DE112009001148B4

DE112009001148B4 - Rotierende elektrische Maschine und Lüfter, welcher diese verwendet

Info

Publication number: DE112009001148B4
Application number: DE112009001148.9T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Arita; Masaya Inoue; Masahiro Iezawa; Hayato Yashino; Kazuhiko Baba; Hitoshi Kawaguchi; Toshihiko Miyake
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2029-04-29
Also published as: CN102017373B; US8648514B2; US20110070108A1; DE112009001148T5; WO2009136574A1; CN102017373A; JP4999990B2; JPWO2009136574A1

Abstract

Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6, 6B, 6D), welcher enthält: einen Statorkern (7; 7B; 7D), welcher ein erstes Kernpaar (30) enthält, welches derart aufgebaut ist, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A) bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie bei einem vorbestimmten Abstand axial getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7; 7B; 7D) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von dem ersten Statorkern (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2; 2B) welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4, Anspruch 5 und Anspruch 6 und auf einen Lüfter, welcher diese verwendet, gemäß Anspruch 11.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Elektromotoren, welche einen Permanentmagneten haben, welcher auf einem Stator angeordnet ist, enthalten einen Statorkern, welcher durch ein Laminieren von dünnen Statorplatten an zwei axialen Enden von einem ringförmigen Permanentmagneten, welcher axial magnetisiert wurde, aufgebaut ist, und einen Rotor, welcher durch Laminieren von vorstehenden, polförmigen dünnen Laminierungsplatten aufgebaut ist, so dass vorstehende Pole bei einem halben Abstand bei einem Nord-(N)-Polende und einem Süd-(S)-Polende eines Magnetpols versetzt sind, welcher durch einen Permanentmagneten erzeugt ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Eine Vorrichtung der eingangs angesprochenen Art ist auch aus der DE 28 23 313 A1 und der DE 29 51 407 C1 bekannt.
ZITIERUNGSLISTE
PATENT-LITERATUR

Patent-Literatur 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP H 08-214519 A

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, WELCHES DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN IST
Bei herkömmlichen Elektromotoren wird, weil ein Permanentmagnet zwischen einem Statorkern gehalten wird, welcher in zwei Sektionen unterteilt ist, und axial magnetisiert ist, der Magnetfluss von dem Permanentmagneten derart fließen, so dass er von dem N-Pol des Permanentmagneten in den N-Pol-Statorkern eintritt, an einem ersten Ende des Rotors von zahnförmigen Abschnitten des N-Pol-Statorkerns in die vorstehenden Pole eintritt, durch den Rotor an ein zweites Ende fließt, von den vorstehenden Polen an dem zweiten Ende des Rotors aus in den S-Pol-Statorkern eintritt, und zum S-Pol des Permanentmagneten zurückkehrt.
Da die dünnen Statorplatten, welche den Statorkern bilden, mit einer Isolierbeschichtung beschichtet sind, bilden nun die Isolierbeschichtungen, welche zwischen den laminierten dünnen Statorplatten vorliegen, Magnetspalte, welche einen Faktor bilden, welcher den Magnetwiderstand erhöht. Daraus folgend steigt der Magnetwiderstand in Richtung der Laminierung der dünnen Statorplatten im N-Pol- und S-Pol-Statorkern an, wenn die Anzahl von gestapelten Platten zunimmt. Da der Magnetfluss axial von den Permanentmagneten aus fließt und durch den N-Pol-Statorkern in Richtung der Laminierung der dünnen Statorplatten fließt, kann der Magnetfluss somit nicht tief in den N-Pol-Statorkern eintreten, und fließt radial innerhalb durch die dünnen Statorplatten nahe des Permanentmagneten des N-Pol-Statorkerns. Mit anderen Worten, besteht bei herkömmlichen Elektromotoren ein Problem darin, dass der Magnetfluss von dem Permanentmagneten beim Fluss nahe des Permanentmagneten in die zwei Statorkerne vorgespannt wird, wodurch der wirksame Magnetfluss reduziert wird und die Wirksamkeit verringert wird.
Die Größte des wirksamen Magnetflusses ist proportional zum Magnet-Querschnittsbereich, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten ist. Bei herkömmlichen Elektromotoren wird, weil der Permanentmagnet axial magnetisiert wird, der Querschnitt, welcher senkrecht zur Magnetisierung des Permanentmagneten ist, durch eine ringförmige Oberfläche gebildet, welche eine vorbestimmte radiale Breite hat, welche um eine Mittenachse von einer Drehwelle zentriert ist. Um die Größe des wirksamen Magnetflusses bei herkömmlichen Elektromotoren zu erhöhen, das heißt, um den Magnet-Querschnittsbereich zu erhöhen, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten ist, ist es somit notwendig, die radiale Breite des Permanentmagneten zu erhöhen, das heißt, eine Differenz zwischen einem inneren Durchmesser und einem äußeren Durchmesser. Wenn der innere Durchmesser aus Gründen eines Rotor-Drehmoments auf eine bestimmte Größe beschränkt ist, ist es notwendig, den äußeren Durchmesser des Permanentmagneten zu erhöhen, woraus resultiert, dass der äußere Durchmesser des elektrischen Drehmotors selber erhöht wird.
Wenn ein Hochgeschwindigkeitsmotor, welcher 70.000 bis 100.000 Umdrehungen pro Minute erzielt, mit einem Lüfter zusammengefasst wird, ist es insbesondere notwendig, den Lüfter-Durchmesser aufgrund von Beanspruchungen zu reduzieren, welche aus Zentrifugalkräften herrühren, woraus eine Tendenz resultiert, dass der Ausstoßluftkanal des Lüfters in Bezug auf seinen Durchmesser ebenfalls reduziert wird. Wenn im Gegensatz dazu der Durchmesser des Motors groß ist, wird der Ausstoßluftkanal des Lüfters behindert, und besteht eine Notwendigkeit darin, den Entwurf derart anzupassen, dass sich die Positionen des Ausstoßluftkanals und des Motors nicht gegenseitig stören.
Wenn die Integration eines Axialfluss-Lüfters mit kleinem Durchmesser und eines Motors in Betracht gezogen wird, und der Motor intern an einer Innenumfangsseite des Luftkanals des Lüfters untergebracht wird, ist es beispielsweise wünschenswert, den Motor-Außendurchmesser zusammen mit dem Lüfter-Durchmesser des Axialfluss-Lüfters zu reduzieren, wobei ein Problem darin besteht, dass bei herkömmlichen Elektromotoren eine ausreichende Reduktion des Außendurchmessers nicht erzielt werden kann, und insbesondere ungünstig bei Hochgeschwindigkeits-Lüfter-Motoranwendungen anzuwenden sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmotor, welcher eine erhöhte Wirksamkeit, eine reduzierte Größe und eine erhöhte Geschwindigkeit erzielt, indem eine Magnetisierungsrichtung eines Permanentmagneten in eine radiale Richtung erstellt wird, um den Magnet-Querschnittsbereich zu erhöhen, ohne radiale Ausmaße zu erhöhen, und eine ungleichförmige Verteilung des Magnetflusses zu beseitigen, welcher durch einen Statorkern fließt, und um eine wirksame Magnetflussgröße sicherzustellen, und einen Lüfter bereitzustellen, welcher diesen verwendet.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine rotierende elektrische Maschine bzw. ein elektrischer Drehmotor gemäß Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4, Anspruch 5 und Anspruch 6 bereitgestellt.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein erster Statorkern und ein zweiter Statorkern derart angeordnet, so dass sie axial um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, und ist ein erster Permanentmagnet, welcher magnetisch derart ausgerichtet ist, so dass eine Magnetisierungsrichtung in einer ersten radialen Richtung ist, auf einer äußeren Umfangsoberfläche von einer Kern-Rückseite eines ersten Statorkerns angeordnet. Somit kann ein magnetischer Querschnittsbereich, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten ist, erhöht werden, indem axiale Ausmaße erhöht werden, ohne dass die radialen Ausmaße des ersten Permanentmagneten geändert werden. Weil die Größe des wirksamen Magnetflusses hierdurch sichergestellt werden kann, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden, kann auf einfache Art und Weise ein elektrischer Drehmotor erzielt werden, welcher bei kompakten Hochgeschwindigkeits-Motor-Anwendungen verwendet werden kann.
Zusätzlich ist ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement derart angeordnet, dass es sich axial erstreckt, so dass es die äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten und die äußere Umfangsoberfläche der Kern-Rückseite des zweiten Statorkerns verbindet. Wenn die Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten radial nach außen gerichtet ist, fließt somit der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten axial durch das Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement zum zweiten Statorkern, und fließt gleichförmig in den zweiten Statorkern. Wenn die Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten radial nach innen gerichtet ist, fließt der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten gleichförmig durch den ersten Statorkern, fließt radial nach innen durch den ersten Rotorkern des Rotors, tritt in die Drehwelle ein, fließt axial durch die Drehwelle zum zweiten Rotorkern, und fließt radial gleichförmig nach außen durch den zweiten Rotorkern und den zweiten Statorkern. Daraus folgend kann, weil Reduktionen in der Größe des wirksamen Magnetflusses, welche von dem Magnetfluss herrühren, welcher vorgespannt zu Flächenendabschnitten des ersten und zweiten Statorkerns fließt, das heißt, zu einer Mitte des ersten Kernpaares, unterdrückt werden, ein hochwirksamer elektrischer Drehmotor erzielt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
3 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Längsschnittansicht, welche Wirkungen aufgrund eines dritten Permanentmagneten im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
5 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung erläutert;
9 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert;
11 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine Längsschnittansicht, welche Wirkungen aufgrund eines dritten Permanentmagneten im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung erläutert;
13 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung erläutert;
17 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses im elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung erläutert;
19 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung erläutert;
20 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung erläutert;
21 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung erläutert;
24 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung erläutert;
25 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen Lüfter gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche den Luftfluss in dem Lüfter gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung erläutert;
27 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen Lüfter gemäß Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
28 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche den Luftfluss in einem Lüfter gemäß Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung erläutert.
BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen des elektrischen Drehmotors gemäß der Erfindung unter Verwendung der Zeichnung erläutert.
Ausführungsform 1
1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung anzeigt, und 2 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 1 und 2 ist ein elektrischer Drehmotor 100 eine synchrone Drehmaschine, welche Permanentmagneten hat, und enthält: einen Rotor 2, welcher koaxial an einer Drehwelle 1 befestigt ist, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet ist; einen Stator 6, welcher durch Befestigen einer Statorspule 10 ausgebildet ist, welche als eine Drehmoment-Erzeugungs-Antriebsspule auf einen Statorkern 7 wirkt, welcher koaxial derart angeordnet ist, dass er den Rotor 2 umgibt; einen ersten Permanentmagneten 14, welcher als ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement wirkt, welches eine magnetomotorische Feldkraft erzeugt; und einen Rahmen 16, welcher den Rotor 2, den Stator 6 und den ersten Permanentmagneten 14 intern unterbringt und hält. Der Rahmen 16 ist hier beispielsweise zu einer zylindrischen Form unter Verwendung eines magnetischen Materials, wie beispielsweise Eisen, usw., vorbereitet, und wirkt ebenfalls als ein axiales Magnetpfad-Ausbildungselement.
Der Rotor 2 enthält: einen ersten und zweiten Rotorkern 3 und 4, welche beispielsweise durch ein Laminieren und Integrieren einer hohen Anzahl von magnetischen Stahlplatten, welche in einer vorbestimmten Form ausgebildet sind, vorbereitet sind; und eine scheibenförmige Trennwand 5, welche durch ein Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von magnetischen Stahlplatten vorbereitet ist, und wobei eine Drehwellen-Einsetzöffnung durch eine zentrale Axialposition angeordnet ist. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind zu identischen Formen vorbereitet, und sind gebildet durch: zylindrische Basisabschnitte 3a und 4a, wobei eine Drehwellen-Einsetzöffnung durch eine zentrale Axialposition angeordnet ist; und beispielsweise vier vorragende Pole 3b und 4b, welche derart angeordnet sind, dass sie radial von äußeren Umfangsoberflächen von den Basisabschnitten 3a und 4a nach außen vorragen, wobei sie derart angeordnet sind, dass sie sich axial erstrecken, und wobei sie im Umfang bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind im Umfang durch einen Abschnitt von einem halben vorragenden Pol versetzt, sind in unmittelbarer Nähe, sich gegenüberliegend, angeordnet, wobei die Zwischenwand 5 zwischengesetzt ist, und sind an der Drehwelle 1 befestigt, welche in ihre Drehwellen-Einsetzöffnungen eingesetzt ist, um den Rotor 2 auszubilden.
Der Statorkern 7 enthält einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9, welche derart vorbereitet sind, dass sie axiale Dicken haben, welche gleich jenen des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 sind, indem eine hohe Anzahl von magnetischen Stahlplatten laminiert und integriert werden, welche derart ausgebildet sind, dass sie eine vorbestimmte Form haben. Der erste Statorkern 8 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 8a; und beispielsweise sechs Zähne 8b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 8a bei einem umfangsseitigen gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Es sind Schlitze 8c, welche an einer inneren Umfangsseite Öffnungen haben, zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 8b unterteilt. Der zweite Statorkern 9 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 9a; und beispielsweise sechs Zähne 9b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsseite von der Kern-Rückseite 9a bei einem umfangsseitigen gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Es sind Schlitze 9c, welche an einer inneren Umfangsseite Öffnungen haben, zwischen umfangsseitigen angrenzenden Zähnen 9b unterteilt. Der zweite Statorkern 9 ist hier derart vorbereitet, dass er eine ähnliche Form zu jener des ersten Statorkerns 8 hat, mit Ausnahme, dass dessen Außendurchmesser um eine Größe erhöht ist, welche gleich einer Dicke des ersten Permanentmagneten 14 ist.
Ein Abstandselement 12 ist in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener der Trennwand 5 ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem der Kern-Rückseite 9a ist, unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise eine rostbeständige Legierung oder Aluminium usw., und eines nicht-magnetischen Materials, wie beispielsweise ein synthetisches Kunstharz usw., wie beispielsweise ein Polyphenyl-Sulfit-Kunstharz usw. Der erste Permanentmagnet 14 ist in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener des ersten Statorkerns 8 ist, und wobei ein Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des ersten Statorkerns 8 ist, und welcher magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist.
Der erste und zweite Statorkern 8 und 9, welche auf diese Art und Weise aufgebaut sind, sind koaxial an gegenüberliegenden Seiten des Abstandselements 12 derart angeordnet, dass Umfangspositionen von den Zähnen 8b und 9b ausgerichtet sind und ein erstes Kernpaar bilden. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind derart angeordnet, dass sie jeweils an einer inneren Umfangsseite des ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9 positioniert sind. Zusätzlich ist der erste Permanentmagnet 14 derart angeordnet, dass er den ersten Statorkern 8 umgibt.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten auf Zähnen 8b und 9b, welche Paare ausbilden, welche sich axial gegenüberliegen, aufgebaut sind, ohne dass die Schlitze 8c und 9c auf ein „konzentriertes Wicklungsverfahren” überspannt werden. In 1 ist lediglich eine Einzelphasenspule 11, welche auf einer konzentrierten Wicklung auf einem einzelnen Paar von Zähnen 8b und 9b gewickelt ist, gezeigt, jedoch ist die Statorspule 10 tatsächlich durch Wickeln von drei Phasen (U, V und W) durch sequenzielles konzentriertes Wickeln, und dann einer Wiederholung zum zweiten Mal auf sechs Paaren von Zähnen 8b und 9b ausgebildet.
Der elektrische Drehmotor 100 ist derart aufgebaut, dass der Stator 6 formgepresst ist, und innerhalb des Rahmens 16 durch den ersten befestigten Permanentmagneten 14 gehalten ist, und wobei der Rotor 2 drehbar innerhalb des Stators 6 derart untergebracht ist, dass die Drehwelle 1 drehbar durch ein Paar von Endplatten (nicht gezeigt) gelagert ist. Eine äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 14 und eine äußere Umfangsoberfläche der Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 sind hier durch den Rahmen 16 verbunden.
