DE102013219022B4 - Electric lathe with permanent magnets inside - Google Patents

Abstract

Elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM), umfassend:einen Stator (11), der zur Aufnahme von Statorwicklungen eingerichtet ist;einen Rotor (12), der in Bezug auf den Stator (11) mit einer Antriebswelle (13) um eine Rotorachse drehbar ist, wobei der Rotor (12) einen Außenumfang (12a) und einen Innenumfang aufweist;Dauermagnete (16), die in den Rotor (12) eingebettet sind; undÖffnungen (17c) mit einer geringen Permeabilität, wobei jede davon den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete (16) ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator (11) ausgehende Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse eines der durch die Dauermagnete (16) gebildeten Magnetpole ausgelöscht würden, wenn sich der Dauermagnet (16) in dem vorherbestimmten Bereich befinden würde,wobei die Öffnung (17c) die nachstehend alsundausgedrückten Beziehungen erfüllt,wobei R1 der Außenradius von der Rotorachse zu dem Außenumfang (12a) des Rotors (12) ist, R2 der radiale Abstand von der Rotorachse zu jenem Ende der Öffnung (17c) ist, die sich in der Nähe der Rotorachse befindet, und R3 der Innenradius von der Rotorachse zu dem Innenumfang des Rotors (12) ist,wobei an der Öffnung (17c) ein Haltevorsprung für den Dauermagneten (16) vorgesehen ist, der einen um eine Ecke des Dauermagnets (16) herum laufenden und sich an den Dauermagneten (16) anschmiegenden Abschnitt und einen daran anschließenden geraden Endabschnitt umfasst;wobei der Haltevorsprung im Wesentlichen senkrecht von einer Berandung der Öffnung (17c) in die Öffnung (17c) hinein ragt.An electric rotating machine with internal permanent magnets (IPM), comprising: a stator (11) adapted to accommodate stator windings; a rotor (12) rotatable with respect to the stator (11) with a drive shaft (13) about a rotor axis the rotor (12) having an outer periphery (12a) and an inner periphery; permanent magnets (16) embedded in the rotor (12); and orifices (17c) of low permeability, each of which replaces the predetermined area portion of one of the permanent magnets (16) which would generate magnetic flux lines directed such that magnetic flux lines emanating from the stator (11) are in the vicinity of a longitudinal axis of one of the magnetic poles formed by the permanent magnets (16) would be extinguished if the permanent magnet (16) were located in the predetermined area, the opening (17c) satisfying the relationships expressed below as and, where R1 is the outer radius from the rotor axis to the outer circumference (12a) of the rotor (12), R2 is the radial distance from the rotor axis to that end of the opening (17c) which is in the vicinity of the rotor axis, and R3 is the inner radius from the rotor axis to the inner circumference of the rotor (12), wherein a holding projection for the permanent magnet (16) is provided at the opening (17c), which protrudes around a corner of the permanent magnet (16) and is located on d s permanent magnet (16) clinging section and an adjoining straight end section; wherein the holding projection protrudes substantially perpendicularly from an edge of the opening (17c) into the opening (17c).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM) und genauer eine elektrische IPM-Drehmaschine mit einem hocheffizienten Betrieb in einem Antriebsmodus.The present invention relates to an internal lathe permanent magnet (IPM), and more particularly, to an electric IPM lathe with highly efficient operation in a drive mode.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

Elektrische Drehmaschinen müssen verschiedene Ausgangsleistungseigenschaften erfüllen, um verschiedene Anforderungen durch Vorrichtungen, woran sie angebracht sind, zu erfüllen. Wenn eine elektrische Drehmaschine zum Beispiel in einem Hybridelektrofahrzeug (HEV: Hybrid Electric Vehicle, Hybridfahrzeug) als Kraftquelle in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor oder in einem Elektrofahrzeug (EV: Electric Vehicle, Elektrofahrzeug) als einzige Kraftquelle die Funktion eines Traktionsmotors durchführen soll, muss der Traktionsmotor in einem Antriebsmodus bei einer veränderlichen Geschwindigkeit über einen weiten Geschwindigkeitsbereich arbeiten und bei geringen Geschwindigkeiten ein ausreichend hohes Drehmoment bereitstellen.Electric lathes must meet different output performance characteristics to meet different requirements through devices to which they are attached. If, for example, an electric lathe is to function as a traction motor in a hybrid electric vehicle (HEV: Hybrid Electric Vehicle, hybrid vehicle) as a power source in cooperation with a combustion engine or in an electric vehicle (EV: Electric Vehicle, electric vehicle), the traction motor must work in a drive mode at a variable speed over a wide speed range and provide a sufficiently high torque at low speeds.

Bei den Fahrzeugen der obigen Art verlangt eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eine Verbesserung bei der Effizienz der Energieumwandlung eines jeden der Bestandteile einschließlich einer elektrischen Drehmaschine, und im Fall einer fahrzeugeigenen elektrischen Drehmaschine insbesondere eine Verbesserung der Effizienz in einem häufig verwendeten Bereich. Ferner muss die fahrzeugeigene elektrische Drehmaschine von dem Gesichtspunkt von Beschränkungen hinsichtlich des Platzes für ihre Montage und von dem Gesichtspunkt der Miniaturisierung her einen kompakteren Aufbau mit einer hohen Energiedichte aufweisen.In the vehicles of the above type, an improvement in fuel efficiency requires an improvement in the energy conversion efficiency of each of the components including an electric lathe, and in the case of an in-vehicle electric lathe, in particular, an improvement in efficiency in a frequently used area. Furthermore, the on-vehicle electric lathe must have a more compact structure with a high energy density from the viewpoint of restrictions on the space for its assembly and from the viewpoint of miniaturization.

Übrigens arbeitet eine elektrische Drehmaschine in HEVs oder EVs in einem normalen Antriebsmodus im Allgemeinen bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen. Aus diesem Grund wird dazu geneigt, starke Dauermagnete für eine hohe Effizienz zu verwenden, da das magnetische Moment mehr zu der Erzeugung von Drehmoment für die fahrzeugeigene elektrische Drehmaschine beiträgt, als das Reluktanzmoment, das mit der Amplitude der Ströme der Statorwicklungen veränderlich ist.Incidentally, an electric lathe in HEVs or EVs in a normal drive mode generally works at low speeds under low load conditions. For this reason, it is apt to use strong permanent magnets for high efficiency since the magnetic moment contributes more to the generation of torque for the in-vehicle electric lathe than the reluctance moment, which is variable with the amplitude of the currents of the stator windings.

Diese Neigung zeigt sich in der zunehmenden Verwendung von Synchronmotoren vom Dauermagnettyp, die einen Neodym-Magnet mit einer hohen Remanenz umfassen, der in einen Magnetkern eingebettet ist, und als IPM-Synchronmotoren (Synchronmotoren mit innenliegenden Dauermagneten) bezeichnet werden. Bei einer solchen elektrischen IPM-Drehmaschine wird vorgeschlagen, mehrere Pare von Dauermagneten auf eine solche Weise in einen Rotor einzubetten, dass die Dauermagnete jedes Paars in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu einem Außenumfang des Rotors hin öffnet, um einen Magnetkreis zu erzeugen, der fähig ist, aktiv sowohl das Reluktanzmoment als auch das magnetische Moment zu benutzen (siehe zum Beispiel die Patentliteraturbeispiele 1 und 2). Ferner wird bei einer elektrischen IPM-Drehmaschine auch vorgeschlagen, in einem Rotor Öffnungen zu bilden, die sich jeweils in einem durch die „V“-Form definierten Bereich auf Seiten des Außenumfangs auf einer Längsachse (direkten Achse) eines Magnetpols, der durch die Dauermagnete jedes in einer „V“förmigen Gestaltung in den Rotor eingebettetes Paars gebildet ist, (einer Mittelachse der Dauermagnete jedes Paars) befinden (siehe die Patentliteraturbeispiele 3 und 4).This tendency is reflected in the increasing use of permanent magnet type synchronous motors, which include a high remanence neodymium magnet embedded in a magnetic core, and are referred to as IPM synchronous motors (synchronous motors with internal permanent magnets). In such an electric IPM lathe, it is proposed to embed multiple pairs of permanent magnets in a rotor in such a way that the permanent magnets of each pair are arranged in a “V” shape that opens to an outer periphery of the rotor to generate a magnetic circuit capable of actively using both the reluctance moment and the magnetic moment (see, for example, Patent Literature Examples 1 and 2). It is also proposed in an electric IPM lathe to form openings in a rotor, each of which is located in a region defined by the “V” shape on the side of the outer circumference on a longitudinal axis (direct axis) of a magnetic pole which is caused by the permanent magnets each pair is formed in a “V” shape embedded in the rotor (a central axis of the permanent magnets of each pair) (see Patent Literature Examples 3 and 4).

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

• Patentliteraturbeispiel 1: JP 2006 - 254 629 A Patent Literature Example 1: JP 2006 - 254 629 A.
• Patentliteraturbeispiel 2: JP 2012 - 39 775 A Patent literature example 2: JP 2012 - 39 775 A.
• Patentliteraturbeispiel 3: JP 2006 - 217 798 A Patent Literature Example 3: JP 2006 - 217 798 A.
• Patentliteraturbeispiel 4: JP 2007- 68 357 A Patent Literature Example 4: JP 2007- 68 357 A

Der Typus des permanent hilfserregten IPM-Rotors, der Permanentmagnetfelder und auch Reluktanzmomente nutzt, ist der Fachwelt bekannt. Vgl. dazu die allgemein zusammenfassende Schrift Meixner et al., Elektrische Kraftfahrzeugantriebstechnik, Erfinderaktivitäten 2011, Deutsches Patent und Markenamt, Oktober 2012, ISSN 2193-8180, S. 51-52, die die Feldverteilungen bei solchen Rotoren anhand der DE 696 29 419 T2 diskutiert.
Die 8 der US 2012 / 0 200 193 A1 zeigt einen eher konventionellen V-Magnet Rotor mit kleineren Fluss-Sperren an der Spitze des V.
Die JP 2012 - 34 432 A oder die US 2012 / 0 139 378 A1 oder die US 2011 / 0 241 468 A1 zeigt einen IPM-Rotor mit V-Magneten mit vergrößerten Fluss-Sperren, zum Einsparen von Magnetmaterial.
Aus der Schrift Müller et al., Berechnung elektrischer Maschinen, 6. Auflage, WILEY VCH Verlag, 2008, S. 4, 5, 21 ist zu entnehmen, wie die Lochzahl eines Stators definiert wird.
Aus der Schrift Breimer et al., Fachkunde Elektrotechnik, Verlag Willing & Co., 7. Auflage, 1965, S. 202 sind gängige Werte für die Nutzahl und die Polzahl von Statoren zu entnehmen, z. B. 48 und 2.
Es ist der Fachwelt bekannt, dass Permanentmagnete nicht weiter aufmagnetisiert werden können, also differentiell sich wie Luft verhalten und nicht wie Eisen, was auch aus den Feldbildern hervorgeht, siehe dazu auch die Schrift Beckert, Berechnung magnetischer Kreise mit Permanentmagneten, Skriptum für Nichtelektrotechniker, TU Bergakademie Freiberg, Januar 2008, S. 4, relative Permeabilität von NdFeB und SmCo Magneten.
Es ist bekannt, dass störende Harmonische durch Kerben oder Vertiefungen im Rotor, die an bestimmten Stellen und mit bestimmten Abmessungen unterzubringen sind, kompensiert werden können. Die Schrift Studer et al., Study of Cogging Torque in Permanent Magnet Machines, IEEE, Industry Applications Conference, Conference Record of the Thirty-Second IAS Annual Meeting, 1997 zeigt explizit die Berechnung des Effektes von Kerben am Rotorumfang bei den Magneten und auch die Effekte bei Modifikation dieser Kerben.
Solches wird auch in der JP 2004 - 328 956 A , JP 2002 - 165 394 A oder US 2005 / 0 121 990 A1 gezeigt.
Die letztere zeigt insbesondere auch Kerben am Rand und in der Polmitte von Magnetpolen (vgl. 2A und 2B), sowie auch eine besonders große, „rund“ geformte Kerbe in der Polmitte (vgl. 13).
Einige Fachveröffentlichungen zeigen die effizienten und schnell durchführbaren Finite-Elemente Berechnungen als lang etablierte Methoden, wie die Schrift Miller, Small motor drives expand their technology horizons, Power Engineering Journal, Sep. 1987, S. 283-289, oder die Schrift Miller et al., Finite Elements applied to synchronous and switched reluctance motors, IEE Seminar Current trends in the use of finite elements (FE) in electromechanical analysis and design, IEE Savoy Place, 2000, oder die Schrift Reece, Electrical machines and electromagnetics - computer aids to design, Power Engineering Journal, Nov. 1988, S. 315-321.
Dies schlägt sich auch in der Lehre nieder, z. B. in der Studienordnung der Fachhochschule Dortmund, 1999, S. 7, Wahlpflichtkatalog EU2, NBE Numerische Berechnung elektrischer Maschinen, FEM Finite- Elemente-Theorie und -Anwendung, oder in der Schrift Aschendorf, Erst berechnen, dann bauen, Zeitschrift Konstruktionspraxis, Nr. 6., 7. Jahrgang, Juni 1996, S. 16 -19, oder in der Schrift Aschendorf, Amperehaltiger Röntgenblick, Zeitschrift KEM, 2001, S. 56 ff.The type of the permanently excited IPM rotor, which uses permanent magnetic fields and reluctance moments, is known to experts. See also the general summary of Meixner et al., Electrical Motor Vehicle Drive Technology, Inventor Activities 2011, German Patent and Trademark Office, October 2012, ISSN 2193-8180, pp. 51-52, which describes the field distributions in such rotors using the DE 696 29 419 T2 discussed.
The 8th of the US 2012/0 200 193 A1 shows a rather conventional V-magnet rotor with smaller flux barriers at the tip of the V.
The JP 2012 - 34 432 A or the US 2012/0 139 378 A1 or the US 2011/0 241 468 A1 shows an IPM rotor with V-magnets with enlarged flux barriers, to save magnetic material.
From the document Müller et al., Calculation of electrical machines, 6th edition, WILEY VCH Verlag, 2008, pp. 4, 5, 21, it can be seen how the number of holes in a stator is defined.
From Breimer et al., Fachkunde Elektrotechnik, Verlag Willing & Co., 7th edition, 1965, p. 202, common values for the number of uses and the number of poles of stators can be found, for. B. 48 and 2.
It is known to the professional world that permanent magnets cannot be magnetized further, i.e. behave differentially like air and not like iron, which is also evident from the field pictures, see also the Beckert document, calculation of magnetic circles with permanent magnets, script for non-electrical engineers, TU Bergakademie Freiberg, January 2008, p. 4, relative permeability of NdFeB and SmCo magnets.
It is known that disruptive harmonics can be compensated for by notches or depressions in the rotor which have to be accommodated at specific locations and with specific dimensions. Studer et al., Study of Cogging Torque in Permanent Magnet Machines, IEEE, Industry Applications Conference, Conference Record of the Thirty-Second IAS Annual Meeting, 1997 explicitly shows the calculation of the effect of notches on the rotor circumference of the magnets and also that Effects of modifying these notches.
Such is also in the JP 2004 - 328 956 A. , JP 2002 - 165 394 A. or US 2005/0 121 990 A1 shown.
The latter also shows notches on the edge and in the center of the pole of magnetic poles (cf. 2A and 2 B) , as well as a particularly large, "round" shaped notch in the center of the pole (cf. 13 ).
Some specialist publications show the efficient and quickly executable finite element calculations as long-established methods, such as Miller, Small motor drives expand their technology horizons, Power Engineering Journal, Sep. 1987, pp. 283-289, or Miller et al., Finite Elements applied to synchronous and switched reluctance motors, IEE Seminar Current trends in the use of finite elements (FE) in electromechanical analysis and design, IEE Savoy Place, 2000 , or Reece, Electrical machines and electromagnetics - computer aids to design, Power Engineering Journal, Nov. 1988, pp. 315-321.
This is also reflected in the teaching, e.g. B. in the study regulations of the University of Applied Sciences Dortmund, 1999, p. 7, compulsory catalog EU2, NBE numerical calculation of electrical machines, FEM finite element theory and application, or in the font Aschendorf, calculate first, then build, journal Konstruktionsprraxis, no 6th, 7th year, June 1996, pp. 16-19, or in Aschendorf, Amperehaltiger Röntgenblick, magazine KEM, 2001, pp. 56 ff.

Übrigens kommen in den jüngsten elektrischen Drehmaschinen vermehrt Dauermagnete, die Seltenerdelemente wie Nd, Dy und Tb enthalten, in Verwendung, um den Magnetismus und die Wärmebeständigkeit zu erhöhen, doch verursachen steigende Preise, die durch ihre Seltenheit und die Instabilität ihres Vertriebs verursacht werden, einen zunehmenden Bedarf an einer Verbesserung der Effizienz bei einer Verringerung der Verwendungsmenge dieser Seltenerdelemente.Incidentally, in the recent electric lathes, permanent magnets containing rare earth elements such as Nd, Dy and Tb are increasingly used to increase magnetism and heat resistance, but rising prices caused by their rarity and the instability of their distribution cause one increasing need to improve efficiency while reducing the use amount of these rare earth elements.

