ROTOR PARA MOTOR DE IMANES PERMANENTES.

Un rotor (31) para utilizar en combinación con un estator proporcionado en un motor sincrónico de imanes permanentes,

donde el rotor (31) consta de un núcleo (12) hecho de un material ferromagnético, una cantidad dada de primeros imanes permanentes (14) están montados en la superficie exterior del núcleo de manera circunferencial a iguales intervalos, y los primeros imanes permanentes (14) están dispuestos de modo que las polaridades N, S de los primeros imanes permanentes (14) en el lado orientado hacia el estator están dispuestos de forma alternativa, y donde el núcleo está formado con ranuras en forma de arco (37) que se extienden hacia adentro a lo largo de los primeros imanes permanentes (14) desde cerca de ambos extremos de los imanes permanentes (14) y donde una pluralidad de segundos imanes permanentes incrustados en forma de arco (36) correspondientes a los primeros imanes permanentes (14), de manera respectiva, están alojados de manera fija en la ranura (37) entre el eje central del núcleo y los primeros imanes permanentes (14) y la disposición de los segundos imanes permanentes (36) es la misma que la de los primeros imanes permanentes correspondientes (14), caracterizado porque ambos extremos de los segundos imanes permanentes (36) están expuestos hacia afuera desde la superficie exterior del núcleo (12), la distancia circunferencial entre los extremos exteriores de las ranuras (37) y los extremos de los primeros imanes permanentes (14) es mayor en el lado delantero en la dirección de rotación del rotor (31) que en el lado trasero de modo que los imanes permanentes en forma de arco (36) alojados en las ranuras están separados de las posiciones de montaje de los primeros imanes permanentes (14) por un ángulo dado 0 en la dirección de rotación del rotor, cada ranura en forma de arco (37) contiene dos imanes permanentes (36), los cuales se extienden en arcos desde los lados respectivos de uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14) hacia una región ubicada de forma radial entre el eje central del núcleo y uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14), y donde los extremos de ambos imanes permanentes (36) en la región situada de forma radial entre el eje central del núcleo y uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14) son adyacentes

Rotor para motor de imanes permanentes.

La presente invención hace referencia a un rotor para un motor como un motor sincrónico de imanes permanentes (motor PM) para utilizar en un cuerpo móvil como un vehículo eléctrico.

Hasta ahora, se ha conocido un sistema como este tipo de motor sincrónico de imanes permanentes, en el cual el rotor presenta una prominencia magnética para que el par de reluctancia se utilice de forma efectiva, y está categorizado como del tipo de imanes incrustados o del tipo de imanes de superficie, dependiendo de la estructura de rotor.

Los de imanes incrustados tienen una estructura de imanes permanentes incrustada en el rotor, y constituyen un motor sincrónico de imanes permanentes que utilizan par de reluctancia.

Por otra parte, aquellos de imanes de superficie tienen una construcción en la cual el rotor 1 está dispuesto, por ejemplo, como muestra la Fig. 10. El rotor 1 consta de un núcleo 2 hecho de un material ferromagnético, con imanes permanentes 3 unidos a la superficie exterior en intervalos dados, y provisto de salientes 4 entre los imanes permanentes 3. Los de imanes de superficie son un tipo de motor sincrónico de imanes permanentes que utilizan el par de reluctancia generado por las salientes 4 del rotor 1.

Sin embargo, dado que en el tipo de imanes incrustados, los imanes permanentes están incrustados en el núcleo del rotor, el cortocircuito de los imanes permanentes sucede dentro del núcleo.

Por otra parte, dado que en el tipo de imanes de superficie, el cortocircuito del flujo magnético difícilmente sucede y el flujo magnético de los imanes permanentes puede ser utilizado de forma efectiva, es posible reducir la cantidad de imanes permanentes utilizados.

Sin embargo, dado que en el tipo de imanes de superficie la onda de voltaje inducido del bobinado en un estator que enfrenta a los imanes contiene muchos altos armónicos, la variación del par (ondulación del par) del motor se hace más grande, dando como resultado la vibración del rotor, y la producción de ruido por la vibración.

