DE112013007101T5

DE112013007101T5 - Rotor und Motor

Info

Publication number: DE112013007101T5
Application number: DE112013007101.0T
Authority: DE
Inventors: Akira ICHIEN
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN104756368A; CN104756368B; JP6083523B2; US20160013689A1; US10063115B2; JP2014230348A; WO2014188628A1

Abstract

Ein Rotor, der für einen Innenrotor-Motor verwendet wird, umfasst eine Mehrzahl von Magneten, die umfangsmäßig um die Mittelwelle herum angeordnet sind, und einen Rotorkern, der aus einem Magnetkörper hergestellt ist. Der Rotorkern hat einen Innenkern und eine Mehrzahl von Außenkernen. Die Mehrzahl von Außenkernen und eine Mehrzahl von Magneten sind abwechselnd und umfangsmäßig radial außerhalb des Innenkerns angeordnet. Der Magnet hat ein Paar von Umfangsendoberflächen als Poloberflächen und zumindest eine der Endoberflächen ist eine vorstehende Oberfläche. Ein Abschnitt des Magneten hat eine Umfangsbreite, die breiter ist als die Umfangsbreite einer Außenendoberfläche. Dadurch ist das Volumen des Magneten erhöht, ohne den Durchmesser des Rotors zu vergrößern, und somit kann die Magnetkraft des Rotors erhöht werden. Wenn der Rotor in einem Motor eingebaut ist, kann folglich das Drehmoment des Motors verbessert werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor und einen Motor.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise war ein Rotor an der Innenseite eines Ankers angeordnet, d. h. in der Vergangenheit war ein sogenannter Innenrotortyp-Motor bekannt. Der Rotor, der in einem Innenrotortyp-Motor verwendet wird, kann hauptsächlich klassifiziert werden in einen SPM-Typ-Rotor (SPM = Surface Permanent Magnet = Oberflächenpermanentmagnet), bei dem eine Mehrzahl von Magneten an einer Außenumfangsoberfläche des Rotorkerns angebracht sein kann, und einen IPM-Typ-Rotor (IPM = Interior Permanent Magnet = Innenpermanentmagnet), bei dem ein Magnet in den Rotorkern gefüllt ist.
In einem typischen IPM-Typ-Rotor ist wie bei dem SPM-Typ-Rotor jeder Magnet angeordnet, so dass ein Paar von Magnetpoloberflächen zu einer radial äußeren Seite und einer radial inneren Seite gerichtet sind. Aus diesem Grund wird nur die Magnetpoloberfläche auf einer radial äußeren Seite verwendet, um den Motor zu betreiben. Um die Magnetpoloberfläche des Magneten effektiv zu nutzen, ist daher in letzter Zeit jede eines Paars von Magnetpoloberflächen des Magneten in einer Umfangsrichtung angeordnet, wodurch eine sogenannte Speichentyp-Rotor-Struktur vorgeschlagen wird.
Ein herkömmlicher Rotor, bei dem ein Paar von Magnetpoloberflächen des Magneten angeordnet ist, um zu einer Umfangsrichtung gerichtet zu sein, ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer 2010-63285 offenbart. Der Rotor, der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer 2010-63285 offenbart ist, ist mit einem Magneten versehen, der eine etwa rechteckige Parallelepipedform aufweist, angeordnet an gleichmäßigen Abständen in dem Umfang des Axialteils. Außerdem ist jeder Magnet angeordnet, so dass ein Paar von Magnetpoloberflächen einer Umfangsrichtung zugewandt ist, und die benachbarten Magnete sind angeordnet, so dass identische Pole einander zugewandt sind (siehe Paragraph 0060, 4).
Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer 2010-63285

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem, das zu lösen ist
Wie es in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer 2010-63285 beschrieben ist, wird eine Magnetpoloberfläche in einer Speichentyp-Rotor-Struktur effektiv verwendet. Wenn man die Speichentyp-Rotor-Struktur mit einem SPM-Typ-Rotor oder einem IPM-Typ-Rotor (anders als der Speichentyp) vergleicht, vorausgesetzt, dass dieselben konfiguriert sind, um die gleiche Magnetkraft zu erzeugen, ist daher die Speichentyp-Rotor-Struktur diejenige, die in der Lage ist, einen kleineren Durchmesser für den Rotor vorzusehen.
In letzter Zeit ist jedoch nicht nur die Miniaturisierung eines Motors, sondern auch die Verbesserung eines Drehmoments erforderlich. Das heißt, es ist erforderlich, die Magnetkraft des Rotors zu erhöhen, ohne den Durchmesser des Rotors zu vergrößern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zum Erhöhen der Magnetkraft eines Rotors in einem Speichen-IPM-Typ-Rotor zu schaffen, ohne den Durchmesser des Rotors zu vergrößern.
Eine beispielhafte Erfindung der vorliegenden Anmeldung bezieht sich auf einen Rotor, der in einem Innenrotortyp-Motor verwendet werden kann, und weist eine Mehrzahl von Magneten auf, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Rotorkern, der aus einem Magnetmaterial gebildet ist, das in der Umgebung einer sich vertikal erstreckenden Mittelachse angeordnet ist. Der Rotorkern existiert an einer radial weiter innen gelegenen Seite als der Magnet und weist ein Innenkernteil auf, das sich axial in einer zylindrischen Form erstreckt, und eine Mehrzahl von Außenkernteilen, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind bezüglich einer radial äußeren Seite des Innenkernteils. Die Mehrzahl von Außenkernteilen und die Mehrzahl von Magneten sind in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Der Magnet weist ein Paar von Umfangsendoberflächen auf, die Magnetpoloberflächen sind. Die Magnetpoloberflächen mit identischer Polarität der Mehrzahl von Magneten sind konfiguriert, um einander in einer Umfangsrichtung zugewandt zu sein, und zumindest eine des Paars von Umfangsendoberflächen ist eine vorstehende Oberfläche, die umfangsmäßig weiter vorsteht als eine Ebene, die ein inneres und ein äußeres Ende derselben verbindet, und weist ein Scheitelteil auf, das am weitesten entfernt ist von der Ebene. Der Magnet ist ein Rotor mit einem Abschnitt, dessen Umfangsbreite breiter ist als eine Umfangsbreite einer Außenendoberfläche.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß einer beispielhaften Erfindung der vorliegenden Anmeldung kann das Volumen des Magneten erhöht werden ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors vergrößern zu müssen. Aus diesem Grund kann die Magnetkraft des Rotors erhöht werden ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors zu vergrößern. Wenn der Rotor in dem Motor eingebaut ist, kann folglich das Drehmoment des Motors verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein erstes Ausführungsbeispiel.
2 ist eine vertikale Schnittansicht eines Motors bezogen auf ein zweites Ausführungsbeispiel.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein zweites Ausführungsbeispiel.
4 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein zweites Ausführungsbeispiel.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein modifiziertes Beispiel.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein modifiziertes Beispiel.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein modifiziertes Beispiel.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein modifiziertes Beispiel.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors bezogen auf ein modifiziertes Beispiel.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors mit einem herkömmlichen Magneten.
