DE102013217588A1

DE102013217588A1 - Elektrisch angetriebener Motor und elektrisch angetriebene Pumpe

Info

Publication number: DE102013217588A1
Application number: DE102013217588.4A
Authority: DE
Inventors: Takayuki CHIKAOKA
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-05-28
Also published as: US20140086766A1; CN103683601A; JP5969416B2; JP2014082918A; CN103683601B; US9739280B2

Abstract

In einem elektrisch angetriebenen Motor und einer elektrisch angetriebenen Pumpe, die den elektrisch angetriebenen Motor verwendet, der ein Rastmoment in einer einfachen Anordnung ohne Verwendung einer magnetisierten Schräglage reduzieren kann, umfasst der elektrisch angetriebene Motor einen Motorrotor (33), in dem eine Mehrzahl von Permanentmagneten (331, 332) auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns (33b) und einem Stator (3) mit einer Mehrzahl von Schlitzen angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (36) auf Positionen angeordnet sind, die einen Magnetpolmittelpunkt von zumindest einem der Permanentmagneten (331, 332) an vorbestimmten Abstandsintervallen in eine Umfangsrichtung eines äußeren Umfangsbereichs des Rotorkerns (33b) umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch angetriebenen Motor und eine elektrisch angetriebene Pumpe, die im Motor verwendet wird.
In einer elektrisch angetriebenen Pumpe, die in einem Fahrzeug montiert ist, wie zum Beispiel eine Ölpumpe für ein Automatikgetriebe, wird eine hohe Lärmreduzierung gefordert. Daher ist eine Forderung für eine Reduzierung eines Rastmoments groß, das eine Geräuscherzeugungsgröße darstellt. Eine japanische erstveröffentlichte Patentanmeldung (tokkai) Nr. 2008-295207 , die am 04. Dezember 2008 veröffentlicht wurde, offenbart eine geringe Rastmomenttechnik mittels einer magnetisierten Schräglage bzw. Schrägstellung von Permanentmagneten eines Rotors des Motors.
Jedoch weist eine magnetisierte Schräglage ein Problem auf, dass bei einer Komplexität einer Anwendung eines Bereichs- bzw. Permanentmagneten und einer Formgenauigkeit eines schrägen Statorkerns zu lösen ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrisch angetriebenen Motor und eine elektrisch angetriebene Pumpe zu schaffen, bei der das Rastmoment durch eine einfache Anordnung ohne Verwendung der magnetisierten Schräglage reduziert werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 7. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch angetriebener Motor vorgesehen, der aufweist: einen Motorrotor mit einem Rotorkern und einer Mehrzahl von Permanentmagneten, die auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns befestigt sind; und einen Stator mit einer Mehrzahl von Schlitzen, wobei eine Mehrzahl von Vorsprüngen an Positionen des äußeren Umfangsbereichs des Rotorkerns angeordnet sind, die durch ein vorbestimmtes Abstandsintervall voneinander beabstandet sind und die einen Magnetpolmittelpunkt von zumindest einem Permanentmagneten umfassen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine elektrisch angetriebene Pumpe vorgesehen, die aufweist: einen elektrisch angetriebenen Motor; und einen Pumpenrotor mit einer Mehrzahl von Zähnen, die mit einer Antriebswelle des elektrisch angetriebenen Motors verbunden sind, und der ein übertragenes Drehmoment in eine Fluidabgabearbeit umwandelt, wobei der elektrisch angetriebene Motor eine Anwendung des in Anspruch 1 beschriebenen elektrisch angetriebenen Motors ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine Vorderansicht einer elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 eine Seitenansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 eine Querschnittsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe, die entlang einer Linie B-B in 2 geschnitten ist.
4 eine perspektivische Explosionsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in 1 bis 3.
5 eine Querschnittsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe, die entlang einer Linie A-A der elektrisch angetriebenen Pumpe in 1 bis 4 geschnitten ist.
6 eine vordere Draufsicht eines Motorbereichs in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
7(a) bis 7(f) sind ein Beispiel einer Änderung einer Rotorzähnezahl bezüglich eines Magnetpols.
8 ein Versuchsergebnis eines Rastmoments und einer gegenelektromotorischen Kraftkonstante.
9 eine Vorderansicht eines Motorbereichs, der ein Verhältnis zwischen einem Magnetpolwinkel und einem Zähnewinkel (oder Zahnwinkel) darstellt.
10 ein Versuchsergebnis eines Rastmoments und einer gegenelektromotorischen Kraftkonstante, wenn ein Zähnewinkel-(oder Zahnwinkel-) Verhältnis verändert wird.
