DE112018000465T5

DE112018000465T5 - Rotor und Motor, welcher denselben verwendet

Info

Publication number: DE112018000465T5
Application number: DE112018000465.1T
Authority: DE
Inventors: Tomoya UEDA
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-10-02
Also published as: CN110192330A; US20190363595A1; JP2018117490A; WO2018135405A1

Abstract

Ein Rotor 2 weist auf: einen Rotorkern 11 mit einer zylindrischen Gestalt, welcher eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 an einer Außenumfangsfläche aufweist und sich entlang einer zentralen Achse P erstreckt, und eine Mehrzahl von Magnetpolabschnitten 35, welche jeweils einen Rotormagneten 12 aufweisen und mit den Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 alternierend in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns an der Außenumfangsfläche oder einer radial inneren Seite des Rotorkerns 11 angeordnet sind. Die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 23 und die Magnetpolabschnitte 35 korrespondieren zu Magnetpolen des Rotors 2. In einem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P weisen die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 23 und die Magnetpolabschnitte 35 eine Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a mit einer Bogenform und eine Magnetpolaußenumfangsfläche 12a mit einer Bogenform, welche nach radial außen vorsteht, auf. Die Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsflächen 23a weisen in dem Querschnitt einen Krümmungsradius auf, welcher größer als ein Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsflächen 12a ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor und einen Motor, welcher denselben verwendet.
Hintergrundtechnik
In der verwandten Technik ist eine Konfiguration, welche einen Rotorkern und einen Rotormagneten aufweist, als ein Rotor, welcher für einen Motor verwendet wird, bekannt geworden. In letzter Zeit ist eine Konfiguration des Rotors, in welcher die Rotormagnet-Einsatzmenge aufgrund eines Preisanstiegs des Rotormagneten aufgrund eines Preisanstiegs seltener Erden verringert wurde, untersucht worden. Wie in PTL1 offenbart, ist beispielsweise ein Folgepolmotor, welcher einen Teil des Rotorkerns als einen Pseudopol verwendet, als ein Motor vorgeschlagen worden, in welchem die Rotormagnet-Einsatzmenge verringert ist.
Im Allgemeinen ist in dem Folgepolmotor, welcher einen Teil des Rotorkerns als einen Pseudopol verwendet, ein Ungleichgewicht magnetischer Eigenschaften zwischen jeweiligen Magnetpolen im Vergleich zu einem allgemeinen Motor, in welchem alle Magnetpole Rotormagneten sind, groß. Das bedeutet, dass in dem Rotor des Folgepolmotors, da der Teil des Rotorkerns als ein Magnetpol verwendet wird, ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen einem Magnetpol, welcher mit dem Rotormagneten konfiguriert ist, und einem Magnetpol, welcher mit dem Teil des Rotorkerns konfiguriert ist, auftritt. Auf diese Weise wird, wenn ein magnetisches Ungleichgewicht in dem Rotor auftritt, eine Drehmomentwelligkeit (Drehmomentfluktuation, die erzeugt wird, wenn der Motor mit Energie versorgt wird) in dem Motor erzeugt.
In dem Folgepolmotor ist der Grund dafür, dass das magnetische Ungleichgewicht in den jeweiligen Magnetpolen auftritt, wie folgt.
Da der Magnetpol, welcher mit dem Teil (einem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt) des Rotorkerns konfiguriert ist, keine zwingende Kraft zum Induzieren eines magnetischen Flusses aufweist, fließt der magnetische Fluss, welcher an einer hinteren Fläche des Rotormagneten entsteht, durch einen Teil des Rotorkerns, welcher einen geringen magnetischen Widerstand aufweist. Daher kann der magnetische Fluss nicht gleichmäßig durch eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten in Abhängigkeit von der Gestalt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts des Rotorkerns fließen. Das bedeutet, dass, da eine Richtung und der Betrag des magnetischen Flusses, welcher durch die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte des Rotorkerns fließt, von den Gestalten der Ausgeprägter-Pol-Abschnitte abhängen, der Rotor magnetisch nicht im Gleichgewicht ist.
Im Gegensatz dazu offenbart PTL 1 eine Konfiguration, in welcher eine Außenfläche eines ausgeprägten Pols eines Rotorkerns derart gebildet ist, dass sie eine größere Krümmung (ein Krümmungsradius kleiner) als ein Umfang aufweist, welcher Außenflächen von Magneten verbindet, und bei einem Übergang der Außenfläche des ausgeprägten Pols von einer Umfangsmitte in Richtung eines Endabschnitts der Außenfläche zunehmend von einem Stator getrennt wird.
Im Detail weist in der in PTL 1 offenbarten Konfiguration ein Querschnitt der Außenfläche des ausgeprägten Pols des Rotorkerns eine Bogenform auf, in welcher die vorstehende Länge des mittleren Abschnitts in der Umfangsrichtung groß ist und die vorstehende Länge in Richtung des Endabschnitts in der Umfangsrichtung abnimmt.
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5524674
Inhalt der Erfindung
Technisches Problem
Wie in PTL 1 offenbart tritt jedoch, selbst wenn ein Querschnitt eines ausgeprägten Pols (eines Ausgeprägter-Pol-Abschnitts) des Rotorkerns eine Bogenform aufweist, eine Differenz zwischen der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit einer Statorspule von dem Magnetpolabschnitt des Rotors verbunden ist, und der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt des Rotors verbunden ist, auf. Daher tritt in der vorangehend beschriebenen Konfiguration ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen dem Magnetpolabschnitt des Rotors und der Statorspule sowie zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt des Rotors und der Statorspule auf. In einem Zustand, in welchem ein derartiges magnetisches Ungleichgewicht auftritt, können, wenn sich der Rotor dreht, Wellenformen von Gegenspannungen, welche in der Statorspule erzeugt werden, in einigen Fällen nicht miteinander übereinstimmen. Wenn die Wellenformen der Gegenspannungen, die in den Statorspulen erzeugt werden, wie vorangehend beschrieben, verschieden voneinander sind, wird die Drehmomentwelligkeit in dem Motor erzeugt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Realisierung einer Konfiguration, in welcher ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt und der Statorspule sowie zwischen dem Magnetpolabschnitt des Rotors und der Statorspule verringert ist, und in welcher die Wellenformen der Gegenspannungen, die von den Statorspulen erzeugt werden, einander angenähert werden, so dass die in dem Motor erzeugte Drehmomentwelligkeit verringert werden kann.
Lösung des Problems
Ein Rotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor, aufweisend einen Rotorkern mit einer zylindrischen Gestalt, welcher eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten aufweist, die in einer radialen Richtung vorstehen, und sich entlang einer zentralen Achse erstreckt, und eine Mehrzahl von Magnetpolabschnitten, welche jeweils einen Rotormagneten aufweisen und mit den Ausgeprägter-Pol-Abschnitten alternierend in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns an einer Fläche oder an einer radial inneren Seite des Rotorkerns angeordnet sind. Die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte korrespondieren zu einem Magnetpol des Rotors. Die Magnetpolabschnitte korrespondieren zu einem anderen Magnetpol des Rotors. Jeder der Ausgeprägter-Pol-Abschnitte weist in einem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse eine Ausgeprägter-Pol-Außenfläche mit einer Bogenform auf, die in der radialen Richtung vorsteht. Jeder der Magnetpolabschnitte weist in dem Querschnitt eine Magnetpolaußenfläche mit einer Bogenform auf, die in der radialen Richtung vorsteht. Die Ausgeprägter-Pol-Außenfläche weist in dem Querschnitt einen Krümmungsradius auf, welcher größer als ein Krümmungsradius der Magnetpolaußenfläche ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einem Rotor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen den Ausgeprägter-Pol-Abschnitten oder den Magnetpolabschnitten des Rotors und der Statorspule verringert und die Wellenformen der Gegenspannungen, die von den Statorspulen erzeugt werden, werden einander angenähert, so dass die Drehmomentwelligkeit, die in dem Motor erzeugt wird, reduziert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, welche eine schematische Konfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Anordnung einer Statorspule veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung, welche einen Verbindungszustand der Statorspule veranschaulicht.
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Motor veranschaulicht.