Doch da eine elektrische Drehmaschine in HEVs und EVs in einem normalen Antriebsmodus bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen arbeitet, besteht die Neigung, selbst in IPM-Motoren wie den in den Patentliteraturbeispielen 1 bis 4 beschriebenen die Verwendungsmenge von Dauermagneten mit hohem Magnetismus zu erhöhen, um das magnetische Moment, das im Antriebsmodus zum Betrieb bei geringen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen beiträgt, zu erhöhen. Dieser Ansatz entfernt sich von der Erfüllung der Aufgabe einer Verringerung der Verwendungsmenge von Seltenerdelementen.However, since an electric lathe in HEVs and EVs operates in a normal drive mode at low speeds under low load conditions, even in IPM motors such as those described in Patent Literature Examples 1 to 4, there is a tendency to increase the use amount of high magnetism permanent magnets to to increase the magnetic moment that contributes to low speed, low load operating mode in drive mode. This approach moves away from fulfilling the task of reducing the use amount of rare earth elements.

Ferner kann das wie in den Patentliteraturbeispielen 3 und 4 angeführte Bilden der Öffnungen in einem Rotor den Verlauf der Magnetfluss-Fließwege beeinträchtigen, wodurch verabsäumt wird, zu einer Erhöhung des Drehmoments beizutragen.Furthermore, the formation of the openings in a rotor as mentioned in Patent Literature Examples 3 and 4 can impair the course of the magnetic flux flow paths, thereby failing to contribute to an increase in the torque.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine billige elektrische Drehmaschine mit hoher Energiedichte bereitzustellen, die in einem Antriebsmodus einen hocheffizienten Betrieb vornimmt, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert ist.Therefore, it is an object of the present invention to provide a low-cost, high-energy density electric lathe which performs highly efficient operation in a drive mode while reducing the use amount of the permanent magnets.

Nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung umfasst eine elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM) Folgendes:

• einen Stator, der zur Aufnahme von Statorwicklungen eingerichtet ist;
• einen Rotor, der in Bezug auf den Stator mit einer Antriebswelle um eine Rotorachse drehbar ist, wobei der Rotor einen Außenumfang und einen Innenumfang aufweist;
• Dauermagnete, die in den Rotor eingebettet sind; und
• Öffnungen mit einer geringen Permeabilität, wobei jede davon den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator ausgehende Magnetflusslinien in der Nähe einer direkten Achse (Längsachse) eines der durch die Dauermagnete gebildeten Magnetpole ausgelöscht würden, wenn sich der Dauermagnet in dem vorherbestimmten Bereich befinden würde,
• wobei die Öffnung die nachstehend als $$\mathrm{0,56}\leqq \text{R2/R1}\leqq \mathrm{0,84}$$
  
  und $$\mathrm{0,54}\leqq \text{R3/R2}\leqq \mathrm{0,82}$$
  
• ausgedrückten Beziehungen erfüllt,
• wobei R1 der Außenradius von der Rotorachse zu dem Außenumfang des Rotors ist, R2 der radiale Abstand von der Rotorachse zu jenem Ende der Öffnung ist, die sich in der Nähe der Rotorachse befindet, und R3 der Innenradius von der Rotorachse zu dem Innenumfang des Rotors ist,
• wobei an der Öffnung ein Haltevorsprung für den Dauermagneten vorgesehen ist, der einen um eine Ecke des Dauermagnets herum laufenden und sich an den Dauermagneten anschmiegenden Abschnitt und einen daran anschließenden geraden Endabschnitt umfasst;
• wobei der Haltevorsprung im Wesentlichen senkrecht von einer Berandung der Öffnung in die Öffnung hinein ragt.

According to a first aspect of the invention, an internal lathe with permanent magnets (IPM) comprises:

• a stator which is set up to receive stator windings;
• a rotor that is rotatable with respect to the stator with a drive shaft about a rotor axis, the rotor having an outer periphery and an inner periphery;
• Permanent magnets embedded in the rotor; and
• Openings with a low permeability, each of which replaces the portion of one of the permanent magnets located in a predetermined area, which would generate directed magnetic flux lines such that magnetic flux lines emanating from the stator in the vicinity of a direct axis (longitudinal axis) of one of the magnetic poles formed by the permanent magnets would be extinguished if the permanent magnet were in the predetermined range,
• the opening being the following as $$0.56\leqq \text{R2 / R1}\leqq 0.84$$
  
  and $$0.54\leqq \text{R3 / R2}\leqq 0.82$$
  
• expressed relationships fulfilled,
• in which R1 is the outer radius from the rotor axis to the outer circumference of the rotor, R2 is the radial distance from the rotor axis to that end of the opening which is in the vicinity of the rotor axis, and R3 is the inside radius from the rotor axis to the inside circumference of the rotor,
• wherein at the opening a holding projection for the permanent magnet is provided, which comprises a section running around a corner of the permanent magnet and adhering to the permanent magnet and a straight end section adjoining it;
• wherein the holding projection protrudes substantially perpendicularly from a boundary of the opening into the opening.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung zusätzlich zu dem bestimmten technischen Merkmal des ersten Gesichtspunkts erfüllt jeder der Dauermagnete dann, wenn eine Schlitzanzahl q pro Pol pro Phase 2 (q = 2) beträgt, die als $$\mathrm{1,38}\leqq \left({\text{P}}^{\times }{\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}<\mathrm{1,84}$$

• ausgedrückte Gleichheit,
• wobei P die Anzahl der durch die Dauermagnete gebildeten Pole ist, und W_pm die Breite eines jeden der Dauermagnete in einer radialen Ebene des Rotors in einer quer zu dem Abstand zwischen zwei Polen des Dauermagnets verlaufenden Richtung ist.

According to a second aspect of the invention, in addition to the specific technical feature of the first aspect, each of the permanent magnets fulfills when a number of slots q per pole per phase is 2 (q = 2) which is as $$1.38\leqq \left({\text{P}}^{\times }{\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}<1.84$$

• expressed equality,
• where P is the number of poles formed by the permanent magnets, and W _{pm is} the width of each of the permanent magnets in a radial plane of the rotor in a direction transverse to the distance between two poles of the permanent magnet.

Da nach dem oben genannten ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung jede Öffnung mit einer geringen Permeabilität den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator ausgehenden Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse eines der durch die Dauermagnete gebildeten Magnetpols entgegengewirkt würde (sie dadurch ausgelöscht würden), wirken Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, in der Nähe der Längsachse nicht gegen Magnetflusslinien, die durch den Stator erzeugt werden (löschen sie diese nicht aus), und wird der Durchgang von Magnetflusslinien des Stators durch den vorherbestimmten Bereich beschränkt. Daher wird sowohl das magnetische Moment als auch das Reluktanzmoment wirksam verwendet, indem Magnetflusslinien der Dauermagnete, die in der Nähe der Längsachse Magnetflusslinien des Stators unnütz machen würden, beseitigt werden und die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert wird, während ein Drehmoment erhalten wird, das gleich oder größer als vor dem Ersatz des Abschnitts eines der Dauermagnete auf Seiten der Längsachse durch jede Öffnung ist. According to the first aspect of the present invention mentioned above, since each opening with a low permeability replaces the portion of one of the permanent magnets located in a predetermined area, which would generate directed magnetic flux lines such that magnetic flux lines emanating from the stator are in the vicinity of a longitudinal axis of one of the through the Permanent magnets formed magnetic pole would be counteracted (they would be extinguished), magnetic flux lines generated by the permanent magnets, near the longitudinal axis, do not act against magnetic flux lines generated by the stator (do not delete them), and the passage of Magnetic flux lines of the stator limited by the predetermined range. Therefore, both the magnetic moment and the reluctance moment are effectively used by eliminating magnetic flux lines of the permanent magnets that would make the stator magnetic flux lines near the longitudinal axis useless and reducing the use amount of the permanent magnets while obtaining a torque equal to or is larger than before the replacement of the section of one of the permanent magnets on the longitudinal axis side through each opening.

Darüber hinaus verbessert der Ersatz des Abschnitts des Dauermagnets durch die Öffnung die Ausgangsleistung bei hohen Geschwindigkeiten, da eine Verringerung der Magnetflusslinien der Dauermagnete eine Verringerung der induzierten Spannungskonstanten verursacht. Zusätzlich verursacht eine Gewichtsersparnis eine Verringerung der Trägheit.In addition, replacing the portion of the permanent magnet with the opening improves the output power at high speeds because a decrease in the magnetic flux lines of the permanent magnets causes a reduction in the induced voltage constants. In addition, saving weight causes a reduction in inertia.

Eine Verringerung der Magnetflusslinien der Dauermagnete verursacht eine Verringerung der eine magnetische Verzerrung (Magnetostriktion) verursachenden Raumharmonischen aufgrund einer Verringerung von Feldschwächebereichen (einer Verringerung eines Ausmaßes der Feldschwächung). Dies beschränkt die Erzeugung von Wärme, indem die Erzeugung von Wirbelströmen beeinflusst wird, und beschränkt die Entmagnetisierung, die durch eine Temperaturveränderung der Dauermagnete verursacht wird, was zu geringeren Kosten führt, da der Grad der Wärmebeständigkeit gesenkt werden kann.A reduction in the magnetic flux lines of the permanent magnets causes a reduction in the spatial harmonics causing a magnetic distortion (magnetostriction) due to a reduction of field weakening areas (a reduction in a degree of field weakening). This restricts the generation of heat by influencing the generation of eddy currents, and restrains the demagnetization caused by the temperature change of the permanent magnets, which leads to lower costs because the degree of heat resistance can be reduced.

Zusätzlich ist die Öffnung so gebildet, dass sie derartige Formabmessungen aufweist, dass ein radialer Abstand R2 von der Rotorachse des Rotors zu jenem Ende der Öffnung, die sich nahe an der Rotorachse befindet, in Bezug auf einen Außenradius R1 und einen Innenradius R3 des Rotors die Beziehungen erfüllt, die als 0,56 ≦ R2/R1 ≦ 0,84 und 0,54 ≦ R3/R2 ≦ 0,82 ausgedrückt sind, und dass sie in einer radial einwärts gerichteten Richtung beträchtlich weiter zu der Rotorachse hin verlängert ist, als sich lediglich die Magnetöffnung für den Dauermagnet erstreckt. Dies vermeidet die Erzeugung einer Sättigung in der äußeren Umfangsseite eines Magnetpols, indem eine Umleitung hergestellt wird, um zu verursachen, dass sich Magnetflusslinien, die von dem Stator entlang einer von zwei Querachsen für den Magnetpol in den Rotor eingedrungen sind, zu der anderen Querachse hin erstrecken. Diese Umleitung beschränkt die Weitergabe der Magnetflusslinien des Stators zu der äußeren Umfangsseite des Magnetpols.In addition, the opening is formed such that it has such shape dimensions that there is a radial distance R2 from the rotor axis of the rotor to that end of the opening which is close to the rotor axis with respect to an outer radius R1 and an inner radius R3 of the rotor fulfills the relationships expressed as 0.56 ≦ R2 / R1 ≦ 0.84 and 0.54 ≦ R3 / R2 ≦ 0.82, and extends considerably further in a radially inward direction towards the rotor axis is when only the magnet opening for the permanent magnet extends. This avoids the generation of saturation in the outer circumferential side of a magnetic pole by making a diversion to cause lines of magnetic flux that have entered the rotor from the stator along one of two transverse axes for the magnetic pole to the other transverse axis extend. This redirection limits the transmission of the magnetic flux lines of the stator to the outer peripheral side of the magnetic pole.

Daher wird das von den Magnetflusslinien des Stators erlangte Reluktanzmoment wirksam benutzt und werden überlagernde Harmonische unterdrückt. Dies führt zu einer Verringerung der Drehmomentwelligkeit zusammen mit einer Zunahme des gesamten Durchschnittsdrehmoments. Zusätzlich fördert die Vergrößerung der Fläche der Öffnungen die Gewichtsersparnis, und verursacht sie eine weitere Verringerung der Trägheit. Eine Verringerung der 12. und der 24. harmonischen Drehmomentkomponente und insbesondere eine beträchtliche Verringerung der 12. harmonischen Drehmomentkomponente unterdrückt das Auftreten eines Ruckelns bei der Beschleunigung beim Hinauffahren einer Schräge und verringert den Grad des elektromagnetischen Rauschens beträchtlich.Therefore, the reluctance moment obtained from the magnetic flux lines of the stator is effectively used and superimposed harmonics are suppressed. This results in a decrease in torque ripple along with an increase in the total average torque. In addition, increasing the area of the openings promotes weight saving and causes a further reduction in inertia. Decreasing the 12th and 24th harmonic torque components, and particularly significantly reducing the 12th harmonic torque component, suppresses the occurrence of jerky acceleration when ramping up a slope and considerably reduces the level of electromagnetic noise.

Folglich wird eine billige elektrische Drehmaschine verwirklicht, die im Antriebsbetrieb einen qualitativ hochwertigen Betrieb mit einer hohen Energiedichte bereitstellt.As a result, a cheap electric lathe is realized which provides a high quality operation with a high energy density in the driving operation.

Da nach dem oben genannten zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung im Fall eines Aufbaus, bei dem eine Schlitzanzahl q pro Pol pro Phase 2 beträgt, ein Verhältnis von (P^×W_pm)/R1 auf größer als oder gleich 1,38, aber geringer als 1,84 eingerichtet ist, wird die Verwendungsmenge der Dauermagnete weiter als in dem Fall verringert, in dem die Dauermagnete so positioniert sind, dass sie sich bis zu der Seite der Längsache erstrecken. Im Besonderen wird die Verwendung der Dauermagnete bei dem Wert von 1,38 um 24,7 % verringert, während ein Höchstdrehmoment erhalten wird, das dem bisherigen gleich oder größer als dieses ist.According to the second aspect of the present invention mentioned above, since, in the case of a structure in which a slot number q per pole per phase is 2, a ratio of (P ^× W _pm ) / R1 is greater than or equal to 1.38 but less than 1.84 is set, the use amount of the permanent magnets is further reduced than in the case where the permanent magnets are positioned to extend to the longitudinal axis side. In particular, the use of the permanent magnets is reduced by 24.7% at the value of 1.38 while obtaining a maximum torque that is equal to or greater than the previous one.