11 ist eine Zeichnung, die das Ergebnis der Simulation zeigt.
Ausführungsbeispiele zum Implementieren der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Währenddessen wird in der vorliegenden Anmeldung eine Richtung parallel zu einer Mittelachse eines Motors als eine „Axialrichtung” bezeichnet, eine Richtung orthogonal zu der Mittelachse des Motors wird als eine „Radialrichtung” bezeichnet, und eine Richtung entlang eines kreisförmigen Bogens mit einer Mitte auf der Mittelachse des Motors wird als eine „Umfangsrichtung” bezeichnet. Außerdem wird bei der vorliegenden Anmeldung die Axialrichtung auch als eine vertikale Richtung bezeichnet, um die Formen oder relative Positionen jedes Teils zu beschreiben, wobei eine Rotorseite die obere Seite in Bezug auf ein Basisteil ist. Es gibt jedoch keine Absicht, die Richtung zur Zeit der Herstellung und Anwendung eines Motors gemäß der Erfindung durch diese Definition der vertikalen Richtung zu begrenzen.
Außerdem umfasst die Beschreibung einer „parallelen Richtung” bei der vorliegenden Anmeldung auch eine etwa parallele Richtung.
1. Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31A eines Motors bezogen auf ein erstes Ausführungsbeispiel. Wie es in 1 gezeigt ist, hat der Rotor 31A eine im Wesentlichen zylindrische Form und hat eine Mitte auf einer Mittelachse 9A, die sich vertikal erstreckt. Der Rotor 31A ist ein Rotor, der in einem Innenrotortyp-Motor verwendet werden kann, und dreht sich auf der Mittelachse 9A.
Wie es in 1 gezeigt ist, hat der Rotor 31A einen Rotorkern 4A und eine Mehrzahl von Magneten 5A, die in einer Umfangsrichtung um die Mittelachse 9A herum angeordnet sind.
Der Rotorkern 4A hat ein Innenkernteil 41A und eine Mehrzahl von Außenkernteilen 42A und ist aus einem Magnetmaterial gebildet. Das Innenkernteil 41A existiert an einer radial weiter innen gelegenen Seite als der Magnet 5A und erstreckt sich axial in einer zylindrischen Form. Die Mehrzahl von Außenkernteilen 42A existiert an einer radial weiter außen gelegenen Seite als das Innenkernteil 41A und ist in einer Umfangsrichtung angeordnet. Ferner sind die Mehrzahl von Außenkernteilen 42A und die Mehrzahl von Magneten 5A in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
Der Magnet 5A hat ein Paar von Umfangsendoberflächen, die Magnetpoloberflächen sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine des Paars von Umfangsendoberflächen des Magneten 5A eine vorstehende Oberfläche 51A und die andere ist eine flache Oberfläche 52A. Die vorstehende Oberfläche 51A steht umfangsmäßig weiter vor als eine Ebene 50A, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet. Die vorstehende Oberfläche 51A weist ein Scheitelteil 510A auf, das am weitesten entfernt ist von der Ebene 50A. Außerdem ist die flache Oberfläche 52A über einer im Wesentlichen identische Oberfläche positioniert wie die Ebene 50A, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet.
Herstellungskosten eines Magneten 5A, von dem nur eine der Magnetpoloberflächen eine flache Oberfläche 52A ist, sind niedriger als diejenigen eines Magneten, bei dem beide der Magnetpoloberflächen vorstehende Oberflächen sind. In dieser Hinsicht können durch Verwenden eines Magneten 5A, von dem eine der Magnetpoloberflächen eine vorstehende Oberfläche 51A und die andere eine flache Oberfläche 52A ist, Herstellungskosten reduziert werden und das Volumen des Magneten weiter erhöht werden.
Der Magnet 5A weist ein breites Teil 55A mit der größten Umfangsbreite auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Umfangsbreite einer Innenendoberfläche 53A des Magneten 5A im Wesentlichen identisch mit einer Umfangsbreite einer Außenendoberfläche 54A. Aus diesem Grund ist eine Umfangsbreite des breiten Teils 55A breiter als eine Umfangsbreite der Außenendoberfläche 54A. Währenddessen überlappt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eines der Umfangsendteile des breiten Teils 55A mit dem Scheitelteil 510A der vorstehenden Oberfläche 51A.
Gemäß den oben beschriebenen Merkmalen weist der Magnet 5A einen Abschnitt mit einer breiteren Umfangsbreite als die Außenendoberfläche 54A auf. Aus diesem Grund ist es möglich, das Volumen des Magneten 5A zu erhöhen ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors 31A zu vergrößern. Das heißt, die Magnetkraft des Rotors 31A kann erhöht werden ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors 31A zu vergrößern. Als Folge kann das Drehmoment des Motors verbessert werden, wenn der Rotor 31A in den Motor eingebaut ist.
Wenn sich der Rotor 31A dreht, wird hier eine Zentrifugalkraft, die zu einer radial äußeren Seite hin gerichtet ist, an den Magneten 5A angelegt, und der Magnet 5A versucht, von dem Rotorkern 4A nach außen herauszufallen. Der Magnet 5A dieses Rotors 31A hat jedoch ein breites Teil 55A, das eine breitere Umfangsbreite aufweist als diejenige der Außenendoberfläche 54A. Das heißt, in einem äußeren Ende des Außenkernteils 52A, das benachbart zu beiden Umfangsseiten des Magneten 5A ist, sind die Abstände zwischen den Außenkernteilen 42A schmaler als das breite Teil 55A. Aus diesem Grund kann der Magnet 5A daran gehindert werden, zu einer radial äußeren Seite herauszufallen.
Die Mehrzahl von Magneten 5A sind angeordnet, so dass die Magnetpoloberflächen mit identischer Polarität einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind. Außerdem, wie es in 1 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von Magneten 5A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angeordnet, so dass die vorstehende Oberfläche 51A und die flache Oberfläche 52A einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind. Das heißt, ein Magnet 5A mit einer vorstehenden N-Pol-Oberfläche 511A und einer flachen S-Pol-Oberfläche 522A und ein Magnet 5A mit einer vorstehenden S-Pol-Oberfläche 512A und einer flachen N-Pol-Oberfläche 521A sind in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
Entsprechend sind die vorstehende N-Pol-Oberfläche 511A eines Magneten 5A und die flache N-Pol-Oberfläche 512A seines benachbarten Magneten 5A in einer Umfangsrichtung über ein Außenkernteil 42A einander zugewandt. Gleichartig dazu sind die vorstehende S-Pol-Oberfläche 512A eines Magneten 5A und die flache S-Pol-Oberfläche 522A seines benachbarten Magneten in einer Umfangsrichtung über ein Außenkernteil 52A einander zugewandt.
Durch Konfigurieren der vorstehenden Oberfläche 51A und der flachen Oberfläche, so dass dieselben einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind, wie es oben beschrieben ist, werden die Formen der Mehrzahl von Außenkernteilen 42A identisch. Aus diesem Grund wird die Kraft, die an jedes Außenkernteil 42A angelegt wird, identisch, wenn sich der Rotor 31A dreht.
