DE10228558A1

DE10228558A1 - Motor mit Kern, sowie Motorkern

Info

Publication number: DE10228558A1
Application number: DE10228558A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Takei
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2003-01-16
Also published as: JP2003018773A; CN1395355A; US20030011270A1; CN1170348C

Abstract

Ein Motor mit Kern weist einen Kern mit einer Mehrzahl von Schenkelpolen auf, wobei jeder der Schenkelpole einen eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen gegenüberliegend der Magnetflusskonvergierungsfläche angeordneten Basisabschnitt und einen mit dem Zahnabschnitt an dem Basisabschnitt des Zahnabschnittes fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zur Richtung ist, in welcher sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt. Der Basisabschnitt ist an einer Position angeordnet, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnitts in radialer Richtung etwa (l1-l2)/2 oder weiter entfernt angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit Kern, sowie einen Motorkern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Motor, der einen Kern mit einer Mehrzahl von Schenkelpolen aufweist, wobei um jeden ein Draht gewickelt ist, sowie einen Kern für einen solchen Motor.

Motoren mit Kern, wie sie gemäß dem Stand der Technik in großer Verbreitung verwendet werden, besitzen Kerne, die aus elektromagnetischen Stahlblechlaminaten hergestellt sind. Beispielsweise handelt es sich beim dem in Fig. 9 und 10 dargestellten Motor mit Kern um ein Beispiel eines Bürstenmotors, der einen Aufbau mit vier Magnetpolen und sechs Kernpolen (d. h. einen 4-6-Aufbau) aufweist, wobei dieser Bürstenmotor gemäß Fig. 11 einen an einer Ankerwelle 2 befestigten Ankerkern 1 aufweist. Der Ankerkern 1 weist sechs in Umfangsrichtung angeordnete Schenkelpole 3 auf, wobei ein in radialer Richtung verlängerter Abschnitt jedes der Schenkelpole 3 einen Kernrippenabschnitt 3a bildet, um den ein Spulendraht 3b gewickelt ist, während an dem in radialer Richtung endseitigen Abschnitt (dem äußeren Endabschnitt) jedes der Kernrippenabschnitte 3a ein Zahnabschnitt 3c ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung erstreckt und im allgemeinen eine bogenförmig gekrümmte Form aufweist. An dem in radialer Richtung äußeren Abschnitt jedes der Zahnabschnitte 3c befindet sich ein ringförmiger Statormagnet 4, der so angeordnet ist, dass er die Zahnabschnitte 3c entlang eines Kreisumfanges umgibt.

Ein Motor mit Kern in Innenanker-Bauweise ist gemäß Fig. 12 mit einem Statorkern 5 ausgestattet. Der Statorkern 5 weist Kernrippenabschnitte 5a auf, die sich in radialer Richtung zur Mitte hin erstrecken, wobei jeder der Kernrippenabschnitte 5a eine um diesen herumgewickelte Spulenwicklung 5b aufweist, wobei an dem in radialer Richtung endseitigen Abschnitt (dem inneren Endabschnitt) jedes der Kernrippenabschnitte 5a ein Zahnabschnitt 5c vorgesehen ist, der im allgemeinen eine bogenförmig gekrümmte Form aufweist. Außerdem ist im Zentrum auf der in radialer Richtung inneren Seite der Zahnabschnitte 5c ein Ankermagnet 6 vorgesehen, und der Ankermagnet 6 ist an einer Ankerwelle 7 befestigt.