[Erste Ausführungsform]
1 stellt eine Vorderansicht einer elektrisch angetriebenen Pumpe in einer ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 2 stellt eine Seitenansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform dar. 3 stellt eine Querschnittsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform dar, die entlang einer Linie B-B in 2 geschnitten ist. 4 stellt eine perspektivische Explosionsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform dar. 5 stellt eine Querschnittsansicht der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform dar, die entlang einer Linie A-A in 1 geschnitten ist. 6 stellt eine Vorderansicht eines Motorbereichs in der ersten Ausführungsform dar. Die elektrisch angetriebene Pumpe in der ersten Ausführungsform ist eine Pumpe, die für ein Automatikgetriebe eines Fahrzeugs mit einer Leerlaufanschlag- bzw. Leerlaufstoppfunktion montiert wird. Dieses Automatikgetriebe ist ein stufenloses Automatikgetriebe mit Antriebsriemen und ist mit einer Hauptpumpe, die mittels eines Motors angetrieben wird, separat ausgerüstet. Wenn zusätzlich während eines Stopps des Motors bei einer Leerlaufanschlagsteuerung ein Hydraulikdruck infolge der Hauptpumpe zusätzlich nicht gewährleistet werden kann und wenn der Hydraulikdruck infolge eines Lecks bzw. einer Undichtigkeit von einem Reibschlusselement und der Riemenscheibe innerhalb des stufenlosen Automatikgetriebes mit Antriebsriemen reduziert wird, wird eine Reduzierung des Fahrverhaltens aufgebracht bzw. einsetzen, weil es viel Zeit braucht, bis der Hydraulikdruck, der für einen Neustart des Fahrzeugs erforderlich ist, gewährleistet ist. Daher wird, separat von der Hauptpumpe, die elektrisch angetriebene Pumpe vorgesehen, die förderfähig ist, ungeachtet eines Betriebszustands des Motors, so dass der Hydraulikdruck für das Leck vom Reibschlusselement und der Riemenscheibe gewährleistet ist. Somit wird das Fahrverhalten eines Motorneustarts und eines Neustarts des Fahrzeugs verbessert.
Die elektrisch angetriebene Pumpe in der ersten Ausführungsform umfasst: ein Pumpenelement, das durch einen Pumpenrotor 22 mit Außenzähnen und einem Außenrotor 21 mit Innenzähnen gebildet ist, und ein Motorelement (ein elektrisch angetriebener Motor), das durch einen Motorrotor 33 und einen Stator 3, der mit dem Pumpenrotor 22 verbunden ist, gebildet ist. Dieses Pumpenelement und Motorelement sind in einem einzelnen mittleren Gehäuse 2 aufgenommen. Das mittlere Gehäuse 2 weist eine Öffnung an jedem der beiden Enden des mittleren Gehäuses 2 zu einer axialen äußeren Richtung auf und ein zylindrischer Pumpengehäusebereich 2a ist auf einem inneren Öffnungsumfang ausgebildet, auf dem ein Pumpenelement-Gehäusebereich 24 ausgebildet ist, um einen Außenrotor 21 drehbeweglich aufzunehmen. Ein Motorgehäusebereich 2b ist vorgesehen, um einen Rotormotor an einem Innenteil zusammen mit einer Einbau- bzw. Haltestütze des Stators 3 auf dem anderen inneren Öffnungsumfang aufzunehmen. Zusätzlich ist eine Halterung 2c, die am Automatikgetriebe zu befestigen ist, weiter in axialer äußeren Seitenrichtung als am Motorgehäusebereich 2b ausgebildet. Wie in 5 dargestellt, die die Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie A-A in 2 geschnitten ist, umfasst eine Innenseite des mittleren Gehäuses 2 außerdem: einen zylindrischen Abstützbereich 2d, der die Rotorantriebsachse 32 drehbeweglich abstützt; und eine Trennwand, die den zylindrischen Abstützbereich 2d mit einem äußeren Umfangsbereich des mittleren Gehäuses 2 verbindet und einen Raum zwischen dem Pumpengehäusebereich 2a und dem Motorgehäusebereich 2b bildet. Danach wird eine Rotorantriebswelle 32 auf einem Innenumfang des zylindrischen Abstützbereichs 2d abgestützt und ein Dichtelement 31, das zwischen der Rotorantriebsachse 32 und dem Innenumfang des zylindrischen Abstützbereichs 2d abdichtet, wird auf dem Innenumfang des zylindrischen Abstützbereichs 2d installiert.
Die Pumpenabdeckung 1 umfasst eine Abgabeöffnung 11, die mit einem Abgabebereich des Pumpenelements in Verbindung ist und sich zylindrisch ausdehnt, und eine Ansaugöffnung 12, die mit einem Ansaugbereich des Pumpenelements in Verbindung ist. Eine Dichtringnut 11a, an der ein Dichtring 11b angeordnet ist, wird auf einem äußeren Umfangsspitzenbereich der Abgabeöffnung 11 ausgebildet. Zusätzlich sind Bolzenlöcher 13 auf drei Positionen in Umfangsrichtung der Pumpenabdeckung 1 ausgebildet und Bolzen 13, 13, 13 dienen zum Befestigen und Fixieren der Bolzenlöcher 23, 23, 23, die auf dem mittleren Gehäuse 2 ausgebildet sind. Eine Motorabdeckung 4, die den Motorgehäusebereich 2b schließt, umfasst: eine Verschlussoberfläche 41, die den Motorgehäusebereich 2b schließt; einen zylindrischen vertikalen Installationsbereich 42, der von der Verschlussoberfläche 41 vertikal installiert und in eine Innenwand des Motorgehäusebereichs 2b eingesetzt ist; und eine Flanschfläche 43, die mit einer Flanschfläche der Halterung 2c in Kontakt ist, um das Dichtelement 16 unter Druck zu pressen bzw. zusammenzudrücken, und durchgängige Löcher bzw. Bohrungen aufweist, durch die die Bolzen 5, 5 durchdringen. Somit wird eine trockene Kammer durch die Innenseite des Motorgehäusebereichs 2b und eine nasse bzw. feuchte Kammer durch die Innenseite des Pumpengehäusebereichs 2a und den äußeren Umfangsbereich der Pumpe gebildet.