5 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Wellenform einer Gegenspannung veranschaulicht, die in der Statorspule erzeugt wird, wenn sich ein Rotor in einem Fall dreht, in welchem ein Krümmungsradius einer Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche derselbe ist wie ein Krümmungsradius einer Magnetpolaußenumfangsfläche eines Magnetpolabschnitts in einem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt des Rotors.
6 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Wellenform einer Gegenspannung veranschaulicht, die in der Statorspule erzeugt wird, wenn sich ein Rotor in einem Fall dreht, in welchem der Krümmungsradius der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche größer als der Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsfläche des Magnetpolabschnitts in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt des Rotors ist.
7 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Wellenform einer Gegenspannung veranschaulicht, die in der Statorspule erzeugt wird, wenn sich ein Rotor in einem Fall dreht, in welchem ein Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt nicht in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt des Rotors bereitgestellt ist.
8 ist eine Darstellung, die zu 4 in dem Fall eines IPM-Motors korrespondiert.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Dieselben oder korrespondierende Komponenten in den Zeichnungen sind mit denselben Bezugszahlen versehen und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt werden. Darüber hinaus stellen die Abmessungen von Bestandteilen in jeder Zeichnung nicht zuverlässig die tatsächlichen Abmessungen der Bestandteile sowie die Abmessungsverhältnisse der Bestandteile dar.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, welche parallel zu einer zentralen Achse eines Rotors ist, als eine „axiale Richtung“ bezeichnet, wird eine Richtung, welche orthogonal zu der zentralen Achse des Rotors ist, als eine „radiale Richtung“ bezeichnet, und wird einer Richtung entlang eines Kreisbogens mit der zentralen Achse als Mittelpunkt als eine „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Die Definition der Richtungen ist jedoch nicht dazu vorgesehen, die Richtungen des Rotors und eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zum Verwendungszeitpunkt einzuschränken.
(Gesamtkonfiguration)
1 veranschaulicht eine schematische Konfiguration eines Motors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Motor 1 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf. Wie später beschrieben werden wird, ist der Motor 1 ein sogenannter Folgepolmotor, in welchem ein Teil eines Magnetpols des Rotors 2 mit einem Rotorkern 11 konfiguriert ist. In dem Motor 1 dreht sich der Rotor 2 um eine zentrale Achse P in Bezug auf den Stator 3. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 1 ein Motor von einem Innenrotor-Typ, in welchem der säulenförmige Rotor 2 drehbar innerhalb des zylindrischen Status 3 angeordnet ist.
Der Rotor 2 weist den Rotorkern 11, einen Rotormagneten 12 und eine Drehwelle 13 auf.
Der Rotorkern 11 weist eine zylindrische Gestalt auf, welche sich entlang der zentralen Achse P erstreckt. Der Rotorkern 11 ist durch Laminieren einer Mehrzahl von Platten aus elektromagnetischem Stahl, die mit einer vorgegebenen Gestalt gebildet sind, in einer Dickenrichtung gebildet.
Der Rotorkern 11 weist einen Kernabschnitt 21 und einen Ringabschnitt 31 auf. Der Kernabschnitt 21 und der Ringabschnitt 31 weisen zylindrische Gestalten auf. Der Ringabschnitt 31 erstreckt sich entlang der zentralen Achse P und weist ein Durchgangsloch 11a auf, welches die Drehwelle 13 durchsetzt. Das bedeutet, dass die Drehwelle 13 innerhalb des Durchgangslochs 11a angeordnet ist. Das Durchgangsloch 11a durchsetzt den Rotorkern 11 in einer axialen Richtung. Der Ringabschnitt 31 weist einen ringförmigen Querschnitt auf, welcher in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 verbunden ist. Der Ringabschnitt 31 ist radial weiter innen an dem Rotorkern 11 als der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 angeordnet, welche in dem Kernabschnitt 21 bereitgestellt sind.
Der Kernabschnitt 21 weist eine zylindrische Gestalt auf, welche sich entlang der zentralen Achse P erstreckt, und ist radial auswärts von dem Ringabschnitt 31 angeordnet. Das bedeutet, dass der Kernabschnitt 21 konzentrisch mit dem Ringabschnitt 31 angeordnet ist. Der Kernabschnitt 21 und der Ringabschnitt 31 sind integral gebildet, um den Rotorkern 11 zu bilden.
Der Kernabschnitt 21 weist eine Mehrzahl von Rotormagnetanbringungseinheiten 22 und eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 an einer Außenumfangsfläche auf. Die Mehrzahl von Rotormagnetanbringungseinheiten 22 und die Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 stehen von dem Kernabschnitt 21 nach radial außen vor. Die Rotormagnetanbringungseinheiten 22 und die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 23 sind in einer Umfangsrichtung des Kernabschnitts 21 alternierend angeordnet, d.h. in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11.
Der Rotormagnet 12 ist an der Rotormagnetanbringungseinheit 22 befestigt. Im Detail steht die Rotormagnetanbringungseinheit 22 von dem Kernabschnitt 21 nach radial außen vor und ein Spitzenendabschnitt der Rotormagnetanbringungseinheit 22 weist eine planare Gestalt auf. Der Rotormagnet 12 ist an einem Spitzenendabschnitt der Rotormagnetanbringungseinheit 22 befestigt. Das bedeutet, dass der Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein so genannter Oberflächenpermanentmagnetmotor (SPM-Motor) ist, in welchem der Rotormagnet 12 an einer Außenumfangsfläche (einer Oberfläche) des Rotorkerns 11 angeordnet ist. Der Rotormagnet 12 und die Rotormagnetanbringungseinheit 22 des Kernabschnitts 21 bilden einen Magnetpolabschnitt 35. Der Magnetpolabschnitt 35 steht von einer radialen Außenseite des Kernabschnitts 21 vor. Der Magnetpolabschnitt 35 ist der andere Magnetpol des Rotors 2.
Der Rotormagnet 12 ist ein gesinterter Neodym-Magnet. Das bedeutet, dass der Rotormagnet 12 Neodym enthält. In dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P weist der Rotormagnet 12 eine bogenförmige Magnetpolaußenumfangsfläche 12a (eine Magnetpolaußenfläche) auf, welche von einer Außenseite des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung vorsteht. Das bedeutet, dass der Magnetpolabschnitt 35 in dem Querschnitt eine bogenförmige Magnetpolaußenumfangsfläche 12a aufweist, welche nach radial außen vorsteht. In dem Querschnitt ist ein Krümmungsradius r1 der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a kleiner als ein Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a (einer Ausgeprägter-Pol-Außenfläche) des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23, welche nachfolgend beschrieben werden wird (siehe 4).
Wie in den 1 und 4 veranschaulicht, weist der Rotormagnet 12 in dem Querschnitt Magnetpolverjüngungsabschnitte 12b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung auf, in welchen die Außenflächen des Rotormagneten 12 nach radial innen (auf einer Basisendseite des Magnetpolabschnitts 35) des Rotorkerns 11 bei einem Übergang von einer Mitte zu einer Außenseite des Rotormagneten 12 in der Umfangsrichtung geneigt sind. Die Basisendseite des Magnetpolabschnitts 35 ist ein Abschnitt auf einer Seite des Kernabschnitts 21 in dem Magnetpolabschnitt 35, welcher von dem Kernabschnitt 21 nach radial außen vorsteht.
Wie in 4 veranschaulicht, ist in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P der Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b unter einem Winkel α in Bezug auf eine Referenzlinie X geneigt, welche durch ein äußeres Ende (einen Abschnitt, welcher sich auf einer äußersten Seite in der Umfangsrichtung befindet) des Magnetpolabschnitts 35 in der Umfangsrichtung hindurchgeht und sich von dem Rotorkern 11 radial erstreckt.
Wie in den 1 und 4 veranschaulicht, weist der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 23b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung auf, in welchen in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P Außenumfangsflächen 23a (Außenflächen) des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 linear nach radial innen (auf einer Basisendseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23) des Rotorkerns 11 bei einem Übergang von einer Mitte zu einer Außenseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung geneigt sind. Das bedeutet, dass der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 eine sich verjüngende Gestalt aufweist, in welcher mit zunehmender radialer Erstreckung nach außen eines Spitzenendabschnitts, welcher sich radial auswärts des Rotorkerns 11 befindet, die Länge in einer Umfangsrichtung kleiner wird. Detaillierte Konfigurationen des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 werden nachfolgend beschrieben werden. Der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 ist ein Magnetpol des Rotors 2. Eine Basisendseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23bedeutet einen Abschnitt auf einer Seite des Kernabschnitts 21 in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23, welcher von dem Kernabschnitt 21 nach radial außen vorsteht.