In derartigen Motoren mit Kern sind Form und Größe jedes der Zahnabschnitte 3c und 5c des entsprechenden Kerns 3 bzw. 5 im allgemeinen durch die Größe des Motors und/oder die Anzahl von Magnetpolen auf dem Rotor bestimmt. Infolgedessen können die jeweiligen Größen der Zahnabschnitte 3c und 5c größer als die entsprechenden magnetischen Sättigungswerte der entsprechenden Kernrippenabschnitte 3a bzw. 5a in dem magnetischen Schaltkreis sein. Wenn dieser Fall eintritt, kann das Rotations-Leistungsvermögen durch "Cogging" (Rastmomente), Drehmoment-Rippeln und gegenelektromotorische Spannungsstörung verringert werden. Eine Verbesserung des Rotationsverhaltens oberhalb eines bestimmten Grades ist aufgrund von Cogging oder dergleichen insbesondere in Motoren mit wenigen Kernpolen schwierig, was auf dem Umstand beruht, dass die Form der Zahnabschnitte in Umfangsrichtung verlängert wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Motor mit Kern zu schaffen, mittels dem Leistungs-Kennwerte wie Cogging reduziert werden können und bei dem das Rotationsverhalten bei einfachem Aufbau verbessert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Motor mit Kern einen eine Mehrzahl von Schenkelpolen aufweisenden Kern auf, wobei jeder der Schenkelpole einen eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen der Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Basisabschnitt und einen mit dem Zahnabschnitt an dem Basisabschnitt des Zahnabschnitts fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zu einer Richtung ist, in welcher sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, wobei der Basisabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung im wesentlichen (L1-L2)/2 oder weiter entfernt angeordnet ist.

Mit anderen Worten ist bei einem Motor mit einem derartigen Aufbau die Ausdehnung jeder Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche jedes gezahnten Abschnitts bis zu einem Abschnitt, bei dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, d. h. die Ausdehnung von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnitts zu dem Basisabschnitt, wo der Zahnabschnitt auf den Kernrippenabschnitt trifft, gleich oder größer als die Breite einer Halbseite der Magnetflusskonvergierungsfläche. Infolgedessen tritt praktisch keine magnetische Sättigung an der Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche an dem Basisabschnitt auf, wo der Zahnabschnitt auf den Kernrippenabschnitt trifft, wodurch Leistungskennwerte wie Cogging, Drehmoment-Rippeln und gegenelektromotorische Spannungsstörung verringert werden.

Ferner weist ein Motor mit Kern gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen eine Mehrzahl von Schenkelpolen aufweisenden Kern auf, wobei jeder der Schenkelpole einen eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit Blindschlitzen zur Cogging-Drehmoment-Regelung und mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen der Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Basisvereinigungsabschnitt, und einen mit dem Zahnabschnitt am Basisvereinigungsabschnitt des Zahnabschnittes fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zur Richtung ist, in der sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, und wobei der Basisvereinigungsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung im wesentlichen (L1-L2)/4 oder weiter entfernt angeordnet ist.

Mit anderen Worten ist bei einem Motor mit einem derartigen Aufbau die Ausdehnung jeder Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche jedes gezahnten Abschnitts bis zu einem Punkt, an dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, d. h. die Ausdehnung von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnitts zu dem Basisvereinigungsabschnitt, wo der Zahnabschnitt auf den Kernrippenabschnitt trifft, ausreichend groß, damit die Blindschlitze ihre Funktion effektiv ausüben können. Infolgedessen ist die magnetische Sättigung an der Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche an dem Basisvereinigungsabschnitt, wo der Zahnabschnitt auf den Kernrippenabschnitt trifft, so weit reduziert, dass die Wirkung der Blindschlitz nicht beeinträchtigt wird, so dass das beabsichtigte Rotationsverhalten leicht erhalten werden kann.

In jedem Motor mit einem Kern mit dem oben beschriebenen Aufbau wird vorzugsweise die Ausdehnung in radialer Richtung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen der Zahnabschnitte zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt jedes Zahnabschnitts, wo der Zahnabschnitt aus den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, etwa (L1-L2)/2 von der entsprechenden Magnetflusskonvergierungsfläche entfernt gewählt, oder mit anderen Worten im wesentlichen gleich der Breite einer Halbseite des Zahnabschnitts, da hierdurch, zusätzlich zu der oben beschrieben Verhinderung einer magnetischen Sättigung, der Spulenraum gesichert und die Wicklung der Spule vereinfacht wird.

