DE69833081T2

DE69833081T2 - Motor mit innerem Permanentmagnetrotor

Info

Publication number: DE69833081T2
Application number: DE69833081T
Authority: DE
Inventors: Noriyoshi Izumiotsu-shi Nishiyama; Tomokazu Katano-shi Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: EP0909003A2; EP1641103A3; US6353275B1; DE69833081D1; DE69839927D1; EP1641103A2; EP0909003A3; EP1641103B1; EP0909003B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Motoren zum Antreiben von Klimaanlagen, Industriemaschinen, Elektrofahrzeugen usw., und die Erfindung betrifft insbesondere den Aufbau eines Motors mit einem Läufer, in dem Permanentmagnete so angeordnet sind, dass sowohl das synchrone Drehmoment als auch das magnetische Drehmoment genutzt werden.
Hintergrund der Erfindung
Ein Hochleistungsmotor, bei dem durch Anordnen von Permanentmagneten in einem Läuferblechpaket sowohl das synchrone Drehmoment als auch das magnetische Drehmoment genutzt werden, also ein sogenannter „Innenpermanentmagnetmotor", ist bereits bekannt. 9 ist eine Schnittansicht, die den Läufer dieses herkömmlichen Motors zeigt. In 9 hat der Läufer die Form eines Zylinders, der im Wesentlichen die gleiche Achse wie ein Ständer (nicht dargestellt) hat, und der Läufer wird von einem Lager (nicht dargestellt) zum Drehen auf einer Welle 76 getragen. In dem Läufer 71 befinden sich acht Permanentmagnetschlitze 73, die in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang der Drehrichtung des Läufers angeordnet sind und durch das Läuferblechpaket entlang der Richtung der Welle verlaufen. In die Schlitze 73 wird ein Klebstoff aufgebracht, dann werden plattenförmige Permanentmagnete 72 eingeschoben, und die Magnete 72 werden an das Läuferblechpaket 71 geklebt. Bei dieser Gestaltung hat der Läufer acht Magnetpole.
Der Läufer wird in dem Ständer so angeordnet, dass ein schmaler ringförmiger Spalt entsteht. Dann wird der Läufer durch die Anziehungs- und Abstoßungskraft der Magnetpole des Läufers zu den Ständerzähnen gedreht, die umlaufende Magnetfelder haben, die durch den elektrischen Strom erzeugt werden, der durch die Wicklungen des Ständers fließt.
Bei der vorstehenden Gestaltung wird die Beziehung zwischen der Induktivität Ld in der Richtung einer Achse d, die senkrecht zu den Magnetpolen des Läufers verläuft, und der Induktivität Lq in der Richtung einer Achse q, die durch die Grenze zwischen benachbarten Läufer-Magnetpolen verläuft, durch Lq > Ld ausgedrückt.
In der Regel wird die Beziehung zwischen einem Motordrehmoment T und den Parametern Anzahl der Läufer-Magnetpolpaare Pn, Verkettungsfluss Ma, Ständerwicklungsstrom I und voreilender Phasenwinkel (Winkel in elektrischen Graden) b des Stroms I zu der Induktionsspannung, die in den einzelnen Ständer-Phasenwicklungen von dem Wicklungsstrom I erzeugt wird, durch T = Pn {Ma·I·cos(b) + 0,5 (Lq – Ld)I2·sin(2b)}ausgedrückt. In der vorstehenden Gleichung stellt der erste Term ein magnetisches Drehmoment dar und der zweite Term stellt ein synchrones Drehmoment dar. Bei der vorstehend beschriebenen Gestaltung ist Lq > Ld, sodass durch Steuern zur Voreilung der Phase des Wicklungsstroms I gegenüber der Phase der in den einzelnen Phasenwicklungen erzeugten Induktionsspannung b positiv wird, dann wird das synchrone Drehmoment erzeugt. Durch Einstellen von b auf einen vorgegebenen Wert kann mit dem gleichen elektrischen Strom das Drehmoment T größer als das magnetische Drehmoment allein gemacht werden.
Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Gestaltung hat der Läufer die Permanentmagnetschlitze 73 im Läuferbiechpaket 71. Auf die Wände der Schlitze 73 wird Klebstoff aufgebracht, und dann werden die Permanentmagnete 72 in die Schlitze 73 geklebt. Wenn die Abstände zwischen den Schlitzen 73 und den Magneten 72 zu groß sind, wird die Lage der Magnete 72 instabil, der magnetische Fluss verteilt sich, und die Eigenschaften des Motors verschlechtern sich.
