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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet von Motoren und betrifft insbesondere einen Rotor und einen Motor, der den Rotor aufweist.
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Hintergrundtechnik
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Ein bekannter Axialmagnetflussmotor weist oft einen Rotor auf, der ein scheibenförmiges Joch aufweist, das aus Stahl mit einem geringen Kohlenstoffgehalt gebildet ist, und eine Vielzahl von Magneten aufweist, die an dem scheibenförmigen Joch angebracht sind. Das scheibenförmige Joch ist derart angeordnet, dass es als eine magnetische permeable Anordnung Magnetflusskreise leitet. Hier ist das magnetische Joch mit einem Verlust aufgrund eines Wirbelstroms verbunden. Ein im Patentdokument 1 beschriebener Axialspaltdrehmotor kann als ein Beispiel zitiert werden. Eine bekannte Technik zum Definieren eines Jochs eines Axialmagnetflussmotors durch Laminieren von Siliziumstahlplatten ist zum Lösen eines derartigen Problems vorgeschlagen worden. Jedoch ist ein Herstellen eines Jochs durch Laminieren von Siliziumstahlplatten, wie im Patentdokument 2 beschrieben, mit einer komplizierten Herstellung und erhöhten Herstellungskosten verbunden, obwohl dies in dem Fall eines herkömmlichen Radialmotors nicht auftreten kann.
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Literaturstellenliste
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5052288
- Patentdokument 2: US 8836192
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Es sollte angemerkt werden, dass vorangehende Techniken aus dem Stand der Technik angeführt worden sind, um eine klarere und gründlichere Erklärung einer vorgeschlagenen Technik der vorliegenden Anmeldung zu ermöglichen und lediglich um ein Verständnis durch die einschlägigen Fachleute zu ermöglichen. Die Vorstellung der vorgeschlagenen Techniken in dem Hintergrundtechnik-Abschnitt der vorliegenden Anmeldung soll nicht belegen, dass die vorangehend erwähnten vorgeschlagenen Techniken den einschlägigen Fachleuten bekannt sind.
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Inhalt der Erfindung
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor bereitgestellt, welcher aufweist: eine Drehwelle, die derart angeordnet ist, dass sie sich um eine Mitteachse dreht, einen nichtmagnetischen Drehrahmen, der derart angeordnet ist, dass er sich um die Drehwelle zusammen mit der Drehwelle dreht, eine Vielzahl von Jochen, die separat in dem nichtmagnetischen Drehrahmen angeordnet sind, und Magneten, die an Flächen der Joche auf wenigstens einer Seite angeordnet sind. Um die Vielzahl von Jochen und die Magneten zu halten, weist der nichtmagnetische Drehrahmen auf: eine erste ringförmige Rippe, die derart angeordnet ist, dass sie sich entlang einer Umfangsrichtung auf einer radial äußeren Seite der Drehwelle erstreckt, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen, die derart angeordnet sind, dass sie sich von einer radial äußeren Seite der ersten ringförmigen Rippe entlang von radialen Richtungen erstrecken, und eine zweite ringförmige Rippe, die mit der Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen verbunden und derart angeordnet ist, dass sie konzentrisch mit der ersten ringförmigen Rippe ist. Eines der Vielzahl von Jochen ist derart angeordnet, dass es zwei der Magneten daran angeordnet aufweist, und die beiden Magneten sind derart angeordnet, dass sie einen dem Stator zugewandten Nordpol bzw. Südpol aufweisen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Motor bereitgestellt, der den Rotor gemäß der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform und einen Stator, der dem Rotor gegenüberliegend angeordnet ist, aufweist.
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Vorteilhafte Effekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen ein: eine Verringerung eines Verlustes aufgrund eines in dem Rotor auftretenden Wirbelstroms, da Schleifen von Magnetflusspfaden, die sich an den Jochen verbinden, kleiner sind, und eine Verbesserung einer Effizienz des Motors.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail durch Bezugnahme auf Beschreibungen, die nachfolgend bereitgestellt sind, und den beigefügten Zeichnungen offenbart. Es sollte verständlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dadurch nicht im Umfang eingeschränkt sind. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen zahlreiche Änderungen, Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Wesens der beigefügten Ansprüche und innerhalb des Umfangs der Ansprüche ein.
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Eine Beschreibung einer Ausführungsform und/oder eines Merkmals einer vorgestellten Ausführungsform können in einer oder mehreren anderen Ausführungsformen in derselben oder einer ähnlichen Form verwendet werden oder können mit Merkmalen von anderen Ausführungsformen kombiniert werden oder können Merkmale anderer Ausführungsformen ersetzen.