Das bedeutet, dass der Rotor 2 eine Mehrzahl von Magnetpolabschnitten 35 und eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 aufweist, welche jeweils als Magnetpole funktionieren. Der Magnetpolabschnitt 35 und der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 sind in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 alternierend angeordnet. Der Rotor 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist 10 Magnetpole auf.
Ein Schlitz 11b ist zwischen der Rotormagnetanbringungseinheit 22 und dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 konfiguriert.
Der Rotorkern 11 weist eine Mehrzahl von ersten Räumen 24 und eine Mehrzahl von zweiten Räumen 25 auf, welche von dem Kernabschnitt 21 umgeben sind. Die Mehrzahl von ersten Räumen 24 und die Mehrzahl von zweiten Räumen 25 durchdringen den zylindrischen Kernabschnitt 21 in einer axialen Richtung. Das bedeutet, dass die Mehrzahl von ersten Räumen 24 und die Mehrzahl von zweiten Räumen 25 von einem Teil des Kernabschnitts 21 getrennt sind. Jeder erste Raum 24 und jeder zweite Raum 25 ist ein Raum, welcher eine fünfeckige Gestalt in einem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P aufweist. Die Mehrzahl von ersten Räumen 24 und die Mehrzahl von zweiten Räumen 25 sind alternierend in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Der erste Raum 24 ist radial einwärts am Kernabschnitt 21 in Bezug auf den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 angeordnet. Der erste Raum 24 weist eine fünfeckige Gestalt auf, in welcher eine Spitze 24a in dem Querschnitt radial einwärts am Kernabschnitt 21 in Bezug auf einen mittleren Abschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung des Kernabschnitts 21 angeordnet ist.
Der zweite Raum 25 befindet sich in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 radial einwärts am Kernabschnitt 21 in Bezug auf den Rotormagneten 12. Der zweite Raum 25 weist eine fünfeckige Gestalt auf, in welcher eine Spitze 25a in dem Querschnitt radial einwärts am Kernabschnitt 21 in Bezug auf einen mittleren Abschnitt des Rotormagneten 12 in der Umfangsrichtung des Kernabschnitts 21 angeordnet ist.
Das bedeutet, dass in dem ersten Raum 24 und dem zweiten Raum 25 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 die Spitzen 24a und 25a sich radial auswärts des Rotorkerns 11 in dem ersten Raum 24 und dem zweiten Raum 25 befinden.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 dieselbe Gestalt und dieselbe Größe in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 auf. Darüber hinaus sind, wie vorangehend beschrieben, die Mehrzahl von ersten Räumen 24 und die Mehrzahl von zweiten Räumen 25 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 alternierend in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Das bedeutet, dass in der Mehrzahl von ersten Räumen 24 und der Mehrzahl von zweiten Räumen 25 in dem Querschnitt eine Mitte des ersten Raums 24 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 und eine Mitte des zweiten Raums 25 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
In dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 befinden sich ein äußeres Ende des ersten Raums 24 und ein äußeres Ende des zweiten Raums 25 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 an derselben Position in der radialen Richtung. Hier bedeuten die äußeren Enden des ersten Raums 24 und des zweiten Raums 25 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 äußerste Abschnitte in der radialen Richtung des Rotorkerns 11, das heißt die Spitzen 24a und 25a.
Die Position in der radialen Richtung bedeutet eine Position des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung, wenn die zentrale Achse P als Referenz verwendet wird, in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11. Das heißt, dass dieselbe Position in der radialen Richtung denselben Abstand von der zentralen Achse P in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 in dem Querschnitt bedeutet.
Hier weist jeder von dem ersten Raum 24 und dem zweiten Raum 25 eine Luftschicht auf. Da die Luftschicht eine geringere magnetische Permeabilität als der Rotorkern 11 aufweist, wird der Fluss des magnetischen Flusses durch den ersten Raum 24 und den zweiten Raum 25 behindert. Der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 müssen nicht unbedingt Luft aufweisen und können ein beliebiger Bereich sein, welcher einen größeren magnetischen Widerstand als die anderen Abschnitte in dem Rotorkern 11 aufweist. Beispielsweise können von Luft verschiedene Materialien in dem Raum existieren.
Der Stator 3 weist eine zylindrische Gestalt auf. Der Rotor 2 ist innerhalb des Stators 3 derart angeordnet, dass er drehbar um die zentrale Achse P ist. Das bedeutet, dass der Stator 3 derart angeordnet ist, dass er dem Rotor 2 in der radialen Richtung zugewandt ist. Der Stator 3 weist einen Statorkern 51 und eine Mehrzahl von Statorspulen (Spulen) 52 auf. Der Statorkern 51 weist einen zylindrischen Joch 51a und eine Mehrzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform 12) Zähnen 51b auf, welche sich in dem zu der zentralen Achse P orthogonalen Querschnitt von einer Innenfläche des Jochs 51a nach radial innen erstrecken. Der Statorkern 51 weist Schlitze 53 jeweils zwischen benachbarten Zähnen 51b auf. Die Statorspulen 52 sind jeweils um die Mehrzahl von Zähnen 51b gewickelt. Das bedeutet, dass die Statorspulen 52, die an den Zähnen 51b gewickelt sind, innerhalb der Mehrzahl von Schlitzen 53 angeordnet sind. Die Anzahl der Schlitze gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 12.
In 2 ist ein Zustand, in welchem die Statorspulen 52 an den Zähnen 51b des Statorkerns 51 gewickelt sind, schematisch veranschaulicht. Die Statorspulen 52, die an der Mehrzahl von Zähnen 51b gewickelt sind, fungieren als Statorkerne von jeder Phase des Motors 1. Im Detail weisen die Statorspulen 52 auf: U-Phasen-Statorspulen 52a (in 2, U1 bis U4), V-Phasen-Statorspulen 52b (in 2, V1 bis V4) und W-Phasen-Statorspulen 52c (in 2, W1 bis W4). Wie in 2 veranschaulicht sind die U-Phasen-Statorspulen 52a, die V-Phasen-Statorspulen 52b und die W-Phasen-Statorspulen 52c an der Mehrzahl von Zähnen 51b des Statorkerns 51 in einer Reihenfolge der U-Phasen-Statorspulen 52a, der V-Phasen-Statorspulen 52b und der W-Phasen-Statorspulen 52c gewickelt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die U-Phasen-Statorspulen 52a jeweils an vier Zähnen 51b aus der Mehrzahl von Zähnen 51b des Statorkerns 51 gewickelt. Die U-Phasen-Statorspulen 52a, die an den Zähnen 51b gewickelt sind, sind durch U1, U2, U3 bzw. U4 in den 2 und 3 angedeutet. 3 ist eine Darstellung, welche eine Verbindung der Statorspule 52 schematisch veranschaulicht.
Wie in 2 veranschaulicht sind U1 und U2 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Stators 2 in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass U1 und U2 mit Statorspulen 52a konfiguriert sind, die auf den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. U3 und U4 sind in dem Querschnitt in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass U3 und U4 mit Statorspulen 52a konfiguriert sind, welche an den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. U1 und U3 sind auf in dem Querschnitt radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P angeordnet. U2 und U4 sind in dem Querschnitt auf radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P angeordnet. Wie in 3 veranschaulicht, sind U1 und U2 in Reihe miteinander geschaltet. U3 und U4 sind in Reihe miteinander geschaltet. Die U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 ist mit U1 und U2 konfiguriert. Die U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 ist mit U3 und U4 konfiguriert. Die U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 und die U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 sind parallel zueinander geschaltet.
Die V-Phasen-Statorspulen 52b sind an jeweiligen vier Zähnen 51b aus der Mehrzahl von Zähnen 51b des Statorkerns 51 gewickelt. Die V-Phasen-Statorspulen 52b, die an den Zähnen 51b gewickelt sind, sind durch V1, V2, V3 bzw. V4 in den 2 und 3 angedeutet.
