DE69724883T2

DE69724883T2 - Reluktanzmotor mit Magnetpole, die aus in der Umfangsrichtung angeordneten Blechpakete bestehen

Info

Publication number: DE69724883T2
Application number: DE69724883T
Authority: DE
Inventors: Yasutomo Toyota-shi Kawabata; Tetsuya Toyota-shi Miura; Masaru Toyota-shi Hirako
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: EP0818870B1; US5994814A; JP3282521B2; JPH1080116A; EP0818870A1; DE69724883D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reluktanzmotor, in dem ein Rotor derart ausgebildet ist, dass bei ihm Abschnitte mit unterschiedlichen magnetischen Permeabilitäten abwechselnd in der umlaufenden Richtung angeordnet sind, wodurch eine Interaktion mit dem Magnetfeld durch die Differenz in den magnetischen Permeabilitäten erzeugt wird, und der Reluktanzmotor durch diese Interaktion in Drehung versetzt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
14 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung zur Beschreibung des Betriebsprinzips eines Reluktanzmotors. Ein Magnetpol 12 ist in einem Stator 10 gebildet, und eine Spule 13 ist durch konzentrische Wicklungen von Leitern um den Magnetpol gebildet. Ein Wechselstrom mit einer bestimmten Phase wird jeweils zu den drei Phasen U, V und W den entsprechenden Abschnitten der Spule 13 zugeführt, und die mit den jeweiligen Spulen umwickelten Magnetpole werden jeweils durch U-, V- und W-Phasen erregt. Nachstehend werden, wenn die Phasen eines Magnetpols 12 und der Spule 13 unterscheidbar beschrieben werden, die die Phase angebenden Buchstaben an jedes Bezugszeichen zur besseren Beschreibung angehängt, so wie beispielsweise Magnetpol 12-U und Spule 13-U. An einem Rotor 16 sind zwei Schenkelpole 18 für drei Magnetpole 12-U, 12-V und 12-W des Stators angeordnet. Falls es in der nachstehenden Beschreibung notwendig wird, jeden Schenkelpol getrennt von den anderen zu beschreiben, wird ein Strich und eine Zahl wie –1, –2 oder –3 an jeden Schenkelpol angehängt, beginnend von dem Beginn der Rotationsrichtung, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
Wenn die Phase 0° beträgt, werden die Magnetpole 12-V und 12-W erregt, und ein Magnetfluss wird zwischen diesen zwei Magnetpolen und Schenkelpolen 18-1 und 18-2 erzeugt, wie es durch eine gestrichelte Linie in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei wirkt eine Anziehungskraft (die in der Zeichnung durch Pfeile dargestellt ist) zwischen dem Magnetpol 12-V und dem Schenkelpol 18-2, und der Rotor 16 dreht sich im Uhrzeigersinn. Wenn die Phase 30° beträgt, werden die Magnetpole 12-U, 12-V und 12-W erregt, und der Schenkelpol 18-2, der dem Magnetpol 12-V zugewandt ist, ist fast an der Vorderseite angeordnet, so dass kein Drehmoment hier erzeugt wird und ein Drehmoment an den anderen Magnetpolen 12-U und 12-W erzeugt wird. Auf diese Weise wird der Rotor insgesamt in Drehung versetzt, wobei die Position des Magnetflusses, der aufeinanderfolgend erzeugt wird, sich ändert.
In dem vorstehend beschriebenen Reluktanzmotor wird die relative Position des Magnetpols 12 und des Schenkelpols 18 verändert, wenn der Rotor 16 in Drehung versetzt wird, weshalb die Richtung des Magnetflusses innerhalb des Magnetpols 12 und des Schenkelpols 18 eine Komponente in Umlaufrichtung aufweist, und selbst die Größe dieser Komponente wird variieren. Durch diese Variation in der Komponente in Umlaufrichtung tritt ein Problem dahingehend auf, dass der Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung nicht verbessert werden kann, da Eisenverluste erzeugt werden. Das heißt, dass es nicht möglich ist, den Motor kompakter auszuführen.
In der Druckschrift US-A-4 110 646 ist ein Rotor eines Reluktanzmotors gezeigt. An einem mittleren Teil dieses Rotors sind U-förmige Kernsegmente angeordnet, die benachbarte Rotorkernsegmente in umlaufender Richtung des Rotors berühren. Jeder der U-förmigen Kernsegmente ist durch Schichten magnetischer Untersegmente und elektrisch leitender Untersegmente gebildet. Weiterhin weisen die Schichtungen jedes U-förmigen Kernsegmentes eine Vielzahl von Schichtungen von Weichmagnetmaterial und nicht-magnetischem Material auf.
