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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor, der eine
Versatzstruktur aufweist. Im Besonderen betrifft die Erfindung einen
bürstenlosen Motor,
der eine Schrittversatzstruktur mittels Segmentmagnete aufweist.
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Stand der Technik
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Hierzu
ist als Mittel zum Verringern des Rastmoments und der Drehmomentwelligkeit
die Versatzstruktur bekannt, in der die Rotorpole oder dergleichen
zur axialen Richtung geneigt sind. In den meisten bürstenlosen
Motoren der Versatzstruktur werden Ringmagnete als Polmagnete verwendet.
In einem Motor, der Ringmagnete verwendet, sind die Magnete schräg magnetisiert,
um das Rastmoment und die Drehmomentwelligkeit zu verringern.
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In
bürstenlosen
Motoren, die für
die Verwendung in elektrischen Servolenkungsvorrichtungen konzipiert
sind, werden Segmentmagnete, die mit einer hohen Flussdichte magnetisiert
werden können, zunehmend
als Rotormagnet verwendet, um dadurch die Forderung nach kleineren
Motoren mit starker Ausgabe zu erfüllen. Allerdings können die
Segmentmagnete (der Art von Magneten mit rechtwinkligen Magnetfeldern)
nicht versetzt magnetisiert werden, aufgrund der Beschränkungen,
die bezüglich
der Herstellung bestehen. In einem Motor, der Segmentmagnete aufweist,
sind die Segmentmagnete folglich aufeinander gestapelt, wodurch
ein sogenannter Schrittversatz erzielt wird, um die Versatzstruktur
zu erreichen.
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In
dem Motor der Schrittversatzstruktur sind die Segmentmagnete in
Niveaus gerader Anzahl (gewöhnlich
zwei Niveaus) angeordnet, in der axialen Richtung, um die Rastwellen
an den entsprechenden Schritten bzw. Stufen zu versetzen, um das
Rastmoment zu verringern. Patentdokument 1 offenbart eine elektrische
Drehmaschine, in der Magnete in zwei Niveaus angeordnet sind. In
der elektrischen Drehmaschine, die in dem Patent offenbart ist,
sind die Magnete jedes Niveaus in der Umfangsrichtung angeordnet,
wobei jeder Magnet um einen spezifischen Winkel von dem nächsten verschoben
ist. Die Pole des Rotors sind folglich schrittweise in der axialen
Richtung versetzt, wodurch eine Zwei-Niveau-Schrittversatzstruktur
aufgebaut ist.
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In
der Schrittversatzstruktur weisen allerdings der zusammengefügte Zustand,
physikalische Eigenschaften, Prozessgenauigkeit und dergleichen Abweichungen
von der Designspezifikation auf. Unvermeidlich kann das Rastmoment
in der Zwei-Niveau-Schrittversatzstruktur nicht so sehr verringert werden.
Das Rastmoment kann kaum verringert werden, im Besonderen in einem
Motor, der wenige Pole und wenige Schlitze aufweist, da das kleinste
gemeinsame Vielfache der Anzahl der Pole und der Anzahl der Schlitze
klein ist, wodurch zwangsläufig
der Einfluss der Schwankung vergrößert wird. Im Hinblick darauf
ist die Genauigkeit der Montage der Magnete und Teile sehr streng,
wobei der Motor nicht so robust sein kann, wie erwünscht.