Das Pumpenelement umfasst: einen Pumpenrotor 22 mit einer äußeren Zähneanzahl = 12; und einen Außenrotor 21 mit einer inneren Zähnezahl von 13. Der Pumpenrotor 22 ist mit einer Verbindungsöffnung 22a ausgebildet, die eine Schlüsselweite an einem Mittelpunkt davon aufweist, und die in die Schlüsselweite 32a eingepasst ist, die am Endbereich der Pumpenseite der Rotorantriebswelle 32 ausgebildet ist. Somit wird eine relative Drehrichtungsposition zwischen der Rotorantriebswelle 32 und dem Pumpenrotor 32 bestimmt und eine Kraftübertragung ausgeführt.
Das Motorelement umfasst einen Motorrotor 33 mit der Magnetpolanzahl Nm = 6 und einen Stator 3 mit der Schlitzanzahl Ns = 9. Die Spulen 35, 35 sind um 9 Zähne gewickelt, die auf dem Statorkern 34 des Stators 3 ausgebildet sind. Sechs Motorkerne 33 sind bezüglich des Rotorkerns 33b angeordnet, der das zylindrische Element eines ungefähr C-förmigen Querschnitts ist, und die N-Pol-Permanentmagneten 331 und S-Pol-Permanentmagneten 332 sind entlang des äußeren Umfangsbereichs des Motorrotors 33 bezüglich des Rotorkerns 33b ausgerichtet. Die Verbindungsöffnung 33a, die die Schlüsselweite aufweist, ist am Mittelpunkt der Abstützfläche ausgebildet, die die Umhüllung bzw. Hülle des Motorrotors 33 schließt, und ist in die Schlüsselweite 32b eingepasst, die am Seitenendbereich des Motors der Rotorantriebswelle 32 ausgebildet ist. Somit ist eine direktionale relative Drehposition zwischen der Rotorantriebswelle 32 und dem Motorrotor 33 bestimmt und die Kraftübertragung wird ausgeführt.
In einer ersten Ausführungsform sind 15 Rotorzähne 36 (Vorsprünge) auf dem äußeren Umfangsbereich des Motorrotors 33 angeordnet, um ein Reduzieren eines Rastmomentes anzustreben. Die Rotorzähne 36 sind auf einer äußeren Umfangsfläche des Motorrotors 33 an vorbestimmten Abstandsintervallen angeordnet. Wie in 5 dargestellt, sind die Rotorzähne 36 mehr zur Pumpenseite als zu den Spulen 35 des Stators 3 positioniert. Die Spitze der Rotorzähne 36, wie in 5 dargestellt, ist mehr zur äußeren Umfangsseite als zum Innendurchmesser des Stators 3 positioniert. Mit anderen Worten, die Rotorzähne 36 überlappen sich in radialer Richtung bezüglich des Stators 3. Zusätzlich wird eine axial ausgerichtete Luftaussparung Gr (axialer Luftspalt) zwischen den Rotorzähnen 36 und dem Stator 3 festgelegt, um kleiner als eine radiale Luftaussparung Gm (radialer Luftspalt) zwischen den Permanentmagneten 331, 332 und dem Stator 3 zu sein. Wie in 6 dargestellt, wird zusätzlich zumindest ein Rotorzahn 36a von der Mehrzahl der Rotorzähne 36 am Mittelpunkt des magnetischen Pols angeordnet (maximaler Bereich des Magnetflusses und die periphere Mittelposition des Permanentmagneten 331). Mit anderen Worten, der Mittelpunkt des Magnetpols wird an der Mittelposition der Umfangsrichtung der Rotorzähne 36a angeordnet.