In der Druckschrift GB-A-1 114 562 ist ein weiterer Rotor für einen Reluktanzmotor gezeigt, bei dem es sich um einen Vierpolrotor handelt. Jedes Rotorkernsegment ist durch zwei Stapel von Schichtungen gebildet. Diese Schichtungsstapel sind durch Teile getrennt, die aus einem nicht-magnetischen elektrisch leitenden Material gebildet sind. Die Teile können durch Permanentmagnete ersetzt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reluktanzmotor bereitzustellen, bei dem die Eisenverluste verringert sind und bei dem eine kompakte Ausführung, ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Ausgangsleistung in Kombination erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Reluktanzmotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Der Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Festteilkern (Kern eines festen bzw. feststehenden Teils), der durch ein magnetisches Material gebildet ist, ein Festteil (einen festen Abschnitt) zur Erzeugung eines sich bewegenden Magnetfeldes und einen Bewegungsteilkern (Kern eines sich bewegenden Teils) auf, der durch ein magnetisches Material gebildet ist. An einem Abschnitt gegenüberliegend zu dem Festteil ist ein Teil des Bewegungsteilkerns entlang der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfeldes zuvor bestimmten Intervallen angeordnet, wobei der Bewegungsteil sich als Ergebnis der Interaktion mit dem sich bewegenden Magnetfeld bewegt. Weiterhin weist zumindest entweder der Festteilkern oder der Bewegungsteilkern einen Pol auf, der entlang der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfeldes mit kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten geschichtet sind, die eine magnetische Permeabilität aufweisen, die in Abhängigkeit von der Richtung variiert, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten innerhalb des Pols mit der Richtung übereinstimmt, in der der Festteilkern und der Bewegungssteilkern sich gegenüberliegen.
Da der Magnetfluss nicht leicht in einer Richtung durch eine elektromagnetische Stahlplatte erzeugt werden kann, kann eine Änderung in der Bewegungsrichtungskomponente eines Magnetfeldes des Magnetflusses in dem Pol verringert werden. Dabei kann das Auftreten von Eisenverlusten, die durch die Änderung in dem Magnetfluss erzeugt werden, beschränkt werden, weshalb dementsprechend der Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung des Motors vergrößert werden können.
Da die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatte mit der Richtung übereinstimmt, in der der Festteilkern dem Bewegungsteilkern gegenüberliegt, stimmt die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität fast mit der Richtung des erzeugten Magnetflusses überein. Dabei wird der magnetische Widerstand eines Polabschnitts kleiner, und die Differenz in der magnetischen Permeabilität zwischen dem Polabschnitt und anderen Abschnitten wird größer. Daher kann die Ausgangsleistung des Motors vergrößert werden.
Der Kern, der den geschichteten Pol mit den kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten aufweist, ist durch Anordnen der Kernsegmente gebildet, die durch Schichten derart gebildet werden, dass der Schichtungsquerschnitt der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten annähernd eine U-Form annehmen, entlang einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfeldes, um die Segmente in Kontakt miteinander zu bringen, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten annähernd entlang der U-Form liegt, weshalb der Pol an jedem Seitenabschnitt der U-Form benachbarter Kernsegmente gebildet werden kann.
Der Kern, der den Pol mit den geschichteten kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten aufweist, ist durch Anordnen der Kernsegmente, die jeweils aus zwei Teilen besteht, die Rückseite an Rückseite durch Schichten der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten mit jeweils einem J-förmigen Querschnitt derart gebildet sind, dass die Segmente miteinander entlang der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfeldes in Kontakt kommen, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten entlang einer Form liegt, die wie eine J-Form ist, wobei der Pol durch die Abschnitte der zwei Seiten der J-Form gebildet ist, die Rückseite an Rückseite miteinander verbunden sind.
Weiterhin können Permanentmagnete zwischen den Polen angeordnet werden. Dabei kann das Drehmoment durch die Interaktion zwischen dem Magnetfluss der Permanentmagnete und dem sich bewegenden Magnetfeld erhöht werden. Das heißt, ein Motor mit hoher Ausgangsleistung als auch einem hohen Wirkungsgrad kann erhalten werden, und er kann ebenfalls kompakt ausgeführt werden.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Reluktanzmotor wie nachstehend beschrieben bereitgestellt werden. Das heißt, dass dieser Reluktanzmotor einen Statorkern, der durch ein Magnetmaterial gebildet ist, einen Stator, der ein rotierendes Feld bildet, einen Rotorkern, der durch ein magnetisches Material gebildet ist und einen Rotor aufweist, der durch die Interaktion mit dem rotierenden Feld in Drehung versetzt wird, wobei ein Teil des Rotorkerns entlang der Rotationsrichtung des Rotationsfeldes mit vorbestimmten Intervallen an einem Abschnitt angeordnet ist, der dem Stator gegenüberliegt, und wobei weiterhin zumindest entweder der Statorkern oder der Rotorkern einen Pol aufweisen, der mit den kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten, die unterschiedliche magnetische Permeabilität in Abhängigkeit von der Richtung aufweisen, entlang der Umlaufrichtung des Motors geschichtet ist, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten mit der radialen Richtung des Motors übereinstimmt.