Wie in 2 veranschaulicht, sind V1 und V2 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Stators 2 in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass V1 und V2 mit den Statorspulen 52b konfiguriert sind, welche an den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. V3 und V4 sind in dem Querschnitt in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass V3 und V4 mit den Statorspulen 52b konfiguriert sind, welche an den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. V1 und V3 befinden sich auf in dem Querschnitt radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P. V2 und V4 befinden sich in dem Querschnitt auf radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P. Wie in 3 veranschaulicht, sind V1 und V2 in Reihe miteinander geschaltet. V3 und V4 sind in Reihe miteinander geschaltet. Die V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 56 ist mit V1 und V2 konfiguriert. Die V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 57 ist mit V3 und V4 konfiguriert. Die V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 56 und die V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 57 sind parallel zueinander geschaltet.
Die W-Phasen-Statorspulen 52c sind an jeweiligen vier Zähnen 51b aus der Mehrzahl von Zähnen 51b des Statorkerns 51 gewickelt. Die W-Phasen-Statorspulen 52c, welche an den Zähnen 51b gewickelt sind, sind durch W1, W2, W3 bzw. W4 in den 2 und 3 angedeutet.
Wie in 2 veranschaulicht, sind W1 und W2 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Stators 2 in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass W1 und W2 mit den Statorspulen 52c konfiguriert sind, welche an den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. W3 und W4 sind in dem Querschnitt in der Umfangsrichtung des Stators 2 angeordnet. Das bedeutet, dass W3 und W4 mit den Statorspulen 52c konfiguriert sind, welche an den in der Umfangsrichtung des Stators 2 benachbarten Zähnen 51b gewickelt sind. W1 und W3 befinden sich auf in dem Querschnitt radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P. W2 und W4 befinden sich auf in dem Querschnitt radial entgegengesetzten Seiten des Stators 2 mit dazwischen angeordneter zentraler Achse P. Wie in 3 veranschaulicht, sind W1 und W2 in Reihe miteinander geschaltet. W3 und W4 sind in Reihe miteinander geschaltet. Die W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 ist mit W1 und W2 konfiguriert. Die W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 59 ist mit W3 und W4 konfiguriert. Die W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 und die W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 59 sind parallel zueinander geschaltet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist in den Statorspulen 52a, 52b und 52c eine Wicklungsrichtung von U1, U4, V1, V4, W2 und W3 in Bezug auf die Zähne 51b entgegengesetzt zu einer Wicklungsrichtung von U2, U3, V2, V3, W1 und W4 in Bezug auf die Zähne 51b bei Betrachtung von Spitzenenden der Zähne 51b. Das bedeutet, dass in den Statorspulen 52a, 52b und 52c, wenn U1, U4, V1, V4, W2 und W3 an den Zähnen 51b im Uhrzeigersinn bei Betrachtung von den Spitzenenden der Zähne 51b gewickelt sind, U2, U3, V2, V3, W1 und W4 an den Zähnen 51b entgegen dem Uhrzeigersinn bei Betrachtung von den Spitzenenden der Zähne 51b gewickelt sind. Darüber hinaus sind in den Statorspulen 52a, 52b und 52c, wenn U1, U4, V1, V4, W2 und W3 an den Zähnen 51b entgegen dem Uhrzeigersinn bei Betrachtung von den Spitzenenden der Zähne 51b gewickelt sind, U2, U3, V2, V3, W1 und W4 an den Zähnen 51b im Uhrzeigersinn bei Betrachtung von den Spitzenenden der Zähne 51b gewickelt.
Wenn eine Positionsbeziehung zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 in 2 veranschaulicht ist, ist U1 der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 zugewandt. Unterdessen ist U3 der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 dem Rotormagneten 12 des Rotors 2 in der radialen Richtung zugewandt. Darüber hinaus ist U2 der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 dem Rotormagneten 12 des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 zugewandt. Unterdessen ist U4 der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung zugewandt.
Darüber hinaus sind in 2 V1 und V2 der V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 56 und V3 und V4 der V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 57 einem Teil des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 und einem Teil des Rotormagneten 12 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 zugewandt.
Darüber hinaus ist in 2 W2 der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 dem Rotormagneten 12 des Rotors 2 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 zugewandt. Unterdessen ist W4 der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 59 dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung zugewandt. Darüber hinaus ist W1 der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotorkerns 11 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 zugewandt. Unterdessen ist W3 der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 59 dem Rotormagneten 12 des Rotors 2 in der radialen Richtung zugewandt.
(Konfiguration des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts des Rotorkerns)
Als nächstes wird eine Konfiguration des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 des Rotorkerns 11 im Detail durch Bezugnahme auf die 1 und 4 beschrieben werden.
Wie in den 1 und 4 veranschaulicht, weist der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 eine bogenförmige Außenumfangsfläche 23a (eine Ausgeprägter-Pol-Außenfläche) auf, welche radial auswärts am Rotorkern 11 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P vorsteht. Der Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 ist größer als der Krümmungsradius r1 der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a des Magnetpolabschnitts 35. In dem Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a kann r1 < r2 < 2 x r1 erfüllt sein. Beispielsweise beträgt der Krümmungsradius der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a 16 mm und der Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a beträgt 12 mm.
Darüber hinaus ist in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 die Länge der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a größer als die Länge der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a.
Da die Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23 wie vorangehend beschrieben konfiguriert ist, kann ein breiterer Bereich der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23 näher an die Statorspule 52 herangebracht werden.
Der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 weist Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 23b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung auf, in welchen in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P die Außenflächen des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 radial einwärts des Rotorkerns 11 mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 von einer Mitte zu einer Außenseite in der Umfangsrichtung linear geneigt sind. Da der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bereitgestellt ist, wird ein Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und dem Rotormagneten 12, welcher in der Umfangsrichtung dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 benachbart angeordnet ist, mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und des Rotormagneten 12 nach radial außen größer. Der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b weist planare Flächen auf, welche an beiden Endabschnitten des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung und an einer Außenumfangsseite in der radialen Richtung bereitgestellt sind.
Wie in 4 veranschaulicht, ist in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b unter einem Winkel β in Bezug auf eine Referenzlinie Y geneigt, welche durch ein äußeres Ende (einen Abschnitt, welcher auf einer äußersten Seite in der Umfangsrichtung positioniert ist) des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung hindurchgeht und sich radial von dem Rotorkern 11 erstreckt. Der Winkel β des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts 23b ist größer als der Winkel α des Magnetpolverjüngungsabschnitts 12b, welcher in dem Rotormagneten 12 bereitgestellt ist. Das heißt, dass eine Neigung des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts 23b in Bezug auf die Referenzlinie Y größer als eine Neigung des Magnetpolverjüngungsabschnitts 12b in Bezug auf die Referenzlinie X ist.
Hier sind, wie bereits beschrieben, in dem Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Rotor 2 und der Stator 3 in der in 2 veranschaulichten Positionsbeziehung vorliegen, in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55, den V-Phase-In-Phase-Spulengruppen 56 und 57 und der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 U1, U4, W1 und W4 hauptsächlich dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotors 2 zugewandt und U2, U3, W2 und W4 sind hauptsächlich dem Rotormagneten 12 zugewandt.
Daher unterscheidet sich, wenn die magnetischen Flüsse, die in dem Rotormagneten 12 und dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 erzeugt werden, verschieden voneinander sind, beispielsweise wenn sich der Rotor 2 in 2 im Uhrzeigersinn dreht, eine in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugte Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Rotormagneten 12 und den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 in der Reihenfolge des Rotormagneten 12 und des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in Bezug auf U2, von einer in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und den Rotormagneten 12 in einer Reihenfolge des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 und des Rotormagneten 12 in Bezug auf U4. Ähnlich unterscheidet sich, wenn sich der Rotor 2 in 2 im Uhrzeigersinn dreht, eine in der V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 56 erzeugte Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und den Rotormagneten 12 in der Reihenfolge des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 und des Rotormagneten 12 in Bezug auf V2, von einer in der V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 57 erzeugten Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Rotormagneten 12 und den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 in der Reihenfolge des Rotormagneten 12 und des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in Bezug auf V4. Ähnlich unterscheidet sich, wenn sich der Rotor 2 in 2 im Uhrzeigersinn dreht, eine in der V-Phase-In-Phase-Spulengruppe 58 erzeugte Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Rotormagneten 12 und den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 in der Reihenfolge des Rotormagneten 12 und des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in Bezug auf W2, von einer in der W-Phase-In-Phase-Spulengruppe 59 erzeugten Gegenspannung, die hindurchgeht durch den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und den Rotormagneten 12 in der Reihenfolge des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 und des Rotormagneten 12 in Bezug auf W4.
