspektywicznym ukończonej instalacji części elementu konstrukcji obwodu wirnika w części wirnikowej urządzenia według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 20 przedstawia schemat w widoku perspektywicznym elementu konstrukcji obwodu wirnika zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 21 przedstawia wykres ilustrujący asymetrię magnetyczną małego sygnału w przypadku urządzenia znanego ze stanu techniki, FIG. 22 przedstawia wykres ilustrujący asymetrię magnetyczną małego sygnału w przypadku urządzenia elektrycznego o konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 23 przedstawia wykres ilustrujący kąt asymetrii magnetycznej małego sygnału w przypadku urządzenia elektrycznego znanego ze stanu techniki, FIG. 24 przedstawia wykres ilustrujący kąt asymetrii magnetycznej małego sygnału w przypadku urządzenia elektrycznego o konstrukcji obwodu wirnika według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 25 przedstawia schemat porównujący szybkość silnika oraz moment w przypadku urządzenia znanego ze stanu techniki (bez konstrukcji wirnika) oraz urządzenia z konstrukcją obwodu wirnika zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 26 przedstawia wykres ilustrujący moment obrotowy w czasie oraz zmniejszenie tętnienia momentu przy zastosowaniu aspektów niniejszego wynalazku; FIG. 27 przedstawia widok perspektywiczny elementu wału wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 28 przedstawia rozstrzelony widok perspektywiczny zespołu elementów konstrukcji wirnika i elementu wału wirnika widocznego na FIG. 27 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 29 przedstawia widok perspektywiczny gotowego zespołu widocznego na FIG. 28 zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 30A przedstawia widok z boku segmentu litego rdzenia wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 30B przedstawia widok z boku segmentu rdzenia wirnika zawierającego zbiór blach wirnika, zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 31 przedstawia widok boczny elementu wału wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszePL 226 888 B1 go wynalazku, FIG. 32 przedstawia widok z góry przekroju wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 33 przedstawia widok perspektywiczny elementu wału wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 34 przedstawia widok z góry części przekroju wirnika zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 35A przedstawia rozstrzelony widok zespołu wirnika i pierścienia przewodzącego zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 35B przedstawia rozstrzelony widok zespołu wirnika i pierścienia przewodzącego zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku; FIG. 36 przedstawia widok przekroju części zespołu wirnika w konfiguracji skośnej, schodkowej, zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 37A-37C przedstawiają widok przekroju niektórych części zespołu wirnika jak w przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 36, FIG. 38 przedstawia widoku przekroju części zespołu wirnika w konfiguracji skośnej, ciągłej, zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, FIG. 39 przedstawia widoku przekroju niektórych części zespołu wirnika jak w przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 38, FIG. 40 przedstawia widok boczny części zespołu wirnika oraz zbiór pierścieni przewodzących przedstawionych na FIG. 35A, natomiast FIG. 41 przedstawia sieć działań ilustrującą sposób montażu zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku.An embodiment of the present invention, FIG. 6B shows a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 6A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 7A is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 7B is a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 7A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 8A is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 8B is a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 8A in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 9A is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 9B shows a schematic perspective view of a component of the rotor circuit structure shown in FIG. 9A in accordance with one embodiment of the present invention; FIG. 10A, 10B, and 10C are diagrams showing a perspective view of an element of rotor circuit structure in accordance with embodiments of the present invention; FIG. 11 is a diagram in top view of a portion of a rotor circuit structure member according to an embodiment of the present invention; FIG. 12A is a schematic top view of a portion of a rotor circuit structure member according to an embodiment of the present invention; FIG. 12B is a top view of a portion of the rotor plate and the rotor circuit structure member shown in FIG. 12A in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 13 is a schematic top view of a portion of a rotor circuit structure element according to an embodiment of the present invention, FIG. 14A is a schematic top view of a portion of a rotor circuit structure member according to an embodiment of the present invention; FIG. 14B is a top view of a portion of the rotor plate and the rotor circuit structure member shown in FIG. 14A in accordance with another embodiment of the present invention; FIG. 15 is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 16 is a top view of a portion of a rotor plate and a rotor circuit structure member in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 17A is a schematic perspective view of a partial installation of a portion of a rotor circuit structure member in a rotor portion of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 17B is a schematic perspective view of the embodiment of the completed plant shown in FIG. 17A, FIG. 18 is a schematic perspective view of a completed installation of a portion of a rotor circuit structure member in a rotor portion of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 19 is a schematic perspective view of a completed installation of a portion of a rotor circuit structure member in a rotor portion of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 20 is a schematic perspective view of a rotor circuit structure element in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 21 is a graph illustrating small signal magnetic asymmetry for a prior art device, FIG. 22 is a graph illustrating small signal magnetic asymmetry for an electrical appliance having a rotor circuit design according to an embodiment of the present invention, FIG. 23 is a graph illustrating a small signal magnetic asymmetry angle for a prior art electrical appliance, FIG. 24 is a graph illustrating a small signal magnetic asymmetry angle for an electrical appliance having a rotor circuit structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 25 is a diagram comparing motor speed and torque for a prior art device (no rotor structure) and a device with a rotor circuit design according to an embodiment of the present invention, FIG. 26 is a graph illustrating torque versus time and torque ripple reduction using aspects of the present invention; FIG. 27 illustrates a perspective view of a rotor shaft component in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 28 is an exploded perspective view of the assembly of the rotor structural components and the rotor shaft component shown in FIG. 27 according to an embodiment of the present invention, FIG. 29 is a perspective view of the finished assembly shown in FIG. 28 in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 30A shows a side view of a solid rotor core segment in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 30B is a side view of a rotor core segment including a plurality of rotor plates, according to an embodiment of the present invention; FIG. 31 is a side view of a rotor shaft element in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 32 shows a top view of a rotor in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 33 illustrates a perspective view of a rotor shaft component in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 34 is a plan view of a portion of a rotor in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 35A is an exploded view of a rotor and conductive ring assembly in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 35B is an exploded view of a rotor and conductive ring assembly in accordance with another embodiment of the present invention; FIG. 36 is a cross-sectional view of a portion of the rotor assembly in an oblique, stepped configuration, in accordance with one embodiment of the present invention, FIG. 37A-37C show a cross-sectional view of some portions of the rotor assembly as in the embodiment shown in FIG. 36, FIG. 38 is a cross-sectional view of a portion of a rotor assembly in an oblique, continuous configuration in accordance with another embodiment of the present invention, FIG. 39 is a cross-sectional view of some portions of the rotor assembly as in the embodiment shown in FIG. 38, FIG. 40 is a side view of a portion of the rotor assembly and the plurality of conductive rings shown in FIG. 35A, and FIG. 41 is a flowchart illustrating an assembly method in accordance with one embodiment of the present invention.

OPIS PRZYKŁADÓW WYKONANIA WYNALAZKUDESCRIPTION OF EXAMPLE EMBODIMENTS OF THE INVENTION

O ile nie zdefiniowano inaczej, terminy techniczne i naukowe używane w niniejszym opisie mają takie samo znaczenie jak powszechnie rozumiane przez specjalistę w dziedzinie odpowiadającej ujawnionemu tutaj przedmiotowi. Terminy „pierwszy”, „drugi” i tym podobne, jak zastosowano w niniejszym opisie, nie oznaczają kolejności, ilości lub znaczenia, ale służą odróżnieniu jednego elementu od innego. Określenia „jeden”, „jakiś” (ang.: „a”, „an”) i „ten”, „te” (ang.: „the”) nie oznaczają kolejności, ilości, czy też znaczenia, ale wskazują na obecność co najmniej jednego wskazywanego elementu, natomiast określenia „przedni”, „tylny”, „dolny” i/lub „górny”, o ile nie podano inaczej wykorzystuje się jedynie dla uproszczenia opisu, a nie oznaczają one ograniczenia do jakiegokolwiek położenia lub orientacji przestrzennej.Unless defined otherwise, the technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art relevant to the subject matter disclosed herein. The terms "first", "second" and the like as used herein do not imply order, quantity, or meaning but are used to distinguish one element from another. The terms "one", "some" and "ten", "the" do not imply order, quantity, or meaning, but indicate the presence of at least one element to be indicated, and the terms "front", "back", "bottom" and / or "top", unless otherwise stated, are used only for simplification of the description and are not limited to any spatial location or orientation.

Gdy ujawniane są zakresy, punkty końcowe wszystkich zakresów dotyczących tego samego elementu lub właściwości są zawarte w tym zakresie i mogą być łączone niezależnie (np. zakres „do około 25% wag.” zawiera punkty końcowe i wszystkie wartości pośrednie zakresu „około 5% wag. do około 25% wag.” itp.). Zmodyfikowane określenie „około” stosowane w powiązaniu z ilością obejmuje wskazaną wartość i ma znaczenie wynikające z kontekstu (np. zawiera w sobie wartość błędu związanego z pomiarem określonej ilości). W związku z tym, wartość zmodyfikowana przez określenie „około” nie jest z konieczności ograniczona do precyzyjnie wskazanej wielkości.When ranges are disclosed, the endpoints of all ranges affecting the same item or property are included within that range and may be combined independently (e.g., the range "up to about 25 wt.%" Includes the endpoints and all intermediate values of the range "about 5 wt.%" up to about 25 wt.% "etc.). The modified term "about" when used in conjunction with an amount includes the indicated value and has a meaning that is in the context (eg, including the error value associated with the measurement of the specified amount). Accordingly, the value modified by the term "about" is not necessarily limited to the precisely indicated amount.

Stosowane w niniejszym opisie określenia „oś d” i „oś D” oznaczają oś podłużną i odpowiadają osi(-om) w zespole wirnika z niższą lub najniższą indukcyjnością, niezależnie od rodzaju urządzenia elektrycznego lub silnika, w połączeniu z którymi stosuje się zespół wirnika.The terms "d axis" and "D axis" as used herein refer to the longitudinal axis and correspond to the axis (s) in the rotor assembly with lower or lowest inductance, irrespective of the type of electrical equipment or motor with which the rotor assembly is used.

Stosowane w niniejszym opisie określenie „obwód biegunowy” oznacza jeden lub więcej obwodów, które są powiązane z jednym biegunem urządzenia elektrycznego. Jeden lub więcej obwodów może zawierać jeden pierścień/pętlę, zbiór pierścieni/pętli, jedną pętlę/pierścień klatki lub jedną pętlę/pierścień klatki z jednym lub większą liczbą wewnętrznych pierścieni/pętli. Klatkę może stanowić przesunięta lub nieprzesunięta klatka. Pierścienie/pętle mogą być przesunięte lub nieprzesunięte.The term "pole circuit" as used herein means one or more circuits which are associated with one pole of an electrical appliance. One or more circuits may include one ring / loop, a set of rings / loops, one cage loop / ring, or one cage loop / ring with one or more inner rings / loops. The cage may be a displaced or non-shifted cage. The rings / loops may be displaced or not displaced.

Stosowane w niniejszym opisie określenie „przesunięta klatka” oznacza jeden lub więcej połączonych pierścieni lub pętli, przy czym przewodnik wirnika (lub wówczas, gdy sąsiaduje ze sobą więcej niż jeden przewodnik wirnika, punkt środkowy między wieloma sąsiadującymi ze sobą przewodnikami wirnika) nie jest wyrównany z osią q urządzenia, lecz jest przesunięty na pewną odległość od osi q. W odróżnieniu od tego, klatka, która nie jest przesunięta, ma przewodnik wirnika (lub wówczas, gdy sąsiaduje ze sobą więcej niż jeden przewodnik wirnika, punkt środkowy między wieloma sąsiadującymi ze sobą przewodnikami wirnika), który jest wyrównany z osią q urządzenia.The term "displaced cage" as used herein means one or more connected rings or loops whereby the rotor conductor (or, when more than one rotor conductor is adjacent to each other, the midpoint between the multiple adjacent rotor conductors) is not aligned with each other. the device's q-axis, but shifted some distance from the q-axis. In contrast, the non-displaced cage has a rotor conductor (or, when more than one rotor conductor is adjacent to each other, a midpoint between the plurality of adjacent rotor conductors) that is aligned with the q-axis of the device.

Jak wykazano, poszczególne aspekty niniejszego wynalazku, cechują korzyści, szczególnie w odniesieniu do znanych dotąd konstrukcji urządzeń elektrycznych. Aspekty niniejszego wynalazku dotyczą cech projektu urządzenia elektrycznego (np. silnika IPM), które pozwala na pełną kontrolę momentu obrotowego bez stosowania czujnika położenia. Jeden aspekt niniejszego wynalazku dotyczy zastosowania elementu, określanego tutaj jako specjalna konstrukcja wirnika, który zapewnia asymetrię magnetyczną dla wzbudzenia wysokoczęstotliwościowego, przy czym to wzbudzenie wysokoczęstotliwościowe może być wykorzystywane dla celów bezczujnikowego (np. bez kodera) sterowa6As has been shown, particular aspects of the present invention have advantages, particularly with respect to known designs of electrical appliances. Aspects of the present invention relate to design features of an electrical device (e.g., an IPM motor) that allows full torque control without the use of a position sensor. One aspect of the present invention relates to the use of an element, referred to herein as a special rotor design, that provides magnetic asymmetry for high frequency excitation, where this high frequency excitation may be used for sensorless (e.g., no encoder) control purposes.

PL 226 888 B1 nia silnika. Konstrukcja wirnika wprowadza obwody elektryczne (obwód zwarty, obwód zamknięty z pasywnymi lub aktywnymi elementami) stosownie do określonej orientacji wirnika tak, że sprzęga się on magnetycznie z uzwojeniem stojana. Położenie wirnika jest mierzone nie wprost, poprzez przyłożenie do stojana napięcia o wysokiej częstotliwości i pośredni pomiar natężenia prądu w wirniku, poprzez pomiar natężenia prądu (fali odbitej) wysokiej częstotliwości w stojanie. Jeśli sygnał w obwodzie wirnika jest synfazowy z pobudzeniem wysokoczęstotliwościowym, impedancja silnika jest obniżona. Ta zmiana impedancji jest wykorzystywana do śledzenia położenia wirnika. W rezultacie wprowadza się nisko-sygnałową asymetrię magnetyczną aż do uzyskania niezbędnego poziomu obciążenia i utrzymywana bez wpływu na działanie, wydajność i niezawodność urządzenia elektrycznego.Engine. The rotor design introduces electrical circuits (short circuit, closed circuit with passive or active elements) according to a specific rotor orientation such that it magnetically engages the stator winding. The position of the rotor is measured indirectly by applying a high-frequency voltage to the stator and indirectly measuring the current in the rotor by measuring the high-frequency (reflected wave) current in the stator. If the signal in the rotor circuit is in-phase with high frequency pickup, the impedance of the motor is lowered. This impedance change is used to track the position of the rotor. As a result, low-signal magnetic asymmetry is introduced up to the necessary load level and maintained without affecting the operation, performance and reliability of the electrical device.

Na FIG. 1 przedstawiono obwód wirnika lub element elektryczny 10 łączący w sobie aspekty niniejszego wynalazku. Element 10 może obejmować jeden lub więcej przewodników wirnika (np. prętów wirnika 14) połączonych z jednym lub większą liczbą elementów łączących 16. Jak widać, pręty wirnika 14 zasadniczo są ustawione wzdłużnie. Zgodnie z niniejszym opisem, element 10, pręty wirnika 14 oraz elementy łączące 16 są skonfigurowane w taki sposób, aby zasadniczo otaczać magnesy trwałe 40 umieszczone w urządzeniu elektrycznym 100. W ten sposób dwa lub więcej prętów wirnika 14 jest połączonych z dwoma lub więcej elementami łączącymi 16 w taki sposób, że wyznaczają one pętlę lub pierścień 12. Choć w przykładzie wykonania na FIG. 1 wyraźnie widać cztery pierścienie 12, przy czym każdy pierścień 12 obejmuje dwa pręty wirnika 14 oraz dwa elementy łączące 16, inne ilości oraz konfiguracje części elementu 10 są dopuszczalne bez wykraczania poza niniejszy wynalazek. Na przykład element 10 może obejmować cztery pręty wirnika 14, a zbiór elementów łączących 16 stanowi obydwa zakończenia elementu 10, wyznaczając tym samym klatkę 13. Podobnie, w innym przykładzie wykonania, element 10 może obejmować zbiór pętli lub pierścieni 12, przy czym każdy pierścień 12 obejmuje cztery pręty wirnika 14 oraz dwa elementy łączące 16. W kolejnych przykładach wykonania pierścień (pierścienie) 12 i/lub klatka 13 mogą obejmować w rzeczywistości dowolną liczbę przewodników i/lub elementów łączących.In FIG. 1 shows a rotor circuit or an electrical component 10 incorporating aspects of the present invention. The element 10 may include one or more rotor conductors (e.g., rotor bars 14) connected to one or more connecting elements 16. As can be seen, the rotor bars 14 are generally longitudinally oriented. As described herein, the member 10, rotor bars 14, and connecting members 16 are configured to substantially surround permanent magnets 40 disposed in the electrical appliance 100. Thus, two or more rotor bars 14 are connected to two or more connecting members. 16 such that they define a loop or ring 12. While in the embodiment of FIG. 1 clearly shows four rings 12, with each ring 12 comprising two rotor bars 14 and two connecting members 16, other numbers and configurations of portions of element 10 are permissible without departing from the present invention. For example, element 10 may include four rotor bars 14 and the plurality of link elements 16 constitute both ends of element 10, thereby defining a cage 13. Likewise, in another embodiment, element 10 may include a plurality of loops or rings 12, each ring 12 includes four rotor bars 14 and two link elements 16. In further embodiments, the ring (s) 12 and / or cage 13 may actually include any number of conductors and / or link elements.

Pręty wirnika 14 oraz elementy łączące 16 mogą być wykonane z dowolnego materiału przewodzącego, niemagnetycznego lub kombinacji powyższych. Na przykład między innymi pręty wirnika 14 oraz elementy łączące 16 mogą być odlewami wykonanymi z aluminium, miedzi, stopów miedzi lub aluminium albo innego odpowiedniego materiału lub kombinacji materiałów.Rotor bars 14 and connecting members 16 may be made of any conductive, non-magnetic material, or combinations thereof. For example, rotor bars 14 and connecting members 16, among others, may be castings made of aluminum, copper, copper or aluminum alloys, or any other suitable material or combination of materials.

Należy zauważyć, że choć kilka z przykładów wykonania omówionych w niniejszym dokumencie opisuje zastosowanie prętów wirnika, inne elementy przewodzące mogą być zastosowane w elemencie 10 bez wykraczania poza zakres wynalazku. Na przykład, dowolny odpowiedni przewodnik wirnika może być zastosowany zamiast prętów wirnika 14, które zostały omówione w niniejszym dokumencie w odniesieniu do różnych przykładów wykonania. Inne elementy przewodzące do zastosowania zamiast prętów wirnika 14 i/lub elementów łączących 16 obejmują między innymi jeden lub więcej prętów wielożyłowych, przewód wielożyłowy, licę oraz kombinację powyższych.It should be noted that while several of the embodiments discussed herein describe the use of rotor bars, other conductive elements may be incorporated into the element 10 without departing from the scope of the invention. For example, any suitable rotor conductor may be used in place of the rotor bars 14 which have been discussed herein in relation to various embodiments. Other conductive elements for use in place of the rotor bars 14 and / or the connecting elements 16 include, but are not limited to, one or more multi-stranded bars, a multi-core cable, a face, and a combination of the above.