Auch bei diesem Reluktanzmotor können Permanentmagnete zwischen den Polen angeordnet sein.
Weiterhin kann der Kern, der mit den kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten geschichtete Pole aufweist, Kernsegmente aufweisen, die derart geschichtet sind, dass der geschichtete Querschnitt der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten annähernd eine U-Form annimmt, die derart angeordnet sind, dass sie in Umlaufrichtung des Motors in Kontakt miteinander gebracht werden, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten entlang der U-Form angeordnet ist, wobei der Pol mit einer Seite der U-Form eines benachbarten Kernsegments gebildet werden kann.
Außerdem kann ein Permanentmagnet in dem Hohlabschnitt der U-Form angeordnet werden.
Weiterhin kann der Kern, der mit den kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten geschichtete Pole aufweist, durch Anordnen der Kernsegmente gebildet werden, die jeweils aus zwei Teilen bestehen, die Rückseite an Rückseite durch Schichten der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten, die jeweils einen J-förmigen Querschnitt aufweisen, derart gebildet werden, dass die Segmente miteinander entlang der Umlaufrichtung des Motors in Kontakt kommen, wobei die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten elektromagnetischen Stahlplatten entlang einer Form liegt, die wie eine J-Form ist, wobei der Pol durch die Abschnitte der zwei Seiten der J-Form gebildet wird, die Rückseite an Rückseite vereinigt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine angenäherte Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel für den Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Einzelheit eines Kernsegments gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine angenäherte Konfiguration gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Einzelheit eines Kernsegmentes einer anderen Form gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt den Zustand des Kernsegmentes, der mit einer Spule gemäß 4 gebildet ist.
6 zeigt eine Einzelheit eines Rotorkernsegmentes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine angenäherte Konfiguration eines Motors, der durch ein Rotorkernsegment gemäß 6 gebildet ist.
8 zeigt eine Einzelheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für das Rotorkernsegment.
9 zeigt eine Einzelheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für das Rotorkernsegment.
10 zeigt eine Einzelheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für das Rotorkernsegment.
11 illustriert das Befestigungsverfahren für das Rotorkernsegment gemäß 10.
12 zeigt eine angenäherte Konfiguration eines Motors, der durch das Rotorkernsegment gemäß 10 gebildet ist.
13 zeigt eine Einzelheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für den Rotorkern.
14 veranschaulicht das Betriebsprinzip eines Reluktanzmotors.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine seitliche Darstellung und eine Querschnittsdarstellung des Reluktanzmotors gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Ein Stator 10 weist einen Statorkern 15 an der inneren Seite eines Gehäuses 12 mit einer angenäherten zylindrischen Form auf, die durch Anordnen eines U-förmigen Statorkernsegmentes 14 in umlaufender Richtung gebildet wird. Das Statorkernsegment 14 weist Seitenabschnitte 16 (vgl. 2) auf, die der inneren Seite zugewandt sind, bei der es sich um einen U-förmigen Gradenabschnitt handelt, und weist einen ringförmigen Bogenabschnitt 18 (vgl. 2) auf, der diese Seitenabschnitte 16 verbindet, die angeordnet sind, indem sie der äußeren Seite zugewandt sind. Die Seitenabschnitte 16 zweier benachbarter Segmente 14 sind Seite an Seite angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die zwei Seitenabschnitte 16 des Statorkernsegmentes 14 annähernd parallel zueinander. Wenn diese in der Umlaufrichtung angeordnet sind, werden an der äußeren Seite Lücken erzeugt, so dass Befestigungsteile 20 zur Positionierung der benachbarten Segmente 14 angeordnet werden, wie es in der Darstellung gezeigt ist. Außerdem werden Leiter in dem U-förmigen inneren Seitenabschnitt der benachbarten Statorkernsegmente 14 gewickelt, wodurch eine Spule 12 gebildet wird. Daher bilden die Seitenabschnitte 16 an einer Seite der jeweiligen benachbarten Segmente ein Magnetpolpaar. In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind 24 Magnetpole gebildet.