Ein Beispiel einer Wellenform der Gegenspannung in diesem Fall ist schematisch in 5 veranschaulicht. 5 ist eine Darstellung, welche die Gegenspannung veranschaulicht, die in der Statorspule 52a in den U-Phase-In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 erzeugt wird, wenn sich der Rotor 2 dreht. 5 ist ein Ergebnis, welches erhalten wird, wenn der Krümmungsradius der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 gleich dem Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a des Magnetpolabschnitts 35 ist. Darüber hinaus ist der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bereitgestellt und der Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b ist in dem Rotormagneten 12 bereitgestellt. Obwohl die U-Phase als ein Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben worden ist, sind die V-Phase und die W-Phase dieselben wie die U-Phase.
Wie in 5 veranschaulicht, ist eine Wellenform (eine gestrichelte Linie der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung verschieden von einer Wellenform (durchgehende Linie der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugten Gegenspannung.
Wie in 5 veranschaulicht, fließt ein umlaufender Strom in Schaltungen der In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, die parallel zueinander geschaltet sind, wenn die Wellenform der Gegenspannung in den In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, die dieselben Spulen aufweisen, unterschiedlich ist. Dann wird eine Drehmomentwelligkeit (eine Fluktuation eines Drehmoments, welche auftritt, wenn der Motor mit Energie versorgt wird) in dem Motor 2 erzeugt.
Im Gegensatz dazu nimmt, wie vorangehend beschrieben, da der Krümmungsradius der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 größer als der Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a des Magnetpolabschnitts 35 ist, da ein Abstand zwischen der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a und der Statorspule 52 kurz wird, die Magnetflussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 verbunden ist, zu. Dementsprechend ist es möglich, einen Unterschied zwischen der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 verbunden ist, und der magnetischen Flussdichte, welche mit der Statorspule 52 von dem Rotormagneten 12 verbunden ist, zu verringern. Daher ist es möglich, ein magnetisches Ungleichgewicht zu verringern, welches zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 des Rotors 2 und der Statorspule 52 und zwischen dem Rotormagneten 12 und der Statorspule 52 erzeugt wird.
6 veranschaulicht eine Wellenform der Gegenspannung, die in der Statorspule 52a erzeugt wird, wenn sich der Rotor 2 in den U-Phase-In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 dreht, in einer Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 6 veranschaulicht, wird bei Anwendung der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform eine Abweichung zwischen der Wellenform (einer gestrichelten Linie in der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung und der Wellenform (einer durchgehenden Linie in der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugten Gegenspannung verringert. Wie vorangehend beschrieben, wird angenommen, dass mit einer Abnahme einer Abweichung zwischen der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 verbunden ist, und der magnetischen Flussdichte, welche mit der Statorspule 52 von dem Rotormagneten 12 verbunden ist, die Wellenform der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugten Gegenspannung und die Wellenform der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung einander angenähert werden können.
Daher wird es gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform möglich, einen Fluss des umlaufenden Stroms in den Schaltungen der U-Phase-In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, welche parallel zueinander geschaltet sind, wenn sich der Rotor 2 dreht, zu unterdrücken. Jedoch ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit zu verringern.
Insbesondere ist in dem Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a, wenn r1 < r2 < 2 x r1 erfüllt ist, möglich, ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen dem Rotor 2 und der Statorspule 52 weiter zu verringern. Jedoch ist es möglich, da der Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a innerhalb des vorangehend beschriebenen Bereichs eingestellt ist, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit weiter zu verringern.
Im Gegensatz dazu kann, da der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b bereitgestellt ist, in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23, da sich der magnetische Fluss in einem mittleren Abschnitt des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung konzentriert und fließt, die magnetische Flussdichte des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 erhöht werden. Entsprechend kann in dem Rotor 2 ein Unterschied zwischen den magnetischen Flussdichten des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 und des Rotormagneten 12 weiter verringert werden.
7 ist eine Darstellung, welche Wellenformen von Gegenspannungen veranschaulichen, die in den Statorspulen 52a der U-Phase-In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 erzeugt werden, wenn sich der Rotor 2 in einem Fall dreht, in welchem der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 mit dem Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b bereitgestellt ist. Ähnlich dem Fall von 5 sind die Wellenformen der in 7 veranschaulichten Gegenspannungen Ergebnisse, welche erhalten werden, wenn der Krümmungsradius der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 gleich dem Krümmungsradius der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a des Magnetpolabschnitts 35 ist.
Wie in 7 veranschaulicht unterscheidet sich, wenn der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bereitgestellt ist, die Wellenform (gestrichelte Linie der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung erheblich von der Wellenform (durchgehende Linie der Zeichnung) der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugten Gegenspannung.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, da der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bereitgestellt ist, in dem Rotor 2 einen Unterschied zwischen den magnetischen Flussdichten, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und dem Rotormagneten 12 erzeugt werden, weiter zu verringern. Dementsprechend ist, wie in 5 veranschaulicht, die Wellenform der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 54 erzeugten Gegenspannung verschieden von einer Wellenform der in der U-Phase-In-Phase-Spulengruppe 55 erzeugten Gegenspannung.
Jedoch ist es möglich, da der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt ist, wenn der Rotor 2 sich dreht, einen Fluss eines umlaufenden Stroms in Schaltungen der U-Phase-In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, die parallel zueinander geschaltet sind, sicher zu unterdrücken. Daher ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit weiter zu verringern.
Wie vorangehend beschrieben weist in dem Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Rotor 2 auf: den zylindrischen Rotorkern 11, welcher die Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 an der Außenumfangsfläche aufweist und sich entlang der zentralen Achse P erstreckt, und die Magnetpolabschnitte 35, welche die Rotormagneten 12 aufweisen, die in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 11 alternierend mit den Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 23 angeordnet sind. Die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 23 korrespondieren zu einem Magnetpol des Rotors 2 und die Magnetpolabschnitte 35 korrespondieren zu dem anderen Magnetpol des Rotors 2. Der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 weist in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P eine bogenförmige Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a auf, welche nach radial außen vorsteht. Der Magnetpolabschnitt 35 weist in dem Querschnitt eine bogenförmige Magnetpolaußenumfangsfläche 12a auf, welche nach radial außen vorsteht. In dem Querschnitt weist die Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a einen größeren Krümmungsradius als die Magnetpolaußenumfangsfläche 12a auf.
Mit der vorangehenden Konfiguration ist es in dem sogenannten Folgepolmotor, in welchem die Rotormagneten 12 und die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 23, die in dem Rotorkern 11 bereitgestellt sind, alternierend angeordnet sind, möglich, einen Unterschied zwischen der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 verbunden ist, und der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Rotormagneten 12 verbunden ist, zu verringern. Daher ist es möglich, ein magnetisches Ungleichgewicht zu verringern, welches zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und der Statorspule 52 und zwischen dem Rotormagneten 12 und der Statorspule 52 erzeugt wird.
Jedoch können, wenn der Motor 1 angetrieben wird, die Wellenformen der Gegenspannungen, die in den In-Phase-Statorspulen 52 erzeugt werden, einander angenähert werden. Daher ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit zu verringern.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration ist die Länge der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a in der Umfangsrichtung größer als die Länge der Magnetpolaußenumfangsfläche 12a in der Umfangsrichtung. Dementsprechend ist es möglich, da die Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 23a näher an die Statorspule 52 in einem weiteren Bereich gebracht werden kann, die magnetische Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 verbunden ist, weiter zu erhöhen. Jedoch ist es möglich, ein magnetisches Ungleichgewicht zu verringern, welches zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und der Statorspule 52 und zwischen dem Rotormagneten 12 und der Statorspule 52 erzeugt wird.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration weist der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 den Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b an wenigstens einem Endabschnitt in der Umfangsrichtung auf, in welchem in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P die Außenumfangsfläche des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 von der Mitte zu der Außenseite in der Umfangsrichtung nach radial innen linear geneigt ist.
Mit der vorangehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die magnetische Flussdichte, die in dem mittleren Abschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung erzeugt wird, zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich zu bewirken, dass die magnetische Flussdichte, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 erzeugt wird, der magnetischen Flussdichte, die in dem Rotormagneten 12 erzeugt wird, angenähert wird. Daher ist es möglich, Variationen in den Magnetflussdichten, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bzw. dem Rotormagneten 12 erzeugt werden, zu verringern.