Podobnie, pręt wirnika 14 cechuje kształt przekroju poprzecznego, który odpowiada warunkom projektu, w tym dotyczącym zjawiska naskórkowości, chłodzenia powierzchni, wytrzymałości konstrukcji, wytrzymałości elektro-mechanicznej i tym podobnym. Odpowiednie kształty przekroju poprzecznego pręta wirnika obejmują okrąg, kwadrat, prostokąt i tym podobne.Likewise, the rotor bar 14 has a cross-sectional shape that conforms to design conditions including skin effect, surface cooling, structural strength, electro-mechanical strength, and the like. Suitable shapes for the rotor bar cross-section include circle, square, rectangle and the like.

Boczny widok perspektywiczny innego przykładu wykonania elementu 10 umieszczonego w części wirnikowej silnika 100 został przedstawiony na FIG. 2. Silnik 100 zawiera zbiór blach rdzenia wirnika 20 ułożonych w pakiecie celem uformowania rdzenia wirnika 90. Jak widać w widoku bocznym, dla celów ilustracji pominięto pokrywę, tak, aby uwidocznić pierwszą blachę rdzenia wirnika 20. Blacha rdzenia wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22. Magnesy trwałe 40 mogą być umieszczone wewnątrz zbioru otworów 22. Wyłącznie w celu zilustrowania, magnesy trwałe 40 zostały przedstawione tylko w jednym zestawie (np. na jednym biegunie) otworów 22. Trzy pozostałe zestawy otworów 22 (czyli w przypadku urządzenia czterobiegunowego) zostały pokazane bez magnesów trwałych 40. W środku blachy rdzenia wirnika 20 znajduje się otwór 94 na wał, skonfigurowany do przyjmowania obracającego się wału (nie pokazano). Jak pokazano, element 10 jest podobny do tego z przykładu wykonania na FIG. 1 i obejmuje cztery pierścienie lub pętle 12, z których każdy obejmuje dwa pręty wirnika 14 połączone z dwoma elementami łączącymi 16. W ten sposób dwa z prętów wirnika 14 oraz dwa elementy łączące 16 są wzajemnie połączone celem uformowania pierścienia lub pętli wirnika 12. Cztery pierścienie wirnika lub pętle 12 są formowane jako część elementu 10 w ten sposób, aby odpowiadały ilości biegunów (czyli: czterem biegunom) w przedstawionym przykładzie wykonania silnika 100.A side perspective view of another embodiment of a component 10 disposed in a rotor portion of a motor 100 is shown in FIG. 2. Motor 100 includes a plurality of rotor core sheets 20 stacked to form rotor core 90. As seen in the side view, the cover is omitted for purposes of illustration to show the first rotor core sheet 20. The rotor core sheet 20 includes a plurality of holes 22. Permanent magnets 40 may be positioned within the plurality of holes 22. For illustrative purposes only, permanent magnets 40 are shown in only one set (e.g., on one pole) of holes 22. The three remaining sets of holes 22 (i.e., for a four-pole device) are shown without permanent magnets 40. In the center of the rotor core sheet 20 is a shaft bore 94 configured to receive a rotating shaft (not shown). As shown, item 10 is similar to that of the embodiment in FIG. 1 and comprises four rings or loops 12, each of which includes two rotor bars 14 connected to two connecting elements 16. Thus, two of the rotor bars 14 and two connecting elements 16 are interconnected to form a rotor ring or loop 12. Four rings the rotor or the loops 12 are formed as part of the element 10 so as to correspond to the number of poles (i.e.: four poles) in the illustrated embodiment of the motor 100.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Na FIG. 3A oraz 3B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schemat widoku perspektywicznego elementu 10 z FIG. 3A. FIG. 3A przedstawia blachę wirnika 20 jednowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 3B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako konfiguracja czteropętlowa. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika.In FIG. 3A and 3B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor 20 of an electric appliance 100 with an element 10 and a perspective schematic view of the element 10 of FIG. 3A. FIG. 3A shows the rotor sheet 20 of a single layer four-pole internal permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 3B shows a rotor element 10 that may be referred to as a four-loop configuration. As shown and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent each end In the permanent magnets 40, the remaining bore or bore 24 is left. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób, przykład wykonania elementu 10 na FIG. 3B ma cztery pętle wirnika 12, przy czym każda z nich jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100.The set of rotor bars 14 is arranged in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus, an embodiment item 10 in FIG. 3B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16 corresponding to the number of poles (i.e., four) for a particular device 100.

Na FIG. 4A oraz 4B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 4A. FIG. 4A przedstawia blachę wirnika 20 jednowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 4B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako czteropętlowa konfiguracja przesuniętego pierścienia. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika.In FIG. 4A and 4B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor sheet 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 4A. FIG. 4A shows the rotor sheet 20 of a single layer four-pole internal permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 4B shows a rotor component 10 that may be referred to as a four-loop displaced ring configuration. As shown and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent each end In the permanent magnets 40, the remaining bore or bore 24 is left. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown.

Zbiór prętów wirnika 14 jest umieszczony w niektórych spośród zbioru otworach 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W tym przykładzie wykonania dwa sąsiednie pręty wirnika 14 są umieszczone w jednym otworze 24, podczas gdy otwór 24 przy drugim zakończeniu magnesu 40 pozostaje niewypełniony. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 4B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100. Poprzez umieszczenie razem dwóch prętów wirnika 14 z sąsiednich biegunów cztery pętle 12 są skutecznie połączone ze sobą, formując tym samym przesunięte pierścienie 13.The plurality of rotor bars 14 is positioned in some of the plurality of openings 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. In this embodiment, two adjacent rotor bars 14 are disposed in one opening 24, while the opening 24 at the other end of the magnet 40 remains unfilled. At or near each end of the rotor plate bundle 20, there are attachment members 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus, the embodiment of item 10 in FIG. 4B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, which corresponds to the number of poles (i.e. four) for a specific device 100. By putting together two rotor bars 14 from adjacent poles, the four loops 12 are effectively connected to each other, thereby forming the offset rings 13.

Na FIG. 5A oraz 5B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 5A. FIG. 5A przedstawia blachę wirnika 20 jednowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 5B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako czteropętlowa konfiguracja przesuniętej klatki, podobnie jak w przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 4A oraz 4B. Zgodnie z tym, co pokazano, oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika.In FIG. 5A and 5B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor sheet 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 5A. FIG. 5A shows the rotor sheet 20 of a single layer four-pole internal permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 5B shows a rotor element 10 that may be referred to as a four-loop shifted cage configuration, similar to the embodiment shown in FIG. 4A and 4B. As shown, and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent to each of them. the end of the permanent magnets 40 remains the hole or the remaining hole 24. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown.

Zbiór prętów wirnika 14 jest umieszczonych w niektórych spośród zbioru otworach 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W tym przykładzie wykonania zamiast umieszczania dwóch sąsiednich prętów wirnika 14 w jednym otworze 24 (jak miało to miejsce na FIG. 4A), dwa sąsiednie pręty wirnika 14 są połączone z uzyskaniem jednego pręta wirnika 14. Ponownie otwór 24 na drugim zakończeniu magnesu 40 pozostaje niewypełniony. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętówThe plurality of rotor bars 14 is received in some of the plurality of openings 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. In this embodiment, instead of placing two adjacent rotor bars 14 in one opening 24 (as happened in FIG. 4A), two adjacent rotor bars 14 they are coupled to obtain one rotor rod 14. Again, the opening 24 at the other end of the magnet 40 remains unfilled. At or near each end of the rotor plate bundle 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the bars.

PL 226 888 B1 wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 5B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100. Jednak ilość wszystkich prętów wirnika 14 jest mniejsza ze względu na skuteczne współdzielenie prętów wirnika 14 z sąsiednich pętli 12 (oraz biegunów). Element 10 posiada osiem elementów łączących 16, ale cztery pręty wirnika 14 do zastosowania w urządzeniu czterobiegunowym 100. Poprzez połączenie poprzeczne sąsiednich pętli 12 z użyciem elementów łączących 16 z sąsiednich biegunów cztery pętle 12 są skutecznie połączone ze sobą, tworząc tym samym klatkę lub klatkę przesuniętą 13.Of rotor 14. Thus, the embodiment of item 10 in FIG. 5B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, which corresponds to the number of poles (i.e. four) for a specific device 100. However, the number of all rotor bars 14 is smaller due to the effective sharing of the bars. rotor 14 from adjacent loops 12 (and poles). The element 10 has eight connecting elements 16, but four rotor bars 14 for use in a four-pole device 100. By cross-joining adjacent loops 12 using connecting elements 16 from adjacent poles, the four loops 12 are effectively connected to each other, thus forming a cage or an offset cage. 13.

Na FIG. 6A oraz 6B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 6A. FIG. 6A przedstawia blachę wirnika 20 czterobiegunowego urządzenia typu szprychowego z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) 100, dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 6B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako konfiguracja czteropętlowa. Zgodnie z tym, co pokazano, oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika.In FIG. 6A and 6B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor sheet 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 6A. FIG. 6A shows the rotor sheet 20 of a four-pole spoke type internal permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 6B shows a rotor element 10 that may be referred to as a four-loop configuration. As shown, and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent to each of them. the end of the permanent magnets 40 remains the hole or the remaining hole 24. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze zewnętrznych otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób, przykład wykonania elementu 10 na FIG. 6B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100.The set of rotor bars 14 is arranged in the plurality of outer holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus, for example, the embodiment of item 10 in FIG. 6B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, corresponding to the number of poles (i.e., four) for a particular device 100.

Na FIG. 7A oraz 7B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 7A. FIG. 7A przedstawia blachę wirnika 20 czterobiegunowego urządzenia typu szprychowego z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 7B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako czteropętlowa konfiguracja klatki wirnika, podobny w poszczególnych aspektach do przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 6A oraz 6B. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwale 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika.In FIG. 7A and 7B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor plate 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 7A. FIG. 7A shows the rotor plate 20 of a four-pole spoke type internal permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 7B shows a rotor component 10, which may be referred to as a four-loop rotor cage configuration, similar in some respects to the embodiment shown in FIG. 6A and 6B. As shown and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent each end In the permanent magnets 40, the remaining bore or bore 24 is left. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown.

Zbiór prętów wirnika 14 jest umieszczony w zbioru zewnętrznych otworach 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W tym przykładzie wykonania zamiast umieszczania dwóch sąsiednich prętów wirnika 14 w jednym otworze 24 (jak miało to miejsce na FIG. 6A), dwa sąsiednie pręty wirnika 14 są połączone z uzyskaniem jednego pręta wirnika 14. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na Fig. 7B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100. Jednak ilość wszystkich prętów wirnika 14 jest mniejsza ze względu na skuteczne współdzielenie prętów wirnika 14 z sąsiednich pętli 12 (oraz biegunów). Element 10 posiada zatem osiem elementów łączących 16, ale cztery pręty wirnika 14 ogółem do zastosowania w urządzeniu czterobiegunowym 100. Poprzez połączenie poprzeczne sąsiednich pętli 12 z użyciem elementów łączących 16 z sąsiednich biegunów cztery pętle 12 są skutecznie połączone ze sobą, tworząc tym samym klatkę 13.The plurality of rotor bars 14 is positioned in the plurality of outer holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. In this embodiment, instead of placing two adjacent rotor bars 14 in one hole 24 (as happened in FIG. 6A), two adjacent rotor bars 14 are coupled to obtain one rotor bar 14. At or near each end of the rotor plate bundle 20 there are connecting means 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus, the embodiment of the element 10 in Fig. 7B has four rotor loops. 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, corresponding to the number of poles (i.e. four) for a specific device 100. However, the number of all rotor bars 14 is smaller due to efficient sharing of rotor bars 14 from adjacent loops. 12 (and poles). The element 10 thus has eight connecting elements 16, but four rotor bars 14 in total for use in a four-pole device 100. By cross-joining adjacent loops 12 with connecting elements 16 from adjacent poles, the four loops 12 are effectively connected to each other, thus forming a cage 13. .

Na FIG. 8A oraz 8B przedstawiono odpowiednio częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 8A. FIG. 8A przedstawia blachę wirnika 20 wielowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 8B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako konfiguracja czteropętlowa. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, któreIn FIG. 8A and 8B, respectively, a partial plan view of a portion of a rotor sheet 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 8A. FIG. 8A shows the rotor plate 20 of a multi-layer four-pole permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 8B shows a rotor element 10 that may be referred to as a four-loop configuration. As shown and according to the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which

PL 226 888 B1 w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika. Tak jak w przypadku wielowarstwowego IPM, typowo występuje tutaj zbiór rzędów otworów 22 oraz umieszczonych w nich magnesów trwałych 40 w przypadku każdego bieguna.Depending on the particular embodiment, they may contain one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, a hole or a remaining hole 24 is usually left adjacent to each end of the permanent magnets 40. For illustrative purposes only, stator and / or rotor windings are shown which substantially surround the rotor element. As with a multi-layer IPM, there is typically a plurality of rows of holes 22 and permanent magnets 40 therein for each pole.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 8B dysponuje czterema pętlami 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100. W tym konkretnym przykładzie wykonania pręty wirnika 14 znajdują się w najdalej położonych wewnętrznych otworach 24 wielowarstwowej blachy wirnika 20. Oczywiste jest, że pręty wirnika mogą być umieszczone w innych otworach 24 blachy 20.The set of rotor bars 14 is arranged in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus an embodiment of the element 10 in FIG. 8B has four loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, corresponding to the number of poles (i.e., four) for a specific device 100. In this particular embodiment, the rotor bars 14 are located in the furthest internal holes. 24 of the multilayer rotor plate 20. It is clear that the rotor bars can be inserted into other openings 24 of the rotor plate 20.

Na FIG. 9A oraz 9B przedstawiono odpowiednio całościowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 9A. FIG. 9A przedstawia blachę wirnika 20 wielowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z magnesami trwałymi (IPM) 100 dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. FIG. 9B przedstawia element wirnika 10, który może być określany jako czteropętlowa konfiguracja klatki lub klatki przesuniętej. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika. Tak jak w przypadku wielowarstwowego IPM, typowo występuje tutaj zbiór rzędów otworów 22 oraz umieszczonych w nich magnesów trwałych 40 w przypadku każdego bieguna.In FIG. 9A and 9B are respectively an overall plan view of a portion of a rotor plate 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 9A. FIG. 9A shows the rotor plate 20 of a multi-layer four-pole permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. FIG. 9B shows a rotor element 10 that may be referred to as a four-loop cage or offset cage configuration. As shown and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent each end In the permanent magnets 40, the remaining bore or bore 24 is left. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown. As with a multi-layer IPM, there is typically a plurality of rows of holes 22 and permanent magnets 40 therein for each pole.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W takiej konfiguracji tylko jeden pręt wirnika 14 jest umieszczony w otworze 24 w przypadku każdego bieguna (patrz FIG. 9A). W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. Element łączący 16 łączy pręt wirnika 14 z pierwszego bieguna z prętem wirnika 14 sąsiedniego bieguna, przesuwając tym samym element 10. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 9B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem) dla konkretnego urządzenia 100. Jednak ze względu na konfigurację przesuniętej klatki w tym przykładzie wykonania tylko cztery pręty wirnika 14 ogółem oraz osiem elementów łączących 16 są wymagane w przypadku urządzenia czterobiegunowego 100, takiego jak przedstawione. W tym konkretnym przykładzie wykonania pręty wirnika 14 znajdują się w najdalej położonych wewnętrznych otworach 24 wielowarstwowej blachy wirnika 20. Jest oczywiste, że pręty wirnika mogą być umieszczone w innych otworach 24 blachy 20.The plurality of rotor bars 14 are disposed in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. In this configuration, only one rotor bar 14 is located in the hole 24 for each pole (see FIG. 9A). At or near each end of the rotor plate bundle 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. A connecting element 16 connects a rotor bar 14 from the first pole to a rotor bar 14 of the adjacent pole, thereby displacing the element 10. Thus, the embodiment of item 10 in FIG. 9B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, which corresponds to the number of poles (i.e., four) for a specific device 100. However, due to the offset cage configuration in this embodiment, only four bars are impeller 14 in total and eight connecting members 16 are required for a four-pole device 100 as shown. In this particular embodiment, rotor bars 14 are located in the furthest inner openings 24 of the rotor multilayer plate 20. It is obvious that the rotor bars may be located in other openings 24 of the rotor plate 20.

Na FIG. 10A, 10B oraz 10C przedstawiono schematyczne widoki perspektywiczne elementów 10 zgodnie z poszczególnymi wariantami niniejszego wynalazku. Rysunki przedstawiono, ukazując różne schematyczne przykłady wykonania, mające unaocznić ogólną zależność położenia między różnymi elementami elementu 10 oraz osią d oraz osią q urządzenia, które może wykorzystywać element 10. Oś d (oś podłużna) oraz oś q (oś poprzeczna) zostały oznaczone odpowiednio strzałkami „d” oraz „q”. Jak pokazano na FIG. 10A, element 10 obejmuje cztery pętle wirnika lub pierścienie 12. Każdy pierścień 12 obejmuje dwa pręty wirnika 14 połączone na każdym zakończeniu z elementem łączącym 16. Pręty wirnika 14 są skutecznie współdzielone przez sąsiednie pierścienie 12, co oznacza, że wszystkie cztery pierścienie 12 są połączone. Ogółem istnieją cztery pręty wirnika 14 dla elementu 10. Jako, że pręty wirnika 14 są skutecznie współdzielone przez sąsiednie bieguny lub element 10, tylko cztery pręty wirnika 14 są wymagane przez element 10 do zastosowania z urządzeniem czterobiegunowym (nie pokazano). W ten sposób cztery pętle 12, które są wzajemnie połączone, skutecznie definiują klatkę 13. Jak widać, przybliżony punkt środkowy pętli 12 jest wyrównany względem osi d. Innymi słowy, pętla 12 jest zasadniczo koncentryczna z osią d. Podobnie oś q może być zasadniczo wyrównana względem pręta wirnika 14.In FIG. 10A, 10B and 10C are schematic perspective views of components 10 in accordance with different embodiments of the present invention. The drawings are shown showing various schematic embodiments to illustrate the general position relationship between the various elements of the element 10 and the d-axis and q-axis of the device that may be used by the element 10. The d-axis (longitudinal axis) and the q-axis (transverse axis) are indicated by arrows respectively. "D" and "q". As shown in FIG. 10A, member 10 includes four rotor loops or rings 12. Each ring 12 includes two rotor bars 14 connected at each end to a connecting member 16. The rotor bars 14 are effectively shared by adjacent rings 12, which means that all four rings 12 are connected. . In total there are four rotor bars 14 for element 10. As rotor bars 14 are effectively shared by adjacent poles or element 10, only four rotor bars 14 are required by element 10 for use with a four-pole device (not shown). Thus, the four loops 12 that are interconnected effectively define frame 13. As can be seen, the approximate midpoint of loop 12 is aligned with the d axis. In other words, loop 12 is substantially concentric with the d axis. Likewise the q axis can be substantially aligned. in relation to the rotor rod 14.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Jak pokazano na FIG. 10B, cztery pierścienie 12 nie są wzajemnie połączone jak w przykładzie wykonania przestawionym na FIG. 10A. Każdy pierścień 12 obejmuje dwa pręty wirnika 14 oraz dwa elementy łączące 16. Jak widać oraz tak jak w przykładzie wykonania na FIG. 10A, przybliżony punkt środkowy pętli 12 jest wyrównany względem osi d. Innymi słowy, pętla 12 jest zasadniczo koncentryczna z osią d. Podobnie oś q może być zasadniczo wyrównana względem linii koncepcyjnej lub osi między dwoma sąsiednimi prętami wirnika 14.As shown in FIG. 10B, the four rings 12 are not interconnected as in the embodiment shown in FIG. 10A. Each ring 12 includes two rotor bars 14 and two link elements 16. As can be seen and as in the embodiment of FIG. 10A, the approximate midpoint of loop 12 is aligned with the d axis. In other words, loop 12 is substantially concentric with the d axis. Likewise, the q axis may be substantially aligned with a conceptual line or axis between two adjacent rotor bars 14.

W przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 10C, element 10 obejmuje cztery pętle wirnika lub pierścienie 12. Każdy pierścień 12 obejmuje dwa pręty wirnika 14 połączone na każdym zakończeniu z elementem łączącym 16. Pręty wirnika 14 są skutecznie współdzielone przez sąsiednie pierścienie 12, co oznacza, że cztery pierścienie 12 są połączone, skutecznie wyznaczając konfigurację przesuniętej klatki 13. W efekcie ogółem istnieją cztery pręty wirnika 14 dla elementu 10. Jak widać oraz tak jak w przykładach wykonania na FIG. 10A oraz 10B, przybliżony punkt środkowy pętli 12 jest wyrównany względem osi d. Innymi słowy, pętla 12 jest zasadniczo koncentryczna z osią d. Jednak w przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 10C pręt wirnika 14 nie jest wyrównany względem osi q, lecz jest przesunięty o pewien kąt (lub odległość) względem osi q.In the embodiment shown in FIG. 10C, member 10 includes four rotor loops or rings 12. Each ring 12 includes two rotor bars 14 connected at each end to a connecting member 16. The rotor bars 14 are effectively shared by adjacent rings 12, which means that the four rings 12 are connected. effectively defining the offset cage configuration 13. As a result, there are in total four rotor bars 14 for the element 10. As can be seen and as in the embodiments of FIG. 10A and 10B, the approximate midpoint of loop 12 is aligned with the d axis. In other words, loop 12 is substantially concentric with the d axis. However, in the embodiment shown in FIG. 10C, the rotor rod 14 is not aligned with the q axis, but is offset by an angle (or distance) with respect to the q axis.

Jak pokazano na FIG. 10A - 10C, każdy przykład wykonania jest skonfigurowany w taki sposób, że oś d jest wyrównana względem punktu środkowego elementu łączącego 16. To oznacza, że pętla 12 lub zbiór pętli wewnętrznych może być zasadniczo koncentrycznych z osią d. Jednak w zależności od przykładu wykonania, pręt wirnika 14 lub równoodległa oś między sąsiednimi prętami wirnika 14 mogą być wyrównane względem osi q, co pokazano odpowiednio na FIG. 10A oraz 10B. W odróżnieniu od tego, jak pokazano na przykład na FIG. 10C, pręt wirnika 14 lub równoodległa oś między sąsiednimi prętami wirnika 14 mogą być przesunięte względem położenia wyrównania z osią q. Przedstawione przykłady wykonania są skonfigurowane do zastosowania w urządzeniu czterobiegunowym 100. Dla specjalisty oczywiste będzie, że inne konfiguracje elementów 10 są dopuszczalne bez wykraczania poza aspekty niniejszego wynalazku. Na przykład element 10 skonfigurowany do stosowania w urządzeniu ośmiobiegunowym 100 mógłby mieć z kolei przynajmniej osiem prętów wirnika 14. W przykładach wykonania niniejszego wynalazku ilość prętów wirnika 14 byłaby równa ilości biegunów urządzenia 100 (patrz np. FIG. 10A oraz 10C). Z kolei w innych przykładach wykonania, takich jak element 10 przedstawiony na FIG. 10B, ilość prętów wirnika 14 (np. osiem) może być dwukrotnością ilości biegunów (np. cztery) urządzenia 100. Co oczywiste, dostępne są inne konfiguracje elementów 10, które dysponują różnymi ilościami prętów wirnika 14 w związku z ilością biegunów urządzenia 100, w którym skonfigurowano element 10, z uwzględnieniem poszczególnych aspektów niniejszego wynalazku i bez odchodzenia od jego celu.As shown in FIG. 10A-10C, each embodiment is configured such that the d axis is aligned with the midpoint of link 16. This means that the loop 12 or plurality of inner loops may be substantially concentric with the d axis. However, depending on the embodiment, a rotor bar 14 or an equidistant axis between adjacent rotor bars 14 may be aligned with the q axis as shown in FIG. 10A and 10B. In contrast to that as shown, for example, in FIG. 10C, rotor bar 14 or an equidistant axis between adjacent rotor bars 14 may be shifted from the q-axis alignment position. The illustrated embodiments are configured for use in a four-pole device 100. It will be apparent to those skilled in the art that other configurations of the components 10 are possible without departing from aspects of the present invention. For example, a component 10 configured for use in an eight-pole device 100 could in turn have at least eight rotor bars 14. In embodiments of the present invention, the number of rotor bars 14 would be equal to the number of poles of the device 100 (see, e.g., FIGS. 10A and 10C). In turn, in other embodiments, such as the item 10 shown in FIG. 10B, the number of rotor bars 14 (e.g., eight) may be twice the number of poles (e.g., four) of the device 100. Obviously, other configurations of elements 10 are available that have different numbers of rotor bars 14 in relation to the number of poles of the device 100, in component 10 is configured with regard to particular aspects of the present invention and without departing from its purpose.

Na FIG. 11 oraz 12A przedstawiono schematycznie widoki z góry części elementu 10 konstru kcji wirnika zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. (Te widoki schematyczne przedstawiono w taki sposób, jak gdyby element 10 był otwarty i rozwinięty na płasko w płaszczyźnie rysunku). Element 10 obejmuje zbiór prętów wirnika 14 połączonych z wieloma elementami łączącymi 16. Element 10 na FIG. 11 obejmuje jeden pierścień 12 na biegun urządzenia 100 (nie pokazano). Dwa sąsiednie pręty wirnika 14 są wyrównane względem osi q, a przybliżony punkt środkowy pętli 12 jest wyrównany względem osi d. To oznacza, że pętla 12 z prawej strony na FIG. 11 jest zasadniczo koncentryczna z osią d. Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem element 10 z FIG. 12A obejmuje zbiór pierścieni 12 na biegun urządzenia 100 (nie pokazano). Zbiór pierścieni 12 może ponadto wspomagać dalsze zwiększanie asymetrii magnetycznej. Istnieją trzy pierścienie 12 na biegun na przedstawionym elemencie 10. Dwa najbardziej zewnętrzne sąsiednie pręty wirnika 14 pierścieni 12 są wyrównane względem osi q, a przybliżone punkty środkowe zbioru pierścieni 12 są wyrównane względem osi d. To oznacza, że pierścienie 12 z prawej strony na FIG. 12A są zasadniczo koncentryczne z osią d. Oczywiste będzie, że choć przedstawiono trzy pierścienie 12, inne konfiguracje oraz ilości są dopuszczalne bez wykraczania poza poszczególne aspekty niniejszego wynalazku.In FIG. 11 and 12A are schematic top views of a portion of a rotor structure component 10 in accordance with embodiments of the present invention. (These schematic views are shown as if element 10 were open and flat in the drawing plane). The element 10 includes a plurality of rotor bars 14 connected to a plurality of link elements 16. The element 10 in FIG. 11 includes one ring 12 per pole of device 100 (not shown). Two adjacent rotor bars 14 are aligned with the q axis and the approximate midpoint of loop 12 is aligned with the d axis. That is, right hand loop 12 in FIG. 11 is substantially concentric with axis d. Alternatively, feature 10 of FIG. 12A includes a plurality of rings 12 per pole of device 100 (not shown). The collection of rings 12 may further assist in further increasing the magnetic asymmetry. There are three rings 12 per pole on the depicted item 10. The two outermost adjacent rotor rods 14 of the rings 12 are aligned with the q axis and the approximate center points of the plurality of rings 12 are aligned with the d axis. That is, rings 12 on the right in FIG. . 12A are substantially concentric with axis d. It will be apparent that while three rings 12 are shown, other configurations and amounts are acceptable without departing from particular aspects of the present invention.

Na FIG. 12B przedstawiono częściowy widok z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 12A. FIG. 12B przedstawia blachę wirnika 20 wielowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z magnesami trwałymi (IPM) 100, dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. Niektóre cechy przedstawionego przykładu wykonania są podobne do przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 8A. Zgodnie z tym, co pokazano, oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwieIn FIG. 12B is a partial plan view of a portion of the rotor 20 of the electrical appliance 100 with the item 10 and a schematic perspective view of the item 10 of FIG. 12A. FIG. 12B shows the rotor plate 20 of a multi-layer four-pole permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. Some features of the illustrated embodiment are similar to the embodiment illustrated in FIG. 8A. As shown, and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, usually adjacent to it.

PL 226 888 B1 każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika. Tak jak w przypadku wielowarstwowego IPM, typowo występuje tutaj zbiór rzędów otworów 22 oraz umieszczonych w nich magnesów trwałych 40 w przypadku każdego bieguna. Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 12B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem biegunom) dla konkretnego urządzenia 100. Jednak istnieją dwa wewnętrzne pierścienie lub pętle 12 dla każdego pierścienia lub pętli 12 (patrz FIG. 12A). Jak widać, pręty wirnika 14 dla każdego spośród dwóch wewnętrznych pierścieni lub pętli 12 są także umieszczane w otworach 24 sąsiadujących z magnesami 40.In each end of the permanent magnets 40 there is a hole or a remaining hole 24. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown. As with a multi-layer IPM, there is typically a plurality of rows of holes 22 and permanent magnets 40 therein for each pole. The set of rotor bars 14 is arranged in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. Thus an embodiment of the element 10 in FIG. 12B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting pieces 16, corresponding to the number of poles (i.e., four poles) for a specific device 100. However, there are two inner rings or loops 12 for each ring or loop. 12 (see FIG. 12A). As can be seen, rotor bars 14 for each of the two inner rings or loops 12 are also placed in holes 24 adjacent to magnets 40.

Na FIG. 13 oraz 14A przedstawiono schematycznie widoki z góry części elementu 10 konstrukcji wirnika zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. (Te widoki schematyczne przedstawiono w taki sposób, jak gdyby element 10 był otwarty i rozwinięty na płasko w płaszczyźnie rysunku). Element 10 obejmuje zbiór prętów wirnika 14 połączonych z wieloma elementami łączącymi 16. Pręty wirnika 14 są współdzielone przez sąsiednie pętle lub pierścienie 12. Pierścienie 12 jako takie wspólnie tworzą klatkę 13. Element 10 na FIG. 13 obejmuje klatkę 13 z jedną pętlą 12 na biegun urządzenia 100 (nie pokazano). Jeden współdzielony pręt wirnika 14 jest wyrównany względem osi q, a przybliżony punkt środkowy pętli 12 klatki 13 jest wyrównany względem osi d. To oznacza, że pierścień 12 klatki 13 z prawej strony na FIG. 13 jest zasadniczo koncentryczny z osią d. Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem element 10 z FIG. 14A obejmuje klatkę 13, dysponującą także wieloma pierścieniami wewnętrznymi 12 na biegun urządzenia 100 (nie pokazano). Dodatkowych zbiór pierścieni 12 może ponadto wspomagać dalsze zwiększanie asymetrii magnetycznej. Zastosowano dwa pierścienie wewnętrzne 12 na biegun na elemencie 10 oprócz klatki 13. Współdzielony pręt wirnika 14 klatki 13 jest wyrównany względem osi q, a przybliżone punkty środkowe zbioru pierścieni wewnętrznych 12 oraz klatki 13 są wyrównane względem osi d. To oznacza, że pierścienie 12 oraz klatka 13 z prawej strony na FIG. 14A są zasadniczo koncentryczne z osią d. Oczywiste będzie, że choć przedstawiono dwa pierścienie 12 oprócz klatki 13, inne konfiguracje oraz ilości są dopuszczalne bez wykraczania poza poszczególne aspekty niniejszego wynalazku.In FIG. 13 and 14A are schematic top views of a portion of a rotor structure member 10 in accordance with embodiments of the present invention. (These schematic views are shown as if element 10 were open and flat in the drawing plane). The element 10 includes a plurality of rotor bars 14 connected to a plurality of connecting elements 16. The rotor bars 14 are shared by adjacent loops or rings 12. The rings 12 as such together form the cage 13. The element 10 in FIG. 13 includes a cage 13 with one loop 12 per device pole 100 (not shown). One shared rotor bar 14 is aligned with the q axis and the approximate midpoint of the crate loop 12 aligned with the d axis. That is, the ring 12 of the cage 13 on the right in FIG. 13 is substantially concentric with axis d. Alternatively, feature 10 of FIG. 14A includes a cage 13 that also has a plurality of inner rings 12 per pole of device 100 (not shown). The additional set of rings 12 may further assist in further increasing the magnetic asymmetry. Two inner rings 12 per pole are used on element 10 in addition to cage 13. The shared rotor bar 14 of cage 13 is aligned with the q axis and the approximate center points of the plurality of inner rings 12 and cages 13 are aligned with the d axis. frame 13 on the right in FIG. 14A are substantially concentric with axis d. It will be apparent that while two rings 12 are shown in addition to cage 13, other configurations and amounts are acceptable without departing from particular aspects of the present invention.

Na FIG. 14B przedstawiono widok częściowy od góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10 oraz schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 z FIG. 14A. FIG. 14B przedstawia blachę wirnika 20 kombinacji urządzenia czterobiegunowego wielowarstwowego/typu szprychowego z magnesami trwałymi (IPM) 100, dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. Niektóre cechy przedstawionego przykładu wykonania są podobne do przykładów wykonania przedstawionych na FIG. 7A oraz FIG. 8A. Zgodnie z tym, co pokazano, oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika. Tak jak w przypadku wielowarstwowego IPM, typowo występuje tutaj zbiór rzędów otworów 22 oraz umieszczonych w nich magnesów trwałych 40 w przypadku każdego bieguna. Jak widać, aspekt w postaci konstrukcji typu szprychowego urządzenia IPM 100 obejmuje także magnesy 40, które są umieszczone promieniście w zbioru otworach 22. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle sąsiadują one z każdym zakończeniem magnesów trwałych 40 oraz otworem 24.In FIG. 14B is a partial top view of a rotor plate portion 20 of an electrical appliance 100 with an element 10 and a schematic perspective view of the element 10 of FIG. 14A. FIG. 14B shows a rotor plate 20 of a four-pole multi-layer / spoke-type permanent magnet (IPM) combination 100 having simple permanent magnets 40. Some features of the illustrated embodiment are similar to the embodiments illustrated in FIG. 7A and FIG. 8A. As shown, and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent to each of them. the end of the permanent magnets 40 remains the hole or the remaining hole 24. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown. As with a multi-layer IPM, there is typically a plurality of rows of holes 22 and permanent magnets 40 therein for each pole. As can be seen, the spoke-type design aspect of the IPM 100 also includes magnets 40 that are disposed radially in the plurality of holes 22. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, they typically adjoin each end of the permanent magnets 40 and the hole 24.

Zbiór prętów wirnika 14 jest umieszczonych w zbioru otworach 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. Jak widać na FIG. 14A, pierścienie zewnętrzne 12 współdzielą wspólne pręty wirnika 14, wyznaczając tym samym klatkę 13. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 14B dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem biegunom) dla konkretnego urządzenia 100. Cztery pętle wirnika 12 mające wspólne pręty wirnika 14 wyznaczają tym samym klatkę 13. W efekcie klatka 13 może być utworzona z czterech prętów wirnika 14 oraz łącznie ośmiu elementów łączących 16. Jed12The plurality of rotor bars 14 are inserted into the plurality of openings 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. As seen in FIG. 14A, outer rings 12 share common rotor bars 14, thereby defining a cage 13. Thus, the embodiment of item 10 in FIG. 14B has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, which corresponds to the number of poles (i.e. four poles) for a specific device 100. Four rotor loops 12 having common rotor bars 14 thus define the cage 13. Consequently, the cage 13 can be formed of four rotor bars 14 and a total of eight connecting elements 16. E12

PL 226 888 B1 nak istnieją także dwa wewnętrzne pierścienie lub pętle 12 dla każdego zewnętrznego pierścienia lub pętli 12 (patrz FIG. 14A). Jak widać, pręty wirnika 14 dla każdego spośród dwóch wewnętrznych pierścieni lub pętli 12 są także wprowadzane do otworów 24 sąsiadujących z magnesami 40. Pręty wirnika 14 w przypadku klatki 13 mogą być wprowadzane do otworów 24 sąsiadujących z magnesami typu szprychowego 40. Pręty wirnika 14 dla dwóch wewnętrznych pętli lub pierścieni 12 mogą być wprowadzane do otworów 24 sąsiadujących z magnesami typu wielowarstwowego 40.There are also two inner rings or loops 12 for each outer ring or loop 12 (see FIG. 14A). As can be seen, rotor bars 14 for each of the two inner rings or loops 12 are also inserted into holes 24 adjacent to magnets 40. Rotor rods 14 for cage 13 may be inserted into holes 24 adjacent to spoke-type magnets 40. Rotor rods 14 for the two inner loops or rings 12 can be inserted into openings 24 adjacent to the multi-layer type magnets 40.