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Es sollte betont werden, dass die Begriffe „aufweisen“, „haben“, „umfassen“ usw. hier verwendet werden, um die Anwesenheit eines Merkmals, eines Bestandteils oder einer Komponente anzugeben, ohne eine Anwesenheit oder einen Zusatz eines/einer oder mehrerer Merkmale, Bestandteile oder Komponenten auszuschließen.
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Vorteile der Erfindung
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Die Struktur des vorangehend beschriebenen Rotors ist in der Lage, eine Verringerung eines Verlustes aufgrund eines Wirbelstroms und eine Verbesserung einer Effizienz eines Motors zu erzielen.
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Figurenliste
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Die vorangehend erwähnten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
- [1] 1 ist eine schematische Darstellung eines Rotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [2] 2 ist eine schematische Darstellung, die eine Anordnung von Magneten und Jochen des Rotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- [3] 3 ist eine schematische Darstellung, die eine andere Anordnung der Magneten und der Joche des Rotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- [4] 4 ist eine schematische Darstellung eines nichtmagnetischen Drehrahmens des Rotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [5] 5 ist eine Schnittansicht eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [6] 6 ist eine Explosionsansicht des Motors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [7] 7 ist eine schematische Darstellung des Motors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Modus zum Ausführen der Erfindung
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Die vorangehend beschriebenen und andere Merkmale in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Während die Beschreibung und die Zeichnungen insbesondere spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und einige Ausführungsformen, in welchen die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden können, offenbaren, sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie alle Modifikationen, Variationen und Äquivalente davon innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst.
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In der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird eine Richtung parallel zu einer Richtung, in welcher sich eine Drehachse erstreckt, durch den Begriff „axiale Richtung“, „axial-“ oder „axial“ bezeichnet, werden radiale Richtungen, die an der Drehachse zentriert sind, jeweils durch den Begriff „radiale Richtung“, „radial-“ oder „radial“ bezeichnet und wird eine Umfangsrichtung um die Drehachse durch den Begriff „Umfangsrichtung“, „Umfangs-“ oder „umfänglich“ zur Vereinfachung der Beschreibung bezeichnet.
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Ein Rotor und ein Motor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Die vorliegende erste Ausführungsform stellt einen Rotor bereit. 1 ist eine schematische Darstellung eines Rotors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und veranschaulicht zahlreiche Bestandteilabschnitte des Rotors 10 und die Gesamtstruktur des Rotors 10. Wie in 1 veranschaulicht, weist der Rotor 10 auf: eine Drehwelle 11, einen nichtmagnetischen Drehrahmen 12, eine Vielzahl von Jochen 13 und eine Vielzahl von Magneten 14. In 1 sind lediglich eines der Joche 13 und einer der Magneten 14 durch Bezugszahlen zur Vereinfachung der Erklärung angedeutet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehwelle 11, wie in 1 veranschaulicht, derart angeordnet, dass sie sich um eine Mittelachse OO' dreht und der nichtmagnetische Drehrahmen 12 ist derart angeordnet, dass er sich um die Drehwelle 11 zusammen mit der Drehwelle 11 dreht. Die Vielzahl von Jochen 13 ist separat in dem nichtmagnetischen Drehrahmen 12 angeordnet und die Magneten 14 sind an Flächen der Joche 13 wenigstens auf einer Seite angeordnet. Um die Vielzahl von Jochen 13 und die Magneten 14 zu halten, weist der nichtmagnetische Drehrahmen 12 auf: eine erste ringförmige Rippe 121, welche derart angeordnet ist, dass sie sich entlang einer Umfangsrichtung an einer radial äußeren Seite der Drehwelle 11 erstreckt, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen 122, die derart angeordnet sind, dass sie sich von einer radial äußeren Seite der ersten ringförmigen Rippe 121 entlang von radialen Richtungen erstrecken, und eine zweite ringförmige Rippe 123, welche mit der Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen 122 verbunden ist und derart angeordnet ist, dass sie konzentrisch mit der ersten ringförmigen Rippe 121 ist. Die zweite ringförmige Rippe 123 ist radial außerhalb der ersten ringförmigen Rippe 121 angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eines von der Vielzahl von Jochen 13 derart angeordnet, dass es zwei der Magneten 14 daran angeordnet aufweist, und die beiden Magneten 14 sind derart angeordnet, dass sie einen einem Stator (welcher in 1 nicht veranschaulicht ist) zugewandten Nordpol bzw. einen dem Stator zugewandten