FigurenlisteFigure list

• 1 ist eine Draufsicht auf einen Rotor und einen Stator einer elektrischen IPM-Drehmaschine, die Merkmale der Erfindung verkörpert. 1 Fig. 4 is a top view of a rotor and stator of an IPM electric lathe embodying features of the invention.
• 2 ist eine diagrammatische Ansicht eines Rotors, der Merkmale der Erfindung verkörpert, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Wicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψ_r ) nur durch die nicht dargestellten bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen. 2nd Fig. 3 is a diagrammatic view of a rotor embodying features of the invention, the stator having windings energized with electric current, but not including the permanent magnets and the lines of magnetic flux ( ψ _r ) are only generated by the energized stator windings, not shown, during operation in a drive mode under low load conditions.
• 3 ist eine 2 ähnliche Ansicht, wobei der Stator keinen Strom aufweist und die Magnetflusslinien (ψ_m ) von den Nordpolen (N) zu den Südpolen (S) nur durch die Dauermagnete, die in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungsbedingungen, erzeugt werden. 3rd is a 2nd similar view, the stator has no current and the magnetic flux lines ( ψ _m ) from the north poles (N) to the south poles (S) only by the permanent magnets, which are accommodated in magnet openings in the rotor, during operation in a drive mode under low load conditions.
• 4 ist eine Darstellung, die Drehmomenteigenschaften in Bezug auf verschiedene Grade von Stromphasen für einen IPM-Motor vom V-Typ zeigt, der einen herkömmlichen Rotor umfasst, welcher mit einer Öffnung ausgeführt ist, die nicht groß ist und sich an der Seite der Längesachse jedes der Dauermagnete befindet; 4th FIG. 12 is a graph showing torque characteristics with respect to various degrees of current phases for a V-type IPM motor that includes a conventional rotor that is formed with an opening that is not large and is located on the side of the longitudinal axis of each of the Permanent magnets located;
• 5A ist eine diagrammatische Ansicht des herkömmlichen Rotors, wobei der Stator keinen Strom aufweist und die Magnetflusslinien (ψ_m ) nur durch die Dauermagnete, die in Magnetöffnungen in dem Rotor aufgenommen sind, erzeugt werden. 5A Figure 3 is a diagrammatic view of the conventional rotor with the stator de-energized and the lines of magnetic flux ( ψ _m ) are only generated by the permanent magnets that are accommodated in magnet openings in the rotor.
• 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs in der Nachbarschaft einer jeden der Längsachsen des in 5A gezeigten Rotors, die ein Vektorfeld (V_m) angibt, das nur durch die Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, ausgebildet wird. 5B 10 is an enlarged view of an area in the vicinity of each of the longitudinal axes of FIG 5A shown rotor, which indicates a vector field (V _m ), which is formed only by the magnetic flux lines, which are generated by the permanent magnets.
• 6A ist eine 5A ähnliche Ansicht, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Statorwicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψ_r ) nur durch die bestromten Statorwicklungen während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter maximaler Belastung erzeugt werden. 6A is a 5A Similar view, wherein the stator has stator windings energized with electric current, but the permanent magnets are not included and the magnetic flux lines ( ψ _r ) are only generated by the energized stator windings during operation in a drive mode under maximum load.
• 6B ist eine 5B ähnliche vergrößerte Ansicht, die ein Vektorfeld (V_r) angibt, das nur durch die Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet wird. 6B is a 5B similar enlarged view indicating a vector field (V _r ), which is formed only by the magnetic flux lines, which are generated by the energized stator windings.
• 7 ist ein Diagramm eines Modells, das eine Beziehung der Vektorverteilung durch die Dauermagnete jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, in Bezug auf die Vektorverteilung durch die bestromten Statorwicklungen in einem Bereich an der äußeren Umfangsseite des Magnetpols des in 5A gezeigten herkömmlichen Rotors während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter maximaler Belastung zeigt. 7 FIG. 12 is a diagram of a model showing a relationship of the vector distribution through the permanent magnets of each pair that forms a magnetic pole with respect to the vector distribution through the energized stator windings in a region on the outer peripheral side of the magnetic pole of FIG 5A conventional rotor shown during operation in a drive mode under maximum load.
• 8 ist eine Darstellung, die die Übereinstimmung des Drehmoments mit der Phase des Eingangsstroms in Bezug auf den IPM-Motor vom V-Typ, der den in 5A gezeigten Rotor enthält, zeigt. 8th FIG. 12 is a graph showing the correspondence of the torque with the phase of the input current with respect to the V-type IPM motor that is shown in FIG 5A contains the rotor shown.
• 9 ist eine 5A und 6A ähnliche Ansicht, wobei die Magnetflusslinien (ψ_r ) nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringer Belastung. 9 is a 5A and 6A similar view, where the magnetic flux lines ( ψ _r ) are only generated by the energized stator windings during operation in a drive mode under low load.
• 10 ist eine den 5A, 6A und 9 ähnliche Ansicht, die in einem Antriebsmodus unter geringer Belastung aber zusätzlich zu den synthetischen Magnetflusslinien (ψ_s) Flussfließwege enthält, die durch die Flussfließverteilung der synthetischen Magnetflusslinien (ψ_s) definiert sind, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien (ψ_m ), die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien (ψ_r ), die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden. 10th is one 5A , 6A and 9 Similar view, which in a drive mode under low load contains flux flow paths in addition to the synthetic magnetic flux lines (ψ _s ), which are defined by the flux flow distribution of the synthetic magnetic flux lines (ψ _s ), which are determined by the combined effect of magnetic flux lines ( ψ _m ) generated by the permanent magnets and magnetic flux lines ( ψ _r ), which are generated by the energized stator windings.
• 11 ist ein Diagramm, das die Schwankung des Ausgangsdrehmoments und die Rate der Verringerung der Drehmomentwelligkeit zeigt, wenn jeder der eingebetteten Dauermagnete in einem Rotor, der Merkmale der Erfindung verkörpert, verkürzt ist, wobei der in den 5A, 6A und 9 gezeigte Rotor zum Vergleich und als Basiseinheit verwendet wird. 11 FIG. 10 is a graph showing output torque variation and rate of torque ripple reduction when each of the embedded permanent magnets is shortened in a rotor embodying features of the invention, which is shown in FIGS 5A , 6A and 9 rotor shown for comparison and used as a base unit.
• 12 ist ein Diagramm, das die Schwankung der Raumharmonischen der 5. Ordnung zeigt, wenn jeder der eingebetteten Dauermagnete in dem Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, verkürzt ist. 12th FIG. 5 is a graph showing the fluctuation of the 5th order spatial harmonic when each of the embedded permanent magnets in the rotor embodying the features of the invention is shortened.
• 13 ist ein Diagramm, das einen Vergleich von Prozentsätzen von Drehmomenten, die erzeugt werden, wenn der in den 5A, 6A und 9 gezeigte herkömmliche Rotor während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen verwendet wird, mit Prozentsätzen von Drehmomenten, wenn der Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen verwendet wird, zeigt. 13 is a graph comparing percentages of torques generated when in the 5A , 6A and 9 The conventional rotor shown is used during low load drive mode operation with percentages of torque when the rotor embodying the features of the invention is used during low load drive mode operation.
• 14 ist ein 13 ähnliches Diagramm, das aber einen Vergleich von Prozentsätzen von Drehmomenten, die erzeugt werden, wenn der in den 5A, 6A und 9 gezeigte herkömmliche Rotor während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung verwendet wird, mit Prozentsätzen von Drehmomenten, wenn der Rotor, der die Merkmale der Erfindung verkörpert, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung verwendet wird, zeigt. 14 is a 13 Similar diagram, but a comparison of percentages of torques that are generated when in the 5A , 6A and 9 The conventional rotor shown is used during operation in a drive mode under a maximum load, with percentages of torques when the rotor embodying the features of the invention is used during operation in a drive mode under a maximum load.
• 15 ist eine 2 ähnliche Ansicht, wobei der Stator mit elektrischem Strom bestromte Statorwicklungen aufweist, aber wobei die Dauermagnete nicht enthalten sind und die Magnetflusslinien (ψ_r ) nur durch die nicht dargestellten bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 15 is a 2nd Similar view, wherein the stator has stator windings energized with electric current, but the permanent magnets are not included and the magnetic flux lines ( ψ _r ) are only generated by the energized stator windings, not shown, during operation in a drive mode under a maximum load.
• 16 ist eine den 2 und 15 ähnliche Ansicht, die aber synthetische Magnetflusslinien (ψ_s) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen. 16 is one 2nd and 15 Similar view, but including synthetic magnetic flux lines (ψ _s ), which are formed by the combined action of magnetic flux lines generated by the permanent magnets and magnetic flux lines generated by the energized stator windings during operation in a drive mode under low Charges.
• 17 ist eine den 2, 15 und 16 ähnliche Ansicht, die aber synthetische Magnetflusslinien (ψ_s) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 17th is one 2nd , 15 and 16 Similar view, but which contains synthetic magnetic flux lines (ψ _s ), which are formed by the combined action of magnetic flux lines generated by the permanent magnets and magnetic flux lines generated by the energized stator windings during operation in a drive mode under one Maximum load.
• 18 ist eine diagrammatische Ansicht eines Vergleichsaufbaus eines Rotors zum Vergleich mit dem Aufbau der in 17 gezeigten Ausführungsform, die synthetische Magnetflusslinien (ψ_s) enthält, welche durch die kombinierte Wirkung von Magnetflusslinien, die durch die Dauermagnete erzeugt werden, und Magnetflusslinien, die durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, ausgebildet werden, während eines Betriebs in einem Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung. 18th FIG. 12 is a diagrammatic view of a comparative structure of a rotor for comparison with the structure of FIG 17th Embodiment shown, which includes synthetic magnetic flux lines (ψ _s ), which are formed by the combined action of magnetic flux lines, which are generated by the permanent magnets, and magnetic flux lines, which are generated by the energized stator windings, during operation in a drive mode under a maximum load .
• 19 ist eine Darstellung des augenblicklichen Drehmoments in dem durchschnittlichen Drehmoment in Bezug auf den elektrischen Winkel, das durch den Aufbau A der in 17 gezeigten Ausführungsform erzeugt wird, und jenes des in 18 gezeigten Vergleichsaufbaus B. 19th is a plot of the instantaneous torque in the average torque with respect to the electrical angle created by the construction A of the one in FIG 17th shown embodiment is generated, and that of the in 18th shown comparison structure B.
• 20 ist ein Diagramm, das den Prozentsatz jeder Harmonischen, die der in 19 gezeigten Wellenform des augenblicklichen Drehmoments überlagert ist, für jeden aus dem in 17 gezeigten Aufbau A der vorliegenden Ausführungsform und dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B zeigt. 20 is a graph showing the percentage of each harmonic that the in 19th shown waveform of the instantaneous torque is superimposed for everyone from the in 17th Structure A of the present embodiment shown in FIG 18th shown comparison structure B shows.
• 21 ist ein Diagramm, das den Prozentsatz jedes Gehalts der mit einem Zahn verbundenen Flusswellenform für jeden aus dem in 17 gezeigten Aufbau A der vorliegenden Ausführungsform und dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B zeigt. 21 is a graph showing the percentage of each tooth flow flux waveform content for each of the in 17th Structure A of the present embodiment shown in FIG 18th shown comparison structure B shows.
• 22 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf R2/R1 als Parameter, wobei R2 der radiale Abstand jener Endwand einer jeden der Flussbarrieren 17c, die sich näher an der Rotorachse befindet, von der Rotorachse ist, und R1 der Außenradius des Rotors ist. 22 is a plot of torque with respect to R2 / R1 as a parameter, where R2 the radial distance of that end wall of each of the river barriers 17c , which is closer to the rotor axis, is from the rotor axis, and R1 is the outer radius of the rotor.
• 23 ist eine Darstellung des Drehmoments in Bezug auf R1/R2 als Parameter, wobei R1 der Innenradius des Rotors ist, und R2 der radiale Abstand jener Endwand einer jeden der Flussbarrieren 17c, die sich näher an der Rotorachse befindet, von der Rotorachse ist. 23 is a plot of torque with respect to R1 / R2 as a parameter, where R1 is the inside radius of the rotor, and R2 the radial distance of that end wall of each of the river barriers 17c , which is closer to the rotor axis, is from the rotor axis.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird eine (werden) Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1 bis 17 zeigen eine Ausführungsform einer elektrischen IPM-Drehmaschine nach der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dreht sich ein Rotor nur zu Erläuterungszwecken in eine solche Richtung, dass er sich zum Beispiel in Bezug auf eine Stator in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (CCW: counterclockwise, gegen den Uhrzeigersinn) dreht.An embodiment (s) of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The 1 to 17th show an embodiment of an electrical IPM lathe according to the present invention. In the following description of the preferred embodiment, a rotor rotates in a direction for illustrative purposes only, for example, that it rotates in a counterclockwise direction (CCW: counterclockwise) with respect to a stator.

In 1 umfasst eine elektrische Drehmaschine oder ein Motor 10 einen Stator 11, der in der Form einer im Allgemeinen zylinderförmigen Gestaltung geformt ist, und einen Rotor 12, der von diesem Stator 11 umgeben ist, auf einer Drehachse oder einer Rotorachse drehbar ist, und fest mit einer Antriebswelle 13, die koaxial mit der Drehachse angeordnet ist, gekoppelt ist. Die elektrische Drehmaschine 10 erbringt eine Leistung, die an Spezifikationen angepasst ist, welche für eine Kraftquelle eines Hybridfahrzeugs (HEV) oder eines Elektrofahrzeugs (EV) erforderlich ist, so wie ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug als Kraftquelle erforderlich ist, oder an Spezifikationen angepasst ist, die für eine eingebaute Kraftquelle in jedem der Antriebsräder eines Fahrzeugs erforderlich ist.In 1 includes an electric lathe or a motor 10th a stator 11 , which is shaped in the form of a generally cylindrical shape, and a rotor 12th by this stator 11 is surrounded, is rotatable on an axis of rotation or a rotor axis, and fixed to a drive shaft 13 , which is arranged coaxially with the axis of rotation, is coupled. The electric lathe 10th provides a performance that is adapted to specifications that are required for a power source of a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV), such as an internal combustion engine is required for a vehicle as a power source, or is adapted to specifications that are required for a built-in one Power source is required in each of the drive wheels of a vehicle.

Der Stator 11 ist mit mehreren Statorzähnen 15 ausgeführt, die sich auf eine solche Weise in radialen Richtungen von der Rotorachse erstrecken, dass ein Innenumfang 15a des Stators 11 und ein Außenumfang 12a des Rotors 12 einander mit einem dazwischen befindlichen Zwischenraum G gegenüberliegen. Der Stator 11 ist mit dreiphasigen Wicklungen umwickelt, die jeweils für jede Phase eine verteilte Wicklung darstellen (nicht dargestellt), um Statorwicklungen zu bilden, die fähig sind, einen Magnetfluss zu erzeugen, der mit dem Rotor 12 in Wechselwirkung tritt, um ein Rotordrehmoment zu erzeugen.The stator 11 is with several stator teeth 15 executed which extend in radial directions from the rotor axis in such a way that an inner circumference 15a of the stator 11 and an outer circumference 12a of the rotor 12th face each other with a gap G therebetween. The stator 11 is wrapped with three-phase windings, each of which is a distributed winding for each phase (not shown) to form stator windings that are capable of generating a magnetic flux that communicates with the rotor 12th interacts to produce a rotor torque.

Der Rotor 12 ist als Rotor eines IPM-Motors (Motors mit innenliegenden Dauermagneten) ausgeführt; und darin sind mehrere Sätze von Dauermagneten 12 eingebettet, wobei jeder Satz pro Pol ein Paar von Dauermagneten 16 aufweist, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, die sich zu dem Außenumfang 12a hin öffnet. Für die Dauermagnete 16 jedes Paars ist der Rotor 12 mit einem Satz von Öffnungen 17 ausgeführt, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, welche sich zu dem Außenumfang 12a hin öffnet, um die Dauermagnete 16, die jeweils über ihre Länge hinweg das gleiche rechteckige Querschnittprofil aufweisen und sich in der Achsenrichtung entlang der Rotorachse erstrecken, fest aufzunehmen, indem gestattet wird, dass ihre Ecken 16a in den Satz von Öffnungen 17 eingesetzt werden.The rotor 12th is designed as a rotor of an IPM motor (motor with internal permanent magnets); and there are several sets of permanent magnets in it 12th embedded, with each set a pair of permanent magnets per pole 16 has, which are arranged in a "V" -shaped configuration that extends to the outer circumference 12a opens. For permanent magnets 16 each pair is the rotor 12th with a set of openings 17th executed, which are arranged in a "V" -shaped design, which extends to the outer circumference 12a opens to the permanent magnets 16 , each having the same rectangular cross-sectional profile along its length and extending in the axial direction along the rotor axis, by allowing their corners 16a in the set of openings 17th be used.

Die Öffnungen 17 jedes Satzes, die in einer „V“förmigen Gestaltung angeordnet sind, umfassen Magnetöffnungen 17a, die so gestaltet sind, dass sie die Dauermagnete 16 des entsprechenden Paars aufnehmen und einschließen, und Öffnungen 17b und 17c, die über jeden der Dauermagnete 16 angeordnet sind und voneinander in der Richtung seiner Breite getrennt sind und als Flussbarrieren dienen, um zu verhindern, dass sich der Magnetfluss um den Dauermagnet 16 dreht (nachstehend als „Flussbarrieren“ 17b und 17c) bezeichnet. Jeder Satz von Öffnungen 17, die in einer „V“förmigen Gestaltung angeordnet sind, weist eine Mittelbrücke 20 auf, die sich zwischen den Öffnungen 17c, welche sich zwischen den Dauermagneten 16 jedes Paars befinden, in einer radialen Richtung von der Rotorachse erstreckt, um die Innen- und die Außenkante, welche die Öffnung definieren, zu verbinden, um die Dauermagnete gegen die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor 12 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, in Position zu halten.The openings 17th Each set arranged in a “V” shape includes magnetic openings 17a that are designed to be the permanent magnets 16 of the corresponding pair and include and openings 17b and 17c that over each of the permanent magnets 16 are arranged and separated from each other in the direction of its width and serve as flow barriers to prevent the magnetic flux from being around the permanent magnet 16 turns (hereinafter referred to as "river barriers" 17b and 17c ) designated. Every set of openings 17th , which are arranged in a "V" shape, has a central bridge 20 on that between the openings 17c which are between the permanent magnets 16 each pair are located in a radial direction from the rotor axis around the inner and outer edges, which define the opening, to connect the permanent magnets against the centrifugal force that is generated when the rotor 12th spins at a high speed to hold in place.

In dieser elektrischen Drehmaschine 10 bilden Öffnungen, die sich jeweils zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 15 des Stators 11 befinden, Schlitze 18, in die Statorwicklungen eingesetzt sind, um Spulengruppen um die Statorzähne 15 zu bilden. Andererseits ist jeder der acht Sätze von Dauermagneten 16 an dem Stator 12 zu den entsprechenden sechs der Statorzähne 15 des Stators 11 gerichtet. Kurz gesagt ist diese elektrische Drehmaschine 10 so gestaltet, dass jeder Pol, der durch ein Paar von Dauermagneten 16 an dem Rotor 12 gebildet ist, zu den benachbarten sechs Schlitzen 18 des Stators 11 gerichtet ist. Das bedeutet, dass die elektrische Drehmaschine 10 als Drehstrom-IPM-Motor ausgeführt ist, in dem die beiden zueinander gerichteten Seiten eines Paars von Magneten in jedem zweiten Magnetpol die Nordpole aufweisen, während die beiden zueinander gerichteten Seiten eines Paars von Magneten in dem benachbarten Magnetpol die Südpole aufweisen, und ein 48-Schlitz-Stator in verteilten Wicklungen umwickelt ist, um Spulen zu bilden, wobei jede unter jeder Phase einen Spulenabstand in elektrischen Grad von fünf Statorzähnen aufweist, wodurch 8 Magnetpole (4 Paare von Magnetpolen) gebildet werden. Mit anderen Worten ist die elektrische Drehmaschine 10 als Aufbau vom IPM-Typ ausgeführt, in dem (Schlitzanzahl pro Pol und Phase q) = {(Schlitzanzahl)/(Polanzahl)}/(Phasenanzahl) = 2 ist.In this electric lathe 10th form openings, each between two adjacent stator teeth 15 of the stator 11 are slots 18th , in which stator windings are inserted, around coil groups around the stator teeth 15 to build. On the other hand, each of the eight sets of permanent magnets 16 on the stator 12th to the corresponding six of the stator teeth 15 of the stator 11 directed. In short, this is an electric lathe 10th designed so that each pole is held by a pair of permanent magnets 16 on the rotor 12th is formed to the adjacent six slots 18th of the stator 11 is directed. That means the electric lathe 10th is designed as a three-phase IPM motor, in which the two mutually facing sides of a pair of magnets in every second magnetic pole have the north poles, while the two mutually facing sides of a pair of magnets in the adjacent magnetic pole have the south poles, and a 48- Slot stator is wrapped in distributed windings to form coils, each under each phase having an electrical degree coil spacing of five stator teeth, whereby 8 magnetic poles ( 4th Pairs of magnetic poles) are formed. In other words, the electric lathe 10th designed as an IPM type structure in which (number of slots per pole and phase q) = {(number of slots) / (number of poles)} / (number of phases) = 2.

