DE69809689T2

DE69809689T2 - Elektromotor mit Permanentmagnetrotor

Info

Publication number: DE69809689T2
Application number: DE69809689T
Authority: DE
Inventors: Yoshichika Fukuda; Yuji Kawai; Koji Kawanishi; Kenji Narita; Hiroyuki Okudera; Yuji Souma; Takashi Suzuki
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: DE69809689D1; CN1213207A; EP0917272A1; KR100609331B1; KR19990030111A; US6025667A; ES2187898T3; MY114603A; AU8709098A; TW522636B; CN1149728C; JPH11103546A; AU747000B2; EP0917272B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Permanentmagnet in einem Rotor, zum Beispiel einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder dergleichen, und insbesondere auf einen Elektromotor, in dem eine magnetische Flussdichte, ein Reluktanzdrehmoment usw. selektiv gebildet bzw. erzeugt werden können, und der beispielsweise als eine Antriebsquelle eines Kompressors bzw. Verdichters einer Klimatisierungsvorrichtung bzw. eines Klimatisators geeignet ist.

2. Beschreibung der verwandten Technik

In dem Elektromotor von der Art, wie oben beschrieben, ist ein Permanentmagnet in einem Kern eines Innenrotors des Elektromotors eingebettet, wobei ein Beispiel von diesem jeweils in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigt ist, von welcher jede eine Draufsicht zur Veranschaulichung des Inneren dieses Elektromotors von einer Ebene rechtwinklig zu der Dreh- bzw. Rotationsachse darstellt.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel ist ein Rotorkern bzw. Ankerkern 2 innerhalb eines Statorkerns bzw. Ständerblechkranzes 1 mit beispielsweise 24 Schlitzen angeordnet, in welchem sich ein Feldmagnet dreht bzw. rotiert. In diesem Falle ist die Anzahl von Polen des Elektromotors vier und daher sind vier Permanentmagnete 3 in dem Ankerkern 2 in Übereinstimmung mit der Anzahl von Polen angeordnet.
Jeder Permanentmagnet 3 ist so ausgebildet, um eine Bandplattenform bzw. -gestalt bzw. eine Gestalt einer bandförmigen Platte mit rechteckförmigen Querschnitt, zu sein bzw. aufzuweisen, wobei jedes Paar der Permanentmagnete 3 so angeordnet ist, um entlang einer Richtung rechtwinklig zu einer Durchmesserlinie des Ankerkerns 2 in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfangs des Ankerkerns 2 einander gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu sein. Jeder Permanentmagnet 3 ist innerhalb des Ankerkerns 2 entlang einer Richtung senkrecht zur Papierebene nach Fig. 8 eingebettet.
Zwischen den benachbarten Permanentmagneten 3 sind Löcher bzw. Öffnungen 4 als Flussbarriere bzw. -schranke zum Verhindern von Kurzschluss und Ableitung bzw. Streuung bzw. Leckage von Magnetfluss zwischen den benachbarten Permanentmagneten gebildet. In diesem Beispiel sind die Löcher 4 als dreieckförmige bzw. Dreiecklöcher dargestellt und an beiden Enden des Permanentmagnets 3 angeordnet. In der Mitte bzw. Zentrum des Ankerkerns 2 ist ein mittleres bzw. zentrales Loch bzw. Öffnung 5 gebildet, um durch diese eine (nicht gezeigte) Dreh- bzw. Rotationswelle hindurch zu führen.
Bei dieser Ausbildung wird, wenn die durch den Permanentmagnet 3 verursachte Magnetflussverteilung in einem Spaltbereich (zwischen Zähnen des Statorkerns 1 und dem Permanentmagnet 3) im Zustand einer Sinuswelle ist, ein Drehmoment T des Elektromotors ausgedrückt durch T = Pn{Φa·Ia·cosβ - 0,5(Ld - Lq) ·I2·sin2β}, worin T ein Ausgangsdrehmoment ist, cM eine Ankerfluss- bzw. Kraftfluss-Verbindung bzw. -Verknüpfung bzw. - Kopplung ist, die durch den Permanentmagnet 3 an den Koordinatenachsen d und q verursacht ist, Ld bzw. Lq die Induktanz an der Achse d bzw. die Induktanz an der Achse q ist, Ia eine Amplitude eines Ankerstroms an den Koordinatenachsen d und q ist, β ein Voreilwinkel des Ankerstroms von der Achse q an den Koordinatenachsen d und q ist und Pn ein Pol-Logarithmus ist.
In dem obigen Ausdruck drücken das erste Glied ein durch den Permanentmagnet 3 erzeugtes Magnetdrehmoment aus und das zweite Glied drückt ein Reluktanzdrehmoment aus, das durch eine Differenz zwischen der Induktanz an der Achse d und der Induktanz an der Achse q erzeugt ist. Wegen näherer Einzelheiten wird auf die Abhandlung Bezug genommen, die in T.IEE Japan, Band 117-D, Nr. 8., 1997, veröffentlicht wurde.
Bei bzw. in dem in Fig. 9 als einem anderen, herkömmlichen Beispiel gezeigten Rotorkern bzw. Ankerkern 2 wird ein Permanentmagnet 6 mit einem bogenförmigen Querschnitt verwendet, wobei sich dessen Drehmoment T ebenfalls durch den oben erwähnten Operations- bzw. Rechenausdruck ergibt.
In typischer Weise werden ein Ferritmagnet und ein Seltenerdmagnet bzw. Magnet aus seltener Erde für die Permanentmagnete 3 und 6 verwendet, die bei dem vorerwähnten Typ von Elektromotor verwendet werden.
Der Ferritmagnet ist weniger kostspielig und zum Bilden des Permanentmagnets in verschiedenen Gestalten bzw. Formen aufgrund der Leichtigkeit seines Formens verfügbar, jedoch ist die magnetische Flussdichte gering, daher wird die Verminderung in der Größe des Ankerkernes verhindert.