Na FIG. 15 przedstawiono widok całościowy z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10. FIG. 15 przedstawia blachę wirnika 20 urządzenia wielowarstwowego czterobiegunowego z magnesami trwałymi (IPM) 100, dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. Ten przykład wykonania jest podobny w pewnych aspektach do przykładów wykonania przedstawionych na FIG. 9A i 9B oraz FIG. 14A i 14B. Element wirnika 10 może być określany jako konfiguracja przesuniętej klatki z wewnętrznymi pierścieniami lub pętlami. Zgodnie z tym, co pokazano oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór otworów 22, które w zależności od konkretnego przykładu wykonania mogą mieścić jeden lub więcej magnesów trwałych 40. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór lub otwór pozostały 24. Wyłącznie w celu zilustrowania nie zostały pokazane uzwojenia stojana i/lub wirnika, które zasadniczo otaczają element wirnika. Tak jak w przypadku wielowarstwowego IPM, typowo występuje tutaj zbiór rzędów otworów 22 oraz umieszczonych w nich magnesów trwałych 40 w przypadku każdego bieguna.In FIG. 15 is an overall plan view of a portion of the rotor sheet 20 of the electrical appliance 100 with the component 10. FIG. 15 shows the rotor plate 20 of a four-pole permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. This embodiment is similar in some respects to the embodiments depicted in FIG. 9A and 9B and FIG. 14A and 14B. The rotor element 10 may be referred to as an offset cage configuration with inner rings or loops. As shown and in accordance with the prior art, the rotor plate 20 comprises a plurality of holes 22 which, depending on the particular embodiment, may receive one or more permanent magnets 40. When the permanent magnets 40 are inserted into the holes 22, typically adjacent each end In the permanent magnets 40, the remaining bore or bore 24 is left. For illustrative purposes only, the stator and / or rotor windings which substantially surround the rotor element are not shown. As with a multi-layer IPM, there is typically a plurality of rows of holes 22 and permanent magnets 40 therein for each pole.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W takiej konfiguracji wyłącznie jeden pręt wirnika 14 jest umieszczony w otworze 24 w przypadku każdego bieguna (patrz FIG. 9A). W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. Element łączący 16 łączy pręt wirnika 14 z pierwszego bieguna z prętem wirnika 14 sąsiedniego bieguna, przesuwając tym samym element 10, tworząc konfigurację przesuniętej klatki 13. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda jest zbudowana z dwóch prętów wirnika 14 oraz dwóch elementów łączących 16, co odpowiada ilości biegunów (czyli czterem biegunom) dla konkretnego urządzenia 100. Jednak ze względu na konfigurację przesuniętej klatki przykładu wykonania tylko cztery pręty wirnika 14 ogółem oraz osiem elementów łączących 16 jest wymaganych w przypadku urządzenia czterobiegunowego 100, takiego jak przedstawione. W tym konkretnym przykładzie wykonania pręty wirnika 14 znajdują się w najdalej położonych otworach wewnętrznych 24 wielowarstwowej blachy wirnika 20. Powinno być oczywiste, że pręty wirnika mogą być umieszczone w innych otworach 24 blachy 20. Ponadto istnieją dwie dodatkowe pętle wewnętrzne 12 dla każdego bieguna, które także są przesunięte w swojej konfiguracji.The plurality of rotor bars 14 are disposed in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. In this configuration, only one rotor bar 14 is located in the hole 24 for each pole (see FIG. 9A). At or near each end of the rotor plate bundle 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. The connecting element 16 connects a rotor bar 14 from the first pole to the rotor bar 14 of the adjacent pole, thereby displacing the element 10. forming a displaced cage configuration 13. Thus, the embodiment of element 10 has four rotor loops 12, each consisting of two rotor bars 14 and two connecting elements 16, corresponding to the number of poles (i.e., four poles) for a particular device 100. However, due to the offset cage configuration of the exemplary embodiment, only four rotor bars 14 in total and eight link elements 16 are required for a four-pole device 100 as shown. In this particular embodiment, the rotor bars 14 are located in the outermost inner holes 24 of the rotor multilayer plate 20. It should be obvious that the rotor bars can be inserted into other openings 24 of the plate 20. In addition, there are two additional inner loops 12 for each pole, which are also shifted in their configuration.

Na FIG. 16 przedstawiono widok częściowy z góry części blachy wirnika 20 urządzenia elektrycznego 100 z elementem 10. FIG. 16 przedstawia blachę wirnika 20 jednowarstwowego czterobiegunowego urządzenia z magnesami trwałymi (IPM) 100, dysponującego prostymi magnesami trwałymi 40. (Przykład wykonania jest podobny w poszczególnych aspektach do przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 3A oraz 3B). Zgodnie z tym, co pokazano, oraz zgodnie ze stanem techniki blacha wirnika 20 obejmuje zbiór uzwojeń stojana (nie pokazano), a wewnątrz uzwojeń stojana jest umieszczony jeden lub więcej magnesów trwałych 40, umieszczonych w jednym lub więcej otworach 22 w blasze wirnika 20. Gdy magnesy trwałe 40 są umieszczone w otworach 22, zwykle w sąsiedztwie każdego zakończenia magnesów trwałych 40 pozostaje otwór 24.In FIG. 16 is a partial plan view of a portion of the rotor sheet 20 of the electrical appliance 100 with the item 10. FIG. 16 shows the rotor sheet 20 of a single layer four-pole permanent magnet (IPM) device 100 having straight permanent magnets 40. (The embodiment is similar in some respects to the embodiment shown in FIGS. 3A and 3B). As shown and in the prior art, the rotor plate 20 includes a plurality of stator windings (not shown), and inside the stator windings one or more permanent magnets 40 are disposed in one or more openings 22 in the rotor plate 20. When permanent magnets 40 are disposed in holes 22, usually an opening 24 remains adjacent to each end of the permanent magnets 40.

Zbiór prętów wirnika 14 jest rozmieszczony w zbiorze otworów 24 wzdłużnie przez pakiet blach wirnika 20. W miejscu lub w pobliżu każdego zakończenia pakietu blach wirnika 20 znajdują się elementy łączące 16, które są połączone z obydwoma zakończeniami prętów wirnika 14. W tym przykładzie wykonania jeden lub więcej pierścieni 12 (czyli pręty wirnika 14 oraz elementy łączące 16) jest podzielonych na dwa lub więcej pierścieni 12. Jak widać, istnieją dwa pręty wirnika 14 umieszczone w otworach 24 oraz istnieją dwa elementy łączące 16 łączące dwa pręty wirnika 14. W ten sposób przykład wykonania elementu 10 na FIG. 16 dysponuje czterema pętlami wirnika 12, przy czym każda pętla 12 jest zbudowana z czterech prętów wirnika 14 oraz czterech elementów łączących 16 dla konkretnego urządzenia 100. Dzięki podziałowi pętli na zbiór pętli (określanemu jako konfiguracja „podzielonego pręta wirnika”) zapewniana jest odporność na błędy. Tak długo, jak przynajmniej jedna pętla spośród zbioru pętli pozostaje funkcjonalna, pierścień 12 będzie mógł wprowadzać wymaganą asymetrię magnetyczną pierścienia. Oczywiste jest, że zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku możliwe są różne konfiguracje podziału, w ramach projektu, elementu łączącego 16, prętaThe set of rotor bars 14 is arranged in the plurality of holes 24 longitudinally through the rotor plate pack 20. At or near each end of the rotor plate pack 20 there are connecting elements 16 which are connected to both ends of the rotor bars 14. In this embodiment one or more rings 12 (i.e. rotor bars 14 and connecting elements 16) are divided into two or more rings 12. As can be seen, there are two rotor bars 14 positioned in the holes 24 and there are two connecting elements 16 connecting the two rotor bars 14. Thus, an example the embodiment of item 10 in FIG. 16 has four rotor loops 12, each loop 12 being constructed of four rotor bars 14 and four connecting pieces 16 for a specific device 100. By dividing the loops into a set of loops (referred to as a "split rotor bar" configuration), fault tolerance is ensured . As long as at least one loop of the plurality of loops remains functional, ring 12 will be able to introduce the required magnetic asymmetry of the ring. It is clear that according to the various aspects of the present invention, different configurations of the partitioning of the connecting element 16, rod 16, are possible within the design.

PL 226 888 B1 wirnika 14, pętli 12 i/lub klatki 13 na dwa lub więcej elementów innych niż przedstawione. Na przykład ilość elementów może być inna niż tylko dwa (co pokazano na FIG. 16).Rotor 14, loops 12 and / or cage 13 for two or more items other than those shown. For example, the number of items may be other than just two (as shown in FIG. 16).

Na FIG. 17A., 17B, 18 oraz 19 przedstawiono schematyczne widoki perspektywiczne różnych przykładów wykonania, prezentujące instalację części elementu 10 w urządzeniu 100 zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku. FIG. 17A przedstawia częściową instalację elementu, podczas gdy FIG. 17B przedstawia ukończoną instalację elementu z FIG. 17A. Element w kształcie litery U, który może być wstępnie uformowany (np. zagięty), jest wykonany z przewodzącego, niemagnetycznego materiału, obejmującego dwa pręty wirnika 12 połączone za pomocą elementu łączącego 16. Element w kształcie litery U może być wprowadzony do dwóch otworów (np. 24) w wirniku 90 urządzenia 100 (nie pokazano w pełni). Jak widać, każdy z prętów wirnika 14 posiada przedłużenia 15, które biegną poza długość rdzenia wirnika 90 urządzenia 100. Przedłużenia 15 mogą następnie być zagięte i połączone ze sobą celem uformowania drugiego elementu łączącego 16, co pozwala uzyskać ukończony pierścień 12, jak pokazano na FIG. 17B. Przedłużenia 15 mogą być połączone z zastosowaniem dowolnego znanego sposobu, w tym, między innymi, lutowania twardego, zgrzewania, łączenia mechanicznego i tym podobnych.In FIG. 17A, 17B, 18, and 19 are schematic perspective views of various embodiments showing the installation of a portion of an item 10 in a device 100 in accordance with various aspects of the present invention. FIG. 17A shows a partial installation of an item, while FIG. 17B shows the completed installation of the item of FIG. 17A. The U-shaped element, which may be preformed (e.g., bent), is made of a conductive, non-magnetic material, including two rotor bars 12 connected by a connecting piece 16. The U-shaped element may be inserted into two openings (e.g. 24) in the rotor 90 of the device 100 (not fully shown). As can be seen, each of the rotor bars 14 has extensions 15 that extend beyond the length of the rotor core 90 of the device 100. The extensions 15 may then be folded and joined together to form a second connecting member 16, resulting in a completed ring 12 as shown in FIG. . 17B. The extensions 15 may be joined using any known method including, but not limited to, brazing, welding, mechanical joining, and the like.

W przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 18 element w kształcie litery U (podobny do przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 17A), obejmujący element, który może być wstępnie uformowany (np. zagięty), jest wykonany z przewodzącego, niemagnetycznego materiału, obejmującego dwa pręty wirnika 12 połączone za pomocą elementu łączącego 16. Element w kształcie litery U może być wprowadzony do dwóch otworów (np. 24) w wirniku 90 urządzenia 100 (nie pokazano w pełni). Jak widać, każdy z prętów wirnika 14 posiada przedłużenia 15, które biegną poza długość wirnika 90 urządzenia 100. W typowym przykładzie wykonania przedłużenia 15 z przykładu wykonania na FIG. 18 nie muszą być tak długie jak przedłużenia 15 w przykładzie wykonania z FIG. 17A. Niewielki element końcowy w kształcie litery U 18, wykonany z materiału przewodzącego, posiadający przedłużenia 15, może być umieszczony w taki sposób, że odpowiednie przedłużenia 15 elementu końcowego 18 oraz element w kształcie litery U sąsiadują ze sobą. Przedłużenia 15 mogą być połączone za pomocą odpowiednich środków (np. lutowania twardego, zgrzewania, łączenia mechanicznego itp.), tworząc w efekcie pętlę 12. Należy zauważyć, że element końcowy nie musi mieć kształtu litery U, jak opisano powyżej. Na przykład w innym przykładzie wykonania prosty element, jak element łączący 16 bez przedłużeń 15, może być wykorzystany zamiast elementu końcowego w kształcie litery U 18, przy czym element łączący 16 jest przymocowany do elementu w kształcie litery U i połączony z nim.In the embodiment shown in FIG. 18 a U-shaped member (similar to the embodiment shown in FIG. 17A) including an element that may be preformed (e.g. bent) is made of a conductive, non-magnetic material including two rotor bars 12 connected by a connecting member 16. A U-shaped member may be inserted into two openings (e.g., 24) in the rotor 90 of the device 100 (not fully shown). As can be seen, each of the rotor bars 14 has extensions 15 that extend beyond the rotor length 90 of the device 100. In a typical embodiment of the extension 15 of the embodiment of FIG. 18 need not be as long as the extensions 15 in the embodiment of FIG. 17A. A small U-shaped end piece 18 made of conductive material having extensions 15 can be positioned such that the respective extensions 15 of the end piece 18 and the U-shaped piece are adjacent to each other. The extensions 15 may be joined by any suitable means (e.g., brazing, welding, mechanically bonding, etc.), thereby forming a loop 12. It should be noted that the end piece need not be U-shaped as described above. For example, in another embodiment, a simple element such as a connecting piece 16 without extensions 15 may be used in place of a U-shaped end piece 18, the connecting piece 16 being attached to and connected to the U-shaped piece.

W przykładzie wykonania przedstawionym na FIG. 19 element w kształcie litery U (podobny do przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 18) zwierający element, który może być wstępnie uformowany (np. zagięty) oraz jest wykonany z przewodzącego i niemagnetycznego materiału, zawierający dwa pręty wirnika 12 połączone za pomocą elementu łączącego 16. Element w kształcie litery U może być wprowadzony do dwóch otworów (np. 24) w wirniku 90 urządzenia 100. Jak pokazano, każdy z prętów wirnika 14 posiada przedłużenia 15, które wychodzą poza długość wirnika 90 urządzenia 100. W typowym przykładzie wykonania, przedłużenia 15 z przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 19 nie muszą być tak długie jak przedłużenia 15 przedstawione w przykładzie wykonania z FIG. 17A. Złączka pierścieniowa 17 wykonana z materiału przewodzącego, może być umieszczona w taki sposób, że przedłużenia 15 elementu w kształcie litery U sąsiadują z i/lub biegną przez złączkęIn the embodiment shown in FIG. 19 a U-shaped member (similar to the embodiment shown in FIG. 18) containing an element that may be preformed (e.g. bent) and made of conductive and non-magnetic material, comprising two rotor bars 12 connected by a connecting member 16 A U-shaped piece may be inserted into two openings (e.g. 24) in rotor 90 of device 100. As shown, each of the bars of rotor 14 has extensions 15 that extend beyond the length of rotor 90 of device 100. In a typical embodiment, the extensions. 15 of the embodiment shown in FIG. 19 need not be as long as the extensions 15 shown in the embodiment of FIG. 17A. The ring fitting 17 made of conductive material can be positioned such that the extensions 15 of the U-shaped element adjoin and / or extend through the fitting

17. Przedłużenia 15 i/lub pręty wirnika 14 mogą być podłączone do złączki 17 za pomocą odpowiednich środków (np. lutowania twardego, zgrzewania, mocowania mechanicznego itp.), tworząc w efekcie pętlę 12.17. The extensions 15 and / or the rotor bars 14 may be connected to the coupler 17 by any suitable means (e.g., brazing, welding, mechanically fastening, etc.), thereby forming a loop 12.

Na FIG. 20 przedstawiono schematyczny widok perspektywiczny elementu 10 zgodnie z jednym aspektem niniejszego wynalazku. Oś d (oś podłużna) oraz oś q (oś poprzeczna) zostały oznaczone odpowiednio strzałkami „d” oraz „q”. Jak pokazano, element 10 obejmuje cztery pętle wirnika oraz pierścienie 12. Każdy pierścień 12 obejmuje dwa pręty wirnika 14 połączone na jednym zakończeniu z elementem łączącym 16. Pozostałe zakończenia prętów wirnika 14 są połączone ze złączką pierścieniową 17. W ten sposób wszystkie pierścienie 12 są skutecznie połączone ze złączką pierścieniową 17, wyznaczając tym samym klatkę 13. W przypadku elementu 10 występuje łącznie osiem prętów wirnika 14. W ten sposób cztery pętle 12, które są wzajemnie połączone, skutecznie wyznaczają klatkę 13. Jak widać, przybliżony punkt środkowy pętli 12 jest wyrównany względem osi d. Innymi słowy, pętla 12 jest zasadniczo koncentryczna z osią d. Podobnie oś q może być zasadniczo wyrównana względem punktu środkowego między dwoma sąsiednimi prętami wirnika 14.In FIG. 20 is a schematic perspective view of an item 10 in accordance with one aspect of the present invention. The d axis (longitudinal axis) and the q axis (transverse axis) are marked with arrows "d" and "q" respectively. As shown, the element 10 includes four rotor loops and rings 12. Each ring 12 includes two rotor bars 14 connected at one end to a connecting piece 16. The remaining ends of the rotor bars 14 are connected to the ring fitting 17. Thus, all rings 12 are efficiently used. connected to the collar 17, thereby defining cage 13. For element 10, there are a total of eight rotor bars 14. Thus, the four loops 12 that are interconnected effectively define cage 13. As can be seen, the approximate midpoint of the loop 12 is aligned with respect to the d axis. In other words, the loop 12 is substantially concentric with the d axis. Likewise, the q axis may be substantially aligned with the midpoint between two adjacent rotor bars 14.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Choć w różnych przykładach wykonania omówionych w niniejszym dokumencie ujawniono magnesy 40 oraz otwory 22 o określonych wielkościach i konfiguracjach, oczywiste jest, że bez wykraczania poza poszczególne aspekty niniejszego wynalazku, wykorzystane mogą być różne ilości, kształty oraz konfiguracje. Przykładowo, otwory 22 i/lub magnesy 40 mogą mieć kształt inny niż prosty, w tym na przykład zakrzywiony, trapezoidalny, okrągły i tym podobny, a także będący kombinacją powyższych.While magnets 40 and openings 22 of specific sizes and configurations are disclosed in the various embodiments discussed herein, it will be appreciated that without departing from particular aspects of the present invention, various numbers, shapes, and configurations may be used. For example, holes 22 and / or magnets 40 may be non-straight in shape, including, for example, curved, trapezoidal, circular, and the like, and a combination of the above.

Choć w różnych przykładach wykonania przedstawionych w niniejszym dokumencie ogólnie ujawniono przewodniki wirnika (np. pręty wirnika 14) umieszczane w otworach 24 sąsiadujących z magnesami 40 w blasze wirnika 20, oczywiste jest, że zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku przewodniki wirnika, w pewnych przykładach wykonania, są umieszczone w otworach i/lub wyżłobieniach (np. rowkach, kanałach, szczelinach itp.) na zewnętrznej części 90 wirnika. Innymi słowy, w przykładach wykonania przewodniki wirnika mogą być umieszczone w danej lokalizacji w taki sposób, że przynajmniej początkowo nie są w pełni otoczone przez materiał blachy wirnika.While various embodiments set forth herein generally disclose rotor conductors (e.g., rotor bars 14) inserted into openings 24 adjacent to magnets 40 in the rotor plate 20, it is clear that, in accordance with certain aspects of the present invention, the rotor conductors, in certain example embodiments, , are located in holes and / or grooves (e.g., grooves, channels, slots, etc.) on the outer part 90 of the rotor. In other words, in exemplary embodiments, the rotor conductors may be positioned at a given location such that at least initially they are not fully surrounded by the rotor plate material.

Przeprowadzono modelowanie w oparciu o analizę elementów skończonych w odniesieniu do różnych modeli urządzeń, zarówno dla urządzeń elektrycznych nie posiadających żadnej konstrukcji obwodu wirnika (czyli rozwiązań znanych ze stanu techniki), jak i dla urządzeń elektrycznych wykorzystujących przykłady wykonania konstrukcji obwodu wirnika według niniejszego wynalazku. Niektóre wyniki modelowania zostały przedstawione na FIG. 21-24.Modeling based on finite element analysis has been performed on various device models, both for electrical devices having no rotor circuit design (i.e. prior art) and for electrical devices using embodiments of the rotor circuit design of the present invention. Some modeling results are shown in FIG. 21-24.