Bei diesem elektrischen Drehmotor 100 ist, wie durch Pfeile in 2 angezeigt, ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss des ersten Permanentmagneten 14 von dem ersten Permanentmagneten 14 durch den Rahmen 16 zum zweiten Statorkern 9 fließt, und dann von dem Rahmen 16 durch den zweiten Statorkern 9, den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann von dem ersten Rotorkern 3 durch den ersten Statorkern 8 fließt und zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt. Somit treten Nord-(N)-Pole in den vorragenden Polen 3b des ersten Rotorkerns 3 auf und treten Süd-(S)-Pole in den vorragenden Polen 4b des zweiten Rotorkerns 4 auf. Weil die vorragenden Pole 3b und 4b des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 im Umfang bei einem Abstand eines halben vorragenden Pols versetzt sind, sind die N-Pole und die S-Pole hier, von einer Axialrichtung aus betrachtet, in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 und der Magnetfluss von der Statorspule 10 interagieren zur Erzeugung eines Drehmoments. Der elektrische Drehmotor 100 arbeitet als ein Nicht-Kommutator-Motor und arbeitet magnetisch auf eine ähnliche Art und Weise zu jener einer dynamoelektrischen Maschine eines Permanentmagneten mit konzentrierten Wicklungen, welche acht Pole und sechs Schlitze hat.
Da der erste Permanentmagnet 14 zu einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher den ersten Statorkern 8 umgibt, und magnetisch in einer radialen Richtung ausgerichtet ist, ist in Ausführungsform 1 ein Magnetpfad-Querschnitt, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ist, eine zylindrische Oberfläche, welche um die Mittenachse der Drehwelle 1 zentriert ist. Somit kann ein magnetischer Querschnittsbereich, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ist, erhöht werden, indem axiale Ausmaße erhöht werden, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden. Da die Größe des wirksamen Magnetflusses sichergestellt werden kann, indem der magnetische Querschnittsbereich erhöht wird, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden, kann daraus folgend ein elektrischer Drehmotor 100 verwendet werden, welche kompakt ist, und können Hochgeschwindigkeits-Motoranwendungen einfach erzielt werden.
Da der erste Permanentmagnet 14 zu einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher den ersten Statorkern 8 umgibt und magnetisch zu einer radialen Richtung ausgerichtet ist, und weil der Rahmen 16, welcher aus einem magnetischen Material erstellt ist, derart angeordnet ist, dass er die äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 14 und die äußere Umfangsoberfläche der Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 verbindet, sind in Ausführungsform 1 der erste Permanentmagnet 14 und der zweite Statorkern 9 magnetisch über den Rahmen 16 verbunden. Somit tritt der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 in den Rahmen 16 ein, fließt axial durch den Rahmen 16 und erreicht das Ende eines zweiten Statorkerns 9, und tritt von einem Bereich des Rahmens 16, welcher sich über eine gesamte axiale Länge des zweiten Statorkerns 9 erstreckt, in den zweiten Statorkern 9 ein. Der Magnetfluss fließt daher ungefähr gleichförmig durch jede der magnetischen Stahlplatten des zweiten Statorkerns 9. Da Reduktionen in der Größe des wirksamen Magnetflusses, welche aus dem Magnetfluss herrühren, welcher vorgespannt an gegenüberliegende Endabschnitte des ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9 fließt, das heißt zu einem Zentrum des ersten Kernpaars, unterdrückt werden, kann daraus folgend ein hochwirksamer elektrischer Drehmotor 100 erzielt werden.
Da der erste Permanentmagnet 14 zu einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, wird in Ausführungsform 1 die Befestigung des ersten Permanentmagneten 14 auf dem ersten Statorkern 8 vereinfacht, und kann die Größe des Magnetflusses ebenfalls erhöht werden.
Da der Rahmen 16, welcher unter Verwendung eines Magnetmaterials als ein axiales Magnetpfad-Ausbildungselement verwendet wird, ist es nicht notwendig, ein separates axiales Magnetpfad-Ausbildungselement vorzubereiten, welches die Reduktion von zahlreichen Bauteilen ermöglicht.
Ausführungsform 2
3 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 4 ist eine Längsschnittansicht, welche Wirkungen aufgrund eines dritten Permanentmagneten in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 3 ist ein Abstandselement 12A in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem einer Kern-Rückseite 8a ist, und ist ein dritter Permanentmagnet 18 in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine Axiallänge hat, welche gleich jener des Abstandselements 12A ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem eines ersten Permanentmagneten 14 ist, derart befestigt, dass es das Abstandselement 12A umgibt, und ist zwischen dem ersten Permanentmagneten 14 und einer Kern-Rückseite 9a eines zweiten Statorkerns 9 zwischengesetzt. Der dritte Permanentmagnet 18 ist magnetisch axial derart ausgerichtet, dass eine Magnetisierungsrichtung 19 davon von dem ersten Permanentmagneten 14 zu der Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 ausgerichtet ist.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 1 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 101, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von dem dritten Permanentmagneten 18 von der Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 aus in den Rahmen 16 eintritt, durch den Rahmen 16 zum ersten Permanentmagneten 14 fließt und über den ersten Permanentmagneten 14 zum dritten Permanentmagneten 18 zurückkehrt, wie durch eine strichpunktierte Linie in 4 angezeigt. Hier fließt der Magnetfluss vom dritten Permanentmagneten 18 durch den Rahmen 16 in umgekehrter Richtung zum Magnetfluss vom ersten Permanentmagneten 14, wodurch die magnetische Sättigung des Rahmens 16 verringert wird. Mit anderen Worten bildet der Permanentmagnet 18 ein Magnetsättigungs-Verringerungselement für das Axialmagnetpfad-Ausbildungselement.
Somit wird gemäß Ausführungsform 2, weil die magnetische Sättigung des Rahmens 16 verringert wird, die Größe des wirksamen Magnetflusses erhöht, wodurch eine Erhöhung der Ausgabe ermöglicht wird, und kann der Rahmen 16 ebenfalls dünner erstellt werden, wodurch eine Reduktion der Größe und des Gewichtes des elektrischen Drehmotors 101 ermöglicht wird.
Ausführungsform 3
Die Ausführungsform 3 ist auf eine ähnliche Art und Weise wie die obige Ausführungsform 1 aufgebaut, mit Ausnahme, dass ein erster Permanentmagnet durch eine Mehrzahl von Magnetkörpern gebildet ist, welche jeweils zu einer Streifenform vorbereitet sind, welche einen runden, bogenförmigen Querschnitt hat, welcher eine vorbestimmte Dicke hat.
5 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 5 ist ein erster Permanentmagnet durch streifenförmige Magnetkörper 20a bis 20h gebildet, welche runde, bogenförmige Querschnitte haben, welche eine Form haben, bei welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher einen oben beschriebenen zylindrischen Körper hat, beispielsweise in acht umfangsmäßig gleiche Sektionen unterteilt ist. Jeder der Magnetkörper 20a bis 20h ist magnetisch derart ausgerichtet, dass Magnetisierungsrichtungen davon radial nach außen gerichtet sind.
Wenn der Permanentmagnet zu einem einzelnen zylindrischen Körper vorbereitet ist, schwanken nun Magnetflussanteile, welche während der Umdrehung des Rotors mit dem Permanentmagneten interagieren, etwas, wodurch zusammen damit Wirbelstromverluste aufgrund der Schwankung des Magnetflusses im Permanentmagneten erzeugt werden.
Bei einem elektrischen Drehmotor 102, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, ist der Wirbelstrompfad, da der Permanentmagnet in eine Mehrzahl von Magnetkörpern 20a bis 20h unterteilt ist, ebenso simultan unterteilt, und werden die Wirbelströme daraus resultierend reduziert, wodurch ebenso die Reduktion des Wirbelstromverlustes ermöglicht wird, welcher im Permanentmagneten auftritt.
Darüber hinaus sind die Magnetkörper 20a bis 20h in der obigen Ausführungsform 3 an einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten Statorkerns 8 angeordnet, ohne dass sie umfangsseitig Spalte hinterlassen, jedoch können mehrere Magnetkörper ebenso an einer äußeren Umfangsoberfläche eines ersten Statorkerns derart angeordnet werden, dass sie umfangsseitig vorbestimmte Spalte haben, und kann lediglich ein Magnetkörper ebenso angeordnet werden. Wenn mehrere Magnetkörper umfangsseitig an einer äußeren Umfangsoberfläche eines Statorkerns angeordnet sind, wird sich die magnetische Balance verbessern, wenn sie bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind.
Ausführungsform 4
Ausführungsform 4 ist auf eine ähnliche Art und Weise wie die obige Ausführungsform 1 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass der erste Permanentmagnet durch eine Mehrzahl von Magnetkörpern gebildet ist, welche jeweils in einem zylindrischen Körper vorbereitet sind.
6 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 6 ist ein erster Permanentmagnet durch Magnetkörper 21a und 21b gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche eine Form haben, bei welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher einen wie oben beschriebenen zylindrischen Körper hat, axial in zwei gleiche Sektionen unterteilt wurde. Die Magnetkörper 21a und 21b sind magnetisch derart ausgerichtet, dass Magnetisierungsrichtungen 17 davon radial nach außen gerichtet sind.
Bei einem elektrischen Drehmotor 103, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, sind die Magnetkörper 21a und 21b derart eingesetzt, so dass sie den ersten Statorkern 8 derart umgeben, so dass Magnetisierungsrichtungen 17 radial nach außen ausgerichtet sind und in einer Axialrichtung zueinander angrenzen.
Daraus folgend werden bei dem elektrischen Drehmotor 103 die Wirbelstrompfade ebenfalls unterteilt, indem der Permanentmagnet unterteilt wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Permanentmagnet-Wirbelstromverlust reduziert wird.
Darüber hinaus ist in der obigen Ausführungsform 4 ein erster Permanentmagnet durch Magnetkörper gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche axial in zwei Sektionen unterteilt wurden, jedoch kann der erste Permanentmagnet ebenso axial in drei oder mehrere Sektionen unterteilt werden. Jeder der Magnetkörper kann ebenso derart angeordnet werden, so dass er axial Spalten hinterlässt.
Ausführungsform 5
7 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 8 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Fluss eines Magnetflusses in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 7 enthält ein Stator 6A: einen Statorkern 7A; und eine Statorspule 10. Der Statorkern 7A ist derart aufgebaut, dass zwei erste Kernpaare eines ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9 koaxial an gegenüberliegenden Seiten eines Abstandselements 12 angeordnet sind, so dass Umfangspositionen von Zähnen 8b und 9b ausgerichtet sind und koaxial in einer Axialrichtung derart angeordnet sind, so dass sie die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt zueinander platzieren, und derart, dass die Umfangspositionen von den Zähnen 8b zueinander ausgerichtet sind. Zusätzlich ist der Statorkern 7A innerhalb des Rahmens 16 mit befestigten ersten Permanentmagneten 14 untergebracht und gehalten. Hier sind die ersten Permanentmagneten 14 derart eingesetzt, dass sie die jeweiligen ersten Statorkerne 8 umgeben.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche jeweils durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten auf Sätzen von Zähnen 8b und 9b ausgebildet sind, welche axial in einer einzelnen Reihe angeordnet sind, ohne dass die Schlitze 8c und 9c überspannt werden. In 7 ist lediglich eine einzelne Phasenspule 11 gezeigt, welche auf einer konzentrierten Wicklung auf einem Satz von Zähnen 8b und 9b gewickelt ist, jedoch ist die Statorspule 10 tatsächlich durch ein Wickeln von drei Phasen (U, V und W), sequenziell auf konzentrierte Wicklungen, aufgebaut, und dann eine zweite Wiederholung auf sechs Sätzen von Zähnen 8b und 9b.
Es ist ein Rotor 2A durch ein Anordnen von zwei Rotorkernpaaren aufgebaut, wobei ein erster und zweiter Rotorkern 3 und 4 in engster Nähe zueinander auf gegenüberliegenden Seiten von einer Trennwand 5 angeordnet sind, so dass sie umfangsseitig durch einen Abstand der Hälfte eines vorragenden Pols versetzt sind, wobei die zwei Rotorkernpaare derart axial ausgerichtet sind, dass sie die ersten Rotorkerne 3 in einem engsten Kontakt miteinander platzieren, und wobei die Umfangspositionen von den vorragenden Polen 3b in einer axialen Richtung ausgerichtet sind, und wobei sie an einer Drehwelle 1 befestigt werden, welche durch Drehwellen-Einsetzöffnungen davon eingesetzt ist. Dieser Rotor 2A ist drehbar innerhalb des Statorkerns 7A angeordnet, so dass die ersten Rotorkerne 3 auf inneren Umfangsseiten der ersten Statorkerne 8 positioniert sind, und die zweiten Rotorkerne 4 auf inneren Umfangsseiten der zweiten Statorkerne 9 positioniert sind.
Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 104, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, wird, wie durch Pfeile in 8 angezeigt, ein Magnetpfad in jedem der Kernpaare ausgebildet, welche durch den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 gebildet sind, wobei der Magnetfluss vom ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zum zweiten Statorkern 9 fließt, und dann vom Rahmen 16 über den zweiten Statorkern 9, den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt.
Daraus folgend sind ähnliche Wirkungen zu jenen in Ausführungsform 1 ebenfalls in Ausführungsform 5 zu erkennen. Gemäß Ausführungsform 5 wird, da der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 abgezweigt wird und in zwei Axialrichtungen über den Rahmen 16 fließt, die Größe des Magnetflusses pro Pol reduziert. Daraus folgend wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass der Rahmen 16 magnetisch gesättigt wird, und zwar sogar dann, wenn die radiale Dicke dessen reduziert wird, wodurch es ermöglicht wird, dass der Durchmesser des Rahmens 16 reduziert wird.
Hierdurch werden Reduktionen im Durchmesser des elektrischen Drehmotors 104 möglich.
In der obigen Ausführungsform 5 sind nun zwei erste Kernpaare, welche durch den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander ausgerichtet sind, so dass die ersten Statorkerne 8 in einem zueinander engen Kontakt platziert werden, jedoch können die zwei ersten Kernpaare ebenso derart angeordnet werden, dass sie axial derart ausgerichtet sind, so dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander platziert sind, so dass ein Abstandselement, usw., welches aus einem nicht-magnetischen Material erstellt ist, vorliegt. In diesem Fall sind die ersten Rotorkerne 3 ebenso derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander ausgerichtet sind, so dass sie mithilfe eines Abstandselements, usw., welches zwischengesetzt ist, welches durch einen nicht-magnetischen Körper gebildet ist, nebeneinander platziert sind.
In der obigen Ausführungsform 5 sind zwei erste Kernpaare, welche durch ein einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander ausgerichtet sind, so dass die ersten Statorkerne 8 im engen Kontakt miteinander platziert werden, jedoch können die zwei ersten Kernpaare derart angeordnet werden, dass sie axial derart ausgerichtet sind, dass die zweiten Statorkerne 9 zueinander im engen Kontakt nebeneinander platziert werden.
In der obigen Ausführungsform 5 sind zwei erste Kernpaare, welche durch ein einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial ausgerichtet sind, jedoch kann die Anzahl von ersten Kernpaaren, welche derart angeordnet sind, dass sie axial ausgerichtet sind, ebenso drei oder mehr betragen. In diesem Fall sind die drei oder mehr ersten Kernpaare derart angeordnet, dass sie axial derart ausgerichtet sind, dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander platziert sind, oder dass die zweiten Statorkerne 9 nebeneinander platziert sind, und zwar derart, dass Umfangspositionen von Zähnen ausgerichtet sind.
Darüber hinaus sind in obigen Ausführungsformen 1 bis 5 die ersten Permanentmagneten magnetisch derart ausgerichtet, so dass die Magnetisierungsrichtung radial nach außen gerichtet ist, jedoch können die ersten Permanentmagneten ebenso magnetisch ausgerichtet sein, dass die Magnetisierungsrichtung radial nach innen gerichtet ist. In Ausführungsform 2 ist es nun notwendig, die Magnetisierungsrichtung des dritten Permanentmagneten, welcher zwischen dem ersten Permanentmagneten und der Kern-Rückseite des zweiten Statorkerns zwischengesetzt ist, in Abhängigkeit von der Magnetisierungsrichtung des ersten Permanentmagneten zu ändern. Genauer gesagt, wenn die Magnetisierungsrichtung der ersten Permanentmagneten radial nach außen gerichtet ist, wird die Magnetisierungsrichtung des dritten Permanentmagneten magnetisch derart ausgerichtet, dass sie vom ersten Permanentmagneten zur Kern-Rückseite des zweiten Statorkerns gerichtet ist, und wird, wenn die Magnetisierungsrichtung der ersten Permanentmagneten radial nach innen gerichtet ist, die Magnetisierungsrichtung des dritten Permanentmagneten magnetisch derart ausgerichtet, so dass sie von der Kern-Rückseite des zweiten Statorkerns zum ersten Permanentmagneten gerichtet ist.