Der Rotor 26 weist einen Rotorkern 32 auf, wobei die U-förmigen Rotorkernsegmente 30 in Umlaufrichtung um ein zylindrisches mittleres Teil 28 angeordnet sind. Genauso wie bei dem Statorkernsegment 14 sind bei den Rotorkernsegmenten 30 jeweils eine Seite von jeweils zwei benachbarten Segmenten 30 zusammenplatziert, wodurch ein Schenkelpol 34 gebildet wird. Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 32 Schenkelpole gebildet.
2 zeigt einen angenäherten Aufbau des Statorkernsegmentes 14. Ein Statorkernsegment wird durch Schichten einer Vielzahl gerichteter elektromagnetischer Stahlplatten hergestellt, und dessen geschichteter Querschnitt (Oberfläche an der linken Seite gemäß 2) wird annähernd in die U-Form gebogen. Außerdem ist die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten vor der Schichtung ausgerichtet, und die Platten werden in die U-Form entlang der Richtung der hohen magnetischen Permeabilität gebogen. Das heißt, dass die durch den Pfeil A in 2 gezeigte Richtung die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden die elektromagnetischen Stahlplatten geschichtet, so dass der Magnetfluss in dem Magnetpol 24 nicht leicht in der Richtung gebildet werden kann, die durch die Schicht dringt, weshalb die Komponenten in der Umlaufrichtung sich verringern. Wie vorstehend beschrieben, tendiert in dem Reluktanzmotor die Komponente in der Umlaufrichtung des Magnetflusses innerhalb eines Magnetpols zur Fluktuation, jedoch kann das Auftreten von Komponenten in einer Umlaufrichtung des Magnetflusses durch Schichten der elektromagnetischen Stahlplatten beschränkt werden. Daher können Eisenverluste aufgrund von Kreisstromverlusten und Hystereseverlusten, die durch die Fluktuation in den Komponenten in Umlaufrichtung verursacht werden, verringert werden, weshalb der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden kann. Außerdem kann gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten mit der Richtung des Magnetflusses ausgerichtet werden, so dass die magnetische Permeabilität in dieser Richtung im Vergleich zu dem Fall verbessert werden kann, in dem ungerichtete elektromagnetische Stahlplatten verwendet werden. Falls die magnetische Permeabilität in der Richtung des Magnetflusses höher ist, kann ein stärkerer Magnetfluss selbst dann erzeugt werden, wenn der der Spule zugeführte Strom derselbe ist. Daher kann die Ausgangsleistung erhöht werden.
Außerdem sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei Seitenabschnitte 16 des Statorkernsegmentes 14 annähernd parallel gebildet, jedoch ist es möglich, die Seitenabschnitte benachbarter Segmente 14 fest zu versiegeln, indem die Breite desjenigen verbreitert wird, der näher an dem kreisförmigen Bogenabschnitt 18 liegt.
In diesem Fall steigt die Querschnittsfläche des inneren Seitenabschnitts der U-Form an, so dass mehr Leiter gewickelt werden können. Auf diese Weise kann die Ausgangsleistung erhöht werden, ohne dass die äußere Form des Motors vergrößert wird.
Außerdem weist ein Rotorkernsegment 30 eine Konfiguration auf, die annähernd dieselbe wie die des Statorkernsegmentes 14 ist. Das heißt, dass die gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten durch Ausrichten ihrer Richtung der magnetischen Permeabilität geschichtet werden und gebogen und geformt werden, so dass eine U-Form entlang der Richtung der magnetischen Permeabilität gebildet wird. In diesem Fall kann durch Schichten der elektromagnetischen Stahlplatten die Komponente in der Umlaufrichtung des Magnetflusses innerhalb des Schenkelpols 34 verringert werden, so dass durch die Fluktuation in der Komponente in Umlaufrichtung erzeugte Eisenverluste verringert werden können. Außerdem ist die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten mit der Richtung entlang des Magnetflusses ausgerichtet, so dass die Differenz in der magnetischen Permeabilität zwischen dem Abschnitt mit hoher magnetischer Permeabilität und dem Abschnitt mit niedriger magnetischer Permeabilität des Rotors erhöht werden kann. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist der Reluktanzmotor einen Abschnitt mit hoher magnetischer Permeabilität und einen Abschnitt mit niedriger magnetischer Permeabilität in Umlaufrichtung des Rotors auf, und ein Drehmoment wird durch die Differenz in der magnetischen Permeabilität dieser zwei Abschnitte erzeugt. Daher kann durch Erhöhung der magnetischen Permeabilität des Abschnitts mit hoher magnetischer Permeabilität die vorstehend beschriebene Differenz in der magnetischen Permeabilität erhöht werden, so dass die Ausgangsleistung des Motors erhöht werden kann.