Auf der anderen Seite weist der Seltenerdmagnet eine hohe magnetische Flussdichte auf, so dass die Verringerung in der Größe des Ankerkernes leicht ist, jedoch ist die Gestalt bzw. Form des Permanentmagnets durch die Schwierigkeit seines Formens begrenzt. Hinzu kommt, dass der Seltenerdmagnet teuerer als der Ferritmagent ist.
Da sowohl der Ferritmagnet als auch der Seltenerdmagnet Vorzüge und Mängel aufweisen, wie oben erläutert, werden in herkömmlicher Weise aus Gründen der Anwendung und/oder der Kosten eines Motors entweder der Ferritmagnet oder der Seltenerdmagnet für sämtliche Permanentmagnete der Magnetpole ausgewählt. In diesem Falle ergeben sich die unten beschriebenen Nachteile.
Beispielsweise soll in dem Falle, dass der Magnetpol nur aus dem Ferritmagnet gebildet ist, die Menge des Magnets erhöht werden, um die magnetische Flussdichte zu erhöhen, und daher wird der polarisierte Bereich groß, und infolgedessen nimmt der Magnet das meiste des Ankerkernes ein. Dementsprechend ist die Induktanz an der Achse q gering, so dass die Differenz der Induktanz an der Achse q und der Induktanz an der Achse d (Parameter eines Reluktanzdrehmoments: es wird auf den oben erwähnten Operations- bzw. Rechenausdruck Bezug genommen) klein wird, mit dem Ergebnis, dass ein ausreichendes Reluktanzdrehmoment nicht erhalten werden kann.
In dem Falle, dass der Magnetpol nur aus dem Seltenerdmagnet gebildet ist, ist die magnetische Flussdichte hoch, so dass der Magnet nicht das meiste des Ankerkerns wie der Ferritmagnet einnimmt, jedoch ist die magnetische Flussdichte oftmals übermäßig hoch, und hinzu kommt, dass der Seltenerdmagnet teuer ist und daher die Kosten des Motors erhöht werden.
Wie zuvor beschrieben, ist in herkömmlicher Weise ein zweckmäßiger Permanentmagnet mit einem Zwischenzustand zwischen dem Ferritmagnet und dem Seltenerdmagnet schwierig bzw. beschwerlich zu erhalten, d. h., es ist schwierig, die erforderliche magnetische Flussdichte, Reluktanzdrehmoment und Kosten auszuwählen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist zum Beseitigen der vorerwähnten Nachteile gemacht worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor des Permanentmagnetrotor- Typs zu schaffen, wobei dieser Elektromotor dazu befähigt ist, eine magnetische Flussdichte und ein Reluktanzdrehmoment selektiv zu bestimmen, und angemessene Kosten aufweist bzw. preiswert ist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann die Aufgabe bei einem Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs gelöst werden, wobei bei diesem Elektromotor ein Rotorkern bzw. Ankerkern mit Magnetpolen, welche hierin aus den Permanentmagneten gebildet sind, innerhalb eines Statorkerns bzw. Ständerblechkranzes angeordnet ist, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, wobei jeder der Magnetpole in dem Ankerkern aus drei oder mehr Permanentmagneten gebildet ist und wobei wenigstens zwei Arten von magnetischen Materialien für die Permanentmagnete verwendet werden.
Die zwei Arten von magnetischen Materialien können Ferritmagnet und Seltenerdmagnet sein und durch gemeinsames Verwenden der obigen magnetischen Materialien wird die erforderliche magnetische Flussdichte leicht erreicht. Zusätzlich kann in diesem Falle der Belegungs- bzw. der Platzbelegungsgrad bzw. -rate der Magnete in dem Kern geringer sein und die Induktanz an der Achse q ist größer als diejenige in dem Falle, in dem zum Beispiel jeder Magnetpol nur aus dem Ferritmagnet mit einer niedrigen magnetischen Flussdichte gebildet ist. Dementsprechend kann eine Differenz zwischen der Induktanz an der Achse q und der Induktanz an der Achse d groß sein. Wie oben beschrieben, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Auswahlbereich für ein Reluktanzdrehmoment und eine magnetische Flussdichte vergrößert werden und es können angemessene Kosten entsprechend der Qualität erhalten werden.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in einem Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs, wobei in diesem Elektromotor ein Rotorkern bzw. Ankerkern, bei dem jeder Magnetpol hierin aus den Permanentmagneten gebildet ist, innerhalb eines Statorkerns bzw. Ständerblechkranzes angeordnet ist, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, wobei der Ankerkern einen ersten Permanentmagnet aufweist, der an einer Grenzlinie entlang einer Durchmesserlinie des Ankerkerns zwischen den benachbarten Magnetpolen angeordnet ist, und einen zweiten Permanentmagnet aufweist, der in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfangs des Ankerkerns in jedem Magnetpol angeordnet ist, wobei jeder Magnetpol praktisch aus drei Permanentmagneten in der Weise gebildet ist, dass der erste Permanentmagnet zwischen den benachbarten Magnetpolen gemeinsam benutzt wird bzw. anteilig ist und der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet aus unterschiedlichen magnetischen Materialien hergestellt sind.