2. Zweites Ausführungsbeispiel
2-1. Gesamte Struktur des Motors
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist eine vertikale Schnittansicht eines Motors 1. Der Motor 1 wird beispielsweise in einem Motorkühllüfter eines Fahrzeugs verwendet. Der Motor 1 der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch in anderen Teilen eines Fahrzeugs verwendet werden, oder kann auch in anderer Ausrüstung als Fahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise kann der Motor 1 der vorliegenden Erfindung in OA-Ausrüstung, medizinischer Ausrüstung, großen Industrieanlagen und dergleichen verwendet werden.
Der Motor 1 weist einen Rotor 31A auf, der an einer radial inneren Seite eines Ankers 24 angeordnet ist, was ein sogenannter Innenrotortyp-Motor ist. Wie es in 2 gezeigt ist, hat der Motor 1 ein stationäres Teil 2 und ein Drehteil 3. Das stationäre Teil 2 ist an einem Rahmenkörper einer Ausrüstung fixiert, wie z. B. einem Fahrzeug. Das Drehteil 3 ist bezüglich des stationären Teils 2 drehbar getragen.
Das stationäre Teil 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist eine Welle 21, ein Basisteil 22, einen Motorrahmen 23, einen Anker 24 und eine Schaltungsplatine 25 auf.
Die Welle 21 ist ein säulenförmiges Bauglied, das sich vertikal entlang einer Mittelachse 9 erstreckt. Das untere Endteil der Welle 21 ist an dem Basisteil 22 fixiert.
Das Basisteil 22 existiert an einer unteren Seite des Drehteils 3 und dehnt sich in einer Radialrichtung aus. Das Basisteil 22 ist ein Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, usw. Der Motorrahmen 23 hat ein zylindrisches Teil 231 mit einer zylindrischen Form, das eine Mitte auf der Mittelachse 9 aufweist. Das Basisteil 22 und ein unteres Endteil des Motorrahmens 23 sind durch eine Feststellschraube fixiert.
Der Anker 24 erzeugt ansprechend auf einen Steuerstrom einen Magnetfluss. Der Anker 24 existiert an einer Oberseite des Basisteils 22 und ist auf einer radial äußeren Seite des Rotors 31 angeordnet. Der Anker 24 weist einen Statorkern 241, einen Isolator 242 und eine Mehrzahl von Spulen 243 auf. Der Stator 241 ist beispielsweise aus einer laminierten Stahlplatte gebildet, die durch eine Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlplatten erhalten wird, die in einer Axialrichtung laminiert sind. Der Statorkern 241 weist eine Kernrückseite 71 mit einer Ringform und eine Mehrzahl von Zähnen 72 auf, die von der Kernrückseite 71 zu einer radial inneren Seite vorstehen. Die Kernrückseite 71 ist an einer Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Teils 231 des Motorrahmens 23 fixiert. Die Mehrzahl von Zähnen 72 ist umfangsmäßig in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen angeordnet.
Der Isolator 242 ist aus einem Harz gebildet, das ein isolierendes Material ist. Die obere Oberfläche, die untere Oberfläche und beide Umfangsendoberflächen jedes Zahns 72 sind durch den Isolator 242 bedeckt. Die Spule 243 besteht aus leitfähigen Drähten, die um den Isolator gewickelt sind. Da der Isolator 242 zwischen den Zähnen 72 und der Spule 243 angeordnet ist, verhindert derselbe, dass die Zähne 72 und die Spule 243 elektrisch kurzgeschlossen werden. Währenddessen kann statt der Verwendung eines Isolators 242 an der Oberfläche der Zähne eine Isolierungsbeschichtung durchgeführt werden.
Die Schaltungsplatine 25 ist auf der unteren Seite des Basisteils 22 angeordnet. Eine Elektronikkomponente zum Treiben des Motors 1 ist an der Schaltungsplatine 25 installiert. Ein Endteil des leitfähigen Drahts, der die Spule 243 bildet, ist an die Schaltungsplatine 25 gelötet oder geschweißt und mit der Elektronikkomponente auf der Schaltungsplatine elektrisch verbunden. Elektrischer Strom, der von einer externen Leistungsquelle zugeführt wird, fließt durch die Schaltungsplatine 25 zu der Spule 243.
Das Drehteil 3 weist einen Rotor 31 und einen Rotorhalter 32 auf und ist bezüglich der Welle 21 drehbar getragen. Ein Lagermechanismus 12 ist zwischen der Welle 21 und dem Rotor 31 und dem Rotor 32 angeordnet. Der Lagermechanismus 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendet ein Kugellager, bei dem eine Kugel eingefügt ist, um einen Außenring und einen Innenring zueinander zu drehen. Andere Arten von Lager, wie z. B. ein Gleitlager oder ein Flüssiglager usw. können ebenfalls verwendet werden.
Der Rotor 31 ist auf einer radial inneren Seite des Ankers 24 angeordnet und dreht sich auf der Mittelachse 9. Die Außenumfangsoberfläche des Rotors 31 ist der Innenendoberfläche der Mehrzahl von Zähnen 72 des Ankers 24 in einer Radialrichtung zugewandt. Der Rotorhalter 32 ist ein Harzbauglied, das den Rotor 31 hält. Der Rotorhalter 32 ist beispielsweise durch Spritzgießen gebildet, wobei der Rotor 31 ein Einfügungsteil ist. Der Rotorhalter 32 ist beispielsweise mit einem Treiberteil verbunden, wie z. B. einem Flügelrad usw. eines Lüfters durch eine Feststellschraube.
Wenn bei einem oben beschriebenen Motor 1 der Spule 243 des stationären Teils 2 ein Steuerstrom zugeführt wird, wird an der Mehrzahl von Zähnen 72 des Statorkerns 241 ein radialer Magnetfluss erzeugt. Ferner wird durch die Wirkung eines Magnetflusses zwischen den Zähnen 72 und dem Rotor 31 ein radiales Drehmoment erzeugt. Als Folge dreht sich das Drehteil 3 auf der Mittelachse 9 bezüglich des stationären Teils 2.
2-2. Struktur des Rotors
Nachfolgend wird eine detaillierte Struktur des Rotors 31 beschrieben. 3 ist eine Querschnittsansicht des Rotors 31. 4 ist eine Teilquerschnittsansicht des Rotors 31.
Der Rotor 31 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und weist eine Mitte auf der Mittelachse 9 auf. Der Rotor 31 weist einen Rotorkern 4 und eine Mehrzahl von Magneten 5 auf, die umfangsmäßig um die Mittelachse 9 herum angeordnet sind.
Der Rotorkern 4 ist ein zylindrisches Bauglied, das die Welle 21 umgibt. Der Rotorkern 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist aus einer laminierten Stahlplatte gebildet, die durch eine Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlplatten erhalten wird, die in einer Axialrichtung laminiert sind. Der Rotorkern 4 hat ein Innenkernteil 41 und eine Mehrzahl von Außenkernteilen 42.
Das Innenkernteil 41 existiert an einer radial weiter innen liegenden Seite als der Magnet 5 und erstreckt sich axial in einer zylindrischen Form. Ein Wellenloch 43, das das Innenkernteil 41 axial durchdringt, ist an der ungefähren Mitte des Innenkernteils 41 vorgesehen. Die Welle 21 ist in das Wellenloch 43 eingefügt.