Darüber hinaus kann bei dem oben beschriebenen Motor mit Kern die Herstellung dadurch vereinfacht werden, dass eine Rückwandfläche jedes der Zahnabschnitte auf der zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite im wesentlichen flach ausgebildet wird.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen deutlich, in denen diverse Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Aufbaus eines Sechs-poligen Ankerkerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Rotors unter Verwendung des in Fig. 1 gezeigten Ankerkerns in zusammengebautem Zustand;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Statorkerns gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand;
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen Zahnform und Cogging-Pegel;
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung von Cogging-Wellenformen mit und ohne Blindschlitze;
Fig. 6 eine Vorderansicht eines Statorkerns gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Statorkerns gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand;
Fig. 8 eine Vorderansicht eines Statorkerns gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand;
Fig. 9 eine horizontale Querschnittsansicht eines beispielhaften Aufbaus eines Motors mit Kern gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 10 eine vertikale Querschnittsansicht des in Fig. 9 gezeigten Motors mit Kern;
Fig. 11 eine Vorderansicht eines Aufbaus eines in dem Motor mit Kern gemäß Fig. 9 verwendeten Ankerkerns; und
Fig. 12 eine horizontale Querschnittsansicht eines beispielhaften Aufbaus eines Motors mit Kern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Zunächst weist die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einen Sechs-poligen Ankerkern 10 auf, der in einem Bürstenmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird (siehe Fig. 9 und Fig. 10 für den Gesamtaufbau des Motors), wobei der Ankerkern 10 sechs in der umfangsseitigen Richtung angeordnete Schenkelpole 11 aufweist. Jeder der Schenkelpole 11 weist einen Kernrippenabschnitt 11b auf, der sich in der radialen Richtung auswärts von einem ringförmigen zentralen Basisabschnitt 11a aus radial erstreckt, wobei um jeden der Kernrippenabschnitte 11b eine Spulenwicklung 12 gewickelt ist.
An dem Endabschnitt auf der in radialer Richtung äußeren Seite jedes der Kernrippenabschnitte 11b, die jeden der Schenkelpole 11 bilden, befindet sich ein Zahnabschnitt 11c, der sich im wesentlichen dreieckförmig oder fächerförmig von dem entsprechenden Kernrippenabschnitt 11b zu jeder Seite in Kreisumfangsrichtung erstreckt. Jeder der Zahnabschnitte 11c weist an der Stirnfläche der Außenseite, in deren Richtung sich der Kernrippenabschnitt 11b erstreckt (radiale Richtung), eine Magnetflusskonvergierungsfläche 11c1 auf, und jede der Magnetflusskonvergierungsflächen 11c1 ist derart angeordnet, dass sie sich in radialer Richtung in unmittelbarer Nähe zu einem (nicht gezeigten) zylindrischen Statormagneten befindet, der im allgemeinen den Ankerkern 10 umgibt.
Eine Rückenwandfläche 11c2 erstreckt sich an dem äußeren Ende in radialer Richtung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 11c1 jedes Zahnabschnittes 11c. Jede der Rückenwandflächen 11c2 ist mit einer flachen Oberfläche ausgebildet, die sich entlang einer im wesentlichen geraden Linie erstreckt, um jedes Ende in Umfangsrichtung jeder Magnetflusskonvergierungsfläche 11c1 mit einer entsprechenden Seitenwandfläche in der Umfangsrichtung des entsprechenden Kernrippenabschnitts 11b fest zu verbinden. Jede der flachen Rückenwandflächen 11c2 weist eine Neigung auf, die sich in radialer Richtung in einem vorbestimmten Winkel erstreckt, so dass die Rückenwandfläche 11c2 die entsprechende Seitenwandfläche in Umfangsrichtung des entsprechenden Kernrippenabschnitts 11b an einem Basisvereinigungsabschnitt A schneidet.
Wenn die Ausdehnung der Tangente an jede der Magnetflusskonvergierungsflächen 11c1 in Umfangsrichtung jedes Zahnabschnittes 11c L1 beträgt und die Ausdehnung jedes Kernrippenabschnittes 11b in der Richtung senkrecht zu der Richtung, in die sich der Kernrippenabschnitt 11b erstreckt (radiale Richtung), L2 beträgt, wird die Position des Basisvereinigungsabschnittes A an jedem der Zahnabschnitte 11c, wo der Zahnabschnitt 11c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 11b trifft, folgendermaßen erhalten: Die Position des Basisvereinigungsabschnittes A in radialer Richtung wird auf einen Abstand (L1-L2)/2 oder weiter weg von der entsprechenden Magnetflusskonvergierungsfläche 11c1, welches die am weitesten außenliegende Umfangsfläche des entsprechenden Zahnabschnittes 11c ist, und in radialer Richtung hin zum Zentrum gesetzt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Position durch eine Größe bestimmt, die zu (L1-L2)/2 äquivalent ist.