In diesem Falle ist der erste Permanentmagnet so ausgebildet, um eine Bandplattengestalt bzw. eine Gestalt einer bandförmigen Platte zu sein bzw. aufzuweisen, die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und in einer Richtung der Plattenbreite polarisiert ist, und in dem Ankerkern so angeordnet ist, um die Mittellinie der Plattenbreite an der Grenzlinie zu positionieren, so dass ein Pol dieses Permanentmagnets als irgendeiner der benachbarten Magnetpole dient und der andere Pol als der andere der benachbarten Magnetpole dient.
Wenn der Ferritmagnet für den ersten Permanentmagnet verwendet wird, wird der Seltenerdmagnet für den zweiten Permanentmagnet verwendet. Umgekehrt wird, wenn der Seltenerdmagnet für den ersten Permanentmagnet verwendet wird, der Ferritmagnet für den zweiten Permanentmagnet verwendet.
Jedenfalls ist der erste Permanentmagnet so ausgebildet, um eine Bandplattengestalt bzw. eine Gestalt einer bandförmigen Platte zu sein bzw. aufzuweisen, die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und in einer Richtung der Plattenbreite polarisiert ist, und ist in dem Ankerkern so angeordnet, um die Mittellinie der Plattenbreite an der Grenzlinie zu positionieren.
Auf der anderen Seite können für den zweiten Permanentmagnet verschiedene Gestalten bzw. Formen verfügbar sein. Beispielsweise kann eine Bandplattengestalt mit rechteckförmigem Querschnitt, bogenförmigem Querschnitt oder trapezförmigem bzw. trapezoidalem Querschnitt angewendet werden. In dem Falle einer Gestalt eines rechteckförmigen Querschnitts ist der zweite Permanentmagnet vorzugsweise entlang einer Richtung angeordnet, die zu einer Durchmesserlinie des Ankerkerns rechtwinklig bzw. senkrecht ist. In dem Falle einer Gestalt eines bogenförmigen Querschnitts ist der zweite Permanentmagnet vorzugsweise in einem Zustand angeordnet, dass dessen konvexe Fläche in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns orientiert bzw. ausgerichtet ist. Ferner ist es in dem Falle einer Gestalt eines trapezförmigen Querschnitts empfehlenswert, dass der zweite Permanentmagnet in einem Zustand angeordnet ist, dass dessen Oberseite in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns orientiert ist.
Ferner ist ein Loch bzw. eine Öffnung für eine Flussbarriere bzw. -schranke zwischen den ersten Permanentmagneten in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Innenumfanges des Ankerkerns gebildet, um hierdurch Kurzschluss und Leckage des Magnetflusses zwischen den benachbarten Permanentmagneten zu verhindern. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform sind Löcher bzw. Öffnungen als die Flussbarriere bzw. -schranke ebenfalls an beiden Enden des zweiten Permanentmagneten gebildet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Ankerkern aus einem laminierten bzw. geschichteten Körper gebildet ist, der aus einer Magnetstahlplatte hergestellt ist, die durch ein Stanzverfahren ausgestanzt ist. In diesem Fall ist es hinsichtlich der Herstellung wünschenswert, dass Löcher bzw. Öffnungen zum Einsetzen bzw. Einbringen der Permanentmagnete in dem laminierten Körper aus der Magnetstahlplatte während des Stanzverfahrens geöffnet werden bzw. sind, so dass der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet eingebettet werden, um polarisiert zu werden. Hierdurch kann ein herkömmliches Herstellungsverfahren kontinuierlich verwendet werden, so dass sich die Herstellungskosten nicht erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist für einen bürstenlosen Gleichstrommotor geeignet, der zum Antreiben eines Kompressors bzw. Verdichters in einem Klimatisator verwendet wird, wodurch die Leistungsfähigkeit des Klimatisators verbessert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird im nachfolgenden lediglich anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung einer Struktur bzw. Ausbildung eines Elektromotors des Permanentmagnetrotor-Typs als eine Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung von einer Ebene rechtwinklig zu der Rotationsachse des Motors;
Fig. 2 eine schematische vertikale Schnittansicht entlang der Achse d eines Rotorkerns bzw. Ankerkerns, der bei der obigen Ausführungsform gezeigt ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf den Ankerkern, der bei der obigen Ausführungsform gezeigt ist;
Fig. 4 bis Fig. 7 jeweils eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung von Abwandlungen des obigen Ankerkerns;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung einer Ausbildung eines Elektromotors des Permanentmagnetrotor- Typs als ein Erstes, herkömmliches Beispiel, welches zu der Fig. 1 ähnlich ist; und
Fig. 9 eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung einer Ausbildung eines Elektromotors des Permanentmagnetrotor- Typs als ein zweites, herkömmliches Beispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)

