DE102010047551A1

DE102010047551A1 - Motor

Info

Publication number: DE102010047551A1
Application number: DE102010047551.3A
Authority: DE
Inventors: Shigemasa Kato; Seiya Yokoyama; Yoji Yamada; Yoshiaki Takemoto; Keisuke Koide; Shinji Santo
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2014-04-30
Also published as: CN102035330A; US8536749B2; CN102035269B; US20110148240A1; CN102035277B; US8324779B2; CN102035330B; US20110140562A1; US8319386B2; CN102035269A; US20110193440A1; DE102010047541A1; CN102035277A; DE102010048523A1

Abstract

Es wird ein Motor mit einem Rotor und einem Stator offenbart. Der Rotor ist ein Folgepol-Rotor mit einem Rotorkern, einer Vielzahl von Magneten und einer Vielzahl von Schenkelpolen. Der Stator enthält eine Vielzahl von Zähnen. Eine erste Hilfsnut ist in einer Oberfläche jedes Schenkelpols ausgebildet, die den Zähnen gegenüberliegt. Jede erste Hilfsnut besitzt erste und zweite Seitenoberflächen, die sich in der Umfangsrichtung gegenüberliegen. Die erste Seitenoberfläche ist näher an einer umfangsseitigen Mitte des Schenkelpols als die zweite Seitenoberfläche. Wenn der Winkel von der umfangsseitigen Mittenlinie zu der ersten Seitenoberfläche jedes Schenkelpols um die Achse des Rotors durch KC repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden des distalen Endes jedes Zahns um die Achse durch KA repräsentiert wird und der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden jedes Schenkelpols um die Achse durch KB repräsentiert wird, ist der folgende Ausdruck erfüllt: KC1 = KA – KB/2.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor, der einen Rotor mit Consequent-Pole- bzw. Folgepol-Aufbau besitzt.
Z. B. offenbart die offengelegte japanische Offenlegungsschrift 09-327139 einen Rotor mit Folgepol-Aufbau als einen Rotor für einen Motor. Der Rotor der obigen Offenlegungsschrift enthält einen Rotorkern, eine Vielzahl von Magneten, die entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet sind, und Schenkelpole, die integral mit dem Rotorkern ausgebildet sind. Jeder Schenkelpol ist zwischen einem auf dem Umfang benachbarten Paar der Magneten angeordnet. Die Magneten dienen entweder als Nordpole oder als Südpole und die Schenkelpole dienen als zu den Magneten unterschiedliche Magnetpole. Neben einer gleichbleibenden Leistungsfähigkeit, ist bei diesem Motor die Anzahl der Magneten auf die Hälfte gegenüber einem herkömmlichen Rotor verringert, bei dem alle Magnetpole durch Magneten gebildet sind. Der Motor der Offenlegungsschrift ist daher hinsichtlich einer Einsparung von Rohstoffen und Kosten vorteilhaft.
Mittlerweile, da der Rotor mit einem Folgepol-Aufbau, wie in der obigen Offenlegungsschrift, in einem Mischzustand Magneten zur Induktion eines Magnetflusses und Schenkelpole, die keinen Magnetfluss induzieren, besitzt, ist der Motor für magnetische Unausgeglichenheit bzw. Unwucht anfällig. Im Ergebnis ist die Drehleistung aufgrund von erhöhten Vibrationen z. B. durch das Auftreten von Nutrastmoment bzw. Polfühligkeit herabgesetzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor zur Verfügung zu stellen, der die Ausgangsleistung erhöhen kann, während die Anzahl der Magnete im Rotor klein bleibt.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen und gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor vorgesehen, der einen Läufer bzw. Rotor und einen Ständer bzw. Stator besitzt. Der Rotor enthält einen Rotorkern, Magneten und Schenkelpole. Die Magneten sind entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet. Die Magneten dienen als erste Magnetpole. Die Schenkelpole sind mit dem Rotorkern integral ausgebildet, sodass jeder Schenkelpol sich zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten mit Spalten dazwischen befindet. Die Schenkelpole dienen als zweite Magnetpole, die zu den ersten Magnetpolen unterschiedlich sind. Der Stator besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die gegenüber den Magneten und den Schenkelpolen des Rotors in der Radialrichtung liegen und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine erste Hilfsnut ist in einer gegenüber den Zähnen liegenden Oberfläche jedes Schenkelpols ausgebildet. Jede erste Hilfsnut besitzt erste und zweite Seitenoberflächen, die in der Umfangsrichtung einander gegenüberliegen. Die erste Seitenoberfläche ist näher an einer umfangsseitigen Mittenlinie der Schenkelpole als die zweite Seitenoberfläche. Der Winkel von der umfangsseitigen Mittenlinie zu der ersten Seitenoberfläche jedes Schenkelpols um die Achse des Rotors wird durch KC1 repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden der distalen Enden jedes Zahns um die Achse wird durch KA repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden jedes Schenkelpols um die Achse wird durch KB repräsentiert. Für diesen Fall ist der Motor so konfiguriert, dass der folgende Ausdruck erfüllt ist: KC1 = KA – KB/2.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor mit einem Läufer bzw. Rotor und einem Ständer bzw. Stator vorgesehen. Der Rotor enthält einen Rotorkern, Magneten und Schenkelpole. Die Magneten sind entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet. Die Magneten dienen als erste Magnetpole. Die Schenkelpole sind mit dem Rotorkern integral so ausgebildet, dass jeder Schenkelpol zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten mit Spalten angeordnet ist. Die Schenkelpole dienen als zweite Magnetpole, die zu den ersten Magnetpolen unterschiedlich sind. Der Stator besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die gegenüber den Magneten und den Schenkelpolen des Rotors in der Radialrichtung angeordnet sind und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine zweite Hilfsnut ist in einer Oberfläche jedes Schenkelpols ausgebildet, die sich gegenüber den Zähnen befindet. Jede zweite Hilfsnut besitzt erste und zweiten Seitenoberflächen, die nahe an einer umfangsseitigen Mittenlinie des Schenkelpols sich befinden. Die erste Seitenoberfläche ist näher an einer umfangsseitigen Mitte des Schenkelpols als die zweite Seitenoberfläche. Der Winkel von der umfangsseitigen Mittenlinie zu der zweiten Seitenoberfläche jedes Schenkelpols um die Achse des Rotors wird durch KC2 repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden des distalen Endes jedes Zahns um die Achse wird durch KA repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden jedes Schenkelpols um die Achse wird durch KB repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen jedem Magneten und dem entsprechenden Schenkelpol um die Achse wird durch KD repräsentiert. Für diesen Fall ist der Motor so konfiguriert, dass der folgende Ausdruck erfüllt ist: KC2 = KA – KB/2 – KD.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor mit einem Läufer bzw. Rotor und einem Ständer bzw. Stator vorgesehen. Die Magneten sind entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet. Die Magneten dienen als erste Magnetpole. Die Schenkelpole sind mit dem Rotorkern integral ausgebildet, sodass jeder Schenkelpol sich zwischen einem umfangsseitigen benachbarten Paar der Magneten mit Spalten dazwischen befindet. Die Schenkelpole dienen als zweite Magnetpole, die zu den ersten Magnetpolen unterschiedlich sind. Der Stator besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die gegenüber den Magneten und den Schenkelpolen des Rotors in der radialen Richtung angeordnet sind und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine Zahnhilfsnut ist in einer Oberfläche jedes Zahns ausgebildet, die gegenüber den Magneten und den Schenkelpolen liegt. Jede Zahnhilfsnut besitzt erste und zweite Seitenoberflächen, die sich nahe an einer umfangsseitigen Mittenlinie des Zahns befinden. Die erste Seitenoberfläche ist näher an der umfangsseitigen Mittenlinie des Zahns als die zweite Seitenoberfläche. Die erste Seitenoberfläche ist näher an der umfangsseitigen Mitte des Zahns als die zweite Seitenoberfläche. Der Winkel von der umfangsseitigen Mittenlinie zu der zweiten Seitenoberfläche der Zahnhilfsnut jedes Zahns um die Achse des Rotors wird durch KC3 repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden des distalen Endes jedes Zahns um die Achse wird durch KA repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden jedes Schenkelpols um die Achse wird durch KB repräsentiert. Der Öffnungswinkel zwischen jedem umfangsseitigen benachbarten Paar der Zähne um die Achse wird durch KE repräsentiert. In diesem Fall ist der Motor so konfiguriert, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: KC3 = KA/2 + KE – KB.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen, welche die Prinzipien der Erfindung im Wege eines Beispiels veranschaulichen, deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu sind, sind besonders in den angefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung und die im Moment bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1A ein schematisches Diagramm ist, das einen Motor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
1B eine vergrößerte Teilansicht der 1A ist;
1C eine perspektivische Teilansicht ist, die einen Segmentleiter des Motors, der in 1 gezeigt ist, zeigt;
2A ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Belegungswinkel der Magnetpole im Motor der 1A und dem Drehmomentwelligkeitsverhältnis zeigt;
2B ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Belegungswinkel der Magnetpole im Motor der 1A und dem Durchschnittsdrehmomentverhältnis zeigt;
3A ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und dem Maximaldrehmomentverhältnis zeigt;
3B ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und dem Drehmomentwelligkeitsverhältnis zeigt;
3C ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und dem Radialschlagverhältnis zeigt;
4 eine Draufsicht ist, die einen Teil eines Motors gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
5A eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil des Statorkerns des in 4 gezeigten Motors zeigt;
5B ein Diagramm ist, das die distalen Enden der in 5A gezeigten Zähne zeigt;
6A und 6B Graphen sind, welche die Kennlinien eines Motors gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel zeigen;
7A eine Draufsicht eines ersten Kernblechelements ist, das die Zähne eines Motors gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel bildet;
7B eine Draufsicht eines zweiten Kernblechelements ist, das die Zähne des Motors gemäß dem modifizierten Ausführungsbeispiel bildet;
7C eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil eines Statorkerns veranschaulicht, der durch die in den 7A und 7B gezeigten ersten und zweiten Kernblechelemente gebildet ist;
7D ein Diagramm ist, das die distalen Enden der in 7C gezeigten Zähne zeigt;
8A eine Draufsicht eines Kernblechelements ist, das die Zähne eines Motors gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel bildet;
8B eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil des Statorkerns veranschaulicht, der durch die die in 7A gezeigten Kernblechelemente gebildet ist;
8C ein Diagramm ist, das die distalen Enden der in 8B gezeigten Zähne zeigt;
9A ein schematisches Diagramm ist, das einen Motor gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9B eine vergrößerte Ansicht eines Schenkelpols der 9A ist;
10 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen den Schenkelpolen und den Zähnen beim in 9A gezeigten Motor zeigt;
11 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Rotors und dem Nutrastmoment beim in 9A gezeigten Motor zeigt;
12 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Nutrastmoment und dem Nutöffnungswinkel erster Hilfsnuten, die in jedem der in 9A gezeigten Schenkelpole gebildet sind, zeigt;
13 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen den Schenkelpolen und Zähnen gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel zeigt;
14A eine Draufsicht ist, die einen Motor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
14B eine Teildraufsicht ist, die einen Teil der 14A zeigt;
15A eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der Rotor des in 14 gezeigten Motors sich an einem Rotationswinkel R1 befindet;
15B eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem sich der Rotor des der in 14 gezeigten Motors an einem Drehwinkel R2 befindet;
16 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Rotors und dem Nutrastmoment beim in 14A gezeigten Motor zeigt;
17 ein Graph ist, der die Beziehung W1/T und W2/T zum Nutrastmomentverhältnis zeigt;
18A eine Draufsicht ist, die den Motor der 14A veranschaulicht;
18B eine Teildraufsicht ist, die einen Teil der 18A zeigt;
19A eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 14 gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R3 befindet;
19B eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 14 gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R1 befindet;
19C eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 14A gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R2 befindet;
19D eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 14A gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R4 befindet;
20 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Rotors und dem Nutrastmoment beim in 14A gezeigten Motor zeigt;
21A eine Draufsicht ist, die einen Motor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
21B eine Teildraufsicht ist, die einen Teil der 21A zeigt;
22A eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 21A gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R5 befindet;
22B eine Teildraufsicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Rotor des in 21A gezeigten Motors sich an einem Drehwinkel R6 befindet;
23 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Rotors und dem Nutrastmoment beim in 21A gezeigten Motor zeigt;
24 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen W3/T und dem Nutrastmomentverhältnis zeigt;
25 eine Draufsicht ist, die einen Motor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
26 eine vergrößerte Teilansicht ist, die den in 25 gezeigten Motor veranschaulicht;
27 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und dem Radialschlagverhältnis des in 25 gezeigten Motors zeigt;
28 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und der Rotorunwuchtkraft des in 25 gezeigten Motors zeigt; und
29 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Spaltmaßverhältnis B/A und dem Drehmomentwelligkeitsverhältnis des in 25 gezeigten Motors zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1A gezeigt, weist ein Motor 1 der Bauart mit Innenrotor der vorliegenden Erfindung einen im Wesentlichen ringförmigen Ständer bzw. Stator 2 und einen Läufer bzw. Rotor 3, der innerhalb des Stators 2 angeordnet ist, auf.
Der Stator 2 weist einen Statorkern 4 auf. Wie in den 1A und 1B gezeigt, besitzt der Statorkern 4 einen Zylinderabschnitt 11 und eine Vielzahl von Zähnen 12, deren Anzahl beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sechzig beträgt. Die Zähne 12 sind entlang der Umfangsrichtung auf der Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 11 angeordnet. Die Zähne 12 erstrecken sich radial nach innen von der Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 11. Der Statorkern 4 ist durch laminierte Kernblechelemente entlang der Axialrichtung gebildet, die plattenähnliche aus hochpermeablem Metall hergestellte Elemente sind. Ein Schlitz ST, der sich durch den Stator 2 entlang der Axialrichtung erstreckt, ist zwischen jedem umfangseitig benachbarten Paar von Zähnen 12 gebildet. Entlang der Axialrichtung betrachtet besitzt jeder Schlitz ST einen rechteckförmigen Querschnitt, der sich entlang der Radialrichtung erstreckt. Die Anzahl der Schlitze ST ist dieselbe wie die Anzahl der Zähne 12 (sechzig beim vorliegenden Ausführungsbeispiel). Segmentspulen 13 sind in die Schlitze ST eingesetzt, um ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 3 zu erzeugen. Nicht dargestellte Isolatoren befinden sich zwischen den Zähnen 12 und den Segmentspulen 13.
Die Segmentspulen 13 des Stators 2 besitzen einen rechteckförmigen Querschnitt und sind um die Zähne 12 durch verteiltes Wickeln (distributed winding) mehrerer Phasen (drei Phasen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) gewickelt. Die Segmentspulen 13 besitzen Segmentleiter 14, die jeweils einer der Phasen entsprechen. Wie in 1C gezeigt, weist jeder Segmentleiter 14 auf einen Schlitzeinsatzabschnitt 14a, der sich im Schlitz ST befindet, um sich durch den Schlitz ST entlang der Axialrichtung (die Richtung senkrecht zum Blatt der Zeichnung) zu erstrecken, einen Kragabschnitt 14b, der den Schlitz ST entlang der Axialrichtung bildet, und einen Bogenabschnitt 14c. Segmentleiter 14, die jeweils einer Phase entsprechen, sind elektrisch miteinander durch Verschweißen jeweils radial benachbarter Paare von Schlitzkragabschnitten 14b verbunden, d. h., die Enden der Schlitzeinsatzabschnitte 14a kragen aus den Schlitzen ST. Die Segmentleiter 14 für jede Phase sind aus einem Leiter gebildet, der entlang der Umfangsrichtung durchgängig ist. Jeder Segmentleiter 14 ist durch Biegen einer Leiterplatte gebildet und im Wesentlichen U-förmig. Bei jedem Segmentleiter 14 sind ein Paar der Schlitzeinsatzabschnitte 14a, die parallelen linienförmigen Abschnitten entsprechen, in zwei Schlitzen ST angeordnet, zwischen denen eine Vielzahl von (sechs) Zähnen 12 vorhanden sind.
Der Rotor 3 weist einen im Wesentlichen ringförmigen Rotorkern 22, eine Vielzahl von (fünf im vorliegenden Ausführungsbeispiel) Magneten 23 und Schenkelpole 24 auf. Der Rotorkern 22 ist aus magnetischem Metall hergestellt und an der Außenumfangsoberfläche einer Welle 21 befestigt. Die Magneten sind auf der Außenumfangsoberfläche des Rotorkerns 22 entlang der Drehrichtung angeordnet. Jeder Schenkelpol 24 befindet sich im Außenumfangsabschnitt des Rotorkerns 22 und zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten 23. Die Magneten 23 dienen als Nordpole. Die Schenkelpole 24 sind integral mit dem Rotorkern 22 gebildet. Die Magneten 23 und die Schenkelpole 24 sind abwechselnd auf dem Außenumfangsabschnitt des Rotors 3 in der Umfangsrichtung an gleichen Winkelabständen angeordnet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich jeder Magnet 23 an einer Position gegenüberliegend zu oder 180° entfernt zu einem der Schenkelpole 24. Der Rotor 3 hat die Folgepol-Bauform mit zehn Magnetpolen, die bewirken, dass die Schenkelpole 24 als Südpole in Bezug auf die Nordpolmagneten 23 dienen. Die Anzahl der Polpaare des Rotors 3 ist gleiche der Anzahl der Magneten 23, wobei die Anzahl der Polpaare beim vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf beträgt. Die Anzahl der Zähne 12 entsprechend einem einzelnen Segmentleiter 14 wird bestimmt basierend auf der Zahl, die durch Teilen der Anzahl der Schlitze durch die Anzahl der Magnetpole (Schlitzanzahl/Magnetpolanzahl) erhalten wird.
Der Stator 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so konfiguriert, dass wenn die Anzahl der Magneten 23 (Anzahl der Polpaare) des Rotors 3, die Anzahl der Phasen der Segmentspulen 13 und die Anzahl der Zähne 12 durch p, m bzw. L repräsentiert werden (wobei p eine ganze Zahl größer als 1 ist) L = 2 × p × m × n (wobei n eine natürliche Zahl ist) gilt. Basierend auf dem Ausdruck wird die Anzahl L der Zähne 12 auf sechzig eingestellt (L = 2 × 5 (Anzahl der Magneten 23) × 3 (Anzahl der Phasen) × 2 = 60).
Die umfangsseitige Länge jedes Magneten 23 ist geringfügig größer als die jedes Schenkelpols 24. Jeder Magnet 23 ist im Wesentlichen als ein rechteckiges Prisma gebildet, das eine gewölbte Außenoberfläche 23a und eine flache Innenoberfläche 23b besitzt. Die Außenoberfläche 23a jedes Magneten 23 besitzt eine Bogenform, dessen Mitte mit einer Achse P zusammenfällt und den distalen Enden 12a der entsprechenden Zähne 12 in der Radialrichtung gegenüberliegt. Die Innenoberfläche 23b jedes Magneten 23 ist an einer Befestigungsoberfläche 25, die zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Schenkelpole 24 im Rotorkern 22 vorgesehen ist, befestigt. Ein erster Spalt G1 besteht zwischen jedem Magneten 23 und einem umfangsseitig benachbarten Schenkelpol 24. Die Magneten 23 sind so konfiguriert, dass die Außenoberflächen 23a sich auf derselben Kreislinie befinden.
Jeder Schenkelpol 24 besitzt einen Sektorquerschnitt in Axialrichtung und eine Außenoberfläche 24a, die nach außen in Radialrichtung ausbaucht. D. h., die Außenoberfläche 24a jedes Schenkelpols 24 ist so gewölbt, dass ihre Mitte in der Umfangsrichtung relativ zu beiden Enden auskragt. Mit anderen Worten ist die Außenoberfläche 24a so gewölbt, dass sie sich dem radial inneren Ende nähert wie der Abstand von der Mitte in der Umfangsrichtung zu jedem Ende in der Umfangsrichtung zunimmt. Die Wölbung aller Außenoberflächen 24a ist gleich und in Bezug auf die umfangsseitige Mitte symmetrisch.
Der Motor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist den Rotor 3 und den Stator 2 auf. Der Rotor 3 besitzt die Folgepol-Bauart, die derart konfiguriert ist, dass die Schenkelpole 24 des Rotorkerns 22 als Magnetpole dienen und der Stator die Segmentspulen 13 besitzt, die durch die Segmentleiter 14 gebildet sind. Verglichen mit Spulen, die durch Wickeln durchgängiger Drähte um Zähne wie im Stand der Technik gebildet sind, besitzen die Segmentspulen 13 in den Schlitzen ST einen höheren Füllfaktor und somit eine höhere Ausgangsleistung. Dementsprechend kann die Anzahl der Magneten 23 klein gehalten werden, da der Rotor 3 die Folgepol-Bauart besitzt. Der Motor 1 ist daher hinsichtlich des Erhalts natürlicher Ressourcen und Kostenersparnis vorteilhaft. Weiter ermöglicht die Verwendung der Segmentspulen 13 als Spulen des Stators 2 dem Motor 1, eine höhere Ausgangsleistung zu erzeugen.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, ist der Öffnungswinkel Ykθ (vgl. 1A) jedes Schenkelpols 24 um die Achse P größer gleich dem zweifachen Öffnungswinkel Tθ (vgl. 1B) des distalen Endes 12a jedes Zahns 12 um die Achse P (im vorliegenden Ausführungsbeispiel größer gleich vier) eingestellt. D. h., die distalen Enden 12a mehrerer Zähne 12 sind vollständig gegenüber einem einzelnen Schenkelpol 24 angeordnet. Daher ist es dem magnetischen Fluss jedes Schenkelpols 24 möglich, gleichmäßig in Radialrichtung unter dem Einfluss der Zähne 12, die dem Schenkelpol 24 gegenüberliegen, zu fließen. Dies verbessert das magnetische Gleichgewicht des Rotors 3, was die Drehleistung verbessert. Besonders wird das Drehmoment verbessert und Vibration verringert. Der Öffnungswinkel Ykθ jedes Schenkelpols 24 ist größer gleich einem Wert eingestellt, der durch Multiplizieren des Öffnungswinkels Tθ des distalen Endes 12a jedes Zahns 12 mit einer vorbestimmte Zahl erhalten wird. Die vorbestimmte Zahl ist bevorzugt gleich einer Zahl, die durch Abziehen von 1 oder 2 von der Anzahl der Zähne 12, entsprechend jedem der Segmentleiter 14 (sechs beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) erhalten wird.
Die Länge jedes Magneten 23 in der Umfangsrichtung (Belegungswinkel) wird als ein erster Magnetpolbelegungswinkel (elektrischer Winkel) θ1 definiert, der sich vom umfangsseitigen Mittelpunkt des ersten Spalts G1 zwischen dem Magneten 23 und einem der umfangsseitig benachbarten Schenkelpole 24 zum umfangsseitigen Mittelpunkt des ersten Spalts G1 zwischen dem Magneten 23 und dem anderen umfangsseitig benachbarten Schenkelpol 24 erstreckt. Die Länge jedes Schenkelpols 24 in der Umfangsrichtung (Belegungswinkel) wird als ein zweiter Magnetpolbelegungswinkel (elektrischer Winkel) θ2 definiert, der sich vom umfangsseitigen Mittelpunkt des ersten Spalts G1 zwischen dem Schenkelpol 24 und einem der umfangsseitig benachbarten Magneten 23 zum umfangsseitigen Mittelpunkt des ersten Spalts G1 zwischen dem Schenkelpol 24 und dem anderen umfangsseitig benachbarten Magneten 23 erstreckt. 2A und 2B zeigen das Drehmomentwelligkeitsverhältnis und Durchschnittsdrehmomentverhältnis, wenn der erste Magnetpolbelegungswinkel (elektrischer Winkel) θ1 bzw. der zweite Magnetpolbelegungswinkel (elektrischer Winkel) θ2 geändert werden. Da die Summe der Magnetpolbelegungswinkel θ1 und θ2 von einem Magneten 23 und einem Schenkelpol 24 einen elektrischen Winkel von 360° (θ1 + θ2 = 360°) ergibt, wird nur der Magnetpolbelegungswinkel θ1 im Folgenden beschrieben.
2A zeigt das Drehmomentwelligkeitsverhältnis, wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 jedes Magneten 23 geändert wird. Wenn die Drehmomentwelligkeit, für den Fall, dass der Magnetpolbelegungswinkel θ1 gleich 180° ist, d. h., wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 des Magneten 23 und der Magnetpolbelegungswinkel θ2 des Schenkelpols 24 strukturell gleich sind, als 100% definiert wird, ist die Drehmomentwelligkeit weniger als 100%, sobald der Magnetpolbelegungswinkel θ1 im Bereich von 150 bis 180° und im Bereich von 210 bis 270° liegt. Im Bereich des Magnetpolbelegungswinkels θ1 zwischen 150° und 180° ist die Drehmomentwelligkeit auf ungefähr 60% verringert, wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 ungefähr 170° beträgt. Im Bereich des Magnetpolbelegungswinkels θ1 zwischen 210° und 270° ist die Drehmomentwelligkeit auf das Minimum von 40% verringert, wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 zwischen 250° und 270° liegt. D. h., die Bereiche, in denen der Magnetpolbelegungswinkel θ1 jedes Magneten 23 gleich 150° ≤ θ1 < 180° oder 210° ≤ θ1 ≤ 270° ist, sind bevorzugte Bereiche, in denen die Drehmomentwelligkeit verringert werden kann. Weiter ist der Bereich, in dem der Magnetpolbelegungswinkel θ1 gleich 250° ≤ θ1 270° ist, ein besonders bevorzugter Bereich, bei dem die Drehmomentwelligkeit auf ungefähr 40% verringert werden kann.
2B zeigt das Durchschnittsdrehmomentverhältnis, wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 jedes Magneten 23 verändert wird. Wenn das Durchschnittsdrehmoment, sobald der Magnetpolbelegungswinkel θ1 gleich 180° ist, als 100% definiert wird, ist das Durchschnittsdrehmoment größer als 100%, sobald der Magnetpolbelegungswinkel θ1 größer als 180° und kleiner oder gleich 270° ist. Sobald der Magnetpolbelegungswinkel θ1 ungefähr gleich 230° ist, nimmt das Durchschnittsdrehmoment auf den Maximalwert zu, der ungefähr 107% beträgt. Basierend auf den Daten der 2A und 2B wird der Bereich, in dem der Magnetpolbelegungswinkel θ1 der Magneten 23 gleich 210° ≤ θ1 ≤ 270° ist, als der bevorzugte betrachtet, da die Drehmomentwelligkeit verringert ist, während das Durchschnittsdrehmoment verbessert wird.
Beim Rotor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Magnetpolbelegungswinkel θ1 der Magneten 23 auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 270° ≤ θ1 ≤ 270° eingestellt, der innerhalb des Bereichs von 210° ≤ θ1 ≤ 270° liegt. Dies erhöht das Durchschnittsdrehmoment und verringert die Drehmomentwelligkeit (Drehmomentschlag), wodurch die Drehleistung des Rotors 3 verbessert wird.
Die Außenoberflächen 24a und 23a der Schenkelpole 24 und der Magneten 23 des Rotors 3 sind so angeordnet, dass die Außenoberflächen 24a der Schenkelpole 24 im Bezug auf die Außenoberflächen 23a der Magneten 23 radial nach innen gerichtet sind. D. h., in einem zweiten Spalt G2 zwischen dem Stator 2 (die distalen Enden 12a der Zähne 12) und dem Rotor 3 ist ein Spaltmaß B eingestellt, das dem Schenkelpol 24 (kleinstes Spaltmaß an der umfangsseitigen Mitte) zugeordnet ist, größer als ein Spaltmaß A, das dem Magneten 23 (kleinstes Spaltmaß, das an jeder umfangsseitigen Position gleich ist, d. h., gleich in der Umfangsrichtung ist) zugeordnet ist.
3A, 3B und 3C zeigen das Maximaldrehmomentverhältnis, das Drehmomentwelligkeitsverhältnis und das Radialschlagverhältnis, wenn das Verhältnis B/A der Spaltmaße B, A jeweils verändert wird. Die Drehmomentwelligkeit und der Radialschlag sind Faktoren, welche Vibrationen erhöhen, die verursacht wird, sobald sich der Rotor 3 dreht.
3B zeigt das Drehmomentwelligkeitsverhältnis, wenn B/A verändert wird. Die Drehmomentwelligkeit wird als 100% definiert, wenn B/A gleich 1 ist, d. h., wenn das Spaltmaß A und das Spaltmaß B gleich sind. Da B/A ausgehend von 1 erhöht wird, d. h., da der Schenkelpol 24 radial im Vergleich zum Magneten 23 nach innen bewegt wird, wird die Drehmomentwelligkeit von 100% verringert. Wenn B/A im Bereich von 1 bis ungefähr 1,5 liegt, wird die Drehmomentwelligkeit im Wesentlichen mit einer konstanten Rate verringert. Wenn B/A im Bereich von ungefähr 1,5 bis 1,7 liegt, setzt sich die Reduzierung der Drehmomentwelligkeit fort, obgleich die Verringerungsrate geringer als die Rate im Bereich von 1 bis ungefähr 1,5 ist. Besonders wird die Drehmomentwelligkeit so verringert, dass sie annähernd 99% beträgt, wenn B/A gleich 1,2 ist, annähernd 98,2%, wenn B/A gleich 1,4 ist und annähernd 97,5%, wenn B/A gleich 1,6 ist. D. h., wenn 1 < B/A ist, wird erwartet, dass die Drehmomentwelligkeit verringert wird.
3C zeigt das Radialschlagverhältnis, wenn B/A verändert wird. Wie im obigen Fall ist der Radialschlag als 100% definiert, wenn B/A gleich 1 ist. Da B/A ausgehend von 1 erhöht wird, wird der Radialschlag von 100% im Wesentlichen mit einer konstanten Rate verringert. Besonders wird der Radialschlag verringert, sodass er annähernd 89% ist, wenn B/A gleich 1,2 ist, annähernd 80% ist, wenn B/A gleich 1,4 ist und annähernd 72% ist, wenn B/A gleich 1,6 ist. D. h., wenn 1 < B/A ist, wird erwartet, dass der Radialschlag verringert wird.
3A zeigt das Maximaldrehmomentverhältnis, wenn B/A verändert wird. Wie in den obigen Fällen, ist das Maximaldrehmomentverhältnis als 100% definiert, wenn B/A gleich 1 ist. Da B/A ausgehend von 1 erhöht wird, wird das Maximaldrehmoment von 100% verringert. Im Bereich, in dem 1 < B/A ≤ 1,6 ist, wird das Maximaldrehmoment im Wesentlichen mit einer konstanten Rate verringert. Wenn B/A gleich 1,6 ist, beträgt das Maximaldrehmoment ungefähr 92%. Wenn B/A 1,6 übersteigt, ist die Verringerungsrate des Maximaldrehmoments größer als die im Bereich von 1 < B/A ≤ 1,6. D. h., der Bereich von 1 < B/A ≤ 1,6 ist ein bevorzugter Bereich, in dem die Verringerungsrate des Maximaldrehmoments relativ klein ist und der Rückgang des Maximaldrehmoments unterdrückt wird oder unter 10% liegt.
Unter Berücksichtigung der obigen Faktoren wird beim Rotor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Verhältnis B/A zwischen dem Spaltmaß B jedes Schenkelpols 24 im Bezug auf den Stator 2 und dem Spaltmaß A jedes Magneten 23 auf einen Wert im Bereich von 1 < B/A ≤ 1,6 eingestellt. Dementsprechend ist es möglich, während der Rückgang beim Maximaldrehmoment minimiert wird, die Drehmomentwelligkeit (3B) und den Radialschlag (3C) zu verringern, die zu Vibrationen während der Drehung des Rotors 3 führen.
Wie oben beschrieben werden Vibrationsfaktoren während der Drehung des Rotors 3 verringert, sodass die Drehleistung des Rotors 3 verbessert ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

