(57)【要約】  本発明は、電気機械（１２）を励磁する少なくとも１つの永久磁石（１０）と、該永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材（１８）とを有する電気機械用部品、特に、ロータまたはステータに関する。本発明によれば、前記補償部材は、永久磁石（１０）に対してまたは永久磁石用支持体（２６）に対して非対称または配向可能に配置されている。本発明の電気機械用部品の製造方法では、残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、電気機械用部品の補償部材（１８）が永久磁石に対して配向される。
2012515523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（１２）を励磁する少なくとも１つの永久磁石（１０）と、該永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材（１８）とを有する、
電気機械用部品（２４）、例えばロータまたはステータ、において、
前記補償部材は、前記永久磁石に対して非対称にまたは配向可能に配置されており、例えば、周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセット可能に配置されている
ことを特徴とする電気機械用部品。
【請求項２】
電気機械（１２）を励磁する少なくとも１つの永久磁石（１０）と、永久磁石用支持体（２６）と、前記永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材（１８）とを有する、
電気機械用部品（２４）、例えばロータまたはステータ、において、
前記補償部材は、前記永久磁石用支持体に対して非対称にまたは配向可能に配置されており、例えば、周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセット可能に配置されている
ことを特徴とする電気機械用部品。
【請求項３】
請求項２記載の電気機械用部品の特徴の組み合わせを有する、請求項１記載の電気機械用部品。
【請求項４】
前記補償部材が前記永久磁石用支持体上で隣接して配置されている各永久磁石間の周角度間隔とほぼ同じ大きさの周角度領域を検出するか、および／または、当該の電気機械用部品が前記複数の永久磁石と同数の前記補償部材を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械用部品。
【請求項５】
隣接しあう補償部材が、スタブを介して、例えば、１つの中央スタブおよび／または２つの側方スタブを介して、相互に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機械用部品。
【請求項６】
前記スタブを介して接続されている補償部材は構造化された１つのリング（１６）を形成しており、該リングは例えば少なくとも１つの位置で遮断されているかまたは接続位置を有する、請求項５記載の電気機械用部品。
【請求項７】
前記補償部材が強磁性材料を含むか、および／または、前記永久磁石用支持体が強磁性材料を含み、かつ、磁路の磁束の大部分が前記支持体を通って延在する、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気機械用部品。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機械用部品（２４）、例えばロータまたはステータを含む
ことを特徴とする電気機械（１２）。
【請求項９】
電気機械用部品（２４）の製造方法、例えば、ロータまたはステータの製造方法において、
ａ）前記電気機械を励磁するための永久磁石（１０）を永久磁石用支持体（２６）に取り付けるステップと、
ｂ）前記ステップａの前および／または後に、前記永久磁石の残留磁気実際値を求めるステップと、
ｃ）該求められた残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、補償部材（１８）を前記永久磁石に対して配向するステップと
を含む
ことを特徴とする電気機械用部品の製造方法。
【請求項１０】
電気機械用部品（２４）の製造方法、例えば、ロータまたはステータの製造方法において、
ａ）前記電気機械を励磁するための永久磁石（１０）を永久磁石用支持体（２６）に取り付けるステップと、
ｂ）当該の電気機械用部品（２４）の特性を求め、該特性を前記永久磁石の残留磁気実際値の大きさによって制御するステップと、
ｃ）前記残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、補償部材（１８）を前記永久磁石に対して配向するステップと
を含む
ことを特徴とする電気機械用部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械を励磁する少なくとも１つの永久磁石と、永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材とを有する、電気機械用部品、特にロータまたはステータに関する。本発明はまた、電気機械を励磁する少なくとも１つの永久磁石と、永久磁石用支持体と、永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材とを有する、電気機械用部品、特にロータまたはステータに関する。本発明は、さらに、こうした電気機械用部品を有する電気機械、ならびに、こうした電気機械用部品（特にロータまたはステータ）の製造方法に関する。