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Ein
Motor mit sechs Polen und neun Schlitzen weist beispielsweise eine
Rastwellenform der neunten Ordnung (für jede Umdrehung) aufgrund
der Schwankung bezüglich
der Rotorherstellungsgenauigkeit auf, und weist eine Rastwellenform
der sechsten Ordnung (für
jede Drehung) aufgrund der Statorschwankung auf. Die fundamentale Rastwellenform ist
folglich eine Wellenform der 18. Ordnung (d. h., das kleinste gemeinsame
Vielfache von neun und sechs). Die Rastwellenform, die der Unausgeglichenheit
der Montage zuordenbar ist, ist eine gerade Anzahl mal jeder Ordnung
der Rastwellenform, als ein Resultat wird ein integrales Vielfaches
jeder Ordnung dem Rastmoment (cogging) hinzuaddiert. Im Besonderen
trägt die
Schwankung des Rotors hinsichtlich der Herstellungsgenauigkeit,
die von der gestuften Struktur bewirkt wird, stark zum Rastmoment
bei. Wenn die Komponente der 36. Ordnung der Rastwellenform, die
von der Schwankung bzw. Abweichung der gestuften Struktur verursacht
wird, dominant wird, kann das Rastmoment nicht verringert werden, selbst
an dem logischen Versatzwinkel (360°/das kleinste gemeinsame Vielfache
der Pole und Schlitze).
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Um
sowohl das Rastmoment als auch die Drehmomentwelligkeit zu verringern,
können,
wenn die Magnete eine große
Breite und einen großen
Versatzwinkel aufweisen müssen,
um die harmonischen Komponenten der induzierten Spannung zu verringern,
zwei benachbarte Pole (verschieden in der Polarität) jedes
Niveaus einander überlappen.
In dem Fall, dass die Magnete, welche unterschiedliche Polarität aufweisen,
einander überlappen,
können
die Magnetflüsse
verkürzt
werden, folglich werden effektive Flüsse, die zum Antrieb des Motors
benötigt
werden, nicht bereitgestellt. Infolgedessen wird der Versatzwinkel
nicht vergrößert, folglich
können
das Rastmoment und dergleichen nicht ausreichend verringert werden,
und die effektiven Flüsse
verringern sich, um eine geringe Motorausgabe zur Folge zu haben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen bürstenlosen
Motor bereitzustellen, der sich hinsichtlich der Robustheit gegenüber den
Schwankungen der Montagegenauigkeit und des Versatzwinkel auszeichnet,
und der folglich eine größere Ausgabe
als die herkömmlichen
Motoren erzeugen kann, die eine Rotorversatzstruktur aufweisen,
die einen Ringmagneten verwendet.
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Ein
bürstenloser
Motor gemäß der Erfindung enthält einen
Rotor, der 2n Magnetpole aufweist (wobei n eine positive Ganzzahl
ist), die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Stator,
der 3n Schlitze aufweist. Die Magnetpole des Rotors sind aus Segmentmagneten
zusammengesetzt, die in drei Spalten angeordnet sind, die sich in
einer axialen Richtung erstrecken. Die Magnete jeder Spalte sind von
dem Magneten von jeder benachbarten Spalte in der Umfangsrichtung
versetzt, wodurch eine Schrittversatzstruktur ausgebildet wird.
Die Segmentmagnete weisen einen Versatzwinkel θVersatz im Bereich von 60° bis 75° bezüglich des
elektrischen Winkels auf.
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Ein
Motor der 2P3S-n-Struktur kann gemäß dieser Erfindung eine Drei-Niveauversatzstruktur
und einen Versatzwinkel von 60° bis
75° hinsichtlich
des elektrischen Winkels aufweisen. Der bürstenlose Motor mit wenigen
Polen und wenigen Schlitzen kann eine größere Ausgabe als irgendein
Rotorversatzmotor erzeugen, während
das Rastmoment und Drehmomentwelligkeiten unterdrückt werden.
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In
dem bürstenlosen
Motor weist jeder der Segmentmagnete jeweils einen Zentrumswinkel θm auf, der
als (140 × n–1)° ≤ θm ≤ 159 × n–1)° ausgedrückt wird.
Die Magnete jeder Spalte sind dadurch angeordnet, wobei die Magnete
von jeder benachbarten Spalte in der Umfangsrichtung nicht überlappt werden,
wodurch vermieden wird, dass Magnetflüsse verkürzt werden. Dadurch wird verhindert,
dass sich die Motorausgabe aufgrund der Verringerung von Magnetflüssen verringert.