Die vorliegende Erfindung stellt fest, dass eine magnetische Flussdichte und ein Reluktanzdrehmoment mit erforderlichen Werten dadurch gebildet werden können, dass jeder Magnetpol in einem Rotorkern bzw. Ankerkern aus einer Mehrzahl bzw. Vielzahl von Permanentmagneten gebildet wird und dass die Permanentmagnete aus unterschiedlichen magnetischen Materialien hergestellt werden. Daher ist, wie in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt, jeder Magnetpol in einem Ankerkern 10 aus einem ersten Permanentmagnet 11 aus Ferritmagnet und einem zweiten Permanentmagnet 12 aus Seltenerdmagnet gebildet, wobei der Permanentmagnet 11 zwischen den angrenzenden bzw. benachbarten Magnetpolen bei dieser Ausführungsform gemeinsam benutzt wird.
Der Ankerkern 10 ist übrigens aus einer Magnetstahlplatte hergestellt und innerhalb eines Statorkerns bzw. Ständerblechkranzes 16 angeordnet, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. Auf die Erläuterung des Statorkerns 16 wird verzichtet, da bei der Durchführung bzw. Realisierung der vorliegenden Erfindung der Statorkern 16 ähnlich zu dem in Fig. 8 gezeigten Statorkern 1 sein kann, der zuvor erläutert worden ist.
Der aus dem Ferritmagnet hergestellte, erste Permanentmagnet 11 ist so ausgebildet, um eine Bandplattengestalt zu sein bzw. aufzuweisen, welche leicht dick mit einem rechteckförmigen Querschnitt und in einer Richtung der Plattenbreite polarisiert ist. In Fig. 1 sind eine Achse q und die andere, hierzu rechtwinklige Achse q Magnetpolgrenzlinien zwischen den benachbarten Magnetpolen, wobei diese Grenzlinien durch die Mitte des Ankerkerns 10 verlaufen. Wenn jede der Grenzlinien B ist, ist der erste Permanentmagnet 11 zwischen den benachbarten Magnetpolen in der Weise angeordnet, dass die Mittellinie seiner Plattenbreite an einer Grenzlinie B positioniert ist. D. h., jeder erste Permanentmagnet 11 ist durch eine Grenzlinie B in einen Magnetbereich 111 an der Nordpolseite und einen Magnetbereich 112 an der Südpolseite imaginär geteilt.
Bei dieser Ausführungsform weist der aus dem Seltenerdmagnet hergestellte, zweite Permanentmagnet 12 einen rechteckförmigen Querschnitt ähnlich zu dem ersten Permanentmagnet 11 auf, ist jedoch so ausgebildet, um eine Bandplattengestalt zu sein bzw. aufzuweisen, welche leicht dünn ist. Der zweite Permanentmagnet 12 ist entlang einer Richtung rechtwinklig zu einer Durchmesserlinie des Ankerkerns 10 in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfangs des Ankerkerns 10 in jedem Magnetpol angeordnet. Dementsprechend ist in jedem Magnetpol der Nordpol aus drei Magneten gebildet, welche zwei Magnetbereiche 111 und 111 der benachbarten, ersten Permanentmagnete 11 und 11 und der zweite Permanentmagnet 12 in dem Nordpol sind, und der Südpol ist ebenfalls aus drei Magneten gebildet, welche zwei Magnetbereiche 112 und 112 der benachbarten ersten Permanentmagnete 11 und 11 und der zweite Permanentmagnet 12 in dem Südpol sind.
Unterschiedlich von der obigen Ausführungsform können zwei Permanentmagnete, die jedem von Magnetbereichen 111 und 112 entsprechen, parallel zueinander entlang einer Grenzlinie B angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform weist der zweite Permanentmagnet 12 eine rechteckförmige Querschnittsgestalt auf, jedoch kann der zweite Permanentmagnet 12 eine bogenförmige Querschnittsgestalt aufweisen und so angeordnet sein, um seine konvexe Fläche in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns 10 zu orientieren bzw. auszurichten.