Wie in 5 dargestellt, wird ein Gehäusebereich der elektrisch angetriebenen Pumpe, der die elektrisch angetrieben Pumpe aufnimmt, auf einem Gehäuse 100 des Automatikgetriebes ausgebildet. Insbesondere umfasst der Gehäusebereich der elektrisch angetriebenen Pumpe: eine Abgabeölleitung 103, die den Hydraulikdruck einer Steuerventileinheit (nicht dargestellt) zuführt; einen Ansaug-Ölleitungsöffnungsbereich 102, der mit der Ansaugöffnung 12 in einem Zustand in Verbindung steht, in dem der Pumpenbereich der elektrisch angetriebenen Pumpe aufgenommen ist; eine Pumpenabstützöffnung 101 mit einem Durchmesser, der ausgebildet ist, um größer als der Ansaug-Ölleitungsöffnungsbereich 102 zu sein, und im Wesentlichen denselben Durchmesser wie ein äußerer Umfangsbereich des Motorgehäusebereichs 2b des mittleren Gehäuses 2 aufweist; und eine verjüngte Fläche 101a, die an einer Öffnungskante an einer Außenseite des Gehäuses 100 der Pumpenabstützöffnung 101 ausgebildet ist. Der Abgabe-Ölleitungsöffnungsbereich 102 ist ein zylindrischer Raum, der an einer Position ausgebildet ist, die die Abgabeölleitung 103 umschließt und mit einer Ölansaugöffnung in Verbindung steht, die innerhalb einer Ölwanne (nicht dargestellt) geöffnet ist. Zusätzlich wird die elektrische angetriebene Pumpe durch Einpassen einer Pumpenabstützöffnung 101 in den äußeren Umfangsbereich des Motorgehäusebereichs 2b radial abgestützt. Zusätzlich nimmt die verjüngte Fläche 101a den Dichtring 15 gegen den äußeren Umfangsbereich des Motorgehäusebereichs 2b auf. Die elektrisch angetriebene Pumpe wird an der Seitenwand des Gehäuses 100 mittels Bolzen 5, 5 verbunden und fixiert.
Als nächstes wird eine Aktion bzw. Wirkung der ersten Ausführungsform erläutert.
[Wirkung, um das Rastmoment zu reduzieren]
In der ersten Ausführungsform sind die Rotorzähne 36 auf dem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns 33b angeordnet. Daher wird ein Leck-Magnetfluss von den Permanentmagneten 331, 332, die auf dem Motorrotor 33 fixiert sind, bewirkt bzw. hervorgerufen, um über die Rotorzähne 36 zum Stator 33 zu fließen, um einen Magnetkreis zu bilden. Somit wird der Magnetfluss, bei dem bewirkt wird, über die Rotorzähne 36 durch den Stator 3 zu fließen, im Vergleich mit einem Fall verringert, bei dem beim Magnetfluss nicht bewirkt wird, durch die Rotorzähne 36 zu fließen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Rotorzähne (der Rotorzahn) 36 an einer Position mit einem großen Magnetfluss vorhanden sind (ist), wird eine Magnetflussänderung infolge einer Drehung des Motorrotors 33 infolge einer Verringerung des Magnetflusses homogenisiert. Eine Größenänderung bzw. Ausmaß der Magnetflussänderung ist ein Ausmaß des Rastmoments, so dass die Homogenisierung der Magnetflussänderung das Rastmoment reduzieren kann.
Wie oben beschrieben, kann das Rastmoment durch Bilden eines Magnetkreises zwischen den Rotorzähnen 36 und dem Stator 3 reduziert werden und durch Homogenisieren der Magnetflussänderung das Rastmoment reduziert werden. Dann weisen die Rotorzähne 36 eine einfache Struktur bzw. Anordnung auf, die ein Ausbilden durch Bearbeiten einer Endkante des Rotorkerns 33b leicht ermöglichen kann. Daher kann das Rastmoment in einer einfachen Anordnung ohne Verwendung der magnetisierten Schräglage reduziert werden. Weil zusätzlich in der ersten Ausführungsform das radiale Überlappen der Rotorzähne 36 bezüglich des Stators 3 ausgeführt wird, ist es daher möglich, die Rotorzähne 36 in einer Nachbarschaft bzw. Nähe zum Stator 3 anzuordnen. Deshalb wird die axiale direktionale Luftaussparung Gr klein ausgeführt, so dass ein effektiver Magnetfluss zum Stator 3 erhöht werden kann. Während somit das Rastmoment reduziert wird, kann die gegenelektromotorische Kraftkonstante gewährleistet werden. Zusätzlich wird die axiale Luftaussparung Gr kleiner als die radiale Luftaussparung Gm ausgeführt, so dass der effektive Magnetfluss zum Stator 3 erhöht werden kann. Somit kann die gegenelektromotorische Kraftkonstante in derselben Weise, wie oben beschrieben, gewährleistet werden, während das Rastmoment reduziert wird.