Ausführungsform 6
9 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 10 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Fluss eines Magnetflusses in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 9 und 10 ist ein elektrischer Drehmotor 105 eine synchrone Drehmaschine, welche Permanentmagneten hat, und enthält: einen Rotor 2, welcher koaxial an einer Drehwelle 1 fixiert ist, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet ist; einen Stator 6B, welcher durch Befestigen einer Statorspule 10 ausgebildet ist, welche als eine Drehmoment-Erzeugungs-Antriebsspule auf einen Statorkern 7B wirkt, welcher koaxial derart angeordnet ist, dass er den Rotor 2 umgibt; ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13, welches eine magnetomotorische Feldkraft erzeugt; und einen Rahmen 16, welcher den Rotor 2, den Stator 6B und das magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungselement 13 intern unterbringt und hält. Der Rahmen 16 ist hier in einer zylindrischen Form vorbereitet, beispielsweise unter Verwendung eines magnetischen Materials, wie beispielsweise Eisen, usw., und wirkt ebenfalls als ein axiales Magnetpfad-Ausbildungselement.
Der Rotor 2 enthält: einen ersten und zweiten Rotorkern 3 und 4, welche beispielsweise durch ein Laminieren und Integrieren einer hohen Anzahl von magnetischen Stahlplatten vorbereitet ist, welche in einer vorbestimmten Form ausgebildet sind; und eine scheibenförmige Trennwand 5, welche durch ein Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von magnetischen Stahlplatten vorbereitet ist, und wobei eine Drehwellen-Einsetzöffnung durch eine zentrale Axialposition davon angeordnet ist. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind in identischen Formen vorbereitet und sind gebildet durch: zylindrische Basisabschnitte 3a und 4a, wobei eine Drehwellen-Einsetzöffnung durch eine zentrale Axialposition davon angeordnet ist; und beispielsweise vier vorragende Pole 3b und 4b, welche derart angeordnet sind, dass sie von äußeren Umfangsoberflächen von den Basisabschnitten 3a und 4a radial nach außen vorragen, wobei sie derart angeordnet sind, dass sie sich axial erstrecken, und wobei sie umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind umfangsseitig um einen Abstand von einem halben vorragenden Pol versetzt, und sind in enger Beabstandung angeordnet, wobei sie sich gegenseitig gegenüberliegen, wobei die Trennwand 5 zwischengesetzt ist, und wobei sie an der Drehwelle 1 befestigt sind, welche in ihre Drehwellen-Einsetzöffnungen eingesetzt ist, um den Rotor 2 aufzubauen.
Der Statorkern 7B enthält einen ersten und einen zweiten Statorkern 8 und 9A, welche derart vorbereitet sind, dass sie axiale Dicken haben, welche gleich jenen des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 sind, indem eine hohe Anzahl von magnetischen Stahlplatten laminiert und integriert werden, welche derart ausgebildet sind, dass sie eine vorbestimmte Form haben. Der erste Statorkern 8 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 8a; und beispielsweise sechs Zähne 8b, welche derart angeordnet sind, dass sie radial von einer inneren Umfangsoberfläche der Kern-Rückseite 8a bei einem umfangsseitig gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Es sind Schlitze 8c, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 8b unterteilt. Der zweite Statorkern 9A ist zu einer identischen Form zu jener des ersten Statorkerns 8 vorbereitet und enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 9a; und beispielsweise sechs Zähne 9b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche der Kern-Rückseite 9a bei einem umfangsseitig gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Die Schlitze 9c, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, sind zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 9b unterteilt.
Ein Abstandselement 12 ist zu einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener der Trennwand 5 ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem der Kern-Rückseiten 8a und 9a ist, unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise eine rostfreie Legierung oder Aluminium, usw., und eines nicht-magnetischen Materials, wie beispielsweise ein synthetisches Kunstharz, usw., wie beispielsweise ein Polyphenyl-Sulfid-Kunstharz, usw. Das elektromotorische Feldkraft-Erzeugungselement 13 ist gebildet durch: einen ersten Permanentmagneten 14, welcher zu einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener des ersten Statorkerns 8 ist, und einen inneren Durchmesser hat, welcher gleich dem äußeren Durchmesser des ersten Statorkerns 8 ist, und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist, und einen zweiten Permanentmagneten 15, welcher zu einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener des zweiten Statorkerns 9A ist, und einen inneren Durchmesser hat, welcher gleich dem äußeren Durchmesser des zweiten Statorkerns 9A ist, und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach innen gerichtet ist.
Der erste und zweite Statorkern 8 und 9A, welche auf diese Art und Weise vorbereitet wurden, werden koaxial auf gegenüberliegenden Seiten des Abstandselements 12 derart angeordnet, dass die Umfangsposition von den Zähnen 8b und 9b ausgerichtet sind, und ein erstes Kernpaar bilden. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind derart angeordnet, dass sie jeweils an einer inneren Umfangsseite des ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9A positioniert sind. Zusätzlich werden der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15 derart eingesetzt, dass sie jeweils den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A umgeben.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche aufgebaut werden, indem leitfähige Drähte auf Zähnen 8b und 9b gewickelt werden, welche Paare ausbilden, welche sich axial gegenüberliegen, ohne dass die Schlitze 8c und 9c auf ein „konzentriertes Wicklungsverfahren” überspannt werden. In 9 ist lediglich eine einzelne Phasenspule 11 gezeigt, welche auf eine konzentrierte Wicklung auf einem einzelnen Paar von Zähnen 8b und 9b gewickelt ist, jedoch ist die Statorspule 10 tatsächlich aufgebaut, indem drei Phasen (U, V und W) sequenziell auf konzentrierte Wicklungen gewickelt werden, und dann zum zweiten Male auf sechs Paaren von Zähnen 8b und 9b vorbereitet werden.
Der elektrische Drehmotor 105 ist derart aufgebaut, dass der Stator 6 durch Presspassung eingesetzt ist und innerhalb des Rahmens 16, bei welchem der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15 eingebaut sind, gehalten wird, wobei der Rotor 2 drehbar innerhalb des Stators 6 derart untergebracht ist, dass die Drehwelle 1 drehbar durch ein Paar von Endplatten (nicht gezeigt) gelagert wird. Hier sind eine äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 14 und eine äußere Umfangsoberfläche des zweiten Permanentmagneten 15 durch den Rahmen 16 verbunden.
Bei diesem elektrischen Drehmotor 105 wird, wie durch Pfeile in 10 angezeigt, ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13 von dem ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zu dem zweiten Permanentmagneten 15 fließt und dann von dem zweiten Permanentmagneten 15 über den zweiten Statorkern 9A, den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 des ersten Rotorkerns 3 fließt, und dann von dem ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und zu dem ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt. Somit treten Nord-(N)-Pole in den vorragenden Polen 3b des ersten Rotorkerns 3 auf, und treten Süd-(S)-Pole in den vorragenden Polen 4b des zweiten Rotorkerns 4 auf. Da die vorragenden Pole 3b und 4b des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 hier umfangsseitig durch einen Abstand eines halben vorragenden Pols versetzt sind, sind die N-Pole und die S-Pole abwechselnd in einer Umfangsrichtung, wenn von einer Axialrichtung aus betrachtet, angeordnet. Der Magnetfluss von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13 und der Magnetfluss von der Statorspule 10 interagieren, um ein Drehmoment zu erzeugen. Der elektrische Drehmotor 105 arbeitet als ein Nicht-Kommutator-Motor und arbeitet magnetisch auf eine ähnliche Art und Weise wie eine Permanentmagnet-Dynamoelektrik-Maschine mit konzentrierten Wicklungen, welche acht Pole und sechs Schlitze hat.
Da der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15, welche zu zylindrischen Körpern vorbereitet sind, welche den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A umgeben, und magnetisch in radialen Richtungen ausgerichtet sind, sind in Ausführungsform 6 die Magnetpfad-Querschnitte, welche senkrecht zu den Magnetisierungsrichtungen 17 des ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 sind, zylindrische Oberflächen, welche um die Mittenachse von der Drehwelle 1 zentriert sind. Somit kann ein magnetischer Querschnittsbereich, welcher senkrecht zu den Magnetisierungsrichtungen 17 des ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 ist, erhöht werden, indem axiale Ausmaße erhöht werden, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden. Daraus folgend, da die Größe des wirksamen Magnetflusses sichergestellt werden kann, indem der magnetische Querschnittsbereich erhöht wird, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden, kann ein elektrischer Drehmotor 105 einfach erzielt werden, welcher bei kompakten, Hochgeschwindigkeits-Motoranwendungen verwendet werden kann.
In Ausführungsform 6 sind, weil der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15 zu zylindrischen Körpern vorbereitet sind, welche den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A umgeben, und in radialen Richtungen magnetisch ausgerichtet sind, und der Rahmen 16, welcher aus einem magnetischen Material erstellt ist, derart angeordnet ist, dass er die äußeren Umfangsoberflächen des ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 verbindet, der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15 über den Rahmen magnetisch verbunden. Somit tritt ein Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 in den Rahmen 16 ein, fließt axial über den Rahmen 16 und erreicht ein Ende eines zweiten Permanentmagneten 15, und tritt in den zweiten Statorkern 9A ein, und zwar von einem Bereich des Rahmens 16, welcher sich über eine gesamte Axiallänge des zweiten Statorkerns 9A erstreckt, und zwar zusammen mit dem Magnetfluss von dem zweiten Permanentmagneten 15. Der Magnetfluss fließt daher ungefähr gleichförmig durch jede der magnetischen Stahlplatten des zweiten Statorkerns 9A. Daraus folgend, da Reduktionen in der Größe eines wirksamen Magnetflusses, welche aufgrund des Magnetflusses herrühren, welcher vorgespannt zu gegenüberliegenden Endabschnitten des ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9A fließt, das heißt zu einem Zentrum des ersten Kernpaares, unterdrückt werden, kann ein hochwirksamer elektrischer Drehmotor 100 erzielt werden.
Weil in Ausführungsform 6 der erste und zweite Permanentmagnet 14 und 15 zu zylindrischen Körpern vorbereitet sind, wird die Befestigung des ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 auf dem ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A vereinfacht, und kann die Größe des Magnetflusses ebenso erhöht werden.
Da der Rahmen 16, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet ist, als ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement verwendet wird, ist es nicht notwendig, ein separates Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement vorzubereiten, welches eine Reduktion der Anzahl von Bauteilen ermöglicht.
Ausführungsform 7
11 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 7 ist eine Längsschnittansicht, welche Wirkungen aufgrund eines dritten Permanentmagneten in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 11 ist ein Abstandselement 12A in einem zylindrischen Körper vorbereitet, bei welchem ein radiales Ausmaß durch eine Größe reduziert ist, welche gleich einer radialen Dicke eines ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 ist, und ist ein dritter Permanentmagnet 18 in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Länge hat, welche gleich jener des Abstandselements 12A ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem des ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 ist, wobei er derart befestigt ist, dass er das Abstandselement 12A umgibt und zwischen dem ersten und zweiten Permanentmagneten 14 und 15 zwischengesetzt ist. Der dritte Permanentmagnet 18 ist magnetisch axial derart ausgerichtet, so dass eine Magnetisierungsrichtung 19 davon von dem ersten Permanentmagneten 14 zum zweiten Permanentmagneten 15 gerichtet ist.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus auf eine ähnliche Art und Weise wie in der obigen Ausführungsform 6 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 106, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, wird ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von dem dritten Permanentmagneten 18 vom zweiten Permanentmagneten 15 aus in den Rahmen eintritt, durch den Rahmen 16 zum ersten Permanentmagneten 14 fließt und über den ersten Permanentmagneten 14 zum dritten Permanentmagneten 18 zurückkehrt, wie durch eine strichpunktierte Linie in 12 angezeigt. Hier fließt der Magnetfluss von dem dritten Permanentmagneten 18 durch den Rahmen 16 in umgekehrter Richtung zum Magnetfluss von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13, wodurch die magnetische Sättigung des Rahmens 16 verringert wird. Mit anderen Worten, bildet der dritte Permanentmagnet 18 ein Magnetsättigungs-Verringerungselement für das Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement.
Gemäß Ausführungsform 7 wird somit, weil die magnetische Sättigung des Rahmens 16 verringert wird, die Größe des wirksamen Magnetflusses erhöht, welches eine Erhöhung der Ausgabe ermöglicht, und kann der Rahmen 16 ebenfalls dünner erstellt werden, welches eine Reduktion in dem Ausmaß und dem Gewicht des elektrischen Drehmotors 106 ermöglicht.
Ausführungsform 8
Ausführungsform 8 ist auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 6 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass ein erster und zweiter Permanentmagnet durch mehrere Magnetkörper gebildet ist, welche jeweils zu einer Streifenform vorbereitet sind, welche einen kreisförmigen, bogenförmigen Querschnitt hat, welcher eine vorbestimmte Dicke hat. Darüber hinaus, da der erste und zweite Permanentmagnet auf eine ähnliche Art und Weise aufgebaut sind, wird hier lediglich der erste Permanentmagnet erläutert, und wird die Erläuterung des zweiten Permanentmagneten ausgelassen.
13 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 13 ist ein erster Permanentmagnet durch streifenförmige Magnetkörper 20a bis 20h aufgebaut, welche kreisförmige, bogenförmige Querschnitte haben, welche eine Form haben, in welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher, wie oben beschrieben, einen zylindrischen Körper hat, in beispielsweise acht umfangsmäßig gleiche Sektionen unterteilt wurde. Jeder der Magnetkörper 20a bis 20h ist magnetisch derart ausgerichtet, dass die Magnetisierungsrichtung 17 radial nach außen gerichtet ist.
Wenn nun die Permanentmagneten zu einzelnen zylindrischen Körpern vorbereitet sind, schwanken Magnetflussanteile, welche mit den Permanentmagneten während der Umdrehung des Rotors interagieren, etwas, wodurch ein Wirbelstromverlust aufgrund des schwankenden Magnetflusses in den Permanentmagneten, zusammen damit, erzeugt wird.
Bei einem elektrischen Drehmotor 107, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, werden, weil die Permanentmagnete zu mehreren Magnetkörpern 20a bis 20h unterteilt sind, ebenso Wirbelstrompfade simultan unterteilt, und werden daraus folgend Wirbelströme reduziert, wodurch es ermöglicht wird, dass ein Wirbelstromverlust, welcher in den Permanentmagneten auftritt, ebenso reduziert wird.
Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 8 die Magnetkörper 20a bis 20h an einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten Statorkerns 8 angeordnet, ohne dass umfangsseitig Spalte hinterlassen werden, jedoch können mehrere Magnetkörper ebenso an einer äußeren Umfangsoberfläche eines ersten Statorkerns angeordnet werden, so dass sie umfangsseitig vorbestimmte Spalte haben, und kann ebenso lediglich ein Magnetkörper angeordnet werden. Wenn mehrere Magnetkörper umfangsseitig an einer äußeren Umfangsoberfläche eines Statorkerns angeordnet werden, wird der magnetische Ausgleich verbessert, wenn sie bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet werden.
In der obigen Ausführungsform 8 sind der erste und zweite Permanentmagnet durch streifenförmige Magnetkörper aufgebaut, welche umfangsseitig in acht unterteilt wurden, jedoch kann lediglich einer aus dem ersten und zweiten Permanentmagnet ebenso durch streifenförmige Magnetkörper aufgebaut werden, welche umfangsseitig in acht unterteilt wurden.
Ausführungsform 9
14 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 14 ist ein erster Permanentmagnet durch erste Magnetkörper 21a und 21b gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche eine Form haben, bei welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher einen zylindrischen Körper hat, wie oben beschrieben, axial in zwei gleiche Sektionen unterteilt wurde. Die ersten Magnetkörper 21a und 21b sind jeweils magnetisch derart ausgerichtet, dass die Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist. Ein zweiter Permanentmagnet ist durch zweite Magnetkörper 22a und 22b gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche eine Form haben, bei welcher ein zweiter Permanentmagnet 15, welcher einen wie oben beschriebenen zylindrischen Körper hat, axial in zwei gleiche Sektionen unterteilt wurde. Die zweiten Magnetkörper 22a und 22b sind jeweils magnetisch derart ausgerichtet, dass die Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach innen ausgerichtet ist.
Darüber hinaus ist Ausführungsform 9 auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 6 aufgebaut, mit der Ausnahme, dass der erste und zweite Permanentmagnet durch mehrere Magnetkörper gebildet sind, welche jeweils zu einem zylindrischen Körper vorbereitet sind.