Außerdem führen große Abstände zum Aufbringen von dicken Klebstoffschichten, wodurch der effektive magnetische Fluss abnimmt, was zu einer Verringerung des Drehmoments führt. Wenn also die Klebstoffschichten zwischen dem äußeren Rand 75 des Läufers und den Magneten 72 dick sind, nimmt der magnetische Widerstand zwischen ihnen zu, sodass der magnetische Fluss, der von den Magneten 72 erzeugt wird und in den Ständer fließt, abnimmt, dann nimmt das magnetische Drehmoment ab und die Motorleistung sinkt ebenfalls.
Daher wird eine Stabilisierung der Lage der Magnete 73 (Anm. d. Übers.: muss wohl „72" heißen) durch Verringern der Abstände zwischen den Schlitzen 73 und den Magneten 72 angestrebt, indem die Querschnittsgröße der Magnete 72 und die der Einstecköffnungen der Schlitze 73 so geändert werden, dass sie im Wesentlichen gleich sind.
Wenn jedoch die Abstände zwischen den Wänden der Schlitze 73 und den Magneten 72 zu klein sind, ist das Einstecken der Magnete 72 schwierig, und außerdem wird der auf die Wände der Schlitze 73 aufgebrachte Klebstoff herausgedrückt, wenn die Magnete 72 in die Schlitze 73 eingesteckt werden. Dadurch verschwinden die Klebstoffschichten zwischen den Wänden der Schlitze 73 und den Magneten 72 zum größten Teil, was Anlass zu der Sorge gibt, ob die Magnete 72 fest in den Schlitzen kleben oder nicht. Und wenn die Klebstoffschichten nicht dick genug sind, kann der Motor wegen des Problems des Herausfallens der Magnete 72 beim Drehen mit hohen Drehzahlen seine Zuverlässigkeit verlieren.
Der Läufer des Innenpermanentmagnetmotors wird nicht nur von dem magnetischen Drehmoment angetrieben, das direkt an der Erzeugung des Drehmoments durch den magnetischen Fluss beteiligt ist, der von den Magneten 72 erzeugt wird und in den Ständer fließt, sondern der Motor wird auch durch Nutzung des synchronen Drehmoments angetrieben, das durch die vorstehende Differenz zwischen der Induktivität Ld und der Induktivität Lq erzeugt wird. Wenn die Größe des Läuferaußenrands 75 zwischen den Magneten 72 und der Außenrandkante des Läuferblechpakets 71 zu klein ist, wird auch der Magnetflussweg zu schmal, dann kommt es zu einer magnetischen Sättigung, und die Größe des dort fließenden magnetischen Flusses nimmt ab und das synchrone Drehmoment wird zu klein.
Es ist vorgeschlagen worden, die Magnete 72 näher an einer Welle 76 anzuordnen, um den Läuferaußenrand 75 zu verbreitern und dadurch den Magnetflussweg zu vergrößern, sodass der magnetische Fluss gut fließt und das große synchrone Drehmoment genutzt wird. In diesem Fall sind jedoch die Enden der Magnete 72 weiter von der Außenrandkante des Läuferblechpakets 71 entfernt, dann fließt der magnetische Fluss in die benachbarten Magnete und die effektive Größe des magnetischen Flusses zur Erzeugung des Drehmoments nimmt ab.
Die Gestaltung zur Vermeidung des Herausdrückens des Klebstoffs beim Ankleben von Permanentmagneten an den Läufer eines Motors ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H08-251850 beschrieben. Wie in 10 gezeigt, hat der Läufer eine Nut 84 zum Aufnehmen von überschüssigem Klebstoff 88, der auf einen Bereich aufgebracht wird, in dem ein zylindrischer Permanentmagnet 82 an eine Welle 86 geklebt wird. In der Zeichnung ist die Dicke der Klebstoffschicht 88 vergrößert.
Bei dieser Gestaltung ist der Permanentmagnet jedoch nicht in dem Läufer angeordnet, sondern der zylindrische Permanentmagnet 82 ist mit Klebstoff an die Oberfläche der Welle 86 geklebt, das heißt, es handelt sich hier um einen sogenannten Oberflächen-Permanentmagnetmotor, also einen Motor, bei dem der Permanentmagnet 82 mit Klebstoff direkt an die Welle 86 geklebt ist.