Insbesondere kann dann, wenn eine Ausdehnung von einer Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche von jedem der Zahnabschnitte 11c bis zu einer Position, bei der der Zahnabschnitt 11c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 11b trifft, mit anderen Worten, eine Ausdehnung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 11c1 jedes Zahnabschnittes 11c zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A, wo der Zahnabschnitt 11c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 11b trifft, L3 beträgt, und wenn die Breitenausdehnung einer Halbseite jedes der Zahnabschnitte 11c L4 beträgt, die Ausdehnung L3 gleich der Breitenausdehnung L4 sein (d. h. L3 : L4 = 1), oder größer als L4 sein (L3 ≥ L4). Im Ergebnis tritt praktisch keine magnetische Sättigung an irgendeiner der Magnetflusseintritts-/-austrittsflächen in einem der Basisvereinigungsabschnitte A auf, wo jeder der Zahnabschnitte 11c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 11b trifft, wodurch Eigenschaften wie Cogging, Drehmoment-Rippeln und gegenelektromotorische Spannungsstörungen reduziert werden und das Rotationsverhalten verbessert wird.
Währenddessen wird eine Schlitzbreite S zwischen benachbarten Zahnabschnitten 11c der Schenkelpole 11 auf einen kleineren Wert als die Breitenausdehnung L4 (L4 = L1-L2)/2) einer Halbseite jedes der Zahnabschnitte 11c (S < L4) gesetzt.
Ferner sind bei der vorliegenden Ausführungsform Blindschlitze DS auf jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 11c1 des Zahnabschnittes 11c als Gegenmaßnahme gegen Cogging vorgesehen. Die Blindschlitze DS sind konkav geformt, so dass Abschnitte der Magnetflusskonvergierungsfläche 11c1 abgesenkt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an jedem Zahnabschnitt 11c zwei Blindschlitze DS ausgebildet, wobei die Blindschlitze DS an zwei Stellen symmetrisch bezüglich der Mitte in Umfangsrichtung jedes Zahnabschnittes 11c ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist die Anzahl von Blindschlitzen DS, die pro Kernpol vorgesehen ist, ein ganzzahliger Wert, der gleich groß oder kleiner als ein Drittel der Anzahl von Kernpolen (beispielsweise sechs Pole gemäß der vorliegenden Ausführungsform) ist, wobei vorzugsweise die Breitenausdehnung in Umfangsrichtung jedes der Blindschlitze DS kleiner als die Schlitzbreite S zwischen benachbarten Polen ist. Ferner kann die Tiefe jedes der Blindschlitze DS vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 mm-0,8 mm liegen; insbesondere weist jeder der Blindschlitze DS gemäß der vorliegenden Erfindung eine Breite von 2 mm und eine Tiefe von 0,25 mm auf.
In Fig. 3 ist ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der ein Sechs-poliger Statorkern 20 in einem bürstenlosen Motor in Innenanker- Bauweise verwendet wird. Der Statorkern 20 weist sechs Schenkelpole 21 auf, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Jeder der Schenkelpole 21 weist einen Kernrippenabschnitt 21b auf, der sich in radialer Richtung zur Mitte hin von einem äußeren Basisabschnitt 21a erstreckt, wobei eine Spulenwicklung 22 um jeden der Kernrippenabschnitte 21b gewickelt ist.
An dem Endabschnitt zur Mitte in radialer Richtung jedes der Kernrippenabschnitte 21b, die jeden der Schenkelpole 21 bilden, ist ein Zahnabschnitt 21c vorgesehen, der sich fächerförmig in jeder umfangsseitigen Richtung hin erstreckt, wobei der entsprechende Kernrippenabschnitt 21b in der Mitte liegt. Jeder der Zahnabschnitte 21c weist an einer Endfläche der Innenseite in der Richtung, in der sich der Kernrippenabschnitt 21b erstreckt (radiale Richtung), eine Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 auf, und jede der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 ist so angeordnet, dass sie in radialer Richtung zu einem in der Mitte angeordneten (nicht gezeigten) Ankermagneten dicht benachbart ist.
Eine Rückwandfläche 21c2 am gegenüberliegenden Ende jeder Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c ist mit einer flachen Oberfläche ausgebildet, die sich entlang einer im wesentlichen geraden Linie von jedem Ende in Umfangsrichtung der Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 zu einem Punkt auf einer entsprechenden Seitenwandfläche in Umfangsrichtung des entsprechenden Kernrippenabschnitts 21b erstreckt. Jede der flachen Rückwandflächen 21c2 erstreckt sich diagonal in einem geeigneten Winkel zur radialen Richtung, so dass die Rückwandflächen 21c2 die entsprechende Seitenwandfläche des entsprechenden Kernrippenabschnitts 21b in der Umfangsrichtung an einem Basisvereinigungsabschnitt A schneidet.
Wenn man die Breitenausdehnung in Umfangsrichtung der Tangente an jede der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c als L1 bezeichnet, während die Breitenausdehnung jedes der Kernrippenabschnitte 21b in der Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich der Kernrippenabschnitt 21b erstreckt (radiale Richtung) L2 beträgt, wird die Position des entsprechenden Basisvereinigungsabschnitts A in radialer Richtung, wo der Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, als (L1-L2)/2 oder in radialer Richtung auswärts weiter weg von der entsprechenden Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 gesetzt, welche die am weiteste innen liegende Umfangsfläche des entsprechenden Zahnabschnittes 21c ist.