Bei einem elektrischen Drehmotor 108, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, sind die ersten Magnetkörper 21a und 21b derart eingesetzt, dass sie den ersten Statorkern 8 derart umgeben, so dass Magnetisierungsrichtungen 17 davon radial nach außen gerichtet sind, und in einer axialen Richtung zueinander angrenzen. Die zweiten Magnetkörper 22a und 22b sind derart eingesetzt, dass sie den zweiten Statorkern 9A derart umgeben, dass Magnetisierungsrichtungen 17 davon radial nach innen ausgerichtet sind, und in einer axialen Richtung zueinander angrenzen.
Daraus folgend werden bei diesem elektrischen Drehmotor 108 Wirbelstrompfade ebenfalls unterteilt, indem die Permanentmagnete unterteilt werden, wodurch es ermöglicht wird, dass ein Permanentmagnet-Wirbelstromverlust reduziert wird.
Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 9 der erste und zweite Permanentmagnet durch Magnetkörper aufgebaut, welche zylindrische Körper haben, welche axial in zwei Sektionen unterteilt wurden, jedoch können der erste und zweite Permanentmagnet ebenso axial in drei oder mehrere Sektionen unterteilt werden. Jeder der Magnetkörper kann ebenso derart angeordnet werden, dass er axial Spalte hinterlässt.
In der obigen Ausführungsform 9 sind der erste und zweite Permanentmagnet durch Magnetkörper aufgebaut, welche zylindrische Körper haben, welche axial in zwei Sektionen unterteilt wurden, jedoch kann lediglich einer aus dem ersten und zweiten Permanentmagnet ebenso durch Magnetkörper aufgebaut werden, welche zylindrische Körper haben, welche axial in zwei Sektionen unterteilt wurden.
Ausführungsform 10
15 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 16 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Fluss eines Magnetflusses in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 15 enthält ein Stator 6C: einen Statorkern 7C; und eine Statorspule 10. Der Statorkern 7C ist durch koaxiales Anordnen von zwei ersten Kernpaaren eines ersten und zweiten Statorkerns 8 in einer axialen Richtung aufgebaut, welche koaxial an gegenüberliegenden Seiten des Abstandselements 12 angeordnet sind, so dass Umfangspositionen von Zähnen 8b und 9b derart ausgerichtet sind, dass sie die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt miteinander platzieren, und derart, dass die Umfangspositionen von den Zähnen 8b ausgerichtet sind. Zusätzlich ist der Statorkern 7C innerhalb des Rahmens 16 mit daran befestigten ersten Permanentmagnet 14 und zweiten Permanentmagnet 15 untergebracht und gehalten. Hier sind die ersten Permanentmagnete 14 derart eingesetzt, dass sie die jeweiligen ersten Statorkerne 8 umgeben, und sind die zweiten Permanentmagnete 15 derart eingesetzt, dass sie die jeweiligen zweiten Statorkerne 9A umgeben.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche jeweils ausgebildet sind, indem leitfähige Drähte auf Sätze von Zähnen 8b und 9b gewickelt werden, welche axial in einer einzelnen Zeile angeordnet sind, ohne dass die Schlitze 8c und 9c überspannt werden. In 15 ist lediglich eine einzelne Phasenspule 11 gezeigt, welche in einer konzentrierten Wicklung auf einem Satz von Zähnen 8b und 9b gewickelt ist, jedoch ist die Statorspule 10 tatsächlich durch sequenzielles Wickeln von drei Phasen (U, V und W) zu konzentrierten Wicklungen und dann unter Wiederholung zum zweiten Male auf sechs Sätzen von Zähnen 8b und 9b aufgebaut.
Ein Rotor 2A ist durch ein Anordnen von zwei Rotorkernpaaren aufgebaut, wobei ein erster und zweiter Rotorkern 3 und 4 in enger Nähe zueinander an gegenüberliegenden Seiten von einer Trennwand 5 angeordnet sind, so dass sie umfangsseitig um einen Abstand eines halben vorragenden Pols versetzt sind, wobei die zwei Rotorkernpaare axial derart ausgerichtet sind, dass sie die ersten Rotorkerne 3 in einem engen Kontakt zueinander platzieren, und so dass die Umfangspositionen von den vorragenden Polen 3b in einer axialen Richtung ausgerichtet sind, und jene an einer Drehwelle 1 fixiert werden, welche über Drehwellen-Einsetzöffnungen davon eingesetzt ist. Dieser Rotor 2A ist drehbar innerhalb des Statorkerns 7C derart angeordnet, dass die ersten Rotorkerne 3 an inneren Umfangsseiten von den ersten Statorkernen 8 positioniert sind, und die zweiten Rotorkerne 4 an inneren Umfangsseiten der zweiten Statorkerne 9A positioniert sind.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus auf eine ähnliche Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 6 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 109, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, ist, wie durch Pfeile in 16 angezeigt, ein Magnetpfad in jedem der ersten Kernpaare ausgebildet, welche durch den ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A aufgebaut sind, in welchen ein Magnetfluss vom ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zum zweiten Permanentmagneten 15 fließt, und dann vom zweiten Permanentmagneten 15 über den zweiten Statorkern 9A, den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und dann zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt.
Daraus folgend werden ähnliche Wirkungen zu jenen in Ausführungsform 6 ebenso in Ausführungsform 10 dargelegt.
Gemäß Ausführungsform 10 wird, weil der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 abgezweigt wird und über den Rahmen 16 in zwei axiale Richtungen fließt, die Größe des Magnetflusses pro Pol reduziert. Daraus folgend ist es weniger wahrscheinlich, dass der Rahmen 16 magnetisch gesättigt wird, sogar wenn die radiale Dicke dessen reduziert wird, wodurch es ermöglicht wird, dass der Durchmesser des Rahmens 16 reduziert wird. Hierdurch sind Reduktionen im Durchmesser des elektrischen Drehmotors 109 möglich.
In der obigen Ausführungsform 10 sind nun zwei erste Kernpaare, welche durch einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander ausgerichtet sind, um somit die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt miteinander zu platzieren, jedoch können die zwei ersten Kernpaare ebenso angeordnet werden, dass sie axial derart ausgerichtet sind, dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander platziert werden, so dass ein Abstandselement, usw., welches zwischengesetzt ist, erlangt wird, welches aus einem nicht-magnetischen Material erstellt ist. In diesem Fall sind die ersten Rotorkerne 3 ebenso derart angeordnet, dass sie axial zueinander ausgerichtet sind, so dass sie nebeneinander ohne ein Abstandselement, usw., welches zwischengesetzt ist, platziert werden, welches durch einen nicht-magnetischen Körper gebildet ist.
In der obigen Ausführungsform 10 sind zwei erste Kernpaare, welche durch einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9A gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander ausgerichtet sind, um somit die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt zueinander zu platzieren, jedoch können die zwei ersten Kernpaare derart angeordnet werden, dass sie axial derart ausgerichtet sind, dass die zweiten Statorkerne 9A nebeneinander in einem engen Kontakt miteinander platziert werden.
In der obigen Ausführungsform 10 sind zwei erste Kernpaare, welche durch einen ersten und einen zweiten Statorkern 8 und 9A gebildet sind, derart angeordnet, dass sie axial ausgerichtet sind, jedoch kann die Anzahl von ersten Kernpaaren, welche derart angeordnet sind, dass sie axial ausgerichtet sind, ebenso drei oder mehr betragen. In diesem Fall sind die drei oder mehreren Kernpaare derart angeordnet, dass sie axial derart ausgerichtet sind, dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander platziert sind oder die zweiten Statorkerne 9A nebeneinander platziert sind, so dass Umfangspositionen von den Zähnen ausgerichtet werden.
Darüber hinaus sind in den obigen Ausführungsformen 1 bis 10 die ersten und zweiten Statorkerne durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten vorbereitet, jedoch sind der erste und zweite Statorkern nicht auf laminierte Kerne begrenzt, welche durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten ausgebildet sind, und es können ebenfalls beispielsweise Staubkerne verwendet werden, welche erlangt werden, indem ein magnetisches Metallpulver einer Isolationsbehandlung unterworfen wird, und dann Druck geformt wird und einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
In den obigen Ausführungsformen 1 bis 10 wird ein Rahmen, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet wird, als ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement verwendet, jedoch braucht das Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement lediglich unter Verwendung eines Magnetmaterials vorbereitet zu werden, um in Axialrichtung durchgängig zu sein, und es können beispielsweise ebenso Magnetelemente verwendet werden, welche unter Verwendung eines Magnetmaterials zu Streifenformen vorbereitet sind. In diesem Fall können die streifenförmigen Magnetelemente derart angeordnet werden, dass sie sich axial erstrecken, um somit äußere Umfangsoberflächen der ersten Permanentmagnete und äußere Umfangsoberflächen der zweiten Permanentmagnete zu verbinden.
Ausführungsform 11
17 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 18 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in dem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 17 und 18 ist ein elektrischer Drehmotor 110 eine synchrone Drehmaschine, welche Permanentmagnete hat, und enthält: einen Rotor 2B, welcher koaxial an einer Drehwelle 1 befestigt ist, welche unter Verwendung eines Magnetmaterials vorbereitet ist, einen Stator 6D, welcher durch ein Befestigen von einer Statorspule 10, welche als eine Drehmoment-Erzeugungs-Antriebsspule wirkt, an einen Statorkern 7D ausgebildet ist, welcher koaxial derart angeordnet ist, dass er den Rotor 2B umgibt; ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13A, welches eine magnetomotorische Feldkraft erzeugt; und einen Rahmen 16, welcher den Rotor 2B, den Stator 6D und das magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungselement 13A intern unterbringt und hält. Der Rahmen 16 ist hier beispielsweise in einer zylindrischen Form vorbereitet, unter Verwendung eines Magnetmaterials, wie beispielsweise Eisen, usw., und wirkt ebenfalls als ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement.
Der Rotor 2B ist durch zwei Rotorkernpaare gebildet. Jedes der Rotorkernpaare enthält: einen ersten und einen zweiten Rotorkern 3 und 4, welche beispielsweise durch ein Laminieren und Integrieren einer hohen Anzahl von magnetischen Stahlplatten vorbereitet sind, welche in einer vorbestimmten Form ausgebildet sind; und eine scheibenförmige Trennwand 5, welche durch ein Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von magnetischen Stahlplatten vorbereitet ist, und wobei durch eine zentrale Axialposition davon eine Drehwellen-Einsetzöffnung angeordnet ist. Der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 sind zu identischen Formen vorbereitet, und sind gebildet durch: zylindrische Basisabschnitte 3a und 4a, wobei durch eine zentrale Axialposition davon eine Drehwellen-Einsetzöffnung angeordnet ist; und beispielsweise vier vorragende Pole 3b und 4b, welche derart angeordnet sind, dass sie von äußeren Umfangsoberflächen von den Basisabschnitten 3a und 4a radial nach außen vorragen, wobei sie derart angeordnet sind, dass sie sich axial erstrecken, und wobei sie umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind. Die Rotorkernpaare sind derart aufgebaut, dass der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 umfangsseitig durch einen Abstand eines halben vorragenden Pols versetzt sind, wobei sie in engster Nähe angeordnet sind, wobei sie zueinander gegenüberliegen, so dass die Trennwand 5 zwischengesetzt ist. Der Rotor 2B ist derart aufgebaut, dass die zwei Rotorkernpaare derart angeordnet sind, dass sie axial ausgerichtet sind, um somit die zweiten Rotorkerne 4 in engster Nähe zueinander zu platzieren, und wobei er an einer Drehwelle fixiert wird, welche durch Drehwellen-Einsetzöffnungen des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 und der Trennwand 5 eingesetzt ist.
Der Statorkern 7D enthält einen ersten bis vierten Statorkern 8, 9, 25 und 26, welche derart vorbereitet sind, dass deren axiale Dicke gleich jener des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 ist, und zwar durch ein Laminieren und Integrieren einer hohen Anzahl von magnetischen Stahlplatten, welche derart ausgebildet sind, dass sie eine vorbestimmte Form haben. Der erste Statorkern 8 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 8a; und beispielsweise sechs Zähne 8b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 8a bei einem umfangsseitigen gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Schlitze 8c, welche an einer inneren Umfangsseite Öffnungen haben, sind zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 8b unterteilt. Der zweite Statorkern 9 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 9a; und beispielsweise sechs Zähne 9b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 9a bei einem umfangsseitigen gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Schlitze 9c, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, sind zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 9b unterteilt. Hier ist der zweite Statorkern 9 derart vorbereitet, dass er eine ähnliche Form zu jener des ersten Statorkerns 8 hat, mit der Ausnahme, dass dessen Außendurchmesser um eine Größe erhöht ist, welche gleich einer Dicke des ersten Permanentmagneten 14 ist.
Der dritte Statorkern 25 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 25a; und beispielsweise sechs Zähne 25b, welche derart angeordnet sind, dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 25a umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Es sind Schlitze 25c, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 25b unterteilt. Der vierte Statorkern 26 enthält: eine zylindrische Kern-Rückseite 26a; und beispielsweise sechs Zähne 26b, welche derart angeordnet sind, dass sie an einer inneren Umfangsseite von der Kern-Rückseite 26a umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand radial nach innen vorragen. Es sind Schlitze 26c, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, zwischen umfangsseitig angrenzenden Zähnen 26b unterteilt. Darüber hinaus sind der dritte und vierte Statorkern 25 und 26 auf eine ähnliche Form zu jener des zweiten Statorkerns 9 vorbereitet.
Ein Abstandselement 12 ist in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener von der Trennwand 5 ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem von der Kern-Rückseite 9a ist, unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise eine rostfreie Legierung oder Aluminium, usw., und eines nicht-magnetischen Materials, wie beispielsweise ein synthetisches Kunstharz, usw., wie beispielsweise ein Polyphenyl-Sulfid-Kunstharz, usw.
Der erste Permanentmagnet 14 ist in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Dicke hat, welche gleich jener des ersten Statorkerns 8 ist, und einen inneren Durchmesser hat, welcher gleich dem äußeren Durchmesser von dem ersten Statorkern 8 ist, und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist. Die Feldspule 24 ist eine zylindrische Spule, welche durch ein Wickeln eines leitfähigen Drahtes bei einer vorbestimmten Anzahl von Wicklungen vorbereitet ist. Der erste Permanentmagnet 14 und die Feldspule 24 bilden das magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungselement 13A.
Der erste und zweite Statorkern 8 und 9 sind koaxial an gegenüberliegenden Seiten des Abstandselements 12 derart angeordnet, dass die umfangsseitige Position von den Zähnen 8b und 9b zueinander ausgerichtet sind, und ein erstes Kernpaar 30 bilden. Der dritte und vierte Statorkern 25 und 26 sind koaxial an gegenüberliegenden Seiten von der Feldspule 24 derart angeordnet, dass die Umfangsposition von den Zähnen 25b und 26b ausgerichtet sind, und ein zweites Kernpaar 31 bilden. Das erste Kernpaar 30 und das zweite Kernpaar 31 sind derart angeordnet, dass sie koaxial ausgerichtet sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen 8b, 9b, 25b und 26b ausgerichtet sind, um den zweiten Statorkern 9 und den dritten Statorkern 25 in engen Kontakt zu platzieren, um den Statorkern 7D zu bilden. Zusätzlich ist der erste Permanentmagnet 14 derart eingesetzt, dass er den ersten Statorkern 8 umgibt.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten auf vier Zähnen 8b, 9b, 25b und 26b ausgebildet sind, welche auf einer einzelnen Zeile axial angeordnet sind, ohne dass die Schlitze 8c, 9c, 25c und 26c auf ein „konzentriertes Wicklungsverfahren” überspannt werden. In 17 ist lediglich eine einzelne Phasenspule 11, welche auf eine konzentrierte Wicklung auf einem Satz von Zähnen 8b, 9b, 25b und 26b gewickelt ist, gezeigt, jedoch ist die Statorspule 10 tatsächlich gebildet durch ein Umwickeln von drei Phasen (U, V und W), und zwar sequenziell auf konzentrierte Wicklungen, und dann ein Wiederholen zum zweiten Mal auf sechs Sätze von Zähnen 8b, 9b, 25b und 26b.