Verwiesen sei auf JP-A-09 261901, die die Bereitstellung einer dynamoelektrischen Permanentmagnet-Maschine, die sich mit hohen Drehzahlen drehen kann, für ein Kraftfahrzeug betrifft. Die dynamoelektrische Maschine ist mit einem Ständer mit einem Ständer-Eisenkern, auf den eine Ständerwicklung gewickelt ist, einem Läufer, der an der Innenperipherie des Ständers drehbar gehalten wird und einen Läufer-Eisenkern hat, und einer Vielzahl von Permanentmagneten versehen, die in Schlitzen in dem Läufer-Eisenkern zu dem Ständer-Eisenkern zeigend angeordnet sind. Das Verhältnis (R1/R0) des Radius R0 des Ständers zu dem Abstand von der Mitte des Läufers zu der Position des Permanentmagneten an der Innenperipherie ist so eingestellt, dass es größer als 0,85 ist. Bei einer Ausführungsform sind an den benachbarten Enden der Schlitze für die Permanentmagneten Nuten ausgebildet.
Verwiesen sei außerdem auf JP-A-05 236684, die die Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines Läufers durch Einbringen eines aus einem nichtmagnetischen Material bestehenden klebfähigen Füllmaterials in einen an einer festgelegten Stelle eines Läuferblechpakets ausgebildeten Spalt betrifft. Das aus einem nichtmagnetischen Material bestehende klebfähige Füllmaterial wird zur Vermeidung eines Kurzschlusses des magnetischen Flusses in den an der festgelegten Stelle des Läuferblechpakets ausgebildeten Spalt eingebracht. Dadurch soll angeblich der über den gesamten Bereich des Läufers vorhandene Zwischenraum vermieden werden und die Spannungskonzentration an der Stelle, wo bisher eine große Spannungskonzentration vorlag, soll verringert werden können. Das in den Spalt eingebrachte Füllmaterial kann auch in die Schichtstruktur des Spalts des Läuferblechpakets eindringen, was die mechanische Festigkeit des Läufers verbessern soll.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie einen Innenpermanentmagnetmotor mit einem Läufer zur Verfügung stellen kann, bei dem Permanentmagnete sicher in den Läufer geklebt sind, sodass die Zuverlässigkeit verbessert wird, und dass der Läufer außerdem breite Läuferaußenrand-Abstände zwischen den Permanentmagneten und der Läuferaußenrandkante zum Bereitstellen eines breiten Magnetflusswegs hat und dennoch das Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete unterdrückt wird, sodass auch die Leistung verbessert wird.
Bei eine bevorzugten Ausführungsform kann der Motor einen Ständer mit einer Vielzahl von Zähnen, die mit Wicklungen versehen sind, und einen Läufer mit Innenpermanentmagneten aufweisen, wobei der Läufer Folgendes aufweist: eine umlaufende Welle, die im mittleren Teil angeordnet ist; ein Läuferblechpaket, das an der umlaufenden Welle befestigt ist; Permanentmagnetschlitze, die in dem Außenrand des Läufers ausgebildet sind; Nuten, die an den Wänden der Schlitze ausgebildet sind; Magnete, die in die Schlitze eingesteckt sind; und Klebstoffschichten in den Schlitzen zum Ankleben der Magnete an das Läuferblechpaket.
Bei der vorstehend beschriebenen Gestaltung bleibt der Klebstoff auch dann, wenn die Größe der Permanentmagnetschlitze und die Querschnittsgröße der eingesteckten Permanentmagnete im Wesentlichen gleich ist, zumindest in den Nuten, sodass die Magnete sicher am Läuferblechpaket kleben. Bei dieser Ausführungsform wird außerdem das Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete dadurch unterdrückt, dass Bereiche mit geringer magnetischer Induktion an den Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Permanentmagnetschlitze gebildet werden, sodass ein leistungsfähiger Motor realisiert wird.
Durch Ausbilden der Nuten an den Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Permanentmagnetschlitze und durch Füllen der Nuten mit einem Klebstoff mit einer geringen magnetischen Induktion werden die Magnete sicher an das Läuferblechpaket geklebt und außerdem wird das Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete unterdrückt, was sehr effizient ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die einen Motor einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in 2 gezeigten Läufers.