Asymetria magnetyczna małego sygnału i kąt asymetrii magnetycznej małego sygnału stanowią kluczową informację, wykorzystywaną do sterowania bezczujnikowego w oparciu o poszczególne aspekty niniejszego wynalazku, przy czym określa się je za pomocą impedancji małosygnałowej. Impedancja małosygnałowa jest zdefiniowana dla niewielkiej zmiany natężenia prądu wysokiej częstotliwości (Aid, A_iq) na podstawie wektora prądu w punkcie pracy (i_d, i_q). Impedancja małosygnałowa zmienia się w zależności od orientacji zmiany natężenia prądu wysokiej częstotliwości (A_id, A_iq). Asymetria magnetyczna małego sygnału w danym punkcie pracy (Aid, Aiq) jest stosunkiem maksymalnej impedancji małosygnałowej do minimalnej impedancji małosygnałowej dla pełnego zakresu orientacji zmiany natężenia prądu wysokiej częstotliwości. Asymetria magnetyczna małego sygnału jest większa lub równa 1, przy czym pożądane jest, aby była ona dużo większa niż 1 dla celów odpowiedniej charakterystyki sterowania bezczujnikowego. Kąt asymetrii magnetycznej małego sygnału oznacza przesunięcie kątowe orientacji maksymalnej impedancji małosygnałowej z ramki odniesienia wirnika, na przykład osi q ramki odniesienia wirnika. Pożądane jest, aby kąt asymetrii magnetycznej małego sygnału był stały w całym zakresie roboczym, na przykład bliski zera, w celu uzyskania pożądanej charakterystyki sterowania bez kodera.Low signal magnetic asymmetry and small signal magnetic asymmetry angle are key information used for sensorless control based on various aspects of the present invention and are determined by small signal impedance. The small signal impedance is defined for a small change in high frequency current (Aid, A, and _q ) based on the current vector at the set point (i _d , and _q ). The small signal impedance changes depending on the orientation of the change in the intensity of the high-frequency current (A and _d , A, and _q ). The small-signal magnetic asymmetry at a given operating point (Aid, Aiq) is the ratio of the maximum small-signal impedance to the minimum small-signal impedance for the full range of HF current change orientation. The small signal magnetic asymmetry is greater than or equal to 1, desirable to be much greater than 1 for the purpose of the corresponding sensorless control characteristics. The small signal magnetic asymmetry angle is the angular shift of the orientation of the maximum small signal impedance from the rotor reference frame, for example the q axis of the rotor reference frame. It is desirable that the small signal magnetic asymmetry angle be constant throughout the operating range, e.g. close to zero, in order to achieve the desired encoderless control characteristics.

Na FIG. 21 wykres ukazujący asymetrię magnetyczną małego sygnału na płaszczyźnie wektora prądu (id, iq) dla maszyny IPM znanej ze stanu techniki przedstawiono jako element 300. W odróżnieniu od tego FIG. 22 przedstawia wykresy poziomicowe asymetrii magnetycznej małego sygnału urządzenia IPM zawierającego element według niniejszego wynalazku, oznaczony jako element 350. Jak pokazano na wykresie, uzyskana asymetria magnetyczna uległa poprawie i jest większa w porównaniu z asymetrią magnetyczną urządzenia znanego ze stanu techniki (fig. 21).In FIG. 21, a graph showing the magnetic asymmetry of a small signal on the current vector plane (id, iq) for a prior art IPM is shown as item 300. In contrast, FIG. 22 is a contour plot of the magnetic asymmetry of a small signal of an IPM device incorporating an element according to the present invention, indicated as element 350. As shown in the graph, the obtained magnetic asymmetry is improved and is larger compared to the magnetic asymmetry of the prior art device (Fig. 21).

Na FIG. 23 wykres ukazujący wykresy poziomicowe kąta asymetrii magnetycznej małego sygnału na płaszczyźnie wektora prądu (id, iq) dla maszyny IPM znanej ze stanu techniki przedstawiono jako element 400. W odróżnieniu od tego FIG. 24 przedstawia wykresy poziomicowe kąta asymetrii magnetycznej małego sygnału urządzenia IPM zawierającego element według niniejszego wynalazku, oznaczony jako element 450. Jak pokazano na wykresie, dzięki zastosowaniu tego elementu uzyskano szeroki margines kątowy w porównaniu z urządzeniem znanym ze stanu techniki (fig. 23) prezentującym bardzo wąski kąt asymetrii magnetycznej.In FIG. 23, a graph showing contour plots of the magnetic asymmetry angle of a small signal on the current vector plane (id, iq) for a prior art IPM is shown as item 400. In contrast, FIG. 24 is a contour plot of the magnetic asymmetry angle of a small signal of an IPM device incorporating an element according to the present invention, indicated as element 450. As shown in the graph, this element has a wide angular margin compared to the prior art device (Fig. 23) showing very narrow angle of magnetic asymmetry.

Fig. 25 przedstawia wykres ukazujący szybkość (%) na osi x i moment obrotowy (%) na osi y. Jak widać, wówczas, gdy urządzenie wykorzystuje element według niniejszego wynalazku, działanie urządzenia może osiągnąć lewą górną część wykresu (to jest, część z ciemną strzałką wskazującąFig. 25 is a graph showing speed (%) on the x-axis and torque (%) on the y-axis. As can be seen, when the device uses an element of the present invention, the operation of the device may reach the upper left portion of the graph (i.e., the dark portion). pointing arrow

PL 226 888 B1 w górę). To znaczy, poprzez zastosowanie poszczególnych aspektów niniejszego wynalazku można uzyskać pełną wydajność momentu obrotowego przy niskich prędkościach urządzenia. (Na przykład, urządzenie elektryczne według niniejszego wynalazku może uzyskać 50% wydajności momentu obrotowego przy prędkości poniżej 10% prędkości znamionowej maszyny. W innych przykładach wykonania urządzenie elektryczne może uzyskać powyżej 75% wydajności momentu obrotowego przy prędkości poniżej 10% prędkości znamionowej maszyny. W jeszcze innych przykładach wykonania urządzenie elektryczne może uzyskać powyżej 90% wydajności momentu obrotowego przy prędkości poniżej 10% prędkości znamionowej maszyny. W jeszcze innych przykładach wykonania urządzenie elektryczne może uzyskać 100% wydajności momentu obrotowego przy prędkości poniżej 10% prędkości znamionowej maszyny).PL 226 888 B1 up). That is, by applying particular aspects of the present invention, full torque efficiency can be obtained at low machine speeds. (For example, the electrical apparatus of the present invention may achieve 50% torque capacity at a speed below 10% of the machine rated speed. In other embodiments, the electrical apparatus may achieve greater than 75% torque capacity at a speed below 10% of the machine rated speed. In other embodiments, the electrical appliance can achieve greater than 90% torque capacity at a speed below 10% of the machine rated speed. In yet other embodiments, the electrical appliance may achieve 100% torque capacity at a speed below 10% of the machine rated speed).

Zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku elementy 10 i urządzenia elektryczne 100 omówione w niniejszym dokumencie mogą być stosowane jako silnik trakcyjny dla praktycznie każdego rodzaju pojazdu. Rama nośna pojazdu jest połączona z jednym lub większą liczbą urządzeń elektrycznych 100. Odpowiednie pojazdy obejmują między innymi: pojazd terenowy, lokomotywę, pojazd górniczy, wagon kolejowy z napędem elektrycznym, samochody osobowe, samochody ciężarowe, pojazdy budowlane, pojazdy rolnicze, pojazdy naziemne wykorzystywane na terenie portu lotniczego, wózki widłowe, nietaktyczne pojazdy wojskowe, taktyczne pojazdy wojskowe, wózki golfowe, motocykle, motorowery, pojazdy do użytku w trudnym terenie i tym podobne.In accordance with various aspects of the present invention, the electrical components 10 and devices 100 discussed herein may be used as a traction motor for virtually any type of vehicle. The vehicle support frame is connected to one or more electrical devices 100. Suitable vehicles include, but are not limited to: an all-terrain vehicle, a locomotive, a mining vehicle, an electric railroad car, passenger cars, trucks, construction vehicles, agricultural vehicles, and ground-based ground vehicles. airport grounds, forklifts, non-tactical military vehicles, tactical military vehicles, golf carts, motorbikes, mopeds, rough terrain vehicles and the like.

Podczas gdy przedstawione i opisane tutaj przykłady wykonania zasadniczo wskazują, że urządzenie elektryczne 100 stanowi urządzenie z wewnętrznymi magnesami trwałymi (IPM), inne urządzenia elektryczne niż te, które tutaj przedstawiono, mogą wykorzystywać poszczególne aspekty niniejszego wynalazku, w tym na przykład synchroniczne silniki reluktancyjne z magnesami trwałymi (PMSRM), silniki z przełączaną reluktancją (SRM) i urządzenia indukcyjne oraz podobne. Różne przykłady wykonania elementu 10 obwodu wirnika mogą być stosowane w podanych różnych rodzajach urządzeń elektrycznych.While the embodiments shown and described herein generally indicate that the electrical device 100 is an Internal Permanent Magnet (IPM) device, other electrical devices than those illustrated herein may utilize particular aspects of the present invention, including, for example, synchronous reluctance motors with permanent magnets (PMSRM), switched reluctance (SRM) motors and induction devices, and the like. Various embodiments of the rotor circuit element 10 may be used in the various types of electrical devices given.

Poszczególne aspekty niniejszego wynalazku dotyczą metodologii projektowania silnika, która oferuje szereg korzyści, w tym zarówno łatwiejszy sposób wytwarzania, co prowadzi do zmniejszenia kosztów produkcji, jak i zmniejszenie tętnienia momentu obrotowego. Projekt taki z kolei przekłada się na mniej rygorystyczne wymagania dotyczące konstrukcji skrzyni biegów między silnikiem elektrycznym a kołem. Wreszcie udoskonalenie to może ponadto prowadzić do ograniczenia kosztów i/lub zmniejszenia wymiarów skrzyni biegów.Particular aspects of the present invention relate to an engine design methodology that offers a number of advantages including both an easier manufacturing method leading to reduced manufacturing costs and a reduction in torque ripple. Such a design, in turn, translates into less stringent requirements for the design of the gearbox between the electric motor and the wheel. Finally, this improvement can further lead to a cost reduction and / or a reduction in the dimensions of the gearbox.

Tętnienie momentu obrotowego dla podanych tutaj celów można oszacować, korzystając z następującego równania:The torque ripple for the purposes given here can be estimated using the following equation:

tętnienia = (T maxripple = (T max

- Tmin) / T średni- Tmin) / T average

Poszczególne aspekty niniejszego wynalazku rozwiązują zarówno problemy dotyczące wytwarzania jak i problemy elektromechaniczne właściwe dla urządzeń IPM w taki sposób, że wybrane przykłady wykonania pozwalają na stosowanie zbioru krótkich segmentów wirnika, co ułatwia wprowadzanie magnesów trwałych do konstrukcji wirnika, a tym samym zmniejsza ryzyko uszkodzenia magnesów i/lub segmentów wirnika lub blach wirnika. Dodatkowo, z punktu widzenia elektromechaniki, pewne przykłady wykonania wiążą się z przesunięciem kątowym zbioru segmentów wirnika w stosunku do sąsiednich segmentów wirnika (np. przesunięciem o pewien stały kąt w tym samym kierunku), co skutkuje znacznym zmniejszeniem amplitudy tętnienia momentu. Zmniejszenie tętnienia momentu obrotowego skutkuje towarzyszącą temu redukcją wielkości skrzyni biegów i/lub wyższym współczynnikiem bezpieczeństwa w układzie silnik/skrzynia biegów. FIG. 26 przedstawia wykres ukazujący moment obrotowy w czasie. Jak widać, wielkość tętnienia momentu jest znacznie mniejsza w przypadku zastosowania aspektów niniejszego wynalazku (np. wirnika w konfiguracji skośnej, schodkowej) w odniesieniu do wirnika maszyny elektrycznejThe particular aspects of the present invention address both manufacturing and electromechanical problems inherent in IPM devices such that selected embodiments allow a plurality of short rotor segments to facilitate the insertion of permanent magnets into the rotor structure and thus reduce the risk of damaging the magnets and / or rotor segments or rotor plates. Additionally, from an electromechanical point of view, certain embodiments involve an angular displacement of a plurality of rotor segments with respect to adjacent rotor segments (e.g., a constant angle in the same direction), resulting in a significant reduction in torque ripple amplitude. The reduction in torque ripple results in an accompanying reduction in gearbox size and / or a higher safety factor in the engine / gearbox system. FIG. 26 is a graph showing torque over time. As can be seen, the magnitude of the torque ripple is much smaller when aspects of the present invention (e.g., an oblique, stepped configuration) are applied to the rotor of an electrical machine.

W niniejszym opisie używa się symboli i definicji oraz towarzyszących im równań, zgodnie z poniższą tabelą:In this description, symbols and definitions and associated equations are used, as shown in the table below:

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Symbol Symbol Definicja Definition Równanie Equation ^Nsect ^N sect Liczba segmentów wirnika Number of rotor segments &skew & skew Kąt skosu wirnika między segmentami końcowymi całego pakietu wirnika w celu redukcji tętnienia momentu Rotor skew angle between end segments of the entire rotor package to reduce torque ripple ^sect ^ sect Kąt skosu między sąsiednimi segmentami wirnika The skew angle between adjacent rotor segments Osect = Oskew /(Nsect — 1) Osect = Oskew / (Nsect - 1) Równ. (1) Eq. (1) &key & key Stały kąt wymagany w celu fizycznego oddzielenia prętów klinowych The constant angle required to physically separate wedge bars $key = Osect + θ) $ key = Osect + θ) Równ. (2) Eq. (2) θο θο Dodatkowe mechaniczne przesunięcie pozwalające na uzyskanie odpowiedniego fizycznego skosu schodkowego w przypadku sąsiednich segmentów wirnika Additional mechanical offset to obtain the appropriate physical stepped chamfer for adjacent rotor segments W jednym przykładzie wykonania: θ) = 360/Npoies In one embodiment: θ) = 360 / Npoies Równ. (3) Eq. (3) ^Npoles ^N poles Liczba biegunów wirnika Number of rotor poles

W pewnych przykładach wykonania niniejszego wynalazku wirnik urządzenia IPM jest podzielony na Nsect segmentów osiowych, przy czym każdy segment jest przesunięty (lub jest w konfiguracji skośnej) względem „sąsiedniego”, przylegającego segmentu o kąt 0_skew/(N_sect - 1), przy czym „0_skew” oznacza kąt skosu wirnika między segmentami końcowymi całego pakietu wirnika. W ten sposób urządzenie IPM może cechować mniejsze tętnienie momentu niż uzyskiwane w wariancie wirnika prostego w kierunku osiowym. Takie zmniejszenie tętnienia momentu będzie skutkować niższym zmęczeniem w przypadku części mechanicznych, co wydłuża żywotność urządzenia i różnych przyłączonych elementów mechanicznych. Ponadto, ponieważ nie jest już konieczne wciskanie magnesów przez cały pakiet wirnika, wprowadzanie wstępnie namagnesowanych magnesów jest przez to ułatwione.In certain example embodiments of this invention, the rotor of the IPM device is divided into Nsect of axis segments, each segment being offset (or in a skewed configuration) from an "adjacent" adjacent segment by an angle of 0 _skew / (N _sect - 1), with "0 _skew " means the skew angle of the rotor between the end segments of the entire rotor bundle. In this way, the IPM device can have a lower torque ripple than that achieved with the straight rotor variant in the axial direction. This reduction in torque ripple will result in lower fatigue in the mechanical parts, which extends the life of the device and the various mechanical components attached. Moreover, since it is no longer necessary to press the magnets through the entire rotor packet, the insertion of the pre-magnetized magnets is thereby facilitated.

W jednym przykładzie wykonania zespół wirnika może wykorzystywać liczbę Nsect oddzielnych segmentów wirnika w celu zmniejszenia długości, wzdłuż której magnesy muszą być wciskane, tym samym ograniczając ryzyko uszkodzenia. Te wstępnie zmontowane segmenty w liczbie Nsect są następnie montowane na wale silnika, w wyniku czego uzyskuje się zespół wirnika w konfiguracji skośnej. W pewnych szczególnych przykładach wykonania wobec zespołu można stosować ściskanie po umieszczeniu płytek dociskowych lub innych elementów na obydwu zakończeniach zespołu wirnika.In one embodiment, the rotor assembly may use the Nsect number of separate rotor segments to reduce the length along which the magnets must be pressed, thereby reducing the risk of damage. These pre-assembled Nsect segments are then mounted on the motor shaft, resulting in a rotor assembly in a skewed configuration. In certain particular embodiments, compression may be applied to the assembly after the pinch plates or other features have been placed on both ends of the rotor assembly.

Ponadto, w jednym przykładzie wykonania, zastosowano niewielki kątowy ruch obrotowy między sąsiednimi segmentami wirnika, który będzie również pomocny w celu poprawy profilu momentu elektromagnetycznego generowanego przez silnik. W istocie, obecność wyższych harmonicznych zarówno w strumieniu stojana, jak i w strumieniu wirnika wprowadza szereg składowych momentu o przebiegu sinusoidalnym (z zerową wartością średnią), nałożonych na stały moment obrotowy, który jest wymagany. Przy przesuwaniu poszczególnych segmentów wirnika o ten sam kąt i w tym samym kierunku, wzajemne oddziaływanie strumieni stojana i wirnika nie będzie takie samo wzdłuż kierunku osiowego urządzenia, a między różnymi segmentami będzie występować pewne opóźnienie fazowe. Przez zapewnienie odpowiedniego kąta przesunięcia, tego rodzaju opóźnienie fazowe można wykorzystywać w celu uzyskania równych i przeciwnych sinusoidalnych składowych momentu, działających na różne segmenty wirnika, a tym samym do odfiltrowywania większości tętnień momentu, jednak przy niewielkiej redukcji średniej wartości momentu.Moreover, in one embodiment, slight angular rotation is provided between adjacent rotor segments, which will also assist in improving the electromagnetic torque profile generated by the motor. In fact, the presence of higher harmonics in both the stator flux and the rotor flux introduces a series of sinusoidal torque components (with a zero mean value) superimposed on the constant torque required. When the individual rotor segments are moved the same angle and in the same direction, the interaction of the stator and rotor fluxes will not be the same along the axial direction of the device, and there will be some phase lag between the different segments. By providing a suitable offset angle, such phase lag can be used to obtain equal and opposite sinusoidal torque components acting on different rotor segments, thus filtering out most of the torque ripple, albeit with a slight reduction in the mean torque value.