Mit anderen Worten kann die Abmessung in radialer Richtung von einer Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche jedes der Zahnabschnitte 21c bis zu einem Abschnitt, bei dem der Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, d. h. die Ausdehnung in radialer Richtung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A, wo der Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, gleich (1 : 1) oder größer als die Breitenausdehnung der Halbseite des Zahnabschnittes 21c sein. Infolgedessen tritt praktisch keine magnetische Sättigung in irgendeinem der Basisvereinigungsabschnitte A ein, wo jeder der Zahnabschnitte 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft; hierdurch werden Leistungskennwerte hinsichtlich Cogging, Drehmoment-Rippeln und gegenelektromotorischer Spannungsstörung verbessert.
Wenn beispielsweise, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Ausdehnung R (horizontale Achse in mm) in radialer Richtung vom Zentrum des Ankerkerns 20 zu jedem der Basisvereinigungsabschnitte A variiert wird, ändert sich der dem R-Wert entsprechende Cogging-Pegelwert C (vertikale Achse in Nm), wie durch die Linie "1" bezeichnet ist. Die Linie "1" zeigt Abweichungen, die auftreten, wenn Blindschlitze DS, wie sie später beschrieben werden, nicht verwendet werden.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird die Ausdehnung in radialer Richtung vom Zentrum des Ankerkerns 20 zu jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c auf 21,5 mm gesetzt, die Ausdehnung {(L1-L2)/2} in radialer Richtung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A wird auf 4,2 mm gesetzt, und die Ausdehnung R in radialer Richtung vom Zentrum des Ankerkerns 20 zu jedem der Basisvereinigungsabschnitte A wird auf 25,7 mm gesetzt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Cogging-Pegelwert C in der Nähe des Wertes R = 25,7 mm virtuell gleich null, was bedeutet, dass kaum Cogging auftritt. Positionen in der Nähe von R = 25,7 mm sind Positionen, in denen die Ausdehnung in radialer Richtung von jeder Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A, bei dem der Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, nahezu gleich (1 : 1) der Breitenausdehnung einer Halbseite des Zahnabschnittes 21c ist.
Ferner ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eine Schlitzbreite S zwischen zwei benachbarten Zahnabschnitten 21c der Schenkelpole 21 auf einen Wert gesetzt, der kleiner als die Breitenausdehnung (L1-L2)/2 einer Halbseite jedes Zahnabschnittes 21c ist, während gleichzeitig Blindschlitze DS als Cogging-Gegenmaßnahme auf jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c so vorgesehen sind, dass jeder Blindschlitz DS einen Abschnitt der Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1 absenkt, wobei zwei Blindschlitze DS an jedem Zahnabschnitt 21c vorgesehen sind. Die Blindschlitze DS an zwei Stellen sind in Umfangsrichtung symmetrisch zum Zentrum jedes Zahnabschnittes 21c ausgebildet.
Der Cogging-Pegel wird beispielsweise gemäß der in Fig. 4 gezeigten Linie "2" dann weiter verbessert, wenn Blindschlitze DS wie oben beschrieben vorgesehen sind. Mit anderen Worten kann der Cogging-Pegel bei Vorhandensein von Blindschlitzen DS vorteilhaft verbessert werden, indem die Position in radialer Richtung jedes der Basisvereinigungsabschnitte A, bei dem jeder Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, auf etwa (L1-L2)/4 oder in radialer Richtung auswärts weiter entfernt von der entsprechenden Magnetflusskonvergierungsfläche 21c1, welches die am weitesten innen liegende Fläche des Zahnabschnittes 21c ist, gesetzt wird. Im Ergebnis wird die Wirkung der Blindschlitze DS gleichmäßiger entfaltet und der Cogging-Pegel wird in vorteilhafter Weise verbessert.
Mit anderen Worten wird beispielsweise, wenn die Ausdehnung in radialer Richtung vom Zentrum des Ankerkerns 20 zu jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 jedes Zahnabschnittes 21c auf 21,5 mm gesetzt wird, während die Ausdehnung {(L1-L2)/4} in radialer Richtung von jeder der Magnetflusskonvergierungsflächen 21c1 zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A, bei dem der Zahnabschnitt 21c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 21b trifft, auf 2,1 mm gesetzt wird, die Ausdehnung R in radialer Richtung vom Zentrum des Ankerkerns 20 zu dem Basisvereinigungsabschnitt A auf 23,6 mm gesetzt, und der Wert des Cogging-Pegels in der Umgebung von R = 23,6 mm wird verbessert und auf einen niedrigen Pegel reduziert.