[Betrachtung der Rotorzähnezahl]
Als nächstes wird ein Versuchsergebnis des Rastmoments und der gegenelektromotorischen Kraftkonstante erläutert, wenn die Anzahl der Rotorzähne bezüglich des Magnetpols verändert wird. Wie in 7(a) bis 7(f) dargestellt, wird die Anzahl der Rotorzähne bezüglich des Magnetpols verändert. 7(a) stellt einen Fall dar, wo kein Rotorzahn vorhanden ist. 7(b) stellt einen Fall dar, in dem die Anzahl der Rotorzähne gleich 1 pro Magnetpol ist, 7(c) stellt einen Fall dar, in dem die Anzahl der Rotorzähne zwei pro Magnetpol ist, 7(d) stellt einen Fall dar, bei dem die Anzahl der Rotorzähne drei pro Magnetpol ist, 7(e) stellt einen Fall dar, in dem die Anzahl der Rotorzähne vier pro Magnetpol ist, und 7(f) stellt einen Fall dar, wo die Anzahl der Rotorzähne fünf pro Magnetpol ist. Es ist zu beachten, dass 7(b), 7(d) und 7(f) einen Fall darstellen, in dem die Rotorzähne 36 über den Mittelpunkten der Magnetpole positioniert sind und 7(c) und 7(e) einen Fall darstellen, in dem die Rotorzähen 36 vom Mittelpunkt des Magnetpols abweichen. Die Messergebnisse des Drehmoments und der gegenelektromotorischen Kraftkonstante sind im Fall von 7(a) bis 7(f) in 8 dargestellt. Es ist zu beachten, dass ein Beispiel der elektrisch angetriebenen Pumpe, in dem eine herkömmliche magnetisierte Schräglage (1/4-Schlitz) festgelegt ist, in 8 als (a') dargestellt ist. Effektiver bei der Reduzierung des Rastmoments ist üblicherweise 1 Schlitz oder 1/2 Schlitz. Weil die Reduzierung der elektromotorischen Kraftkonstante groß ist, ist jedoch die magnetische Schräglage von einem 1/4 Schlitz gewährleistet, die die große Rastmoment-Reduzierungsbreite mit der gegenelektromotorischen Kraftkonstante aufweist, die im Wesentlichen gleich der des herkömmlichen elektrisch angetriebenen Motors ist.
Weil die Rotorzähne 36, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, festgelegt sind, wie aus 8 ersichtlich, wird das Rastmoment im Vergleich mit dem Fall des elektrisch angetriebenen Motors, in dem kein Rotorzahn vorhanden ist, reduziert. Dann wird die Reduzierungsbreite des Rastmoments im elektrisch angetriebenen Motor, in dem die Rotorzähne 36 festgelegt sind, gleich der Reduzierungsbreite des Rastmoments in dem vorab entwickelten Motor, in dem die magnetisierte Schräglage festgelegt ist, und es wird ersichtlich, dass die gegenelektromotorische Kraft konstant ist, um somit aufrechterhalten zu werden, um gleich demselben Wert zu sein. Im Vergleich mit dem Fall, der in den Fällen von (b), (d) und (f) in 8 dargestellt ist, in denen die Rotorzähne 36 auf dem magnetischen Polmittelpunkt sind, ist zusätzlich in den Fällen von (c) und (e), in dem die Rotorzähne 36 an Positionen außerhalb des magnetischen Polmittelpunkts angeordnet sind, die Reduzierungsbreite des Rastmoments klein. Es ist anzunehmen, dass die Variation der Änderung beim Magnetfluss die Reduzierungsbreite des Rastmoments beeinflusst. Somit wird zumindest ein Rotorzahn 36a von den Rotorzähnen 36 am magnetischen Polmittelpunkt (die maximale Position des Magnetflusses) angeordnet, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, so dass die Variation der Änderung beim Magnetfluss infolge der Drehung des Motorrotors 33 unterdrückt werden kann und somit das Rastmoment effektiv reduziert werden kann. In der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird das Motorelement vorgesehen, das das Rastmoment effektiv reduzieren kann, während die Reduzierung bei der gegenelektromotorischen Kraft unterdrückt wird. Daher ist die elektrisch angetriebene Pumpe des Fahrzeugs verwendbar, die bei einem Vorgang betätigt wird, die eine große Ruhe bzw. Stille zum Zeitpunkt eines Motorstopps erfordert (verlangt).
[Betrachtung des Zähnewinkels (oder Zahnwinkels) gegenüber dem Magnetpolwinkel]
Als nächstes wird ein Versuchsergebnis des Rastmoments und der gegenelektromotorischen Kraftkonstante erläutert, wenn eine Rotorzähnebreite gegenüber einem Magnetpolwinkel variiert wird. 9 ist ein Beispiel des elektrisch angetriebenen Motors, in dem die Rotorzähneanzahl 1 / Magnetpol und alle Rotorzähne 36 am Mittelpunkt des Magnetpols, beim Motorrotor 33 des Magnetpolwinkels θ = 60 [Grad], nämlich bei einer Magnetpolanzahl von Nm = 6, angeordnet sind. Wenn ein Winkel vom Magnetpolmittelpunkt gegenüber einem Winkel der Umfangsendkanten der Rotorzähne 36 als Zähnewinkel (oder Zahnwinkel) α [Grad °] definiert und ein Verhältnis (α/θ) des Zähnewinkels α bezüglich des Magnetpolwinkels θ als Zähnewinkelverhältnis (oder Zahnwinkelverhältnis) definiert wird, werden die Reihen bzw. Serien der Rastmomente und gegenelektromotorischen Kraftkonstanten gemessen, wenn das Zähnewinkelverhältnis α/θ verändert wird, und die Messergebnisse sind in 10 dargestellt. Wie in 10 dargestellt, weist die gegenelektromotorische Kraftkonstante eine Tendenz auf, so dass die gegenelektromotorische Kraftkonstante, wenn das Zähnewinkelverhältnis α/θ groß wird, im Vergleich mit einem Fall reduziert wird, in dem das Zähnewinkelverhältnis α/θ Null ist (100%), das heißt, die Rotorzähneanzahl ist Null. Andererseits neigt das Rastmoment dazu, um reduziert zu werden, wenn das Zähnewinkelverhältnis α/θ in einem Bereich groß wird, in dem 0 < (α/θ) ≥ 0,17 ist. Jedoch neigt das Rastmoment im Bereich von (α/θ) < 0,17 dazu, größer zu werden, wenn das Zähnewinkelverhältnis α/θ groß wird. Es ist zu beachten, dass, in einem Fall, in dem der Magnetpolwinkel θ und die Rotorzähneanzahl pro Magnetpol unterschiedlich ausgeführt werden, in dem Fall der Anordnung, wie sie in 9 dargestellt ist, dasselbe Messergebnis erhalten werden kann.