An dem Ende eines jeden ersten Permanentmagnets 11 in der Nachbarschaft des Innenumfangs des Kerns und zwischen den benachbarten ersten Permanentmagneten 11 und 11 ist ein Loch bzw. Öffnung 13 als die Flussbarriere bzw. -schranke gebildet, um Kurzschluss und Ableitung bzw. Streuung bzw. Leckage des Magnetflusses zu verhindern, welcher zwischen den ersten Permanentmagneten 11 auftritt. Und ferner sind an beiden Enden der zweiten Permanentmagnete 12 Löcher bzw. Öffnungen 14 und 14 als Flussbarrieren bzw. -schranken jeweils aus den gleichen Gründen wie oben gebildet. Übrigens ist ein mittleres Loch bzw. Öffnung 15 zum Hindurchführen einer (nicht gezeigten) Rotationswelle an der Achsenlinie des Ankerkerns 10 gebildet.
Als nächstes werden eine magnetische Flussdichte und ein Reluktanzdrehmoment des Ankerkerns 10 unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. In der Zeichnung zeigt eine Kurvenlinie aus einer gestrichelten Linie mit Pfeilen den Magnetfluss und eine Kurvenlinie aus einer festausgezogenen Linie zeigt einen magnetischen Kreis.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der aus dem Ferritmagnet hergestellte, erste Permanentmagnet 11 zwischen den angrenzenden bzw. benachbarten Magnetpolen gemeinsam benutzt und der aus dem Seltenerdmagnet hergestellte, zweite Permanentmagnet 12 ist in jedem Magnetpol angeordnet, so dass, wenn verglichen mit der Verwendung des Ferritmagnet allein, die magnetische Flussdichte weiter erhöht werden kann und zusätzlich der Abstand zwischen dem ersten Permanentmagnet 11 und dem zweiten Permanentmagnet 12 länger sein kann.
Zusätzlich wird der Belegungs- bzw. Platzbelegungs-Grad bzw. -Rate des Ferritmagnets in dem Kern gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrolliert, und daher wird, wenn verglichen mit dem Falle, dass zum Beispiel jeder Magnetpol aus dem Ferritmagnet allein gebildet ist, der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises gering. D. h., es wird, wenn jeder Magnetpol nur aus dem Ferritmagnet gebildet ist, das meiste des Ankerkerns 10 durch den Ferritmagnet belegt bzw. besetzt, um die gleiche magnetische Flussdichte wie diejenige bei dieser Ausführungsform zu erreichen, so dass der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises natürlich hoch wird.
Wie soweit beschrieben, kann bei der Ausführungsform der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises durch Verringern des Belegungsgrades des Permanentmagnets und durch Erhöhen des Belegungsgrades einer Magnetstahlplatte, welche der Körper des Ankerkernes 10 ist, gering sein, wodurch die Induktanz an der Achse q groß sein kann. Daher wird eine Differenz zwischen der Induktanz an der Achse q und der Induktanz an der Achse d groß, was bedeutet, dass das Reluktanzdrehmoment erhöht werden kann.
Entsprechend der Ausführungsform kann die erforderliche magnetische Flussdichte dadurch erhalten werden, dass die verwendete Menge des Ferritmagnets als der erste Permanentmagnet 11 und des Seltenerdmagnets als der zweite Permanentmagnet 12 gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrolliert wird. Beispielsweise kann eine niedrigere magnetische Flussdichte im Vergleich zu dem Fall erhalten werden, dass sämtliche Magnetpole aus Seltenerdmagnet gebildet sind.
Auf der anderen Seite, in einem Falle, in dem die Ferritmagnete für sämtliche Magnetpole verwendet werden, um die erforderliche magnetische Flussdichte zu erhalten, überschreitet die Dicke des Permanentmagnets (polarisierter Bereich) oftmals die Grenze bei der Herstellung. Jedoch kann die magnetische Flussdichte durch Verwenden des Ferritmagnets und des Seltenerdmagnets gemeinsam in geeigneter Weise gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrolliert werden. Daher wird die erforderliche magnetische Flussdichte leicht erhalten, ohne den polarisierten Bereich groß zu machen.