Ferner beträgt gemäß Fig. 5 die Periode der Cogging- Wellenform, die bei Blindschlitzen (Linie "2") auftritt, etwa die Hälfte der Periode der Cogging-Wellenform, die ohne Blindschlitze (Linie "1") auftritt, und der Absolutwert des Cogging-Pegels mit Blindschlitzen ist ebenfalls signifikant niedriger als der ohne Blindschlitze.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Positionen der Blindschlitze DS bezüglich deren Positionen in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 verändert wurden, so dass zwei Blindschlitze DS, die an zwei Stellen jedes Zahnabschnittes 21c ausgebildet sind, in Umfangsrichtung asymmetrisch bezüglich des Zentrums jedes Zahnabschnittes 21c angeordnet sind. Mittels Änderungen der Positionen oder der Größe der Blindschlitze kann die Periode und/oder die Größe der Cogging-Wellenformen in geeigneter Weise innerhalb eines bestimmten Bereichs verändert werden, was eine optimale Konstruktion hinsichtlich der Umlaufbewegung des Motors, der Rotationsrichtung und/oder der Rotationslast ermöglicht.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der ein Neun-poliger Statorkern 30 in einem bürstenlosen Motor in Innenanker-Bauweise verwendet wird, wobei eine Ausdehnung von einer Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche jedes Zahnabschnitts 21c jedes Schenkelpols 31 zu einem Punkt, bei dem der Zahnabschnitt 31c auf einem entsprechenden Kernrippenabschnitt 31b trifft, d. h. eine Ausdehnung L5 in radialer Richtung von jeder Magnetflusskonvergierungsfläche 31c1 jedes Zahnabschnittes 31c zu einem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt A, wo der Zahnabschnitt 31c auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt 31b trifft, gleich (1 : 1) oder größer als eine Breitenausdehnung L6 einer Halbseite des Zahnabschnittes 31c ist.
Ferner ist in Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der zwei Blindschlitze DS an zwei Stellen an jedem Pol der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform können ebenfalls Wirkungen ähnlich zu den oben beschriebenen erhalten werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei einem Motor mit Kern gemäß der vorliegenden Erfindung ein Basisvereinigungsabschnitt des Zahnabschnittes, bei dem der Zahnabschnitt auf einen entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, an einer Position angeordnet, die von einer entsprechenden Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes um einen Abstand gleich oder größer einem vorbestimmten Abstand in radialer Richtung entfernt ist; ferner ist die Ausdehnung von einer Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche des Zahnabschnittes zu einem Punkt, bei dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, d. h. die Ausdehnung von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes zum Basisvereinigungsabschnitt, bei dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, gleich oder größer als die Breitenausdehnung einer Halbseite der Magnetflusskonvergierungsfläche. Im Ergebnis tritt an der Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche praktisch keine magnetische Sättigung an dem Basisvereinigungsabschnitt auf, bei dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, wodurch Leistungskennwerte hinsichtlich Cogging, Drehmoment-Rippeln und gegenelektromotorischer Spannungsstörung verbessert werden. Infolgedessen kann bei geringem Kostenaufwand ein Motor mit Kern erhalten werden, der ein vorteilhaftes Rotationsverhalten aufweist.
Ferner wird dadurch, dass der Basisvereinigungsabschnitt jedes der Zahnabschnitte, bei dem der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, auf eine von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes um einen Abstand gleich oder größer einem vorbestimmten Abstand in radialer Richtung entfernte Position gesetzt wird, und dadurch, dass die Ausdehnung der Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche des Zahnabschnittes, bis der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, d. h. die Ausdehnung der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes bis zu dem entsprechenden Basisvereinigungsabschnitt, wo der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, auf einen Wert gesetzt wird, der so groß wie erforderlich oder größer als zum Erzielen des Effekts der Blindschlitze erforderlich ist, eine magnetische Sättigung an der Magnetflußeintritts-/-austrittsfläche des Basisvereinigungsabschnittes, wo der Zahnabschnitt auf den entsprechenden Kernrippenabschnitt trifft, hinreichend beschränkt, so dass der Effekt der Blindschlitze nicht behindert wird, wodurch die Rotations- Leistungsfähigkeit vergrößert wird; folglich kann mittels eines einfacheren Aufbaus und bei geringem Kostenaufwand ein Motor mit Kern erhalten werden, der ein vorteilhaftes Rotationsverhalten aufweist.
Ferner können die oben beschriebenen Wirkungen noch weiter verstärkt werden, wenn eine Rückwandfläche jedes der Zahnabschnitte auf der gegenüberliegenden Seite der Magnetflusskonvergierungsfläche so ausgebildet wird, dass sie zur Vereinfachung der Herstellung der Kerne im wesentlichen flach ist.