(1) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Öffnungswinkel Ykθ jedes Schenkelpols 24, der den distalen Enden 12a der Zähne 12 gegenüberliegt, größer oder gleich zweimal dem Öffnungswinkel Tθ des distalen Endes 12a jedes Zahns 12. Daher kann der magnetische Fluss jedes Schenkelpols 24 gleichmäßig in der Radialrichtung unter dem Einfluss von zwei oder mehreren Zähnen 12, die dem Schenkelpol 24 gegenüberliegen, fließen. Im Ergebnis wird das magnetische Gleichgewicht des Rotors 3 verbessert und die Drehleistung verbessert. Besonders wird das Drehmoment verbessert und die Vibration verringert.
(2) Der Motor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält den Rotor 3 mit einem Folgepol-Aufbau, bei dem die Schenkelpole 24 integral mit dem Rotorkern 22 ausgebildet sind. Jeder Schenkelpol 24 ist am Außenumfang des Rotorkerns 22 und zwischen einem benachbarten Paar der Magneten 23 angeordnet. Die Schenkelpole 24 dienen als Magnetpole. Der Stator 2 besitzt Schlitze ST, die sich durch den Stator 2 entlang der Axialrichtung erstrecken. Jeder Schlitz ST ist zwischen jeweils einem Paar der Zähne 12 ausgebildet. Die Segmentleiter 14 mit den Schlitzeinsatzabschnitten 14a, welche in den Schlitzen ST angeordnet sind, sind jeweiligen Phasen zugeordnet und elektrisch miteinander durch Verschweißen der aus den Schlitzen ST auskragenden Enden der Schlitzeinsatzabschnitte 14a verbunden, sodass die Multiphasen-Segmentspulen 13 gebildet werden. Verglichen mit Spulen, die durch Wickeln eines durchgehenden Leiters um Zähne wie im Stand der Technik gebildet sind, besitzen die Segmentspulen 13 einen höheren Füllfaktor im Schlitz ST und die Ausgangsleistung des Motors 1 ist erhöht. Demgemäß, da der Rotor 3 von der Folgepol-Bauart ist, kann die Anzahl der Magneten 23 klein gehalten werden. Der Motor 1 ist daher vorteilhaft im Hinblick auf eine Einsparung von Rohstoff und Kosten. Weiter kann der Motor 1 aufgrund der Verwendung der Segmentspulen 13 als Spulen des Stators 2 eine höhere Ausgangsleistung erzeugen.
(3) Der Magnetpolbelegungswinkel θ1 jedes Magneten 23 und der Magnetpolbelegungswinkel θ2 jedes Schenkelpols 24 sind mit Bezug auf den umfangsseitigen Mittelpunkt des ersten Spalts G1 zwischen einem Magneten 23 und einem umfangsseitig benachbarten Schenkelpol 24 (θ1 + θ2 = 360°) definiert. Der Magnetpolbelegungswinkel θ1 jedes Magneten 23 ist auf einen Wert im Bereich von 210° ≤ θ1 ≤ 270° eingestellt. Daher kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem θ1 gleich 180° ist, d. h. ein herkömmlicher Aufbau verwendet wird, bei dem die Magnetpolbelegungswinkel θ1 und θ2 jedes Magneten 23 und jedes Schenkelpols 24 strukturell gleich sind, die Drehmomentwelligkeit verringert werden, während das Durchschnittsdrehmoment (vgl. 2A und 2B) erhöht wird. Dies verbessert die Drehleistung des Rotors 3.

Wenn der Magnetpolbelegungswinkel θ1 auf irgendeinen Wert im Bereich von 150° ≤ θ1 < 180° eingestellt wird, wird die Drehmomentwelligkeit im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Magnetpolbelegungswinkel θ1 auf 180° (vgl. 2A) eingestellt wird, verringert und die Drehleistung des Rotors 3 verbessert.

(4) Beim zweiten Spalt G2 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, ist das Verhältnis B/A zwischen dem kleinsten Spaltmaß A, welches dem Magneten 23 zugeordnet ist, und dem kleinsten Spaltmaß B, welches den Schenkelpolen 24 zugeordnet ist, auf einen geeigneten Wert eingestellt, der 1 < B/A erfüllt. Dies verringert die Drehmomentwelligkeit und den Radialschlag, die Vibration verursachen, wenn der Rotor 3 sich dreht (vgl. 3B und 3C), wodurch die Drehleistung des Rotors 3 verbessert wird.
(5) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis B/A zwischen dem kleinsten Spaltmaß A, welches jedem Magneten 23 zugeordnet ist, und dem kleinsten Spaltmaß B, welches jedem Schenkelpol 24 zugeordnet ist, auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 1 < B/A ≤ 1,6 eingestellt. Dies verringert die Drehmomentwelligkeit und den Radialschlag, die Vibration verursachen, wenn sich der Rotor 3 dreht (vgl. 3A bis 3C), während ein Rückgang beim Drehmoment minimiert wird, wodurch die Drehleistung des Rotors 3 verbessert wird.
(6) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Magneten 23 und die Zahl der Schenkelpole 24 jeweils eine ungerade Zahl und jeder Magnet 23 befindet sich an einer Position gegenüberliegend zu oder 180° entfernt von einem der Schenkelpole 24. D. h., bei einer Konfiguration, in der jeder Magnet 23 sich an einer Position gegenüber zu oder 180° entfernt von einem der Schenkelpole 24 befindet, ist es sehr wahrscheinlich, dass magnetisches Ungleichgewicht bzw. magnetische Unwucht auftritt und die Vibration während des Drehens des Rotors 3 wird wahrscheinlich zunehmen. Daher sind die Optimierung der Belegungswinkel der Schenkelpole 24 sowie der Magneten 23 und die Optimierung des Verhältnisses B/A der Spaltmaße beim Verringern der Vibration während des Drehens des Rotors 3 wirksam.

Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.
Die Form des Stators 2 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels kann wenn notwendig geändert werden. Z. B. sind bei einer Modifikation, die in den 4, 5A und 5B gezeigt ist, ein fortlaufender Abschnitt 31 und ein Spalt 32 zwischen den distalen Enden 12a jedes umfangsseitig benachbarten Paares der Zähne 12 im Statorkern 4 ausgebildet. Etwas genauer, wie in 5A und 5B gezeigt, ist der Statorkern 4 gebildet durch Schichtung bzw. Laminierung einer Vielzahl von Kernblechelementen E in der Axialrichtung. D. h., jedes Kernblechelement E enthält einen Teil, der geschichtet bzw. laminiert ist, um den Zylinderabschnitt 11 zu bilden, und einen Teil, der geschichtet bzw. laminiert ist, um die Zähne 12 (im Folgenden als die Zähne 12 des Kernblechelements E bezeichnet) zu bilden. Zur Erleichterung der Darstellung sind nur vier der Kerblechelemente E in den 4, 5A und 5B gezeigt.
Bei jedem Kernblechelement E ist ein fortlaufender Teil 31 zwischen den distalen Enden 12a jedes umfangsseitig benachbarten Zahns 12 gebildet, um die Zähne 12 miteinander zu verbinden. Eine Vertiefung 33 ist durch Pressen beider Seiten jedes fortlaufenden Abschnitts 31 jedes Kernblechelements E gebildet. D. h., jeder fortlaufende Abschnitt 31 der Kernblechelemente E besitzt eine Stärke bzw. Dicke in der Axialrichtung, die um den Betrag der Vertiefungen 33 kleiner als die Stärke bzw. Dicke der Zähne 12 in der Axialrichtung ist. Wenn die Kernblechelemente E in der Axialrichtung geschichtet bzw. laminiert werden, werden die fortlaufenden Abschnitte 31 und der Spalt 32 abwechselnd entlang der Axialrichtung zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 gebildet.
6A und 6B zeigen Graphen, die das Nutrastmoment und das Durchschnittsdrehmoment zeigen bei dem Motor, der den in den 4, 5A und 5B gezeigten Stator aufweist, bei einem Motor 1, der die fortlaufenden Abschnitte 31 wie beim Stator 2 des vorstehenden Ausführungsbeispiels (ein Motor, der mit ”offene Zähne” in den 6A und 6B beschrieben ist) besitzt und bei einem Motor 1 mit einem Stator ohne Spalten 32. In den 6A und 6B sind das Nutrastmoment und das Durchschnittsdrehmoment des Motors 1, der keine fortlaufenden Abschnitte 31 aufweist, als 100% definiert.
Wie in 6A gezeigt, ist beim Motor 1 der in den 5A und 5B gezeigten Konfiguration das Nutrastmoment relativ zum Motor 1 mit einem Stator ohne fortlaufende Abschnitte 31 auf 1 bis 5% verringert. Beim Motor 1 mit einem Stator ohne Spalten 32 ist das Nutrastmoment ebenso verringert. Wie in 6B gezeigt, ist das Durchschnittsdrehmoment des Motors 1 der vorliegenden Modifikation geringer als das des Motors 1 mit einem Stator mit fortlaufendem Abschnitt 31 aber 1,5 Mal größer als das des Motors mit einem Stator ohne Spalten.
Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Modifikation unterdrücken die fortlaufenden Abschnitte 31 abrupte Änderungen bei der Magnetflussdichte und im Ergebnis wird das Nutrastmoment verringert. Weiter verhindern die Spalten 32, dass Magnetfluss zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 fließt, während das Nutrastmoment verringert ist. Folglich wird Streufluss verringert, sodass der Rückgang beim Drehmoment unterdrückt wird. Dies verbessert die Drehleistung des Rotors 3. Auch verbessern die fortlaufenden Abschnitte 31 an den distalen Enden 12a der Zähne 12 die Steifigkeit des Kerns des Stators 2.
Beim Beispiel, das in den 5A und 5B gezeigt ist, sind die in der Axialrichtung durch Pressen erzeugten Vertiefungen 33 in den fortlaufenden Abschnitten 31 zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 jedes Kernblechelements E gebildet. Die Vertiefungen 33 bilden die Spalten 32. Daher verhindert die Eigenspannung des Pressens, das an den fortlaufenden Abschnitten 31 des Kernblechelements E durchgeführt wurde, und die Vertiefungen 33 (die Spalten 32), die durch das Pressen bzw. Stanzen gebildet wurden, dass der Magnetflusses durch die distalen Enden 12a der Zähne 12 fließt. Dies verringert den Streufluss und unterdrückt den Rückgang beim Drehmoment.
Beim Beispiel, das in den 5A und 5B gezeigt ist, sind die Spalten 32 durch Ausbilden der Vertiefungen 33 in den fortlaufenden Abschnitten 31 der Kernblechelemente E gebildet. Jedoch können die Spalten 32 durch andere Verfahren gebildet werden.
Z. B. ist beim Beispiel, das in den 7A bis 7D gezeigt ist, der Statorkern 4 durch abwechselndes Schichten erster Kernblechelemente E1 und zweiter Kernblechelemente E2 in der Axialrichtung gebildet. Jedes erste Kernblechelement E1 und jedes zweite Kernblechelement E2 besitzt Teile, die geschichtet sind, um den Zylinderabschnitt 11 zu bilden, und Teile, die geschichtet sind, um die Zähne 12 zu bilden. In den 7A und 7B haben der Zylinderabschnitt 11 und die Zähne 12 der ersten und zweiten Kernblechelemente E1, E2 dieselben Bezugszeichen wie diejenigen, die durch Schichtung gebildet wurden. Zur Erleichterung der Darstellung sind nur zwei der ersten und zweiten Kernblechelemente E1, E2 in den 7C und 7D gezeigt.
Wie in 7A gezeigt, ist ein Spalt 42 zwischen den distalen Enden 12a jedes benachbarten Paars von Zähnen 12 des ersten Kernblechelements E1 gebildet. Im Gegensatz dazu, wie in 7B gezeigt, ist ein fortlaufender Abschnitt 41 zwischen den distalen Enden 12a jedes benachbarten Paars der Zähne 12 des zweiten Kernblechelements E2 gebildet. Jeder fortlaufende Abschnitt 41 verbindet benachbarte Paare der Zähne 12. Wenn die ersten Kernblechelemente E1 und die zweiten Kernblechelemente E2 in der Axialrichtung geschichtet werden, werden die fortlaufenden Abschnitte 41 und die Spalten 42 abwechselnd entlang der Axialrichtung zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 gebildet.
Diese Konfiguration stellt im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das in den 5A und 5B gezeigte Beispiel bereit. Zusätzlich sind beim Beispiel, das in den 7A bis 7D gezeigt ist, die ersten Kernblechelemente E1 und die zweiten Kernblechelemente E2 abwechselnd in der Axialrichtung geschichtet, wobei sich die fortlaufenden Abschnitte 41 zwischen den Zähnen und die Spalten 42 leicht zwischen den distalen Enden 12a jedes benachbarten Paars der Zähne 12 bilden lassen.
Weiter ist beim Beispiel, das in den 8A, 8B und 8C gezeigt ist, der Statorkern durch Schichten einer Vielzahl von Kernblechelementen E3 in der Axialrichtung gebildet. D. h., jedes Kernblechelement E3 weist auf ein Teil, das geschichtet ist, um den Zylinderabschnitt 11 zu bilden, und ein Teil, das geschichtet ist, um die Zähne 12 zu bilden. In 8A besitzen der Zylinderabschnitt 11 und die Zähne 12 der Kernblechelemente E3 die gleichen Bezugszeichen wie die, die durch Schichtung gebildet sind. Für eine leichtere Darstellung sind nur fünf der Kernblechelemente E3 in den 8B und 8C gezeigt.
Wie in 8A gezeigt, sind fortlaufende Abschnitte 51 und Spalten 52 abwechselnd entlang der Umfangsrichtung zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 des dritten Kernblechelements E3 gebildet. Die Kernblechelemente E3 sind geschichtet, sodass die fortlaufenden Abschnitte 51 und die Spalten 52 abwechselnd in der Axialrichtung angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Kernblechelemente E3, die benachbart zueinander in der Axialrichtung sind, geschichtet, während sie in der Umfangsrichtung um das Maß eines einzelnen Zahns 12 versetzt sind. Demgemäß sind die fortlaufenden Abschnitte 51 und die Spalten 52 abwechselnd in der Axialrichtung zwischen den distalen Enden 12a der benachbarten Zähne 12 angeordnet.
Diese Konfiguration bietet im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das Beispiel, das mit den 5A und 5B gezeigt ist. Zusätzlich werden beim Beispiel, das in den 8A bis 8C gezeigt ist, die Kernblechelemente E3, die den identischen Aufbau besitzen, verwendet, um die fortlaufenden Abschnitte 51 und die Spalten 52 zwischen den distalen Enden 12a der Zähne 12 zu bilden. Dies erleichtert die Teilesteuerung und verringert Kosten.
Die Form der Schenkelpole 24 des Rotorkerns 22 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels kann nach Bedarf verändert werden.
Z. B. ist beim Beispiel der 9A und 9B ein Paar erster Hilfsnuten 61 in der Außenoberfläche 24a jedes Zähnen 12 gegenüberliegenden Schenkelpols 24 gebildet. Die ersten Hilfsnuten 61 befinden sich an symmetrischen Positionen in Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie Q der Schenkelpole 24. Die ersten Hilfsnuten 51 besitzen die gleiche Form und jede besitzt ein Paar von sich jeweils in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen 61a, 61b. Von den Seitenoberflächen jeder ersten Hilfsnut 61 wird die Seitenoberfläche, die in Bezug auf die Umfangsrichtung innen liegt (diejenige näher an der umfangsseitigen Mittenlinie Q) als die Seitenoberfläche 61a definiert und die Seitenoberfläche, die sich mit Bezug auf die Umfangsrichtung (diejenige näher am umfangsseitigen Ende des Schenkelpols 24) befindet, wird als die Seitenoberfläche 61b definiert. Die erste Hilfsnut 61 erstreckt sich linear entlang der Axialrichtung.
Wie in 10 gezeigt, wenn der Öffnungswinkel des Schenkelpols 24 um die Achse P als Ykθ(°) definiert wird, der Öffnungswinkel des distalen Endes 12a des Zahns 12 um die Achse P als Tθ(°) definiert wird und die Anzahl der Zähne durch L repräsentiert wird, ist der Positionswinkel D1 der ersten Hilfsnut 61 (der Winkel D von der umfangsseitigen Mitte Q des Schenkelpols 24 zur Seitenoberfläche 61a der ersten Hilfsnut 61) so bestimmt, dass der Ausdruck D1 = Tθ + (a – 1) × 360(°)/L – Ykθ/2 erfüllt ist (wobei a eine natürliche Zahl ist). 360(°)/L im Ausdruck zeigt den Winkel zwischen den umfangsseitigen Mitten der umfangsseitig benachbarten Zähne 12 um die Achse P an. D. h., die rechte Seite des Ausdrucks Tθ + (a – 1) × 360(°)/L zeigt den Öffnungswinkel umfangsseitig aufeinander folgender Zähne 12 an, deren Anzahl durch a repräsentiert wird. Daher, wenn die Konfiguration den Ausdruck erfüllt, ist der Winkel von einem umfangsseitigen Ende 24b des Schenkelpols 24 (linkes Ende wie in 10 betrachtet) zur Seitenoberfläche 61a der ersten Hilfsnut 61, die weiter weg vom Ende 24b ist, d. h., Ykθ/2 + D1, gleich dem Winkel zwischen den umfangsseitigen Enden der umfangsseitig aufeinander folgenden Zähne 12, deren Anzahl durch a repräsentiert wird. 10 zeigt eine Konfiguration, bei der a = 3 ist.
D. h., bei dieser Konfiguration, wie in 10 gezeigt, wenn das umfangsseitige Ende 24b des Schenkelpols 24 in der Radialrichtung mit einem ersten Ende 12x (linkes Ende) des distalen Endes 12a irgendeines Zahns 12 (ein Zahn 12b in 10) ausgerichtet ist, ist die Seitenoberfläche 61a der ersten Hilfsnut 61 in der Radialrichtung mit einem umfangsseitigen zweiten Ende 12y (rechtes Ende) eines Zahns 12, das heißt einem a-ten Zahn (ein Zahn 12c in 10) vom Zahn 12b entlang der Umfangsrichtung (zur Rechten) ausgerichtet. ”Ausgerichtet in der Radialrichtung” bezeichnet einen Zustand, bei dem ein umfangsseitiges Ende des Schenkelpols 24 und ein umfangsseitiges Ende des Zahns 12b auf derselben Geraden, die sich entlang der Radialrichtung erstreckt, angeordnet sind.
11 zeigt die Wellenform des Nutrastmoments, wenn der Rotor 3 sich dreht. Die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen in 11 dargestellt ist, ist die Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Nutrastmomentwellenform einer Konfiguration, bei der keine ersten Hilfsnuten 61 in den Schenkelpolen 24 gebildet sind) und die Wellenform, die mit der gestrichelten Linie dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das durch die ersten Hilfsnuten 61 erzeugt wird. Die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das im Motor 1 der in den 9 und 10 gezeigten Konfiguration erzeugt wird, und ist eine zusammengesetzte Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist) und die Nutrastmomentwellenform, die durch die ersten Hilfsnuten 61 erzeugt wird (Wellenform, die mit der gestrichelte Linie dargestellt ist).
Der Drehwinkel R des Rotors 3 in 11 ist der Drehwinkel des Rotors 3 im in der 10 gezeigten Zustand. Beim Drehwinkel R sind das umfangsseitige Ende 24b des Schenkelpols 24 und das umfangsseitige erste Ende 12x des Zahns 12b miteinander in der Radialrichtung ausgerichtet. So tendiert der Magnetfluss dazu, sich in radial ausgerichteten Sektionen zu konzentrieren. Im Ergebnis besitzt die Hauptkomponente des Nutrastmoments den negativen Spitzenwert. Zu diesem Zeitpunkt sind die Seitenoberfläche 61a der ersten Hilfsnut 61 und das umfangsseitige zweite Ende 12y des Zahns 12c miteinander ausgerichtet. So tendiert der Fluss dazu, sich in den radial ausgerichteten Sektionen zu konzentrieren. Im Ergebnis besitzt das Nutrastmoment, das durch die erste Hilfsnut 61 erzeugt wird, einen positiven Spitzenwert. Die Spitze der Hauptkomponente des Nutrastmoments und die Spitze des Nutrastmoments, das durch die erste Hilfsnut 61 erzeugt wird, die beim Drehwinkel R auftreten, besitzen entgegengesetzte Phasen und im Wesentlichen die gleiche Größe. Die Nutrastmomente löschen sich daher gegenseitig aus (vgl. die Wellenform der durchgezogenen Linie in 11). Demgemäß ist das Nutrastmoment, das erzeugt wird, wenn der Rotor 3 sich dreht, verringert.
Gemäß dieser Konfiguration optimieren die ersten Hilfsnuten 61, die in der Außenoberfläche 24a (Oberfläche) jedes Schenkelpols 24 gebildet sind, der einigen der Zähne 12 gegenüberliegt, den Fluss des Magnetflusses im Schenkelpol 24, wodurch das Nutrastmoment verringert wird. Außerdem, da der Ausdruck D1 = Tθ + (a – 1) × 360(°)/L – Ykθ/2 erfüllt ist, dient das Nutrastmoment, das in den ersten Hilfsnuten 61 jedes Schenkelpols 24 erzeugt wird, als Auslöschungskomponente, die das Nutrastmoment verringert, das am umfangsseitigen Ende 24b des Schenkelpols 24 erzeugt wird. Das Nutrastmoment, das im gesamten Motor 1 erzeugt wird, kann verringert werden und die Drehleistung des Rotors 3 ist daher verbessert. Auch, da die ersten Hilfsnuten 61 geformt sind, dass sie beiden umfangsseitigen Enden des Schenkelpols 24 zugeordnet sind, wird das Nutrastmoment weiter verringert.
12 zeigt die Größe des Nutrastmoments, wenn der Nutöffnungswinkel W der ersten Hilfsnuten 61 geändert wird. Wie in 12 gezeigt, sobald der Nutöffnungswinkel W von 0° ausgehend erhöht wird, nimmt das Nutrastmoment ab. Wenn der Nutöffnungswinkel W annähernd 1,2° beträgt, ist das Nutrastmoment am kleinsten.
Zusätzlich zur Konfiguration, die in den 9A, 9B und 10 gezeigt ist, können zweite Hilfsnuten 62, die in 13 gezeigt sind, separat zu den ersten Hilfsnuten 61 vorgesehen werden. Ähnlich den ersten Hilfsnuten 61 ist ein Paar von zweiten Hilfsnuten 62 an symmetrischen Positionen in Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie Q jedes Schenkelpols 24 gebildet. Die zweiten Hilfsnuten 62 besitzen die gleiche Form und jeweils ein Paar von Seitenoberflächen 62a, 62b, die in der Umfangsrichtung einander gegenüberliegen. Von den Seitenoberflächen jeder zweiten Hilfsnut 62 wird die Seitenoberfläche, die mit Bezug auf die Radialrichtung innen (diejenige, die näher an der umfangsseitigen Mittenlinie Q liegt) angeordnet ist, als die Seitenoberfläche 62a definiert und die Seitenoberfläche, die mit Bezug zur Radialrichtung außerhalb (diejenige, die näher am umfangsseitigen Ende des Schenkelpols 24 liegt) angeordnet ist, wird als die Seitenoberfläche 62b definiert. Die zweite Hilfsnut 62 erstreckt sich linear entlang der Axialrichtung.