Durch die Erfinder wurde aus dem Messergebnis herausgefunden, wie in 10 dargestellt, dass sich das Rastmoment von der Zunahmetendenz zur Abnahmetendenz dreht, wenn der Zähnewinkel (oder Zahnwinkel) α bezüglich des Magnetpolwinkels θ größer wird und das Zähnewinkelverhältnis (oder Zahnwinkelverhältnis) α/θ einen vorbestimmten Wert, nämlich 0,17, überschreitet. In einem Fall, wo eine Kompatibilität zwischen dem Aufrechterhalten der gegenelektromotorischen Kraftkonstante und der Reduzierung des Rastmoments betrachtet wird, ist es daher notwendig, den Zähnewinkel (oder Zahnwinkel) von α festzulegen, damit das Zähnewinkelverhältnis (oder Zahnwinkelverhältnis) α/θ in den Bereich von 0 < (α/θ) ≥ 0,17 fällt. Da zum Beispiel in dem Beispiel von 9 der Magnetpolwinkel θ < 60 [Grad] ist, wird der Zähnewinkel α festgelegt, um gleich oder kleiner 10,2 [Grad] zu sein. Somit kann die Kompatibilität zwischen dem Aufrechterhalten der gegenelektromotorischen Kraftkonstante und der Reduzierung des Rastmoments aufrechterhalten werden, so dass das Rastmoment effektiv reduziert werden kann. Wie oben beschrieben, wird das Motorelement in der elektrisch angetriebenen Pumpe in der ersten Ausführungsform vorgesehen, das das Rastmoment effektiv reduzieren kann, während die Reduzierung bei der gegenelektromotorischen Kraft unterdrückt wird. Daher ist die elektrisch angetriebene Pumpe des Fahrzeugs verwendbar, die bei einem Vorgang betätigt wird, der eine große Ruhe zum Zeitpunkt eines Motorstopps erfordert (verlangt).
Die folgenden Effekte können in der ersten Ausführungsform erreicht werden.

(1) Der elektrisch angetriebene Motor mit einem Rotormotor 33, in dem eine Mehrzahl von Permanentmagneten 331, 332 auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns 33b und einem Stator 3 mit einer Mehrzahl von Schlitzen angeordnet sind, wird eine Mehrzahl von Vorsprüngen an Positionen durch vorbestimmte Abstandsintervalle einschließlich des Polmittelpunkts von zumindest einem Permanentmagneten angeordnet, und die Anzahl der Vorsprünge pro Magnetpolanzahl wird auf eine ungerade Anzahl festgelegt. Daher wird die Veränderung des Magnetflusses infolge der Drehung des Permanentmagneten infolge einer teilweisen Abnahme des Magnetflusses zum Stator 3 homogenisiert, so dass das Rastmoment reduziert werden kann. Dann ist der Rotorzahn 36 eine einfache Anordnung, die durch Bearbeiten eines Endes oder beider Endkanten des Rotorkerns 33b formbar ist. Daher kann das Rastmoment in der einfachen Anordnung ohne Verwendung einer magnetisierten Schräglage reduziert werden.
(2) Weil sich die Rotorzähne 36 bezüglich des Stators 3 radial überlappen, werden die Leck-Magnetflüsse der Permanentmagneten 331, 332 effektiv genutzt, so dass das Rastmoment reduziert und gleichzeitig die gegenelektromotorischen Kraftkonstante gewährleistet werden kann.
(3) Die axiale Luftaussparung zwischen den Rotorzähnen 36 und dem Stator 3 wird kleiner als die radiale Luftaussparung zwischen den Permanentmagneten 331, 332 und dem Stator 3 festgelegt. Daher kann der Leck-Magnetfluss der Permanentmagneten 331, 332 effektiv genutzt werden, um das Rastmoment zu reduzieren, und die gegenelektromotorische Kraftkonstante gewährleistet werden.
(4) In der elektrisch angetriebenen Pumpe, die das Motorelement und das Pumpenelement mit dem Pumpenrotor 22 aufweist, der eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, die mit der Rotorantriebsachse 32 des Motorelements verbunden sind, um das übertragene Drehmoment in eine Fluid- bzw. Flüssigkeitsabgabearbeit umzuwandeln, werden die Motorelemente, die in (1) bis (3) beschrieben sind, als Motorelement verwendet. Daher ist die elektrisch angetriebene Pumpe, die oben beschrieben ist, die während des Vorgangs betätigt wird, in dem die große Ruhe während des Zeitpunkts, bei dem der Motor gestoppt ist, verlangt wird, als elektrisch angetriebene Pumpe für das Fahrzeug verwendbar.