Claims

1. Motor mit Kern, mit einem eine Mehrzahl von Schenkelpolen aufweisenden Kern, wobei jeder der Schenkelpole einen eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen der Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Basisabschnitt und einen mit dem Zahnabschnitt an dem Basisabschnitt des Zahnabschnitts fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zu einer Richtung ist, in welcher sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, wobei der Basisabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung im wesentlichen (L1-L2)/2 oder weiter entfernt angeordnet ist.

2. Motor mit Kern, nach Anspruch 1, wobei der Basisabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung im wesentlichen (L1-L2)/2 entfernt angeordnet ist.

3. Motor mit Kern, nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes eine gekrümmte Oberfläche aufweist, die keinerlei Blindschlitze zur Regelung eines Cogging-Drehmomentes aufweist.

4. Motor mit Kern, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen flache Rückwandfläche auf der zu der Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist.

5. Motor mit Kern, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zahnabschnitt im wesentlichen fächerförmig mit einer die Magnetflusskonvergierungsfläche definierenden gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist, wobei ein sich verengender Basisvereinigungsabschnitt mit dem Kernrippenabschnitt fest verbunden ist, und wobei im wesentlichen flache Rückwandflächen sich in einem Winkel bezüglich des Kernrippenabschnittes erstrecken und die gekrümmte Oberfläche und den sich verengenden Basisvereinigungsabschnitt fest miteinander verbinden.

6. Motor mit Kern, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kernrippenabschnitt sich in radialer Richtung erstreckende Seitenwandflächen aufweist, und wobei der Zahnabschnitt im wesentlichen flache Rückwandflächen auf der gegenüberliegenden Seite der Magnetflusskonvergierungsfläche aufweist, wobei die Rückwandflächen sich mit den jeweiligen Seitenwandflächen des Kernrippenabschnittes in einem Winkel schneiden.

7. Motor mit Kern, mit einem eine Mehrzahl von Schenkelpolen aufweisenden Kern, wobei jeder der Schenkelpole einen eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit Blindschlitzen zur Cogging-Drehmoment-Regelung und mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen der Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Basisvereinigungsabschnitt, und einen mit dem Zahnabschnitt am Basisvereinigungsabschnitt des Zahnabschnittes fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zur Richtung ist, in der sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, und wobei der Basisvereinigungsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung im wesentlichen (L1-L2)/4 oder weiter entfernt angeordnet ist.