Dies ermöglicht, dass der Rotor 12 in einem Antriebsmodus arbeitet, indem die Statorwicklungen, die in den Schlitzen 18 des Stators 11 aufgenommen sind, bestromt werden, um Magnetflusslinien zu erzeugen, die sich von den Statorzähnen 15 radial einwärts gerichtet in den gegenüberliegenden Rotor 12 erstrecken. In diesem Fall wird bei der elektrischen Drehmaschine 10 (Stator 11 und Rotor 12) ein Reluktanzmoment, das danach trachtet, den Flussfließweg zu verkürzen, mit einem magnetischen Moment, das von den Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen den Dauermagneten 16 stammt, kombiniert, um ein zusammengesetztes Drehmoment zu erzeugen. Daher wird elektrische Energie, die durch einen Strom erzeugt wird, der in die Statorwicklungen eingespeist wird, von einer Antriebswelle, die in Bezug auf den Stator 11 mit dem Rotor 12 drehbar ist, als mechanische Energie entnommen.This allows the rotor 12th works in a drive mode by the stator windings that are in the slots 18th of the stator 11 are energized to create lines of magnetic flux that extend from the stator teeth 15 directed radially inward into the opposite rotor 12th extend. In this case, the electric lathe 10th (Stator 11 and rotor 12th ) a reluctance moment that seeks to shorten the flux flow path, with a magnetic moment derived from the attraction and repulsion forces between the permanent magnets 16 comes, combined to produce a composite torque. Therefore, electrical energy generated by a current that is fed into the stator windings is from a drive shaft that is related to the stator 11 with the rotor 12th is rotatable, taken as mechanical energy.

Jeder aus dem Stator 11 und dem Rotor 12 umfasst mehrere Schichten, die in einer gestapelten Beziehung angeordnet sind. Jede der Schichten ist aus einem elektrischen Stahl wie etwa Siliziumstahl gebildet. Die Schichten werden durch Befestigungsmittel 19 zu einer passenden axialen Dicke für ein gewünschtes Ausgangsdrehmoment axial gestapelt.Everyone from the stator 11 and the rotor 12th includes multiple layers arranged in a stacked relationship. Each of the layers is formed from an electrical steel such as silicon steel. The layers are made using fasteners 19th axially stacked to a suitable axial thickness for a desired output torque.

Die elektrische Drehmaschine 10 weist für jede Phase eine Spulengruppe auf, die in Schlitzen 18 in einer verteilten Wicklung aufgenommen ist, so dass wie in 2 veranschaulicht für jeden Satz von Statorzähnen 15, die zu einem Paar von Dauermagneten 16, welche einen Magnetpol bilden, gerichtet sind, ein durch die bestromten Statorwicklungen erzeugter Flussfließweg einen Flussfließweg (von Magnetflusslinien, die nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden) definiert, der zwischen den Schlitzen 18 durch den Stator 11 radial einwärts verläuft, nachdem er sich in der Nähe des Außenumfangs des Stators 11, d.h., hinter dem Satz von Statorzähnen 15 in einer Umfangsrichtung bewegt hat, um in den Rotor 15 einzudringen und durch diesen zu verlaufen. Die Dauermagnete 16 jedes Paars sind in den Magnetöffnungen 17a eines in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Satzes von Öffnungen 17, die entlang des Flussfließwegs der Magnetflusslinien ψ_r , welche nur durch die bestromten Statorwicklungen erzeugt werden, gebildet sind, mit anderen Worten so gebildet sind, dass sie den Aufbau dieser Magnetflusslinien ψ_r nicht verhindern, aufgenommen.The electric lathe 10th has a coil group for each phase, which is in slots 18th is accommodated in a distributed winding, so that as in 2nd illustrated for each set of stator teeth 15 that lead to a pair of permanent magnets 16 , which form a magnetic pole, are directed, a flux flow path generated by the energized stator windings defines a flux flow path (of magnetic flux lines generated only by the energized stator windings) that is between the slots 18th through the stator 11 extends radially inward after it is close to the outer circumference of the stator 11 , ie, behind the set of stator teeth 15 has moved in a circumferential direction to in the rotor 15 to penetrate and run through it. The permanent magnets 16 each pair are in the magnet openings 17a a set of openings arranged in a "V" shape 17th that run along the flux flow path of the magnetic flux lines ψ _r which are generated only by the energized stator windings are formed, in other words are formed so that they build the lines of magnetic flux ψ _r not prevent being added.

Die durch die Dauermagnete 16 erzeugten Flussfließwege (der Magnetflusslinien ψ_m , die nur durch die Dauermagnete erzeugt werden), die durch eine wie in 3 veranschaulichte Flussfließverteilung definiert sind, verlaufen nur senkrecht von den Nordpolen (N-Polen) an den einen Seiten der Dauermagnete 16 jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, und dringen senkrecht in die Südpole (S-Pole) an entgegengesetzten Seiten der Dauermagnete 16 ein. Im Besonderen verläuft jeder der Flussfließwege nach dem Eindringen in den Stator 11 von den entsprechenden Statorzähnen 15 in der Nähe des Außenumfangs des Stators 11 in einer Umfangsrichtung.The through permanent magnets 16 generated flux flow paths (the magnetic flux lines ψ _m , which are only produced by the permanent magnets), which are produced by a like in 3rd illustrated flow flow distribution are defined, run only perpendicularly from the north poles (N-poles) on one side of the permanent magnets 16 each pair that forms a magnetic pole and penetrate perpendicularly into the south poles (S poles) on opposite sides of the permanent magnets 16 a. In particular, each of the river flow paths runs after entering the stator 11 from the corresponding stator teeth 15 near the outer circumference of the stator 11 in a circumferential direction.

Bei dem IPM-Aufbau, in dem die Dauermagnete 16 jedes Paars in den Rotor 12 eingebettet sind und in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, wird eine Richtung der Flusslinien, die durch jeden der Magnetpole gebildet wird, d.h., eine Mittelachse zwischen den Dauermagneten 16 jedes Paars, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, als eine Längsachse (d-Achse) bezeichnet, und wird eine Mittelachse, die in Bezug auf die Längsachse elektrische und magnetische Orthogonalität zeigt, zwischen benachbarten Dauermagneten 16 zwischen benachbarten Magnetpolen als Querachse (q-Achse) bezeichnet. In dem Rotor 12 erstrecken sich radial innere Öffnungen 17c, die sich an der Seite der LÄngsachse jedes Satzes von Öffnungen 17, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, befinden, radial einwärts zu der Rotorachse, und sind sie dazu gestaltet, die Funktion von Flussbarrieren 17c auszuführen. Passende Formabmessungen der Flussbarrieren 17c jedes Satzes von Öffnungen 17, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, werden später beschrieben werden.In the IPM structure in which the permanent magnets 16 each pair in the rotor 12th are embedded and arranged in a "V" shape, a direction of the flux lines formed by each of the magnetic poles becomes, that is, a central axis between the permanent magnets 16 each pair arranged in a "V" shape is referred to as a longitudinal axis (d-axis) and becomes a central axis, which shows electrical and magnetic orthogonality with respect to the longitudinal axis, between adjacent permanent magnets 16 between adjacent magnetic poles referred to as the transverse axis (q axis). In the rotor 12th extend radially inner openings 17c located on the side of the longitudinal axis of each set of openings 17th , which are arranged in a "V" shape, are located radially inward of the rotor axis, and are designed to function as flow barriers 17c to execute. Suitable shape dimensions of the river barriers 17c each set of openings 17th arranged in a "V" shape will be described later.

In dieser elektrischen Drehmaschine 10 ermöglicht dies, dass sich durch die Statorwicklungen erzeugten Flusslinien ψ_r , die in radial einwärts gerichteten Richtungen von den Statorzähnen 15 in den Rotor 12 eingedrungen sind, nahe an dem Innenumfang (der Rotorachse) auf eine solche Weise weiter einwärts bewegen, dass sie nicht in den radial auswärts befindlichen Bereich der Öffnungen 17 jedes Satzes, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, eindringen, bevor sie zu den Statorzähnen 15 zurückkehren, wie in 2 veranschaulicht ist. Mit einem Wort ist die elektrische Drehmaschine 10 als IPM-Motor vom V-Typ ausgeführt, der einen Rotor 12 umfasst, welcher in der Nähe der Längsachsen mit Öffnungen ausgeführt ist.In this electric lathe 10th this enables flux lines generated by the stator windings ψ _r that are in radially inward directions from the stator teeth 15 in the rotor 12th have penetrated close to the inner circumference (the rotor axis) further in such a way that they do not enter the radially outward area of the openings 17th each set, which are arranged in a "V" shape, penetrate before going to the stator teeth 15 return as in 2nd is illustrated. In a word is the electric lathe 10th designed as a V-type IPM motor with a rotor 12th comprises, which is designed in the vicinity of the longitudinal axes with openings.

Ferner umfasst die elektrische Drehmaschine 10 zur Verhinderung einer schweren Überlagerung der 5. und der 7. Raumharmonischen auf den Flusslinien ψ_r , die durch die Statorwicklungen erzeugt werden und von Statorzähnen 15, die den Längsachsen entsprechen, in radial einwärts gerichteten Richtungen in den Rotor 12 eindringen, Mittelnuten (Mittenregulierungsnuten) 21, die in dem Außenumfang des Rotors 12 gebildet sind und sich jeweils auf Längsachsen befinden. Jede der Mittelnuten 21 erstreckt sich parallel zu dem Innenfang 15a eines der entsprechenden Statorzähne 15 (in einer Richtung entlang der Rotorachse).The electric lathe also includes 10th to prevent heavy superposition of the 5th and 7th harmonics on the river lines ψ _r generated by the stator windings and stator teeth 15 , which correspond to the longitudinal axes, in radially inward directions in the rotor 12th penetrate, center grooves (center regulation grooves) 21 that in the outer circumference of the rotor 12th are formed and are each on longitudinal axes. Each of the center grooves 21 extends parallel to the inner catch 15a one of the corresponding stator teeth 15 (in a direction along the rotor axis).

In der elektrischen Drehmaschine 10 mit dem IPM-Aufbau, in dem Dauermagnete 16 in einer „V“-förmigen Gestaltung in den Rotor 12 eingebettet sind, ist das Drehmoment T durch die folgende Gleichung (1) als $$\text{T}={\text{P}}_{\text{P}}\left\{{\mathrm{\psi }}_{\text{m}}{\text{i}}_{\text{q}}+\left({\text{L}}_{\text{d}}-{\text{L}}_{\text{q}}\right){\text{i}}_{\text{d}}{\text{i}}_{\text{q}}\right\}$$

• ausgedrückt, wobei
• P_p die Anzahl der Polpaare ist, ψ_m die Flusslinien von Magneten sind, die mit dem Stator (Statorzähnen 15) verkettet sind,
• i_d der Strom der Längsachse ist, i_q der Strom der Querachse ist,
• L_d die Induktivität der Längsachse ist, und L_q die Induktivität der Querachse ist.

In the electric lathe 10th with the IPM structure, in the permanent magnet 16 in a "V" shape in the rotor 12th are embedded, the torque T is given by the following equation (1) $$\text{T}={\text{P}}_{\text{P}}\left\{{\mathrm{\psi }}_{\text{m}}{\text{i}}_{\text{q}}+\left({\text{L}}_{\text{d}}-{\text{L}}_{\text{q}}\right){\text{i}}_{\text{d}}{\text{i}}_{\text{q}}\right\}$$

• expressed where
• P _{p is} the number of pole pairs, ψ _m are the flux lines of magnets that are connected to the stator (stator teeth 15 ) are chained,
• i _{d is} the current of the longitudinal axis, i _{q is} the current of the transverse axis,
• L _{d is} the inductance of the longitudinal axis, and L _{q is} the inductance of the transverse axis.

Wie in 4 gezeigt wird durch einen Betrieb mit der Stromphase, bei der die Summe des magnetischen Moments T_m und des Reluktanzmoments T_r den Höchstwert erreicht, ein hocheffizienter Betrieb mit einem hohen Drehmoment der elektrischen Drehmaschine 10 bereitgestellt.As in 4th an operation with the current phase, in which the sum of the magnetic torque T _m and the reluctance torque T _{r reaches} the maximum value, shows a highly efficient operation with a high torque of the electric lathe 10th provided.

Unter Bezugnahme auf 5A bis 6B sind im Fall eines Vergleichsrotors 12A nach der verwandten Technologie die Flussbarrieren 17c (siehe 1 bis 3) in der Form von Öffnungen, die sich an der Seite der Längsachse befinden, durch Flussbarrieren 17d ersetzt. Die Flussbarrieren 17d sind hinsichtlich der Formabmessungen im Allgemeinen mit Flussbarrieren 17b, die sich an den radial äußeren Seiten der in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 jedes Satzes befinden, identisch. Im Hinblick auf den Vergleichsrotor 12A sind die Flussfließwege durch die Dauermagnete 16 durch eine in 5A veranschaulichte Flussfließverteilung definiert. Die Magnetflusslinien ψ_m , die durch die Magnete erzeugt werden, definieren Vektoren V_m, die wie durch ein Vektorfeld in 5B angegebene Richtungen aufweisen. Zusätzlich sind Magnetflusslinien ψ_r , die durch bestromte Statorwicklungen, welche in Schlitzen 18 aufgenommen sind, erzeugt werden, durch eine in 6A veranschaulichte Flussfließverteilung angegeben und definieren sie Vektoren V_r, die wie durch ein Vektorfeld in 6B angegebene Richtungen aufweisen.With reference to 5A to 6B are in the case of a comparison rotor 12A according to the related technology, the river barriers 17c (please refer 1 to 3rd ) in the form of openings located on the side of the longitudinal axis through flow barriers 17d replaced. The river barriers 17d are generally with flow barriers in terms of shape dimensions 17b which are located on the radially outer sides of the openings arranged in a “V” shape 17th of each sentence are identical. With regard to the comparison rotor 12A are the flux flow paths through the permanent magnets 16 through an in 5A illustrated flow flow distribution defined. The magnetic flux lines ψ _m generated by the magnets define vectors V _m which are generated by a vector field in 5B have specified directions. In addition there are lines of magnetic flux ψ _r by energized stator windings, which are in slots 18th are generated, generated by an in 6A illustrated flow flow distribution and define vectors V _r that are represented by a vector field in 6B have specified directions.

Die elektrische Drehmaschine, die den Rotor 12A von der oben genannten Art umfasst, wird durch Vorrücken eines Phasenwinkels des Stroms betrieben, um im Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung ein hohes Drehmoment mit einer hohen Effizienz zu erzeugen. Unter dieser Bedingung wird der Rotor 12A nach der verwandten Technologie in einem Zustand betrieben, in dem Magnetflusslinien ψ_m der Magnete und Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen in einem kleinen Bereich A1 (siehe 6B), der sich von dem Satz der in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 radial auswärts und in der Nähe der Längsachse befindet, entgegengesetzte Felder erzeugen, so dass das Reluktanzmoment T_r das magnetische Moment T_m auslöscht (ausgleicht), wie durch die veranschaulichten Vektorfelder in 5B und 6B gezeigt ist. Kurz gesagt ist dieser kleine Bereich A1 wie in 7 gezeigt ein Wechselwirkungsbereich, in dem Magnetflusslinien ψ_m der Magnete und Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen mit einem induzierten Winkel, der gleich oder größer als 90 Grad ist, gegeneinander wirken, so dass die Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen verschwendet werden, da sie jenen Magnetflusslinien ψ_m der Magnete entgegenwirken (sie auslöschen), die von Bereichen B in der Nähe der Längsachse der Dauermagnete 16 jedes Paars, welche an den radial auswärts von dem Satz der in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 befindlichen kleinen Bereich A1 angrenzen, ausgehen.The electric lathe that the rotor 12A of the type mentioned above is operated by advancing a phase angle of the current to generate high torque with high efficiency in the drive mode under a maximum load. Under this condition, the rotor 12A operated according to the related technology in a state in which magnetic flux lines ψ _m of the magnets and lines of magnetic flux ψ _r of the stator windings in a small area A1 (please refer 6B) that differs from the set of openings arranged in a “V” shape 17th located radially outward and near the longitudinal axis generate opposing fields so that the reluctance moment T _{r cancels out} the magnetic moment T _m , as represented by the vector fields illustrated in FIG 5B and 6B is shown. In short, this is a small area A1 as in 7 shown an interaction area in the magnetic flux lines ψ _m of the magnets and lines of magnetic flux ψ _r of the stator windings with an induced angle that is the same or greater than 90 degrees, act against each other so that the magnetic flux lines ψ _r of the stator windings are wasted because they are those lines of magnetic flux ψ _m counteract the magnets (extinguish them) from areas B near the longitudinal axis of the permanent magnets 16 each pair, which are at the radially outward from the set of openings arranged in a "V" shape 17th small area A1 adjoin, go out.

Aus diesem Grund lässt sich sagen, dass es wegen des Umstands, dass es den Bereichen B der Dauermagnete 16, die sich in der Nähe der Längsachse befinden, nicht gelingt, irgendeinen positiven Beitrag zur Erzeugung von Drehmoment T zu leisten, möglich ist, die Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 an sich zu verringern, indem das Volumen der Bereiche B, in der Nähe der Längsachse, der Dauermagnete 16 reduziert wird, während ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) in dem magnetischen Kreis so hoch wie das frühere Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) gehalten wird.For this reason, it can be said that because of the fact that it is the area B of the permanent magnet 16 , which are in the vicinity of the longitudinal axis, fail to make any positive contribution to the generation of torque T, it is possible to use the permanent magnets 16 to decrease in itself by the volume of the areas B, near the longitudinal axis, of the permanent magnets 16 is reduced while maintaining a saliency ratio ratio in the magnetic circuit as high as the previous saliency ratio ratio.