Der Positionswinkel D2 jeder zweiten Hilfsnut 62 (der Winkel D2 von der umfangsseitigen Mitte Q des Schenkelpols 24 zur Seitenoberfläche 62a der zweiten Hilfsnut 62) ist bestimmt, dass der Ausdruck D2 = D1 + 360(°) erfüllt ist. Demgemäß ist der Positionswinkel D2 der zweiten Hilfsnuten 62 so bestimmt, dass der Winkel vom umfangsseitigen Ende 24b des Schenkelpols 24 zur Seitenoberfläche 62a einer zweiten Hilfsnut 62, das weiter vom Ende 24b entfernt ist (d. h. Ykθ/2 + D1), gleich dem Winkel zwischen den umfangsseitigen Enden der umfangsseitig aufeinander folgenden Zähne 12 ist, deren Anzahl durch a + 1 repräsentiert ist. 13 zeigt eine Konfiguration, bei der a = 3 ist.
D. h., dass bei dieser Konfiguration, wenn das umfangsseitige Ende 24b jedes Schenkelpols 24 in der Radialrichtung mit dem ersten Ende 12x des distalen Endes 12a eines Zahns 12b ausgerichtet ist, die Seitenoberfläche 61a der ersten Hilfsnut 61 in der Radialrichtung mit einem umfangsseitigen zweiten Ende 12y eines Zahns 12c ausgerichtet ist, der ein a-ter Zahn vom Zahn 12b entlang der Umfangsrichtung (zur Rechten) ist. Auch ist die Seitenoberfläche 62a der zweiten Hilfsnut 62 in der Radialrichtung mit einem umfangsseitig zweiten Ende 12z eines Zahns 12d ausgerichtet, der ein (a + 1)-ter Zahn vom Zahn 12b entlang der Umfangsrichtung (zur Rechten) aus ist.
Gemäß dieser Konfiguration dient nicht nur das Nutrastmoment, welches in den ersten Hilfsnuten 61 erzeugt wird, sondern auch das Nutrastmoment, das in den zweiten Hilfsnuten 62 erzeugt wird, als Auslöschungskomponente, die das Nutrastmoment, das am umfangsseitigen Ende 24b des Schenkelpols 24 erzeugt wird, verringert. Das Nutrastmoment, das im gesamten Motor 1 erzeugt wird, ist daher weiter verringert.
Beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Zahl der Magneten 23 und die Zahl der Schenkelpole 24 jeweils fünf, sodass der Rotor 3 zehn Magnetpole besitzt. Jedoch können andere Konfigurationen verwendet werden. D. h., die Zahl der Magneten 23 und die Zahl der Schenkelpole 24 kann nach Bedarf geändert werden.
Beim ersten Ausführungsbeispiel können die Formen der Außenoberflächen 23a und 24a der Magneten 23 und der Schenkelpole 24 nach Bedarf geändert werden. Beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Außenoberflächen 23a der Magneten 23 gewölbt und auf demselben Kreis angeordnet und die Außenoberflächen 24a jedes Schenkelpols 24 besitzt eine größere Wölbung als die der Außenoberfläche 23a. Auch die Außenoberflächen 23a, 24a können gewölbt und auf demselben Kreis angeordnet sein. Weiter können die Außenoberflächen 23a, 24a so gewölbt sein, dass sie eine große Wölbung zu besitzen. Die Wölbung der Außenoberflächen 23a, 24a muss nicht gleichmäßig sein, sondern kann sich entlang der Umfangsrichtung ändern oder linear ändern. Andere als diese Modifikationen sind, dass die Form der Magneten und die Form des Rotorkerns einschließlich der Schenkelpole nach Bedarf geändert werden können.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 14A gezeigt, weist ein Motor 201 der Bauart mit Innenrotor des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen einen ringförmigen Ständer bzw. Stator 202 und einen Läufer bzw. Rotor 203 auf, der radial innerhalb des Stators 202 angeordnet ist.
Der Stator 202 weist einen Statorkern 204 auf. Der Statorkern 204 besitzt einen Zylinderabschnitt 211 und eine Vielzahl von Zähnen 212, deren Anzahl beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwölf beträgt. Die Zähne 212 sind entlang der Umfangsrichtung auf der Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 211 angeordnet. Die Zähne 212 erstrecken sich radial von der Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 211 nach innen. Die Zähne 212 sind an gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Spulen 213 der U-Phase, V-Phase und W-Phase sind aufeinanderfolgend um die Zähne 212 durch konzentriertes Wickeln (concentrated winding) gewickelt. Jeder Zahn 212 besitzt an seinem distalen Ende ein Paar von Kragabschnitten 212a, die in die Umfangsrichtung auskragen. Die Oberfläche 212b (die Innenoberfläche in der Radialrichtung) jedes Zahns 212, dessen Mitte mit der Achse P des Motors 210 zusammenfällt, ist gewölbt ausgebildet. Die Oberfläche 212b jedes Zahns 212 ist von dem einen Kragabschnitt 212a zu dem anderen Kragabschnitt 212a ausgebildet. Der Zahn 212 ist symmetrisch mit Bezug auf die Mittenlinie in der Umfangsrichtung ausgebildet.
Der Rotor 203 weist einen im Wesentlichen ringförmigen Rotorkern 222, eine Vielzahl von (vier beim vorliegenden Ausführungsbeispiel) Magneten 223 und Schenkelpole 224 auf. Der Rotorkern 222 ist aus einem magnetischen Metall hergestellt und an der Außenumfangsoberfläche einer Welle 221 befestigt. Die Magneten 223 sind an der Außenumfangsoberfläche des Rotorkerns 222 entlang der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Schenkelpol 224 ist im Außenumfangsabschnitt des Rotorkerns 222 und zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten 223 angeordnet. Die Magneten 223 dienen als Nordpole. Die Schenkelpole 224 sind integral mit dem Rotorkern 222 ausgebildet. D. h., die Magneten 223 und die Schenkelpole 224 sind abwechselnd auf dem Außenumfangsabschnitt des Rotors 203 in der Umfangsrichtung an gleichen Winkelabständen angeordnet. Der Rotor 203 ist einer der Folgepol-Bauart mit acht Magnetpolen, die bewirken, dass die Schenkelpole 224 als Südpole in Bezug auf die Nordpolmagneten 223 dienen. Die Zahl der Magnetpole (acht Magnetpole) des Rotors 203 ist 2/3 der Zahl (zwölf) der Zähne 212 und das Verhältnis der Zahl der Magnetpole des Rotors 203 und der Zahl der Zähne 212 ist 2:3.
Die Außenoberfläche 223a jedes Magneten 223 besitzt eine gewölbte Form, deren Mitte mit der Achse P zusammenfällt, und ist gegenüber der Oberfläche 212b des entsprechenden Zahns 212 in der Radialrichtung angeordnet. Die umfangsseitige Länge jedes Magneten 223 ist etwas größer als die jedes Schenkelpols 224. Die Innenoberfläche 223b jedes Magneten 223 ist an einer Befestigungsoberfläche 225, die zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Schenkelpole 224 im Rotorkern 222 vorgesehen ist, befestigt. Ein Spalt besteht zwischen jedem Magneten 223 und einem umfangsseitig benachbarten Schenkelpol 224. Die Magneten 223 sind so konfiguriert, dass die Außenoberflächen 223a auf derselben Kreislinie angeordnet sind.
Jeder Schenkelpol 224 besitzt einen sektoralen Querschnitt in der Axialrichtung und eine Außenoberfläche 224a (Außenoberfläche in der Radialrichtung), die nach außen in der Radialrichtung ausbaucht. Ein Paar von Hilfsnuten 231, 232 (beide sind erste Hilfsnuten) ist in der Außenoberfläche 224a jedes Schenkelpols 224 ausgebildet. Die Hilfsnuten 231, 232 befinden sich an symmetrischen Positionen mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S des Schenkelpols 240. Die Hilfsnuten 231, 232 haben dieselbe Form und besitzen ein Paar von Seitenoberflächen 231a, 231b bzw. ein Paar von Seitenoberflächen 232a, 232b, die zueinander in der Umfangsrichtung gegenüber angeordnet sind. Die Seitenoberflächen der Hilfsnuten 231, 232, die mit Bezug auf die Radialrichtung innen (diejenigen, die näher an der umfangsseitige Mittenlinie S sind) angeordnet sind, werden als die Seitenoberflächen 231a, 232a definiert und die Seitenoberflächen, die mit Bezug auf die Radialrichtung außen (diejenigen, die näher am umfangsseitigen Ende des Schenkelpols 224 sind) angeordnet sind, sind als die Seitenoberflächen 231b, 232b definiert.
Die Hilfsnuten 231, 232 erstrecken sich linear in der Axialrichtung. Die Tiefe der Hilfsnuten 231, 232 ist auf ein Drittel der radialen Ausdehnung der Schenkelpole 224 eingestellt. Wie oben beschrieben, befinden sich die Hilfsnuten 231, 232 an symmetrischen Positionen mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S des Schenkelpols 224. Somit sind der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie S zur inneren Seitenoberfläche 231a der Hilfsnut 231 um die Achse P und der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie S zur inneren Seitenoberfläche 232a der Hilfsnut 232 um die Achse P zueinander gleich. Im Folgenden wird sich auf diesen Winkel als ein Positionswinkel KC1 der Hilfsnuten 231, 232 (vgl. 14B) bezogen.
Wie in 15A gezeigt, ist der Öffnungswinkel KA zwischen umfangsseitigen Enden 212c und 212d der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 um die Achse P kleiner eingestellt als der Öffnungswinkel KB zwischen umfangsseitigen Enden 224b und 224c jedes Schenkelpols 224 um die Achse P. Der Positionswinkel KC1 der Hilfsnuten 231, 232 ist eingestellt, dass der Ausdruck KC1 = KA – KB/2 erfüllt ist. Demgemäß ist in einem Zustand, bei dem ein Zahn 212 einem Schenkelpol 224 in der Radialrichtung, wie in der 15A gezeigt, gegenüberliegt, wenn das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 224b des Schenkelpols 224 ausgerichtet ist (besonders ein Teil, an dem die Umfangsseitenoberfläche des Schenkelpols 224 und die Außenoberfläche 224a sich in der Radialrichtung schneiden), das umfangsseitige zweite Ende 212d der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 231a der Hilfsnut 231 ausgerichtet (besonders ein Teil, bei dem die Seitenoberfläche 231a und die Außenseitenoberfläche 240a des Schenkelpols 224 sich schneiden). Ähnlich ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 212d der Oberfläche der 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 224c des Schenkelpols 224, wie in 15B gezeigt, ausgerichtet ist, das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 232a der Hilfsnut 232 ausgerichtet. ”Ausgerichtet in der Radialrichtung” bezeichnet einen Zustand, bei dem die umfangsseitigen Enden 224b, 224c des Schenkelpols 224 und die umfangsseitigen Enden 212c, 212d des Zahns 212 auf derselben Geraden liegen, die sich entlang der Radialrichtung erstreckt.
16 zeigt die Wellenform des Nutrastmoments, wenn sich der Rotor 203 dreht. Die Wellenform, die in 16 mit der Linie aus sich abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist, ist die Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments und ist dieselbe wie die Wellenform des Nutrastmoments bei einem Motor, der keine Hilfsnuten 231, 232 in den Schenkelpolen 224 besitzt. Die Wellenform, die mit einer Linie mit sich abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird. Die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das im Motor 201 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzeugt wird und ist eine zusammengesetzte Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Wellenform, die mit der Linie mit sich abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist) und die Nutrastmomentwellenform, die durch die ersten Hilfsnuten 231, 232 (die Wellenform, die mit der Linie mit sich abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist) erzeugt ist.
16 zeigt das Nutrastmoment, das beim Drehwinkel R1 des Rotors 203, der in 15A gezeigt ist, erzeugt wird, d. h., wenn das umfangsseitige erste Ende 224b jedes Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 212c des entsprechenden Zahns 212 ausgerichtet ist. Beim Drehwinkel R1 sind das umfangsseitige erste Ende 224b jedes Schenkelpols 224 und das umfangsseitige erste Ende 212c des entsprechenden Zahns 212 aufeinander in der Radialrichtung ausgerichtet. Folglich ist davon auszugehen, dass sich der magnetische Fluss in einem Teil nahe dem umfangsseitigen ersten Ende 212c des Zahns 212 konzentriert. Im Ergebnis wird die Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnd langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist) erhöht.
Beim Motor 201 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Positionswinkel KC1 der Hilfsnuten 231, 232 eingestellt, dass der Ausdruck KC1 = KA – KB/2 erfüllt ist. So ist das umfangsseitige zweite Ende 212d jedes Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 231a der Hilfsnut 231 beim Drehwinkel R1 ausgerichtet. Daher wird der Fluss zu diesem Zeitpunkt schnell in der Umgebung des umfangsseitigen zweiten Endes 212d jedes Zahns 212 zerstreut und es ist weniger wahrscheinlich, dass er sich in der Umgebung des umfangsseitigen ersten Endes 212c des Zahns 212 konzentriert. Wie in 16 gezeigt, weist das Nutrastmoment, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird, bei dem Drehwinkel R1 eine Spitze mit entgegengesetzter Phase (positiv) zum Nutrastmoment auf und dient daher als eine Komponente, welche die Hauptkomponente des Nutrastmoments auslöscht. Die Spitze wird durch die Hilfsnut 231 erzeugt. Daher besitzt das Nutrastmoment des gesamten Motors 201 (die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist), das eine Zusammensetzung der Hauptkomponente des Nutrastmoments und des Nutrastmoments, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird, ist eine Wellenform, bei der die Spitze der Hauptkomponente des Nutrastmoments beim Drehwinkel R1 verringert ist. Wie oben beschrieben, kann das erzeugte Nutrastmoment durch die Hilfsnut 231 verringert und die Drehleistung des Motors 3 verbessert werden. Der Absolutwert der Spitze des Nutrastmoments, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird, ist kleiner als der Absolutwert der Spitze der Hauptkomponente des Nutrastmoments.
Die andere Hilfsnut 232 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Hilfsnut 231. Besonders, in einem Zustand, bei dem jeder Schenkelpol 224 sich gegenüber einem Zahn 212, wie in 15B gezeigt, befindet, wenn das umfangsseitige zweite Ende 224c des Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 212d des Zahns 212 (der Drehwinkel R2 in 3) ausgerichtet ist, ist das umfangsseitige erste Ende 212c des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 232a der Hilfsnut 232 ausgerichtet. So, wie bei der oben beschriebenen Hilfsnut 231, dient das Nutrastmoment, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird, als eine Komponente, welche die Spitze der entgegengesetzten Phase der Hauptkomponente des Nutrastmoments beim Drehwinkel R2 auslöscht, d. h., die Hauptkomponente des Nutrastmoments. Dies verringert das Nutrastmoment weiter und verbessert die Drehleistung des Rotors 203.
Der Graph mit der durchgezogenen Linie in 17 zeigt das Nutrastmomentverhältnis, wenn das Verhältnis W1/T verändert wird, wobei W1 die umfangsseitige Breite der Hilfsnuten 231, 232 (vgl. 15B) mit Bezug auf die Seitenoberflächen 231a, 232a, die innerhalb der Hilfsnuten 231, 232 angeordnet sind (näher an der umfangsseitige Mittenlinie S) repräsentiert und T den umfangsseitigen Abstand T zwischen den distalen Enden benachbarter Zähne 212 (vgl. 15B) oder zwischen den Kragabschnitten 212a repräsentiert. In 17 nimmt, wenn das Nutrastmoment, wenn W1/T gleich 0 ist, d. h., wenn es keine Hilfsnuten 231, 232 gibt, als 1 definiert ist, das Nutrastmoment von W1/T gleich 0 bis W1/T gleich 2,5 ab. Das Nutrastmoment besitzt den Minimalwert von 0,5, wenn W1/T gleich 2,5 ist. Im Bereich von W1/T gleich 2,5 bis W1/T gleich 3,5 nimmt das Nutrastmoment vom Minimumwert aus zu, bleibt jedoch kleiner als 1. D. h., das Nutrastmoment ist kleiner als 1 im Bereich von 0 < W1/T < 3,5. Folglich, wenn W1/T auf einen Wert in diesem Bereich eingestellt wird, ist zu erwarten, dass das Nutrastmoment kleiner wird als das im Fall, bei dem keine Hilfsnuten 231, 232 ausgebildet sind. Wenn W1/T gleich 2,5 ist, wird das Nutrastmoment auf die Hälfte verringert. D. h., das Nutrastmoment ist maßgeblich verringert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt die folgenden Vorteile bereit.