Jedoch können, wenn der Motor 1 angetrieben wird, die Wellenformen der in den In-Phase-Statorspulen 52 erzeugten Gegenspannungen einander angenähert werden. Daher ist es möglich, einen Fluss des umlaufenden Stroms in einer Schaltung, die die Statorspulen 52 enthält, zu unterdrücken. Jedoch ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit zu verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, da der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 die Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 23b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P aufweist, die magnetische Flussdichte, die in dem zentralen Abschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung erzeugt wird, erhöht werden. Daher ist es möglich, Variationen in den magnetischen Flussdichten, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und dem Rotormagneten 12 erzeugt werden, weiter zu verringern. Jedoch ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit weiter zu verringern.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration weist in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P der Rotormagnet 12 Magnetpolverjüngungsabschnitte 12b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung auf, in welchen die Außenflächen des Rotormagneten 12 radial einwärts des Rotorkerns 11 mit zunehmender Erstreckung von einer Mitte zu einer Außenseite des Rotormagneten 12 in der Umfangsrichtung geneigt sind. Eine Neigung des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts 23b in Bezug auf die Referenzlinie Y, die durch ein äußeres Ende in der Umfangsrichtung an einem Endabschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 hindurch verläuft und sich in der radialen Richtung erstreckt, ist größer als eine Neigung des Magnetpolverjüngungsabschnitts 12b in Bezug auf die Referenzlinie X, welche durch ein äußeres Ende in der Umfangsrichtung an einem Endabschnitt des Rotormagneten 12 hindurchgeht und sich in der radialen Richtung erstreckt.
Dementsprechend ist es möglich zu bewirken, dass die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 erzeugte magnetische Flussdichte näher bei der in dem Rotormagneten 12 erzeugten magnetischen Flussdichte liegt. Daher ist es möglich, Variationen in den magnetischen Flussdichten, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 bzw. dem Rotormagneten 12 erzeugt werden, weiter zu verringern. Jedoch ist es möglich, die in dem Motor 1 erzeugte Drehmomentwelligkeit sicherer zu unterdrücken.
Mit der vorangehend beschriebenen Konfiguration weist in dem Rotormagneten 12 in dem Querschnitt die Außenumfangsseite in der radialen Richtung eine Bogenform auf, die die Magnetpolaußenumfangsfläche 12a bildet. Dementsprechend kann ein Abstand zwischen dem Rotormagneten 12 und der Statorspule 52 weiter verengt werden. Jedoch ist es möglich, die magnetische Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher mit der Statorspule 52 von dem Rotormagneten 12 verbunden ist, zu erhöhen. Daher können Ausgabecharakteristiken des Motors verbessert werden.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration weist der Rotormagnet 12 Neodym auf. In dem Fall des Rotormagneten 12, welcher Neodym aufweist, sind die vorangehend beschriebenen Konfigurationen besonders effektiv.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration weist die Statorspule 52 des Stators 3 eine Mehrzahl von In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 auf, in welchen die Mehrzahl von Statorspulen 52a, welche in Phase und in Reihe miteinander geschaltet sind, in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P in der Umfangsrichtung des Stators 3 angeordnet sind. In der Mehrzahl von In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 sind die In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, welche die In-Phase-Statorspulen 52a enthalten, parallel zueinander geschaltet.
In dem Folgepolmotor durchdringt in einem Fall, in welchem die In-Phase-Spulengruppen 54 und 55, in welchen die Mehrzahl von In-Phase-Statorspulen 52a des Stators 3 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, parallel zueinander geschaltet sind, wenn der Rotor 2 sich dreht, der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 oder der Magnetpolabschnitt 35 die Mehrzahl von In-Phase-Statorspulen 52a. In der Mehrzahl von In-Phase-Statorspulen 52a unterscheidet sich, wenn eine von dem Rotor 2 ausgegebene magnetische Kraft zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 und dem Rotormagneten 12 unterschiedlich ist, die in der Mehrzahl von In-Phase-Statorspulen 52a erzeugte Gegenspannung, wenn sich der Rotor 2 dreht, in Abhängigkeit von Positionen der Statorspulen 52a des Stators 3. Danach wird in einer Konfiguration, in welcher die In-Phase-Spulengruppen 54 und 55 parallel zueinander geschaltet sind, der umlaufende Strom in der Schaltung erzeugt. Dementsprechend wird die Drehmomentwelligkeit in dem Motor 1 erzeugt.
Im Gegensatz dazu wird durch Verwenden der vorangehend beschriebenen Konfiguration die magnetische Flussdichte, die in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 erzeugt wird, der magnetischen Flussdichte, die in dem Rotormagneten 12 erzeugt wird, angenähert, so dass es möglich wird, eine Abweichung der Wellenform der in der Mehrzahl von In-Phase-Statorspulen 52a erzeugten Gegenspannung zu unterdrücken. Daher ist es möglich, eine Erzeugung der Drehmomentwelligkeit in dem Motor 1 zu unterdrücken.
(Andere Ausführungsform)
Nachfolgend ist, obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, die vorangehend beschriebene Ausführungsform lediglich ein Beispiel zum Implementieren der vorliegenden Erfindung. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und die vorangehend beschriebene Ausführungsform kann angemessen abgewandelt und implementiert werden, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
In der Ausführungsform ist der Motor 1 ein sogenannter SPM-Motor, in welchem die Rotormagneten 12 an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 11 angeordnet sind. Jedoch kann der Motor ein Innenpermanentmagnet-Motor (IPM-Motor) sein, in welchem der Rotormagnet innerhalb des Rotorkerns angeordnet ist.
Ein Stator des IPM-Motors weist dieselbe Konfiguration auf wie der Stator 3 des in 1 veranschaulichten Motors 1. Daher wird nachfolgend eine Konfiguration eines Rotors des IPM-Motors beschrieben werden. Ein Beispiel einer Konfiguration eines Rotors 102 des IPM-Motors ist in 8 veranschaulicht. Nachfolgend werden Konfigurationen ähnlich denjenigen des in 1 veranschaulichten Motors 1 mit denselben Bezugszahlen versehen und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Wie in 8 gezeigt, weist der Rotor 102 einen Rotorkern 111, einen Rotormagneten 112 und die Drehwelle 13 auf.
Ähnlich dem in 1 veranschaulichten Rotorkern 11 weist der Rotorkern 111 eine zylindrische Gestalt auf, welche sich entlang der zentralen Achse P erstreckt. Darüber hinaus ist der Rotorkern 111 ebenso durch Laminieren einer Mehrzahl von Platten aus elektromagnetischem Stahl, die mit einer vorgegebenen Gestalt gebildet sind, in einer Dickenrichtung gebildet.
Der Rotorkern 111 weist einen Kernabschnitt 121 und einen Ringabschnitt 31 auf. Der Kernabschnitt 121 und der Ringabschnitt 31 weisen zylindrische Gestalten auf. Der Ringabschnitt 31 durchdringt die Drehwelle 13. Der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 sind ähnlich der in 1 veranschaulichten Konfiguration durch den Kernabschnitt 121 getrennt. Das heißt, dass ähnlich dem in 1 veranschaulichten Rotorkern 11 der Rotorkern 111 den ersten Raum 24 und den zweiten Raum 25 aufweist.
Der Kernabschnitt 121 weist eine Mehrzahl von Vorsprungsabschnitten 122 und eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 123 an einer Außenumfangsfläche auf. Die Mehrzahl von Vorsprungsabschnitten 122 und die Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten 123 stehen nach radial außen am Kernabschnitt 121 in einem vorgegebenen Bereich in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Kernabschnitts 121 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P vor. Die Vorsprungsabschnitte 122 und die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte 123 sind in der Umfangsrichtung des Kernabschnitts 121 alternierend angeordnet.
Der Kernabschnitt 121 weist einen Aufnahmeraum 121a auf, in welchem der Rotormagnet 112 radial einwärts am Kernabschnitt 121 in Bezug auf den Vorsprungsabschnitt 122 in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P aufgenommen ist. Der Aufnahmeraum 121a weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf, welcher in der Umfangsrichtung des Kernabschnitts 121 in dem Querschnitt lang ist. Der Rotormagnet 112 weist eine rechtwinklige Parallelepiped-Gestalt auf, welche innerhalb des Aufnahmeraums 121a angeordnet sein kann.