Ten kąt skosu, czy niewielki kąt obrotu, pomiędzy sąsiednimi segmentami wirnika oblicza się ze wzoru [1]:This skew angle, or a small angle of rotation, between adjacent rotor segments is calculated from the formula [1]:

^[1] 6sect = 6skew ^/(Nsect ¹⁾ ^[1] 6sect = 6skew ^{/ (N} sect ¹⁾

Prawidłową wartość przesunięcia między segmentami należy starannie ocenić dla każdego urządzenia, w zależności od jego geometrii, schematu uzwojenia i warunków zasilania. W jednym przykładzie wykonania wynalazku wirnik ma, na przykład długość 300 mm i dzieli się na 5 segmentów wirnika, z których każdy ma długość 60 mm i jest umieszczony w przesunięciu o 1,25° (tj. 6_sect) względem swoich sąsiadów. W tym szczególnym przykładzie wykonania tętnienie międzys zczytowe stanowi zaledwie 6% średniego momentu, w porównaniu z wartością 30% uzyskiwaną w przypadku prostego wirnika. Tymczasem średni moment obrotowy pomniejszono zaledwie o 1%.The correct value of the offset between the segments must be carefully assessed for each device, depending on its geometry, winding scheme and power conditions. In one embodiment of the invention, the rotor is, for example, 300mm long and divided into 5 rotor segments each 60mm long and positioned 1.25 [deg.] ( _I.e. 6 sec) offset from its neighbors. In this particular embodiment, the peak to peak ripple is only 6% of the average torque, compared to 30% for the straight rotor. Meanwhile, the average torque was reduced by just 1%.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Inną cechą wybranych przykładów wykonania jest to, że w celu zastosowania przesuniętych segmentów wirnika, wał może zawierać zbiór prętów klinowych wzdłuż długości osiowej, aby zablokować segmenty wirnika na wale. Takie pręty klinowe mogą być przemieszczone względem siebie zarówno osiowo, jak i kątowo. W kierunku kątowym takie przemieszczenie jest równe wymaganemu przesunięciu między segmentami, 0_sect w celu zmniejszenia tętnienia momentu i stałemu kątowi θ₀, który może być wymagany w celu fizycznego oddzielenia drążków klinowych w dostatecznym stopniu, tak, aby umożliwić blokowanie segmentów wirnika względem wału. Na przykład, w powyższym przykładzie wykonania, każdy pręt klinowy jest przemieszczany o kąt 61,25°(np. θ^ = 61,25°; θ^ = 1,25°; θ₀ = 60°). Ten całkowity kąt między sąsiednimi prętami klinowymi, θκ_βγ, przedstawiono w równaniu [2]:Another feature of the selected embodiments is that in order to use offset rotor segments, the shaft may include a plurality of wedge bars along its axial length to lock the rotor segments to the shaft. Such wedge bars can be displaced both axially and angularly with respect to each other. In the angular direction, such displacement equals the required offset between the segments, 0 _sect to reduce the torque ripple, and a constant angle θ ₀ , which may be required to physically separate the wedge bars sufficiently so as to allow the rotor segments to lock against the shaft. For example, in the above embodiment, each wedge bar is moved through an angle of 61.25 ° (e.g., θ ^ = 61.25 °; θ ^ = 1.25 °; θ ₀ = 60 °). This total angle between adjacent wedge bars, θκ _βγ , is shown in the equation [2]:

^[2] ^ey ^ect + ^θ0 θ0 oznacza dodatkowe przesunięcie mechaniczne, które pozwala sąsiednim segmentom wirnika łatwiej dostosować się do przyjmowania konfiguracji skośnej, schodkowej. W szczególnym przykładzie wykonania, θ0 odnosi się do ilości biegunów wirnika Npoles w zespole wirnika. W szczególnych przykładach wykonania wartość θ0 oblicza się z równania [3]: ^[2] ^ ey ^ ect + ^θ 0 θ0 represents an additional mechanical offset which allows adjacent rotor segments to more easily adapt to adopting a skewed, stepped configuration. In a particular embodiment, θ0 refers to the number of rotor poles Npoles in the rotor assembly. In special embodiments, the value of θ0 is calculated from the equation [3]:

[3] θ0 = 360/Npoles[3] θ0 = 360 / Npoles

W innych przykładach wykonania, θ0 może stanowić praktycznie każda wartość, całkowicie niezwiązana z ilością biegunów. W niektórych przykładach wykonania θ0 może mieć nawet wartość zero (0).In other embodiments, θ0 can be virtually any value completely unrelated to the number of poles. In some embodiments, θ0 may even be zero (0).

W innym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, segmenty wirnika 660 (na przykład, z litym rdzeniem lub z blachami wirnika) mogą posiadać na ich średnicy wewnętrznej szereg przemieszczonych w równym stopniu wycięć w celu zapewnienia odpowiedniego połączenia z prętami klinowymi, jak również prowadzenia dla potrzeb przesuwania segmentów.In another embodiment of the present invention, rotor segments 660 (e.g., solid core or rotor plates) may have a plurality of equally displaced notches on their inside diameter to provide adequate engagement with the wedge bars as well as guidance for sliding the segments. .

Fig. 27 przedstawia widok perspektywiczny elementu wału wirnika zgodnie z przykładem wykonania. Element wału wirnika lub oś oznaczono symbolem 610. Jak opisano w niniejszym dokumencie, oś 610 może być użyta we współpracy z zespołem wirnika; stojanem, tym samym w połączeniu stanowi część urządzenia elektrycznego. Oś 610 może obejmować element wzdłużny lub oś wzdłuż osi wzdłużnej oznaczoną jako X. W zależności od przykładu wykonania oś 610 może ponadto obejmować jeden lub więcej elementów końcowych 614, które są pomocne przy zastosowaniu osi 610 z różnymi segmentami wirnika w sposób opisany w niniejszym dokumencie. Odcinek osi 610 obejmuje ponadto zbiór prętów klinowych 612 wystających z korpusu osi 610.Fig. 27 shows a perspective view of a rotor shaft component according to an embodiment. The rotor shaft component or axle is designated 610. As described herein, the axle 610 may be used in conjunction with the rotor assembly; with a stator, and is therefore part of an electrical appliance in conjunction. The axis 610 may include a longitudinal member or an axis along the longitudinal axis indicated by X. Depending on the embodiment, the axis 610 may further include one or more end members 614 that assist in using the axis 610 with various rotor segments as described herein. Axle section 610 further includes a plurality of wedge bars 612 extending from the axle body 610.

Ilość prętów klinowych 612 może się różnić w zależności od konfiguracji zespołu wirnika i/lub urządzenia elektrycznego, które są wykorzystywane w połączeniu z nimi. Ilość ta może być dowolną ilością od dwóch praktycznie do nieskończoności, choć przewiduje się, że standardowa ilość prętów klinowych 612 w przypadku zbioru, ale nie wszystkich przykładów wykonania mieści się w zakresie od trzech do dziesięciu prętów klinowych 612 wzdłuż osi 610. Lokalizacja i konfiguracja zbioru prętów klinowych 612 są znaczące o tyle, że są one pomocne w zapewnieniu konfiguracji skosu różnych segmentów wirnika w sposób opisany w niniejszym dokumencie. Zbiór prętów klinowych 612 jest skonfigurowanych w taki sposób, że odpowiada ilości wycięć na zbioru segmentach wirnika celem zapewnienia konfiguracji skośnej, schodkowej segmentów wirnika oraz w pewnych przykładach konfiguracji skośnej, ciągłej blach wirnika. Zbiór prętów klinowych 612 jest umieszczonych w taki sposób, że są one rozmieszczone osiowo wzdłuż oraz obwodowo wokół wału osi 610. Zbiór prętów klinowych 612 jest zasadniczo równoległych do osi wzdłużnej X. To oznacza, że punkty środkowe zbioru spośród prętów klinowych 612 będą wyznaczać spiralny lub śrubowy wzór wokół oraz wzdłuż osi 610. W jednym przykładzie wykonania część każdego pręta klinowego 612 może nakładać się lub biec częściowo w kierunku osiowym wraz z innym sąsiednim prętem klinowym 612. Choć FIG. 27 przedstawia proste pręty klinowe 612, w innych przykładach wykonania można użyć innych kształtów oraz konfiguracji prętów klinowych 612, w tym na przykład spiralnego(-ych) pręta(-ów) klinowego(-ych). (Patrz np. FIG. 33).The number of wedge bars 612 can vary depending on the configuration of the rotor assembly and / or electrical device that are used in conjunction with them. The number can be any number from two practically to infinity, although the standard number of wedge bars 612 for a set, but not all embodiments, is expected to be in the range of three to ten wedge bars 612 along axis 610. Location and configuration of the set the wedge bars 612 are significant in that they assist in providing the bevel configuration of the various rotor segments as described herein. The plurality of wedge bars 612 is configured to match the number of notches on the plurality of rotor segments to provide a skewed, stepped configuration of the rotor segments, and in certain examples of a skewed, continuous rotor plate configuration. The plurality of wedge bars 612 is positioned so that they are axially longitudinally and circumferentially about the shaft of the axis 610. The plurality of wedge bars 612 is substantially parallel to the longitudinal axis X. This means that the center points of the plurality of wedge bars 612 will define a helical or circular axis. a helical pattern about and along the axis 610. In one embodiment, a portion of each wedge bar 612 may overlap or extend partially axially with another adjacent wedge bar 612. Although FIG. 27 illustrates straight wedge bars 612, other shapes and configurations of wedge bars 612 may be used in other embodiments, including, for example, helical wedge bar (s). (See, e.g., FIG. 33).

Można wykorzystywać różne sposoby wytwarzania elementu 610 w różnych przykładach wykonania. Na przykład różne elementy (np. 612, 614) elementu 610 mogą być utworzone poprzez usunięcie materiału z jednego lub zbioru elementów wlewkowych. W kolejnym przykładzie wykonania materiał może być usunięty wzdłuż osi wału 610 dla utworzenia wyżłobień lub wgłębień, przystosowanych do przyjmowania poszczególnych elementów prętów klinowych lub zgrubień 612, które mogą być trwale lub z możliwością usunięcia mocowane do zbioru występujących wyżłobień. W kolejnych przy18Various methods of manufacturing the element 610 may be used in various embodiments. For example, various elements (e.g., 612, 614) of the element 610 may be formed by removing material from one or more of the ingot elements. In another embodiment, material may be removed along the axis of shaft 610 to form grooves or recesses adapted to receive individual elements of the wedge bars or beads 612 that may be permanently or removably attached to the plurality of grooves present. In the following cases, 18

PL 226 888 B1 kładach wykonania różne elementy (np. 612, 614 itp.) mogą być przymocowane za pomocą innych środków oraz sposobów.In some embodiments, the various elements (e.g. 612, 614 etc.) may be attached by other means and methods.

Na FIG. 31 w połączeniu z FIG. 27 przedstawiono widok boczny przykładu wykonania segmentu osi 610. FIG. 31 przedstawia pręty klinowe 612 skonfigurowane dla dwóch sąsiednich segmentów wirnika (nie pokazano). Kąt przesunięcia między sąsiednimi prętami klinowymi 612 został przedstawiony jako 0_key, przy czym 0_key = 0_sect + θ₀, gdzie 0_key stanowi przesunięcie elektryczne odpowiednie do zredukowania tętnienia momentu poprzez przynajmniej częściowe wyeliminowanie składowych tętnienia w sąsiadujących segmentach wirnika, a θ0 stanowi dodatkowe przesunięcie mechaniczne, które umożliwia fizyczne przystosowanie sąsiednich segmentów wirnika odpowiednio dla konfiguracji skośnej, schodkowej. Jak widać, dwa pręty klinowe dla dwóch odpowiednich segmentów wirnika (nie pokazano) zostały przedstawione w przybliżeniu w pozycjach odpowiadających godzinie 12:00 oraz godzinie 2:00 na tarczy zegara. W przedstawionym przykładzie wykonania pręty klinowe dla pozostałych segmentów wirnika zespołu wirnika zostały pominięte w celu zachowania czytelności. W przedstawionym przykładzie wykonania ukazano dodatkowe równoważące pręty klinowe 612, umieszczone w obrocie o 180° od dwóch prętów klinowych 612. W efekcie dwa równoważące pręty klinowe 612 zostały przedstawione w przybliżeniu w pozycjach odpowiadających godzinie 6:00 oraz godzinie 8:00 na tarczy zegara. Przedstawiony przykład wykonania (wraz z pominiętymi prętami klinowymi) może stanowić odpowiednia oś 610 do zastosowania na przykład w 6-biegunowym urządzeniu IPM lub synchronicznym urządzeniu reluktancyjnym. Pręty klinowe wału 612 na osi 610 z FIG. 31 są skonfigurowane w taki sposób, aby odpowiadały odpowiednim wycięciom prętów klinowych 664 pokazanym w otworze wewnętrznym 662 segmentu wirnika 660 przedstawionego na FIG. 32. Przykładowo 6 biegunów wirnika segmentu wirnika 660 z FIG. 32 w przypadku zastosowania z osią 610 może powodować przesunięcia między sąsiednimi segmentami wirnika 660 rzędu 1,25°.In FIG. 31 in conjunction with FIG. 27 is a side view of an embodiment of axle segment 610. FIG. 31 shows wedge bars 612 configured for two adjacent rotor segments (not shown). The offset angle between adjacent wedge bars 612 is represented as 0 _key , with 0 _key = 0 _sect + θ ₀ , where 0 _key is an electrical shift adequate to reduce the torque ripple by at least partially eliminating the ripple components in adjacent rotor segments, and θ0 is additional a mechanical displacement which enables the adjacent rotor segments to physically adapt to a skewed, stepped configuration. As can be seen, the two wedge bars for the two respective rotor segments (not shown) are shown approximately at the 12 o'clock and 2 o'clock positions on the clock face. In the illustrated embodiment, the wedge bars for the remaining rotor segments of the rotor assembly have been omitted for the sake of clarity. In the illustrated embodiment, additional balance wedge bars 612 are shown rotated 180 ° from the two wedge bars 612. Consequently, the two balance wedge bars 612 are shown approximately at the 6 o'clock and 8 o'clock positions on the clock face. The illustrated embodiment (with wedge bars omitted) may constitute a suitable axle 610 for use in, for example, a 6-pole IPM or synchronous reluctance device. The wedge bars of the shaft 612 on the axis 610 of FIG. 31 are configured to correspond to corresponding cutouts of the wedge bars 664 shown in the inner bore 662 of the rotor segment 660 shown in FIG. 32. For example, the 6 rotor poles of the rotor segment 660 of FIG. 32, when used with axle 610, can cause 1.25 ° offsets between adjacent segments of rotor 660.

Na FIG. 28 oraz 29 zbiór segmentów wirnika 660 zostało przedstawionych w składanej postaci wzdłuż wału osiowego 610 celem uformowania zespołu wirnika 650 na FIG. 28, a na FIG. 29 w postaci całkowicie złożonej. Pakiet lub zespół wirnika 650 zawiera zbiór wstępnie wytworzonych segmentów wirnika 660, łączonych ze sobą na wale 610. W przykładzie wykonania każdy spośród zbioru segmentów wirnika 660 został zainstalowany w konfiguracji skośnej, schodkowej. Dwie opcje skosu obejmują przemieszczenie kątowe o skok pojedynczy oraz połowiczny między dwoma zakończeniami pakietu wirnika 650. Obrót kątowy między dwoma kolejnymi segmentami wirnika 660 może być obliczony z Równania [1] znajdującego się w tabeli powyżej.In FIG. 28 and 29, a plurality of rotor segments 660 are shown in collapsible form along the axle shaft 610 to form the rotor assembly 650 in FIG. 28, and in FIG. 29 fully assembled. The rotor package or assembly 650 includes a plurality of pre-fabricated rotor segments 660 joined together on a shaft 610. In one embodiment, each of the plurality of rotor segments 660 has been installed in a skewed, stepped configuration. The two skew options include single pitch angular displacement and half pitch angular displacement between the two ends of the rotor package 650. The angular rotation between two consecutive rotor segments 660 can be calculated from Equation [1] in the table above.

Analizę tę przeprowadzono przy jednoczesnym zapewnieniu momentu obrotowego, stanu, gdy wartość bezwzględna tętnienia momentu jest największa, a tym samym bardziej szkodliwa dla elementów mechanicznych połączonych z wałem. Przyjęto, że zespół wirnika 650 jest wykonany z pięciu (5) segmentów wirnika 660.This analysis was performed while ensuring the torque, the state when the absolute value of the torque ripple is the highest, and thus more detrimental to the mechanical elements connected to the shaft. Rotor assembly 650 is assumed to be made of five (5) rotor segments 660.

Jak przedstawiono na FIG. 28 i 29, każdy segment wirnika 660 może być prefabrykowany. Segmenty wirnika 660 są umieszczone z zastosowaniem skosu na osi 610. Ponieważ każdy segment wirnika 660 ma odpowiedni pręt klinowy 612, zbiór segmentów wirnika 660 obejmuje zespół wirnika lub pakiet 650. Tak więc, w przypadku urządzenia elektrycznego (np. IPM lub synchronicznego urządzenia reluktancyjnego) przesunięcie kątowe między kolejnymi prętami klinowymi 612 można obliczyć z równania [2], podanego wyżej i zamieszczonego w tabeli.As shown in FIG. 28 and 29, each rotor segment 660 may be prefabricated. Rotor segments 660 are disposed with a bevel on axis 610. Since each rotor segment 660 has a corresponding wedge bar 612, the plurality of rotor segments 660 includes a rotor assembly or bundle 650. Thus, in the case of an electrical device (e.g., an IPM or a synchronous reluctance device) The angular displacement between successive wedge bars 612 can be calculated from the equation [2] above and listed in the table.

W odniesieniu do FIG. 30A i 30B, dwa przykłady wykonania segmentu wirnika 660 w widoku z boku przedstawiono zgodnie z przykładami wykonania niniejszego wynalazku. Pierwszy przykład wykonania (fig. 30A) przedstawia pojedynczy segment wirnika 660, który posiada przelotowy otwór 662, a ponadto zawiera segment wirnika o litym rdzeniu. Drugi przykład wykonania (fig. 30B) przedstawia pojedynczy odcinek wirnika 660, który podobnie zawiera przelotowy otwór, ale w odróżnieniu zawiera ponadto zbiór blach wirnika 664. Jest oczywiste, że liczba blach wirnika 664 może się różnić od przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 30B. Ponadto blachy wirnika 664 mogą być trwale przymocowane do siebie, tworząc poszczególne oddzielne segmenty wirnika 660. Ponadto w innych przykładach wykonania blachy wirnika 664 mogą być układane swobodnie z utworzeniem pakietu (na przykład, nie będąc przymocowane w sposób stały) wraz z poszczególnym i segmentami wirnika 660.With reference to FIG. 30A and 30B, two embodiments of a rotor segment 660 are shown in a side view in accordance with the embodiments of the present invention. The first embodiment (Fig. 30A) shows a single rotor segment 660 that has a through hole 662 and further includes a solid core rotor segment. The second embodiment (Fig. 30B) shows a single section of the rotor 660 that likewise includes a through bore but unlike a plurality of rotor plates 664. It is clear that the number of rotor plates 664 may differ from the embodiment shown in FIG. 30B. In addition, the rotor plates 664 may be permanently attached to each other to form individual separate rotor segments 660. Further, in other embodiments, the rotor plates 664 may be laid loosely to form a bundle (e.g., without being permanently attached) with the individual rotor segments and segments. 660.

Fig. 33 przedstawia widok perspektywiczny kolejnego przykładu wykonania elementu osiowego wirnika 610. Jak przedstawiono na rysunku, element osiowy 610 może zawierać element końcowy 614, który jest pomocny w utrzymaniu na nim segmentów wirnika 660. W przykładzie wykonania ukazanym na rysunku, oś 610 zawiera ponadto pręt klinowy 616 skonfigurowany tak, że posiada ciągły profil spiralny, w odróżnieniu od prostych prętów klinowych 612 ukazanych na przykład na FIG. 27.Fig. 33 is a perspective view of another embodiment of a rotor axle member 610. As shown, an axle member 610 may include an end piece 614 that helps retain rotor segments 660 thereon. In the illustrated embodiment, the axle 610 further includes wedge bar 616 configured to have a continuous spiral profile, unlike the straight wedge bars 612 shown in, for example, FIG. 27.