Da der bürstenlose
Motor ein geringes Rastmoment, eine geringe Drehmomentwelligkeit
und eine große
Ausgabe in einer guten Ausgeglichenheit erzielt, ist dieser zur
Verwendung als eine Antriebsquelle in elektrischen Servolenkungsvorrichtungen
geeignet. Wenn dieser in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung
verwendet wird, kann der bürstenlose
Motor dazu dienen, die elektrische Servolenkungsvorrichtung klein
und leicht vorzusehen, ohne Verschlechterung der Lenkempfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht eines bürstenlosen
Motors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm, das den Aufbau des Stators des Motors von 1 erläutert;
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3 ist
Diagramm, das den Aufbau des Rotors des Motors von 1 erläutert;
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4 ist
eine Seitenansicht (teilweise geschnitten) des Rotors, betrachtet
in der Richtung des Pfeils X in 3;
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5 ist
ein Diagramm, das den Versatzwinkel, den der Rotor aufweist, erläutert;
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6 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und der
fünften
harmonischen Komponente der induzierten Spannung darstellt;
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7 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und der
harmonischen Komponente einer indizierten Spannung darstellt;
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8A ist ein Diagramm, das den Zentrumswinkel θm der Magnete
darstellt;
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8B ist eine Tabelle, welche verschiedene
Bedingungen zum Vermeiden, dass sich drei Spalten von Magneten in
einem Motor einer 2P3S × n-Struktur überlappen,
zeigt;
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8C ist ein Graph, der die Beziehung zwischen
der Anzahl der Pole, dem Vielfachen n der Schlitzanzahl und Maximal-
und Minimalwerte für den
Magnetwinkel unter den Bedingungen, die in 8B gezeigt
sind, darstellt;
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9 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und dem
Inhalt der fünften
harmonischen Komponente einer induzierten Spannung zeigt; und
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10 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und dem
Inhalt der primären
harmonischen Komponente der induzierten Spannung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden wird im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht eines bürstenlosen
Motors gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Wie es in 1 gezeigt ist,
ist der bürstenlose
Motor 1 (im Folgenden als „Motor 1” bezeichnet)
einer Art des inneren Rotors, der einen Stator 2 und einen
Rotor 3, der in dem Stator 2 angeordnet ist, aufweist.
Beispielsweise kann der Motor 1 als die Leistungsquelle
einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung (EPS) der Säulenunterstützungsart
verwendet werden. Der Motor 1 kann eine Hilfsantriebskraft
an eine Lenkwelle anlegen. Der Motor 1 ist an einem Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus
angebracht, der wiederum mit der Lenkwelle verbunden ist. Der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus
verringert die Drehgeschwindigkeit des Motors 1 und überträgt die Drehung
zur Lenkwelle.
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Der
Stator 2 enthält
ein Gehäuse 4,
einen Statorkern 5, Statorwicklungen 6 und eine
Verteilerschieneneinheit (Anschlusseinheit 7). Die Statorwicklungen 6 (im
Folgenden als „Wicklungen 6” bezeichnet)
sind um den Statorkern 5 gewickelt. Die Verteilerschieneneinheit 7 ist
an dem Statorkern 5 angebracht. Das Gehäuse 4 ist ein an einem
Ende geschlossener Zylinder, der aus Eisen oder dergleichen gefertigt
ist. Das Gehäuse 4 weist Öffnungen
auf. In die Öffnungen
sind Halterungen 8, die aus Gussaluminium gefertigt sind,
eingepasst. Die Halterungen 8 sind an dem Gehäuse 4 mit
Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) gesichert.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist der Statorkern 5 aus
Kernsegmenten 9 (neun Segmente in dieser Ausführungsform)
zusammengesetzt, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Der
Statorkern 5 weist neun Zähne 5a auf, die in
der radialen Richtung nach innen hervorstehen. Das entfernte Ende
des Statorkerns 5 weist 2n-Nuten 5b (zwei Nuten
in dieser Ausführungsform)
auf. Die Nuten 5b sind gestaltet, um das Rastmoment zu
verringern, das von einem Pseudoschlitzeffekt herrührt. Das
Kernsegment 9 wurde durch Stapeln von Kernteilen (d. h.
elektromagnetischen Stahlplatten) hergestellt. Ein Isolator 11,
der aus synthetischem Harz gefertigt ist, umgibt die Kernsegmente 9.