In einem Zustand, in welchem der Rotormagnet 112 innerhalb des Rotorkerns 111 aufgenommen ist, kann in dem Querschnitt eine radiale Außenfläche des Rotorkerns 111 eine Bogenform aufweisen. Darüber hinaus kann in dem Querschnitt der Rotormagnet 112 eine gekrümmte Gestalt aufweisen, in welcher die radial äußere Fläche und die radial innere Fläche des Rotorkerns 111 Bogenformen aufweisen. In dem Querschnitt ist es bevorzugt, dass eine Schnittgestalt des Aufnahmeraums 121a an eine Schnittgestalt des Rotormagneten 112 angepasst ist.
In einem Zustand, in welchem der Rotormagnet 112 innerhalb des Aufnahmeraums 121a des Rotorkerns 111 angeordnet ist, bilden der Rotormagnet 112 und der Vorsprungsabschnitt 122 einen Magnetpolabschnitt 135.
Der erste Raum 24 befindet sich in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P radial einwärts am Kernabschnitt 121 in Bezug auf den Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123. Der zweite Raum 25 befindet sich in dem Querschnitt radial einwärts am Kernabschnitt 121 in Bezug auf den Rotormagneten 112.
Der Vorsprungsabschnitt 122 und der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 weisen in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P bogenförmige Magnetpolaußenumfangsflächen 122a bzw. bogenförmige Ausgeprägter-Pol Außenumfangsflächen 123a auf, welche nach radial außen am Rotorkern 111 vorstehen. Der Krümmungsradius r2 der Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 123a ist größer als der Krümmungsradius r1 der Magnetpolaußenumfangsfläche 122a.
Der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 weist Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 123b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 111 in der Umfangsrichtung auf, in welchen in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P die Außenflächen des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 nach radial innen des Rotorkerns 111 mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 von einer Mitte zu einer Außenseite in der Umfangsrichtung linear geneigt sind. Da der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 123b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 bereitgestellt ist, wird ein Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 und dem Vorsprungsabschnitt 122, welcher dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 in der Umfangsrichtung benachbart ist, mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 und des Vorsprungsabschnitts 122 nach außen in der radialen Richtung größer. Der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 123b weist planare Flächen auf, die an beiden Endabschnitten des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 in der Umfangsrichtung sowie an einer Außenumfangsseite in der radialen Richtung bereitgestellt sind.
Wie in 8 veranschaulicht, weist der Vorsprungsabschnitt 122 ähnlich dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 122b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 111 in der Umfangsrichtung auf, in welchen in dem Querschnitt die Außenflächen des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 nach radial innen des Rotorkerns 11 mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 von einer Mitte zu einer Außenseite in der Umfangsrichtung geneigt sind.
In dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P ist der Magnetpolverjüngungsabschnitt 122b unter dem Winkel α in Bezug auf die Referenzlinie X geneigt, welche durch ein äußeres Ende (einen Abschnitt, welcher an einer äußersten Seite in der Umfangsrichtung angeordnet ist) des Magnetpolabschnitts 35 in der Umfangsrichtung hindurchgeht und sich radial von dem Rotorkern 11 erstreckt.
In dem Querschnitt ist der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 123b unter einem Winkel β in Bezug auf eine Referenzlinie Y geneigt, die durch ein äußeres Ende des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 in der Umfangsrichtung hindurchgeht und sich radial von dem Rotorkern 111 erstreckt. Der Winkel β des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts 123b ist größer als der Winkel α des Magnetpolverjüngungsabschnitts 122b, welcher in dem Vorsprungsabschnitt 122 bereitgestellt ist. Das heißt, dass eine Neigung des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts 123b in Bezug auf die Referenzlinie Y größer als eine Neigung des Magnetpolverjüngungsabschnitts 122b in Bezug auf die Referenzlinie X ist.
Selbst in dem IPM-Motor, welcher die vorangehend beschriebene Konfiguration aufweist, ist es möglich, da die Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche 123a, welche den Krümmungsradius r2 aufweist, der größer als der Krümmungsradius r1 der Magnetpolaußenumfangsfläche 122a des Magnetpolabschnitts 125 ist, in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 bereitgestellt ist, ein magnetisches Ungleichgewicht zwischen dem Rotor 102 und dem Statorkern 52 zu verringern. Jedoch können, wenn der Rotor 102 sich dreht, die Wellenformen der Gegenspannungen, die in den In-Phase-Statorspulen erzeugt werden, einander angenähert werden. Daher ist es möglich, die in dem Motor erzeugte Drehmomentwelligkeit zu verringern.
Darüber hinaus ist der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 123b in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 bereitgestellt, so dass die Magnetpoldichte, die an einem zentralen Abschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 123 in der Umfangsrichtung erzeugt wird, erhöht werden kann. Dementsprechend ist es möglich zu bewirken, dass die magnetische Flussdichte des magnetischen Flusses, welcher in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 123 erzeugt wird, näher an der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses liegt, welcher in dem Magnetpolabschnitt 135 erzeugt wird. Daher können, wenn sich der Rotor 102 dreht, die Wellenformen der Gegenspannungen, die in den In-Phase-Statorspulen erzeugt werden, einander angenähert werden. Jedoch ist es möglich, die in dem Motor erzeugte Drehmomentwelligkeit weiter zu verringern.
In der vorangehend beschriebenen Ausführungsform beträgt in dem Motor 1 die Anzahl der Magnetpole des Rotors 2 10 und die Anzahl der Schlitze des Stators 3 12. Jedoch ist der Motor, auf welchen die Konfiguration der vorangehend beschriebenen Ausführungsform angewendet wird, nicht auf die vorangehend beschriebene Konfiguration beschränkt und andere Konfigurationen können adaptiert werden. Beispielsweise kann eine Konfiguration von Ausführungsformen, wie etwa eines Motors, in welchem die Anzahl der Magnetpole des Rotors 14 beträgt und die Anzahl der Schlitze des Stators 12 beträgt, eines Motors, in welchem die Anzahl der Magnetpole des Rotors 14 beträgt und die Anzahl der Schlitze des Stators 18 beträgt und eines Motors, in welchem die Anzahl der Magnetpole des Rotors 16 beträgt und die Anzahl der Schlitze des Stators 18 beträgt, angewendet werden. Das heißt, dass die Konfiguration der Ausführungsform auf einen Motor angewendet werden kann, welcher eine Mehrzahl von In-Phase-Spulengruppen aufweist, in welchen eine Mehrzahl von Spulen, die in Phase oder in Reihe miteinander geschaltet sind, in der Umfangsrichtung des Stators angeordnet sind und in welchen In-Phase-Spulengruppen, die In-Phase-Spulen enthalten, parallel zueinander geschaltet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 23b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P auf. Jedoch kann der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 die Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitte 23b an einem Endabschnitt aus beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt aufweisen. In diesem Fall ist die Referenzlinie Y eine Linie, welche durch ein äußeres Ende an einer Endabschnittsseite hindurchgeht, auf welcher der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt 23b aus den beiden Endabschnitten des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt bereitgestellt ist, und sich radial von dem Rotorkern 11 erstreckt.