【０００２】
従来技術
独国特許第１６１３３６８号明細書には、帰磁板をはめ込むためにこれと同じ形状のスリットをロータ軸に対して同心に延在するように設けた従来の電気機械が記載されている。この電気機械では、種々の幅のセグメント片および帰磁板を用いて、機関部のその他の構造が同じ場合の磁路の変化を適合化することができる。永久磁石のセグメント片は支承スタブによって支承されており、この支承スタブはトレランス補償のためにピン状の突張部材によって接線方向で突張られている。こうした支承スタブの突張は、セグメント片が帰磁板を直接的に、フレームを間接的に押すことにより、架台構造における力の分布や空隙の厚みなどが変化してしまうという欠点を有している。こうした副次的作用はトレランス補償にとって望ましくない。特に、従来の補償コンセプトをロータに適用すると、ロータでの質量移動が発生し、ロータの慣性モーメントが変化したり、ロータの脱離が生じたりする。
【０００３】
発明の開示
本発明の課題は、冒頭に言及した形式の電気機械用部品を提供して残留磁気トレランスの補償を可能にし、その際に、電気機械内部の部品の機能に影響する機械的特性またはジオメトリ特性が変化しないようにすることである。さらに、本発明の課題は、こうした電気機械用部品の製造方法を提供することである。これらの課題は本発明の独立請求項に記載の特徴によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００４】
本発明の第１の特徴は、補償部材が永久磁石に対して非対称にまたは配向可能に配置されていること、特に、周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセット可能に配置されていることである。
【０００５】
本発明の第２の特徴は、補償部材が永久磁石用支持体に対して非対称または配向可能に配置されていること、特に、周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセット可能に配置されていることである。
【０００６】
請求項１記載の電気機械用部品が請求項２記載の電気機械用部品の特徴の組み合わせを有すると有利である。
【０００７】
本発明の有利な実施形態では、補償部材が、永久磁石用支持体上で隣接して配置されている各永久磁石間の周角度間隔（Umfangwinkelrasterabstand）とほぼ同じ大きさの周角度領域を検出するか、および／または、当該の電気機械用部品が複数の永久磁石と同数の補償部材を有する。
【０００８】
本発明の有利な実施形態では、隣接しあう補償部材が、スタブを介して、特に、１つの中央スタブおよび／または２つの側方スタブを介して、相互に接続されている。
【０００９】
本発明の有利な実施形態では、スタブを介して接続されている補償部材は構造化された１つのリングを形成しており、このリングは特に少なくとも１つの位置で遮断されているかまたは１つの接続位置を有する。
【００１０】
本発明の有利な実施形態では、補償部材が強磁性材料を含むか、および／または、永久磁石用支持体が強磁性材料を含み、かつ、磁路の磁束の大部分が永久磁石用支持体を通って延在する。
【００１１】
また、本発明は、前述した電気機械用部品を含む電気機械、特に、ロータまたはステータを含む電動機に関する。
【００１２】
さらに、本発明は、電気機械用部品の製造方法に関する。本発明の方法は、ａ）電気機械を励磁するための永久磁石を永久磁石用支持体に取り付けるステップと、ｂ）ステップａの前および／または後に、永久磁石の残留磁気実際値を求めるステップと、ｃ）求められた残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、補償部材を永久磁石に対して配向するステップとを含む。
【００１３】
さらに、本発明は、電気機械用部品の製造方法に関する。本発明の方法は、ａ）電気機械を励磁するための永久磁石を永久磁石用支持体に取り付けるステップと、ｂ）電気機械用部品の特性を求め、求められた特性を永久磁石の残留磁気実際値の大きさによって制御するステップと、ｃ）残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、補償部材を永久磁石に対して配向するステップとを含む。
【００１４】
本発明を図示の有利な実施例に則して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】歯を通る磁束の正規化値と残留磁気の正規化値との関係を示すグラフである。
【図２】残留磁気の２つの値について、ロータ位置（磁極ピッチ）に対する正規化された起電力特性を示すグラフである。
【図３】残留磁気の２つの値について、ロータ位置（磁極ピッチ）に対する正規化されたトルク特性を示すグラフである。
【図４】本発明の電気機械の鉄リングの第１の位置での軸方向断面図および第２の位置での軸方向断面図である。
【図５】本発明のロータの斜視前面図および斜視背面図である。
【図６】補償部材が第１から第３の位置にある場合の磁力線分布を示す図である。
【図７】歯を通る最大磁束の正規化値と補償部材の周方向位置とによって正規化された残留磁気特性を示すグラフである。