Der elektrische Drehmotor 110 ist derart aufgebaut, dass der Stator 6D innerhalb des Rahmens 16 durch Presspassung eingesetzt ist und darin gehalten ist, wobei der erste Permanentmagnet 14 und die Feldspule 24 befestigt sind, und der Rotor 2B ist drehbar innerhalb des Stators 6D untergebracht, so dass die Drehwelle 1 drehbar durch ein Paar von Endplatten (nicht gezeigt) gelagert ist. Hierbei sind eine äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 14 und eine äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 über den Rahmen 16 magnetisch verbunden. Eine äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 25a des dritten Statorkerns 25 und eine äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite 26a des vierten Statorkerns 26 sind ebenso über den Rahmen 26 magnetisch verbunden. Der erste bis vierte Statorkern 8, 9, 25 und 26 umgeben jeweils den ersten Rotorkern 3, den zweiten Rotorkern 4, den zweiten Rotorkern 4 und den ersten Rotorkern 3.
Bei diesem elektrischen Drehmotor 110 wird, wie durch Pfeile in 18 angezeigt, ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14, welcher ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13A bildet, von dem ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zum zweiten Statorkern 9 fließt, dann vom zweiten Statorkern 9 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt. Wie durch Pfeile in 18 angezeigt, wird ebenso ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von der Feldspule 24, welche ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13A ausbildet, vom vierten Statorkern 26 über den Rahmen 16 zum dritten Statorkern 25 fließt, dann vom dritten Statorkern 25 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 zum vierten Statorkern 26 zurückkehrt. Somit treten Nord-(N)-Pole in den vorragenden Polen 3b des ersten Rotorkerns 3 auf, und treten Süd-(S)-Pole in den vorragenden Polen 4b des zweiten Rotorkerns 4 auf.
Weil die vorragenden Pole 3b und 4b des ersten und zweiten Rotorkerns 3 und 4 um einen Abstand von der Hälfte eines umfangsseitigen vorragenden Pols versetzt sind, sind die N-Pole und die S-Pole hier abwechselnd in einer Umfangsrichtung, von einer Axialrichtung aus betrachtet, angeordnet. Der Magnetfluss von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13A und der Magnetfluss von der Statorspule 10 interagieren, um ein Drehmoment zu erzeugen. Der elektrische Drehmotor 110 arbeitet als ein Nicht-Kommutator-Motor, und arbeitet magnetisch auf eine ähnliche Art und Weise zu jener einer dynamoelektrischen Maschine mit einem Permanentmagneten einer konzentrierten Wicklung, welche acht Pole und sechs Schlitze hat. Durch ein Ändern der Größe des Feldstroms zu der Feldspule 24 und der Richtung des Durchlaufens des elektrischen Stromes können die Größe des Magnetflusses und die Richtung des Flusses des Magnetflusses geändert werden, um die magnetomotorische Kraft von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13A einzustellen.
In Ausführungsform 11 ist, weil der erste Permanentmagnet 14 in einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher den ersten Statorkern 8 umgibt, und magnetisch in einer radialen Richtung ausgerichtet ist, ein Magnetpfad-Querschnitt, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ist, eine zylindrische Oberfläche, welche um die Mittenachse von der Rotorwelle 1 zentriert ist. Somit kann ein magnetischer Querschnittsbereich, welcher senkrecht zur Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ist, erhöht werden, indem axiale Ausmaße erhöht werden, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden. Daraus folgend, da die Größe des wirksamen Magnetflusses sichergestellt werden kann, indem der magnetische Querschnittsbereich erhöht wird, ohne dass radiale Ausmaße erhöht werden, kann ein elektrischer Drehmotor 110 einfach erreicht werden, welcher bei kompakten, Hochgeschwindigkeits-Motoranwendungen verwendet werden kann.
Da der erste Permanentmagnet 14 in einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, welcher den ersten Statorkern 8 umgibt, und magnetisch in einer radialen Richtung ausgerichtet ist, und der Rahmen 16, welcher aus einem magnetischen Material erstellt ist, derart angeordnet ist, dass er die äußere Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 14 mit der äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Statorkerns 9 verbindet, tritt ein Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 in den Rahmen 16 ein, fließt axial über den Rahmen 16 und erreicht ein Ende des zweiten Statorkerns 9, und tritt von einem Bereich von dem Rahmen 16, welcher sich über eine gesamte axiale Länge des zweiten Statorkerns 9 erstreckt, in den zweiten Statorkern 9 ein. Der Magnetfluss fließt daher ungefähr gleichförmig durch jede der magnetischen Stahlplatten des zweiten Statorkerns 9. Da die Feldspule 24 zwischen dem dritten und vierten Statorkern 25 und 26 zwischengesetzt ist, fließt der Magnetfluss von der Magnetspule 24 ungefähr gleichförmig in jeder der magnetischen Stahlplatten von dem dritten und vierten Statorkern 25 und 26. Da Reduktionen in der Größe des wirksamen Magnetflusses, welche von dem Magnetfluss herrühren, welcher vorgespannt zu Enden des ersten und zweiten Statorkerns 8 und 9 nahe des Abstandselements 12 und Enden des dritten und vierten Statorkerns 25 und 26 nahe der Feldspule 24 fließen, das heißt zu Zentren des ersten Kernpaars 30 und des zweiten Kernpaars 31 herrühren, unterdrückt werden, kann daraus folgend ein elektrischer Drehmotor 110 mit einer hohen Wirksamkeit erzielt werden.
Da der dritte und vierte Statorkern 25 und 26, welche die Feldspule 24 zwischengesetzt haben, Seite bei Seite mit dem ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 angeordnet sind, an welchen der erste Permanentmagnet 14 befestigt ist, wird die Erhöhung des äußeren Durchmessers unterdrückt, und kann eine magnetomotorische Kraft von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13A eingestellt werden.
Da der erste Permanentmagnet 14 in einem zylindrischen Körper vorbereitet ist, wird eine Befestigung des ersten Permanentmagneten 14 an dem ersten Statorkern 8 vereinfacht, und kann die Größe des Magnetflusses ebenso erhöht werden.
Da der Rahmen 16, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet ist, als ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement verwendet wird, ist es nicht notwendig, separat ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement vorzubereiten, wodurch die Reduktion der Anzahl von Bauelementen ermöglicht wird.
Als Nächstes werden Wirkungen einer Zusammenfassung der Verwendung des ersten Permanentmagneten 14 und der Feldspule 24 als magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13A erläutert.
Zunächst, wenn lediglich ein Permanentmagnet, welcher eine hohe Wirksamkeit und eine hohe Leistung hat, als magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement verwendet wird, treten hohe elektromotorische Umkehrkräfte innerhalb eines Hochgeschwindigkeits-Betriebes auf, wodurch der Betrieb mit einer konstanten Ausgabe unmöglich gestaltet wird. Um den Betrieb mit einer hohen Ausgabe innerhalb eines hohen Geschwindigkeitsbereiches zu erzielen, ist es notwendig, innerhalb einer hohen Umdrehung den magnetischen Feldfluss zu reduzieren, indem die magnetomotorische Kraft von dem Permanentmagneten reduziert wird.
Bei herkömmlichen Techniken ist es möglich, die magnetomotorische Kraft des Rotors einzustellen, indem ein Mechanismus hinzugefügt wird, welcher Permanentmagnete radial bewegt, oder ein externer Leck-Magnetpfad für den Permanentmagneten, usw., hinzugefügt wird. Jedoch ist bei diesen herkömmlichen Techniken ein komplizierter Mechanismus erforderlich, um den Permanentmagneten radial zu bewegen, und ist es ebenso notwendig, einen Raum zum Bewegen der Permanentmagnete aus dem Raum heraus sicherzustellen, in welchem der externe Leck-Magnetpfad radial außerhalb auszubilden ist, woraus die Erhöhung der Kosten und der Größe von dem Gerät entsteht.
Es ist ebenfalls möglich, lediglich eine Feldspule als magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement zu verwenden. In diesem Fall kann eine magnetomotorische Kraft lediglich durch Steuern des Anregungsstroms eingestellt werden, welcher zur Feldspule fließt. Es ist jedoch die Erhöhung der Größe von der Feldspule unvermeidbar, um eine magnetomotorische Kraft zu erzielen, welche gleich jener eines Permanentmagneten ist, und es ist eine Feldleistungsquelle erforderlich, welche eine hohe Spannungsquellen-Kapazität hat.
Da die ersten Permanentmagneten 14 und die Feldspule 24 in Kombination als magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement 13A verwendet werden, kann in Ausführungsform 11 eine magnetomotorische Kraft von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement 13A reduziert werden, um einen magnetischen Feldfluss während einer Hochgeschwindigkeits-Umdrehung zu reduzieren, indem die Größe des Feldstroms reduziert wird, welcher zur Feldspule 24 passiert wird oder der Feldstrom in einer umgekehrten Richtung passiert wird. Daraus folgend kann ein konstanter Ausgabebetrieb innerhalb eines hohen Geschwindigkeitsbereiches erzielt werden. Da ein Mechanismus, welcher dem Permanentmagneten radial bewegt, nicht mehr notwendig ist, welcher die Größe von der Vorrichtung unterdrückt, kann ein elektrischer Drehmotor erzielt werden, welcher bei Hochgeschwindigkeits-Motor-Anwendungen verwendet wird, welche eine Reduktion im Außendurchmesser erfordern. Zusätzlich ist eine einzelne Feldspule 24 ausreichend, um die Größe des Feldstroms, welcher zu reduzieren ist, zu ermöglichen, und um ebenfalls die Reduktion der Feldleistungsquelle zu ermöglichen.
Darüber hinaus ist in der obigen Ausführungsform 11 die Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 radial nach außen gerichtet, jedoch kann die Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ebenso radial nach innen gerichtet sein.
Bei der obigen Ausführungsform 11 ist die Drehwelle 1 unter Verwendung eines Magnetmaterials vorbereitet, jedoch ist es für die Drehwelle 1 nicht unbedingt notwendig, unter Verwendung eines Magnetmaterials vorbereitet zu sein, vorausgesetzt, dass der Rotor 2B derart aufgebaut ist, dass eine ausreichende Größe eines Magnetflusses vom zweiten Rotorkern 4 zum ersten Rotorkern 3 fließen kann, ohne dass er durch die Drehwelle 1 durchläuft.
In der obigen Ausführungsform 11 sind die zweiten Rotorkerne 4 nebeneinander im engen Kontakt zueinander angeordnet, jedoch können die zweiten Rotorkerne 4 nebeneinander derart angeordnet werden, dass sie in einer axialen Richtung einen Spalt hinterlassen.
In der obigen Ausführungsform 11 sind das erste Kernpaar 30 und das zweite Kernpaar 31 nebeneinander derart angeordnet, dass der zweite Statorkern 9 und der dritte Statorkern 25 in einem engen Kontakt zueinander platziert sind, jedoch können das erste Kernpaar 30 und das zweite Kernpaar 31 ebenso derart angeordnet werden, dass der zweite Statorkern 9 und der dritte Statorkern 25 nebeneinander platziert sind, indem ein Abstandselement, usw., vorgesehen ist, welches zwischengesetzt ist, welches aus einem nicht-magnetischen Material erstellt ist.
In der obigen Ausführungsform 11 ist der erste Permanentmagnet 14 radial außerhalb des ersten Statorkerns 8 angeordnet, jedoch kann der erste Permanentmagnet 14 radial außerhalb des zweiten Statorkerns 9 angeordnet werden. Falls dies der Fall ist, ist es bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden zweiten Statorkern 9 und dritten Statorkern 25 angeordnet ist, um die Ausbildung einer geschlossenen Magnetschaltung im zweiten Statorkern 9, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden, und um Reduktionen der Größe des Magnetflusses zu unterdrücken, welcher zum Rotor 2B fließt.
Ausführungsform 12
19 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 19 sind radiale Ausmaße eines zweiten Statorkerns 9A gleich jenen eines ersten Statorkerns 8, und ist ein zweiter Permanentmagnet 15 in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher Ausmaße hat, welche gleich jenen eines ersten Permanentmagneten 14 sind, und ist derart befestigt, dass er den zweiten Statorkern 9A umgibt. Der zweite Permanentmagnet 15 ist magnetisch derart ausgerichtet, so dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach innen gerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Magnetisierungsrichtung 17 des zweiten Permanentmagneten 15 umgekehrt zu einer Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14. Ein Abstandselement 12 ist zwischen dem zweiten Statorkern 9A und dem dritten Statorkern 25 zwischengesetzt.
Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 11 aufgebaut.
Daraus folgend können ähnliche Wirkungen zu jenen der obigen Ausführungsform 11 ebenso in Ausführungsform 12 erzielt werden.
Bei einem elektrischen Drehmotor 111, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, kann, weil die Magnetisierungsrichtungen 17 des ersten Permanentmagneten 14 und des zweiten Permanentmagneten 15 in die Richtung des Flusses des Magnetflusses im Magnetpfad ausgerichtet sind, die Dicke von jedem Magneten reduziert werden, welches eine Reduktion radialer Ausmaße ermöglicht.
Da das Abstandselement 12 zwischen den zueinander angrenzenden zweiten Statorkern 9A und dritten Statorkern 25 zwischengesetzt ist, wird ein geschlossener Magnetkreis, bei welchem ein Magnetfluss vom zweiten Permanentmagneten 15 axial vom zweiten Statorkern 9A fließt, in den dritten Statorkern 25 eintritt, radial aus dem dritten Statorkern 25 heraus fließt, in den Rahmen 16 eintritt, axial durch den Rahmen 16 fließt und zum zweiten Permanentmagneten 15 zurückkehrt, an seiner Ausbildung verhindert. Somit, weil der Magnetfluss vom zweiten Permanentmagneten 15 durch den Rotor 2B fließt, ohne dass er durch den infrage kommenden geschlossenen Magnetkreis fließt, können Reduktionen in der Größe des Magnetflusses, welcher durch den Rotor 2B fließt, unterdrückt werden.
Ausführungsform 13
20 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 13 in der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 20 ist ein Abstandselement 12A in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem von einer Kern-Rückseite 8a ist, und ein dritter Permanentmagnet 18 ist in einem zylindrischen Körper vorbereitet, welcher eine axiale Länge hat, welche gleich jener des Abstandselements 12A ist, und ein radiales Ausmaß hat, welches gleich jenem von einem ersten Permanentmagneten 14 ist, wobei er derart befestigt ist, so dass er das Abstandselement 12A umgibt und zwischen dem ersten Permanentmagneten 14 und einem zweiten Statorkern 9 zwischengesetzt ist. Der dritte Permanentmagnet 18 ist magnetisch axial derart ausgerichtet, dass eine Magnetisierungsrichtung 19 davon vom ersten Permanentmagneten 14 zur Kern-Rückseite 9a des zweiten Statorkerns 9 gerichtet ist.
Darüber hinaus ist der Rest des Aufbaus auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 11 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 112, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, wird ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss vom dritten Permanentmagneten 18 vom dritten Permanentmagneten 18 über den zweiten Statorkern 9 in den Rahmen 16 eintritt, durch den Rahmen 16 zum ersten Permanentmagneten 14 fließt und über den ersten Permanentmagneten 14 zum dritten Permanentmagneten 18 zurückkehrt, wie durch eine strichpunktierte Linie in 20 angezeigt. Hier fließt der Magnetfluss vom dritten Permanentmagneten 18 über den Rahmen 16 in umgekehrter Richtung zum Magnetfluss vom ersten Permanentmagneten 14, wodurch eine Magnetsättigung des Rahmens 16 verringert wird. Mit anderen Worten bildet der dritte Permanentmagnet 18 ein Magnetsättigungs-Verringerungselement für das axiale Magnetpfad-Ausbildungselement.
Gemäß Ausführungsform 13 wird somit, da die magnetische Sättigung des Rahmens 16 verringert wird, die Größe des wirksamen Magnetflusses erhöht, wodurch die Erhöhung der Ausgabe ermöglicht wird, und kann der Rahmen 16 ebenfalls dünner erstellt werden, welches hinsichtlich des elektrischen Drehmotors 112 eine Reduktion in der Größe und des Gewichts ermöglicht.
Darüber hinaus ist in der obigen Ausführungsform 13 die Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 radial nach außen gerichtet, jedoch kann die Magnetisierungsrichtung 17 des ersten Permanentmagneten 14 ebenso radial nach innen gerichtet sein. In diesem Fall ist der dritte Permanentmagnet 18 axial derart magnetisch ausgerichtet, dass er vom zweiten Statorkern 9 zum ersten Permanentmagneten 14 gerichtet ist.