4 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 zeigt eine Wand eines Schlitzes für einen Permanentmagneten der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer einer dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
7 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
8 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer einer fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
9 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer eines herkömmlichen Beispiels zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die einen Läufer eines weiteren herkömmlichen Beispiels zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend werden die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Erste beispielhafte Ausführungsform
1 ist eine Schnittansicht, die einen Motor der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Läufers des Motors von 1. 3 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in 2 gezeigten Läufers.
In den 1 bis 3 ist ein Ständer 1 durch Aufeinanderschichten einer Vielzahl von Ständerblechpaketen 2, die aus ringförmigen Magnetblechen bestehen, ausgebildet und er weist eine Vielzahl von Zähnen 3 und ein Joch 4 zum Verbinden der Füße der Zähne auf. Die Zähne 3 sind mit Wicklungen 5 versehen.
Der Läufer hat die Form eines Zylinders, der im Wesentlichen die gleiche Achse wie der Ständer 1 hat, und der Läufer ist in dem Ständer so angeordnet, dass ein ringförmiger Zwischenraum entsteht. Im Mittelteil des Läufers ist eine umlaufende Welle 16 befestigt, und der Läufer wird von einem Lager (nicht dargestellt) zum Drehen der Welle 16 getragen. Der Läufer hat acht Permanentmagnetschlitze 13, die in einem Läuferblechpaket 11 ausgebildet sind, und diese Schlitze sind entlang der Drehrichtung des Läufers in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet und verlaufen durch das Blechpaket entlang der Richtung der Welle. In die Schlitze werden plattenförmige Permanentmagnete 12 eingeschoben, sodass acht Läufer-Magnetpole entstehen. Der Läufer wird durch die Anziehungs- und Abstoßungskraft der Magnetpole des Läufers zu den Ständerzähnen 3 gedreht, die umlaufende Magnetfelder haben, die durch den elektrischen Strom erzeugt werden, der durch die Ständerwicklungen 5 fließt.
In die Permanentmagnetschlitze 13 sind rechteckige Permanentmagnete 12 gesteckt, deren Querschnittsgröße fast genauso groß wie die der Schlitze 13 ist, und sie sind in den Schlitzen 13 angeklebt. An den Wänden der Schlitze 13 sind Nuten 14 ausgebildet, und die Nuten 14 sind mit einem aus einem nichtmagnetischen Material bestehenden Klebstoff zum Ausbilden von Klebstoffschichten zum Ankleben der Magnete 12 an das Läuferblechpaket 11 gefüllt.
Wie vorstehend beschrieben, bleibt auch dann, wenn die Größe der Schlitze 13 und die Querschnittsgröße der Magnete 12 im Wesentlichen gleich sind (natürlich sind die Magnete 12 etwas kleiner), durch Ausbilden der Nuten 14 an den Wänden der Schlitze 13, in die die Magnete 12 eingeschoben sind, der auf die Wände der Schlitze 13 aufgebrachte Klebstoff zumindest in den Nuten 14, ohne dass er von den eingeschobenen Magneten 12 herausgedrückt wird, sodass die Magnete 12 mit dem übrigen Klebstoff an das Läuferblechpaket 11 geklebt werden.
Nachstehend wird das Läuferblechpaket 11 unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben. Die Nuten 14 sind an denjenigen Wänden der Schlitze 13, die zum Innenrand des Läuferblechpakets zeigen, sowie an denjenigen zwei Ecken der Schlitze 13, die zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigen, ausgebildet. Dass die Nuten 14 an den Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Schlitze 13 ausgebildet sind, hat folgenden Grund.
Jeder der Magnete 12 hat unterschiedliche Polaritäten zwischen der Blechpaket-Innenrandseite und der Läuferaußenrandseite, sodass die Gefahr eines Magnetfluss-Kurzschlusses der Magnete 12 selbst besteht. Mit den in 3 gezeigten Nuten 14 wird jedoch der Magnetfluss-Kurzschluss an den Enden der Magnete 12 von einer Seite der Magnete zur anderen unterdrückt. Dadurch, dass die Nuten zur Läuferaußenrandseite herausragend ausgebildet sind, wird die Unterdrückung des Kurzschlusses an den Magnet-Enden effektiver, und außerdem wird das Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete, das heißt, die induktive Kopplung, verringert. Darüber hinaus nimmt der effektive magnetische Fluss, der von den Magneten 12 erzeugt wird und dadurch, dass er über den Läuferblechpaket-Außenrand in den Ständer 1 fließt, an der Erzeugung des Drehmoments beteiligt ist, zu.