Die Mehrzahl von Außenkernteilen 42 existiert an einer radial weiter außen gelegenen Seite als das Innenkernteil 41 und ist in einer Umfangsrichtung angeordnet. Das innere Ende des Außenkernteils 42 ist mit dem Innenkernteil 41 verbunden. Außerdem sind die Mehrzahl von Außenkernteilen 42 und die Mehrzahl von Magneten 5 in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Währenddessen sind die benachbarten Oberflächen des benachbarten Außenkernteils 42 und Magneten 5 in Kontakt, einander in einer Umfangsrichtung zugewandt. Eine detaillierte Struktur des Rotorkerns 4 wird nachfolgend beschrieben.
Jeder Magnet 5 weist ein Paar von Umfangsendoberflächen auf, die Magnetpoloberflächen sind. Die Mehrzahl von Magneten 5 ist angeordnet, so dass die Magnetpoloberflächen mit einer identischen Polarität in einer Umfangsrichtung einander zugewandt sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Paar von Umfangsendoberflächen jedes Magneten 5 vorstehende Oberflächen 51. Wie es in 3 gezeigt ist, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorstehende N-Pol-Oberflächen 511 über das Außenkernteil 42 in einer Umfangsrichtung einander zugewandt, und vorstehende S-Pol-Oberflächen 512 sind über das Außenkernteil 42 in einer Umfangsrichtung einander zugewandt.
Die vorstehende Oberfläche 51 steht umfangsmäßig weiter vor als eine Ebene 50, die ein inneres und ein äußeres Ende derselben verbindet. Die vorstehende Oberfläche 51 weist ein Scheitelteil 510 auf, das am weitesten entfernt ist von der Ebene 50.
Außerdem ist die vorstehende Oberfläche 51 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine glatt gekrümmte Oberfläche. Das heißt, die Oberfläche, die von dem inneren Ende der vorstehenden Oberfläche 51 zu dem Scheitelteil 510 hin verläuft, ist eine gekrümmte Oberfläche. Außerdem ist die Oberfläche, die von dem Außenende der vorstehenden Oberfläche 51 zu dem Schalterteil 510 hin verläuft, eine gekrümmte Oberfläche. Aus diesem Grund verläuft die Normale der vorstehenden Oberfläche 51 zu einer radial äußeren Seite hin entlang einer radial äußeren Richtung, anders als im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Oberfläche die von dem äußeren Ende der vorstehenden Oberfläche 51 zu dem Scheitelteil 510 hin verläuft, eine flache Oberfläche ist. Als Folge kann in dem Außenkernteil 42 ein Magnetfluss von der vorstehenden Oberfläche 51 leicht zu einer radial äußeren Seite gerichtet werden. Wenn der Rotor in dem Motor eingebaut ist, kann entsprechend das Drehmoment des Motors 1 weiter verbessert werden.
Bezüglich jedes Magneten 5 sind eine Umfangsbreite der Innenendoberfläche und eine Umfangsbreite der Außenendoberfläche 54 im Wesentlichen identisch. Bezüglich jeder vorstehenden Oberfläche 51 sind der Abstand zwischen dem Scheitelteil 510 und dem inneren Ende des vorstehenden Teils 51 und der Abstand zwischen dem Scheitelteil 510 und dem äußeren Ende des vorstehenden Teils 51 im Wesentlichen identisch. Aus diesem Grund überlappen beide Endteile eines breiten Teils 55, das die größte Umfangsbreite des Magneten 5 aufweist, mit jedem Scheitelteil 510 des Paars von vorstehenden Oberflächen 51.
Das breite Teil 55 hat eine breitere Umfangsbreite als die Innenendoberfläche 53 und die Außenendoberfläche 54. Aus diesem Grund sind die Abstände zwischen den Außenendoberflächen der Außenkernteile 42 benachbart zu beiden Umfangsseiten des Magneten 5 schmaler als das breite Teil 55. Entsprechend kann der Magnet 5 daran gehindert werden, zu einer radial äußeren Seite herauszufallen. Gleichermaßen kann der Magnet 5 daran gehindert werden, sich zu einer radial inneren Seite hin zu bewegen.
Wie oben beschrieben weist der Magnet 5 einen Abschnitt auf, dessen Breite breiter ist als eine Umfangsbreite der Außenendoberfläche 54. Aus diesem Grund kann das Volumen des Magneten 5 erhöht werden ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors 31 zu vergrößern. Das heißt, die Magnetkraft des Rotors 31 kann erhöht werden ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors 31 zu vergrößern. Wenn der Rotor 31 in den Motor 1 eingebaut ist, kann folglich das Drehmoment des Motors 1 verbessert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Volumen des Magneten 5 durch die Konfiguration erhöht werden, bei der beide Seiten des Paars von Umfangsendoberflächen des Magneten 5 vorstehende Oberflächen sind. Entsprechend kann das Drehmoment des Motors 1 weiter verbessert werden.
Außerdem weist der Magnet 5 einen Abschnitt auf, dessen Umfangsbreite breiter ist als eine Umfangsbreite der Innenendoberfläche 53. Aus diesem Grund muss eine Umfangsbreite der Innenendoberfläche 53 nicht erhöht werden. Das heißt, es ist leicht, die Breite der Region zu sichern, die das Außenkernteil 42 und das Innenkernteil 41 verbindet. Entsprechend ist es leicht, den Rotorkern 4 herzustellen.
Währenddessen ist der Magnet 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein ferritischer Magnet. In letzter Zeit hat sich der Preis von Seltene-Erden-Magneten erhöht. Um die Kosten zu verringern, wird aus diesen Gründen ein ferritischer Magnet verwendet, der im Vergleich zu einem Seltene-Erden-Magneten billiger ist. Es besteht jedoch nach wie vor der technische Bedarf, die Kosten zu verringern und dennoch im Vergleich zu herkömmlichen Motoren ein höheres Drehmoment zu erhalten. Wenn die Struktur des Rotors 31 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist es nicht nur möglich, einen ferritischen Magneten zu verwenden, sondern es ist auch möglich, das Volumen des Magneten 5 zu erhöhen und das Drehmoment des Motors 1 zu erhöhen. Wie es oben beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung besonders wertvoll in einem Rotor, der einen Ferritmagneten verwendet.
Bei dem Rotor der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch ein anderer Magnet als ein ferritischer Magnet verwendet werden. Beispielsweise kann ein Neodym-Magnet verwendet werden. In solch einem Fall kann der Durchmesser des Rotors weiter reduziert werden, um den Betrag der Magnetnutzung zu verringern. Außerdem ist es möglich, durch Verwenden eines Magneten, der konfiguriert ist, um ein Paar von Umfangsendoberflächen aufzuweisen, die Magnetpoloberflächen sind, wobei eine Seite eine vorstehende Oberfläche und die andere Seite eine flache Oberfläche ist, einen Rotor bereitzustellen, der die Anforderung von geringen Kosten soweit wie möglich erfüllt.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist hier jeder Magnet 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus zwei Magnetstücken gebildet, einem ersten Magnetstück 61 und einem zweiten Magnetstück. Das erste Magnetstück 61 und das zweite Magnetstück 62 sind umfangsmäßig benachbart zueinander.