Nun wird das durch die vorher genannte Gleichung (2) ausgedrückte Drehmoment T bei einer Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 so hoch wie das frühere Drehmoment, das vor der Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 erzeugt worden war, gehalten werden, indem das Reluktanzmoment T_r erhöht wird. Dieses Reluktanzmoment T_r wird erhöht, indem ein Unterschied zwischen der Induktivität L_d der Längsachse und der Induktivität L_q der Querachse erhöht wird, das heißt, indem ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) erhöht wird.Now, the torque T expressed by the aforementioned equation (2) becomes smaller with a decrease in the use amount of the permanent magnets 16 as high as the previous torque that occurred prior to reducing the amount of permanent magnets used 16 had been generated can be maintained by increasing the reluctance torque T _r . This reluctance torque T _r is increased by increasing a difference between the inductance L _{d of} the longitudinal axis and the inductance L _{q of} the transverse axis, that is to say by increasing the ratio of the limb (saliency ratio).

Daher wird das Drehmoment T nach der vorliegenden Ausführungsform des Rotors 12 so hoch wie das frühere Drehmoment gehalten, indem jeder der Bereiche B, in der Nähe der Längsachse, der Dauermagnete 16 durch eine Öffnung mit einer geringen magnetischen Permeabilität (als „beschränkter Bereich“ bezeichnet) ersetzt wird, um ein Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio) zu erhöhen, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 verringert wird. Von einem anderen Blickwinkel her betrachtet wird das Reluktanzmoment T_r erhöht, indem jener Anteil der Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen, der durch die Wirkung gegen die Magnetflusslinien ψ_m durch die Dauermagnete, die von den in der Nähe der Längsachse befindlichen Bereichen B ausgehen, verschwenderisch verwendet wurde, wirksam verwendet wird, so dass das Drehmoment T trotz der Verringerung der Verwendungsmenge der Dauermagnete 16 unverändert bleibt.Therefore, the torque T according to the present embodiment of the rotor 12th as high as the previous torque held by each of the areas B, near the longitudinal axis, of the permanent magnets 16 is replaced by an opening with a low magnetic permeability (referred to as a "restricted area") to increase a ratio of the thinnedness (saliency ratio) while the amount of use of the permanent magnets 16 is reduced. Viewed from a different angle, the reluctance torque T _{r is} increased by that portion of the magnetic flux lines ψ _r of the stator windings by acting against the magnetic flux lines ψ _m used by the permanent magnets, which start from the areas B located near the longitudinal axis, is effectively used, so that the torque T despite the reduction in the use amount of the permanent magnets 16 remains unchanged.

Das Drehmoment T kann auch durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden. Das Verhältnis des magnetischen Moments T_m wird unter geringen Belastungsbedingungen, unter denen die Amplitude des Stroms I_a verringert wird, hoch. Wie in 8 gezeigt nähert sich der Phasenwinkel des Stroms β, bei dem das Drehmoment den Höchstwert beträgt, um so mehr Null, je geringer die Amplitude des Stroms I_a ist. Die veranschaulichten Wellenformen i, ii, iii, iv und v in 8 sind charakteristische Kurven, die jeweils die Beziehung zwischen dem Drehmoment und dem Phasenwinkel des Stroms bei einer von verschiedenen Amplituden des Stroms I_a(i), I_a(ii), I_a(iii), I_a(iv) und I_a(v) zeigen, wobei die Amplituden der Ströme die Beziehung der folgenden Ungleichheit aufweisen: i < ii < iii < iv < v. Daher ist es trotz des Umstands, dass das Verhältnis des (die Abhängigkeit von dem) magnetischen Moments T_m während des Betriebs unter geringen Belastungsbedingungen naturgemäß hoch ist, erwünscht, einen Magnetkreis herzustellen, der die wirksame Verwendung dieses magnetischen Moments T_m maximiert. $$\text{T}={\text{P}}_{\text{P}}\left\{{\mathrm{\psi }}_{\text{m}}{\text{I}}_{\text{a}}\text{cos}\mathrm{\beta }+\frac{1}{2}\left({\text{L}}_{\text{d}}-{\text{L}}_{\text{q}}\right){\text{I}}_{\text{a}}{}^2\text{sin2}\mathrm{\beta }\right\}$$

wobei β der Phasenwinkel des Stroms ist, und I_a die Amplitude des Phasenstroms ist.The torque T can also be expressed by the following equation (2). The ratio of the magnetic torque T _m becomes high under low load conditions under which the amplitude of the current I _{a is} reduced. As in 8th shown, the phase angle of the current β, at which the torque is at its maximum, approaches, the more zero the smaller the amplitude of the current I _a . The illustrated waveforms i, ii, iii, iv and v in 8th are characteristic curves each showing the relationship between the torque and the phase angle of the current at one of different amplitudes of the current I _a (i), I _a (ii), I _a (iii), I _a (iv) and I _a ( v) show, where the amplitudes of the currents have the relationship of the following inequality: i <ii <iii <iv <v. Therefore, despite the fact that the ratio of (the dependence on) the magnetic moment T _{m is} naturally high during operation under low load conditions, it is desirable to make a magnetic circuit that maximizes the effective use of this magnetic moment T _m . $$\text{T}={\text{P}}_{\text{P}}\left\{{\mathrm{\psi }}_{\text{m}}{\text{I.}}_{\text{a}}\text{cos}\mathrm{\beta }+\frac{1}{\mathrm{2nd}}\left({\text{L}}_{\text{d}}-{\text{L}}_{\text{q}}\right){\text{I.}}_{\text{a}}{}^{\mathrm{2nd}}\text{sin2}\mathrm{\beta }\right\}$$

where β is the phase angle of the current, and I _{a is} the amplitude of the phase current.

Wie in 9 gezeigt nimmt die Anzahl der Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen bei dem Rotor 12A nach der verwandten Technologie an jeder der Querachsen zwischen den benachbarten beiden Magnetpolen (zwischen den Dauermagneten 16 der benachbarten beiden unterschiedlichen Magnetpole) zu, da der Phasenwinkel des Stroms β aufgrund des Betriebs unter niedrigen Belastungsbedingungen mit einer geringen Amplitude des Stroms nahe an Null liegt. Daher ist es ideal, wenn ein Magnetkreis über in 10 gezeigte Flussfließwege MP1 und MP2 als Strecken der aufeinander gefügten Flusslinien ψ_s, die durch die kombinierte Wirkung der Magnetflusslinien der Magnete ψ_m und die oben genannten Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen ausgebildet werden, verläuft. Dies wird eine aktive Verwendung der Reluktanzmoments T_r ermöglichen, da die aufeinander gefügten Flusslinien ψ_s die Induktivität L_q der Querachse entlang jeder Querachse durch Verteilen des Querachsen-Flussfließwegs (Magnetflusslinien durch die Querachse), der sich entlang der Querachse erstreckt (ohne irgendeine Sättigung zu induzieren) erhöhen. As in 9 shown takes the number of lines of magnetic flux ψ _r the stator windings at the rotor 12A according to the related technology on each of the transverse axes between the adjacent two magnetic poles (between the permanent magnets 16 of the adjacent two different magnetic poles) because the phase angle of the current β is close to zero due to the operation under low load conditions with a small amplitude of the current. It is therefore ideal if a magnetic circuit is in 10th shown river flow paths MP1 and MP2 as stretches of the superimposed flux lines ψ _s , which are caused by the combined effect of the magnetic flux lines of the magnets ψ _m and the magnetic flux lines mentioned above ψ _r the stator windings are formed. This will enable the reluctance moment T _r to be used actively, since the flux lines ψ _s added to one another have the inductance L _{q of} the transverse axis along each transverse axis by distributing the transverse axis flux flow path (magnetic flux lines through the transverse axis) that extends along the transverse axis (without any saturation to induce) increase.

Der Flussfließweg MP1 wendet sich nach dem Eindringen in den Rotor 12A in dem interpolaren Abschnitt zwischen den benachbarten beiden Magnetpolen über den Luftspalt G von einem der Statorzähne 15 in einer verketteten Beziehung in eine Richtung zu dem benachbarten eines Paars von Dauermagneten 16, die in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors einen vorangehenden der beiden Magnetpole bilden (in 10 gesehen zur linken Seite), und verläuft von dessen Seite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors 12A durch ihn hindurch. Der Flussfließweg MP1 quert dann den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols und kehrt über den Luftspalt G erneut zu einem anderen der Statorzähne 15 zurück. The river flow path MP1 turns after entering the rotor 12A in the interpolar section between the adjacent two magnetic poles via the air gap G from one of the stator teeth 15 in a chained relationship in one direction to the neighboring one of a pair of permanent magnets 16 which form a preceding one of the two magnetic poles with respect to the direction of rotation of the rotor (in 10th seen to the left), and runs from its side near the inner circumference of the rotor 12A through it. The river flow path MP1 then crosses the outer peripheral region A2 of the magnetic pole and returns via the air gap G to another one of the stator teeth 15 back.

Der Flussfließweg MP2 wendet sich, nachdem er auf die gleiche Weise wie der Flussfließweg MP1 in dem interpolaren Abschnitt in den Rotor 12A eingedrungen ist, in einer Umfangsrichtung zu dem entfernten der Dauermagnete 16, die in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors den vorangehenden der beiden Magnetpole bilden, und verläuft von dessen Seite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors 12A durch ihn hindurch. Der Flussfließweg MP2 quert dann den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols und kehrt über den Luftspalt G erneut zu einem anderen der Statorzähne 15 zurück.The river flow path MP2 after turning in the same way as the river flow path MP1 in the interpolar section in the rotor 12A has penetrated in a circumferential direction to the removed one of the permanent magnets 16 which form the preceding one of the two magnetic poles with respect to the direction of rotation of the rotor, and extends from the side thereof in the vicinity of the inner circumference of the rotor 12A through it. The river flow path MP2 then crosses the outer peripheral region A2 of the magnetic pole and returns via the air gap G to another one of the stator teeth 15 back.

Wenn die Dauermagnete 16 jedes Paars einwärts gerichtet zu der Rotorachse hin gerückt sind, indem Abschnitte, die von ihren entferntesten beiden Enden (den radial äußeren Enden des Pols) einwärts liegen, entfernt wurden, wird es diesen Flussfließwegen nicht gelingen, den gesamten äußeren Umfangsbereich A2 jedes Pols wirksam zu verwenden, da sich vergrößerte Flussbarrieren, die an die entferntesten beiden Enden der Dauermagnete des Paars angrenzen, in der Nachbarschaft der Mitte des Pols konzentrieren und es für die Flussfließwege schwierig machen, sich insbesondere durch die rechte Hälfte des äußeren Umfangsbereichs A2 zu erstrecken.If the permanent magnets 16 of each pair have moved inward toward the rotor axis by removing portions that are inward from their most distant ends (the radially outer ends of the pole), these flow flow paths will not succeed, the entire outer peripheral region A2 to use each pole effectively because enlarged flux barriers, adjacent to the most distant ends of the pair's permanent magnets, concentrate in the vicinity of the center of the pole and make it difficult for the flux flow paths, particularly through the right half of the outer peripheral region A2 to extend.

Wenn die Dauermagnete 16 andererseits nach außen gerückt sind, indem Abschnitte, die von ihren am nächsten befindlichen Enden (den radial inneren Enden des Magnetpols) in der Nähe der Mittelachse der Dauermagnete einwärts liegen, entfernt wurden, treten in der Nähe der Mittelachse der Dauermagnete große Flussbarrieren auf, was verursacht, dass die Flussfließwege gestreut werden, so dass sie durch beide Seitenabschnitte des Magnetpols verlaufen, weshalb die Magnetflusslinien gleichmäßig durch den äußeren Umfangsbereich A2 des Magnetpols verlaufen, indem sie wirksam den gesamten äußeren Umfangsbereich A2 einschließlich seiner rechten Hälfte verwenden. Bei diesem Aufbau verbindet ein Flussfließweg MP3 die benachbarten Magnetpole von dem Nordpol (N-Pol) eines Dauermagnets 16 des nachfolgenden der benachbarten beiden Magnetpole zu dem Südpol (S-Pol) des benachbarten Dauermagnets 16 des vorangehenden der benachbarten beiden Magnetpole in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors, nachdem er durch den Dauermagnet 16 des nachfolgenden Magnetpols - von dessen Außenseite in der Nähe des Außenumfangs des Rotors zu seiner Innenseite in der Nähe des Innenumfangs des Rotors - verlaufen ist. Auf eine Weise, die dem Flussfließweg MP1 ähnlich ist, erstreckt sich der Flussfließweg MP3 durch den äußeren Umfangsbereich A2 des vorangehenden Magnetpols in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors, was verursacht, dass die Wirkung der Dezentralisierung der Magnetflusslinien hoch wird.If the permanent magnets 16 on the other hand, by removing portions inward from their closest ends (the radially inner ends of the magnetic pole) near the central axis of the permanent magnets, large flux barriers occur near the central axis of the permanent magnets, which causes the flux flow paths to be scattered so that they pass through both side portions of the magnetic pole, which is why the lines of magnetic flux flow evenly through the outer peripheral region A2 of the magnetic pole extend by effectively covering the entire outer peripheral area A2 use including his right half. With this structure, a flux flow path MP3 connects the adjacent magnetic poles from the north pole (N pole) of a permanent magnet 16 the subsequent of the adjacent two magnetic poles to the south pole (S pole) of the adjacent permanent magnet 16 the previous one of the adjacent two magnetic poles with respect to the direction of rotation of the rotor after passing through the permanent magnet 16 of the subsequent magnetic pole - from the outside near the outer circumference of the rotor to the inside near the inner circumference of the rotor. In a way that the river flow path MP1 is similar, the flow flow path MP3 extends through the outer peripheral region A2 of the foregoing magnetic pole with respect to the direction of rotation of the rotor, causing the effect of decentralization of the magnetic flux lines to become high.

Aus diesem Grund ist es günstig, wenn ein Rotor 12 für den Aufbau zur Einbettung der Dauermagnete 16 jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, die Gestaltung einsetzt, bei der die Dauermagnete 16 des Paars nach außen zu ihren entferntesten beiden Enden (den radial äußersten Enden des Magnetpols) gerückt sind, während die „V“-förmige Gestaltung der Dauermagnete 16 beibehalten wird, um die Verteilung der Magnetflusslinien ψ_r , die das Reluktanzmoment T_r erzeugen, nicht zu beeinträchtigen. Ferner ist es günstig, die Gestaltung einzusetzen, bei der zwischen den Dauermagneten 16 des Paars (den radial inneren Enden des Magnetpols) Flussbarrieren 17c gebildet sind, um den Kurzschlusspfad der Magnetflusslinien zu beschränken. Zusätzlich ist es günstig, die Gestaltung einzusetzen, bei der sich an jeder der Längsachsen eine Mittelnut 21 in der äußeren Umfangsfläche des Rotors 12 befindet, um die Erzeugung einer Sättigung der Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen, die von den Statorzähnen 15 des Stators 11 kommen, zu beschränken oder, mit anderen Worten, die Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen zu streuen. Durch das Einsetzen dieser Gestaltungen kann der Rotor 12 das Reluktanzmoment T_r positiv benutzen, indem die Querachsen-Flussfließwege (Magnetflusslinien) gestreut werden, um die Induktivität L_q der Querachse zu erhöhen.Because of this, it is convenient if a rotor 12th for the structure for embedding the permanent magnets 16 each pair that forms a magnetic pole uses the design where the permanent magnets 16 of the pair are moved outward to their most distant two ends (the radially outermost ends of the magnetic pole), while the "V" shape of the permanent magnets 16 is maintained to the distribution of the magnetic flux lines ψ _r , which generate the reluctance torque T _r , not to be affected. Furthermore, it is favorable to use the design in which between the permanent magnets 16 of the pair (the radially inner ends of the magnetic pole) flow barriers 17c are formed to limit the short circuit path of the magnetic flux lines. In addition, it is favorable to use the design in which there is a central groove on each of the longitudinal axes 21 in the outer peripheral surface of the rotor 12th located to generate saturation of the magnetic flux lines ψ _r of the stator windings by the stator teeth 15 of the stator 11 come to restrict or, in other words, the lines of magnetic flux ψ _r of stator windings. By using these designs, the rotor 12th Use the reluctance torque T _r positively by scattering the transverse axis flux flow paths (magnetic flux lines) in order to increase the inductance L _{q of} the transverse axis.

Der optimale Wert für eine in den beiliegenden Zeichnungen längsgerichtete Länge W_pm (Breite) eines jeden der Dauermagnete 16 wird nach einem Vergleich mit dem Fall, in dem die längsgerichtete Länge W_pm nicht verlängert ist, als Standard bestimmt.The optimal value for a longitudinal length W _pm (width) of each of the permanent magnets in the attached drawings 16 is determined as the standard after comparison with the case where the longitudinal length W _{pm is} not extended.