(7) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 231, 232 in der Außenseitenoberfläche 224a jedes Schenkelpols 224 des Rotors 203 ausgebildet und der Positionswinkel KC1 der Hilfsnuten 231, 232 erfüllt den Ausdruck KC1 = KA – KB/2. Daher, wenn jeder Zahn 212 gegenüber einem Schenkelpol 224 in der Radialrichtung angeordnet ist und das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 224b des Schenkelpols 224 ausgerichtet ist, während sich der Rotor 203 dreht, ist das umfangsseitige zweite Ende 212d des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 231a der Hilfsnut 231 ausgerichtet. Auch, wenn jeder Zahn 212 gegenüber einem Schenkelpol 224 in der Radialrichtung gegenüberliegt, und das umfangsseitige zweite Ende 212d der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 224c des Schenkelpols 224 ausgerichtet ist, während der Motor sich dreht, ist das umfangsseitige erste Ende 212c des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 232a der Hilfsnut 232 ausgerichtet. Zu diesem Zeitpunkt dient das Nutrastmoment, das in der Umgebung der umfangsseitigen ersten und zweiten Enden 212c, 212d des Zahns 212 erzeugt wird, die mit den Seitenoberflächen 231a, 232a der Hilfsnuten 231, 232 ausgerichtet sind, (das Nutrastmoment, das durch die Hilfsnuten 231, 232 erzeugt wird) als eine Komponente, die das Nutrastmoment (Hauptkomponente), das in der Umgebung der umfangsseitigen Enden 212c, 212d des Zahns 212 erzeugt wird, der in der Radialrichtung mit den umfangsseitigen ersten und zweiten Enden 224b, 224c des Schenkelpols 224 ausgerichtet ist, erzeugt wird, auslöscht. So ist es möglich, das Nutrastmoment, das durch den gesamten Motor 201 erzeugt wird, zu verringern, um so die Drehleistung des Rotors 203 zu verbessern.
(8) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 231, 232 als ein symmetrisches Paar entlang der Umfangsrichtung mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S in jedem Schenkelpol 224 ausgebildet. Da die Hilfsnuten 231, 232 paarweise entsprechend den umfangsseitigen ersten bzw. zweiten Enden 224b, 224c jedes Schenkelpols 224 ausgebildet sind, wird das Nutrastmoment weiter verringert.
(9) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis W1/T zwischen der umfangsseitigen Breite W1 der Hilfsnuten 231, 232 und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen 212 eingestellt, dass der Ausdruck 0 < W1/T < 3,5 erfüllt wird. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung beim Nutrastmoment (vgl. 4) und verbessert die Drehleistung des Rotors 203.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in den 18A und 18B gezeigt, hat ein Motor 301 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zusätzlich zur Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels Innenhilfsnuten 331, 332, die als zweite Hilfsnuten dienen und in der Außenoberfläche 224a jedes Schenkelpols 224 ausgebildet sind. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen sind denjenigen Komponenten zugeordnet, die zu entsprechenden Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich oder gleich sind, und die detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.
Die Innenhilfsnuten 341, 342 sind an Positionen ausgebildet, die mit Bezug auf die Umfangsrichtung der Hilfsnuten 231, 232 (erste Hilfsnuten) innen angeordnet sind und mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S des Schenkelpols 224 symmetrisch sind. Die Innenhilfsnuten 341, 342 besitzen die gleiche Form und ein Paar von Seitenoberflächen 341a, 341b bzw. ein Paar von Seitenoberflächen 342a, 342b, die einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegen. Die Seitenoberflächen, die innen (diejenigen, die näher an der umfangsseitige Mittenlinie S sind) liegen, werden als erste Seitenoberflächen 341a, 342a definiert und die Seitenoberflächen, die außerhalb (diejenigen, die näher an den umfangsseitigen Enden der Schenkelpole 224 sind) liegen, werden als die zweiten Seitenoberflächen 341b, 342b definiert.
Ähnlich den Außenhilfsnuten 231, 232 erstrecken sich die Innenhilfsnuten 341, 342 linear entlang der Axialrichtung. Die Tiefe (die Dimension in der Radialrichtung) der Innenhilfsnuten 341, 342 ist im Wesentlichen gleich zur Tiefe der Hilfsnuten 231, 232 und 1/3 der radialen Ausdehnung der Schenkelpole 224 eingestellt. Wie oben beschrieben befinden sich die Innenhilfsnuten 341, 342 an symmetrischen Positionen mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S des Schenkelpols 224. So gleichen der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie S zur Außenseitenoberfläche 341b der Innenhilfsnut 341 um die Achse P und der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie S zur Außenseitenoberfläche 342b der Innenhilfsnut 342 um die Achse P einander. Im Folgenden wird dieser Winkel als ein Positionswinkel KC2 der Innenhilfsnuten 341, 342 (vgl. 18B) bezeichnet.
Wenn der Öffnungswinkel zwischen einem Magnet 223 und einem Schenkelpol 224 um die Achse P mit KD bezeichnet wird, ist der Positionswinkel KC2 der Innenhilfsnuten 341, 342 eingestellt, dass der Ausdruck KC2 = KA – KB/2 – KD erfüllt ist. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel sind KA und KB als die Öffnungswinkel der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 bzw. Öffnungswinkel jedes Schenkelpols 224 (vgl. 15A) definiert. Demgemäß, wie in 19A gezeigt, wenn das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b eines Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323b des Magneten 223 benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224 (besonders ein Teil, an dem die umfangsseitige Seitenoberfläche des Magneten 223 und die außenseitige Oberfläche 323a sich in der Radialrichtung schneiden) ausgerichtet ist, ist das umfangsseitige zweite Ende 212d des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Außenseitenoberfläche 341b der Innenhilfsnut 341 (besonders ein Teil, an dem die Seitenoberfläche 341b und die außenseitige Oberfläche 224a des Schenkelpols 224 sich schneiden) ausgerichtet. Ähnlich ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 212d des Zahns 1 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323c des Magneten 223 benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224 (der Magnet 223 unten rechts in 19A) ausgerichtet ist, wie in 19D gezeigt, das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Außenseitenoberfläche 342b der Innenhilfsnut 342 ausgerichtet.
20 zeigt die Wellenform des Nutrastmoments, wenn der Rotor 303 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sich dreht. Die Wellenform, die mit der Linie mit sich abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen in 20 dargestellt ist, ist die Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments und ist die gleiche wie die Wellenform des Nutrastmoments bei einem Rotor, der weder Hilfsnuten 231, 232 noch Innenhilfsnuten 341, 342 in den Schenkelpolen 224 besitzt. Die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das durch die Hilfsnuten 231, 232 und die Innenhilfsnuten 341, 342 erzeugt wird. Die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das im Motor 301 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzeugt wird und ist eine zusammengesetzte Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist) und der Nutrastmomentwellenform, die durch die ersten Hilfsnuten 231, 232 und die Innenhilfsnuten 341, 342 erzeugt wird (die Wellenform, die mit der Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist).
Der Drehwinkel des Rotors 303, der in 19 gezeigt ist, d. h., der Drehwinkel, wenn das umfangsseitige erste Ende 212c eines Zahns 212 mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323b eines Magneten 223 benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224 ausgerichtet ist, ist als R3 definiert. Zu diesem Zeitpunkt wird wenigstens ein Teil des Zahns 212 aus dem Zustand, in dem er dem Magneten 223 in der Radialrichtung gegenüberliegt, in einen Zustand bewegt, in dem er nicht gegenüberliegt. Folglich wird sich der Magnetfluss wahrscheinlich in einem Teil konzentrieren, der nahe dem umfangsseitigen ersten Ende 212c des Zahns 212 ist. Im Ergebnis wird die Hauptkomponente des Nutrastmoments erhöht.
Beim Motor 301 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der Positionswinkel KC2 der Innenhilfsnuten 341, 342 eingestellt, dass der Ausdruck KC1 = KA – KB/2 erfüllt ist. So ist das umfangsseitige zweite Ende 212d des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Außenseitenoberfläche 341b der Innenhilfsnut 341 beim Drehwinkel R3 ausgerichtet. Daher wird der Magnetfluss zu diesem Zeitpunkt leicht zum umfangsseitigen zweiten Ende 212d jedes Zahns 212 zerstreut und ist weniger anfällig, sich in der Umgebung des umfangsseitig ersten Endes 212c des Zahns 212 zu konzentrieren. Wie in 20 gezeigt, besitzt das Nutrastmoment, das durch die Hilfsnuten 231, 232 und die Innenhilfsnuten 341, 342 erzeugt wird, bei dem Drehwinkel R3 eine Komponente mit zum Nutrastmoment entgegengesetzter Phase (positiv), d. h., eine Komponente, welche die Hauptkomponente des Nutrastmoments auslöscht. Die Auslöschkomponente wird durch die Innenhilfsnut 341 erzeugt. Daher besitzt das Nutrastmoment des gesamten Motors 301 (die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist) eine Wellenform, bei der die Spitze der Hauptkomponente des Nutrastmoments beim Drehwinkel R3 verringert ist. Wie oben beschrieben, kann das erzeugte Nutrastmoment durch die Innenhilfsnut 341 verringert und die Drehleistung des Rotors 303 verbessert werden.
Die andere Innenhilfsnut 342 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Innenhilfsnut 341. Besonders ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 212d des Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323c des Magneten 223 benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224, wie in 19D gezeigt (beim Drehwinkel R4 in 20) ausgerichtet ist, das umfangsseitige erste Ende 212c des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Außenseitenoberfläche 342b der Innenhilfsnut 342 ausgerichtet. Folglich dient, wie im Fall der Innenhilfsnut 341, die oben beschrieben wurde, das Nutrastmoment, das durch die Hilfsnuten 231, 232 und die Innenhilfsnuten 341, 342 erzeugt wird, als eine Komponente, welche die Komponente der entgegengesetzten Phase der Hauptkomponente des Nutrastmoments am Drehwinkel R4 auslöscht, d. h., die Hauptkomponente des Nutrastmoments. Dies verringert weiter das Nutrastmoment und die Drehleistung des Rotors 303 wird verbessert.
Auch, da die Hilfsnuten 231, 232 zusätzlich zu den Innenhilfsnuten 341, 342 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, wird das Nutrastmoment auch an den Drehwinkeln R1 und R2, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. 19B, 19C und 20) beschrieben, verringert.
Der Graph mit der Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen in 17 zeigt das Nutrastmomentverhältnis, wenn das Verhältnis W2/T verändert wird, in dem W2 die umfangsseitige Breite der Innenhilfsnuten 341, 342 (vgl. 18B) mit Bezug auf die äußeren Seitenoberflächen 341b, 342b, die außerhalb der Innenhilfsnuten 341, 342 angeordnet sind, repräsentiert und T den umfangsseitigen Abstand T zwischen den distalen Enden benachbarter Zähne 212 (vgl. 18B) oder zwischen den Kragabschnitten 212a repräsentiert. In 17 ist das Nutrastmoment, wenn W2/T gleich 0 ist, d. h., das Nutrastmoment in einer Konfiguration ohne die Innenhilfsnuten 341, 342 als 1 definiert. Wie in 17 gezeigt, geht das Nutrastmoment von W2/T gleich 0 zurück auf W2/T gleich 0,6 zurück. Das Nutrastmoment besitzt den Minimalwert von 0,7, wenn W2/T gleich 0,6 ist. Im Bereich von W2/T gleich 0,6 bis W2/T gleich 1,2 nimmt das Nutrastmoment vom Minimalwert zu, aber bleibt kleiner als 1. D. h., das Nutrastmoment ist im Bereich von 0 < W2/T < 1,2 kleiner als 1. Folglich ist, wenn W2/T auf einen Wert in diesem Bereich eingestellt wird, zu erwarten, dass das Nutrastmoment kleiner ist als das im Fall, bei dem keine Innenhilfsnuten 341, 342 ausgebildet sind. Wenn W2/T gleich 0,6 ist, dann ist das Nutrastmoment auf ungefähr 70% verringert. D. h., das Nutrastmoment ist maßgeblich verringert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist die folgenden Vorteile auf.