Das erste Magnetstück 61 und das zweite Magnetstück 62 haben jeweils ein Paar von Umfangsendoberflächen, die Magnetpoloberflächen sind. Eine der Umfangsendoberflächen des ersten Magnetstücks 61 bildet die vorstehende N-Pol-Oberfläche 511 des Magneten 5. Eine der Umfangsendoberflächen des ersten Magnetstücks 61 ist eine flache S-Pol-Magnetpol-Oberfläche und eine S-Pol-Adsorptionsoberfläche 611, die das zweite Magnetstück 62 absorbiert. Gleichermaßen ist eine der Umfangsendoberflächen des zweiten Magnetstücks 62 eine flache N-Pol-Magnetpoloberfläche, und eine N-Pol-Adsorptionsoberfläche 621, die das erste Magnetstück 61 absorbiert. Eine der Umfangsendoberflächen des zweiten Magnetstücks 62 bildet die vorstehende S-Pol-Oberfläche 512 des Magneten 5. Die S-Pol-Adsorptionsoberfläche 611 des ersten Magnetstücks 61 und die N-Pol-Adsorptionsoberfläche 621 des zweiten Magnetstücks 62 absorbieren einander durch Magnetkraft.
Wie es oben beschrieben ist, ist jeder Magnet 5 aus zwei Magnetstücken 61, 62 mit einer Magnetpoloberfläche gebildet, von denen eine eine vorstehende Oberfläche und die andere eine flache Oberfläche ist. Die Herstellungskosten eines Magneten, bei dem eine der Magnetpoloberflächen eine flache Oberfläche ist, sind niedriger als eines Magneten, bei dem beide Magnetpoloberflächen vorstehende Oberflächen sind. In dieser Hinsicht können im Vergleich zu einem Fall, bei dem jeder Magnet 5 aus einem einzigen Magnettyp gebildet ist, bei dem beide der Magnetpoloberflächen vorstehende Oberflächen sind, die Herstellungskosten reduziert werden.
Da jeder Magnet 5 aus einer Mehrzahl von Magnetstücken gebildet ist, kann außerdem Wirbelstromverlust unterdrückt werden. Wenn der Rotor 31 in den Motor 1 eingebaut ist, kann aus diesem Grund das Drehmoment des Motors 1 verbessert werden.
Währenddessen ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Magnet 5 aus zwei Magnetstücken gebildet; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jeder Magnet 5 kann aus einem einzelnen Magnetstück gebildet sein. Außerdem kann jeder Magnet 5 aus drei oder mehr Magnetstücken gebildet sein, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind. In solch einem Fall werden bezüglich der Magnetstücke auf beiden Umfangsenden der drei oder mehr Magnetstücke die Oberflächen, die umfangsmäßig benachbart zu dem Außenkernteil 42 sind, vorstehende Oberflächen 51.
Nachfolgend wird eine detaillierte Struktur des Rotorkerns 41 beschrieben.
Jedes Außenkernteil 42 ist mit einem Durchgangsloch 44 versehen, das das Außenkernteil 42 axial durchdringt. Aus diesem Grund kann das Gewicht des Rotors 31 reduziert werden. Währenddessen ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Durchgangsloch 44 an jedem Außenkernteil 42 vorgesehen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Mehrzahl von Kernteilen 42 muss nicht mit dem Durchgangsloch 44 versehen sein. Außerdem kann das Durchgangsloch 44 an jedem einer Mehrzahl von Außenkernteilen 42 vorgesehen sein, oder an zwei oder mehr Außenkernteilen 42.
Wie es in 4 gezeigt ist, hat das Durchgangsloch 44 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sogenannte Tropfenform. Genauer gesagt, das Durchgangsloch 44 ist umgeben von zwei im Wesentlichen planaren Teilen 441, die sich voneinander wegbewegen, während dieselben zu einer radial äußeren Seite hin verlaufen, ein inneres Verbindungsteil 442, das die inneren Enden der zwei im Wesentlichen planaren Teile 441 verbindet, und ein äußeres Verbindungsteil 443, das das äußere Ende der zwei im Wesentlichen planaren Teile 441 verbindet.
Hier ist von den Umfangsendoberflächen der Außenkernteile 42 ein Punkt, an dem die Tangente bezüglich eines Querschnitts orthogonal zu der Mittelachse 9 parallel zu dem im Wesentlichen planaren Teil 441 ist, als ein Parallelpunkt 421 definiert. In einem Umfangsteil 422 des Parallelpunkts 421 des Außenkernteils 42 sind die Umfangsabstände zwischen den im Wesentlichen planaren Teil 441 und der Umfangsendoberfläche des Außenkernteils 42 im Wesentlichen regelmäßig. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel existiert das Umfangsteil 422 zwischen einer Umgebung des inneren Endes des im Wesentlichen planaren Teils 441 und einer Umfangsendoberfläche des Außenkernteils 42. Das heißt, in der Umgebung des inneren Endes des Durchgangslochs 44 sind die Umfangsabstände zwischen dem Rand des Durchgangslochs 44 und der Umfangsendoberfläche des Außenkernteils 42 im Wesentlichen regelmäßig.
Außerdem dehnen sich in einer Seite, die radial weiter außen gelegenen ist als das Umfangsteil 422, die Umfangsabstände zwischen dem Rand des Durchgangslochs 44 und der Umfangsendoberfläche des Außenkernteils 42 in einer radial nach außen gerichteten Richtung aus. Aus diesem Grund kann der Fluss des Magnetflusses, der zu einer Außenendoberfläche des Außenkernteils 42 hin verläuft, das die Magnetpoloberfläche des Rotorkerns 4 ist, von den Magneten 5 effizient geführt werden. Entsprechend ist es möglich, die Verschlechterung des Drehmoments des Motors 1, die durch das Durchgangslochs 44 verursacht werden kann, zu unterdrücken, im Gegensatz zu einem Rotor mit einem Durchgangsloch, dessen Umfangsabstände zwischen dem Rand des Durchgangslochs und der Umfangsendoberfläche des Außenkernteils sich nicht in einer radial nach außen gerichteten Richtung ausdehnen.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist eine nichtmagnetische Schicht 45 zwischen einer Innenendoberfläche 53 jedes Magneten 5 und einer Innenumfangsoberfläche des Innenkernteils 41 angeordnet. Aus diesem Grund kann das Kurzschließen des Magnetflusses des Magneten 5 in einer radial äußeren Seite unterdrückt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die nichtmagnetische Schicht 45 ein Harz, das den Rotorhalter 32 bildet. Währenddessen kann die nichtmagnetische Schicht 45 ein anderer Typ eines Nichtmagnetmaterials sein. Außerdem kann statt der nichtmagnetischen Schicht 45 ein Zwischenraum zwischen der Innenendoberfläche 53 jedes Magneten 5 und der Außenumfangsoberfläche des Innenkernteils 41 angeordnet sein.