Wenn die ausgebildeten Nuten 14 leer sind, nimmt die Festigkeit des Läufers ab, dann besteht die Gefahr, dass es beispielsweise beim Drehen mit hohen Drehzahlen zu Problemen kommt. In diesem Fall erhöht sich durch Füllen der Nuten 14 mit dem Klebstoff die Festigkeit an den Nuten 14, wo sich die Spannung beim Drehen konzentriert, sodass der Läufer das Drehen bei hohen Drehzahlen aushält.
Die in die Schlitze 13 eingeschobenen Magnete 12 sollten das Läuferblechpaket 11 so gut wie möglich berühren. Wenn sich Klebstoff zwischen den Magneten 12 und den Läuferaußenrand-seitigen Wänden der Schlitze befindet, wird der Abstand zwischen den Magneten 12 und dem Ständer 1 größer. Da der Klebstoff im Großen und Ganzen nichtmagnetisches Material ist, nimmt, wenn sich Klebstoff zwischen den Magneten 12 und den Läuferaußenrand-seitigen Wänden der Schlitze 13 befindet, der magnetische Widerstand zu, sodass der magnetische Fluss, der von den Magneten 12 erzeugt wird und in den Ständer 1 fließt, abnimmt.
Wenn die Magnete 12 das Läuferblechpaket 11 an mindestens einer Stelle berühren, wird die Abnahme des magnetischen Flusses unterdrückt. Die Magnete 12 sollten die Läuferaußenrand-seitigen Wände der Schlitze 13 dicht berühren. Unter dem Aspekt der Erzeugung des magnetischen Drehmoments sollten die Magnete 12 am besten die gesamten Wände jedes der Schlitze 13 außer an den Abschnitten der Nuten 14 berühren.
Wenn die Nuten 14 in den Schlitzen 13 an jeweils beiden Ecken der Schlitze 13 zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigend und an den Blechpaketinnenrand-seitigen Wänden ausgebildet sind, wird die Größe des effektiven magnetischen Flusses zum Erzeugen des synchronen Drehmoments zum Antreiben des Motors unter Verwendung des synchronen Drehmoments nicht verringert. Auch wenn die Nuten 14 nur an den Blechpaketinnenrandseitigen Wänden der Schlitze 13 ausgebildet sind, wird eine gute Wirkung erzielt.
Wenn die Nuten 14 entlang der Richtung der Läuferwelle verlaufend ausgebildet sind, breitet sich der in die einzelnen Nuten gefüllte Klebstoff über die Nut aus, sodass die Klebstoffschichten sicher ausgebildet werden.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
4 ist eine Schnittansicht, die die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 4 ist ein Läuferblechpaket 21 an einer umlaufenden Welle 26 befestigt, und an den Wänden von Permanentmagnetschlitzen 23 sind Nuten 24 ausgebildet. An den Nuten 24 sind Klebstoffschichten zum Ankleben von Permanentmagneten 22 in den Schlitzen 23 des Läuferblechpakets 21 ausgebildet.
Nachstehend werden die Nuten 24 näher beschrieben. Die Nuten sind jeweils an denjenigen beiden Ecken der Schlitze 23 ausgebildet, die zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigen, und an jeder der Blechpaketinnenrand-seitigen Wände der Schlitze 23 sind entlang der Drehrichtung des Läufers abwechselnd eine Nut und zwei Nuten ausgebildet. Das Läuferblechpaket 21 wird wie folgt hergestellt. Es werden mehrere Läuferblechpaket-Bleche aus magnetischen Blechen hergestellt, und dann werden an jedem der Bleche die Schlitze 23 und die Nuten 24 ausgebildet. Die Nuten 24 werden an denjenigen beiden Ecken der Schlitze 23 ausgebildet, die zum Läuferaußenrand des Läuferblechpakets zeigen, und an jeder Blechpaketinnenrand-seitigen Wand der Schlitze 23 werden entlang der Drehrichtung des Läufers abwechselnd eine Nut und zwei Nuten ausgebildet. Dann werden die Läuferblechpaket-Bleche entlang der Richtung der Welle aufeinander geschichtet, und jedes der benachbarten Bleche wird um einen vorgegebenen Winkel gedreht, sodass die Schlitze 23 miteinander übereinstimmen.