3 zeigt einen Querschnitt, der einen angenäherten Aufbau gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel für den Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung angibt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Stator 50 innen gebildet und ist ein Rotor 52 außen gebildet. Der Stator 50 weist einen Statorkern auf, der durch Anordnen von U-förmigen Statorkernsegmenten 56 um ein mittleres Teil 54 gebildet wird, das eine angenäherte zylindrische Form aufweist. Ein Magnetpol 58 ist durch einen Seitenabschnitt jedes benachbarten Segmentes 56, die jeweils eine U-Form aufweisen, geformt, und ein Leiter ist um den Magnetpol 58 gewickelt, wodurch eine Spule gebildet wird. Das Statorkernsegment 56 weist einen Aufbau auf, der annähernd derselbe wie derjenige des Statorkernsegmentes 14 gemäß 2 ist. Das heißt, dass gerichtete elektromagnetische Stahlplatten geschichtet werden und annähernd in eine U-Form gebildet sind, und die Richtung mit der hohen magnetischen Permeabilität der Stahlplatten ist mit der Richtung des erzeugten Magnetflusses ausgerichtet (Richtung des Pfeils A gemäß 2).
Demgegenüber weist der Rotorkern 52 einen Rotorkern auf, der durch Anordnen der U-förmigen Rotorkernsegmente 64 an der Innenseite eines zylindrischen Gehäuses 62 gebildet ist, und ein Schenkelpol 26 ist durch jede Seite von zwei U-förmigen Seitenabschnitten der benachbarten Segmente gebildet. Das Rotorkernsegment 64 weist einen Aufbau auf, der annähernd derselbe wie derjenige des Rotorkernsegmentes 14 gemäß 2 ist. Das heißt, dass gerichtete elektromagnetische Stahlplatten annähernd in eine U-Form geschichtet sind, und dass die Richtung mit der hohen magnetischen Permeabilität der Stahlplatten mit der Richtung (der Richtung des Pfeils A gemäß 2) ausgerichtet ist, in der der Magnetfluss erzeugt wird.
Ein vorbestimmter Strom wird der Spule 60 zugeführt, wodurch der Magnetpol 58 erregt wird, wodurch wiederum ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird. Der Motor wird durch die Interaktion zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor in Drehung versetzt. Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist lediglich die Auslegung des Stators und des Rotors gegenüber der gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel geändert, weshalb eine identische Wirkung erzeugt werden kann. Das heißt, dass das Auftreten der Komponenten in Umlaufrichtung des Magnetflusses in den Magnetpolen und Schenkelpolen unterdrückt werden kann, weshalb durch die Komponenten in der Umlaufrichtung erzeugten Eisenverluste verringert werden können. Somit kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden. Zusätzlich wird der Magnetfluss entlang der Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der elektromagnetischen Stahlplatten erzeugt, weshalb dieser Magnetfluss stärker wird und die Ausgangsleistung des Motors verbessert werden kann.
4 zeigt eine weitere Form des Statorkernsegmentes. Das Statorkernsegment weist eine Form auf, in dem zwei Teile 80a und 80b, die eine annähernde J-Form aufweisen, Rückseite an Rückseite angeordnet sind. Jedes der J-förmigen Teile 80a und 80b ist durch Schichten der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten gebildet, und die Richtung deren hoher magnetischen Permeabilität stimmt mit der durch den Pfeil in der Darstellung angegebenen Richtung überein. Falls die Statorkernsegmente 80 in Umlaufrichtung angeordnet sind, kann dieselbe Form wie diejenige des Statorkerns 14 gemäß 1 erreicht werden, d. h. dass die geschichteten elektromagnetischen Stahlplatten mit dem U-förmigen Schichtungsquerschnitt in Umlaufrichtung gelegt sind. Daher kann dieselbe Wirkung wie diejenige erzeugt werden, die mittels des Ausführungsbeispiels gemäß 1 erzielt wird. Außerdem ist es durch Verwendung des Segmentes, das durch Platzieren der zwei J-förmigen Teile Rückseite an Rückseite hergestellt wird, möglich, einen Rotorkern 32 wie in 1 gezeigt zu bilden, weshalb dieselbe Wirkung erzeugt werden kann. Selbstverständlich kann dieselbe Wirkung erreicht werden, falls diese bei einem Statorkern oder einem Rotorkern gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 angewendet wird.