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Die
Wicklungen 6 sind um den Isolator 11 gewickelt.
Ein Endteil 6a der Wicklung 6 ist an das eine Ende
des Statorkerns 5 geführt.
Die Verteilerschieneneinheit 7 ist an dem einen Ende des
Statorkerns 5 gesichert. Verteilerschienen, die aus Kupfer
gefertigt sind, sind in das Gehäuse
der Verteilerschieneneinheit 7, das aus synthetischem Harz
gefertigt ist, eingebracht. Von der Umfangsoberfläche der
Verteilerschieneneinheit 7 steht eine Mehrzahl von Spannungszufuhranschlüssen 12 in
radialer Richtung hervor. Das Endteil 6a der Wicklung 6 wurde
an die Spannungszufuhranschlüsse 12 zur
Zeit des Befestigens der Verteilerschieneneinheit 7 angelötet. Die Verteilerschieneneinheit 7 weist
viele Verteilerschienen auf, wie die Anzahl von Phasen des Motors 1 (in dieser
Ausführungsform
sind drei Verteilerschienen entsprechend für die Q-, V- und W-Phase vorgesehen).
Jede Wicklung 6 ist mit der Spannungszufuhreinheit 12 für die zugehörige Phase
verbunden. Der Statorkern 5 wurde in das Gehäuse 4 mittels
Druck eingepasst und befestigt, nachdem die Verteilerschieneneinheit 7 befestigt
wurde.
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Der
Rotor 3 wird in den Stator 2 eingebracht. 3 ist
ein Diagramm, das den Aufbau des Rotors 3 erläutert. 4 ist
eine Seitenansicht (teilweise geschnitten) des Rotors, betrachtet
in der Richtung des Pfeils X in 3. Der Rotor 3 weist
eine Drehwelle 13 auf. Die Rotorwelle 13 kann
sich frei drehen, unterstützt
von Lagern 14a und 14b. Die Lager 14a und 14b sind
entsprechend an dem Mittelteil des Bodens des Gehäuses 4 und
dem Mittelteil der Befestigung 8 befestigt. An der Rotorwelle 13 ist
ein zylindrischer Rotorkern 15 (15a bis 15c)
gesichert. An die Außenumfangsoberflächen der
Rotorkerne 15a bis 15c ist ein segmentförmiger Magnet
(Permanentmagnet) 16 (16a bis 16c) befestigt.
In dem Motor 1 sind Magnete 16a bis 16c in
sechs mal drei Spalten entlang der Umfangsrichtung angeordnet. Das
heißt,
der Motor 1 weist eine Struktur mit sechs Polen und neun
Schlitzen (im Folgenden als „6P9S” bezeichnet)
auf. Eine Magnetabdeckung 18, die ein unten geschlossener Zylinder
ist, ist die Magneten 16a bis 16c umgebend vorgesehen.
Es sei bemerkt, dass 3 den Rotor 3 zeigt,
bei dem die Magnetabdeckung 18 entfernt wurde.
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Magnethalter 17a bis 17c,
die aus synthetischem Harz gefertigt sind, sind an den Außenseiten der
Magnete 16a bis 16c gesichert. Wie es in 4 gezeigt
ist, werden die Magnete 16a bis 16c von den Magnethaltern 17a bis 17c gehalten.
Die Magnethalter 17a bis 17c sind an den Außenumfängen der
Rotorkerne 15a bis 15c angebracht. In dem Motor 1 sind die
Magnete 16a bis 16c in drei Spalten in der axialen Richtung
angeordnet, während
diese von den Magnethaltern 17a bis 17c gehalten
werden. Wie es 3 zeigt, sind die Magnete 16a bis 16c jeder
Spalte von den Magneten von jeder benachbarten Spalte, welche dieselbe
Polarität
in der Umfangsrichtung aufweist, um einen vorbestimmten Schrittwinkel θSchritt (der
Winkel zwischen Zentren der benachbarten Spaltenmagnete) versetzt.