Weitere Einzelheiten werden nachstehend unter Bezugnahme 5 erläutert. Die vorgenannten Läuferblechpaket-Bleche werden beispielsweise durch Pressen stückweise hergestellt. Dann werden die Bleche durch Aufeinanderschichten auf die Dickeneinheiten P und Q gebracht, wie in der Zeichnung gezeigt. Dann wird das Läuferblechpaket durch Aufeinanderschichten dieser Einheiten entlang der Richtung der Welle hergestellt, wobei jede benachbarte Einheit um den Winkel der Lage des Permanentmagneten, also bei dieser beispielhaften Ausführungsform um 45°(360°/Anzahl der Läuferpole), gedreht wird. Durch Aufbringen des Klebstoffs auf die Nuten 24 werden ausreichend Klebstoffschichten ausgebildet und die Magnete 22 werden sicher in die Schlitze 23 geklebt.
Wie vorstehend dargelegt, ist eine Vielzahl von Nuten 24 an den Blechpaketinnenrandseitigen Wänden der Schlitze 23 ausgebildet. Bei dieser Gestaltung sind die Nuten 24 breit verteilt, sodass die in den Nuten 24 ausgebildeten Klebstoffschichten gleichmäßig angeordnet sind.
Da bei dieser beispielhaften Ausführungsform das Läuferblechpaket 21 nach dem Verfahren des Aufeinanderschichtens, entlang der Wellenrichtung, von gedrehten Magnetblechen, bei denen die Anzahl der Nuten an mindestens zwei verschiedenen Seitenwänden jedes Schlitzes 23 unterschiedlich ist, hergestellt wird, können die Nuten problemlos überall angeordnet werden.
Die Anzahl der Nuten, die an den Blechpaketinnenrand-seitigen Wänden ausgebildet werden, ist nicht auf eins oder zwei beschränkt, sondern kann nach Bedarf festgelegt werden.
Außerdem werden die Magnete 22 durch Ausbilden der Nuten 24 an den Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Schlitze 23 sicherer an das Läuferblechpaket 21 geklebt.
Dritte beispielhafte Ausführungsform
6 ist eine Schnittansicht, die die dritte beispielhafte Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. In 6 ist ein Läufer durch Aufeinanderschichten von Magnetblechen hergestellt, und der Läufer hat ein Läuferblechpaket 31, das an einer umlaufenden Welle 36 befestigt ist, Permanentmagnetschlitze 33, die im Außenrand des Läuferblechpakets 31 ausgebildet sind, und plattenförmige Magnete 32, deren Querschnitt rechteckig ist. Die Magnete 32 sind in den Schlitzen 33 mit einem auf die Wände der Schlitze 33 aufgebrachten Klebstoff angeklebt.
Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind Nuten 34 mit einer geringen magnetischen Induktion an denjenigen beiden Ecken der Schlitze 33 ausgebildet, die zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigen. Die Nuten 34 sind axial durchgehend und ragen zum Läuferaußenrand hin. Bei dieser Gestaltung wird der Abstand zwischen dem Läuferaußenrand und den Schlitzen 33 an den Stellen der herausragenden Nuten 34 am kürzesten, wodurch an den Enden der Magnete 32 der Magnetfluss-Kurzschluss der Magnete 32 selbst unterdrückt wird.
Obwohl die Größe des Läuferaußenrands 35 zwischen den Schlitzen 33 und der Läuferaußenrandkante groß gewählt wird, damit ein großer magnetischer Fluss vom Ständer fließen kann, um das synchrone Drehmoment effektiv zu erzeugen, unterdrücken die Nuten an den beiden Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Schlitze 33 das Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete.
Durch Anordnen des Läufers mit der vorstehend beschriebenen Gestaltung in einem Ständer wird der Innenpermanentmagnetmotor realisiert, der sowohl das synchrone Drehmoment als auch das magnetische Drehmoment effektiv nutzt.