[Andere Ausführungsform]
Wie hier oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden. Jedoch sind spezifische Anordnungen des elektrisch angetriebenen Motors und der Pumpe nicht auf die oben beschriebene erste Ausführungsform begrenzt. Verschiedene Designmodifikationen können ausgeführt werden, ohne dass sie vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abweichen, die in den beigefügten Ansprüchen zu definieren ist. Obwohl zum Beispiel in der ersten Ausführungsform die Rotorzähne (Vorsprung) nur auf Endkanten einer Seite in axialer Richtung des Motorrotors angeordnet sind, können die Rotorzähne an beiden Endkanten in axialer Richtung des Motorrotors angeordnet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Magnetfluss zum Stator teilweise an den Vorsprüngen verringert, so dass die Veränderung des Magnetflusses infolge der Drehung der Permanentmagneten homogenisiert wird und das Rastmoment reduziert werden kann. Weil die Vorsprünge eine einfache Anordnung aufweisen, kann dann das Rastmoment in der einfachen Anordnung ohne Verwendung der magnetisierten Schräglage reduziert werden.
Diese Anmeldung basiert auf den früheren japanischen Patentanmeldungen Nr. 2012-211782 und 2013-049375 , die in Japan am 26. September 2012 und am 12. März 2013 eingereicht wurden. Die gesamten Inhalte der beiden japanischen Patentanmeldungen Nr. 2012-211782 und 2013-049375 werden hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht. Obwohl die Erfindung gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 10 Bezug genommen.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
In einem elektrisch angetriebenen Motor und einer elektrisch angetriebenen Pumpe, die den elektrisch angetriebenen Motor verwendet, der ein Rastmoment in einer einfachen Anordnung ohne Verwendung einer magnetisierten Schräglage reduzieren kann, umfasst der elektrisch angetriebene Motor einen Motorrotor 33, in dem eine Mehrzahl von Permanentmagneten 331, 332 auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns 33b und einem Stator 3 mit einer Mehrzahl von Schlitzen angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (36) auf Positionen angeordnet sind, die einen Magnetpolmittelpunkt von zumindest einem der Permanentmagneten 331, 332 an vorbestimmten Abstandsintervallen in eine Umfangsrichtung eines äußeren Umfangsbereichs des Rotorkerns 33b umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Pumpenabdeckung
2: mittleres Gehäuse
2a: zylindrischer Gehäusebereich
2b: Motorgehäuseberecih
2c: Halterung
2d: zylindrischer Abstützbereich
3: Stator
4: Motorabdeckung
5: Bolzen
11: Abgabeöffnung
11a: Dichtringnut
11b: Dichtring
12: Ansaugöffnung
13: Bolzen / Bolzenlöcher
15: Dichtring
16: Dichtelement
21: Aussenrotor
22: Pumpenrotor
22a: Verbindungsöffnung
23: Bolzenlöcher
24: Pumpenelement-Gehäusebereich
31: Dichtelement
32: Rotorantriebsachse
32a, b: Schlüsselweite
33: Motorrotor
33a: Verbindungsöffnung
33b: Rotorkern
34: Statorkern
35: Spulen
36: Rotorzähne (Vorsprünge)
36a: 1 Rotorzahn
41: Verschlussoberfläche
42: zylindrischer vertikaler Installationsbereich
43: Flanschfläche
100: Gehäuse
101: Pumpenabstützöffnung
102: Ansaug-Ölleitungsöffnungsbereich
103: Abgabeölleitung
331: N-Pol-Permanentmagnet
332: S-Pol-Permanentmagnet
Gm: radialer Luftspalt bzw. Luftaussparung
Gr: axialer Luftspalt bzw. Luftaussparung

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 2008-295207 [0002]
JP 2012-211782 [0035, 0035]
JP 2013-049375 [0035, 0035]

Claims

Elektrisch angetriebener Motor, umfassend: – einen Motorrotor (33) mit einem Rotorkern (33b) und einer Mehrzahl von Permanentmagneten (331, 332), die auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns (33b) befestigt sind; und – einen Stator (3) mit einer Mehrzahl von Schlitzen, – wobei eine Mehrzahl von Vorsprüngen (36) an Positionen des äußeren Umfangsbereichs des Rotorkerns (33b) angeordnet sind, die durch ein vorbestimmtes Abstandsintervall voneinander beabstandet sind und die einen Magnetpolmittelpunkt von zumindest einem Permanentmagneten umfassen.
Elektrisch angetriebener Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Vorsprüngen (36) sich in einer radialen Richtung bezüglich des Stators (3) überlappen.
Elektrisch angetriebener Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein axialer Luftspalt (Gr) zwischen jedem von der Mehrzahl der Vorsprünge (36) und dem Stator (3) kleiner als ein radialer Luftspalt (Gm) zwischen den Permanentmagneten (331, 332) und dem Stator (3) ausgeführt ist.