8. Motor mit Kern, nach Anspruch 7, wobei der Basisvereinigungsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die im wesentlichen (L1-L2)/4 in radialer Richtung von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes entfernt ist.

9. Motor mit Kern, nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen flache Rückwandfläche auf der zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist.

10. Kern für einen Motor, wobei der Kern wenigstens einen Schenkelpol mit einem eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einem gegenüberliegend zu der Magnetflusskonvergierungsfläche angeordneten Basisabschnitt und einem mit dem Zahnabschnitt an dem Basisabschnitt des Zahnabschnittes fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, welche orthogonal zu einer Richtung ist, in welcher sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, und wobei der Basisabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung etwa (L1-L2)/2 oder weiter entfernt ist.

11. Kern für einen Motor, nach Anspruch 10, wobei der Basisabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung etwa (L1-L2)/2 entfernt angeordnet ist.

12. Kern für einen Motor, nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes eine gekrümmte Fläche aufweist, die keinerlei Blindschlitze zur Cogging-Drehmoment-Regelung aufweist.

13. Kern für einen Motor, nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen flache Rückwandfläche auf der zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist.

14. Kern für einen Motor, nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen dreieckige Form mit einer die Magnetflusskonvergierungsfläche definierenden gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei mit dem Kernrippenabschnitt ein sich verengender Basisvereinigungsabschnitt fest verbunden ist und wobei im wesentlichen flache Rückflächen sich in einem Winkel bezüglich des Kernrippenabschnittes erstrecken und die gekrümmte Oberfläche und den sich verengenden Basisvereinigungsabschnitt miteinander verbinden.

15. Kern für einen Motor, nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Kernrippenabschnitt sich in radialer Richtung erstreckende Seitenwandflächen aufweist, und wobei der Zahnabschnitt im wesentlichen flache Rückwandflächen auf der zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die Rückwandflächen sich in einem Winkel mit der jeweiligen Seitenwandfläche des Kernrippenabschnitts schneiden.

16. Kern für einen Motor, wobei der Kern wenigstens einen Schenkelpol mit einem eine Magnetflusskonvergierungsfläche mit Blindschlitzen zur Cogging-Drehmomentregelung und mit einer Breite L1 in Umfangsrichtung definierenden Zahnabschnitt, einen zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegend angeordneten Basisvereinigungsabschnitt und einen mit dem Zahnabschnitt an dem Basisvereinigungsabschnitt des Zahnabschnittes fest verbundenen Kernrippenabschnitt aufweist, wobei der Kernrippenabschnitt eine Breite L2 in einer Richtung aufweist, die orthogonal zur Richtung ist, in welcher sich der Kernrippenabschnitt radial erstreckt, wobei der Basisvereinigungsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung etwa (L1-L2)/4 oder weiter entfernt angeordnet ist.

17. Kern für einen Motor, nach Anspruch 16, wobei der Basisvereinigungsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von der Magnetflusskonvergierungsfläche des Zahnabschnittes in radialer Richtung etwa (L1-L2)/4 entfernt angeordnet ist.

18. Kern für einen Motor, nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen flache Rückwandfläche auf der zur Magnetflusskonvergierungsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist.

19. Kern für einen Motor, nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Zahnabschnitt eine im wesentlichen dreieckige Form mit einer die Magnetflusskonvergierungsfläche definierenden gekrümmten Oberfläche aufweist, wobei ein sich verengender Basisvereinigungsabschnitt mit dem Kernrippenabschnitt fest verbunden ist und im wesentlichen flache Rückwandflächen sich in einem Winkel bezüglich des Kernrippenabschnittes erstrecken und die gekrümmte Oberfläche und den sich verengenden Basisvereinigungsabschnitt fest miteinander verbinden.

20. Kern für einen Motor, nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Kernrippenabschnitt sich in radialer Richtung erstreckende Seitenwandflächen aufweist, und wobei der Zahnabschnitt im wesentlichen flache Rückwandflächen auf der gegenüberliegenden Seite der Magnetflusskonvergierungsfläche aufweist, wobei die Rückwandflächen sich in einem Winkel mit den entsprechenden Seitenwandflächen des Kernrippenabschnittes schneiden.