Folglich weist der Rotor 3 des Motors 1 eine Schrittversatzstruktur
auf, in der die Magnete 16a bis 16c in drei Stufen
aufeinander gestapelt sind.
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5 ist
ein Diagramm, das den Schrittwinkel des Rotors 3 zeigt.
Wie es in 5 gezeigt ist, schneidet in
der Schrittversatzstruktur die Linie L, welche die Zentren C1 bis
C3 der Magnete 16a bis 16c verbindet (sowohl in
der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung) entsprechend
die Außenenden
der Magneten 16a und 16c an Punkten P1 und P2.
Der Zentrumswinkel zum Zentrum O der Drehung zwischen den Punkten
P1 und P2 ist der Magnetversatzwinkel. Folglich ist der Schrittwinkel θSchritt
zwischen den Magneten 16a und 16b ein Zentrumswinkel
zwischen den Punkten C1 und C2 zum Zentrum O der Drehung, und der
Schrittwinkel θSchritt
zwischen den Magneten 16b und 16c ist ein Zentrumswinkel
zwischen den Punkten C2 und C3 zum Zentrum O der Drehung. Die Zentrumswinkel
zwischen den Punkten C1 und P1, C3 und P2 sind entsprechend der
halbe Schrittwinkel θSchritt
(d. h. θSchritt/2).
Folglich ist der Versatzwinkel θVersatz gleich θSchritt × (Anzahl
der gestapelten Magnete – 1)
+ (θSchritt/2) × 2 = θSchritt × Anzahl
der gestapelten Magnete.
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Ein
Rotor 22 (Drehmelderrotor) des Drehmelders 21,
der als Mittel zum Detektieren eines Drehwinkels verwendet wird,
ist an dem Ende des Magnethalters 17a angebracht. Demgegenüber ist der
Stator 23 (Drehmelderstator) des Drehmelders 21 in
einen Drehmelderhalter 24 eingepresst, der aus Metall gefertigt
ist, und in einer Drehmelderhalterung 25 gehalten, die
aus synthetischem Harz gefertigt ist. Der Drehmelderhalter 24 ist
ein unten geschlossener Zylinder. Der Drehmelderhalter 24 ist
leicht auf die Außenumfangsoberfläche einer
Rippe 26 mittels Druck angepasst, die auf dem Zentrumsteil
der Halterung 8 vorgesehen ist. Ein Innengewinde, das aus Metall
gefertigt ist, ist in die Drehmelderhalterung 25 und Halterung 8 eingebracht.
Eine Halteschraube 28 ist in das Innengewinde 27 von
außen
bezüglich
der Halterung 8 eingeschraubt. Der Drehmelder 24 wird dadurch
in der Halterung 8 gesichert.
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In
dem Motor 1 (6P9S) gemäß der Erfindung ist
der Veratzwinkel θVersatz
= Schrittwinkel θSchritt × Anzahl
der Niveaus (Anzahl der gestapelten Magnete – 1) gleich 20° bis 25° (mechanischer
Winkel; 60° bis
75° bezüglich des
elektrischen Winkels). Wie es oben beschrieben ist, ist der theoretische
Versatzwinkel, bei dem das Rastmoment Null ist, 360°/das kleinste
gemeinsame Vielfache der Pole und Schlitze in einem 6P9S-Strukturmotor.
In dem Fall des Motors 1 gilt, 360°/18 = 20°. 6 ist ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Veratzwinkel und dem Rastmoment
darstellt. Wie es aus 6 ersichtlich ist, ist das Rastmoment
für den
Drei-Niveau-Schrittversatz (im Folgenden als „3-Niveauversatz” bezeichnet) weniger dominant
als für
den Zwei-Niveau-Schrittversatz
(im Folgenden als „2-Niveauversatz” bezeichnet).