Ausführungsform 14
21 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 21 ist ein erster Permanentmagnet durch streifenförmige Magnetkörper 20a bis 20h gebildet, welche kreisförmige, bogenförmige Querschnitte haben, welche eine Form haben, bei welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher einen wie oben beschriebenen zylindrischen Körper hat, umfangsseitig in beispielsweise acht gleiche Sektionen unterteilt ist. Jeder der Magnetkörper 20a bis 20h ist magnetisch derart ausgerichtet, dass die Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist. Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise zu der obigen Ausführungsform 11 aufgebaut.
Wenn nun die Permanentmagnete in einzelne zylindrische Körper vorbereitet werden, schwanken Magnetflussanteile, welche mit den Permanentmagneten interagieren, während der Umdrehung des Rotors etwas, wodurch Wirbelstromverluste aufgrund der Schwankung des Magnetflusses in den Permanentmagneten zusammen damit erzeugt werden.
Bei einem elektrischen Drehmotor 113, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, werden, weil die Permanentmagnete in mehrere Magnetkörper 20a bis 20h unterteilt werden, Wirbelstrompfade ebenso simultan unterteilt, und werden daraus folgend Wirbelströme reduziert, welches es ermöglicht, dass ein Wirbelstromverlust, welcher in den Permanentmagneten auftritt, ebenso reduziert wird.
Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 14 die Magnetkörper 20a bis 20h an einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten Statorkerns 8 angeordnet, ohne dass sie umfangsseitig Spalte hinterlassen, jedoch können mehrere Magnetkörper ebenso an einer äußeren Umfangsoberfläche eines ersten Statorkerns derart angeordnet werden, dass sie umfangsseitig vorbestimmte Spalte haben, und kann ebenso lediglich ein Magnetkörper angeordnet werden. Wenn mehrere Magnetkörper umfangsseitig an einer äußeren Umfangsoberfläche an einem ersten Statorkern angeordnet werden, wird sich der magnetische Ausgleich verbessern, wenn sie bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet werden.
Ausführungsform 15
22 ist eine Längsschnittansicht, welche einen elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 22 ist ein erster Permanentmagnet durch Magnetkörper 21a und 21b gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche eine Form haben, bei welcher ein erster Permanentmagnet 14, welcher einen wie oben beschriebenen zylindrischen Körper hat, axial in zwei gleiche Sektionen unterteilt ist. Die Magnetkörper 21a und 21b sind jeweils magnetisch derart ausgerichtet, dass die Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist. Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise wie bei der obigen Ausführungsform 11 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 114, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, sind die Magnetkörper 21a und 21b derart eingepasst, dass sie den ersten Statorkern 8 derart umgeben, dass Magnetisierungsrichtungen 17 davon radial nach außen gerichtet sind, und dass sie in einer axialen Richtung zueinander angrenzen.
Daraus folgend werden bei diesem elektrischen Drehmotor 114 Wirbelstrompfade ebenso unterteilt, indem der Permanentmagnet unterteilt wird, wodurch es ermöglicht wird, dass ein Permanentmagnet-Wirbelstromverlust reduziert wird.
Darüber hinaus ist in der obigen Ausführungsform 15 ein erster Permanentmagnet durch Magnetkörper gebildet, welche zylindrische Körper haben, welche axial in zwei Sektionen unterteilt sind, jedoch kann der erste Permanentmagnet ebenso axial in drei oder mehrere Sektionen unterteilt werden. Jeder der Magnetkörper kann ebenso angeordnet werden, dass er axial Spalten hinterlässt.
Ausführungsform 16
23 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 23 ist ein Stator 6E gebildet durch: einen Statorkern 7E und eine Statorspule 10.
Der Statorkern 7E ist gebildet durch: zwei erste Kernpaare 30, welche durch einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 gebildet sind, welche koaxial an gegenüberliegenden Seiten von einem Abstandselement 12 derart angeordnet sind, dass die Umfangspositionen von Zähnen 8b und 9b zueinander ausgerichtet sind; und ein zweites Kernpaar 31, welches durch einen dritten und vierten Statorkern 25 und 26 aufgebaut ist, welche koaxial an gegenüberliegenden Seiten von einer Feldspule 24 derart angeordnet sind, dass Umfangspositionen von Zähnen 25b und 26b zueinander ausgerichtet sind. Die zwei ersten Kernpaare 30 sind koaxial in einer axialen Richtung derart angeordnet, so dass sie die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt miteinander platzieren, und dass die Umfangspositionen von den Zähnen 8b zueinander ausgerichtet sind. Zusätzlich ist das zweite Kernpaar 31 koaxial an einem zweiten axialen Ende von den zwei ersten Kernpaaren 30 derart angeordnet, so dass der dritte Statorkern 25 in einem engen Kontakt mit dem zweiten Statorkern 9 von einem von den ersten Kernpaaren 30 platziert wird, und dass Umfangspositionen von den Zähnen 9b und 25b zueinander ausgerichtet sind.
Ein erster Permanentmagnet 14 ist über den ersten Statorkern 8 von jedem von den ersten Kernpaaren 30 eingesetzt. Die ersten Permanentmagneten 14 sind magnetisch derart ausgerichtet, dass Magnetisierungsrichtungen davon radial nach außen gerichtet sind. Ein magnetomotorisches Feldkraft-Erzeugungselement ist durch die zwei ersten Permanentmagneten 14 und die einzelne Feldspule 24 aufgebaut.
Der Statorkern 7E ist innerhalb des Rahmens 16 untergebracht und gehalten, wobei die ersten Permanentmagnete 14 und die Feldspule 24 befestigt sind. Äußere Umfangsoberflächen der ersten Permanentmagneten 14, der zweiten Statorkerne 9, des dritten Statorkerns 25 und des vierten Statorkerns 26 sind magnetisch über den Rahmen 16 verbunden.
Die Statorspule 10 hat sechs Phasenspulen 11, welche jeweils ausgebildet sind durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten auf Sätzen von Zähnen 8b, 9b, 25b und 26b, welche axial in einer einzelnen Zeile angeordnet sind, ohne dass die Schlitze 8c, 9c, 25c und 26c überspannt werden.
Es ist ein Rotor 2C durch ein Anordnen von drei Rotorkernpaaren aufgebaut, in welchen ein erster und zweiter Rotorkern 3 und 4 in engster Nähe zueinander an gegenüberliegenden Seiten von einer Trennwand 5 derart angeordnet sind, dass sie umfangsseitig durch einen Abstand von einem halben vorragenden Pol versetzt sind, so dass sie axial ausgerichtet sind, und sie auf einer Drehwelle 1 eingesetzt werden, welche über Drehwellen-Einsetzöffnungen davon eingesetzt ist. Bei einem axial zentrierten Rotorkernpaar und einem Rotorkernpaar an einem ersten axialen Ende sind erste Rotorkerne 3 in engster Nähe zueinander platziert, und sind Umfangspositionen von vorragenden Polen 3b ausgerichtet. Bei dem axial zentrierten Rotorkernpaar und einem Rotorkernpaar an einem zweiten axialen Ende sind zweite Rotorkerne 4 in engster Nähe zueinander platziert, und sind Umfangspositionen von vorragenden Polen 4b ausgerichtet. Der Rotor 2C ist drehbar innerhalb des Statorkerns 7E derart untergebracht, dass die Drehwelle 1 drehbar durch ein Paar von Endplatten (nicht gezeigt) gelagert ist. Darüber hinaus sind der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 jeweils an inneren Umfangsseiten von dem ersten bis vierten Statorkern 8, 9, 25 und 26 positioniert.
Bei einem elektrischen Drehmotor 115, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, ist, wie durch Pfeile in 23 angezeigt, ein Magnetpfad in jedem der ersten Kernpaare 30 ausgebildet, in welchem ein Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zum zweiten Statorkern 9 fließt, dann vom zweiten Statorkern 9 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt. Es ist ein Magnetpfad in dem zweiten Kernpaar 31 ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von der Feldspule 24 von dem vierten Statorkern 26 über den Rahmen 16 zum dritten Statorkern 25 fließt, dann vom dritten Statorkern 25 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt und dann vom ersten Rotorkern 3 zum vierten Statorkern 26 zurückkehrt.
Durch ein Ändern der Größe des Feldstroms zur Feldspule 24 und der Richtung des Durchlaufens des elektrischen Stroms können die Größe des Magnetflusses und die Flussrichtung des Magnetflusses geändert werden, um die magnetomotorische Kraft von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement einzustellen.
Daraus folgend werden ebenso ähnliche Wirkungen zu jenen in Ausführungsform 11, wie oben beschrieben, in Ausführungsform 16 dargelegt. Gemäß Ausführungsform 16 wird, da der Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 abzweigt und über den Rahmen 16 in zwei axiale Richtungen fließt, die Größe des Magnetflusses pro Pol reduziert. Daraus folgend ist es weniger wahrscheinlich, dass der Rahmen 16 magnetisch gesättigt wird, sogar dann, wenn die radiale Dicke dessen reduziert wird, woraus folgend der Durchmesser des Rahmens 16 reduziert wird. Hierdurch werden Reduktionen im Durchmesser des elektrischen Drehmotors 15 ermöglicht.
Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 16 zwei erste Kernpaare 30 nebeneinander angeordnet, so dass sie die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt miteinander platzieren, jedoch können die zwei ersten Kernpaare 30 ebenso derart angeordnet werden, dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander platziert werden, so dass sie ein Abstandselement, usw., haben, welches zwischengesetzt ist, welches aus einem nicht-magnetischen Material erstellt ist.
In der obigen Ausführungsform 16 sind die ersten Rotorkerne 3 und die zweiten Rotorkerne 4 nebeneinander in einem engen Kontakt miteinander angeordnet, jedoch können die ersten Rotorkerne 3 und die zweiten Rotorkerne 4 ebenso nebeneinander angeordnet werden, so dass sie jeweilige Spalte in einer axialen Richtung hinterlassen.
In der obigen Ausführungsform 16 sind die ersten Permanentmagnete 14 radial außerhalb der ersten Statorkerne 8 angeordnet, jedoch können die ersten Permanentmagnete 14 ebenso radial außerhalb der zweiten Statorkerne 9 angeordnet werden. In diesem Fall ist es, da ein zweiter Statorkern 9, auf welchem ein erster Permanentmagnet 14 angeordnet ist, und der dritte Statorkern 25 zueinander angrenzen, vorteilhaft, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden zweiten Statorkern 9 und dritten Statorkern 25 angeordnet ist, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im zweiten Statorkern 9, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden, und Reduktionen in der Größe des Magnetflusses zu unterdrücken, welcher zum Rotor 2C fließt.
In der obigen Ausführungsform 16 sind zwei erste Kernpaare 30 nebeneinander angeordnet, so dass sie die ersten Statorkerne 8 in einem engen Kontakt miteinander platzieren, jedoch können die zwei ersten Kernpaare 30 ebenso derart angeordnet werden, dass die zweiten Statorkerne 9 nebeneinander in einem engen Kontakt miteinander platziert werden. In diesem Fall ist es, da ein erster Statorkern 8, auf welchem der erste Permanentmagnet 14 angeordnet ist, und der dritte Statorkern 25, zueinander angrenzen, bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden ersten Statorkern 8 und dritten Statorkern 25 angeordnet wird, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im ersten Statorkern 8, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden, und Reduktionen in der Größe des Magnetflusses zu unterdrücken, welcher zum Rotor 2C fließt.
In der Ausführungsform 16 kann ein zweiter Permanentmagnet ebenso radial außerhalb von zumindest einem zweiten Statorkern 9 angeordnet werden, und zwar zusätzlich zu dem ersten Permanentmagneten 14, welche radial außerhalb des ersten Statorkerns 8 angeordnet sind, und zwar auf eine ähnliche Art und Weise wie zu der obigen Ausführungsform 12. Ebenso in diesem Fall ist es, weil der zweite Permanentmagnet im zweiten Statorkern 9 angeordnet ist, welcher zum dritten Statorkern 25 angrenzt, bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden zweiten Statorkern 9 und dem dritten Statorkern 25 angeordnet wird, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im zweiten Statorkern 9, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden.
Ausführungsform 17
24 ist eine Längsschnittansicht, welche den Fluss eines Magnetflusses in einem elektrischen Drehmotor gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 24 ist ein Stator 6F gebildet durch: einen Statorkern 7F und eine Statorspule 10.
Der Statorkern 7F ist gebildet durch: zwei erste Kernpaare 30, welche durch einen ersten und zweiten Statorkern 8 und 9 aufgebaut sind, welche koaxial an gegenüberliegenden Seiten von einem Abstandselement 12 angeordnet sind, so dass die Umfangspositionen von Zähnen 8b und 9b zueinander ausgerichtet sind; und ein zweites Kernpaar 31, welches durch einen dritten und einen vierten Statorkern 25 und 26 aufgebaut ist, welche koaxial an gegenüberliegenden Seiten von einer Feldspule 24 angeordnet sind, so dass Umfangspositionen von Zähnen 25b und 26b zueinander ausgerichtet sind. Ein erstes Paar von den ersten Kernpaaren 30 ist koaxial an einem ersten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 angeordnet, so dass es den zweiten Statorkern 9 in einem engen Kontakt mit dem dritten Statorkern 25 platziert, und so dass Umfangspositionen von Zähnen 9b und 25b zueinander ausgerichtet sind. Zusätzlich ist ein zweites Paar von den ersten Kernpaaren 30 koaxial an einem zweiten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 angeordnet, so dass es den zweiten Statorkern 9 in einem engen Kontakt mit dem vierten Statorkern 26 platziert, und so dass Umfangspositionen von Zähnen 9b und 26b zueinander ausgerichtet sind.
Ein erster Permanentmagnet 14 ist oberhalb des ersten Statorkerns 8 von jedem der ersten Kernpaare 30 eingesetzt. Der erste Permanentmagnet 14, welcher zu dem ersten Kernpaar 30 an dem ersten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 befestigt ist, ist magnetisch derart ausgerichtet, so dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach außen gerichtet ist, und der erste Permanentmagnet 14, welcher an dem ersten Kernpaar 30 an dem zweiten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 befestigt ist, ist magnetisch derart ausgerichtet, dass eine Magnetisierungsrichtung 17 davon radial nach innen gerichtet ist.
Ein Rotor 2D wird derart aufgebaut, indem drei Rotorkernpaare angeordnet werden, in welchen ein erster und zweiter Rotorkern 3 und 4 in einer engen Nähe zueinander auf gegenüberliegenden Seiten von einer Trennwand 5 angeordnet werden, so dass sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol versetzt sind, so dass sie axial ausgerichtet sind, und sie auf einer Drehwelle 1 eingesetzt werden, welche durch Drehwellen-Einsetzöffnungen davon eingesetzt ist. Bei einem axial zentrierten Rotorkernpaar und einem Rotorkernpaar an einem ersten axialen Ende sind zweite Rotorkerne 4 in einer engen Nähe zueinander platziert, und sind umfangsseitige Positionen von vorragenden Polen 4b zueinander ausgerichtet. Bei dem axial zentrierten Rotorkernpaar und einem Rotorkernpaar an einem zweiten axialen Ende sind erste Rotorkerne 3 in einer engen Nähe zueinander platziert, und sind umfangsseitige Positionen von vorragenden Polen 3b zueinander ausgerichtet. Der Rotor 2D ist drehbar innerhalb des Statorkerns 7F untergebracht, so dass die Drehwelle 1 drehbar durch ein Paar von Endplatten (nicht gezeigt) gelagert ist. Darüber hinaus sind der erste und zweite Rotorkern 3 und 4 jeweils an inneren Umfangsseiten von dem ersten bis vierten Statorkern 8, 9, 25 und 26 positioniert.
Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 16 aufgebaut.
Bei einem elektrischen Drehmotor 116, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut wurde, wird, wie durch Pfeile in 24 angezeigt, ein Magnetpfad in dem zweiten Kernpaar 31 ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von der Feldspule 24 vom vierten Statorkern 26 über den Rahmen 16 zum dritten Statorkern 25 fließt, dann vom dritten Statorkern 25 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 zum vierten Statorkern 26 zurückkehrt. Bei dem ersten Kernpaar 30 an dem ersten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 wird ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss von dem ersten Permanentmagneten 14 über den Rahmen 16 zum zweiten Statorkern 9 fließt, dann vom zweiten Statorkern 9 über den zweiten Rotorkern 4, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum ersten Rotorkern 3 fließt, und dann vom ersten Rotorkern 3 über den ersten Statorkern 8 fließt und zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt. Bei dem ersten Kernpaar 30 am zweiten axialen Ende von dem zweiten Kernpaar 31 wird ein Magnetpfad ausgebildet, bei welchem ein Magnetfluss vom ersten Permanentmagneten 14 über den ersten Statorkern 8, den ersten Rotorkern 3, die Trennwand 5 und die Drehwelle 1 zum zweiten Rotorkern 4 fließt, und dann vom zweiten Rotorkern 4 über den zweiten Statorkern 9 und den Rahmen 16 fließt, und dann zum ersten Permanentmagneten 14 zurückkehrt.