Der Rotorkern 4 steht von der Außenumfangsoberfläche des Innenkernteils 41 in die nichtmagnetische Schicht 45 vor und weist einen Vorsprung 46 auf. Der Vorsprung 46 ist in Kontakt mit der Innenendoberfläche 53 des Magneten 5. Aus diesem Grund ist es möglich, das Auftreten einer Positionsdifferenz der Magneten 5 an einer radial inneren Seite zu unterdrücken.
Währenddessen steht der Vorsprung 46 des vorliegenden Ausführungsbeispiels von der Außenumfangsoberfläche des Innenkernteils 41 in die nichtmagnetische Schicht 45 vor; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Vorsprung 46 kann von einer Seitenoberfläche des Außenkernteils 42 umfangsmäßig in die nichtmagnetische Schicht 45 vorstehen und kann mit der Innenendoberfläche des Magneten 5 in Kontakt sein.
Außerdem überlappt das Außenkernteil 42 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht radial mit der Außenendoberfläche 54 des Magneten 5. Aus diesem Grund kann das Kurzschließen des Magnetflusses in einer radial äußeren Seite des Magneten 5 unterdrückt werden. Entsprechend kann verhindert werden, dass sich das Drehmoment des Motors 1 verschlechtert.
Falls hier, wie oben beschrieben, eine Halterung, die sich entlang der Außenendoberfläche 54 des Magneten 5 von dem Umfangsendteil der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42 erstreckt, eingebaut ist, um den Magneten 5 daran zu hindern, zu einer radial äußeren Seite herauszufallen, sind die Halterungen von zwei benachbarten Außenkernteilen 42 entlang der Außenendoberfläche 54 des Magneten 5 einander zugewandt und bilden dadurch einen Magnetweg. Dann wird bezüglich einer radial äußeren Seite jedes Magneten 5 der Magnetfluss von dem N-Pol zu dem S-Pol des Magneten 5 durch die Halterung des Außenkernteils 42 auf der N-Pol-Seite und die Halterung des Außenkernteils 42 auf der S-Pol-Seite kurzgeschlossen. In solch einem Fall wird der effektive Magnetfluss des Rotors 31 verschlechtert und daher wird auch das Drehmoment des Motors 1 verschlechtert.
Bezüglich des Rotors 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Magnet 5 einen Abschnitt auf, dessen Umfangsbreite breiter ist als die Außenendoberfläche 54, um zu verhindern, dass der Magnet zu einer radial äußeren Seite herausfällt. In dieser Hinsicht ist es unnötig, eine Halterung zu installieren.
3. Modifikation
Die beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden oben beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31B, der sich auf ein erstes modifiziertes Beispiel bezieht. Wie es in 5 gezeigt ist, ist eine eines Paars von Umfangsendoberflächen jedes Magneten 5B eine vorstehende Oberfläche 51B und die andere ist eine flache Oberfläche 52B.
Eine Mehrzahl von Magneten 5B ist angeordnet, so dass die Magnetpoloberflächen mit identischer Polarität einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind. Außerdem ist bei dem Beispiel von 5 die Mehrzahl von Magneten 5B angeordnet, so dass deren vorstehende Oberflächen 51B einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind. Das heißt, die Mehrzahl von Magneten 5B ist angeordnet, so dass die flachen Oberflächen 52B derselben einander in einer Umfangsrichtung zugewandt sind.
Entsprechend ist eine Mehrzahl von Außenkernteilen 42B entweder angeordnet, so dass beide des Paars von Umfangsendoberflächen in Kontakt mit der vorstehenden Oberfläche 51B sind, oder so dass beide des Paars von Umfangsendoberflächen in Kontakt mit der flachen Oberfläche 52B sind. Aus diesem Grund ist während eines Nichtbetriebsstatus des Motors der Fluss des Magnetflusses von benachbarten Magneten 5B an beiden Umfangsseiten oder Enden des Außenkernteils 42B symmetrisch. Ein solcher Rotor 31B ist effizient, wenn er bei einem Vorwärts/Rückwärts-Zweiwege-Rotationsmotor verwendet wird.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31C gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel. Gemäß dem in 6 gezeigten Beispiel sind ein Paar von Umfangsendoberflächen jedes Magneten 5C vorstehende Oberflächen 51C. Die vorstehende Oberfläche 51C steht umfangsmäßig weiter vor als eine Ebene 50C, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet. Die vorstehende Oberfläche 51C hat einen Scheitel 510C, der den größten Abstand von der Ebene 50C hat.
Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist ein Abstand zwischen dem inneren Ende der vorstehenden Oberfläche 51C und dem Scheitelteil 510C kleiner als der Abstand zwischen dem äußeren Ende der vorstehenden Oberfläche 51C und dem Scheitelteil 510C. Aus diesem Grund kann ein Abschnitt nahe der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42 weit ausgedehnt werden. Entsprechend kann der Magnetfluss, der von der Oberfläche des Magneten 5C ausgeht, ohne weiteres zu der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42C gerichtet werden.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31D, der sich auf ein weiteres modifiziertes Beispiel bezieht. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel sind ein Paar von Umfangsendoberflächen jedes Magneten 5D vorstehende Oberflächen 51D. Die vorstehende Oberfläche 51D steht weiter vor als eine Ebene 50D, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet. Die vorstehende Oberfläche 51D hat ein Scheitelteil 510D, das am weitesten entfernt ist von der Ebene 50D.
Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist das Scheitelteil 510D eine planare Oberfläche, die eine Breite in einer Radialrichtung aufweist und parallel zu der Ebene 5D ist. Das heißt, dass Scheitelteil 510D ist eine sich axial erstreckende planare Oberfläche. Wie es oben beschrieben ist, muss das Scheitelteil 510D kein Punkt auf einem Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse sein, sondern kann eine Linie sein die eine Breite in einer Radialrichtung aufweist. Aus diesem Grund kann ein Abschnitt mit einer breiten Umfangsbreite des Magneten 5D vergrößert werden. Entsprechend kann das Volumen des Magneten 5D weiter erhöht werden. Wenn der Rotor 31D in dem Motor eingebaut ist, kann folglich das Drehmoment des Motors weiter verbessert werden.
Währenddessen ist bei dem obigen Ausführungsbeispiel die vorstehende Oberfläche eine glatte gekrümmte Oberfläche; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel sind bezüglich der vorstehenden Oberfläche 51D eine Oberfläche, die von dem äußeren Ende zu dem Scheitelteil 510D hin verläuft, und eine Oberfläche, die von dem inneren Ende zu dem Scheitelteil 510D hin verläuft, gekrümmte Oberflächen. Außerdem ist das Scheitelteil 510D eine planare Oberfläche. Wie es oben beschrieben ist, kann die vorstehende Oberfläche 51D mit gekrümmten Oberflächen und planaren Oberflächen konfiguriert sein.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31E bezogen auf ein weiteres modifiziertes Beispiel. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind ein Paar von Umfangsendoberflächen jedes Magneten 5E vorstehende Oberflächen 51E. Die vorstehende Oberfläche 51E steht umfangsmäßig weiter vor als eine Ebene 50E, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet. Die vorstehende Oberfläche 51E hat ein Scheitelteil 510E, das am weitesten entfernt ist von der Ebene 50E.