Elektrisch angetriebener Motor gemäß Anspruch 1, wobei ein Zähnewinkel (α) auf einen Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert festgelegt ist, bei dem eine Rastmomentcharakteristik bezüglich eines Zähnewinkelverhältnisses von einer Zunahmetendenz zu einer Reduzierungstendenz gewechselt wird, wenn ein Winkel von einem Vorsprung (36) von der Mehrzahl der Vorsprünge (36), der auf dem Magnetpolmittelpunkt eines jeweiligen einen Permanentmagneten der Permanentmagneten (331, 332) angeordnet ist, zu jeder der Umfangsendkante des entsprechenden Vorsprungs (36) der Mehrzahl der Vorsprünge (36) angenommen wird, der Zähnewinkel (α) zu sein, und wenn ein Verhältnis des Zähnewinkels (α) zu einem Magnetpolwinkel (θ) von jedem der Permanentmagneten (331, 332) angenommen wird, ein Zähnewinkelverhältnis zu sein.
Elektrisch angetriebener Motor gemäß Anspruch 2, wobei ein Zähnewinkel (α) auf einen Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert festgelegt ist, bei dem eine Rastmomentcharakteristik bezüglich eines Zähnewinkelverhältnisses von einer Zunahmetendenz zu einer Reduzierungstendenz gewechselt wird, wenn ein Winkel von einem Vorsprung (36) von der Mehrzahl der Vorsprünge (36), der auf dem Magnetpolmittelpunkt eines jeweiligen einen Permanentmagneten der Permanentmagneten (331, 332) angeordnet ist, zu jeder der Umfangsendkante des entsprechenden Vorsprungs (36) der Mehrzahl der Vorsprünge (36) angenommen wird, der Zähnewinkel (α) zu sein, und wenn ein Verhältnis des Zähnewinkels (α) zu einem Magnetpolwinkel (θ) von jedem der Permanentmagneten (331, 332) angenommen wird, ein Zähnewinkelverhältnis zu sein.
Elektrisch angetriebener Motor gemäß Anspruch 3, wobei ein Zähnewinkel (α) auf einen Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert festgelegt ist, bei dem eine Rastmomentcharakteristik bezüglich eines Zähnewinkelverhältnisses von einer Zunahmetendenz zu einer Reduzierungstendenz gewechselt wird, wenn ein Winkel von einem Vorsprung (36) von der Mehrzahl der Vorsprünge (36), der auf dem Magnetpolmittelpunkt eines jeweiligen einen Permanentmagneten der Permanentmagneten (331, 332) angeordnet ist, zu jeder der Umfangsendkante des entsprechenden Vorsprungs (36) der Mehrzahl der Vorsprünge (36) angenommen wird, der Zähnewinkel (α) zu sein, und wenn ein Verhältnis des Zähnewinkels (α) zu einem Magnetpolwinkel (θ) von jedem der Permanentmagneten (331, 332) angenommen wird, ein Zähnewinkelverhältnis zu sein.
Elektrisch angetriebene Pumpe, umfassend: – einen elektrisch angetriebenen Motor; und – einen Pumpenrotor (22) mit einer Mehrzahl von Zähnen, die mit einer Antriebswelle des elektrisch angetriebenen Motors verbunden sind, und der ein übertragenes Drehmoment in eine Fluidabgabearbeit umwandelt, wobei der elektrisch angetriebene Motor eine Anwendung des in Anspruch 1 beschriebenen elektrisch angetriebenen Motors ist.
Elektrisch angetriebene Pumpe, umfassend: – einen elektrisch angetriebenen Motor; und – einen Pumpenrotor (22) mit einer Mehrzahl von Zähnen, die mit einer Antriebswelle des elektrisch angetriebenen Motors verbunden sind, und der ein übertragenes Drehmoment in eine Fluidabgabearbeit umwandelt, wobei der elektrisch angetriebene Motor eine Anwendung des in Anspruch 2 beschriebenen elektrisch angetriebenen Motors ist.
Elektrisch angetriebene Pumpe, umfassend: – einen elektrisch angetriebenen Motor; und – einen Pumpenrotor (22) mit einer Mehrzahl von Zähnen, die mit einer Antriebswelle des elektrisch angetriebenen Motors verbunden sind, und der ein übertragenes Drehmoment in eine Fluidabgabearbeit umwandelt, wobei der elektrisch angetriebene Motor eine Anwendung des in Anspruch 3 beschriebenen elektrisch angetriebenen Motors ist.
Elektrisch angetriebene Pumpe, umfassend: – einen elektrisch angetriebenen Motor; und – einen Pumpenrotor (22) mit einer Mehrzahl von Zähnen, die mit einer Antriebswelle des elektrisch angetriebenen Motors verbunden sind, und der ein übertragenes Drehmoment in eine Fluidabgabearbeit umwandelt, wobei der elektrisch angetriebene Motor eine Anwendung des in Anspruch 4 beschriebenen elektrisch angetriebenen Motors ist.