Weiterhin können Kurzschluss und Leckage des magnetischen Flusses durch das Loch 13 als die Flussbarriere, welches zwischen den ersten Permanentmagneten 11 gebildet ist, und die Löcher 14 als die Flussbarriere verhindert werden, welche an beiden Enden des zweiten Permanentmagnet 12 gebildet sind, so dass der Magnetflussfehler durch den ersten und den zweiten Permanentmagnet 11 und 12 gering ist und die erforderliche magnetische Flussdichte weiterhin leicht erhalten werden kann.
Darüber hinaus steuert bzw. regelt bzw. kontrolliert die zusätzliche Verwendung des weniger teuren bzw. kostengünstigeren Ferritmagnets die Menge des verwendeten Seltenerdmagnets, um hierdurch geringere Kosten verglichen mit dem Falle zu erhalten, in dem sämtliche Magnetpole aus dem Seltenerdmagnet gebildet sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Rotorkern bzw. Ankerkern 10 durch Verfahren hergestellt, bei denen Magnetstahlplatten innerhalb einer (nicht gezeigten) Form bzw. Werkzeug mechanisch laminiert bzw. geschichtet werden, nachdem sie in derselben Gestalt durch Stanzen ausgestanzt worden sind. Vorzugsweise werden gleichzeitig mit dem Stanzverfahren Räume bzw. Zwischenräume (Löcher), welche die Permanentmagnete 11 und 12 aufnehmen, in sämtlichen Magnetstahlplatten geöffnet und sämtliche Permanentmagnete 11 und 12 werden innerhalb der Räume eingebettet, um polarisiert zu werden. Es ist empfehlenswert, dass die Löcher 13 und 14 als die Flussbarrieren während des obigen Verfahrens geöffnet sind. Die Permanentmagnete 11 und 12 werden in den Ankerkern 10 in der seitlichen Richtung nach Fig. 2 eingesetzt.
Entsprechend der obigen Beschreibung wird, da der Ankerkern 10 durch die herkömmlichen Stanzverfahren hergestellt wird, die Produktionseffizienz nicht verringert und ebenfalls werden die Produktionskosten nicht erhöht.
Der Fachmann wird Positionen zum Erreichen ausreichender Festigkeit, um der Zentrifugalkraft während der Rotation des Ankerkerns 10 standzuhalten, im Hinblick auf die Position eines jeden der Permanentmagnete 11 und 12, im spezifischen jede Position von diesen in der Nachbarschaft des Außenumfanges des Ankerkerns 10, und jede Position zum Bilden der Löcher 13 und 14 als die Flussbarriere, bestimmen. Zusätzlich können das Loch bzw. die Öffnung zum Aufnehmen (Einbetten) des zweiten Permanentmagnets 12 und die Löcher 14 als die Flussbarriere, die an beiden Enden des zweiten Permanentmagnets 12 gebildet sind, integral ausgebildet sein, nämlich als ein verbundenes Loch bzw. Öffnung ausgebildet sein.
Ein bürstenloser Gleichstrommotor mit dem Ankerkern 10 ist zum Antreiben eines Kompressors eines Klimatisators geeignet und die Leistungsfähigkeit des Klimatisators kann verbessert werden (Erhöhung bzw. Verstärkung der Operationseffizienz, Verringerung im Geräusch oder Vibrationen), ohne die Kosten durch den bürstenlosen Gleichstrommotor zu erhöhen.
Als nächstes wird eine in Fig. 4 gezeigte Abwandlung des Ankerkerns 10 unten beschrieben. Bei der Abwandlung ist ein aus dem Seltenerdmagnet hergestellter, erster Permanentmagnet 17 an einer Grenzlinie B zwischen den benachbarten bzw. angrenzenden Magnetpolen angeordnet und ein aus dem Ferritmagnet hergestellter, zweiter Permanentmagnat 18 ist in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfanges des Ankerkerns 10 in jedem Magnetpol angeordnet. D. h., der Ferritmagnet und der Seltenerdmagnet sind umgekehrt zu der oben erwähnten Ausführungsform angeordnet.