Im Besonderen wird sie bestimmt, indem ein Verhältnis δ, das durch Berechnen der folgenden Gleichung (3) gegeben ist, wobei eine Polanzahl P fest ist, ein Außenradius R1, der sich von der Achse des Rotors 12 zu dessen Außenumfang erstreckt, fest ist, und die Länge W_pm eines jeden Dauermagnets 16 eines Paars, der an einem äußeren Endabschnitt eines Magnetpols angeordnet ist, variabel gestaltet wird, das heißt, die Position eines jeden der inneren Enden der Dauermagnete 16 des Paars verändert wird. Als bestimmende Faktoren des Verhältnisses sind die Veränderung des Werts pro Einheit des Drehmoments T unter der Bedingung der Höchstbelastung in Bezug auf das Verhältnis δ und die Veränderung der Rate der Verringerung der Schwankung dieses Drehmoments T, d.h., der Drehmomentwelligkeit, in Bezug auf das Verhältnis δ nach einer Magnetfeldanalyse gegeben und wie in der Darstellung von 11 gezeigt graphisch dargestellt. In dem „pro-Einheit“-System bedeutet zum Beispiel 1,0 [pro Einheit], dass die Größe einer Basiseinheit gleich ist. $$\mathrm{\delta }=\left(\text{P}\times {\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}$$

Specifically, it is determined by a ratio δ given by calculating the following equation (3), where a number of poles P is fixed, an outer radius R1 that is from the axis of the rotor 12th extends to the outer periphery, is fixed, and the length W _pm of each permanent magnet 16 of a couple, which is arranged on an outer end portion of a magnetic pole is made variable, that is, the position of each of the inner ends of the permanent magnets 16 of the pair is changed. The determining factors of the ratio are the change in the value per unit of the torque T under the condition of the maximum load with respect to the ratio δ and the change in the rate of decrease in the fluctuation of this torque T, ie the torque ripple with respect to the ratio δ given after a magnetic field analysis and as in the representation of 11 shown graphically. For example, in the “per unit” system, 1.0 [per unit] means that the size of a base unit is the same. $$\mathrm{\delta }=\left(\text{P}\times {\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}$$

In 11 stellt das Verhältnis δ von 1,84 (δ = 1,84) den Fall dar, in dem jeder der Dauermagnete 16 eine Formabmessung aufweist, bei der eine Länge W_pm des Dauermagnets 16 nicht verkürzt ist (d.h., eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials 0 % beträgt). Es ist ersichtlich, dass dann, wenn die Formabmessung das Verhältnis von δ = 1,38 erfüllt (d.h., wenn die Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials 24,7 % beträgt), das erzeugte Drehmoment T dem Drehmoment gleichwertig ist, das durch den Rotor 12A der verwandten Technologie mit Dauermagneten 16, deren Länge W_pm nicht verkürzt ist, erzeugt wird (d.h., das Drehmoment T beträgt 1,0 [pro Einheit]). Mit den Dauermagneten 16 wird dann, wenn das Verhältnis δ 1,38 beträgt (δ = 1,38) im Betrieb selbst bei langsamen Geschwindigkeiten unter geringen Belastungsbedingungen, die gewöhnlich verwendet werden, das gleiche Drehmoment erzeugt.In 11 the ratio δ of 1.84 (δ = 1.84) represents the case in which each of the permanent magnets 16 has a shape dimension in which a length W _{pm of} the permanent magnet 16 is not shortened (ie, a reduction in the amount of the permanent magnet material is 0%). It can be seen that when the mold dimension meets the ratio of δ = 1.38 (ie when the reduction in the amount of permanent magnet material is 24.7%), the torque T generated is equivalent to the torque generated by the rotor 12A related technology with permanent magnets 16 whose length W _{pm is} not shortened is generated (ie, the torque T is 1.0 [per unit]). With the permanent magnets 16 the same torque is generated when the ratio δ is 1.38 (δ = 1.38) in operation even at slow speeds under low load conditions which are commonly used.

In 11 wird der Rotor 12A der verwandten Technologie zum Vergleich benutzt. Bei diesem Vergleichsrotor 12A definiert jeder Satz von in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Öffnungen 17 an seinen radial äußeren und inneren Enden äußere und innere Flussbarrieren 17b und 17d von der gleichen Größe. Im Gegensatz dazu teilt und trennt der Rotor 12 nach der vorliegenden Ausführungsform die Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen dank der Bereitstellung der Flussbarrieren 17c und einer Mittelnut 21 pro Magnetpol wirksam in zwei. Dies verursacht, dass der Rotor wirksam ein Reluktanzmoment T_r erzeugt und die Drehmomentwelligkeit beschränkt wird, während das Drehmoment T bei dem Verhältnis δ = 1,84, bei dem die Länge W_pm eines jeden der Dauermagnete 16 nicht verkürzt ist, d.h., die Dauermagnete 16 in der Länge W_pm jenen des Rotors 12A gleich sind, verbessert wird. Mit anderen Worten zeigt 11 Veränderungen des Drehmoments und jene der Drehmomentwelligkeit bei unterschiedlichen Werten für das Verhältnis δ, wenn die Länge W_pm eines jeden der Dauermagnete 16 im Aufbau des Rotors 16 nach der vorliegenden Ausführungsform verkürzt wird. Es wird angenommen, dass über den Bereich des Verhältnisses δ von 1,84 bis in die Nähe von 1,38 keine merkliche Veränderung im Drehmoment T auftritt, d.h., das Drehmoment T im Wesentlichen 1,0 [pro Einheit] bleibt, wenn die Länge W_pm eines jeden der Dauermagnete 16 in dem Aufbau des Rotors 12A der verwandten Technologie verkürzt wird.In 11 becomes the rotor 12A the related technology used for comparison. With this comparison rotor 12A defines each set of openings arranged in a "V" shape 17th at its radially outer and inner ends, outer and inner flow barriers 17b and 17d of the same size. In contrast, the rotor divides and separates 12th the magnetic flux lines according to the present embodiment ψ _r of the stator windings thanks to the provision of the flux barriers 17c and a central groove 21 effective in two per magnetic pole. This causes the rotor to effectively generate a reluctance torque T _r and limit the torque ripple while the torque T at the ratio δ = 1.84 at which the length W _pm of each of the permanent magnets 16 is not shortened, that is, the permanent magnets 16 in length W _pm that of the rotor 12A are the same, is improved. In other words, shows 11 Changes in torque and those in torque ripple at different values for the ratio δ when the length W _pm of each of the permanent magnets 16 in the construction of the rotor 16 is shortened according to the present embodiment. It is believed that over the range of the ratio δ from 1.84 to near 1.38, there is no appreciable change in the torque T, that is, the torque T remains substantially 1.0 [per unit] when the length W _pm of each of the permanent magnets 16 in the construction of the rotor 12A related technology is shortened.

In elektrischen Drehmaschinen kommt es mit der Drehung eines Rotors aufgrund einer magnetischen Verzerrung, die von einer Feldschwächung bei Erzeugung einer induzierten Spannung (d.h., einer umgekehrten Spannung), deren Amplitude je nach der Verwendungsmenge der eingebetteten Dauermagnete variabel ist, stammt, zu einer Überlagerung von Raumharmonischen. Die Raumharmonischen verursachen eine Zunahme des Eisenverlusts, da die 5., 7., 11. und 13. Raumharmonische die Erzeugung einer Drehmomentwelligkeit verursachen. Die Erzeugung der 5. Raumharmonischen ist wie in 12 gezeigt graphisch pro Einheit in Bezug auf das Verhältnis δ dargestellt. Aus 12 ist ersichtlich, dass die Erzeugung der 5. Raumharmonischen um so mehr verringert wird, je geringer das Verhältnis δ ab 1,75 wird (δ = 1,75). In diesem Fall ist die Verwendungsmenge der Dauermagnete um 4,7 % oder mehr verringert und ist die Erzeugung von Wärme verringert, indem dank einer Verbesserung der Effizienz, die sich aus einer Verringerung des Eisenverlusts infolge der Verringerung der durch eine magnetische Verzerrung verursachten Raumharmonischen ergibt, Wirbelströme in den Dauermagneten 16 beschränkt werden.In electric lathes, the rotation of a rotor occurs due to a magnetic distortion resulting from a field weakening when an induced voltage (i.e., a reverse voltage) is generated, the amplitude of which is variable depending on the amount of use of the embedded permanent magnets Spatial harmonics. The harmonics cause an increase in iron loss since the 5th, 7th, 11th and 13th harmonics cause the generation of torque ripple. The generation of the 5th spatial harmonic is as in 12th shown graphically per unit in relation to the ratio δ. Out 12th it can be seen that the lower the ratio δ from 1.75 (δ = 1.75), the more the generation of the 5th harmonic is reduced. In this case, the amount of use of the permanent magnets is reduced by 4.7% or more, and the generation of heat is reduced by an improvement in efficiency resulting from a reduction in iron loss due to a reduction in the harmonics caused by magnetic distortion, Eddy currents in the permanent magnets 16 be limited.

Daraus folgt, dass es bei dem Rotor 12 nach der vorliegenden Ausführungsform zur Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials, das zur Herstellung der Dauermagnete 16 verwendet wird, während der Ausgang des Drehmoments so hoch wie beim dem Rotor 12A der verwandten Technologie gehalten wird, günstig ist, dass das Verhältnis δ durch Verkürzen der Länge W_pm eines jeden der Dauermagnete auf etwa 1,38 eingerichtet wird, d.h., dass δ ≒ 1,38 beträgt (Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials um 24,7 %). Dies verringert auch die Drehmomentwelligkeit. Kurzum können die Form und Abmessungen eines jeden der Dauermagnete 16 so gewählt werden, dass sie für eine gewünschte Eigenschaft des Ausgangs des Drehmoments T und der Drehmomentwelligkeit passend sind, so dass das Verhältnis δ in einen Bereich von δ = 1,38 (eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials von 24,7 %) bis δ = 1,75 (eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials von 4,7 %) fällt.It follows that the rotor 12th according to the present embodiment to reduce the amount of the permanent magnet material used to manufacture the permanent magnets 16 is used while the torque output is as high as that of the rotor 12A of the related technology, it is favorable that the ratio δ is established by shortening the length W _pm of each of the permanent magnets to approximately 1.38, ie that δ ≒ 1.38 (reduction in the amount of permanent magnet material by 24.7 %). This also reduces the torque ripple. In short, the shape and dimensions of each of the permanent magnets 16 are chosen to be suitable for a desired property of the output of the torque T and the torque ripple, so that the ratio δ ranges from δ = 1.38 (a reduction in the amount of the permanent magnet material of 24.7%) to δ = 1.75 (a 4.7% decrease in the amount of permanent magnet material) falls.

Eine magnetische Analyse von zwei unterschiedlichen IPM-Motoren, die fähig sind, das gleiche Drehmoment zu erzeugen, wobei die Länge W_pm der Dauermagnete 16 jedes Paars, das in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet ist, in einem Motor so verkürzt ist, um in der Nähe jeder Längsachse (d-Achse) Öffnungen zu belassen, dass Formabmessungen bereitgestellt werden, bei der das Verhältnis δ = 1,38 beträgt, während die Dauermagnete 16 jedes Paars, das in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet ist, in dem anderen Motor nicht verkürzt sind, zeigt, dass wie in den 13 und 14 gezeigt die elektrische Drehmaschine 10 im Wesentlichen das gleiche Drehmoment T erzeugt, wenn das Verhältnis des Reluktanzmoments T_r zu dem magnetischen Moment T_m verändert wird. Der IMP-Motor vom V-förmigen Typ mit Öffnungen in der Nähe jeder Längsachse ist so gestaltet, dass Flussbarrieren 17c große Öffnungen, die sich in der Nähe jeder Längsachse befinden, belegen, während der IPM-Motor vom bloßen V-förmigen Typ so gestaltet ist, dass Flussbarrieren 17d kleine Öffnungen, die sich in der Nähe jeder Längsachse befinden, belegen. Magnetic analysis of two different IPM motors capable of producing the same torque, the length W _{pm of} the permanent magnets 16 each pair arranged in a "V" shape is shortened in an engine to leave openings near each longitudinal axis (d-axis) to provide mold dimensions where the ratio δ = 1, 38 while the permanent magnets 16 each pair arranged in a "V" shape in which other engines are not shortened shows that as in the 13 and 14 shown the electric lathe 10th generates essentially the same torque T when the ratio of the reluctance torque T _r to the magnetic torque T _{m is} changed. The V-shaped IMP motor with openings near each longitudinal axis is designed to provide flow barriers 17c large openings located near each longitudinal axis occupy, while the bare V-shaped IPM motor is designed to provide flow barriers 17d occupy small openings located near each longitudinal axis.

13 zeigt ein Verhältnis zwischen dem Moment T_m und dem Moment T_r während des Betriebs im Bereich mit geringer Belastung, während 14 ein Verhältnis zwischen dem Moment T_m und dem Moment T_r während des Betriebs im Höchstbelastungsbereich zeigt. Wie 13 und 14 zeigen, nimmt im Fall des IPM-Motors von dem V-förmigen Typ mit großen Öffnungen in der Nähe jeder Längsachse das Verhältnis des Reluktanzmoments T_r in beiden Belastungsbereichen mit einer Verringerung in dem Verhältnis des magnetischen Moments T_m, die durch eine Verkürzung der Länge jedes Dauermagnets 16 verursacht wird, zu. In einem kleinen Bereich A1, der sich wie in 6B und 7 gezeigt in der Nähe des Außenumfangs jedes Pols befindet, werden durch das Bilden der Flussbarrieren 17c, die große Öffnungen belegen, anstelle von Dauermagneten 16 in der Nähe der Längsachse und auch das Bilden einer Mittelnut 21 die Magnetflusslinien ψ_m der Magnete, die den Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen entgegenwirken, verringert. Dies führt zu einer Zunahme der Induktivität L_q der Querachse (q-Achse), die verursacht, dass ein Unterschied zwischen der Induktivität L_q der Querachse (q-Achse) und der Induktivität L_d der Längsachse (oder das Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio)) größer als jener (oder das Verhältnis der Schenkeligkeit (Saliency-Ratio)) des IPM-Motors von dem V-förmigen Typ mit nicht verkürzten Dauermagneten wird, was ermöglicht, dass die elektrische Drehmaschine 10 durch wirksames Nutzen des Reluktanzmoments T_m ein gleichwertiges Drehmoment erzeugt. 13 shows a relationship between the torque T _m and the torque T _r during operation in the low load area during 14 shows a relationship between the torque T _m and the torque T _r during operation in the maximum load range. How 13 and 14 show, in the case of the V-shaped type IPM motor with large openings near each longitudinal axis, the ratio of the reluctance torque T _r in both load ranges decreases with a decrease in the ratio of the magnetic torque T _m caused by a shortening of the length any permanent magnet 16 is caused to. In a small area A1 who is like in 6B and 7 shown near the outer periphery of each pole are formed by forming the river barriers 17c that occupy large openings instead of permanent magnets 16 near the longitudinal axis and also forming a central groove 21 the magnetic flux lines ψ _m of the magnets that line the magnetic flux ψ _r counteracting the stator windings, reduced. This leads to an increase in the inductance L _{q of} the transverse axis (q-axis), which causes a difference between the inductance L _{q of} the transverse axis (q-axis) and the inductance L _{d of} the longitudinal axis (or the ratio of the leg shape (Saliency -Ratio)) larger than that (or the ratio of the legs (Saliency-Ratio)) of the IPM motor of the V-shaped type with non-shortened permanent magnets, which enables the electric lathe 10th generates an equivalent torque by effectively using the reluctance torque T _m .

Wie durch die Flussfließverteilung in 15 gezeigt gestattet dieser Aufbau, dass die elektrische Drehmaschine 10 einige der Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen, die in dem kleinen Bereich A1 konzentriert sind, der sich radial auswärts von den Dauermagneten jedes Paars, das einen Magnetpol bildet, befindet, wirksam von dem Flussfließweg M_r1, der durch den radial auswärts befindlichen kleinen Bereich A1 verläuft, in den Flussfließweg M_r2 streut (abtrennt), welcher um die in der Nähe der Längsachse befindliche radial einwärts befindliche Seite der Öffnungen 17c eines Satzes von Öffnungen 17, die in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordnet sind, verläuft. Als Ergebnis verringert die magnetische Drehmaschine 10 die magnetische Wechselwirkung zwischen Magnetflusslinien ψ_m der Magnete und Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen (d-Achse, q-Achse), um eine lokale magnetische Sättigung an der vorangehenden Seite in Bezug auf die Drehrichtung des radial auswärts befindlichen kleinen Bereichs A1 des Magnetpols zu vermeiden, wodurch sie wirkungsvoll zur Erzeugung von Drehmoment T beitragen können.As by the river flow distribution in 15 shown this construction allows the electric lathe 10th some of the magnetic flux lines ψ _r of the stator windings that are in the small area A1 concentrated radially outward from the permanent magnets of each pair forming a magnetic pole, effectively from the flux flow path M _r 1 through the small area located radially outward A1 extends into the flow flow path M _r 2 which separates around the radially inward side of the openings located near the longitudinal axis 17c of a set of openings 17th , which are arranged in a "V" shape, runs. As a result, the magnetic lathe is reduced 10th the magnetic interaction between lines of magnetic flux ψ _m of the magnets and lines of magnetic flux ψ _r of the stator windings (d-axis, q-axis), around a local magnetic saturation on the preceding side with respect to the direction of rotation of the radially outward small area A1 to avoid the magnetic pole, which can effectively contribute to the generation of torque T.