A través de la patente estadounidense A 6 072 256 se conoce un rotor según el preámbulo de la reivindicación 1.

Es un objeto de la invención proporcionar un rotor para un motor capaz de efectuar una variación de par mejorada debido al perfeccionamiento de la onda de voltaje inducido y de efectuar un par de imanes mejorado en un motor sincrónico de imanes permanentes utilizando el par de reluctancia.

Este objeto es resuelto según la reivindicación 1.

A continuación se describirá la invención en relación con las realizaciones preferentes como se muestra en los dibujos anexos.

La Fig. 1 (A)-(B) muestra la construcción de un primer ejemplo de un rotor para un motor que no forma parte de la invención como tal. La Fig. 1 (A) es una vista en planta del mismo, y la Fig. 1 (B) es una vista lateral del mismo.

La Fig. 2 es un gráfico que muestra una comparación del flujo magnético concatenado de la armadura.

La Fig. 3 es un gráfico que muestra una comparación del flujo magnético concatenado de la armadura con la cantidad de capas de imanes incrustados.

La Fig. 4 es un gráfico que muestra una comparación de la onda del voltaje inducido por fase.

La Fig. 5 es un gráfico que muestra una comparación de la ondulación del par y la cantidad de capas de imanes incrustados.

La Fig. 6 (A)-(B) muestra la construcción del segundo ejemplo de un rotor para un motor que no forma parte de la invención como tal; la Fig. 6 (A) es una vista en planta del mismo, y la Fig. 6 (B) es una vista lateral del mismo.

La Fig. 7 es un gráfico que muestra una comparación de la componente magnética de un voltaje inducido de un motor, la componente de armadura del voltaje inducido, el voltaje inducido resultante de estas componentes, y una corriente circulando a través del motor.

La Fig. 8 es un gráfico que muestra una comparación del par magnético de un motor, el par de reluctancia del motor, el par resultante de estas componentes de par y el factor de potencia del motor.

La Fig. 9 (A)-(B) muestra la construcción de una realización de un rotor para esta invención; la Fig. 9 (A) es una vista en planta del mismo, y la Fig. 9 (B) es una vista lateral del mismo.

La Fig. 10 (A)-(B) muestra la construcción de un rotor convencional para un motor; la Fig. 10 (A) es una vista en planta del mismo, y la Fig. 10 (B) es una vista lateral del mismo.

La Fig. 11 es una vista en planta que muestra la construcción de un tercer ejemplo de un rotor para un motor que no forma parte de la invención como tal.

El rotor según el primer ejemplo de la Fig. 1, que no forma parte de la invención como tal, es aplicado a un motor sincrónico de imanes permanentes, y utilizado en combinación con un estator dado (no mostrado) del motor sincrónico de imanes permanentes.

Un rotor 11 consta de, como muestra la Fig. 1, un núcleo 12 de un cuerpo ferromagnético, el cual es un bloque de acero laminado 13 hecho de, por ejemplo, láminas de acero de silicio, con un grosor dado. En la superficie exterior del núcleo 12 están montados una cantidad dada (cuatro en este ejemplo) de imanes permanentes 14 de manera circunferencial a intervalos dados.

De forma más específica, en la superficie exterior del núcleo 12 se proveen de forma circunferencial, por ejemplo, cuatro entalladuras 15, y los imanes permanentes 14 están alojados de manera fija en las entalladuras 15, respectivamente. La disposición de los imanes permanentes 15 es tal que sus polaridades S, N sobre el lado superficial (el lado que mira hacia un estator no ilustrado) se ubican de forma alternativa, como muestra la Fig. 1.

En el núcleo 12 entre los imanes permanentes 14 y el centro del núcleo 12 están escrutados imanes permanentes en forma de arco 16 correspondientes a los imanes permanentes 14, como muestra la Fig. 1. La disposición de los imanes permanentes en forma de arco 16 es la misma que la de los imanes permanentes correspondientes 14, como muestra la Fig. 1.