Südpol aufweisen. Das heißt, dass zwei der Magneten 14 an jedem von der Vielzahl von Jochen 13 angebracht sind. In der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist die Vielzahl von Jochen 13 separat in dem nichtmagnetischen Drehrahmen 12 angeordnet und zwei der Magneten 14, deren Nordpol bzw. Südpol dem Stator zugewandt sind, sind an einem der Joche 13 angeordnet. Diese Anordnung verkleinert Schleifen von Magnetflusspfaden, welche sich an der Vielzahl von Jochen 13 verbinden, was einen Verlust aufgrund eines Wirbelstroms verringert. Als Ergebnis davon kann eine Verbesserung einer Effizienz eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzielt werden. Darüber hinaus kann eine Herstellung des Rotors erleichtert werden, um verringerte Herstellungskosten zu erzielen. Darüber hinaus ermöglicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Verwendung der Vielzahl von Jochen, die getrennt voneinander sind, eine effektive Verwendung eines magnetischen permeablen Materials und ermöglicht es, die Menge einer unnötigen Verwendung von magnetischem Material zu verringern, was zu verringerten Materialkosten führt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind aus der Vielzahl von Magneten 14 der Magnet, dessen Nordpol dem Stator zugewandt ist, und der Magnet, dessen Südpol dem Stator zugewandt ist, derart angeordnet, dass sie einen Umfangszwischenraum dazwischen aufweisen. Diese Anordnung ermöglicht es, dass Magnetflusslinien, die von den Magneten erzeugt werden, effektiv zu dem gegenüberliegenden Stator weitergeleitet werden, was zu einer Verringerung einer Magnetflussleckage und einer Verbesserung einer Leistungsfähigkeit des Motors führt. Anzumerken ist jedoch, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist und dass beispielsweise kein Zwischenraum zwischen den Magneten definiert sein kann.
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In einer Ausführungsform sind zwei benachbarte Magneten von den Magneten, die auf benachbarten Jochen der Joche angeordnet sind, derart angeordnet, dass derselbe Pol dem Stator zugewandt ist. Wie in 2 veranschaulicht, sind jeweils die Nordpole zweier benachbarter Magneten 14a und 14b, welche an einem Joch 13a und einem Joch 13b angeordnet sind, die einander benachbart sind, dem Stator zugewandt. Dies verkleinert die Schleifen der Magnetflusspfade, welche sich an der Vielzahl von Jochen 13 verbinden, was den Verlust aufgrund eines Wirbelstroms verringern kann.
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In einer Ausführungsform ist einer von der Vielzahl von Magneten derart angeordnet, dass er sich über zwei benachbarte Jochen der Joche erstreckt. Wie in 3 veranschaulicht, ist ein Magnet 14c derart angeordnet, dass ein Abschnitt davon an einem Joch 13a angebracht ist und ein anderer Abschnitt davon an einem Joch 13b angebracht ist, welcher dem Joch 13a benachbart ist. Dies verkleinert die Schleifen der Magnetflusspfade, welche sich an der Vielzahl von Jochen 13 verbinden, wodurch das Ausmaß einer Änderung eines magnetischen Flusses verringert wird, was den Verlust aufgrund eines Wirbelstroms verringern kann.
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Es sollte angemerkt werden, dass Verteilungen der Magnetpole der Magneten 14, wie in den 2 und 3 veranschaulicht, lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung bereitgestellt sind, und dass die Verteilung der Magnetpole der Magneten 14 alternativ gemäß einem anderen System sein kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann der nichtmagnetische Drehrahmen 12 aus einem Edelstahlmaterial hergestellt sein. Dies kann zu einer zusätzlichen Verringerung eines Verlustes aufgrund eines Wirbelstroms führen. Anzumerken ist jedoch, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist und dass der nichtmagnetische Drehrahmen 12 alternativ aus einem anderen Material hergestellt sein kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann jedes Joch 13 durch Basisstahlplatten definiert sein oder kann aus einem weichmagnetischen Verbundmaterial hergestellt sein. Dies kann zu einer zusätzlichen Verringerung des Verlustes aufgrund eines Wirbelstroms führen. Anzumerken ist jedoch, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist und dass das Joch 13 alternativ aus einem anderen Material hergestellt sein kann. Beispielsweise kann das Joch 13 alternativ aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt hergestellt sein, etwa aus S10C. Wie in 1 veranschaulicht, kann jedes Joch 13 eine Gebläseform aufweisen. Dies kann zu einer einfacheren Montage führen. Anzumerken ist jedoch, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist und dass das Joch alternativ eine andere Form aufweisen kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann jedes Joch 13 an dem nichtmagnetischen Drehrahmen 12 durch ein Haftmittel befestigt sein aber die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das Joch 13 kann alternativ an dem nichtmagnetischen Drehrahmen 12 durch ein anderes Verfahren befestigt sein. Die Magneten 14 können an den Jochen 13 durch ein Haftmittel befestigt sein. Dies kann die Struktur des Rotors stabilisieren.