Der aus dem Seltenerdmagnet hergestellte, erste Permanentmagnet 17 ist so ausgebildet, um eine leicht dünne Bandplattengestalt mit rechteckförmigem Querschnitt zu sein bzw. aufzuweisen und ist in der Weise angeordnet, dass die Mittellinie der Plattenbreite an einer Grenzlinie zwischen den Magnetpolen liegt, wodurch der erste Permanentmagnet 17, wie der erste Permanentmagnet 11 der oben erwähnten Ausführungsform, zwischen den benachbarten bzw. angrenzenden Magnetpolen gemeinsam benutzt wird bzw. anteilig ist.
Auf der anderen Seite weist der aus dem Ferritmagnet hergestellte, zweite Permanentmagnet 18 eine trapezoidförmige Gestalt im Schnitt auf und ist in der Weise angeordnet, dass dessen Oberseite, welche die kürzere Seite ist, in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns 10 in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfanges in jedem Magnetpol orientiert bzw. ausgerichtet ist.
Weiterhin ist ein Loch bzw. Öffnung 19 als die Flussbarriere an dem Ende des ersten Permanentmagnets 17 in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Innenumfangs des Kerns und zwischen den benachbarten ersten Permanentmagneten 17 und 17 gebildet, um Kurzschluss und Leckage des Magnetflusses zu verhindern. Bei der Abwandlung ist jedes Loch 19 als die Flussbarriere in einer bogenförmigen Gestalt bzw. Bogenform um das mittlere Loch 15 herum individuell bzw. einzeln gebildet.
Entsprechend der Abwandlung ist der erste Permanentmagnet 17 aus dem Seltenerdmagnet hergestellt und die magnetische Flussdichte ist hoch, wodurch der polarisierte Bereich kleiner ist als der erste Permanentmagnet 11 der oben erwähnten Ausführungsform (unter Bezugnahme auf Fig. 3). Auf der anderen Seite ist der zweite Permanentmagnet 18 aus dem Ferritmagnet hergestellt und die magnetische Flussdichte ist gering, wodurch der polarisierte Bereich größer ist als der zweite Permanentmagnet 12 der oben erwähnten Ausführungsform (unter Bezugnahme auf Fig. 3).
Was die magnetische Flussdichte anbelangt, so gibt es keinen großen Unterschied gegenüber der oben erwähnten Ausführungsform. Der Belegungsgrad des zweiten Permanentmagnets 18 in dem Kern wird hoch, jedoch wird der Belegungsgrad des ersten Permanentmagnets 17 in dem Kern gering, somit bleibt der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises gering wie in dem Falle der oben erwähnten Ausführungsform. Dementsprechend wird eine Differenz zwischen der Induktanz an der Achse q und der Induktanz an der Achse d groß, so dass das Reluktanzdrehmoment erhöht werden kann.
Darüber hinaus kann, wenn bei der Konstruktion bzw. Ausbildung notwendig, der zweite Permanentmagnet 18 so ausgebildet sein, um eine Bandplatte mit rechteckförmigem Querschnitt zu sein, und er kann entlang einer Richtung rechtwinklig zu einer Durchmesserlinie des Ankerkerns 10 angeordnet sein, wie in Fig. 6 gezeigt. Alternativ kann der zweite Permanentmagnet 18 so ausgebildet sein, um eine Bandplatte mit bogenförmigem Querschnitt zu sein, und er kann so angeordnet sein, um dessen konvexe Fläche in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns 10 auszurichten, wie in Fig. 7 gezeigt.
Bei irgendeiner Abwandlung können durch verschiedene Kombinationen des Ferritmagnets und des Seltenerdmagnets das Reluktanzdrehmoment und die magnetische Flussdichte aus verschiedenen Werten ausgewählt werden, d. h., der Grad deren Auswahl kann erhöht bzw. vergrößert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung durch spezifische Ausführungsformen beispielsweise erläutert worden ist, wird der Fachmann, an welchen sich die Erfindung wendet, leicht erkennen, dass Abwandlungen dieser Ausführungsformen möglich sind, während man innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche bleibt.