【図８】歯を通る最大磁束の正規化値と、最適な補償が行われた場合の補償部材の周方向位置と、正規化された残留磁気特性との関係を示すグラフである。
【図９】残留磁気の２つの値について、最適な補償が行われた場合の補償部材の周方向位置（磁極ピッチ）に依存する正規化された起電力特性を示すグラフである。
【図１０】残留磁気の２つの値について、最適な補償が行われた場合の補償部材の周方向位置（磁極ピッチ）に依存する正規化されたトルク特性を示すグラフである。
【図１１】鉄リングの第１から第６の実施例を示す図である。
【００１６】
１回のチャージによって製造された複数の永久磁石１０の残留磁気の変動はきわめて小さい。なぜなら、全ての永久磁石１０が同一の製造条件のもとで同時に製造されるからである。ただし、各永久磁石１０の残留磁気は、チャージごとに、永久磁石粉末の混合の割合や炉内温度などの小さな差によって、変化しうる。永久磁石、特にネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）から成る永久磁石のトレランスは、通常、±３％の範囲である。ここで、不飽和状態では、永久磁石によって励磁される電気機械１２内の磁束は、永久磁石の残留磁気に直接に比例する。
【００１７】
図１には、歯１４を通る最大磁束の正規化値（ｙ軸）と永久磁石１０の残留磁気の正規化値（ｘ軸）との関係が示されている。図２には、残留磁気の２つの正規化値０．９７，１．０３について、ロータ位置（磁極ピッチ）に依存する正規化された起電力特性が示されている。
【００１８】
残留磁気により電気機械１２のトルク特性も変化する。図３には、残留磁気の２つの正規化値について、ロータ位置（磁極ピッチ）に依存する正規化されたトルク特性が、トルクの主高調波（６次高調波、磁極間隔１／６）に相当する所定の角度領域にわたって、示されている。
【００１９】
図４のａには、電気機械１２に付加的に設けられた鉄リング１６が"ゼロ位置"にある場合の軸方向断面図が示されている。"ゼロ位置"とは、鉄から成る補償部材１８すなわちスタブが永久磁石１０の中央下方にある状態である。付加的な鉄リング１６は、残留磁気がトレランスの上方限界値に達する場合、このように位置決めされる。こうすれば、各永久磁石１０間の磁路の磁気抵抗が高められることによって、永久磁石１０の過度に強い磁束が低減される。図４のｂには、鉄から成る補償部材１８すなわちスタブが２つの磁極２０，２２間の中央にある場合の軸方向断面図が示されている。この位置は、残留磁気がトレランスの下方限界値に達する場合に利用される。この場合には、磁極２０，２２間の磁路に配置された補償部材１８により磁気抵抗が低減され、磁束が高められる。
【００２０】
図５のａ，ｂには、本発明のロータ２４の斜視前面図および斜視背面図が示されている。永久磁石支持体２６に挿入されてそこで固定されている付加的な鉄リング１６の回転位置は、少なくとも組み立ての際に、永久磁石支持体２６に対して、調整領域内で変更または設定される。鉄リング１６が永久磁石支持体２６に対して回転することにより、鉄リング１６における補償部材１８の歯間隔内の鉄量分布の不均等に起因する残留磁気のトレランスを補償することができる。鉄リング１６の回転により、永久磁石支持体２６での局所的な飽和量は低下したり増大したりする。鉄リング１６を加熱された永久磁石支持体２６へ固定するには、接着、ねじ止め、鋲止め、はんだ付け、溶接、はめ込みなどの従来の固定プロセスによって行うことができる。
【００２１】
図６のａには、永久磁石１０の残留磁気がトレランスの下方限界値０．９７に達し、補償部材１８が周方向で見て２つの永久磁石の中央に位置する場合の磁力線分布が示されている。図６のｂには、永久磁石１０の残留磁気が目標値を有し、補償部材１８が周方向で見てゼロ位置から０．３４磁極間隔（Polrasterabstand）だけ離れたところに位置する場合の磁力線分布が示されている。図６のｃには、永久磁石１０の残留磁気がトレランスの上方限界値１．０３に達し、補償部材１８がゼロ位置に位置する場合の磁力線分布が示されている。
【００２２】
図７には、歯１４を通る磁束の正規化値（ｙ軸）と周方向での補償部材の位置（ｘ軸）とに関して、正規化された残留磁気特性が示されている。図７から、永久磁石の残留磁気に関係なく、付加的な鉄リング１６の回転位置を定めることによって、ステータ歯１４内の最大磁束が一定に保持されることが見て取れる。なお、図８にこの関係がまとめられている。
【００２３】
図９には、補償部材１８による補償が最適に行われた場合のロータ位置（ｘ軸）に依存する、正規化された起電力特性（ｙ軸）が示されている。ここでは、トレランスの上方限界値での残留磁気に対する起電力特性とトレランスの下方限界値での残留磁気に対する起電力特性とがほぼ等しい。図１０には、同様に、補償部材１８による補償が最適に行われた場合の周方向でのロータ位置（ｘ軸）に依存する、正規化されたトルク特性（ｙ軸）が示されている。ここから、残留磁気の変動が６％であるにもかかわらず、平均トルクの差は０．６％にとどまることがわかる。
【００２４】
図１１のａ〜ｆには、所定の磁極間隔ごとに反復する形状を有する付加的な鉄リング１６の６つの実施例が示されている。ｎ個の磁極を有する電気機械１２に対する付加的な鉄リングはｎ個のセグメントを有する。鉄リング１６は鋼板から打ち抜かれた条片２８から形成される。なお、鉄リング１６は複数の部材から成っていてよい。
【００２５】