Daher verläuft wie durch die Flussfließverteilung in 16 veranschaulicht der Großteil der synthetischen Magnetflusslinien ψ_s, die durch die kombinierte Wirkung der Magnetflusslinien ψ_m der Magnete und die Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen ausgebildet werden, durch Flussfließwege MPO, die sich durch die Dauermagnete 16 jedes Paars erstrecken, wenn die elektrische Drehmaschine 10 in einem Antriebsmodus unter geringen Belastungen arbeitet, während sich die synthetischen Magnetflusslinien ψ_s wie durch die Flussfließverteilung von 17 veranschaulicht in einen Flussfließweg MP1 und einen Flussfließweg MP2 teilen, wenn sie im Antriebsmodus unter einer Höchstbelastung arbeitet. Als Ergebnis verwirklicht die elektrische Drehmaschine 10 die Vermeidung einer lokalen magnetischen Sättigung zusammen mit einer Verringerung der magnetischen Wechselwirkung, um wirksam den gleichen oder einen höheren Grad an Drehmoment T zu erzeugen, als der IPM-Motor von V-förmigen Typ mit nicht verkürzten Dauermagneten, während eine Verringerung der Menge des Dauermagnetmaterials der Dauermagnete 16 erzielt wird.Therefore, it runs through the river flow distribution in 16 illustrates the majority of synthetic magnetic flux lines ψ _s by the combined effect of the magnetic flux lines ψ _m the magnet and the magnetic flux lines ψ _r of the stator windings are formed by flux flow paths MPO, which are defined by the permanent magnets 16 each pair extend when the electric lathe 10th works in a drive mode under low loads, while the synthetic magnetic flux lines ψ _s as by the flux flow distribution of 17th illustrated in a river flow path MP1 and a river flow path MP2 share when operating in drive mode under maximum load. As a result, the electric lathe realized 10th the avoidance of local magnetic saturation along with a reduction in magnetic interaction to effectively produce the same or a higher degree of torque T than the V-shaped type IPM motor with non-shortened permanent magnets, while reducing the amount of permanent magnet material the permanent magnet 16 is achieved.

Mit anderen Worten ist es, wie leicht aus den veranschaulichten Flussfließlinien in 18 ersichtlich ist, dann, wenn sich zum Beispiel jede der Flussbarrieren 17e nicht in einer radial einwärts gerichteten Richtung zu der Achse des Rotors 12 erstreckt, schwierig, den synthetischen Magnetfluss ψ_s in einem ausreichenden Maß in zwei Ströme zu teilen, wodurch eine lokale magnetische Sättigung, die dem kleinen Bereich A1 in der Nähe des Umfangs jedes der Magnetpole in Bezug auf die Richtung der Rotordrehung (in 18 gesehen die linke Seite) vorangeht, nicht vermieden werden kann. Während des Betriebs in einem Antriebsmodus unter niedrigen Belastungsbedingungen machen die Magnetflusslinien ψ_m der Magnete verglichen mit den Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen in den synthetischen Magnetflusslinien ψ_s einen hohen Prozentsatz aus.In other words, how easy it is from the illustrated river flow lines in 18th is evident when, for example, each of the river barriers 17e not in a radially inward direction to the axis of the rotor 12th stretches, difficult to divide the synthetic magnetic flux ψ _s into two currents to a sufficient extent, creating a local magnetic saturation that is small A1 near the circumference of each of the magnetic poles with respect to the direction of rotor rotation (in 18th seen the left side), cannot be avoided. While operating in a drive mode under low Stress conditions make the magnetic flux lines ψ _m of the magnets compared to the lines of magnetic flux ψ _r of the stator windings in the synthetic magnetic flux lines ψ _s a high percentage.

Wenn der in 17 gezeigte, mit den Flussbarrieren 17c versehene Aufbau A nach der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Menge des Ausgangsdrehmoments und seiner Schwankungen (Drehmomentwelligkeit) mit dem in 18 gezeigten Vergleichsaufbau B, der mit den Flussbarrieren 17e versehen ist, verglichen wird, ist aus 19, die die Ausgangsdrehmomenteigenschaften im Höchstbelastungszustand zeigt, ersichtlich, dass der Aufbau A dem Aufbau B dahingehend überlegen ist, dass das Ausgangsdrehmoment um etwa 6 % zunimmt, und die Drehmomentwelligkeit fällt, wodurch eine Drehung mit einer qualitativ hochwertigen Leistung bereitgestellt wird. In 19 sind nach einer Berechnung des durchschnittlichen Drehmoments unter Verwendung des in 18 gezeigten Aufbaus B als Basiseinheitsgröße das augenblickliche Ausgangsdrehmoment des in 17 gezeigten Aufbaus A und jenes des in 18 gezeigten Aufbaus B in Bezug auf den Drehwinkel (den elektrischen Winkel) in Größen, die „pro Einheit“ ausgedrückt sind, dargestellt.If the in 17th shown, with the river barriers 17c provided structure A according to the present embodiment using the amount of the output torque and its fluctuations (torque ripple) with that in FIG 18th shown comparison structure B, with the flow barriers 17e is compared, is off 19th Showing the output torque characteristics in the maximum load state, it can be seen that the structure A is superior to the structure B in that the output torque increases by about 6% and the torque ripple falls, providing rotation with high quality performance. In 19th are based on a calculation of the average torque using the in 18th Structure B shown as the base unit size, the instantaneous output torque of the in 17th Construction A shown and that of in 18th shown structure B in relation to the angle of rotation (the electrical angle) in quantities which are expressed “per unit”.

Um die harmonischen Drehmomentkomponenten, die das Ausgangsdrehmoment des Aufbaus A überlagern, mit jenen auf dem Ausgangsdrehmoment des Aufbaus B zu vergleichen, werden die in 19 gezeigten Wellenformen durch eine Fourier-Reihenentwicklung verarbeitet, wodurch sich wie in 20 gezeigte Ergebnisse ergeben, die zeigen, dass insbesondere die 12. und die 24. harmonische Drehmomentkomponente, die das Ausgangsdrehmoment überlagern, beim Aufbau A beträchtlich niedriger als beim Aufbau B sind. Bei dem Aufbau A nach der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt dies das Auftreten eines Ruckelns bei der Beschleunigung beim Hinauffahren einer Schräge, und verringert es den Grad des elektromagnetischen Rauschens beträchtlich, indem insbesondere die 12. harmonische Drehmomentkomponente beträchtlich verringert wird. In 20 sind die Prozentsätze (%) der harmonischen Drehmomentkomponenten, die in Ausgangsdrehmomenten von den Aufbauten A und B enthalten sind, veranschaulicht. In order to compare the harmonic torque components superimposed on the output torque of the structure A with those on the output torque of the structure B, the in 19th processed waveforms by a Fourier series expansion, which changes as in 20 Results shown show that, in particular, the 12th and 24th harmonic torque components that overlap the output torque are significantly lower in Structure A than in Structure B. With the structure A according to the present embodiment, this suppresses the occurrence of jerky acceleration when accelerating up a slope, and considerably reduces the level of electromagnetic noise, particularly by significantly reducing the 12th harmonic torque component. In 20 the percentages (%) of the harmonic torque components contained in output torques from structures A and B are illustrated.

Um den Gehalt der 11. und der 13. Raumharmonischen bei Aufbau A mit jenem bei Aufbau B zu vergleichen, wird die Wellenform des Magnetflusses in Verkettung mit einem der Statorzähne 15 über den Spalt G durch eine Fourier-Reihenentwicklung verarbeitet, wodurch sich wie in 21 gezeigte Ergebnisse ergeben, die zeigen, dass der Gehalt der 11. und der 13. Raumharmonischen bei Aufbau A beträchtlich geringer ist, als bei Aufbau B. In 21 ist der Gehalt der Raumharmonischen nach Normalisieren einer Basiswellenformkomponente des mit einem Zahn verketteten Magnetflusses bei dem Aufbau A und jenes bei dem Aufbau B als Basiseinheit „pro Einheit“ ausgedrückt.In order to compare the content of the 11th and 13th spatial harmonics in structure A with that in structure B, the waveform of the magnetic flux is linked to one of the stator teeth 15 processed through the gap G by a Fourier series expansion, whereby as in 21 Results shown show that the content of the 11th and 13th harmonics in structure A is considerably lower than in structure B. In 21 is the content of the spatial harmonics after normalizing a basic waveform component of the magnetic flux chained to a tooth in structure A and that in structure B as the basic unit “per unit”.

Wenn die Dauermagnete 16 eine Form und eine Abmessung aufweisen, die zum Beispiel durch das Verhältnis δ = 1,44 ausgedrückt sind, und die Menge des Dauermagnetmaterials um 23 % verringert ist und durch Flussbarrieren 17c mit einer geringen magnetischen Permeabilität ersetzt ist (Verringerung des Magnetflusses ψ_m ), macht es eine Verringerung der Gegen-EMK-Konstanten von etwa 13,4 %, die von einer Verringerung der Trägheit begleitet wird, für die elektrische Drehmaschine 10 möglich, dass ihre Ausgangsleistung bei hohen Geschwindigkeiten zunimmt. Daneben verringert eine Reduktion der Raumharmonischen, die eine magnetische Verzerrung verursachen, die Wärme und den Eisenverlust in den Dauermagneten 16 infolge von Wirbelströmen, und beschränkt sie das elektromagnetische Rauschen.If the permanent magnets 16 have a shape and a dimension which are expressed, for example, by the ratio δ = 1.44, and the amount of permanent magnet material is reduced by 23% and by flow barriers 17c with a low magnetic permeability (reduction of the magnetic flux ψ _m ), it makes a about 13.4% reduction in back emf constant accompanied by a reduction in inertia for the electric lathe 10th possible that their output power increases at high speeds. In addition, a reduction in the harmonics that cause magnetic distortion reduces the heat and iron loss in the permanent magnets 16 due to eddy currents, and it limits electromagnetic noise.

Übrigens ist ersichtlich, dass in der elektrischen Drehmaschine 10 die Drehmomentwelligkeit, die im Fall von drei Phasen durch Raumharmonische, welche eine Flusswellenform pro Phase pro Magnetpol überlagern, und Zeitharmonische, die in Phasenströmen enthalten sind, in elektrischen Grad bei der Komponente der 6f-ten Ordnung (wobei f eine natürliche Zahl von 1, 2, 3, ... ist) erzeugt wird.Incidentally, it can be seen that in the electric lathe 10th the torque ripple, in the case of three phases, by spatial harmonics, which superimpose one flux waveform per phase per magnetic pole, and time harmonics, which are contained in phase currents, in electrical degrees for the component of the 6th order (where f is a natural number of 1, 2, 3, ... is) is generated.

Wenn nachstehend der Grund für die Erzeugung der Drehmomentwelligkeit beschrieben wird, können die dreiphasige Ausgangsleistung (die elektrische Leistung) P(t) und das Drehmoment τ_t durch die Formeln (4) und (5) als $$\text{P}\left(\text{t}\right)={\text{E}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right){\text{I}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right){\text{I}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right){\text{I}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right)$$

$$\begin{array}{c}\mathrm{\tau }\left(\text{t}\right)=\text{P}\left(\text{t}\right)/{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}\\ =\left[{\text{E}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right){\text{I}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right){\text{I}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{w}}{\text{I}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right)\right]\end{array}$$

• ausgedrückt werden,
• wobei ω_m die Winkelgeschwindigkeit ist, E_u(t), E_v(t) und E_w(t) die induzierten elektromotorischen Kräfte der Phase U, der Phase V bzw. der Phase W sind, und I_u(t), I_v(t) und I_w(t) der Strom der Phase U, der Phase V bzw. der Phase W ist.

When the reason for the generation of the torque ripple is described below, the three-phase output power (the electric power) P (t) and the torque τ _{t can be expressed} by the formulas (4) and (5) as $$\text{P}\left(\text{t}\right)={\text{E}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right){\text{I.}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right){\text{I.}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right){\text{I.}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right)$$

$$\begin{array}{c}\mathrm{\tau }\left(\text{t}\right)=\text{P}\left(\text{t}\right)/{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}\\ =\left[{\text{E}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right){\text{I.}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right){\text{I.}}_{\text{v}}\left(\text{t}\right)+{\text{E}}_{\text{w}}{\text{I.}}_{\text{w}}\left(\text{t}\right)\right]\end{array}$$

• be expressed
• where ω _{m is} the angular velocity, E _u (t), E _v (t) and E _w (t) are the induced electromotive forces of phase U, phase V and phase W, respectively, and I _u (t), I _v (t) and I _w (t) is the current of phase U, phase V and phase W, respectively.

Das dreiphasige Drehmoment ist die Summe des Drehmoments der Phase U, des Drehmoments der Phase V und des Drehmoments der Phase W; und wenn der Strom I_u(t) der Phase U durch die Formel (6) ausgedrückt wird, in der „m“ die Ordnung der in dem Strom enthaltenen harmonischen Komponente ist, und „n“ die Ordnung der in der Spannung enthaltenen harmonischen Komponente ist, kann das Drehmoment τ_u(t) der Phase U durch die folgende Formel (7) ausgedrückt werden: $${\text{I}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)={\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{I}}_{\text{m}}\text{sin m}\cdot \left(\mathrm{\theta }+{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)}$$

$${\mathrm{\tau }}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}}\left[{\displaystyle \sum _{\text{n}=\text{1}}^{\text{n}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{E}}_{\text{m}}{\text{I}}_{\text{m}}\left\{-\frac{1}{2}\left(\text{cos}\left(\left(\text{n}+\text{m}\right)\mathrm{\theta }+\text{n}{\mathrm{\alpha }}_{\text{a}}+\text{m}{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)-\text{cos}(\left(\text{n}-\text{m}\right)\mathrm{\theta }+\text{n}{\mathrm{\alpha }}_{\text{a}}-\text{m}{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)\right\}}}\right]$$

The three-phase torque is the sum of the torque of phase U, the torque of phase V and the torque of phase W; and when the current I _u (t) of the phase U is expressed by the formula (6), in which "m" is the order of the harmonic component contained in the current and "n" the order of the harmonic component contained in the voltage , the torque τ _u (t) of phase U can be expressed by the following formula (7): $${\text{I.}}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)={\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{I.}}_{\text{m}}\text{sin m}\cdot \left(\mathrm{\theta }+{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)}$$

$${\mathrm{\tau }}_{\text{u}}\left(\text{t}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}}\left[{\displaystyle \sum _{\text{n}=\text{1}}^{\text{n}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{E}}_{\text{m}}{\text{I.}}_{\text{m}}\left\{-\frac{1}{\mathrm{2nd}}\left(\text{cos}\left(\left(\text{n}+\text{m}\right)\mathrm{\theta }+\text{n}{\mathrm{\alpha }}_{\text{a}}+\text{m}{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)-\text{cos}(\left(\text{n}-\text{m}\right)\mathrm{\theta }+\text{n}{\mathrm{\alpha }}_{\text{a}}-\text{m}{\mathrm{\beta }}_{\text{m}}\right)\right\}}}\right]$$

Sowohl der Phasenstrom I(t) als auch die Phasenspannung E(t) sind symmetrische Wellen, weshalb es nötig ist, dass m und n ungerade sind. Im Hinblick auf die anderen Drehmomente als jenes der Phase U - das Drehmoment der Phase V und das Drehmoment der Phase W - betragen die Phasenverschiebung des Drehmoments der Phase V von der induzierten Spannung E_u(t) der Phase U und dem Strom I_u(t) der Phase U und die Phasenverschiebung des Drehmoments der Phase W von ihnen +2π/3 (rad.) bzw. -2π/3 (rad.). Das sich ergebende Drehmoment ist durch Streichen der Glieder mit Ausnahme von Gliedern mit einem Koeffizienten von „6“ gegeben und kann durch die folgende Formel (8)= ausgedrückt werden. $$\mathrm{\tau }\left(\text{t}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}}\left[{\displaystyle \sum _{\text{n}=1}^{\text{n}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{E}}_{\text{m}}{\text{I}}_{\text{m}}\left\{-\frac{1}{2}\left\{3\text{cos}\left(6\text{f}\mathrm{\theta }+\text{s}\right)-3\text{cos}\left(6\text{f}\mathrm{\theta }+\text{t}\right)\right\}\right\}}}\right]$$

wobei 6f = n ± m (f ist eine natürliche Zahl) ist, s = nα_n + mβ_m ist, und t = nα_n - mβ_m ist.Both the phase current I (t) and the phase voltage E (t) are symmetrical waves, which is why it is necessary for m and n to be odd. With regard to the torques other than that of phase U - the torque of phase V and the torque of phase W - the phase shift of the torque of phase V from the induced voltage E _u (t) of phase U and the current I _u ( t) of phase U and the phase shift of the torque of phase W of them + 2π / 3 (rad.) or -2π / 3 (rad.). The resultant torque is given by deleting the links with the exception of links with a coefficient of "6" and can be expressed by the following formula (8) =. $$\mathrm{\tau }\left(\text{t}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\omega }}_{\text{m}}}\left[{\displaystyle \sum _{\text{n}=1}^{\text{n}}{\displaystyle \sum _{\text{m}=1}^{\text{m}}{\text{E}}_{\text{m}}{\text{I.}}_{\text{m}}\left\{-\frac{1}{\mathrm{2nd}}\left\{\mathrm{3rd}\text{cos}\left(6\text{f}\mathrm{\theta }+\text{s}\right)-\mathrm{3rd}\text{cos}\left(6\text{f}\mathrm{\theta }+\text{t}\right)\right\}\right\}}}\right]$$

where 6f = n ± m (f is a natural number), s = nα _n + mβ _m , and t = nα _n - mβ _m .

Da eine Induktionsspannung eine Zeitableitung eines Magnetflusses ist, treten zusätzlich harmonische Komponenten der gleichen Ordnung wie die in einer Induktionsspannung in jeder Phase enthaltenen auch in einem Magnetfluss pro Pol pro Phase auf. Daraus folgt, dass in einem Drehstrommotor die 6f-te Drehmomentharmonische als Drehmomentwelligkeit erscheint, wenn n, d.h., die Zahl der Ordnung der Raumharmonischen, die im Magnetfluss (der Induktionsspannung) enthalten ist, und m, d.h., die Zahl der Ordnung der Zeitharmonischen, die in dem Phasenstrom enthalten ist, so kombiniert sind, dass sie 6f ergeben.Since an induction voltage is a time derivative of a magnetic flux, additional harmonic components of the same order as those contained in an induction voltage in each phase also occur in a magnetic flux per pole per phase. It follows that in a three-phase motor the 6th torque harmonic appears as torque ripple if n, ie the number of the order of the harmonics contained in the magnetic flux (the induction voltage) and m, ie the number of the order of the time harmonics, contained in the phase current are combined to give 6f.