Weiterhin kann in dem Fall des Statorkernsegmentes mit der Form gemäß 4 eine Spule 82 durch Wickeln eines Leiters direkt um das Segment 80 gebildet werden, wie es in 5 gezeigt wird, bevor die Segmente angeordnet werden. Danach können die Segmente mit den geformten Spulen in Umlaufrichtung angeordnet werden, um den Statorkern zu formen. In dem Fall eines Motors gemäß 1 ist die Formung einer Spule durch Wickeln eines Leiters an der inneren Oberflächenseite des Zylinders eine relativ schwierige Aufgabe, und es gibt insbesondere im Hinblick auf die Automatisierung viele damit auftretende Schwierigkeiten. Insbesondere im Hinblick auf die Automatisierung ist es schwierig, die Anzahl der Wicklungen für den Leiter zu erhöhen. Das heißt, es ist nicht möglich, den Belegungsanteil (Belegungsprozentsatz) zu erhöhen, der ein Verhältnis von Querschnitt eines Raumes (oder einer Nut), in dem die Leiter zwischen den Magnetpolen untergebracht werden, zu der Summe der Querschnitte der Leiter ist, die in dem Raum untergebracht sind. Falls jedoch ein Leiter lediglich um die geteilten Segmente gewickelt wird, wie es in 4 gezeigt ist, kann der Leiter leicht mit hoher Geschwindigkeit gewickelt werden. Daher können die Mannstunden bei der Motorherstellung verringert werden und können die Kosten verringert werden.
Gemäß jedem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die sowohl für den Stator als auch den Rotor verwendeten Kerne durch die gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten mit einem U-förmigen Schichtungsquerschnitt gebildet, und eine bemerkenswerte Wirkung kann selbst dann erreicht werden, wenn diese lediglich für einen der Kerne angewendet wird. Weiterhin tendiert, selbst wenn der Seitenabschnitt 18 der U-Form durch Schichten der elektromagnetischen Stahlplatten gebildet wird, in diesem Fall die Richtung des Magnetflusses leicht dazu, an den Polen (Magnetpolen und Schenkelpolen) des Kerns zu fluktuieren, so dass eine bemerkenswerte Wirkung durch Schichten lediglich dieses kreisförmigen Bogenabschnitts mit einem Aufbau erhalten werden kann, durch den jede elektromagnetische Stahlplatte parallel zu der Motorwelle gebracht wird.
In den 6 und 7 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel ist auf die Anordnung von Permanentmagneten in dem Rotor gerichtet. 6 zeigt ein Rotorsegment 100, bei dem ein Abschnitt aufgebrochen dargestellt ist, und, wie es in 7 gezeigt ist, ist ein Rotor 102 durch Anordnen der Rotorkernsegmente 100 in Umlaufrichtung gebildet. Um den Rotor 102 ist ein Stator 104 zur Erzeugung des rotierenden Magnetfeldes angeordnet.
Das Rotorkernsegment 100 weist einen Reluktanzkern 106 auf, der durch Schichten einer Vielzahl gerichteter elektromagnetischer Stahlplatten und darauffolgendes Biegen gebildet wird, bis der Querschnitt der Schichtung eine U-Form annimmt, und weist einen Magnetkern 108 auf, der in dem Hohlabschnitt der U-Form des Reluktanzkerns 106 gebildet ist. Der Reluktanzkern 106 ist ähnlich wie das Statorkernsegment 14 oder das Rotorkernsegment 30 gemäß 2, ist durch Anordnen der Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten geschichtet. Weiterhin ist sie entlang einer U-Form entlang dieser Richtung gebogen, und die Seitenabschnitte des Reluktanzkerns 106 des benachbarten Rotorkernsegmentes 100 werden als ein Paar kombiniert, wodurch ein Schenkelpol 109 gebildet wird. Dieser Schenkelpol 109 ist äquivalent zu dem Schenkelpol 34 gemäß 1.
Der Magnetkern 108 wird hergestellt, indem ungerichtete elektromagnetische Stahlplatten in der Richtung der Motorwelle geschichtet werden und der untere Abschnitt in der Richtung der Motorwelle geschweißt wird. Wenn diese als ein Rotor 102 geformt wird, werden Permanentmagnete 110 eingebettet und in der Umgebung von dessen äußeren Rand angeordnet. Ein Spitzenabschnitt dieses Magnetkerns 108 dient als Hartmagnetpol 111. Elektromagnetische Stahlplatten werden in dem Magnetkern 108 geschichtet, um Kreisströme zu beschränken, die innerhalb des Rotorkerns als Ergebnis von Änderungen in dem durch einen Stator erzeugten Magnetfeld erzeugt werden. Außerdem wird eine Nut 112 zwischen den Spitzen des äußeren Rands des Magnetkerns 108 und dem Reluktanzkern 106 gebildet, wobei der Magnetfluss des Permanentmagneten 110 nicht durch den Statorkern aufgrund des Vorhandenseins der Nut 112 gelangen kann, so dass dessen direkte Streuung zu dem Reluktanzkern 106 beschränkt ist.