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4 ist eine schematische Darstellung eines nichtmagnetischen Drehrahmens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht ist die erste ringförmige Rippe 121 derart angeordnet, dass sie eine axiale Abmessung d1 aufweist, die größer als eine axiale Abmessung d2 von jeder der sich radial erstreckenden Rippen 122 ist. Dies ermöglicht ein Positionieren. Beispielsweise kann ein bogenförmiger Abschnitt 1221 an einer Verbindung der ersten ringförmigen Rippe 121 mit jeder der sich radial erstreckenden Rippen 122 definiert sein. Dies macht d1 größer als d2. Anzumerken ist jedoch, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist und dass beispielsweise der bogenförmige Abschnitt 1221 alternativ eine andere Form aufweisen kann, wie etwa beispielsweise ein Dreieck oder ein Trapez.
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In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Abmessung d3 von jeder der sich radial erstreckenden Rippen 122 des nichtmagnetischen Drehrahmens 12, gemessen in einer Richtung orthogonal zu sowohl einer radialen Richtung als auch einer axialen Richtung, 2 mm oder weniger. Dies trägt zum Sicherstellen bei, dass der Motor eine gute Leistungsfähigkeit aufweist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der nichtmagnetische Drehrahmen 12 derart angeordnet, dass er eine axiale Abmessung aufweist, die gleich einer kombinierten axialen Abmessung des Jochs 13 und des Magneten 14 oder kleiner als diese ist. Beispielsweise ist, wie in 4 dargestellt, die zweite ringförmige Rippe 123 derart angeordnet, dass sie eine axiale Abmessung d4 aufweist, die gleich der kombinierten axialen Abmessung des Jochs 13 und des Magneten 14 oder kleiner als diese ist. Dies führt zu einer verringerten Dicke des Motors.
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Gemäß dem Rotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Schleifen der Magnetflusspfade, die sich an der Vielzahl von Jochen 13 verbinden, verkleinert, wodurch eine Verringerung des Verlustes aufgrund eines Wirbelstroms und eine Verbesserung der Effizienz des Motors erzielt werden können und wodurch zusätzlich die Herstellung des Rotors erleichtert werden kann, um verringerte Kosten zu erzielen.
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Zweite Ausführungsform
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Die vorliegende zweite Ausführungsform stellt einen Rotor bereit. 5 ist eine Schnittansicht eines Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform, 6 ist eine Schnittansicht einer schematischen Darstellung von Bestandteilen des Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform und 7 ist eine schematische Gesamtansicht des Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Wie in den 5 bis 7 veranschaulicht weist der Motor 50 auf: einen Rotor 51 und einen Stator 54, welcher gemäß dem Rotor 51 angeordnet ist. Der Rotor 51 kann der Rotor 10 gemäß der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein. Die Struktur des Rotors in dem Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der vorangehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform beschrieben worden und eine Beschreibung davon wird daher hier weggelassen.
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Gemäß dem Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Schleifen der Magnetflusspfade, welche sich an der Vielzahl von Jochen 13 verbinden, verkleinert, wodurch eine Verringerung des Verlustes aufgrund eines Wirbelstroms und eine Verbesserung der Effizienz des Motors erzielt werden können und wodurch zusätzlich die Herstellung des Motors erleichtert werden kann, um verringerte Kosten zu erzielen.
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Wie in den 5 bis 7 veranschaulicht, weist der Motor 50 ferner auf: ein Lager 52, Spulen 53, den Stator 54 und ein Gehäuse 55. Anzumerken ist jedoch, dass dies nicht essenziell für die vorliegende Erfindung ist und dass bekannte Techniken hinsichtlich anderer Elemente des Motors herangezogen werden können.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann der Motor auf jedes gewünschte elektrische Gerät angewendet werden. Beispielsweise kann der Motor als ein Robotergelenkmotor oder als ein Radmotor eines Transferträgers verwendet werden. Alternativ kann der Motor als ein Motor in einem elektrischen Gerät verwendet werden, wie beispielsweise einer Innenraumeinheit einer Klimaanlage, einer Außeneinheit einer Klimaanlage, eines Wasserspenders, eines Staubsaugers, eines Kompressors, eines Gebläses oder eines Mixers, oder kann als ein Motor in einer Vielzahl von Informationsgeräten, industriellen Geräten usw. verwendet werden.
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Durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail vorangehend beschrieben worden und mögliche Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind vorangehend spezifiziert worden. Es sollte jedoch verständlich sein, dass Implementierungen der vorliegenden Erfindung nicht auf die Arten der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und dass sie auch alle Änderungen, Korrekturen, Äquivalente usw. innerhalb des Umfangs und des Wesens der vorliegenden Erfindung umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5052288 [0002]
- US 8836192 [0002]