(10) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Innenhilfsnuten 341, 342 in der Außenseitenoberfläche 224a jedes Schenkelpols 224 des Rotors 303 ausgebildet und der Positionswinkel KC2 erfüllt den Ausdruck KC2 = KA – KB/2 – KD. Daher ist, wenn das umfangsseitige erste Ende 212c der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323b des Magneten 223, der sich benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224 befindet, ausgerichtet ist, während sich der Rotor 303 dreht, das umfangsseitige Ende 212d des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 341b der Innenhilfsnut 341 ausgerichtet. Auch ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 212d der Oberfläche 212b eines Zahns 212 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 323c des Magneten 223, der sich benachbart zum gegenüberliegenden Schenkelpol 224 befindet, wenn sich der Rotor 303 dreht, ausgerichtet ist, das umfangsseitige erste Ende 212c des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 342b der Innenhilfsnut 342 ausgerichtet. Zu diesem Zeitpunkt dient das Nutrastmoment, das in der Umgebung der umfangsseitigen Enden 212c, 212d der Zahns 212 erzeugt wird, die in Radialrichtung mit den Seitenoberflächen 341b, 342b der Innenhilfsnuten 341, 342 ausgerichtet sind (das Nutrastmoment, das durch die Innenhilfsnuten 341, 342 erzeugt wird), als eine Auslöschkomponente, die das Nutrastmoment (Hauptkomponente), das in der Umgebung der umfangsseitigen Enden 212c, 212d des Zahns 212, der in der Radialrichtung mit den umfangsseitigen Enden 323b, 323c des Magneten 223 ausgerichtet ist, erzeugt wird, verringert. So ist es möglich, das Nutrastmoment, das durch den gesamten Motor 301 erzeugt wird, zu verringern, um so die Drehleistung des Rotors 303 zu verbessern.
(11) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Innenhilfsnuten 341, 342 als Paar entlang der Umfangsrichtung symmetrisch mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie S in jedem Schenkelpol 224 ausgebildet. Da die Innenhilfsnuten 341, 342 paarweise entsprechend den umfangsseitigen ersten Enden 323b, 323c der Magneten 223 auf beiden Seiten des Schenkelpols 224 ausgebildet sind, wird das Nutrastmoment weiter verringert.
(12) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis W2/T zwischen der umfangsseitigen Breite W2 der Innenhilfsnuten 341, 342 und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen 212 eingestellt, dass der Ausdruck 0 < W2/T < 1,2 erfüllt ist. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung beim Nutrastmoment (vgl. 17) und verbessert die Drehleistung des Rotors 303.
(13) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Nutrastmoment weiter verringert, da jeder Schenkelpol 224 sowohl die Hilfsnuten 231, 232, die als die ersten Hilfsnuten dienen, und die Innenhilfsnuten 341, 342, die als die zweiten Hilfsnuten dienen, aufweist.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Motor 401 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass Hilfsnuten (Zahnhilfsnuten 451, 452) in jedem Zahn 212 ausgebildet sind, jedoch nicht in den Schenkelpolen 224. Somit werden ähnliche oder dieselben Bezugszeichen denjenigen Komponenten zugeordnet, die entsprechenden Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich oder dieselben sind, und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in den 21A und 21B gezeigt ist ein Paar von Zahnhilfsnuten 451, 452 in der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 ausgebildet. Die Zahnhilfsnuten 451, 452 besitzen ein Paar von Seitenoberflächen 451a, 451b bzw. ein Paar von Seitenoberflächen 452a, 452b, die sich jeweils in der Umfangsrichtung gegenüberliegen und in der Axialrichtung erstrecken. Die Zahnhilfsnuten 451, 452 haben dieselbe Form und sind in Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie H jedes Zahns 212 symmetrisch ausgebildet. Die Seitenoberflächen, die innen (diejenigen, die näher an der umfangsseitige Mittenlinie H sind) angeordnet sind, werden als die ersten Seitenoberflächen 451a, 452a definiert und die Seitenoberflächen, die außen (diejenigen, die näher an den umfangsseitigen Enden der Zähne 212 sind) angeordnet sind, werden als zweite Seitenoberflächen 451b, 452b definiert.
Die Zahnhilfsnuten 451, 452 sind mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie H jedes Zahns 212 symmetrisch ausgebildet. So gleichen der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie H zur äußeren Seitenoberfläche 451b der Zahnhilfsnut 451 um die Achse P und der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie H zur äußeren Seitenoberfläche 452b der Zahnhilfsnut 452 um die Achse P einander. Im Folgenden wird dieser Winkel als ein Positionswinkel KC3 der Zahnhilfsnuten 451, 452 (vgl. 21B) bezeichnet.
Wenn der Winkel zwischen der umfangsseitige Mittenlinie H eines benachbarten Paars der Zähne 212 mit KE bezeichnet wird, ist der Positionswinkel KC3 der Zahnhilfsnuten 451, 452 eingestellt, dass der Ausdruck KC3 = KA/2 + KE – KB erfüllt ist. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel sind KA und KB als der Öffnungswinkel der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 bzw. der Öffnungswinkel jedes Schenkelpols 224 definiert (vgl. 15A). 22A zeigt einen Zustand, bei dem das umfangsseitige erste Ende 224b eines Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen ersten Ende 212c der Oberfläche 212b des gegenüberliegenden Zahns 212 ausgerichtet ist. In diesem Zustand ist das umfangsseitige zweite Ende 224c des Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit der äußeren Seitenoberfläche 451b der Zahnhilfsnut 451 (besonders einem Teil, wo sich die Seitenoberfläche 451b und die Oberfläche 212b des Zahns 212 schneiden) im Zahn (dem Zahn 212e in 22A), der benachbart zum Zahn 212 ist, der mit dem umfangsseitigen ersten Ende 224b ausgerichtet ist, ausgerichtet. Gleichermaßen zeigt 22B einen Zustand, in dem das umfangsseitige zweite Ende 224c eines Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 212d des gegenüberliegenden Zahns 212 ausgerichtet ist. In diesem Zustand ist das umfangsseitige erste Ende 224b des Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit der äußeren Seitenoberfläche 452b der Zahnhilfsnut 452 im Zahn (dem Zahn 212f in 22B), der benachbart zum Zahn 212 ist, d. h., der mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 224c ausgerichtet ist, ausgerichtet.
23 zeigt die Wellenform des Nutrastmoments, wenn der Rotor 403 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sich dreht. Die Wellenform, die mit einer Linie mit sich abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen in 23 dargestellt ist, ist die Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments und ist die gleiche wie die Wellenform des Nutrastmoments in einem Rotor ohne Zahnhilfsnuten 451, 452 in den Zähnen 212. Die Wellenform, die mit einer Linie mit sich abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das durch die Zahnhilfsnuten 452 erzeugt wird. Die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist die Wellenform des Nutrastmoments, das im Motor 401 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erzeugt wird, und ist eine zusammengesetzte Wellenform der Hauptkomponente des Nutrastmoments (die Wellenform, die mit der Linie mit sich abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist) und der Nutrastmomentwellenform, das durch die Zahnhilfsnuten 451, 452 (die Wellenform, die mit der Linie mit sich abwechselnden langen und kurzen Strichen dargestellt ist) erzeugt wurde.
Der Drehwinkel des Rotors 403, der in 22A gezeigt ist, d. h., der Drehwinkel, wenn das umfangsseitige erste Ende 224b jedes Schenkelpols 224 mit dem umfangsseitigen ersten Ende 212c des gegenüberliegenden Zahns 212 ausgerichtet ist, ist als R5 definiert. Zu diesem Zeitpunkt ist wahrscheinlich, dass sich Magnetfluss in einem Teil nahe dem umfangsseitigen ersten Ende 224b des Schenkelpols 224 konzentriert. Im Ergebnis wird die Hauptkomponente des Nutrastmoments erhöht und die Hauptkomponente des Nutrastmoments besitzt den negativen Spitzenwert (vgl. 23).
Im Motor 401 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Positionswinkel KC3 der Zahnhilfsnuten 451, 452 eingestellt, dass der Ausdruck KC3 = KA/2 + KE – KB erfüllt ist. Folglich ist das umfangsseitige zweite Ende 224c jedes Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit der äußeren Seitenoberfläche 451b der Zahnhilfsnut 451 des Zahns 212e beim Drehwinkel R5 ausgerichtet. Daher wird der Magnetfluss leicht in der Umgebung des umfangsseitigen zweiten Endes 224c jedes Schenkelpols 224 zerstreut und es ist weniger wahrscheinlich, dass er sich in der Nähe des umfangsseitigen ersten Endes 224b jedes Schenkelpols 224 konzentriert. Wie in 23 gezeigt, besitzt das Nutrastmoment, das durch die Zahnhilfsnuten 451, 452 erzeugt wird, bei dem Drehwinkel R5 eine Spitze mit entgegengesetzter Phase (positiv) zum Nutrastmoment, d. h., eine Komponente, welche die Hauptkomponente des Nutrastmoments auslöscht. Die Auslöschkomponente wird durch die Zahnhilfsnut 451 erzeugt. Daher besitzt das Nutrastmoment des gesamten Motors 401 (die Wellenform, die durch die durchgezogene Linie dargestellt ist) eine Wellenform, bei der die Spitze der Hauptkomponente des Nutrastmoments beim Drehwinkel R5 verringert ist. Wie oben beschrieben, kann das erzeugte Nutrastmoment durch die Zahnhilfsnut 451 verringert werden und die Drehleistung des Rotors 403 verbessert werden.
Die andere Zahnhilfsnut 452 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Zahnhilfsnut 451. Besonders ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 224c eines Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 212d des gegenüberliegenden Zahns 212 (der Drehwinkel R6 in 23) ausgerichtet ist, das umfangsseitige erste Ende 212c des Zahns 212 in der Radialrichtung mit der äußeren Seitenoberfläche 452b der Zahnhilfsnut 452 des Zahns 212f ausgerichtet. Folglich dient, wie im Fall der Zahnhilfsnut 451 oben beschrieben, das Nutrastmoment, das durch die Zahnhilfsnuten 451, 452 erzeugt wird, als eine Komponente, welche die Spitze der entgegengesetzten Phase der Hauptkomponente des Nutrastmoments beim Drehwinkel R6 auslöscht, d. h., die Hauptkomponente des Nutrastmoments. Daher wird das Nutrastmoment des gesamten Motors 401 (die Wellenform, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist) niedrig gehalten. Dies verringert weiter das Nutrastmoment und die Drehleistung des Rotors 403 ist verbessert.
24 zeigt das Nutrastmomentverhältnis, wenn das Verhältnis W3/T verändert wird, wobei W3 die umfangsseitige Breite der Zahnhilfsnuten 451, 452 (vgl. 22B) mit Bezug auf die äußeren Seitenoberflächen 451b, 452b, die außerhalb der Zahnhilfsnuten 452, 451 angeordnet sind, repräsentiert und T den umfangsseitigen Abstand T zwischen den distalen Enden benachbarter Zähne 212 (vgl. 22B) oder zwischen den Kragabschnitten 212a repräsentiert. In 24 ist das Nutrastmoment, wenn W3/T gleich 0 ist, d. h., das Nutrastmoment in einer Konfiguration ohne die Zahnhilfsnuten 451, 452 als 1 definiert. Wie in 24 gezeigt, geht das Nutrastmoment zurück wie sich das Verhältnis W3/T von 0 erhöht. Das Nutrastmoment besitzt den Minimalwert (ungefähr 50%), wenn W3/T annähernd 0,7 ist. Wenn W3/T weiter erhöht wird, beginnt sich das Nutrastmoment vom Minimalwert zu erhöhen. Im Bereich von W3/T < 1,125 ist das Nutrastmoment kleiner als 1. D. h., das Nutrastmoment ist kleiner als 1 im Bereich von 0 < W3/T < 1,125. Folglich kann, wenn das Verhältnis W3/T auf einen Wert in diesem Bereich eingestellt wird, erwartet werden, dass das Nutrastmoment gegenüber dem im Fall verringert ist, in dem keine Zahnhilfsnuten 510, 520 ausgebildet sind. Wenn W3/T ungefähr 0,7 ist, wird das Nutrastmoment auf ungefähr 50% verringert. D. h., das Nutrastmoment ist maßgeblich verringert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt die folgenden Vorteile bereit.