Claims

1. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs, wobei bei diesem Elektromotor ein Rotorkern bzw. Ankerkern (10), bei dem jeder Magnetpol aus einem Permanentmagnet (11, 12; 17, 18) gebildet ist, innerhalb eines Statorkerns bzw. Ständerblechkranzes (16) angeordnet ist, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, wobei jeder Magnetpol in dem Ankerkern (10) aus drei oder mehr Permanentmagneten (11, 12; 17, 18) gebildet ist und die Permanentmagnete (11, 12; 17, 18) aus wenigstens zwei Arten von magnetischen Materialien hergestellt sind.

2. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 1, bei dem der Ankerkern (10) einen ersten Permanentmagnet (11; 17), der an einer Grenzlinie (B) entlang einer Durchmesserlinie des Ankerkerns (10) zwischen den benachbarten Magnetpolen angeordnet ist, und einen zweiten Permanentmagnet (12; 18) aufweist, der in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Außenumfangs des Ankerkerns (10) in jedem Magnetpol angeordnet ist, wobei jeder Magnetpol den ersten Permanentmagnet (11; 17) als einen gemeinsam benutzten bzw. anteiligen Magnet zwischen den benachbarten Magnetpolen verwendet, und bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) und der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus unterschiedlichen magnetischen Materialien hergestellt sind.

3. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) so ausgebildet ist, um eine Bandplattengestalt bzw. eine Gestalt einer bandförmigen Platte zu sein bzw. aufzuweisen, die einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und in einer Richtung der Plattenbreite polarisiert ist, und in dem Ankerkern (10) so angeordnet ist, um die Mittellinie der Plattenbreite an der Grenzlinie (B) zu positionieren, so dass ein Pol des Permanentmagnets (11; 17) als irgendeiner der benachbarten Magnetpole dient und der andere Pol als der andere der benachbarten Magnetpole dient.

4. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 3, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) aus Ferritmagnet mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und bei dem der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus Seltenerdmagnet bzw. Magnet aus seltener Erde mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und entlang einer Richtung rechtwinklig zu der Durchmesserlinie des Ankerkerns (10) angeordnet ist.

5. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 3, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) aus dem Ferritmagnet mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und bei dem der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus dem Seltenerdmagnet bzw. Magnet aus seltener Erde mit bogenförmigem Querschnitt hergestellt ist und so angeordnet ist, um dessen konvexe Seite in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns (10) zu orientieren bzw. auszurichten.

6. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) aus dem Seltenerdmagneten mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und bei dem der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus dem Ferritmagnet mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und entlang einer Richtung rechtwinklig zu einer Durchmesserlinie des Ankerkerns (10) angeordnet ist.

7. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) aus dem Seltenerdmagnet mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und bei dem der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus dem Ferritmagnet mit bogenförmigem Querschnitt hergestellt ist und so angeordnet ist, um dessen konvexe Seite in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns (10) zu orientieren.

8. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem der erste Permanentmagnet (11; 17) aus dem Seltenerdmagnet mit rechteckförmigem Querschnitt hergestellt ist und bei dem der zweite Permanentmagnet (12; 18) aus dem Ferritmagnet mit trapezförmigem bzw. trapezolidalem Querschnitt hergestellt ist und so angeordnet ist, um dessen Oberseite in Richtung zu der Mitte des Ankerkerns (10) zu orientieren.

9. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem ein Loch (13; 19) als Flussbarriere bzw. -schranke zwischen den ersten Permanentmagneten (11; 17) in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Innenumfangs des Ankerkerns (10) gebildet ist.

10. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem Löcher (14) als Flussbarriere bzw. -schranke an beiden Enden des zweiten Permanentmagneten (12) gebildet sind.

11. Elektromotor des Permanentmagnetrotor-Typs nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Ankerkern (10) aus einem laminierten bzw. geschichteten Körper aus Magnetstahlplatten gebildet ist, die durch ein Stanzverfahren ausgestanzt sind, und bei dem Löcher zum Unterbringen der Permanentmagnete (11, 12; 17, 18) in dem laminierten Körper aus den Magnetstahlplatten während des Stanzverfahrens so ausgebildet werden, dass der erste Permanentmagnet (11; 17) und der zweite Permanentmagnet (12; 18) in den Löchern zum Unterbringen der Permanentmagnete (11, 12; 17, 18) eingebettet sind.

12. Bürstenloser Motor mit dem Ankerkern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.