Die Nuten 34 können leer gelassen werden, aber zur Erhöhung der Festigkeit des Läufers sollten sie besser mit Klebstoff gefüllt werden. Durch Füllen der Nuten 34 mit Klebstoff werden die Magnete 32 auch dann an das Läuferblechpaket 31 mit den Klebstoffschichten in den Nuten angeklebt, wenn die Größe der Schlitze 33 und die Querschnittsgröße der Magnete 32 im Wesentlichen gleich sind (natürlich sind die Magnete 32 etwas kleiner als die Schlitze 33). Wenn nämlich beide Größen fast gleich sind, besteht die Gefahr, dass der auf die Wände der Schlitze 33 aufgebrachte Klebstoff herausgedrückt wird, wenn die Magnete 32 in die Schlitze 33 eingeschoben werden. Durch Füllen der Nuten 34 mit dem Klebstoff bleibt jedoch zumindest der Klebstoff in den Nuten 34, und der übrige Klebstoff klebt die Magnete 32 sicher an das Läuferblechpaket 31.
An der Läuferaußenrandseite werden die Nuten 34 vorzugsweise nur an den Ecken der Schlitze 33 ausgebildet. Wenn beispielsweise die Nuten im Mittelteil der Läuferaußenrandseitigen Wände der einzelnen Magnetschlitze 33 ausgebildet werden, wird der magnetische Fluss durch die Nuten unterbrochen. Außerdem sollten die Magnete 32 die Wände der Schlitze 33 außer an den Stellen der Nuten 34 so gut wie möglich berühren. Der Grund hierfür ist, dass wenn sich Klebstoffschichten zwischen den Magneten 32 und den Schlitzen 33 an anderen Stellen als den Nuten 34 befindet, der magnetische Widerstand zwischen den Magneten 32 und dem Läuferaußenrand 35 zunimmt, sodass die Größe des magnetischen Flusses, der von den Magneten 32 erzeugt wird und zum Läuferaußenrand 35 fließt, abnimmt. Daher befindet sich außer an den Stellen der Nuten 34 vorzugsweise keine Klebstoffschicht zwischen den Magneten 32 und den Läuferaußenrand-seitigen Wänden der Schlitze 33, und jeder der Magnete 32 sollte den Läuferaußenrand 35 an mindestens einer Stelle direkt berühren.
Bei der vorstehenden Gestaltung wird der magnetische Widerstand zwischen den Magneten 32 und dem Läuferaußenrand 35 klein, dann fließt der von den Magneten 32 erzeugte magnetische Fluss effektiv zum Läuferaußenrand 35 und dann über den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Läufer und dem Ständer in den Ständer und trägt effektiv zur Erzeugung des Drehmoments bei.
Vierte beispielhafte Ausführungsform
7 ist eine Schnittansicht, die die vierte Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Der Unterschied zur dritten beispielhaften Ausführungsform besteht darin, dass es bei dieser beispielhaften Ausführungsform zwei Arten von Permanentmagnetschlitzen 43 gibt, die abwechselnd entlang der Drehrichtung eines Läufers angeordnet sind, wobei die eine Art Nuten 44 an denjenigen beiden Ecken von Schlitzen 43 hat, die zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigen, und die andere Art keine Nut hat. Wie bei der dritten beispielhaften Ausführungsform wird auch bei dieser Gestaltung die Wanderung des magnetischen Flusses in benachbarte Magnete 43 (Anm. d. Übers.: muss wohl „42" heißen) durch die Nuten 44 unterdrückt, sodass ein effektives synchrones Drehmoment erzielt wird.
Fünfte beispielhafte Ausführungsform
8 ist eine Schnittansicht, die die fünfte beispielhafte Ausführungsform zeigt, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Der Unterschied zur dritten beispielhaften Ausführungsform besteht darin, dass bei dieser beispielhaften Ausführungsform Nuten 54 nur auf einer Seite der Läuferaußenrand-seitigen Ecken von Permanentmagnetschlitzen 53 angeordnet sind. Wie bei der dritten beispielhaften Ausführungsform wird auch bei dieser Gestaltung die Wanderung des magnetischen Flusses in benachbarte Magnete durch die Nuten 54 unterdrückt, sodass ein effektives synchrones Drehmoment erzielt wird.