永久磁石１０の新たなチャージまたは新たな送出ごとに、永久磁石１０の残留磁気、あるいは、新たな永久磁石によって製造される電気機械１２の所定の相の起電力が測定される。当該の測定の際には、付加的な鉄リング１６はゼロ位置に位置決めされる。測定データから、所定の磁極間隔ごとに電気機械１２の所定の相の平均起電力が計算され、さらに、残留磁気の実際値と目標値との差を補償するために付加的な鉄リング１６の位置決めのための周角度が求められる。
【図１】
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【図２】
2012515523.tif 000004
【図３】
2012515523.tif 000005
【図４ａ】
2012515523.tif 000006
【図４ｂ】
2012515523.tif 000007
【図５ａ】
2012515523.tif 000008
【図５ｂ】
2012515523.tif 000009
【図６ａ】
2012515523.tif 000010
【図６ｂ】
2012515523.tif 000011
【図６ｃ】
2012515523.tif 000012
【図７】
2012515523.tif 000013
【図８】
2012515523.tif 000014
【図９】
2012515523.tif 000015
【図１０】
2012515523.tif 000016
【図１１ａ】
2012515523.tif 000017
【図１１ｂ】
2012515523.tif 000018
【図１１ｃ】
2012515523.tif 000019
【図１１ｄ】
2012515523.tif 000020
【図１１ｅ】
2012515523.tif 000021
【図１１ｆ】
2012515523.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月26日(2011.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（１２）を励磁する少なくとも１つの永久磁石（１０）と、該永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材（１８）とを有する、
ロータまたはステータとしての電気機械用部品（２４）において、
前記補償部材は、前記永久磁石に対して周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセットされて配置されている
ことを特徴とする電気機械用部品。
【請求項２】
電気機械（１２）を励磁する少なくとも１つの永久磁石（１０）と、永久磁石用支持体（２６）と、前記永久磁石を通って延在する磁路のリラクタンスを制御する補償部材（１８）とを有する、
ロータまたはステータとしての電気機械用部品（２４）において、
前記補償部材は、前記永久磁石用支持体に対して周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセットされて配置されている
ことを特徴とする電気機械用部品。
【請求項３】
前記補償部材は、前記永久磁石に対しても周方向および／またはロータ軸の方向で非対称にまたはオフセットされて配置されている、請求項２記載の電気機械用部品。
【請求項４】
前記補償部材が前記永久磁石用支持体上で隣接して配置されている各永久磁石間の周角度間隔とほぼ同じ大きさの周角度領域を検出するか、および／または、当該の電気機械用部品が前記複数の永久磁石と同数の前記補償部材を有する、請求項２または３記載の電気機械用部品。
【請求項５】
隣接しあう補償部材が、１つの中央スタブおよび／または２つの側方スタブを介して、相互に接続されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の電気機械用部品。
【請求項６】
前記１つの中央スタブおよび／または前記２つの側方スタブを介して接続されている補償部材は構造化された１つのリング（１６）を形成しており、該リングは少なくとも１つの位置で遮断されているかまたは接続位置を有する、請求項５記載の電気機械用部品。
【請求項７】
前記補償部材が強磁性材料を含むか、および／または、前記永久磁石用支持体が強磁性材料を含み、かつ、磁路の磁束の一部が前記支持体を通って延在する、請求項２から６までのいずれか１項記載の電気機械用部品。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機械用部品（２４）を含む
ことを特徴とする電気機械（１２）。
【請求項９】
ロータまたはステータとしての電気機械用部品（２４）の製造方法において、
ａ）前記電気機械を励磁するための永久磁石（１０）を永久磁石用支持体（２６）に取り付けるステップと、
ｂ）前記ステップａの前および／または後に、前記永久磁石の残留磁気実際値を求めるステップと、
ｃ）該求められた残留磁気実際値と残留磁気目標値との差が補償されるように、補償部材（１８）を前記永久磁石に対して配向するステップと
を含む
ことを特徴とする電気機械用部品の製造方法。
【国際調査報告】
2012515523.tif 000023
2012515523.tif 000024
2012515523.tif 000025
2012515523.tif 000026
2012515523.tif 000027
2012515523.tif 000028