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

Zależnie od przykładu wykonania spiralny pręt klinowy 616 może stanowić pojedynczy pręt klinowy, skonfigurowany z utworzeniem ciągłego spiralnego wzoru częściowo wokół wału elementu osiowego 610. W innym przykładzie wykonania dwa ciągłe spiralne pręty klinowe 616 mogą być umieszczone w obrocie o 180° naprzeciw siebie na wale elementu osiowego 610. W ten sposób dwa spiralne pręty klinowe 616 działają jako równoważące pręty klinowe.Depending on the exemplary embodiment, the helical wedge bar 616 may be a single wedge bar configured to form a continuous helical pattern partially around the shaft of the axle member 610. In another embodiment, the two continuous spiral wedge bars 616 may be rotated 180 ° opposite each other on the shaft of the member. axial 610. Thus, the two helical wedge bars 616 act as balance wedge bars.

W przykładzie wykonania niniejszego wynalazku element osiowy wirnika 610 przedstawiony na FIG. 33 może być wykorzystywany w połączeniu z segmentami wirnika 660 takimi jak te, które przedstawiono na FIG. 30B. Jest to zbiór segmentów wirnika 660, z których każdy składa się ze zbioru blach wirnika 664, które można umieścić na elemencie osiowym 610, mającym co najmniej jeden ciągły spiralny pręt klinowy 616. W innym przykładzie wykonania element osiowy wirnika 610 przedstawiony na FIG. 33 może być wykorzystywany w połączeniu z segmentami wirnika 660 takimi jak te, które przedstawiono na FIG. 30A. Jest to zbiór segmentów wirnika 660, z których każdy składa się z segmentów wirnika o litym rdzeniu, które można umieścić na elemencie osiowym 610, mającym co najmniej jeden ciągły spiralny pręt klinowy 616. W ten sposób pakiet albo zespół wirnika będzie cechować konfiguracja skośna, ciągła z zastosowaniem zbioru segmentów wirnika 660.In an embodiment of the present invention, the rotor axle 610 shown in FIG. 33 may be used in conjunction with rotor segments 660 such as those shown in FIG. 30B. This is a plurality of rotor segments 660, each consisting of a plurality of rotor plates 664 that can be placed on an axle member 610 having at least one continuous helical wedge bar 616. In another embodiment, rotor shaft 610 shown in FIG. 33 may be used in conjunction with rotor segments 660 such as those shown in FIG. 30A. This is a plurality of rotor segments 660, each consisting of solid core rotor segments that can be placed on an axle member 610 having at least one continuous helical wedge bar 616. Thus, the rotor packet or assembly will have an oblique, continuous configuration. using a set of rotor segments 660.

Sposób montażu zespołu rdzenia wirnika może obejmować montaż każdego z segmentów rdzenia wirnika na klinowym wale osiowym, co omówiono w niniejszym opisie. Klinowy wał osiowy, w zależności od przykładu wykonania, może posiadać jeden lub więcej klinów na sobie. Klin(-y) mogą przyjąć zbiór segmentów wirnika, wyznaczając w ten sposób zespół pakietu rdzenia wirnika w konfiguracji skośnej (ciągłej lub schodkowej). Zespół pakietu rdzenia wirnika może być poddawany sile ściskającej. W jednym przykładzie wykonania, przed przystąpieniem do ściskania, jedną lub więcej płytek dociskowych można najpierw połączyć z jednym lub obydwoma zakończeniami zespołu pakietu rdzenia wirnika. W przykładzie wykonania urządzenia IPM zbiór magnesów można wprowadzać przez segmenty rdzenia wirnika i mocować do segmentów rdzenia wirnika. W jednym przykładzie wykonania mocowanie magnesów można przeprowadzić w jeden spośród wymienionych sposobów: nalewanie żywicy na segmenty rdzenia wirnika; mocowanie magnesów z użyciem materiału wypełniającego lub klinowego; oraz obkurczanie magnesów, wprowadzanych do segmentów rdzenia wirnika. Sposób ten znajduje zastosowanie w odniesieniu do urządzenia IPM lub synchronicznego silnika reluktancyjnego (z wyjątkiem magnesów); konfiguracji skośnej schodkowej lub ciągłej; oraz segmentów wirnika o litym rdzeniu lub z użyciem zbioru blach.The method of assembling the rotor core assembly may include mounting each of the rotor core segments on a wedge axial shaft, as discussed herein. The wedge axle shaft, depending on the embodiment, may have one or more wedges thereon. The wedge (s) may receive a plurality of rotor segments, thereby defining the rotor core packet assembly in a skewed (continuous or stepped) configuration. The rotor core package assembly may be subjected to a compressive force. In one embodiment, one or more pressure plates may first be joined to one or both ends of the rotor core bundle assembly prior to commencing compression. In an embodiment of the IPM device, the plurality of magnets may be inserted through the rotor core segments and attached to the rotor core segments. In one embodiment, attaching the magnets may be done in one of the following ways: pouring resin over the rotor core segments; attaching magnets using a filler or wedge material; and shrinking the magnets inserted into the rotor core segments. The method is applicable to an IPM device or a synchronous reluctance motor (except magnets); staggered or continuous skew configuration; and rotor segments with a solid core or a collection of sheets.

Zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku elementy 610, 660, zespoły 650 i urządzenia elektryczne 600 omówione w niniejszym dokumencie mogą być stosowane jako silnik trakcyjny dla praktycznie każdego rodzaju pojazdu. Rama nośna pojazdu (nie pokazana) może być połączona z jednym lub więcej urządzeniem elektrycznym 600. Odpowiednie pojazdy obejmują między innymi pojazd terenowy, lokomotywę, pojazd górniczy, wagon kolejowy z napędem elektrycznym, samochody osobowe, samochody ciężarowe, pojazdy budowlane, pojazdy rolnicze, pojazdy naziemne wykorzystywane na terenie portu lotniczego, wózki widłowe, nietaktyczne pojazdy wojskowe, taktyczne pojazdy wojskowe, wózki golfowe, motocykle, motorowery, pojazdy do użytku w trudnym terenie i tym podobne.In accordance with various aspects of the present invention, components 610, 660, assemblies 650, and electrical devices 600 discussed herein may be used as a traction motor for virtually any type of vehicle. A vehicle support frame (not shown) may be connected to one or more electrical apparatus 600. Suitable vehicles include, but are not limited to, an all-terrain vehicle, a locomotive, a mining vehicle, an electric railroad car, passenger cars, trucks, construction vehicles, agricultural vehicles, and commercial vehicles. airport ground vehicles, forklifts, non-tactical military vehicles, tactical military vehicles, golf carts, motorcycles, mopeds, rough terrain vehicles and the like.

Należy zauważyć, że podczas gdy różne przykłady wykonania omówione w niniejszym dokumencie opisują udoskonalenia do zastosowania w i w połączeniu z IPM, oczywiste jest, że różne aspekty niniejszego wynalazku mogą być także zastosowane w i w połączeniu z synchronicznymi urządzeniami reluktancyjnymi.It should be noted that while the various embodiments discussed herein describe improvements for use in and in conjunction with IPM, it is clear that various aspects of the present invention may also be used in and in conjunction with synchronous reluctance devices.

Poszczególne aspekty niniejszego wynalazku dopuszczają montowanie jednego lub więcej pierścieni D-ring w zespołach wirnika w konfiguracji skośnej, umożliwiając tym samym udoskonalone sterowanie bez kodera silnikiem wraz ze zmniejszeniem tętnienia momentu. Stosując sterowanie bez kodera lub sterowanie bezczujnikowe, można pominąć kosztowne i podatne na błędy kodery pozycyjne, co pozwala na redukcję kosztów oraz zwiększenie niezawodności napędu. Dzięki połączeniu opcji bez kodera z zespołem wirnika w konfiguracji skośnej można uzyskać równiejszy profil momentu z niższym tętnieniem. Wreszcie, można uzyskać zwiększoną wydajność silnika połączoną z uproszczoną konstrukcją mechaniczną innych elementów układu przeniesienia napędu (np. skrzyni biegów, wału).Particular aspects of the present invention allow one or more D-rings to be mounted in the rotor assemblies in a skewed configuration, thereby allowing improved encoderless motor control along with reduced torque ripple. By using an encoderless control or a sensorless control, costly and error-prone position coders can be omitted, reducing costs and increasing drive reliability. By combining the encoderless option with the skewed rotor assembly, a more even torque profile with lower ripple can be achieved. Finally, increased engine efficiency can be obtained combined with a simplified mechanical design of other components of the driveline (e.g. gearbox, shaft).

Fig. 34 przedstawia widok z góry części segmentu wirnika 810 zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Segment wirnika 810 może obejmować zbiór znajdujących się w nim rzędów wyżłobień 820. Jak widać, zbiór rzędów wyżłobień 820 może być rozmieszczonych promieniowo w każdym spośród zbioru biegunów. W zależności od przykładu wykonania, zbiór rzędów wyżłobieńFig. 34 shows a top view of a portion of a rotor segment 810 in accordance with an embodiment of the present invention. Rotor segment 810 may include a plurality of groove rows 820 therein. As can be seen, the plurality of groove rows 820 may be radially spaced at each of the plurality of poles. Depending on the embodiment, a plurality of rows of grooves

PL 226 888 B1PL 226 888 B1

820 może, ale nie musi posiadać zbiór umieszczonych w nich magnesów 830. W przykładach wykonania, które wykorzystują magnesy 830, zbiór magnesów 830 znajdujących się w zbioru rzędach wyżłobień 820 będzie wyznaczać zbiór rzędów magnesów 830 rozmieszczonych również promieniowo.820 may or may not have a plurality of magnets 830 disposed therein. In embodiments that use magnets 830, the plurality of magnets 830 in the plurality of rows of grooves 820 will define a plurality of rows of magnets 830 also radially disposed therein.

Zgodnie z niniejszym dokumentem zespół 800 lub zespół wirnika będzie obejmował zbiór segmentów wirnika 810, przy czym segmenty wirnika 810 mają konfigurację skośną w kierunku obwodowym. Podobnie, w zależności od konkretnego przykładu wykonania oraz zgodnie z tym, co ujawniono w niniejszym dokumencie, każdy spośród zbioru segmentów wirnika 810 może obejmować lity segment wirnika lub zbiór blach wirnika. Dodatkowo typ konfiguracji skośnej zbioru segmentów wirnika 810 może być opisany jako skos schodkowy lub ciągły, w zależności od przykładu wykonania. Podczas gdy przykłady wykonania posiadające konfigurację skośną, ciągłą segmentów wirnika 810 mogą dysponować blachami wirnika w każdym segmencie wirnika 810, inne przykłady wykonania posiadające konfigurację skośną, ciągłą mogą zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem dysponować segmentami wirnika o litym rdzeniu dla każdego spośród zbioru segmentów wirnika 810. Podobnie, gdy niektóre przykłady wykonania posiadające konfigurację skośną schodkową segmentów wirnika 810 mogą dysponować segmentami wirnika o litym rdzeniu dla każdego segmentu wirnika 810, inne przykłady wykonania posiadające konfigurację skośną schodkową, mogą zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem dysponować wieloma spośród blach rdzenia wirnika dla każdego spośród zbioru segmentów wirnika 810.As discussed herein, assembly 800 or rotor assembly will include a plurality of rotor segments 810, with rotor segments 810 having a skewed configuration in the circumferential direction. Likewise, depending on a specific embodiment and as disclosed herein, each of the plurality of rotor segments 810 may include a solid rotor segment or a plurality of rotor plates. Additionally, the type of skew configuration of the rotor segment plurality 810 may be described as a stepped or continuous skew depending on the exemplary embodiment. While embodiments having a skewed continuous configuration of rotor segments 810 may have rotor plates in each rotor segment 810, other embodiments having a skewed continuous configuration may alternatively have solid core rotor segments for each of the plurality of rotor segments 810. Likewise, While some embodiments having a skew stepped configuration of rotor segments 810 may have solid core rotor segments for each rotor segment 810, other embodiments having a stepped skew configuration may alternatively have a plurality of rotor core plates for each of the plurality of rotor segments. 810.

Jak widać na przykład na FIG. 34, na końcu każdego rzędu wyżłobień 820, przez rząd przechodzi element przewodzący. Element przewodzący jest połączony ze sobą, wyznaczając tym samym pierścień przewodzący 850. W ten sposób wszystkie pierścienie przewodzące 850 są zwarte. W ten sposób każdy z pierścieni przewodzących może zasadniczo otaczać zbiór rzędów wyżłobień 820 (z magnesami lub bez nich). Jak widać na FIG. 34, pierścień przewodzący 850 może przechodzić przez wyżłobienie 822 (patrz np. FIG. 36-39) wyżłobienia 820 pozostałej na zakończeniu lokalizacji magnesów 830. W ten sposób zbiór pierścieni przewodzących 850 jest umieszczonych wraz z wieloma magnesami 830 w zbioru rzędach wyżłobień 820. Zgodnie z niniejszym opisem poprzez wykorzystanie dowolnych odpowiednich środków pierścień przewodzący 850 nie powinien się stykać z wieloma magnesami 830 i/lub sąsiednim segmentem wirnika 810. Konfiguracja ogólna dla lokalizacji zbioru pierścieni przewodzących 850 polega na tym, że oś magnetyczna pierścienia (pierścieni) przewodzącego 850 pokrywa się z osią d zespołu wirnika 800.As can be seen for example in FIG. 34, a conductive element extends through the row at the end of each row of slots 820. The conductive element is connected to itself, thereby defining the conductive ring 850. Thus, all conductive rings 850 are short-circuited. Thus, each of the conductive rings may substantially surround the plurality of rows of grooves 820 (with or without magnets). As seen in FIG. 34, conductive ring 850 may extend through groove 822 (see, e.g., FIGS. 36-39) groove 820 remaining at the end of magnet location 830. Thus, a plurality of conductive rings 850 are positioned with a plurality of magnets 830 in a plurality of rows of grooves 820. Accordingly, as described herein by any suitable means, the conductive ring 850 should not contact the plurality of magnets 830 and / or the adjacent rotor segment 810. The general configuration for locating the plurality of conductive rings 850 is that the magnetic axis of the conductive ring (s) 850 coincide. with d-axis of rotor assembly 800.

Choć FIG. 34 przedstawia trzy rzędy wyżłobień 820 oraz trzy pierścienie przewodzące 850, możliwe są inne kombinacje i konfiguracje. Na przykład nie każdy rząd wyżłobień musi przyjmować pierścień przewodzący. Biorąc pod uwagę ilość pierścieni przewodzących R oraz ilość rzędów wyżłobień L, zespół może być skonfigurowany w taki sposób, że R < L. Podobnie FIG. 34 przedstawia wyłącznie pojedynczą część biegunową urządzenia. Aspekty niniejszego wynalazku mogą być wykorzystane z praktycznie dowolnym zespołem wirnika z konfiguracją skośną.While FIG. 34 shows three rows of grooves 820 and three conductive rings 850, other combinations and configurations are possible. For example, not every row of grooves needs to accommodate a conductive ring. Considering the number of conductive rings R and the number of rows of grooves L, the assembly can be configured such that R <L. Likewise, FIG. 34 shows only the single pole portion of the device. Aspects of the present invention may be used with virtually any rotor assembly with a skewed configuration.

Materiał lub połączenie materiałów, wykorzystywane w przypadku pierścieni przewodzących 850 może być dowolnym odpowiednim materiałem (materiałami) przewodzącym elektrycznie. Pierścienie przewodzące 850 mogą obejmować przewód jednodrutowy (np. miedziany, aluminiowy itp.) lub przewód linkowy (np. przewód Litza itp.) lub połączenie powyższych.The material or combination of materials used for the conductive rings 850 may be any suitable electrically conductive material (s). The conductive rings 850 may include a solid wire (e.g., copper, aluminum, etc.) or a stranded wire (e.g., Litz, etc.), or a combination of the above.

Fig. 36 przedstawia widok z góry części segmentu wirnika 810 zgodnie z kolejnym przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Przedstawiony przykład wykonania jest określany jako konfiguracja „skośna, schodkowa. Jak widać, część pierścienia przewodzącego 850 przechodzi przez zakończenie wyżłobienia 822 i, jeżeli wykorzystywane są magnesy 830 (jak pokazano), przylega do magnesów 830. Tak jak zbiór segmentów wirnika 810, które mają konfigurację skośną (schodkową lub ciągłą), części pierścienia przewodzącego 850 mają także konfigurację skośną. Widoki w przekroju różnych części pierścienia przewodzącego na FIG. 36 zostały przedstawione szczegółowo na FIG. 37A-37C. Jak pokazano, kąt pierścienia przewodzącego 850 może odpowiadać lub być w przybliżeniu równoległy względem skosu segmentów wirnika 810. Część pierścienia przewodzącego 850, która przechodzi przez zakończenie rzędu wyżłobień 822, może być prosta (patrz np. FIG. 36). W kolejnych przykładach wykonania części pierścienia przewodzącego 850 mogą nie być proste (np. schodkowe itp.).Fig. 36 shows a top view of a portion of a rotor segment 810 in accordance with another embodiment of the present invention. The illustrated embodiment is referred to as "oblique, stepped configuration." As can be seen, a portion of the conductive ring 850 passes through the end of the groove 822 and, if magnets 830 are used (as shown), adjoins the magnets 830. As is the plurality of rotor segments 810 that have an oblique (staggered or continuous) configuration, portions of the conductive ring 850 they also have a skew configuration. Cross-sectional views of the various portions of the conductive ring in FIG. 36 are shown in detail in FIG. 37A-37C. As shown, the angle of the conductive ring 850 may correspond to or be approximately parallel to the skew of the rotor segments 810. The portion of the conductive ring 850 that extends through the end of the row of grooves 822 may be straight (see, e.g., FIG. 36). In further embodiments, portions of the conductive ring 850 may not be straight (e.g., stepped, etc.).

Fig. 38 przedstawia widok z góry części segmentu wirnika 810 zgodnie z kolejnym przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Przedstawiony przykład wykonania jest określany jako konfiguracja „skośna, ciągła”. Jak widać, część pierścienia przewodzącego 850 przechodzi przez zakończenie wyżłobienia 822 i, jeżeli wykorzystywane są magnesy 830 (jak pokazano), przylega do magnesów 830. Podobnie jak w przypadku zbioru segmentów wirnika 810, które mają konfigurację skośnąFig. 38 shows a top view of a portion of a rotor segment 810 in accordance with another embodiment of the present invention. The illustrated embodiment is referred to as "oblique, continuous" configuration. As can be seen, a portion of the conductive ring 850 passes through the end of the groove 822 and, if magnets 830 (as shown) are used, abuts the magnets 830. As with the plurality of rotor segments 810 that have a skew configuration.