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Rotormagnet 12 Magnetpolverjüngungsabschnitte 12b an beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P auf. Jedoch kann der Rotormagnet 12 den Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b an einem Endabschnitt aus den beiden Endabschnitten des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung in dem Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus kann der Rotormagnet 12 keinen Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b aufweisen. In dem Querschnitt ist, wenn der Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b an einem Endabschnitt der beiden Endabschnitte des Rotorkerns 11 in der Umfangsrichtung bereitgestellt ist, die Referenzlinie X eine Linie, welche durch ein äußeres Ende auf einer Endabschnittsseite hindurchgeht, wo der Magnetpolverjüngungsabschnitt 12b aus den beiden Endabschnitten des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 in der Umfangsrichtung bereitgestellt ist und sich in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 erstreckt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Statorspulen 52 miteinander, wie in 3 veranschaulicht, verbunden. Jedoch ist in einer Kombination, die verschieden von derjenigen von 3 ist, eine In-Phase-Spulengruppe durch Verbinden von In-Phase-Statorspulen in Reihe miteinander konfiguriert und die In-Phase-Spulengruppen sind parallel zueinander geschaltet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 des Rotorkerns 11 fünfeckige Räume, welche von dem Kernabschnitt 21 umgeben sind. Jedoch können ein erster Raum und ein zweiter Raum Formen aufweisen, die verschieden von der fünfeckigen Form in dem Querschnitt sind. Der erste Raum und der zweite Raum sind von beispielsweise einer gekrümmten Fläche umgeben. Darüber hinaus können der erste Raum und der zweite Raum verschiedene Formen und Größen in dem Querschnitt aufweisen. Der erste Raum und der zweite Raum können miteinander verbunden sein.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Raum 24 und der zweite Raum 25 des Rotorkerns 11 alternierend in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 11 angeordnet und eine Mitte des ersten Raums 24 und eine Mitte des zweiten Raums 25 sind in der Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet. Jedoch können in dem ersten Raum 24 und dem zweiten Raum 25 die Mitte des ersten Raums 24 und die Mitte des zweiten Raums 25 nicht in regelmäßigen Abständen angeordnet sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Rotorkern 11 den ersten Raum 24 und den zweiten Raum 25 auf. Jedoch kann der Rotorkern 11 ferner einen Schlitz aufweisen, welcher sich in der radialen Richtung des Rotorkerns 11 von dem ersten Raum 24 in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt 23 erstreckt. In dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse P des Rotorkerns 11 kann sich der Schlitz von dem ersten Raum 24 zu einer Außenumfangsfläche des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts 23 erstrecken und kann zu der Außenumfangsfläche offen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 1 ein Motor von einem Innenrotor-Typ, in welchem der säulenförmige Rotor 2 drehbar in dem zylindrischen Stator 3 angeordnet ist. Jedoch kann der Motor ein Motor von einem Außenrotor-Typ sein, in welchem der zylindrische Stator in dem zylindrischen Rotor angeordnet ist. Selbst in diesem Fall werden in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse des Motors, da der Krümmungsradius der bogenförmigen Ausgeprägter-Pol-Außenfläche des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts, welche von dem Kernabschnitt des zylindrischen Rotorkerns nach radial innen vorsteht, größer als der Krümmungsradius der bogenförmigen Magnetpolaußenfläche des Magnetpolabschnitts, welcher von dem Kernabschnitt nach radial innen vorsteht, größer wird, dieselben Effekte wie die Effekte der Ausführungsform erzielt. In dem vorangehend beschriebenen Fall ist, wenn der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt in dem Ausgeprägter-Pol-Abschnitt bereitgestellt ist, in dem Querschnitt orthogonal zu der zentralen Achse des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts, der Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt an wenigstens einem Endabschnitt in der Umfangsrichtung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts bereitgestellt. Daher ist in dem Querschnitt in dem Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt die Außenfläche des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts nach radial außen des Rotorkerns (auf einer Basisendseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts) mit zunehmender Erstreckung des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts von einer Mitte zu einer Außenseite in der Umfangsrichtung linear geneigt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für einen Motor verwendet werden, welcher einen Rotor aufweist, in welchem Rotormagneten und Ausgeprägter-Pol-Abschnitte alternierend an einer Außenfläche davon angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1:: Motor
2, 102:: Rotor
3:: Stator
11, 111:: Rotorkern
12, 112:: Rotormagnet
12a, 122a:: Magnetpolaußenumfangsfläche (Magnetpolaußenfläche)
12b, 122b:: Magnetpolverjüngungsabschnitt
22:: Rotormagnetanbringungseinheit
23, 123:: Ausgeprägter-Pol-Abschnitt
23a, 123a:: Ausgeprägter-Pol-Außenumfangsfläche (Ausgeprägter-Pol-Außenfläche)
23b, 123b:: Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt
35, 135:: Magnetpolabschnitt
51:: Statorkern
52:: Statorspule
52a, 52b, 52c:: Statorspule
122:: Vorsprungsabschnitt
P:: zentrale Achse
X, Y:: Referenzlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5524674 [0008]

Claims

Rotor, aufweisend: einen Rotorkern mit einer zylindrischen Gestalt, welcher eine Mehrzahl von Ausgeprägter-Pol-Abschnitten, die in einer radialen Richtung vorstehen, aufweist und sich entlang einer zentralen Achse erstreckt, und eine Mehrzahl von Magnetpolabschnitten, welche jeweils einen Rotormagneten aufweisen und mit den Ausgeprägter-Pol-Abschnitten alternierend in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns auf einer Fläche oder einer radial inneren Seite des Rotorkerns angeordnet sind, wobei die Ausgeprägter-Pol-Abschnitte zu einem Magnetpol des Rotors korrespondieren, die Magnetpolabschnitte zu einem anderen Magnetpol des Rotors korrespondieren, jeder der Ausgeprägter-Pol-Abschnitte in einem zu der zentralen Achse orthogonalen Querschnitt eine Ausgeprägter-Pol-Außenfläche mit einer Bogenform aufweist, die in der radialen Richtung vorsteht, jeder der Magnetpolabschnitte in dem Querschnitt eine Magnetpolaußenfläche mit einer Bogenform aufweist, die in der radialen Richtung vorsteht, und die Ausgeprägter-Pol-Außenfläche in dem Querschnitt einen Krümmungsradius aufweist, welcher größer als ein Krümmungsradius der Magnetpolaußenfläche ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei eine Länge der Ausgeprägter-Pol-Außenfläche in der Umfangsrichtung größer als eine Länge der Magnetpolaußenfläche in der Umfangsrichtung ist.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Ausgeprägter-Pol-Abschnitte in dem Querschnitt einen Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt an wenigstens einem Endabschnitt in der Umfangsrichtung aufweist, wo die Außenfläche des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts linear zu einer Basisendseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts von einer Mitte zu einer Außenseite des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts in der Umfangsrichtung geneigt ist.
Rotor nach Anspruch 3, wobei der Ausgeprägter-Pol-Abschnitt den Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitt an jedem der beiden Endabschnitte in der Umfangsrichtung bei Betrachtung von dem Querschnitt aus aufweist.
Rotor nach Anspruch 3 oder 4, wobei jeder der Magnetpolabschnitte in dem Querschnitt einen Magnetpolverjüngungsabschnitt an wenigstens einem Endabschnitt in der Umfangsrichtung aufweist, wo die Außenfläche des Magnetpolabschnitts in Richtung zu einer Basisendseite des Magnetpolabschnitts von einer Mitte zu einer Außenseite des Magnetpolabschnitts in der Umfangsrichtung geneigt ist, und eine Neigung des Ausgeprägter-Pol-Verjüngungsabschnitts in Bezug auf eine Referenzlinie, die durch ein Außenende in der Umfangsrichtung an dem wenigstens einen Endabschnitt des Ausgeprägter-Pol-Abschnitts hindurchgeht und sich in der radialen Richtung erstreckt, größer als eine Neigung des Magnetpolverjüngungsabschnitts in Bezug auf eine Referenzlinie ist, die durch ein Außenende in der Umfangsrichtung an dem wenigstens einen Endabschnitt des Magnetpolabschnitts hindurchgeht und sich in der radialen Richtung erstreckt.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rotormagnet an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns angeordnet ist.
Rotor nach Anspruch 6, wobei in dem Rotormagnet in dem Querschnitt eine Außenumfangsseite in der radialen Richtung eine Bogenform aufweist, die die Magnetpolaußenfläche bildet.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rotormagnet radial einwärts des Rotorkerns angeordnet ist und eine rechtwinklige Gestalt in dem Querschnitt aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Rotormagnet Neodym aufweist.
Motor, aufweisend den Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Motor nach Anspruch 10, ferner aufweisend: einen Stator mit einer säulenartigen oder zylindrischen Gestalt, welcher radial derart angeordnet ist, dass er dem Rotor zugewandt ist, und eine Mehrzahl von Spulen aufweist, wobei in dem Querschnitt die Mehrzahl von Spulen eine Mehrzahl von In-Phase-Spulengruppen aufweist, in welchen die Mehrzahl von Spulen, die miteinander in Phase und in Reihe verbunden sind, in der Umfangsrichtung des Stators angeordnet sind, und in der Mehrzahl von In-Phase-Spulengruppen, In-Phase-Spulengruppen, welche In-Phase-Spulen aufweisen, parallel zueinander geschaltet sind.