(14) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zahnhilfsnuten 451, 452 in der Oberfläche 212b jedes Zahns 212 ausgebildet und der Positionswinkel KC3 der Zahnhilfsnuten 451, 452 erfüllt den Ausdruck KC3 = KA/2 + KE – KB. Daher ist, wenn das umfangsseitige erste Ende 254b jedes Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen Ende 212c des gegenüberliegenden Zahns 212 ausgerichtet ist, während sich der Rotor 403 dreht, das umfangsseitige zweite Ende 224c des Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 451b der Zahnhilfsnut 451 des Zahns 212e, der benachbart zum Zahn 212 liegt, der mit dem umfangsseitigen Ende ausgerichtet ist, ausgerichtet. Auch ist, wenn das umfangsseitige zweite Ende 224c jedes Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit dem umfangsseitigen zweiten Ende 212d des gegenüberliegenden Zahns 212 ausgerichtet ist, während sich der Rotor 403 dreht, das umfangsseitige erste Ende 224b des Schenkelpols 224 in der Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 452b der Zahnhilfsnut 452 des Zahns 212f, der benachbart zum Zahn 212 ist, der mit dem umfangsseitigen Ende ausgerichtet ist, ausgerichtet. Zu diesem Zeitpunkt dient das Nutrastmoment, das durch die Zahnhilfsnuten 451, 452 erzeugt wird, als eine Auslöschkomponente, welche die Hauptkomponente des Nutrastmoments unterdrückt. Das Nutrastmoment, das im gesamten Motor 401 erzeugt wird, kann daher verringert und die Drehleistung des Rotors 403 verbessert werden.
(15) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zahnhilfsnuten 451, 452 paarweise entlang der Umfangsrichtung mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie H in jedem Zahn 212 symmetrisch ausgebildet. Dies verringert das Nutrastmoment weiter.
(16) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis W3/T zwischen der umfangsseitigen Breite W3 der Zahnhilfsnuten 451, 452 und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen 212 eingestellt, dass der Ausdruck 0 < W3/T < 1,125 erfüllt ist. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung beim Nutrastmoment (vgl. 24) und verbessert die Drehleistung des Motors 403.

Die zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele können wie folgt modifiziert werden.
Beim dritten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 231, 232, die als erste Hilfsnuten dienen, und die Innenhilfsnuten 341, 342, die als zweite Hilfsnuten dienen, beide vorgesehen. Jedoch können auch nur die Innenhilfsnuten 341, 342 vorgesehen sein.
Die Konfiguration des vierten Ausführungsbeispiels kann die Hilfsnuten 451, 452 des zweiten Ausführungsbeispiels oder die Innenhilfsnuten 341, 342 des dritten Ausführungsbeispiels enthalten.
Beim zweiten bis dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 231, 232, die Innenhilfsnuten 341, 342 und die Zahnhilfsnuten 451, 452 paarweise vorgesehen. Jedoch kann nur eine von jedem Paar vorgesehen sein.
Die zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele werden auf den Rotor 403 mit acht magnetischen Polen angewandt, die durch vier Schenkelpole 224 und vier Magneten 223 gebildet sind. Jedoch kann die Anzahl der Magnetpole nach Bedarf verändert werden. In diesem Fall wird die Anzahl der Magnetpole des Stators 202 wie nötig geändert.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
25 und 26 zeigen einen bürstenlosen Motor 501 mit Innenrotor. Der Läufer bzw. Rotor 503, der im Motor 501 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendet wird, enthält einen im Wesentlichen ringförmigen Rotorkern 522, sieben Magneten 523 und Schenkelpole 524. Der Rotorkern 522 ist aus einem magnetischen Metall hergestellt und an der Außenumfangsoberfläche einer Welle 521 befestigt. Die Magneten 523 sind auf der Außenumfangsoberfläche des Rotorkerns 522 entlang der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Schenkelpol 524 befindet sich im Außenumfangsabschnitt des Rotorkerns 522 und zwischen einem umfangsseitigen benachbarten Paar der Magneten 523. Die Magneten 523 dienen als Nordpole. Die Schenkelpole 524 sind integral mit dem Rotorkern 522 ausgebildet. Die Magneten 523 und die Schenkelpole 524 sind abwechselnd auf dem Außenumfangsabschnitt des Rotors 503 in der Umfangsrichtung an gleichen Winkelabständen angeordnet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder Magnet 523 an einer Position gegenüber zu oder 180° entfernt von einem der Schenkelpole 524 angeordnet. Der Rotor 503 ist von der Folgepol-Bauart mit 14 Magnetpolen, die bewirken, dass die Schenkelpole 524 als Südpole in Bezug auf die Nordpolmagneten 523 dienen. Ein Ständer bzw. Stator 502 ist von der Bauart mit zwölf Magnetpolen mit einem Statorkern 504 mit zwölf Zähnen 512. Eine Spule 513 ist um jeden Zahn 512 gewickelt.
Die umfangsseitige Länge jedes Magneten 523 des Rotors 503 ist geringfügig größer als die jedes Schenkelpols 524. Jeder Magnet 523 ist im Wesentlichen als ein rechteckiges Prisma mit einer gewölbten Außenseitenoberfläche 523a und einer flachen Innenseitenoberfläche 523b ausgebildet. Die Innenseitenoberfläche 523b jedes Magneten 523 ist an einer Befestigungsoberfläche 525, die zwischen einem umfangsseitigen benachbarten Paar der Schenkelpole 524 im Rotorkern 522 vorgesehen ist, befestigt. Es gibt einen ersten Spalt S1 zwischen jedem Magneten 523 und einem umfangsseitig benachbarten Schenkelpol 524. Die Außenseitenoberflächen 523a der Magneten 523 sind gewölbt und auf demselben Umfang angeordnet.
Die umfangsseitige Länge jedes Schenkelpols 524 ist um den Betrag, der dem Spalt S1 zwischen dem Schenkelpol 524 und dem Magneten 523 entspricht, kleiner als die jedes Magneten 523. Jeder Schenkelpol 524 hat einen sektoralen Querschnitt in der Axialrichtung und eine Außenseitenoberfläche 524a, die sich in der Radialrichtung nach außen wölbt. D. h., die Außenseitenoberfläche 524a jedes Schenkelpols 524 ist so gewölbt, dass ihre Mitte in der Umfangsrichtung im Bezug auf beide Enden auskragt. Mit anderen Worten ist die Außenseitenoberfläche 524a so geformt, dass sie sich dem radialen inneren Ende nähert wie der Abstand vom Zentrum in der Umfangsrichtung zu jedem Ende in der Umfangsrichtung hin zunimmt. Die Wölbung aller Außenseitenoberflächen 524a ist gleich und in Bezug auf die umfangsseitige Mitte symmetrisch.
Die Außenseitenoberflächen 524a und 523a der Schenkelpole 524 und der Magneten 523 sind so angeordnet, dass die Außenseitenoberflächen 524a der Schenkelpole 524 radial innerhalb der Außenseitenoberflächen 523a der Magneten 523 sind. D. h., in einem zweiten Spalt S2 zwischen dem Stator 502 (die Oberfläche (distale Oberfläche) der Zähne 512) und dem Rotor 503, ist ein Spaltmaß B, das dem Schenkelpol 524 (in diesem Fall, das kleinste Spaltmaß am umfangsseitigen Zentrum) zugeordnet ist, eingestellt, dass es größer als ein Spaltmaß A ist, welches dem Magneten 523 (das kleinste Spaltmaß, welches in der Umfangsrichtung konstant ist) zugeordnet ist.
27, 28 und 29 zeigen das Radialschlagverhältnis, das Rotorunwuchtverhältnis bzw. das Drehmomentwelligkeitsverhältnis, wenn das Verhältnis B/A des Spaltmaßes B, welches dem Schenkelpol 524 zugeordnet ist, und des Spaltmaßes A, welches dem Magneten 523 zugeordnet ist, im zweiten Spalt G2 zwischen dem Stator 502 und dem Rotor 503 verändert wird. Der Radialschlag, die Rotorunwuchtkraft und die Drehmomentwelligkeit verursachen eine Erhöhung der Vibration, wenn sich der Rotor 503 dreht.
27 zeigt das Radialschlagverhältnis, wenn B/A verändert wird. Der Radialschlag wird als 1 definiert, wenn B/A gleich 1 ist, d. h., wenn das Spaltmaß B und das Spaltmaß A einander gleichen. Wie B/A sich erhöht (wie der Schenkelpol 524 radial nach innen im Vergleich zum Magneten 523 bewegt wird), verringert sich der Radialschlag ausgehend von 1 im Wesentlichen mit einer konstanten Rate. Besonders ist der Radialschlag auf ungefähr 0,89 verringert, wenn B/A gleich 1,2 ist, ungefähr 0,8, wenn B/A gleich 1,4 ist und ungefähr 0,72, wenn B/A gleich 1,6 ist. D. h., wenn 1 < B/A ist zu erwarten, dass der Radialschlag verringert wird.
28 zeigt das Rotorunwuchtkraftverhältnis, wenn B/A verändert wird. Wie im vorstehenden Fall ist die Rotorunwuchtkraft als 1 definiert, wenn B/A gleich 1 ist. Sowie B/A erhöht wird, nimmt die Rotorunwuchtkraft ab. Dann beginnt die Rotorunwuchtkraft sich leicht zu erhöhen, nachdem sie den Minimalwert hatte. Besonders nimmt die Rotorunwuchtkraft im Bereich von B/A gleich 1 bis B/A gleich 1,4 ab. Sowie B/A sich 1,4 annähert, nimmt die Rotorunwuchtkraft graduell ab. Wenn B/A gleich 1,4 ist, hat die Rotorunwuchtkraft den Minimalwert von ungefähr 0,3. Im Bereich von B/A gleich 1,4 bis B/A gleich 1,6 nimmt die Rotorunwuchtkraft leicht zu. Wenn B/A gleich 1,6 ist, nimmt die Rotorunwuchtkraft auf ungefähr 0,4 zu. D. h., wenn 1 < B/A ist, ist zu erwarten, dass die Rotorunwuchtkraft wenigstens abnimmt, wenn der gemessene Wert von B/A 1,6 erreicht. Besonders im Bereich 1,25 < B/A < 1,6 wird die Rotorunwuchtkraft ungefähr 40% oder weniger, wenn B/A gleich 1 ist. D. h., die Rotorunwucht wird maßgeblich verringert.
29 zeigt das Drehmomentwelligkeitsverhältnis, wenn B/A verändert wird. Wie im obigen Fall wird die Drehmomentwelligkeit zu 1 definiert, wenn B/A gleich 1 beträgt. Sowie B/A sich erhöht, nimmt die Drehmomentwelligkeit vorübergehend ab. Dann, beginnt die Drehmomentwelligkeit sich leicht zu erhöhen, nachdem sie den Minimalwert hatte. Besonders nimmt die Drehmomentwelligkeit im Bereich von B/A gleich 1 bis B/A gleich 1,2 ab. Sowie B/A sich 1,2 annähert, nimmt die Drehmomentwelligkeit graduell ab. Wenn B/A gleich 1,2 ist, hat die Drehmomentwelligkeit den Minimalwert von ungefähr 0,47. Im Bereich B/A gleich 1,2 bis B/A gleich 1,6 nimmt die Drehmomentwelligkeit zu. Von B/A gleich 1,2 nimmt die Rate der Erhöhung der Drehmomentwelligkeit graduell zu. Wenn B/A gleich 1,55 ist, wird die Drehmomentwelligkeit ungefähr gleich dem Wert, wenn B/A gleich 1 ist. Die Zunahme der Drehmomentwelligkeit setzt sich nach B/A gleich 1,55 fort. D. h., wenn 1 < B/A < 1,55 ist, ist zu erwarten, dass die Drehmomentwelligkeit verringert wird. Besonders im Bereich von 1,15 < B/A < 1,25 beträgt die Drehmomentwelligkeit ungefähr die Hälfte des Wertes, wenn B/A gleich 1 ist. D. h., die Drehmomentwelligkeit ist maßgeblich verringert.
Unter Berücksichtigung der obigen Faktoren ist beim Rotor 503 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Verhältnis B/A zwischen den Spaltmaßen B und A auf einen Wert im Bereich von 1 < B/A < 1,55 eingestellt. Demnach sind der Radialschlag (27), die Rotorunwuchtkraft (28) und die Drehmomentwelligkeit (29), welche die Vibration verursachen, wenn der Rotor 503 sich dreht, verringert. Besonders wird, um bevorzugt die Rotorunwuchtkraft zu verringern, B/A auf ungefähr 1,4 eingestellt. Um bevorzugt die Drehmomentwelligkeit zu verringern, wird B/A auf ungefähr 1,2 eingestellt. Wie oben beschrieben sind Vibrationsfaktoren während einer Drehung des Rotors 503 verringert, sodass die Drehleistung des Rotors 503 verbessert ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt die folgenden Vorteile bereit.