Erfindungsgemäß werden, wie vorstehend beschrieben, in einem Innenpermanentmagnetmotor durch Ausbilden von Nuten an den Wänden von im Außenrand eines Läuferblechpakets ausgebildeten Permanentmagnetschlitzen und durch Ausbilden von Klebstoffschichten in den Nuten zum Ankleben der eingeschobenen Magnete am Läuferblechpaket die Magnete auch dann sicher an das Läuferblechpaket angeklebt, wenn die Schlitzgröße und die Magnet-Querschnittsgröße im Wesentlichen gleich sind, da der Klebstoff in den Nuten bleibt.
Und durch Ausbilden von Nuten an den Läuferaußenrand-seitigen Ecken der Schlitze werden der Magnetfluss-Kurzschluss der Magnete selbst und das mögliche Wandern des magnetischen Flusses in die benachbarten Magnete unterdrückt, sodass ein hochzuverlässiger, und effizienter Motor realisiert wird, der sich mit hohen Drehzahlen drehen kann.
In den vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen sind die Magnete in nur einer Schicht angeordnet. Die gleiche Wirkung wird jedoch bei Motoren erzielt, die Magnete in mehr als zwei Schichten haben, also bei einem Mehrschicht-Innenpermanentmagnetmotor. Die gleiche Wirkung wird auch bei einem Motor erzielt, der nicht acht Magnetpole hat.
Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert worden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in anderen Formen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden.
Figuren

1 q-Achse d-Achse
9 q-Achse d-Achse STAND DER TECHNIK
10 STAND DER TECHNIK

Claims

Motor mit (a) einem Stator (1) mit einer Vielzahl von Zähnen (3), die mit Wicklungen (5) versehen sind; und (b) einem Rotor mit Permanentmagneten darin, der Folgendes aufweist: (b-1) eine umlaufende Welle (16; 26), die im mittleren Teil des Läufers angeordnet ist; (b-2) ein Blechpaket (11; 21 ), das an der umlaufenden Welle befestigt ist; (b-3) Permanentmagnetschlitze (13; 23), die in dem Läuferblechpaket von der Außenkante des Blechpakets radial nach innen ausgebildet sind; (b-4) Nuten (14; 24), die in dem Blechpaket an den Wänden der Permanentmagnetschlitze ausgebildet sind und erste Nuten umfassen, die an Schlitz-Ecken ausgebildet sind und nach außen zur Kante des Blechpakets gerichtet sind; (b-5) Permanentmagnete (12; 22), die in die Permanentmagnetschlitze eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Klebstoffschichten in den Nuten ausgebildet sind, um die Permanentmagnete an das Läuferblechpaket anzukleben, und die Nuten (14; 24) weiterhin im Großen und Ganzen radial nach innen gerichtete zweite Nuten an radial inneren Wänden der Schlitze umfassen.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14) axial durchgehend sind.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (12; 22) mindestens jeweils einen Direktkontaktteil haben, wobei Schlitzwände zum Außenrand des Läuferblechpakets zeigen und keine Klebstoffschicht haben.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Läuferblechpaket (21) eine Vielzahl von axial geschichteten Magnetblechen aufweist, die jeweils einen ersten Schlitz mit einer ersten Anzahl von Nuten (24) und einen zweiten Schlitz mit einer von der ersten Anzahl verschiedenen zweiten Anzahl von Nuten (24) haben, wobei ein erstes Magnetblech mit einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf ein zweites Magnetblech so gedreht wird, dass ein erster Schlitz des ersten Magnetblechs zu einem zweiten Schlitz des zweiten Magnetblechs ausgerichtet wird.
Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket eine Vielzahl von Blechpaket-Einheiten (P, Q) aufweist, die axial so geschichtet sind, dass jede Blechpaket-Einheit um einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf eine benachbarte Blechpaket-Einheit gedreht wird, sodass ein Schlitz in einer Blechpaket-Einheit im Großen und Ganzen zu einem Schlitz einer anderen Blechpaket-Einheit ausgerichtet wird, wobei jede der Blechpaket-Einheiten (P, Q) eine Vielzahl von Magnetblechen aufweist, die axial geschichtet sind und die Nuten und die Schlitze an den gleichen Stellen auf jedem Blech in der jeweiligen Blechpaket-Einheit haben.
Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (24) an einer zu einem Innenrand des Läuferblechpakets gerichteten Innenwand entlang einer Drehrichtung des Läufers so angeordnet sind, dass eine Anzahl von Nuten (24) an benachbarten Schlitzen verschieden ist, aber die Anzahl der Nuten an jedem zweiten Schlitz gleich ist.