Durch ein Ändern der Größe des Feldstromes zur Feldspule 24 und der Durchlaufrichtung des elektrischen Stromes können die Größe des Magnetflusses und die Richtung des Flusses des Magnetflusses geändert werden, indem die magnetomotorische Kraft von dem magnetomotorischen Feldkraft-Erzeugungselement eingestellt wird.
Daraus folgend werden ähnliche Wirkungen zu jenen in der obigen Ausführungsform 11 ebenso in Ausführungsform 16 dargelegt.
In der obigen Ausführungsform 17 werden nun zwei erste Kernpaare 30 an zwei Enden des zweiten Kernpaars 31 angeordnet, so dass der zweite Statorkern 9 in Kontakt mit dem dritten Statorkern 25 und dem vierten Statorkern 26 platziert wird, jedoch können die zwei ersten Kernpaare 30 ebenso an zwei Enden des zweiten Kernpaars 31 derart angeordnet werden, so dass sie ein Abstandselement, usw., haben, welches zwischengesetzt ist, welches aus einem nicht-magnetischen Material erstellt ist.
In der obigen Ausführungsform 17 sind die ersten Rotorkerne 3 und die zweiten Rotorkerne 4 nebeneinander in einem engen Kontakt zueinander angeordnet, jedoch können die ersten Rotorkerne 3 und die zweiten Rotorkerne 4 ebenso nebeneinander derart angeordnet werden, so dass sie in einer axialen Richtung jeweilige Spalte hinterlassen.
In der obigen Ausführungsform 17 sind die ersten Permanentmagnete 14 radial außerhalb der ersten Statorkerne 8 angeordnet, jedoch die ersten Permanentmagnete 14 ebenso radial außerhalb der zweiten Statorkerne 9 angeordnet werden. In diesem Fall ist es, da der zweite Statorkern 9, an welchem ein erster Permanentmagnet 14 angeordnet ist, und der dritte Statorkern 25, zueinander angrenzend angeordnet sind, bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden zweiten Statorkern 9 und dem dritten Statorkern 25 angeordnet ist, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im zweiten Statorkern 9, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden, und um Reduktionen in der Größe des Magnetflusses zu unterdrücken, welcher zum Rotor 2D fließt. Ähnlich ist es, da ein zweiter Statorkern 9, auf welchem ein erster Permanentmagnet 14 angeordnet ist, und der vierte Statorkern 26 zueinander angrenzend sind, bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem angrenzenden zweiten Statorkern 9 und dem vierten Statorkern 26 angeordnet ist, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im zweiten Statorkern 9, vierten Statorkern 26 und dem Rahmen 16 zu vermeiden, und um Reduktionen in der Größe des Magnetflusses zu unterdrücken, welcher zum Rotor 2D fließt.
In der Ausführungsform 17 kann ein zweiter Permanentmagnet ebenso radial außerhalb von zumindest einem zweiten Statorkern 9 angeordnet werden, und zwar zusätzlich zu den ersten Permanentmagneten 14, welche radial außerhalb der ersten Statorkerne 8 angeordnet sind, und zwar auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 12. In diesem Fall ist es ebenso, wenn der zweite Permanentmagnet im zweiten Statorkern 9 angeordnet ist, welcher zum dritten Statorkern 25 angrenzt, bevorzugt, dass ein Spalt zwischen dem zweiten Statorkern 9 und dem dritten Statorkern 25 angeordnet wird, um die Ausbildung eines geschlossenen Magnetkreises im zweiten Statorkern 9, dritten Statorkern 25 und dem Rahmen 16 zu vermeiden.
In den obigen Ausführungsformen 16 und 17 sind zwei erste Kernpaare 30 und ein zweites Kernpaar 31 koaxial in einer axialen Richtung angeordnet, jedoch sind das erste und zweite Kernpaar 30 und 31 nicht auf diese Anzahl von Paaren beschränkt, vorausgesetzt, dass zwei oder mehrere erste Kernpaare und ein oder mehrere zweite Kernpaare 31 vorliegen. In diesem Fall sind die ersten Kernpaare 30 derart angeordnet, dass die ersten Statorkerne 8 nebeneinander vorliegen. Die zweiten Kernpaare 31 sind derart angeordnet, dass sie zu den ersten Kernpaaren 30 derart ausgerichtet sind, so dass ein dritter Statorkern 25 und ein vierter Statorkern 26 neben einem zweiten Statorkern 9 platziert sind. Zusätzlich sind erste Permanentmagnete 14, welche an angrenzenden ersten Kernpaaren 30 befestigt sind, magnetisch zu identischen Magnetisierungsrichtungen 17 ausgerichtet, und sind erste Permanentmagnete 14, welche an ersten Kernpaaren 30 befestigt sind, welche an gegenüberliegenden Seiten von dem zweiten Kernpaar 31 angeordnet sind, in einer umgekehrten Magnetisierungsrichtung 17 magnetisch ausgerichtet.
Darüber hinaus sind in jeder der Ausführungsformen 11 bis 17, wie oben beschrieben, der erste bis vierte Statorkern vorbereitet durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten, jedoch sind der erste bis vierte Statorkern nicht auf laminierte Kerne beschränkt, welche durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten ausgebildet sind, und können beispielsweise ebenfalls Staubkerne verwendet werden, welche erlangt werden, indem ein magnetisches Metallpulver einer Isolationsbehandlung unterworfen wird und dann einer Druckausbildung unterworfen wird und eine Wärmebehandlung darauf angelegt wird.
In den obigen Ausführungsformen 11 bis 17 wird ein Rahmen, welcher unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet ist, als ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement verwendet, jedoch braucht das Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement lediglich unter Verwendung eines Magnetmaterials vorbereitet zu werden, so dass es in einer Axialrichtung kontinuierlich ist, und können beispielsweise ebenso magnetische Elemente verwendet werden, welche unter Verwendung eines magnetischen Materials zu Streifenformen vorbereitet sind. In diesem Fall sollten die streifenförmigen Magnetelemente derart angeordnet werden, dass sie sich axial derart erstrecken, dass sie äußere Umfangsoberflächen von ersten Permanentmagneten und äußere Umfangsoberflächen von zweiten Statorkernen verbinden, und dass sie äußere Umfangsoberflächen von dritten Statorkernen und äußere Umfangsoberflächen von vierten Statorkernen verbinden.
Bei den obigen Ausführungsformen 1 bis 17 werden ein erster und zweiter Rotorkern, welche einen Rotor bilden, durch Laminieren von magnetischen Stahlplatten vorbereitet, jedoch können der erste und zweite Rotorkern ebenfalls unter Verwendung von festen Körpern von magnetischen Stahlmaterialien vorbereitet werden.
In den obigen Ausführungsformen 1 bis 17 wird eine Statorspule durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten zu einer konzentrierten Wicklung aufgebaut, jedoch kann eine Statorspule ebenfalls durch ein Umwickeln von leitfähigen Drähten zu einer verteilten Wicklung aufgebaut werden.
In den obigen Ausführungsformen 1 bis 17 wird ein Abstandselement zwischen einem ersten und zweiten Statorkern zwischengesetzt, jedoch kann das Abstandselement ebenso ausgelassen werden, vorausgesetzt, dass ein vorbestimmter Spalt zwischen dem ersten und zweiten Statorkern sichergestellt ist.
In den obigen Ausführungsformen 1 bis 17 wird eine Drehwelle unter Verwendung eines magnetischen Materials vorbereitet, jedoch ist es für die vorzubereitende Drehwelle nicht unbedingt notwendig, ein magnetisches Material zu verwenden, vorausgesetzt, dass ein Rotor derart aufgebaut ist, dass eine ausreichende Größe eines Magnetflusses von einem zweiten Rotorkern zu einem ersten Rotorkern fließen kann, ohne dass er durch die Drehwelle durchläuft.
Ausführungsform 18
25 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung, welche einen Lüfter gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 26 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche einen Luftfluss in dem Lüfter gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 25 ist ein Gehäuse 40 in einer geraden zylindrischen Form vorbereitet, ist ein Flanschabschnitt 41 nahe einer Öffnung davon ausgebildet, ist ein Lager 42 an einem Mittenabschnitt von einem unteren Abschnitt ausgebildet, und sind Luftausstoßöffnungen 43 über eine Umfangswand des Gehäuses nahe dem unteren Abschnitt angeordnet. Eine Klammer 44 hat ein Lager 45 und Ventilationsfenster 46, und ist an dem Flanschabschnitt 41 befestigt, um die Öffnung des Gehäuses 40 abzudecken. Ein elektrischer Drehmotor 104 ist derart innerhalb des Gehäuses 40 untergebracht, so dass eine Drehwelle 1 drehbar in den Lagern 42 und 45 Gehäuses 40 und der Klammer 44 gelagert ist. Hier bildet ein Spalt, welcher zwischen einer äußeren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 und einer inneren Umfangswandoberfläche des Gehäuses 40 ausgebildet ist, einen Ventilationskanal, welcher eine Luftkanalrichtung in einer axialen Richtung hat. Ein Diffusor 47 ist in einem festgelegten Zustand an einer gegenüberliegenden Seite von der Klammer 44 von dem Gehäuse 40 befestigt. Ein Zentrifugallüfter 48 ist an einem Ende von der Drehwelle 1 befestigt, welche von dem Lager 45 von der Klammer 44 aus vorragt, und drehbar radial innerhalb des Diffusers 47 untergebracht ist. Eine Lüfterabdeckung 49 ist an der Klammer 44 befestigt und dient zur inneren Aufnahme des Diffusers 47 und des Zentrifugallüfters 48. Darüber hinaus bildet der Diffuser 47 und der Zentrifugallüfter 48 einen Lüfter.
Bei einem Lüfter 200, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird der Zentrifugallüfter 48 zur Umdrehung angetrieben, indem der elektrische Drehmotor 104 drehbar angetrieben wird. Wie durch Pfeile in 26 angezeigt, wird somit die Luft, welche in die Lüfterabdeckung 49 anzusaugen ist, radial nach außen durch den Zentrifugallüfter 48 abgelenkt, und wird in einem Axialfluss durch den Diffuser 47 geglättet. Als Nächstes wird die Luft, welche in einem Axialfluss durch den Diffuser 47 geglättet wurde, radial nach innen durch die Klammer 44 abgelenkt, fließt über die Ventilationsfenster 46 in das Gehäuse 40, fließt über den Ventilationskanal zwischen den inneren Umfangswandoberflächen des Rahmens 16 und das Gehäuse 40, und wird durch die Luftausstoßöffnungen 43 ausgestoßen.
Der Lüfter 200 kann bei Staubsaugern, usw., angewendet werden, wenn eine Luftansaugfunktion verwendet wird, und kann bei Handstaubsaugern, usw., verwendet werden, wenn eine Luftauslassfunktion verwendet wird.
In Ausführungsform 18 wird ein elektrischer Drehmotor 104, welcher eine reduzierte Größe und eine erhöhte Geschwindigkeit ermöglicht, als ein Antriebsmotor für den Zentrifugallüfter 48 verwendet. Somit wird der elektrische Drehmotor 104 den Ausstoßluftkanal des Zentrifugallüfters 48 nicht blockieren, welches die Anordnung des elektrischen Drehmotors 104 fördert. Ferner kann eine vorbestimmte Saugkraft oder ein Blasdruck erlangt werden, ohne dass der Durchmesser des Zentrifugallüfters 48 erhöht wird, und kann ein Widerstand gegen Zentrifugalkräfte während eines Hochgeschwindigkeitslaufes aufgrund der reduzierten Größe des Zentrifugallüfters 48 ebenso sichergestellt werden.
Da ein Permanentmagnet 14 an dem Statorkern befestigt ist, durchlaufen kaum harmonische magnetomotorische Statorkraft-Anteile durch den Permanentmagneten 14. Somit kann ein Wirbelstromverlust des Permanentmagneten 14 gering gehalten werden, wodurch Temperaturanstiege im Permanentmagneten 14 unterdrückt werden.
Wenn der elektrische Drehmotor 104 bei einer hohen Geschwindigkeit umdreht wird, wird die Wärmemenge, welche in den Lagern 42 und 45 erzeugt wird, erhöht. Jedoch wird ein Ventilationskanal zwischen dem Rahmen 16 des elektrischen Drehmotors 104 und der inneren Umfangswandoberflächen des Gehäuses 40 derart aufgebaut, dass Luft, welche in das Gehäuse 40 fließt, axial entlang der äußeren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 fließt, und über die Luftausstoßöffnungen 43 ausgestoßen wird. Zusätzlich steht eine äußere Umfangsoberfläche des Permanentmagneten 14, welche den größten Bereich der magnetischen Konfigurationsoberflächen hat, mit der inneren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 in Kontakt. Sogar wenn Wärme, welche durch die Lager 42 und 45 erzeugt wird, zu dem Permanentmagneten 14 überführt wird, wird somit die Wärme vom Permanentmagneten 14 an den Rahmen 16 überführt, und wird an die Luft abgestrahlt, welche entlang der äußeren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 fließt. Somit können übermäßige Temperaturanstiege im Permanentmagneten 14 unterdrückt werden, und wird der Permanentmagnet 14 thermisch nicht entmagnetisiert. Dass ebenfalls nicht notwendig ist, einen Wärmewiderstand zu erhöhen, indem zusätzliche Mengen des teuren Elements Dysprosium (Dy) hinzugefügt werden, können somit Kostenreduktionen des Permanentmagneten 14 erzielt werden.
Ausführungsform 19
27 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche einen Lüfter gemäß Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 27 hat eine Lüfterschaufel 50: eine Röhre 51, welche zu einer zylindrischen Form vorbereitet ist, welche einen inneren Durchmesser hat, welcher gleich einem äußeren Durchmesser von einem Rahmen 16 eines elektrischen Drehmotors 104 ist, und bei welcher eine axiale Länge länger als eine axiale Länge des Rahmens 16 ist; und Schaufeln 52, welche an einer äußeren Umfangsoberfläche an einem ersten axialen Ende von der Röhre 51 ausgebildet sind, wobei die Röhre 51 derart über den elektrischen Drehmotor 104 eingesetzt ist, so dass sie mit der äußeren Umfangsoberfläche des Rahmens 16 in Kontakt steht. Ein Gehäuse 53 ist zu einer zylindrischen Form vorbereitet, bei welcher eine axiale Länge länger als die axiale Länge von der Röhre 51 ist, und welche über der Statorschaufel 50 eingesetzt ist, um somit einen Spalt mit der Röhre 51 auszubilden. Hier bildet der Spalt, welcher zwischen einer äußeren Umfangswandoberfläche von der Röhre 51 und einer inneren Umfangswandoberfläche von dem Gehäuse 53 ausgebildet ist, einen Ventilationskanal, welcher eine Luftkanalrichtung in einer axialen Richtung hat. Ein Paar von Rotorschaufeln 54a, 54b ist jeweils an zwei axialen Enden des Gehäuses 53 angeordnet, wobei sie an der Drehwelle 1 des elektrischen Drehmotors 104 befestigt sind. Eine trichterförmige Aufweitung 55, welche als eine Lüfterabdeckung wirkt, ist an einer Öffnung an einem ersten axialen Ende des Gehäuses 53 eingesetzt. Darüber hinaus ist ein Axialflusslüfter durch die Rotorschaufeln 54a und 54b und die Statorschaufel 50 gebildet.
Bei einem Lüfter 201, welcher auf diese Art und Weise aufgebaut ist, wird das Paar von Rotorschaufeln 54a und 54b zur Umdrehung angetrieben, indem der elektrische Drehmotor 104 zur Umdrehung angetrieben wird. Somit fließt, wie durch Pfeile in 27 angezeigt, die Luft axial durch die trichterförmige Aufweitung 55 und wird durch die Rotorschaufel 54a im Druck erhöht. Dieser Luftfluss, welcher einen Umfangsanteil hat, wird axial durch die Schaufeln 52 von der Statorschaufel 50, welche stromabwärts von der Rotorschaufel 54a angeordnet ist, axial gerichtet, und fließt durch den Ventilationskanal zwischen der Röhre 51 und dem Gehäuse 53 entlang der äußeren Umfangswandoberfläche von der Röhre 51. Dann wird die Luft, welche durch den Ventilationskanal zwischen der Röhre 51 und dem Gehäuse 53 geflossen ist, extern durch die Rotorschaufel 54b ausgestoßen.