Das Rastmoment für
den 3-Niveauversatz wird stärker
unterdrückt,
um beinahe denselben Wert wie der Rotorversatz aufzuweisen. Das
Rastmoment weist einen Minimalwert bei einem Versatzwinkel von 20° auf, und
er beträgt
höchstens 20%
vom Minimalwert in einem Versatzwinkelbereich von ungefähr 17° bis 24°.
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In
dem Motor der 6P9S-Struktur sind die harmonischen Komponenten (hauptsächlich die
fünfte) in
der induzierten Spannung, welche die Drehmomentwelligkeit beeinflusst,
beim theoretischen Versatzwinkel von 24° am kleinsten. 7 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und der
fünften
harmonischen Komponente der induzierten Spannung darstellt. Wie
es aus 7 ersichtlich ist, ist die fünfte harmonische Komponente der
induzierten Spannung im Allgemeinen größer für den 3-Niveauversatz als für den 2-Niveauversastz, und
die Drehmomentwelligkeit kann nahezu mit demselben Ausmaß wie beim
Rotorversatz unterdrückt werden.
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Dem
gegenüber
sind in dem Motor 1 die Magnete 16a bis 16c jeder
Spalte angeordnet, um sich in der Umfangsrichtung nicht zu überlappen,
wenn die Magnete 16a bis 16c den oben spezifizierten
Versatzwinkel (Schrittwinkel) aufweisen. 8A ist
ein Diagramm, das den Zentrumswinkel θm der Magnete 16a bis 16c darstellt
(d. h. Zentrumswinkel der Magnetumfangslänge (Magnetbreite) bezüglich des
Zentrums O der Drehung). 8B ist eine
Tabelle, welche verschiedene Bedingungen zum Vermeiden zeigt, dass
sich drei Spalten der Magnete in einem Motor der 2P3S × n-Struktur überlappen.
Wie es aus 8 hervorgeht, muss der Zentrumswinkel θm in dem
Motor 1 der 6P9S-Struktur in den Bereich von 46,7° bis 53,0° fallen.
Wie es aus 8C ersichtlich ist, gilt
(140 × n–1)° ≤ θm ≤ (159 × n–1)° in den meisten Motoren
der 2P3S × n-Struktur.
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Die
Erfinder hiervon studierten die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel
der Magnete 16a bis 16c und der fünften harmonischen
Komponente der induzierten Spannung bei dieser Wertstellung. 9 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und der
fünften
harmonischen Komponente zeigt. Das Experiment, das die Erfinder durchführten, zeigt,
dass der Inhalt der fünften
harmonischen Komponente größer ist,
wenn der Magnetzentrumswinkel θm
46,7° beträgt, als,
wenn der Winkel θm
53,0° betrug.
Wie es aus 9 ersichtlich ist, reicht der
Versatzwinkel von ungefähr
20° bis
ungefähr
27°, in
dem Bereich, in dem der Inhalte der harmonischen Komponenten auf
3 oder weniger gedrückt
werden kann, unter Berücksichtigung
des Einflusses der Drehmomentwelligkeit. Wenn der Versatzwinkel
25° oder mehr
beträgt,
wird sich allerdings der Inhalt der harmonischen Komponenten abrupt vergrößern.
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Aus
dem Vorgenannten sollte in dem 3-Niveauversatz der Versatzwinkel
vorzugsweise in die folgenden Bereiche fallen:
- (1)
Bereich von 17° bis
24° (6),
in dem der optimale Versatzwinkel 20° im Hinblick auf die Beziehung
mit dem Rastmoment beträgt.
- (2) Bereich von 20° bis
25° (7),
in dem der optimale Versatzwinkel 24° beträgt, im Hinblick auf die Beziehung
mit der Drehmomentwelligkeit.
- (3) Bereich von 20° bis
25° (9)
im Hinblick auf das gegenseitige Überlappen der Magnete.