Das Rotorkernsegment 100 wird an den äußeren Rand des mittleren Teils 114 mit Innensechskantschrauben 116 befestigt. Das heißt, dass für ein Rotorkernsegment 100 eine Innensechskantschraube 116 in eine abgestufte Durchgangsöffnung 118 eingesetzt wird, die in dem Segment vorgesehen ist, und ein Gewindeabschnitt der Schraube wird an eine Einschrauböffnung 120 des mittleren Teils eingeschraubt, wodurch das Rotorkernsegment 100 befestigt wird. Die abgestufte Durchgangsöffnung 118 kann sogar eine Vierkantöffnung sein, wobei in diesem Fall die Arten der Pressstempel zum Stanzen der ungerichteten elektromagnetischen Stahlplatten verringert werden kann. Außerdem wird nach dem Anziehen der Innensechskantschraube ein Lockern der Schraube dadurch verhindert, indem ein Harzmaterial eingefüllt wird und ausgehärtet wird.
In einem Motor mit einem Rotor 102, der wie vorstehend beschrieben gebildet ist, wird ein Drehmoment auf der Grundlage der Interaktion zwischen dem durch den Starter 104 erzeugten Magnetfeld und dem durch den Permanentmagneten 110 gebildeten Hartmagnetpol 111 zusätzlich zu dem durch die Aktion des durch den Reluktanzkern 106 gebildeten Schenkelpols 109 erzeugt. Das Drehmoment durch den Schenkelpol 109 wird auf der Grundlage der Ungleichmäßigkeit der Reluktanz erzeugt, die in Umlaufrichtung des Rotors gebildet ist. Das heißt, dass eine Kraft, die einen Abschnitt mit hoher Reluktanz zieht, des durch den Stator 104 gebildeten Magnetfeldes ein Drehmoment wird, das den Rotor 102 in Drehung versetzt. Dabei können in ähnlicher Weise wie gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 die Änderungen in den Komponenten in Umlaufrichtung des Magnetflusses in dem Pol des Reluktanzkerns 106 verringert werden, so dass das Auftreten von Eisenverlusten beschränkt werden kann.
Außerdem wird das durch den Hartmagnetpol 111 erzeugte Drehmoment ein Drehmoment, das den Rotor 102 mittels einer Anziehungskraft und einer Abstoßkraft, die auf den Hartmagnetpol 111 gegen das durch den Stator erzeugte Magnetfeld wirken, in Drehung versetzt. Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl das durch die Reluktanz erzeugte Drehmoment als auch das durch den Hartmagnetpol 111, der ein Permanentmagnet ist, erzeugte Drehmoment erzeugt, weshalb ein kompakter Motor mit einer hohen Ausgangsleistung erhalten werden kann.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, gemäß dem das Verfahren zum Anbringen des Rotorkernsegments sich von dem gemäß 6 und 7 unterscheidet. Das Rotorkernsegment 130 weist einen Reluktanzkern 132, der in eine U-förmige Querschnittsschichtung durch Schichten einer Vielzahl gerichteter elektromagnetischer Stahlplatten gebildet wird, und einen Magnetkern 134 auf, der in dem Hohlabschnitt der U-Form des Reluktanzkerns 132 gebildet ist. Der Reluktanzkern 132 ist in ähnlicher Weise wie das Statorkernsegment 14 oder das Rotorkernsegment 30, wie in 2 gezeigt, durch Ausrichten der Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten geschichtet und wird weiter in die U-Form entlang dieser Richtung gebogen. Für den Magnetkern 134 sind die ungerichteten elektromagnetischen Stahlplatten in die Richtung der Motorwelle geschichtet, und ein Permanentmagnet 136 ist eingebettet und in der Nähe von dessen äußeren Rand angeordnet. Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 sind die Rotorkernsegmente 130 in der Umlaufrichtung des Rotors regelmäßig angeordnet und sind der Schenkelpol und der Hartmagnetpol abwechselnd angeordnet.
Der Unterschied zwischen dem Rotorkernsegment 100 gemäß 6 und dem Rotorkernsegment 130 gemäß 8 besteht in ihrem Anbringungsverfahren. In dem Rotorkernsegment 130 ist an der Unterseite in Kontakt mit ihrem mittleren Teil 114 eine Öffnung angeordnet, und ein T-förmiger Schlitz 138, der sich in Richtung zu der Motorwelle erstreckt, ist vorgesehen. Der T-förmige Schlitz 138 ist über die gesamte Länge eines Rotorkernsegmentes 130 in axialer Richtung des Motors vorgesehen.