Da bei dieser elektrischen Drehmaschine 10 eine Drehmomentwelligkeit auftritt, wenn die Gleichung 6f = n ± m erfüllt wird, wenn ein Magnetfluss pro Pol pro Phase die n-te Raumharmonische enthält und ein Phasenstrom die m-te Zeitharmonische enthält, entsteht zum Beispiel als Reaktion auf eine Kombination aus, zum Beispiel, der überlagernden 11. und der 13. Raumharmonischen (n = 11, 13) und der Grundwelle (m = 1) eines Phasenstroms das 12. harmonische Drehmoment.Because with this electric lathe 10th Torque ripple occurs when equation 6f = n ± m is satisfied, when a magnetic flux per pole per phase contains the nth harmonic and a phase current contains the mth harmonic, for example, arises in response to a combination of, for example , the overlapping 11th and 13th spatial harmonics (n = 11, 13) and the fundamental wave (m = 1) of a phase current the 12th harmonic torque.

Bei dieser elektrischen Drehmaschine 10 ist die Position einer Endwand an der Seite in der Nähe der Rotorachse, die jede der Flussbarrieren 17c der in dem Rotor 12 gebildeten Öffnungen 17 jedes in einer „V“-förmigen Gestaltung angeordneten Satzes in einer radial einwärts gerichteten Richtung vergrößert, so bestimmt, dass ihre vergrößerte Größe zu der Rotorachse hin optimiert wird, während die Formabmessungen eines jeden der Dauermagnete 16 auf eine solche Weise bewahrt werden, dass die Bedingung, bei der das Verhältnis δ 1,44 beträgt (δ = 1,44), erfüllt wird.With this electric lathe 10th is the position of an end wall on the side near the rotor axis that each of the flow barriers 17c the one in the rotor 12th openings formed 17th each set arranged in a "V" shape is enlarged in a radially inward direction, so determined that its enlarged size is optimized toward the rotor axis while the shape dimensions of each of the permanent magnets 16 are preserved in such a way that the condition in which the ratio δ is 1.44 (δ = 1.44) is satisfied.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird der Aufbau des Rotors 12 durch Bewerten der in den 22 und 23 gezeigten Drehmomenteigenschaften unter Veränderung eines radialen Abstands R2 jener Endwand der Flussbarrieren 17c, die sich in der Nähe der Rotorachse befindet, von der Rotorachse in den Verhältnissen R2/R1 und R3/R2, die als Parameter benutzt werden, wobei R1 der Außenradius zu einem Außenumfang des Rotors ist, und R3 der Innenradius zu seinem Innenumfang ist, erlangt. Da sich die Permeabilität (die Leichtigkeit, mit der ein Magnetfluss erzeugt wird) gestapelter elektrischer Stahlplatten abhängig von der Von-Mises-Spannung, die sich aus der durch die Presspassung zu ihrer Verbindung mit der Antriebswelle verursachten Druckspannung, mit der die elektrischen Stahlplatten zusammengepresst werden, ergibt, verschlechtert, werden die Formabmessungen des Rotors bei den Drehmomenteigenschaften unter Berücksichtigung der Von-Mises-Spannung bestimmt. In 22 und 23 sind Größen des Drehmoments, das im Zustand der Höchstbelastung erzeugt wird, als „pro-Einheit“-Größen ausgedrückt, die sich auf die anhand des in 18 gezeigten Vergleichsaufbaubeispiels B definierte Basis beziehen.Referring again to 1 is the structure of the rotor 12th by evaluating those in the 22 and 23 Torque properties shown changing a radial distance R2 that end wall of the river barriers 17c , which is near the rotor axis, from the rotor axis in the ratios R2 / R1 and R3 / R2, which are used as parameters, where R1 the outer radius is to an outer periphery of the rotor, and R3 the inner radius to its inner circumference is obtained. Because the permeability (the ease with which a magnetic flux is generated) of stacked electrical steel plates depends on the Von Mises stress that results from the press fit to their connection with the Compression stress caused by the drive shaft, with which the electrical steel plates are pressed together, deteriorates, the shape dimensions of the rotor are determined in terms of the torque properties, taking into account the von Mises stress. In 22 and 23 are quantities of the torque that is generated in the state of the maximum load, expressed as “per unit” quantities, which refer to the in the 18th Relate to the defined basis shown in the example of a comparative construction.

Aus 22 ist ersichtlich, dass ein Drehmoment, das dem durch den Aufbau B erzeugten Drehmoment gleich oder größer als dieses ist, erzeugt wird, wenn das Verhältnis R2/R1 in einen Bereich A von 0,56 bis 0,84 fällt. Vorzugsweise wird der radiale Abstand R2 der Endwand der Flussbarriere 17c von der Rotorachse aus einem Bereich B von 0,565 in der Nähe eines Wendepunkts bis 0,75 in der Nähe eines anderen Wendepunkts gewählt. Insbesondere wird er aus einem Bereich C von 0,59 bis zu etwa 0,63, in dem ein Anstieg des Drehmoments von etwa 5 % erwartet wird, gewählt. Out 22 it can be seen that a torque equal to or greater than the torque generated by structure B is generated when the ratio R2 / R1 falls in a range A of 0.56 to 0.84. The radial distance is preferred R2 the end wall of the river barrier 17c selected from the rotor axis from a range B of 0.565 near one turning point to 0.75 near another turning point. In particular, it is selected from a range C from 0.59 to approximately 0.63, in which an increase in torque of approximately 5% is expected.

Als nächstes ist aus 23 ersichtlich, dass ein Drehmoment, das dem durch den Aufbau B erzeugten Drehmoment gleich oder größer als dieses ist, erzeugt wird, wenn das Verhältnis R3/R2 in einen Bereich A von 0,54 bis 0,82 fällt. Vorzugsweise wird der radiale Abstand R2 der Endwand der Flussbarriere 17c von der Rotorachse aus einem Bereich B von 0,60 in der Nähe eines Wendepunkts bis 0,81 in der Nähe eines anderen Wendepunkts gewählt. Insbesondere wird er aus einem Bereich C von 0,72 bis 0,77, in dem ein Anstieg des Drehmoments von etwa 5 % erwartet wird, gewählt.Next is out 23 it can be seen that a torque that is equal to or greater than the torque generated by structure B is generated when the ratio R3 / R2 falls in a range A of 0.54 to 0.82. The radial distance is preferred R2 the end wall of the river barrier 17c selected from the rotor axis from a range B of 0.60 near one turning point to 0.81 near another turning point. In particular, it is selected from a range C of 0.72 to 0.77, in which an increase in torque of about 5% is expected.

Dies ermöglicht, dass die Größe der Flussbarrieren 17c auf eine solche Weise bestimmt wird, dass eine ausreichende Breite für den in 17 gezeigten Magnetpfad MP2 sichergestellt wird, ohne dass in dem Magnetpfad MP2 irgendeine magnetische Sättigung hervorgerufen wird.This enables the size of the flow barriers 17c is determined in such a way that a sufficient width for the in 17th shown magnetic path MP2 is ensured without being in the magnetic path MP2 any magnetic saturation is caused.

Da nach der vorliegenden Ausführungsform jene Teile eines jeden der mehreren Paare von Dauermagneten 16, die sich in den vorherbestimmten Bereichen B an der Seite einer Längsachse befinden, beseitigt und durch große Flussbarrieren 17c ersetzt sind, kommt es an der Seite der Längsachse nicht zu einer gegenseitigen Wechselwirkung oder Auslöschung des Dauermagnetflusses und des Elektromagnetflusses, da die Magnetflusslinien ψ_m der Magnete, die in solche Richtungen abgegeben werden, dass sie gegen die Magnetflusslinien ψ_r der Statorwicklungen wirken oder diese auslöschen, beseitigt sind und der Durchgang der Magnetflusslinien ψ_r durch die vorherbestimmten Bereiche B an der Seite der Längsachse beschränkt ist.Since, according to the present embodiment, those parts of each of the plurality of pairs of permanent magnets 16 located in the predetermined areas B on the side of a longitudinal axis, eliminated and by large flow barriers 17c are replaced, there is no mutual interaction or extinction of the permanent magnetic flux and the electromagnetic flux on the side of the longitudinal axis, since the magnetic flux lines ψ _m of magnets that are emitted in such directions that they go against the lines of magnetic flux ψ _r of the stator windings act or extinguish them, are eliminated and the passage of the magnetic flux lines ψ _r is limited by the predetermined areas B on the side of the longitudinal axis.

Daher wird durch wirksames Nutzen der Magnetflusslinien ψ_r und der Magnetflusslinien ψ_m an der Seite der Längsachse eine wesentliche Zunahme des magnetischen Moments T_m und des Reluktanzmoments T_r erhalten, während die Verwendungsmenge der Dauermagnete verringert wird. Zusätzlich wird dank der Verringerung der induzierten Spannungskonstanten eine Zunahme der Ausgangsleistung bei hohen Geschwindigkeiten hervorgerufen und wird durch eine Senkung des Grads der Wärmebeständigkeit, die sich aus einer Beschränkung der von Wirbelströmen stammenden Wärmeerzeugung durch die Dauermagnete 16 und einer Beschränkung der durch Temperaturveränderungen verursachten Entmagnetisierung ergibt, eine Kostenverringerung bereitgestellt.Therefore, by using magnetic flux lines effectively ψ _r and the magnetic flux lines ψ _m on the side of the longitudinal axis, a substantial increase in the magnetic torque T _m and the reluctance torque T _{r is} obtained while the amount of use of the permanent magnets is reduced. In addition, thanks to the reduction in the induced voltage constants, an increase in the output power at high speeds is caused and a decrease in the degree of heat resistance resulting from a limitation of the heat generation from eddy currents by the permanent magnets 16 and results in a limitation of the demagnetization caused by temperature changes, a cost reduction is provided.

Darüber hinaus kann ein großes Drehmoment T wirksam erzeugt werden, indem der Trennungsabstand R2 zu dem achsenzentrumsseitigen Ende der Flussbarriere 17c so festgelegt wird, dass die Beziehungen (die Formabmessungen) zu dem Außenradius R1 und dem Innenradius R3 des Rotors 12 0,56 ≦ R2/R1 ≦ 0,84 und 0,54 ≦ R3/R2 ≦ 0,82 betragen.In addition, a large torque T can be generated effectively by the separation distance R2 to the axis center end of the river barrier 17c is set so that the relationships (the shape dimensions) to the outer radius R1 and the inner radius R3 of the rotor 12th 0.56 ≦ R2 / R1 ≦ 0.84 and 0.54 ≦ R3 / R2 ≦ 0.82.

Folglich wird eine billige elektrische Drehmaschine verwirklicht, die in einem Antriebsmodus einen qualitativ hochwertigen Betrieb mit einer hohen Energiedichte bereitstellt.As a result, an inexpensive rotary electric machine is realized which provides high quality operation with a high energy density in a drive mode.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde eine elektrische Drehmaschine 10 mit der Form eines Motors mit 8 Polen und 48 Schlitzen als Beispiel herangezogen, doch wird bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern vorzugsweise auf jeden beliebigen Aufbau angewendet werden kann, bei dem eine Schlitzanzahl q pro Pol pro Phase 2 beträgt (q = 2). Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung ohne jegliche Abänderungen auf Motoraufbauten mit 6 Polen und 36 Schlitzen oder 4 Polen und 24 Schlitzen oder 10 Polen und 60 Schlitzen angewendet werden.In the present embodiment, an electric lathe 10th with the shape of an 8-pole, 48-slot motor as an example, but it is noted that the present invention is not limited to this embodiment, but can preferably be applied to any structure in which a slot number q per pole per phase 2nd is (q = 2). For example, the present invention can be applied to any engine assembly with 6 poles and 36 slots or 4 poles and 24 slots or 10 poles and 60 slots without modification.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene und veranschaulichte beispielhafte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsformen, die Wirkungen erbringen, welche jenen, auf die die vorliegende Erfindung abzielt, gleichwertig sind. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf Kombinationen von Merkmalen der Gegenstände, die durch die einzelnen Ansprüche definiert sind, beschränkt, sondern wird sie durch alle beliebigen gewünschten Kombinationen von bestimmten aus allen offenbarten Merkmalen definiert.The present invention is not limited to the exemplary embodiment described and illustrated, but encompasses all embodiments that produce effects equivalent to those to which the present invention is directed. Furthermore, the present invention is not limited to combinations of features of the objects defined by the individual claims, but is defined by any desired combinations of certain of all the features disclosed.

Im Vorhergehenden wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, sondern kann sie innerhalb der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung in verschiedensten Formen ausgeführt werden.An embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be embodied in various forms within the technical ideas of the present invention.

Claims (2)

Elektrische Drehmaschine mit innenliegenden Dauermagneten (IPM), umfassend: einen Stator (11), der zur Aufnahme von Statorwicklungen eingerichtet ist; einen Rotor (12), der in Bezug auf den Stator (11) mit einer Antriebswelle (13) um eine Rotorachse drehbar ist, wobei der Rotor (12) einen Außenumfang (12a) und einen Innenumfang aufweist; Dauermagnete (16), die in den Rotor (12) eingebettet sind; und Öffnungen (17c) mit einer geringen Permeabilität, wobei jede davon den in einem vorherbestimmten Bereich befindlichen Abschnitt eines der Dauermagnete (16) ersetzt, der so gerichtete Magnetflusslinien erzeugen würde, dass von dem Stator (11) ausgehende Magnetflusslinien in der Nähe einer Längsachse eines der durch die Dauermagnete (16) gebildeten Magnetpole ausgelöscht würden, wenn sich der Dauermagnet (16) in dem vorherbestimmten Bereich befinden würde, wobei die Öffnung (17c) die nachstehend als $$\mathrm{0,56}\leqq \text{R2/R1}\leqq \mathrm{0,84}$$

und $$\mathrm{0,54}\leqq \text{R3/R2}\leqq \mathrm{0,82}$$

ausgedrückten Beziehungen erfüllt, wobei R1 der Außenradius von der Rotorachse zu dem Außenumfang (12a) des Rotors (12) ist, R2 der radiale Abstand von der Rotorachse zu jenem Ende der Öffnung (17c) ist, die sich in der Nähe der Rotorachse befindet, und R3 der Innenradius von der Rotorachse zu dem Innenumfang des Rotors (12) ist, wobei an der Öffnung (17c) ein Haltevorsprung für den Dauermagneten (16) vorgesehen ist, der einen um eine Ecke des Dauermagnets (16) herum laufenden und sich an den Dauermagneten (16) anschmiegenden Abschnitt und einen daran anschließenden geraden Endabschnitt umfasst; wobei der Haltevorsprung im Wesentlichen senkrecht von einer Berandung der Öffnung (17c) in die Öffnung (17c) hinein ragt.An electric permanent magnet lathe (IPM) comprising: a stator (11) configured to receive stator windings; a rotor (12) which is rotatable with respect to the stator (11) with a drive shaft (13) about a rotor axis, the rotor (12) having an outer circumference (12a) and an inner circumference; Permanent magnets (16) embedded in the rotor (12); and low permeability orifices (17c), each of which replaces the predetermined area of one of the permanent magnets (16) that would generate directed magnetic flux lines such that magnetic flux lines from the stator (11) are proximate to a longitudinal axis of a of the magnetic poles formed by the permanent magnets (16) would be extinguished if the permanent magnet (16) were in the predetermined range, the opening (17c) being the following as $$0.56\leqq \text{R2 / R1}\leqq 0.84$$

and $$0.54\leqq \text{R3 / R2}\leqq 0.82$$

expressed relationships, where R1 is the outer radius from the rotor axis to the outer circumference (12a) of the rotor (12), R2 is the radial distance from the rotor axis to that end of the opening (17c) which is in the vicinity of the rotor axis, and R3 is the inner radius from the rotor axis to the inner circumference of the rotor (12), a holding projection for the permanent magnet (16) being provided at the opening (17c), said projection protruding around a corner of the permanent magnet (16) the permanent magnet (16) snug portion and an adjoining straight end portion; wherein the holding projection projects substantially perpendicularly from a boundary of the opening (17c) into the opening (17c). Elektrische Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder der Dauermagnete (16) dann, wenn eine Schlitzanzahl q pro Pol pro Phase 2 (q = 2) beträgt, die als $$\mathrm{1,38}\leqq \left({\text{P}}^{\times }{\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}<\mathrm{1,84}$$

ausgedrückte Gleichheit erfüllt, wobei P die Anzahl der durch die Dauermagnete (16) gebildeten Pole ist, und W_pm die Breite eines jeden der Dauermagnete (16) in einer radialen Ebene des Rotors (12) in einer quer zu dem Abstand zwischen zwei Polen des Dauermagnets (16) verlaufenden Richtung ist.Electric lathe after Claim 1 , wherein each of the permanent magnets (16) when a number of slots q per pole per phase is 2 (q = 2), the as $$1.38\leqq \left({\text{P}}^{\times }{\text{W}}_{\text{pm}}\right)/\text{R1}<1.84$$

expressed equality, where P is the number of poles formed by the permanent magnets (16), and W _pm the width of each of the permanent magnets (16) in a radial plane of the rotor (12) in a direction transverse to the distance between two poles of the Permanent magnet (16) extending direction.

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