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Unter
Berücksichtigung
dieser Bereiche wählten
die Erfinder einen Versatzwinkel (θVersatz) im Bereich von 20° bis 25°, bezüglich des
mechanischen Winkels (d. h. 60° bis
75° bezüglich des
elektrischen Winkels), als den besten Bereich aus, in dem die Bedingungen
ausbalanciert sind. Folglich ist der Schrittwinkel θSchritt
auf den Bereich von 10° bis 12,5°, hinsichtlich
des mechanischen Winkels (d. h. 30° bis 37,5° hinsichtlich des elektrischen
Winkels), in dem Motor 1 der Drei-Niveauversatzstruktur
festgelegt.
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In
dem 3-Niveauversatz ist allerdings der Inhalt der primären harmonischen
Komponente der induzierten Spannung, welche zum Drehmoment beiträgt, tendenziell
kleiner als in dem 2-Niveauversatz. 10 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Versatzwinkel und der
primären
harmonischen Komponente der induzierten Spannung darstellt. Wie
es aus 10 ersichtlich ist, je größer der Versatzwinkel,
desto stärker
wird der Inhalt der primären
harmonischen Komponente sich verringern und desto stärker wird
sich auch das Motordrehmoment verringern. Die harmonischen Komponenten des 3-Niveauversatzmotors
sind kleiner als die des 2-Niveauversatzmotors,
folglich ist das Drehmoment des ersteren kleiner. Nichtsdestotrotz,
wie es aus 10 ersichtlich ist, kann der
3-Niveauversatzmotor eine größere Ausgabe
als der Rotorversatzmotor erzeugen, da der Inhalt der harmonischen
Komponenten größer als
in dem Rotorversatzmotor ist.
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Folglich
ist es bei dem Motor 1 gemäß dieser Erfindung in einem
bürstenlosen
Motor mit wenigen Polen und wenigen Schlitzen möglich, eine größere Ausgabe
als bei einem Rotorversatzmotor zu erzeugen, währen das Rastmoment und die
Drehmomentwelligkeit unterdrückt
werden, durch Anwenden der 3-Niveauversatzstruktur in dem 6P9S-Motor
und Festlegen eines Veratzwinkels (mechanischer Winkel) auf 20° bis 25°. Der Motor 1 ist
bezüglich
eines 2-Niveauversatzmotors hinsichtlich der Ausgabe etwas geringwertiger,
aber kann das Rastmoment und die Drehmomentwelligkeit auf dasselbe
Ausmaß wie beim
Rotorversatzmotor verringern. Folglich ist es unter Berücksichtigung
des Rastmoments, der Drehmomentwelligkeit und der Ausgabe möglich, die
Spezifikationen, die daran gestellt werden, in einer guten Ausgeglichenheit
zu erfüllen,
und einen bürstenlosen Motor
mit einer großen
Ausgabe bereitzustellen, der sich hinsichtlich der Robustheit auszeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt. Selbstverständlich können verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Gegenstands und Geists der Erfindung
getätigt
werden.
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Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung für
einen bürstenlosen
Motor irgendeiner Art zur Verwendung in EPS' angewendet werden, obwohl die oben
beschriebene Ausführungsform
eine ist, die zur Verwendung in EPS' der Säulenunterstützungsart konzipiert ist. Ferner
ist die Erfindung nicht auf Motoren zur Verwendung in EPS' und verschiedenen Fahrzeugen
beschränkt.
Vielmehr kann die Erfindung für
bürstenlose
Motoren verschiedener Arten angewendet werden. Die beschriebene
Ausführungsform ist
ein bürstenloser
Motor mit sechs Polen und neun Schlitzen, der sechs Magnete aufweist.
Nichtsdestotrotz ist weder die Anzahl der Magnete noch die Anzahl
der Schlitze beschränkt.
In diesem Fall wird in einem Motor eines integralen Vielfachen von
2P3S ein Versatzwinkel auf den Bereich von 60° bis 75° (elektrischer Winkel) festgelegt.