Bei dem Beispiel von 8 ist in der vorstehenden Oberfläche 51E die Oberfläche, die von dem inneren Ende zu dem Scheitelteil 510E hin verläuft, eine planare Oberfläche. Außerdem ist bei der vorstehenden Oberfläche 51E die Oberfläche, die von dem äußeren Ende zu dem Scheitelteil 510E hin verläuft, eine planare Oberfläche. Aus diesem Grund ist ein Abschnitt nahe der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42E weit ausgedehnt, anders als im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Oberfläche, die von dem äußeren Ende der vorstehenden Oberfläche 51E zu dem Scheitelteil 510E hin verläuft, eine gekrümmte Oberfläche ist. Entsprechend ist es für den Magnetfluss von der vorstehenden Oberfläche 51E leicht, zu der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42E hin zu verlaufen.
Währenddessen sind bei dem in 8 gezeigten Beispiel sowohl die Oberfläche, die von dem äußeren Ende der vorstehenden Oberfläche 51E zu dem Scheitelteil 510E verläuft, als auch die Oberfläche, die von dem inneren Ende zu dem Scheitelteil 510E verläuft, planare Oberflächen; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorstehende Oberfläche 51E kann aus einer Kombination von gekrümmten Oberflächen und planaren Oberflächen zusammengesetzt sein.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors 31F bezogen auf ein weiteres modifiziertes Beispiel. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist bezüglich des Magneten 5F die Breite eines breiten Teils 55F, das die breiteste Umfangsbreite aufweist, breiter als eine Innenendoberfläche 53F. Das heißt, der Magnet 5F hat einen Abschnitt, dessen Umfangsbreite breiter ist als eine Umfangsbreite der Innenendoberfläche 53F. Aus diesem Grund ist es möglich, das Auftreten einer Positionsdifferenz der Magneten 5F an einer radial inneren Seite zu unterdrücken.
Eine nichtmagnetische Schicht 45F ist zwischen der Innenendoberfläche 53F jedes Magneten 5F und der Umfangsoberfläche eines Innenkernteils 41F angeordnet. Aus diesem Grund kann das Kurzschließen des Magnetflusses in einer radial inneren Seite jedes Magneten 5F unterdrückt werden. Wenn der Rotor 31F in den Motor eingebaut ist, kann entsprechend das Drehmoment des Motors verbessert werden.
Außerdem ist bei dem in 9 gezeigten Beispiel die gesamte Innenendoberfläche 53F des Magneten 5F benachbart zu der nichtmagnetischen Schicht 45F. Das heißt, bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat ein Rotorkern einen Vorsprung, der in Kontakt mit der Innenendoberfläche des Magneten ist; bei dem Beispiel von 9 hat der Rotorkern 4F jedoch keinen Vorsprung. Aus diesem Grund kann das Kurzschließen des Magnetflusses in einer radial inneren Seite jedes Magneten 5F unterdrückt werden. Wenn der Rotor 31F in den Motor eingebaut ist, kann entsprechend das Drehmoment des Motors ebenfalls verbessert werden.
Ferner können sich die detaillierten Formen des jeweiligen Bauglieds von dem in den jeweiligen Zeichnungen dieser Beschreibung gezeigten Formen unterscheiden. Darüber hinaus können die jeweiligen Elemente, die in den Ausführungsbeispielen und der Modifikation gezeigt sind, entsprechend miteinander kombiniert werden, so dass kein Widerspruch auftritt.
4. Simulation
Schließlich wird eine Differenz bei einer Oberflächenmagnetflussdichte beschrieben, abhängig davon, ob der Magnet eine vorstehende Oberfläche hat oder nicht. 10 ist eine Schnittansicht eines Rotors 31G mit einem herkömmlichen Magneten 5G in einer im Wesentlichen rechteckigen Form. 11 ist eine Zeichnung, die ein Simulationsergebnis einer Oberflächenmagnetflussdichte des Rotors 31G und des Rotors 31B zeigt.
Um eine Oberflächenmagnetflussdichte des in 10 dargestellten Rotors 31G, der einen Magneten 5G aufweist und bei dem das Paar von Umfangsendoberflächen flache Oberflächen 53G sind, wobei die Oberflächen Magnetpoloberflächen sind, zu messen, wurde eine Simulation durchgeführt. Form und Größe des Rotors 31G sind identisch zu denen des Rotors 31B, außer der Form des Magneten und beider Umfangsendoberflächen des Außenkernteils 42G.
Genauer gesagt, auf einem Kreis 423G, der die Mittelachse 9G als Mitte hat und durch die am weitesten vorstehenden Punkte 422G verläuft, beginnend von einem der am meisten vorstehenden Punkte 422G, wurde die Magnetflussdichte berechnet durch Durchführen einer Simulation mit 0,5 Grad Abständen um die Mittelachse 9G. Hier bezieht sich der am meisten vorstehende Punkt 422G auf einen Punkt von der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42G mit dem größten Abstand von der Mittelachse 9G. Hier ist ein quadratisches Mittel des Magnetflusses an jeder Position als die Oberflächenmagnetflussdichte definiert.
Außerdem wurde gleichermaßen eine Simulation zum Berechnen der Oberflächenmagnetflussdichte durchgeführt mit einem Rotor 31B, wie er in 5 gezeigt ist, der einen Magneten 5B aufweist, wobei eine eines Paars von Umfangsendoberflächen, die Magnetpoloberflächen sind, eine vorstehende Oberfläche 51B ist und die andere eine flache Oberfläche 52B ist.
Genauer gesagt, auf einem Kreis 423B, der die Mittelachse 9B als Mitte aufweist und durch die am meisten vorstehenden Punkte 422B verläuft, beginnend von einem der am meisten vorstehenden Punkte 422B, wurde die Magnetflussdichte berechnet durch Durchführen einer Simulation mit 0,5 Grad Abständen um die Mittelachse 9G. Hier bezieht sich der am meisten vorstehende Punkt 422B auf einen Punkt von der Außenendoberfläche des Außenkernteils 42B mit dem größten Abstand von der Mittelachse 9B. Hier ist wie bei dem Rotor 31G ein quadratisches Mittel des Magnetflusses an jeder Position als die Oberflächenmagnetflussdichte definiert.
Wie es in 11 gezeigt ist, ist die Oberflächenmagnetflussdichte des Rotors 31B um etwa 7,6% größer als die Oberflächenmagnetdichte des Rotors 31G.
Das heißt, der Rotor 31B, der einen Magneten 5B aufweist, bei dem eine eines Paars von Umfangsendoberflächen eine vorstehende Oberfläche ist, hat eine größere Oberflächenmagnetflussdichte im Vergleich zu dem Rotor 31G, der einen Magneten 5G aufweist, bei dem beide eines Paars von Umfangsendoberflächen flache Oberflächen sind.
Durch solch einem Ergebnis ist der Rotor 31B, der einen Magneten 5B aufweist, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist, in der Lage, die Magnetkraft des Rotors zu erhöhen ohne die Notwendigkeit, den Durchmesser des Rotors zu vergrößern, im Vergleich zu dem Rotor 31G, der einen herkömmlichen Magnet 5G aufweist.