Auf eine ähnliche Art und Weise zu dem oben beschriebenen Lüfter 200 kann der Lüfter 201 bei Staubsaugern, usw., angewendet werden, wenn eine Luftsaugfunktion verwendet wird, und kann er ebenfalls bei Handtrocknern, usw., verwendet werden, wenn eine Luftausstoßfunktion verwendet wird.
In Ausführungsform 19 wird ein elektrischer Drehmotor 104, welcher eine reduzierte Größe und eine erhöhte Geschwindigkeit ermöglicht, als ein Antriebsmotor für die Rotorschaufeln 54a und 54b verwendet. Somit wird der elektrische Drehmotor 104 nicht den Ausstoßluftkanal des axialen Lüfters blockieren, welches die Anordnung des elektrischen Drehmotors 104 erleichtert. Zusätzlich kann eine vorbestimmte Saugkraft oder Blaskraft erlangt werden, ohne dass der Durchmesser der Rotorschaufeln 54a und 54b erhöht wird, und kann ein Widerstand gegen Zentrifugalkräfte während eines Hochgeschwindigkeitslaufes aufgrund der reduzierten Größe der Rotorschaufeln 54a und 54b ebenso sichergestellt werden.
Da ein Permanentmagnet 14 an dem Statorkern befestigt ist, durchlaufen kaum harmonische magnetomotorische Statorkraft-Komponenten durch den Permanentmagneten 14. Somit kann ein Wirbelstromverlust des Permanentmagneten 14 gering gehalten werden, wodurch Temperaturanstiege im Permanentmagneten 14 unterdrückt werden.
Ein Ventilationskanal zwischen der äußeren Umfangswandoberfläche von der Röhre 51, welche derart eingesetzt ist, dass sie mit dem Rahmen 16 des elektrischen Drehmotors 104 in Kontakt ist, und der inneren Umfangswandoberfläche des Gehäuses 53, ist derart aufgebaut, dass die Luft, welche in das Gehäuse 53 einfließt, axial fließt. Zusätzlich ist eine äußere Umfangsoberfläche des Permanentmagneten 14, welche den größten Bereich der Oberflächen ausmacht, welche den Magneten bilden, mit der inneren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 in Kontakt, welche mit der Röhre 51 in Kontakt ist. Sogar wenn eine Wärme, welche durch Lager (nicht gezeigt), usw., erzeugt wird, an den Permanentmagneten 14 überführt wird, wird somit die Wärme über den Rahmen 16 von dem Permanentmagneten 14 an die Röhre 51 überführt, und wird an die Luft abgestrahlt, welche entlang der äußeren Umfangswandoberfläche von der Röhre 51 fließt. Zusätzlich wirken die Schaufeln 52, welche an der äußeren Umfangswandoberfläche von der Röhre 51 ausgebildet sind, als Abstrahlungslamellen, wodurch es ermöglicht wird, dass eine Wärme des Permanentmagneten 14 wirksam abgestrahlt wird. Daraus folgend können übermäßige Temperaturanstiege im Permanentmagneten 14 unterdrückt werden, und wird der Permanentmagnet 14 thermisch nicht entmagnetisiert. Dass ebenfalls nicht notwendig ist, den Wärmewiderstand zu erhöhen, indem zusätzliche Mengen des teuren Elements Dysprosium (Dy) erhöht werden, können Kostenreduktionen für den Permanentmagneten 14 erzielt werden.
Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 19 der Axialflusslüfter durch eine Statorschaufel und ein Paar von Rotorschaufeln gebildet, welche derart angeordnet sind, dass sie an gegenüberliegenden Enden von der Statorschaufel sind, jedoch braucht der Axialflusslüfter lediglich zumindest eine Statorschaufel und eine Rotorschaufel zu haben.
Bei der obigen Ausführungsform 19 ist die Statorschaufel über den Rahmen des elektrischen Drehmotors eingesetzt, jedoch kann die Statorschaufel in engster Nähe zu der Rotorschaufel stromaufwärts des elektrischen Drehmotors angeordnet werden. In diesem Fall, da die Positionen von der Rotorschaufel und der Statorschaufel in engster Nähe sind, werden die Auftritte von einer Fluidtrennung zwischen der Rotorschaufel und der Statorschaufel unterdrückt, wodurch die Reduktion eines Fluidflusses ermöglicht wird.
Ausführungsform 20
28 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen Luftfluss in einem Lüfter gemäß Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 28 sind Schaufeln 52 an einer äußeren Umfangsoberfläche an einem ersten axialen Ende eines Rahmens 16 ausgebildet. Eine Statorschaufel ist durch den Rahmen 16 und die Schaufeln 52 gebildet.
Darüber hinaus ist der restliche Aufbau auf eine ähnliche Art und Weise zur obigen Ausführungsform 19 aufgebaut.
In 28 wird eine Statorspule ausgelassen, und entsprechen ein erster Rotorkern 3, ein erster Statorkern 8 und ein erster Permanentmagnet 14 jeweils einem angrenzenden Paar von ersten Rotorkernen, einem Paar von ersten Statorkernen und einem Paar von ersten Permanentmagneten.
Da der Rahmen 16 des elektrischen Drehmotors 104A in Ausführungsform 20 ebenso als eine Röhre von der Statorschaufel wirkt, kann der Lüfter in seiner Größe reduziert werden.
Da die Wärme vom Permanentmagneten 14 zum Rahmen 16 überführt wird, und an die Luft abgestrahlt wird, welche entlang der äußeren Umfangswandoberfläche des Rahmens 16 fließt, wird der Permanentmagnet 14 wirksamer gekühlt.
In den obigen Ausführungsformen 18 bis 20 wurde ein elektrischer Drehmotor 104 gemäß Ausführungsform 5 als der Antriebsmotor des Lüfters verwendet, jedoch können ähnliche Wirkungen ebenso unter Verwendung eines elektrischen Drehmotors gemäß der weiteren Ausführungsformen erzielt werden.

Claims

Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6, 6B, 6D), welcher enthält: einen Statorkern (7; 7B; 7D), welcher ein erstes Kernpaar (30) enthält, welches derart aufgebaut ist, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A) bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie bei einem vorbestimmten Abstand axial getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7; 7B; 7D) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von dem ersten Statorkern (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2; 2B) welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie an inneren Umfangsseiten von jeweils dem ersten Statorkern (8) und dem zweiten Statorkern (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) durch einen einzelnen zylindrischen Körper gebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6; 6B; 6D), welcher enthält: einen Statorkern (7; 7B; 7D), welcher ein erstes Kernpaar (30) enthält, welches derart aufgebaut ist, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A), bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie bei einem vorbestimmten Abstand axial getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7; 7B; 7D) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von dem ersten Statorkern (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2; 2B), welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie an inneren Umfangsseiten von jeweils dem ersten Statorkern (8) und dem zweiten Statorkern (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einen halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) derart aufgebaut ist, indem umfangsseitig eine Mehrzahl von Magnetkörpern (20a–20h) angeordnet werden, welche zu Streifenformen vorbereitet sind, welche kreisförmige, bogenförmige Querschnitte haben, welche eine vorbestimmte Dicke haben.
Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6; 6B; 6D), welcher enthält: einen Statorkern (7; 7B; 7D), welcher ein erstes Kernpaar (30) enthält, welches derart aufgebaut ist, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A), bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie bei einem vorbestimmten Abstand axial getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7; 7B; 7D) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von dem ersten Statorkern (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2; 2B), welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie an inneren Umfangsseiten von jeweils dem ersten Statorkern (8) und dem zweiten Statorkern (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) derart aufgebaut ist, indem eine Mehrzahl von zylindrischen Körpern (21a, 21b) axial angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6A; 6C; 6E; 6F), welcher enthält: einen Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F), welcher derart aufgebaut ist, dass eine Mehrzahl von ersten Kernpaaren (30), welche derart aufgebaut sind, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A), bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie axial bei einem vorbestimmten Abstand getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) ausgerichtet sind und koaxial in einer axialen Richtung angeordnet sind, so dass die ersten Statorkerne (8) nebeneinander platziert sind, oder die zweiten Statorkerne (9, 9A) nebeneinander platziert sind, und wobei Umfangspositionen von den Zähnen zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von jedem von den ersten Statorkernen (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) der Kernpaare (30) verbindet; und einen Rotor (2A; 2C; 2D), welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie jeweils an inneren Umfangsseiten von jedem der ersten Statorkernen (8) und den zweiten Statorkernen (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) durch einen einzelnen zylindrischen Körper gebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6A; 6C; 6E; 6F), welcher enthält: einen Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F), welcher derart aufgebaut ist, dass eine Mehrzahl von ersten Kernpaaren (30), welche derart aufgebaut sind, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A), bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie axial bei einem vorbestimmten Abstand getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) ausgerichtet sind und koaxial in einer axialen Richtung angeordnet sind, so dass die ersten Statorkerne (8) nebeneinander platziert sind, oder die zweiten Statorkerne (9; 9A) nebeneinander platziert sind, und wobei Umfangspositionen von den Zähnen zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von jedem von den ersten Statorkernen (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2A; 2C; 2D), welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie jeweils an inneren Umfangsseiten von jedem der ersten Statorkernen (8) und den zweiten Statorkernen (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) derart aufgebaut ist, indem umfangsseitig eine Mehrzahl von Magnetkörpern (20a–20h) angeordnet werden, welche zu Streifenformen vorbereitet sind, welche kreisförmige, bogenförmige Querschnitte haben, welche eine vorbestimmte Dicke haben.
Rotierende elektrische Maschine, welche enthält: einen Stator (6A; 6C; 6E; 6F), welcher enthält: einen Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F), welcher derart aufgebaut ist, dass eine Mehrzahl von ersten Kernpaaren (30), welche derart aufgebaut sind, dass ein erster Statorkern (8) und ein zweiter Statorkern (9; 9A), bei welchem Zähne (8b, 9b), welche Schlitze (8c, 9c) unterteilen, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (8a, 9a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, dass sie axial bei einem vorbestimmten Abstand getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) ausgerichtet sind und koaxial in einer axialen Richtung angeordnet sind, so dass die ersten Statorkerne (8) nebeneinander platziert sind, oder die zweiten Statorkerne (9; 9A) nebeneinander platziert sind, und wobei Umfangspositionen von den Zähnen zueinander ausgerichtet sind; und eine Statorspule (10), welche an dem Statorkern (7A; 7C; 7E; 7F) befestigt ist; einen ersten Permanentmagneten (14), welcher an einer äußeren Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (8a) von jedem von den ersten Statorkernen (8) angeordnet ist und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (17) in einer ersten radialen Richtung ist; ein Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16), welches derart angeordnet ist, dass es sich axial erstreckt, so dass es eine äußere Umfangsoberfläche von dem ersten Permanentmagneten (14) und die äußere Umfangsoberfläche von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9; 9A) verbindet; und einen Rotor (2A; 2C; 2D), welcher derart aufgebaut ist, dass ein erster Rotorkern (3) und ein zweiter Rotorkern (4), an welchen vorragende Pole (3b, 4b) umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, koaxial an einer Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie jeweils an inneren Umfangsseiten von jedem der ersten Statorkernen (8) und den zweiten Statorkernen (9; 9A) positioniert sind, und wobei sie umfangsseitig bei einem Abstand von einem halben vorragenden Pol voneinander versetzt sind, wobei der erste Permanentmagnet (14) derart aufgebaut ist, indem eine Mehrzahl von zylindrischen Körpern (21a, 21b) axial angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei sie ferner einen dritten Permanentmagneten (18) enthält, welcher zwischen dem ersten Permanentmagneten (14) und der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9) angeordnet ist, wobei der dritte Permanentmagnet (18) magnetisch derart ausgerichtet ist, dass eine Magnetisierungsrichtung (19) von dem ersten Permanentmagneten (14) zu der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9) ausgerichtet ist, wenn die Magnetisierungsrichtung (17) des ersten Permanentmagneten (14) radial nach außen gerichtet ist, und magnetisch derart ausgerichtet ist, dass die Magnetisierungsrichtung (19) von der Kern-Rückseite (9a) des zweiten Statorkerns (9) zum ersten Permanentmagneten (14) gerichtet ist, wenn die Magnetisierungsrichtung (17) des ersten Permanentmagneten (14) radial nach innen gerichtet ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Statorkern (8) und der zweite Statorkern (9; 9A) durch laminierte Kerne gebildet sind, welche durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten oder durch Staubkerne ausgebildet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der Statorkern ferner zumindest ein zweites Kernpaar (31) enthält, welches derart aufgebaut ist, indem ein dritter Statorkern (25) und ein vierter Statorkern (26), bei welchen Zähne (25b, 26b), welche durch Schlitze (25c, 26c) unterteilt sind, welche Öffnungen an einer inneren Umfangsseite haben, umfangsseitig bei einem gleichförmigen Winkelabstand angeordnet sind, so dass sie von einer inneren Umfangsoberfläche von einer zylindrischen Kern-Rückseite (25a, 26a) radial nach innen vorragen, koaxial derart angeordnet sind, so dass sie axial um einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, wobei Umfangspositionen von den Zähnen zueinander ausgerichtet sind, wobei das zweite Kernpaar derart angeordnet ist, dass es koaxial und angrenzend zum ersten Kernpaar (30) ist, so dass Umfangspositionen von den Zähnen (25b, 26b) von dem dritten Statorkern (25) und dem vierten Statorkern (26) zu Umfangspositionen von den Zähnen (8b, 9b) von dem ersten Statorkern (8) und dem zweiten Statorkern (9; 9A) ausgerichtet sind; wobei eine äußere Umfangsoberfläche von dem dritten Statorkern (25) und eine äußere Umfangsoberfläche von dem vierten Statorkern (26) über das Axial-Magnetpfad-Ausbildungselement (16) verbunden sind; wobei der erste Rotorkern (3) und der zweite Rotorkern (4) koaxial an der Drehwelle (1) befestigt sind, so dass sie jeweils an einer inneren Umfangsseite von dem dritten Statorkern (25) und dem vierten Statorkern (26) positioniert sind, wobei sie durch einen Abstand von einem halben vorragenden Pol umfangsseitig voneinander versetzt sind; und wobei eine Feldspule (24) zwischen der Kern-Rückseite (25a) des dritten Statorkerns (25) und der Kern-Rückseite (26a) des vierten Statorkerns (26) zwischengesetzt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei der erste Statorkern bis vierte Statorkern (8, 9, 25, 26) durch laminierte Kerne gebildet sind, welche durch ein Laminieren von magnetischen Stahlplatten oder durch Staubkerne ausgebildet sind.
Lüfter, welcher enthält: eine rotierende elektrische Maschine (100–116) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; ein Gehäuse (40, 53), welches die rotierende elektrische Maschine (100–116) innen aufnimmt, und in welchem ein Ventilationskanal, welcher eine Luftkanalrichtung in einer axialen Richtung hat, entlang einer radialen äußeren Umfangsoberfläche von der rotierenden elektrischen Maschine ausgebildet ist; einen Lüfterflügel (47, 48, 50, 54a, 54b), welcher durch die rotierende elektrische Maschine angetrieben wird; und eine Lüfterabdeckung (49, 55), welche derart an dem Gehäuse befestigt ist, so dass sie den Lüfterflügel abdeckt, wobei der Lüfter derart aufgebaut ist, dass Luft, welche durch den Lüfterflügel, welcher durch die rotierende elektrische Maschine angetrieben wird, in die Lüfterabdeckung eingesaugt wird, mit Druck beaufschlagt wird, so dass die Luft axial durch den Ventilationskanal fließt und die Luft aus dem Gehäuse heraus ausgestoßen wird.
Lüfter nach Anspruch 11, wobei der Lüfterflügel enthält: mindestens einen Zentrifugalflügel (48), welcher an der Drehwelle (1) der rotierenden elektrischen Maschine (100–116) befestigt ist; und einen Diffuser (47), welcher eine axialen Luftfluss glättet, welcher zentrifugal durch den mindestens einen Zentrifugalflügel (48) abgelenkt wurde.
Lüfter nach Anspruch 11, wobei der Lüfterflügel enthält: mindestens eine Rotorschaufel (54a), welche an der Drehwelle (1) der rotierenden elektrischen Maschine (100–116) befestigt ist; und mindestens eine Statorschaufel (50), welche stromabwärts von der Rotorschaufel (54a) angeordnet ist, und einen axialen Luftfluss glättet, dessen Druck durch die Rotorschaufel erhöht wurde.