De manera más específica, el núcleo 12 está formado con ranuras en forma de arco 17 que se prolongan hacia adentro aproximadamente a lo largo de los imanes permanentes 14 desde puntos de la circunferencia del núcleo a una distancia igual de ambos extremos de los imanes permanentes 14. En la ranura con forma de arco 17 están alojados de manera fija los imanes permanentes con forma de arco 16, respectivamente.

En el centro del núcleo 12 en la dirección del grosor se proporciona un orificio de acople 18 para un eje rotacional (no mostrado).

En el rotor 11 de la Fig. 1 que no forma parte de la invención como tal, los imanes permanentes 16 incrustados en el núcleo 12 están dispuestos en una sola capa. Sin embargo, los imanes permanentes equivalentes a los imanes permanentes 16 pueden estar dispuestos en múltiples capas como en dos o tres capas.

Si el rotor del primer ejemplo de la construcción precedente que no forma parte de la invención como tal es utilizado en un motor sincrónico de imanes permanentes dado, el par T del motor se representaría en la siguiente expresión (1):

donde el primer término de la expresión (1) representa el par magnético, y el segundo término representa el par de reluctancia.

En la expresión (1), Pn representa la cantidad de pares de polos magnéticos de los imanes permanentes 14, Fa se da como Fa = surd3/2_ Ff (surd3/2 representa la raíz cuadrada de 3/2, y Fa es un valor máximo del flujo magnético concatenado de la armadura por los imanes permanentes). Ld, Lq son inductancias de ejes d y q, e id, iq son las componentes de eje d y q de la corriente de la armadura.

A continuación se describirá un resultado de prueba de los diversos tipos de pruebas de comparación llevadas a cabo en un rotor del primer ejemplo que no forma parte de la invención como tal y de un rotor convencional mostrado en la Fig. 10, utilizando un motor sincrónico de imanes permanentes dado. En estas pruebas, la cantidad total de imanes permanentes 14, 16 utilizados en el rotor 11 del primer ejemplo que no forma parte de la invención como tal fue la misma que la de los imanes permanentes 3 utilizados en el rotor convencional 1 mostrado en la Fig. 10.

La Fig. 2 muestra una...

1. Un rotor (31) para utilizar en combinación con un estator proporcionado en un motor sincrónico de imanes permanentes, donde el rotor (31) consta de un núcleo (12) hecho de un material ferromagnético, una cantidad dada de primeros imanes permanentes (14) están montados en la superficie exterior del núcleo de manera circunferencial a iguales intervalos, y los primeros imanes permanentes (14) están dispuestos de modo que las polaridades N, S de los primeros imanes permanentes (14) en el lado orientado hacia el estator están dispuestos de forma alternativa, y donde el núcleo está formado con ranuras en forma de arco (37) que se extienden hacia adentro a lo largo de los primeros imanes permanentes (14) desde cerca de ambos extremos de los imanes permanentes (14) y donde una pluralidad de segundos imanes permanentes incrustados en forma de arco (36) correspondientes a los primeros imanes permanentes (14), de manera respectiva, están alojados de manera fija en la ranura (37) entre el eje central del núcleo y los primeros imanes permanentes (14) y la disposición de los segundos imanes permanentes (36) es la misma que la de los primeros imanes permanentes correspondientes (14), caracterizado porque ambos extremos de los segundos imanes permanentes (36) están expuestos hacia afuera desde la superficie exterior del núcleo (12), la distancia circunferencial entre los extremos exteriores de las ranuras (37) y los extremos de los primeros imanes permanentes (14) es mayor en el lado delantero en la dirección de rotación del rotor (31) que en el lado trasero de modo que los imanes permanentes en forma de arco (36) alojados en las ranuras están separados de las posiciones de montaje de los primeros imanes permanentes (14) por un ángulo dado 0 en la dirección de rotación del rotor, cada ranura en forma de arco (37) contiene dos imanes permanentes (36), los cuales se extienden en arcos desde los lados respectivos de uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14) hacia una región ubicada de forma radial entre el eje central del núcleo y uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14), y donde los extremos de ambos imanes permanentes (36) en la región situada de forma radial entre el eje central del núcleo y uno de la pluralidad de primeros imanes permanentes (14) son adyacentes.