Währenddessen kann der numerische Wert der in 11 gezeigten Oberflächenmagnetflussdichte geändert werden durch Ändern einer Vielzahl von Bedingungen, beispielsweise dem Material des Magneten oder dem Material des Kerns, usw. Selbst unter solchen Umständen werden, wenn dieselben unter identischen Bedingungen verglichen werden, die Oberflächenmagnetflussdichte eines herkömmlichen Rotors und die Oberflächenmagnetflussdichte eines Rotors mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung nicht umgekehrt. Das heißt, im Vergleich zu einem herkömmlichen Rotor ist der numerische Wert der Oberflächenmagnetflussdichte eines Rotors mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung erhöht.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann in einem Rotor und einem Motor verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Motor
4, 4A, 4F: Rotorkern
5, 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F: Magnet
9, 9A: Mittelachse
31, 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F: Rotor
32: Rotorhalter
41, 41A, 41F: Innenkernteil
42, 42A, 42B, 42C, 42E: Außenkernteil
43: Wellenloch
44: Durchgangsloch
45, 45F: nichtmagnetische Schicht
46: Vorsprung
50, 50A, 50C, 50D, 50E: Ebene
51, 51A, 51B, 51C, 51D, 51E: vorstehende Oberfläche
52A, 52B: flache Oberfläche
53, 53A, 53F: Innenendoberfläche
54, 54A, 54A: Außenendoberfläche
55, 55A, 55F: breites Teil
61: erstes Magnetstück
62: zweites Magnetstück
421: Parallelpunkt
422: Umfangsteil
441: im Wesentlichen planares Teil
510, 510A, 510C, 510D, 510E: Scheitelteil
511, 511A: vorstehende N-Poloberfläche
512, 512A: vorstehende S-Poloberfläche
521A: flache N-Pol-Oberfläche
522A: vorstehende S-Pol-Oberfläche
611: N-Pol-Adsorptionsoberfläche
621: S-Pol-Adsorptionsoberfläche

Claims

Ein Rotor, der für einen Innenrotortyp-Motor verwendet wird, der folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Magneten, die in einer Umfangsrichtung um eine sich vertikal erstreckende Mittelachse herum angeordnet sind; und einen Rotorkern, der aus einem Magnetmaterial gebildet ist, wobei der Rotorkern folgende Merkmale aufweist: einen Innenkernabschnitt, der auf einer radial weiter innen gelegenen Seite angeordnet ist als der Magnet und sich axial in einer zylindrischen Form erstreckt; und eine Mehrzahl von Außenkernabschnitten, die auf einer radial weiter außen gelegenen Seite vorgesehen ist als das Innenkernteil und in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Außenkernabschnitten und die Mehrzahl von Magneten in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, der Magnet ein Paar von Umfangsendoberflächen aufweist, die Magnetoberflächen sind, die Magnetoberflächen mit identischer Polarität der Mehrzahl von Magneten angeordnet sind, um einander in der Umfangsrichtung zugewandt zu sein, zumindest eine des Paars von Umfangsendoberflächen eine vorstehende Oberfläche ist, die weiter vorsteht als eine Ebene, die ein inneres Ende und ein äußeres Ende derselben verbindet, und einen Scheitelabschnitt aufweist, der am weitesten entfernt ist von der Ebene, und der Magnet einen Abschnitt aufweist, dessen Umfangsbreite breiter ist als eine Umfangsbreite einer Außenendoberfläche.
Der Rotor gemäß Anspruch 1, bei dem eine des Paars von Umfangsendoberflächen des Magneten die vorstehende Oberfläche ist und die andere eine flache Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß Anspruch 2, bei dem bei der Mehrzahl von Magneten die vorstehende Oberfläche und die flache Oberfläche einander in der Umfangsrichtung zugewandt sind.
Der Rotor gemäß Anspruch 2, bei dem die vorstehenden Oberflächen der Mehrzahl von Magneten einander in der Umfangsrichtung zugewandt sind.
Der Rotor gemäß Anspruch 1, bei dem beide des Paars von Umfangsendoberflächen des Magneten die vorstehenden Oberflächen sind.
Der Rotor gemäß Anspruch 5, bei dem der Magnet aus einer Mehrzahl von Magnetstücken gebildet ist, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, und in Magnetstücken der Umfangsendoberflächen aus der Mehrzahl von Magnetstücken eine Oberfläche, die zu dem Außenkernabschnitt umfangsmäßig benachbart ist, die vorstehende Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Zwischenraum oder eine nichtmagnetische Schicht zwischen einer Innenendoberfläche des Magneten und einer Umfangsoberfläche des Innenkernabschnitts angeordnet ist, und der Rotorkern von der Umfangsoberfläche des Innenkernabschnitts oder von einer Umfangsseitenoberfläche des Außenkernabschnitts in den Zwischenraum oder die nichtmagnetische Schicht vorsteht und einen Vorsprung aufweist, der mit der Innenendoberfläche des Magneten in Kontakt ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Magnet einen Abschnitt aufweist, dessen Umfangsbreite breiter ist als eine Umfangsbreite einer Innenendoberfläche.
Der Rotor gemäß Anspruch 8, bei dem die gesamte Innenendoberfläche des Magneten benachbart zu dem Zwischenraum oder der nichtmagnetischen Schicht ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in der vorstehenden Oberfläche eine Oberfläche, die von dem inneren Ende zu dem Scheitelabschnitt hin verläuft, eine planare Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in der vorstehenden Oberfläche eine Oberfläche, die von dem inneren Ende zu dem Scheitelabschnitt hin verläuft, eine gekrümmte Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, bei dem in der vorstehenden Oberfläche eine Oberfläche, die von dem äußeren Ende zu dem Scheitelabschnitt hin verläuft, eine planare Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, bei dem in der vorstehenden Oberfläche eine Oberfläche, die von dem äußeren Ende zu dem Scheitelabschnitt hin verläuft, eine gekrümmte Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einer der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ein Abstand zwischen dem inneren Ende und dem Scheitelabschnitt kleiner ist als ein Abstand zwischen dem äußeren Ende und dem Scheitelabschnitt.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Scheitelabschnitt eine sich axial erstreckende planare Oberfläche ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem der Außenkernabschnitt des Rotorkerns mit einer Außenendoberfläche des Magneten nicht radial überlappt.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem zumindest einer der Mehrzahl von Außenkernabschnitten ein axial durchdringendes Durchgangsloch aufweist.
Der Rotor gemäß Anspruch 17, bei dem ein Abstand zwischen einem Rand des Durchgangslochs und einer Umfangsendoberfläche des Außenkernabschnitts im Wesentlichen regelmäßig ist oder sich entlang einer radial äußeren Richtung ausdehnt.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem der Magnet ein Ferrit-basierter Magnet ist.
Der Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem der Magnet ein Neodym-basierter Magnet ist.
Ein Motor, der folgende Merkmale aufweist: einen stationären Abschnitt; und einen Drehabschnitt, der relativ zu dem stationären Abschnitt drehbar getragen wird, wobei der Drehabschnitt den Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, und der stationäre Abschnitt einen Anker aufweist, der an einer radial äußeren Seite des Rotors angeordnet ist.