(17) Im Spalt S2 zwischen dem Stator 502 und dem Rotor 503 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, ist das Verhältnis B/A zwischen dem Spaltmaß A, welches den Magneten 523 zugeordnet ist, und dem Spaltmaß B, welches den Schenkelpolen 524 zugeordnet ist, auf einen geeigneten Wert eingestellt, der 1 < B/A erfüllt. Dies verringert den Radialschlag, die Rotorunwuchtkraft und die Drehmomentwelligkeit, die Vibration verursachen, wenn der Rotor 503 sich dreht (vgl. 27 bis 29), wodurch die Drehleistung des Rotors 503 verbessert wird. D. h., es ist möglich, einen Motor 501 mit einer verbesserten Drehleistung bereitzustellen.

Durch Einstellen des Verhältnisses B/A der Spaltmaße A und B auf irgendeinen Wert im Bereich von 1,25 < B/A < 1,6 kann die Rotorunwuchtkraft wirksam zusätzlich zur Verringerung beim Radialschlag verringert werden.
Auch durch Einstellen des Verhältnisses B/A der Spaltmaße A und B auf irgendeinen Wert im Bereich von 1 < B/A < 1,55 kann die Drehmomentwelligkeit wirksam zusätzlich zur Verringerung beim Radialschlag verringert werden. In diesem Fall kann durch Einstellen des Verhältnisses B/A der Spaltmaße A und B auf irgendeinen Wert im Bereich von 1,15 < B/A < 1,25 die Drehmomentwelligkeit weiter wirksam verringert werden.
Auch durch Einstellen des Verhältnisses B/A der Spaltmaße A und B auf irgendeinen Wert im Bereich von 1,2 < B/A < 1,4 können sowohl die Rotorunwuchtkraft und die Drehmomentwelligkeit zusätzlich zur Verringerung beim Radialschlag wirksam verringert werden.

(18) Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Anzahl der Magneten 523 und die Anzahl der Schenkelpole 524 beide ungerade Zahlen und jeder Magnet 523 befindet sich an einer Position gegenüber zu oder 180° entfernt von einem der Schenkelpole 524. D. h., in einer Konfiguration, bei der jeder Magnet 523 an einer Position gegenüber zu oder 180° entfernt von einem der Schenkelpole 524 angeordnet ist, ist es wahrscheinlich, dass magnetische Unwucht auftritt, und wahrscheinlich, dass die Vibration während einer Drehung des Rotors 503 zunimmt. So ist die Optimierung des Verhältnisses B/A der Spaltmaße A und B beim Verringern der Vibration maßgeblich.

Das oben beschriebene fünfte Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.
Beim fünften Ausführungsbeispiel können die Formen der Außenseitenoberflächen 524a und 523a der Schenkelpole 524 und der Magneten 523 nach Bedarf geändert werden. Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Außenseitenoberflächen 523a der Magneten 523 gewölbt und auf demselben Kreis angeordnet und die Außenseitenoberflächen 524a jedes Schenkelpols 524 besitzen eine größere Wölbung als die der Außenseitenoberfläche 523a. Auch die Außenseitenoberflächen 524a, 523a können gewölbt sein und auf demselben Kreis angeordnet sein. Weiter können die Außenseitenoberflächen 524a, 523a mit einer größeren Wölbung gewölbt sein. Die Wölbung der Außenseitenoberflächen 524a, 523a muss nicht gleichmäßig sein, sondern kann entlang der Umfangsrichtung geändert werden oder linear geändert werden.
Gemäß anderen als diesen Modifikationen kann die Form der Magneten 523 und die Form des Rotorkerns 522 einschließlich der Schenkelpole 524 nach Bedarf geändert werden.
Die ersten bis fünften Ausführungsbeispiele können wie folgt modifiziert werden.
Die Bereiche der Werte bei jedem Ausführungsbeispiel können nach Bedarf abhängig von den Bedingungen geändert werden.
In den oben veranschaulichten Ausführungsbeispielen sind Spulen der Statoren 2, 202 und 502 durch Segmentspulen 13 gebildet. Stattdessen können durchgehende Drähte um die Zähne 12 gewickelt werden.
Bei den oben veranschaulichten Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung auf Motoren 1, 100, 400, 500 der Bauart mit Innenläufer bzw. Innenrotor angewendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Motor der Bauart mit Außenläufer bzw. Außenrotor angewendet werden.
Bei den oben veranschaulichten Ausführungsbeispielen können die Formen der Magneten 23, 223, 523 und die Formen der Rotorkerne 22, 222, 522 einschließlich der Schenkelpole 24, 224, 524 nach Bedarf geändert werden.
Die oben veranschaulichten Ausführungsbeispiele sind so konfiguriert, dass die Magneten 23, 223, 523 als Nordpole dienen und die Schenkelpole 24, 224, 524 als Südpole dienen. Jedoch kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Magneten 23, 223, 523 als Südpole dienen und die Schenkelpole 24, 224, 524 als Nordpole dienen.
Die Zahl der Magnetpole kann nach Bedarf bei den oben veranschaulichten Ausführungsbeispielen geändert werden. In diesem Fall wird die Zahl der Magnetpole der Statoren 2, 202, 502 nach Bedarf verändert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 09-327139 [0002]

Claims

Ein Motor enthaltend: einen Rotor (203) einschließlich: eines Rotorkerns (222); einer Vielzahl von Magneten (223), die entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns (222) angeordnet sind, wobei die Magneten (223) als erste Magnetpole dienen; und einer Vielzahl von Schenkelpolen (223), die mit dem Rotorkern (222) integral ausgebildet sind, wobei jeder Schenkelpol (224) zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten (223) mit Spalten (223) dazwischen angeordnet ist, und als ein zweiter Magnetpol, der unterschiedlich zu den ersten Magnetpolen ist, dienen; und einen Stator (202) mit einer Vielzahl von Zähnen (224), die gegenüber den Magneten (223) und den Schenkelpolen (224) des Rotors (203) in der Radialrichtung liegen und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei eine erste Hilfsnut (231, 232) in einer Oberfläche jedes Schenkelpols (224), die gegenüber den Zähnen liegt, ausgebildet ist, wobei die erste Hilfsnut (231, 232) erste und zweite Seitenoberflächen (231a, 232a, 231b, 232b) besitzt, die sich in der Umfangsrichtung gegenüberliegen, wobei die erste Seitenoberfläche (231a, 232a) näher an der umfangsseitige Mittenlinie des Schenkelpols (224) als die zweite Seitenoberfläche (231b, 232b) ist, und wobei, wenn der Winkel von der umfangsseitigen Mittenlinie (S) zu der ersten Seitenoberfläche jedes Schenkelpols (224) um die Achse (P) des Rotors (203) durch KC repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen umfangsseitigen Enden des distalen Endes jedes Zahns um die Achse durch KA repräsentiert wird, und der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden (224b, 224c) jedes Schenkelpols (224) um die Achse durch KB repräsentiert wird, der folgende Ausdruck erfüllt ist: KC1 = KA – KB/2.
Motor gemäß Anspruch 1, wobei die erste Hilfsnut (231, 232) in jedem Schenkelpol (224) eine eines Paars erster Hilfsnuten (231, 232) ist, die entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie (S) des Schenkelpols (224) symmetrisch ausgebildet sind.
Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis W1/T zwischen der umfangsseitigen Weite W1 jeder ersten Hilfsnut (231, 232) und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen (212) eingestellt ist, dass der Ausdruck 0 < W1/T < 3,5 erfüllt ist.
Motor enthaltend: einen Rotor (303) einschließlich: eines Rotorkerns (222); einer Vielzahl von Magneten (223), die entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns (222) angeordnet sind, wobei die Magneten als erste Magnetpole dienen; und einer Vielzahl von Schenkelpolen (224), die mit dem Rotorkern (222) integral ausgebildet sind, wobei jeder Schenkelpol (224) zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten (223) mit Spalten dazwischen angeordnet ist, und als ein zweiter Magnetpol, der unterschiedlich zu den ersten Magnetpolen ist, dienen; und einen Stator (202) mit einer Vielzahl von Zähnen (224), die gegenüber den Magneten (223) und den Schenkelpolen (224) des Rotors (303) in der Radialrichtung liegen und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei eine zweite Hilfsnut (341, 342) in einer Oberfläche jedes Schenkelpols (224), ausgebildet ist, der gegenüber den Zähnen (224) liegt, wobei die zweite Hilfsnut (341, 342) erste und zweite Seitenoberflächen (341a, 341b, 342a, 342b) besitzen, die nahe an einer umfangsseitige Mittenlinie (S) des Schenkelpols (224) angeordnet sind, wobei die erste Seitenoberfläche (341a, 341b) näher an der umfangsseitige Mittenlinie (S) des Schenkelpols (224) als die zweite Seitenoberfläche (342a, 342b) ist, und wobei, wenn der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie (S) zu der zweiten Seitenoberfläche (342a, 342b) jedes Schenkelpols (224) um die Achse (P) des Rotors (303) durch KC2 repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden (212c, 212d) des distalen Endes jedes Zahns um die Achse (P) durch KA repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden (224b, 224c) jedes Schenkelpols (224) um die Achse (P) durch KB repräsentiert wird und der Öffnungswinkel zwischen jedem Magneten (223) und den korrespondierenden Schenkelpol (224) um die Achse (P) durch KD repräsentiert wird, der folgende Ausdruck erfüllt ist: KC2 = KA – KB/2 – KD.
Motor gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Hilfsnut (341, 342) in jedem Schenkelpol eine eines Paars von zweiten Hilfsnuten (341, 342) ist, die entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie (S) des Schenkelpols (224) symmetrisch ausgebildet sind.
Motor gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Verhältnis W2/T zwischen der umfangsseitigen Breite W2 jeder zweiten Hilfsnut (341, 342) und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen (224) eingestellt ist, dass der Ausdruck 0 < W2/T < 1,2 erfüllt ist.
Motor enthaltend: einen Rotor (303) einschließlich: eines Rotorkerns (222); einer Vielzahl von Magneten (223), die entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns (222) angeordnet sind, wobei die Magneten (223) als erste Magnetpole dienen; und einer Vielzahl von Schenkelpolen (224), die mit dem Rotorkern (222) integral ausgebildet sind, wobei jeder Schenkelpol (224) zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten (223) mit Spalten dazwischen angeordnet ist, und als ein zweiter Magnetpol dienen, der unterschiedlich zu den ersten Magnetpolen ist; und einen Stator (202) mit einer Vielzahl von Zähnen (212), die gegenüber den Magneten (223) und den Schenkelpolen (224) des Rotors (303) in der Radialrichtung liegen und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei der Motor weiter die ersten Hilfsnuten (231, 232) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und die zweiten Hilfsnuten (341, 342) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 aufweist.
Motor enthaltend: einen Rotor (403) einschließlich: eines Rotorkerns (222); einer Vielzahl von Magneten (223), die entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns (222) angeordnet sind, wobei die Magneten (223) als erste Magnetpole dienen; und einer Vielzahl von Schenkelpolen (224), die mit dem Rotorkern (222) integral ausgebildet sind, wobei jeder Schenkelpol (224) zwischen einem umfangsseitig benachbarten Paar der Magneten (223) mit Spalten dazwischen angeordnet ist, und als ein zweiter Magnetpol dienen, der unterschiedlich zu den ersten Magnetpolen ist; und einen Stator (202) mit einer Vielzahl von Zähnen (212), die gegenüber den Magneten (223) und den Schenkelpolen (224) des Rotors (403) in der Radialrichtung liegen und an gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei eine Zahnhilfsnut (451, 452) in einer Oberfläche (212b) jedes Zahns (212) ausgebildet ist, die gegenüber den Magneten (223) und den Schenkelpolen (224) liegt, wobei die Zahnhilfsnut (451, 452) erste und zweite Seitenoberflächen (451a, 451b, 452a, 452a) besitzen, die nahe an einer umfangsseitige Mittenlinie (H) des Zahns (212) liegen, wobei die erste Seitenoberfläche (451a, 452a) näher an der umfangsseitige Mittenlinie (H) des Zahns (212) als die zweite Seitenoberfläche (451b, 452b) ist, und wobei, wenn der Winkel von der umfangsseitige Mittenlinie (H) zu der zweiten Seitenoberfläche (451b, 452b) der Zahnhilfsnut (451, 452) jedes Zahns (212) um die Achse (P) des Rotors (403) durch KC3 repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden (212c, 212d) des distalen Endes jedes Zahns (224) um die Achse (P) durch KA repräsentiert wird, der Öffnungswinkel zwischen den umfangsseitigen Enden (224b, 224c) jedes Schenkelpols (224) um die Achse durch KB repräsentiert wird und der Öffnungswinkel zwischen jedem umfangsseitig benachbarten Paar der Zähne (224) um die Achse (H) durch KE repräsentiert wird, der folgende Ausdruck erfüllt ist: KC3 = KA/2 + KE – KB.
Motor gemäß Anspruch 8, wobei die Zahnhilfsnut (451, 452) in jedem Zahn (212) eine eines Paars von Zahnhilfsnuten (451, 452) ist, die entlang der Umfangsrichtung mit Bezug auf die umfangsseitige Mittenlinie (H) jedes Zahns (212) symmetrisch ausgebildet sind.
Motor gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Verhältnis W3/T zwischen der umfangsseitigen Breite W3 jeder Zahnhilfsnut (451, 452) und der Abstand T zwischen umfangsseitig benachbarten Zähnen (212) eingestellt ist, dass der Ausdruck 0 < W3/T < 1,125 erfüllt ist.