PL 226 888 B1 (schodkową lub ciągłą), części pierścienia przewodzącego 850 mają także konfigurację skośną. Widoki w przekroju różnych części pierścienia przewodzącego na FIG. 36 zostały przedstawione szczegółowo na FIG. 39. W odróżnieniu od przykładu wykonania przedstawionego na FIG. 36-37C, odstęp między pierścieniem przewodzącym 850 a sąsiednimi magnesami 830 i segmentami wirnika 810 jest zasadniczo równomierny wzdłuż całej długości pierścienia przewodzącego 850. Jak pokazano, kąt pierścienia przewodzącego 850 może odpowiadać lub być w przybliżeniu równoległy do ciągłego skosu segmentów wirnika 810. Część pierścienia przewodzącego 850, która przechodzi przez zakończenie rzędu wyżłobień 822, może być prosta (patrz np. FIG. 38). W kolejnych przykładach wykonania części pierścienia przewodzącego 850 mogą nie być proste (np. schodkowe itp.).In the case of (stepped or continuous), portions of the conductive ring 850 also have a skewed configuration. Cross-sectional views of the various portions of the conductive ring in FIG. 36 are shown in detail in FIG. 39. Unlike the embodiment shown in FIG. 36-37C, the spacing between conductive ring 850 and adjacent magnets 830 and rotor segments 810 is substantially uniform along the entire length of conductive ring 850. As shown, the angle of conductive ring 850 may correspond to or be approximately parallel to the continuous skew of rotor segments 810. Part of the ring The conductor 850 that passes through the end of the row of grooves 822 may be straight (see, e.g., FIG. 38). In further embodiments, portions of the conductive ring 850 may not be straight (e.g., stepped, etc.).

W zależności od przykładu wykonania nieprzewodzący element wkładki dystansowej może przynajmniej częściowo otaczać części pierścienia przewodzącego 850. Na przykład, jak pokazano na FIG. 34-39, nieprzewodzący element wkładki dystansowej może całkowicie otaczać pierścień przewodzący wzdłuż części pierścienia przewodzącego 850, który przechodzi przez segmenty wirnika 810. Nieprzewodzący element wkładki dystansowej może obejmować dowolny odpowiedni materiał nieprzewodzący elektrycznie lub kombinację materiałów. Jak pokazano na przykład na FIG. 37A-37C, nieprzewodzący element wkładki dystansowej może obejmować plastyczny element wypełniający, materiał żywiczny itp. W jednym przykładzie wykonania, powietrze lub ciecz nieprzewodząca mogą pełnić funkcję nieprzewodzącego elementu wkładki dystansowej. W przykładach wykonania, w których plastyczny element wypełniający jest wykorzystywany jako nieprzewodzący element wkładki dystansowej, przez plastyczny element wypełniający może przebiegać otwór skonfigurowany do przyjmowania pierścienia przewodzącego 850. W kolejnych przykładach wykonania częściowe elementy nieprzewodzące mogą być wprowadzane do wyżłobienia 822 przed lub równocześnie z wprowadzaniem elementu przewodzącego do wyżłobienia 822. Następnie, po umieszczeniu elementu przewodzącego, materiał nieprzewodzący (np. żywica itp.) jest umieszczany (np. wstrzykiwany) do wyżłobienia 822, ustalając tym samym położenie pierścienia przewodzącego 850 w wyżłobieniu 822 w taki sposób, że w trakcie działania pierścień przewodzący 850 nie styka się z sąsiednim segmentem wirnika 810.Depending on the exemplary embodiment, the non-conductive spacer member may at least partially surround portions of the conductive ring 850. For example, as shown in FIG. 34-39, the non-conductive spacer element may completely surround the conductive ring along the portion of the conductive ring 850 that passes through the rotor segments 810. The non-conductive spacer element may include any suitable electrically non-conductive material or combination of materials. As shown, for example, in FIG. 37A-37C, the non-conductive spacer element may include a plastic filler, resin material, and the like. In one embodiment, air or the non-conductive liquid may function as the non-conductive spacer element. In embodiments where the plastic filler element is used as a non-conductive spacer element, an opening configured to receive the conductive ring 850 may extend through the plastic filler element. In further embodiments, partial non-conductive elements may be inserted into groove 822 prior to or simultaneously with the insertion of the element. conductive into groove 822. Then, after the conductive element has been positioned, a non-conductive material (e.g., resin, etc.) is inserted (e.g., injected) into groove 822, thereby locating the conductive ring 850 in groove 822 such that during operation the conductive ring 850 does not contact an adjacent rotor segment 810.

Różne metodologie mogą być wykorzystane do skonstruowania zespołu wirnika z konfiguracją skośną, dysponującego pierścieniami przewodzącymi zrealizowanymi jako pierścienie typu d. Na przykład na FIG. 35A przedstawiono rozstrzelony widok zespołu wirnika 800 i pierścień przewodzący 850 zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Jak pokazano, zespół wirnika z konfiguracją skośną 800 może następnie przyjąć zbiór elementów przewodzących 850 przez proste zakończenia w segmentach wirnika 810. Po tym, jak elementy przewodzące przejdą całkowicie przez zespół wirnika z konfiguracją skośną 800, elementy przewodzące 850 są zaginane celem wyrównania z zakończeniami (lub płytkami końcowymi) zespołu wirnika 810. Dwa zakończenia zagiętych elementów przewodzących są następnie łączone ze sobą za pomocą dowolnych odpowiednich środków celem zdefiniowania pierścienia przewodzącego 850. Na przykład zakończenia elementów mogą być lutowane ze sobą przy użyciu lutowania twardego lub łączone mechanicznie chociażby poprzez zaciskanie itp.Various methodologies may be used to construct a skewed rotor assembly having conductive rings implemented as d-rings. For example, in FIG. 35A is an exploded view of an assembly of a rotor 800 and a conductive ring 850 in accordance with an embodiment of the present invention. As shown, the skew rotor assembly 800 may then receive the plurality of conductive elements 850 through the straight ends in the rotor segments 810. After the conductors have fully passed through the skew rotor assembly 800, the conductors 850 are bent to align with the ends ( or end plates) of rotor assembly 810. The two ends of the bent conductive elements are then joined together by any suitable means to define the conductive ring 850. For example, the ends of the elements may be brazed together or mechanically joined, for example by clamping etc.

Jak widać na FIG. 35B, element przewodzący 850, obejmujący dwie odnogi 852 oraz część końcową 854, może być wprowadzony przez zespół wirnika 800, który obejmuje zbiór segmentów wirnika 810. Na odległym zakończeniu zespołu wirnika 800, zakończenia 852 mogą stykać się i być połączone z końcowym pierścieniem przewodzącym 852, wyznaczając tym samym jeden lub więcej pierścieni przewodzących 850.As seen in FIG. 35B, a conductor 850 including two legs 852 and an end portion 854 can be introduced through a rotor assembly 800 that includes a plurality of rotor segments 810. At the distal end of rotor assembly 800, ends 852 may contact and be connected to end conductive ring 852. , thereby defining one or more conductive rings 850.

Fig. 40 przedstawia widok boczny części zespołu wirnika 800 oraz uformowany pierścień przewodzący 850. Połączone zakończenia pierścieni przewodzących 850 mogą być osadzone lub zagłębione we wgłębieniach 826 płytek końcowych. W zależności od przykładu wykonania, po połączeniu elementów przewodnika oraz uformowaniu pierścieni przewodzących 850, materiał żywiczny może być wprowadzony (np. wstrzyknięty) do wszystkich pozostałych wyżłobień między pierścieniami przewodnika 850 a segmentami wirnika 810 (i magnesami, jeżeli dotyczy) celem zamocowania zespołu oraz wspomagania przeciwdziałania kontaktowi elektrycznemu pierścieni przewodzących 850 z sąsiednimi segmentami wirnika 810, w trakcie dalszego działania.Fig. 40 shows a side view of a portion of the rotor assembly 800 and the formed conductive ring 850. The joined ends of the conductive rings 850 may be seated or countersunk in recesses 826 of the end plates. Depending on the embodiment, after the conductor elements have been joined and the conductive rings 850 have been formed, resin material may be inserted (e.g., injected) into all other grooves between the conductor rings 850 and the rotor segments 810 (and magnets, if applicable) to secure the assembly and assist. preventing electrical contact of the conductive rings 850 with adjacent segments of rotor 810 while in operation.

Fig. 41 przedstawia sieć działań ilustrującą sposób montażu zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Sposób 900 może obejmować, w etapie 902, zapewnienie zbioru segmentów wirnika, przy czym każdy z segmentów wirnika dysponuje zbiorem rzędów wyżłobień. W etapie 904 zbiór spośród segmentów wirnika styka się ze sobą w konfiguracji skośnej. W etapie 906 zbiór elementów przewodzących jest wprowadzanych przez zbiór rzędów wyżłobień. Następnie w etapie 908Fig. 41 is a flowchart illustrating an assembly method according to an embodiment of the present invention. The method 900 may include, in step 902, providing a plurality of rotor segments, each rotor segment having a plurality of rows of grooves. At step 904, a plurality of the rotor segments meet each other in a skewed configuration. In step 906, the plurality of conductive elements is inserted through the plurality of rows of grooves. Then at step 908

PL 226 888 B1 elementy przewodzące są łączone ze sobą celem wyznaczenia zbioru pierścieni przewodzących, przy czym oś magnetyczna zbioru pierścieni przewodzących pokrywa się z osią d zbioru segmentów wirnika, przy czym każdy ze zbioru pierścieni przewodzących jest zwarty.The conductive elements are joined together to define the plurality of conductive rings, the magnetic axis of the plurality of conductive rings coinciding with the axis d of the plurality of rotor segments, each plurality of conductive rings being compact.

Zespół wirnika opracowany w niniejszym dokumencie może być wykorzystywany w zespole z zespołem stojana w celu skonstruowania urządzenia elektrycznego. Powstałe urządzenie elektryczne może być wykorzystane w zbioru różnych zastosowaniach, w tym między innymi w silnikach trakcyjnych lub silnikach napędowych przeznaczonych dla pojazdów. Co oczywiste, urządzenia elektryczne, które wykorzystują udoskonalenia omówione w niniejszym dokumencie, mogą mieć inne przeznaczenie niż zastosowanie w pojazdach.The rotor assembly developed in this document can be used in combination with the stator assembly to construct an electrical appliance. The resulting electrical device can be used in a variety of applications including, but not limited to, traction motors or propulsion engines for vehicles. Obviously, electrical devices that make use of the improvements discussed in this document may have a purpose other than their use in vehicles.

Oczywiste jest, że różne przykłady wykonania, poza omówionymi i/lub przedstawionymi w niniejszym dokumencie, mogą być wykorzystane zgodnie z poszczególnymi aspektami niniejszego wynalazku. Na przykład zgodnie z niniejszym opisem zbiór spośród pierścieni przewodzących może być skonfigurowanych w taki sposób, że obejmują one klatkę wirnika (patrz np. FIG. 5B, 7B, 9B itp.). Klatka wirnika w zależności od przykładu wykonania może mieć konfigurację skośną celem dopasowania do skosu zespołu wirnika w konfiguracji skośnej.It is clear that various embodiments in addition to those discussed and / or illustrated herein may be used in accordance with particular aspects of the present invention. For example, as described herein, a plurality of conductive rings may be configured to include a rotor cage (see, e.g., FIGS. 5B, 7B, 9B, etc.). The rotor cage, depending on the embodiment, may have a skew configuration to fit the skew of the rotor assembly in a skew configuration.

Podobnie, podczas gdy różne przykłady wykonania przedstawione i omówione w niniejszym dokumencie dotyczą zastosowania zespołu wirnika w silniku elektrycznym o strumieniu promieniowym, poszczególne aspekty niniejszego wynalazku mogą być wykorzystane w innych rodzajach silników. Tytułem przykładu, a nie ograniczenia, zespół wirnika w konfiguracji skośnej ujawniony w niniejszym dokumencie może być wykorzystany w silnikach o strumieniu osiowym, silnikach z podwójnym stojanem, silnikach z wirnikiem wewnętrznym, silnikach z wirnikiem zewnętrznym itp. Na przykład zespół stojana urządzenia może otaczać zespół wirnika; może być otoczony zespołem wirnika lub może przylegać do zespołu wirnika.Likewise, while various embodiments illustrated and discussed herein relate to the use of a rotor assembly in a radial flux electric motor, particular aspects of the present invention may be used with other types of motors. By way of example and not limitation, the skewed rotor assembly disclosed herein may be used in axial flux motors, double stator motors, inner rotor motors, outer rotor motors, etc. For example, the stator assembly of the device may surround the rotor assembly. ; it may be surrounded by the rotor assembly or it may be adjacent to the rotor assembly.

Podobnie, podczas gdy poszczególne aspekty niniejszego wynalazku mogą być z pewnością wykorzystywane w synchronicznych urządzeniach reluktancyjnych oraz urządzeniach IPM typu wielowarstwowego jak przedstawione w niniejszym dokumencie, aspekty te mogą być także wykorzystane na przykład w urządzeniach typu szprychowego oraz jednowarstwowych typu IPM oraz synchronicznych urządzeń reluktancyjnych.Likewise, while particular aspects of the present invention can certainly be used in synchronous reluctance devices and multi-layer IPM devices as set forth herein, these aspects can also be used in, for example, spoke type and single layer IPM devices and synchronous reluctance devices.

We wszystkich przykładach wykonania tętnienie momentu jest skutecznie redukowane. Ponadto urządzenia elektryczne, które wykorzystują poszczególne aspekty niniejszego wynalazku, mogą funkcjonować bez konieczności stosowania kodera.In all embodiments, the torque ripple is effectively reduced. In addition, electrical devices that utilize particular aspects of the present invention can function without the need for an encoder.

Zatem, zgodnie z jednym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, zespół zawiera zbiór przylegających do siebie segmentów wirnika, mających zbiór biegunów, a ponadto mających zbiór rzędów wyżłobień przelotowych, przy czym zbiór warstw rozmieszczono promieniowo w każdym ze zbioru biegunów, przy czym zbiór segmentów wirnika charakteryzuje się obecnością skosu w kierunku obwodowym; a ponadto zbiór pierścieni przewodzących, przy czym część każdego ze zbioru pierścieni przewodzących zasadniczo otacza jeden ze zbioru rzędów wyżłobień.Thus, in accordance with one embodiment of the present invention, the assembly comprises a plurality of contiguous rotor segments having a plurality of poles and further having a plurality of rows of through grooves, the plurality of layers being radially disposed in each of the plurality of poles, the plurality of rotor segments being characterized by the presence of a skew in the circumferential direction; and further a plurality of conductive rings, a portion of each of the plurality of conductive rings substantially surrounding one of the plurality of rows of grooves.

Zgodnie z innym przykładem wykonania niniejszego wynalazku sposób obejmuje zapewnienie zbioru segmentów wirnika, z których każdy ma zbiór rzędów wyżłobień; przyłączenie zbioru segmentów wirnika do siebie z zastosowaniem konfiguracji skośnej; jak również wprowadzenie zbioru elementów przewodzących przez zbiór rzędów wyżłobień; jak również połączenie elementów przewodzących ze sobą, aby w ten sposób określić zbiór pierścieni przewodzących, przy czym oś magnetyczna zbioru pierścieni przewodzących pokrywa się z osią D zbioru segmentów wirnika, przy czym ponadto każdy ze zbioru pierścieni przewodzących jest zwarty.In accordance with another embodiment of the present invention, the method comprises providing a plurality of rotor segments each having a plurality of rows of grooves; attaching the plurality of rotor segments to each other using a skew configuration; as well as introducing the plurality of conductive elements through the plurality of rows of grooves; as well as connecting the conductive elements to each other to thereby define the plurality of conductive rings, the magnetic axis of the plurality of conductive rings coinciding with the axis D of the plurality of rotor segments, furthermore each of the plurality of conductive rings is compact.

Zgodnie z innym aspektem niniejszego wynalazku silnik zawiera zespół wirnika, który zawiera: zbiór segmentów wirnika, przy czym zbiór segmentów wirnika wykazuje skręt w kierunku obwodowym, a zarazem posiada zbiór wyżłobień przelotowych; jak również zbiór pierścieni przewodzących, przy czym oś magnetyczna każdego ze zbioru pierścieni przewodzących pokrywa się z osią d zbioru segmentów wirnika; jak również zespół stojana, będący jednym z: otaczający zespół wirnika; otoczony przez zespół wirnika; oraz sąsiadujący z zespołem wirnika.In accordance with another aspect of the present invention, the motor includes a rotor assembly that includes: a plurality of rotor segments, the plurality of rotor segments having a twist in the circumferential direction and yet having a plurality of through-grooves; as well as the plurality of conductive rings, wherein the magnetic axis of each of the plurality of conductive rings coincide with the axis d of the plurality of rotor segments; as well as a stator assembly, being one of: surrounding the rotor assembly; surrounded by a rotor assembly; and adjacent to the rotor assembly.

Choć w niniejszym dokumencie przedstawiono i/lub opisano tylko niektóre cechy niniejszego wynalazku, liczne modyfikacje i zmiany będą oczywiste dla fachowca z tej dziedziny. Choć omawiane są poszczególne przykłady wykonania, niniejszy wynalazek obejmuje wszelkie kombinacje wszystkich spośród tych przykładów wykonania. Należy zauważyć, że dołączone zastrzeżenia mają na celu objęcie wszystkich takich modyfikacji i zmian, które są objęte celem wynalazku.While only some features of the present invention are illustrated and / or described herein, numerous modifications and variations will be apparent to one skilled in the art. While specific embodiments are discussed, the present invention includes any combination of all of these embodiments. It should be noted that the appended claims are intended to cover all such modifications and variations that are within the scope of the invention.

Claims

1. The rotor assembly (800) of an electrical machine in an oblique configuration comprising a plurality of contiguous rotor segments (810) that include a plurality of poles, and a plurality of rows of through-grooves (820) each having a radially spaced set of poles in each plurality of poles. the plurality of rows of grooves (820), characterized in that the plurality of rotor segments (810) is oblique in the circumferential direction, and the rotor assembly further comprises a plurality of conductive rings (850), part of each of the plurality of conductive rings (850) being largely located in one of the set of groove rows (820) and surrounds one of the set of groove rows (820).

2. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The process of claim 1, further comprising a plurality of magnets disposed in the slots of the plurality of rows of slots (820), thereby constituting a plurality of rows of magnets (830) arranged radially.

3. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The process of claim 2, characterized in that at least a portion of the plurality of conductive rings (850) is positioned with the plurality of magnets (830) in the grooves of the plurality of rows of grooves (820).

A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The method of claim 1, wherein the plurality of rotor segments (810) are in an oblique, stepped configuration.

5. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The method of claim 1, wherein the plurality of rotor segments (810) is in a skew, continuous configuration.

6. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The method of claim 1, wherein each of the plurality of rotor segments (810) comprises a solid core segment.

7. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The method of claim 1, wherein each of the plurality of rotor segments (810) comprises a plurality of rotor plates.

8. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The method of claim 1, characterized in that in the rotor assembly element, the number R of the set of conductive rings (850) is smaller than the number L of the set of rows of grooves (820), and R <L.

9. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. 1, wherein the plurality of conductive rings (850) comprises solid conductor elements.

10. A rotor assembly (800) as defined in claim 1. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of conductive rings (850) includes stranded wire elements.