Beim Anbringen des Rotorkernsegmentes 130 wird eine Außensechskantschraube 140 an eine in den mittleren Teil 114 vorgesehene Einschrauböffnung 120 geschraubt, wobei das mittlere Teil 114 und das Rotorkernsegment 130 einer relativen Versetzung in Richtung der Motorwelle unterzogen werden und zu der normalen Position angepasst werden, während die Außensechskantschraube 140 mit einem T-förmigen Schlitz 138 in Eingriff gebracht wird. Danach die Außensechskantschraube 140 aus einer Bolzenbefestigungsöffnung 142 angezogen, wird das Rotorkernsegment 130 an dem mittleren Teil 114 befestigt, und wird ein Harzmaterial eingefüllt und ausgehärtet, um ein Lockern der Außensechskantschraube zu verhindern. Der restliche Aufbau ist derselbe wie der Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 6, und das erzielbare Verhalten des Motors gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist annähernd dieselbe Wirkung wie diejenige gemäß den in den 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel.
Weiterhin zeigt 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel, gemäß dem das Verfahren zum Anbringen des Rotorkernsegments sich ebenfalls von dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 unterscheidet. Das Rotorkernsegment 150 weist einen Reluktanzkern 152 auf, der durch Schichten einer Vielzahl von gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten derart gebogen und geformt wird, dass der Querschnitt der Schichtung eine U-Form annimmt, und weist einen Magnetkern 154 auf, der in einem U-förmigen Hohlabschnitt des Reluktanzkerns 152 gebildet ist. Der Reluktanzkern 152 wird durch Ausrichten der Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der kornorientierten magnetischen Stahlplatten geschichtet und wird weiter in eine U-Form entlang dieser Richtung gebogen, in ähnlicher Weise wie bei dem Statorkernsegment 14 oder dem Rotorkernsegment 30 gemäß 2. Der Magnetkern 154 weist eine Einbettungsöffnung 158 zum Einbetten eines Permanentmagneten 156 in der Nähe von dessen Rand auf, wenn die ungerichteten elektromagnetischen Stahlplatten in Richtung der Motorwelle geschichtet werden und als ein Rotor geformt werden. Durch Einbetten eines Permanentmagneten 156 in die Einbettungsöffnung 158 werden die Rotorsegmente 150 in der Umlaufrichtung des Rotors ähnlich wie gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 regelmäßig angeordnet, und die Schenkelpole und die Hartmagnetpole werden abwechselnd angeordnet.
Das Befestigungsverfahren für einen Permanentmagneten unterscheidet sich für das Rotorkernsegment 100 gemäß 6 und das Rotorkernsegment 150 gemäß 9. Bei dem Rotorkernsegment 150 wird, nachdem dieses an das mittlere Teil 114 befestigt ist, der Permanentmagnet 156 an das relevante Rotorkernsegment 150, d. h. den Rotor angebracht. Genauer gesagt wird eine Außensechskantschraube 160 in eine gestufte Durchgangsöffnung 162 des Rotorkernsegments 150 in einem Zustand eingesetzt, wenn der Permanentmagnet 156 noch nicht angebracht worden ist, und der Gewindeabschnitt der Außensechskantschraube 160 wird in eine Einschrauböffnung 120 des mittleren Teils 114 eingeschraubt. Ein gestufter Abschnitt 164 der gestuften Durchgangsöffnung 162 wird in einer ausreichend tiefen Position geformt, so dass der Kopfabschnitt der Außensechskantschraube nicht zu der Einbettungsöffnung 158 vorspringt. Außerdem wird ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel ein Harzmaterial eingefüllt und ausgehärtet, um ein Lockern der Schraube zu verhindern. In der vorstehend beschriebenen Weise wird das Rotorkernsegment 150 angezogen und an das mittlere Teil 114 befestigt.
Wie es in der Zeichnung gezeigt ist, wird der Permanentmagnet 256 aus der Richtung der Motorwelle in die Einbettungsöffnung 158 eingesetzt, und auf diese Weise wird der Permanentmagnet 156 an den Rotor angebracht. In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, Öffnungen zum Einsetzen der Schrauben (Bolzen) in dem Permanentmagneten 56 oder zur Befestigung der Schrauben vorzusehen, weshalb die durch den Hartmagnetpol erzeugte Magnetkraft erhöht werden kann. Daher kann das durch die Interaktion zwischen dem durch den Stator gebildeten Magnetfeld und dem Hartmagnetpol, d. h. dem Permanentmagneten erzeugte Drehmoment im Vergleich zu den Fällen gemäß 6 und 8 erhöht werden. Deshalb kann ein kompakter Motor mit hoher Ausgangsleistung im Vergleich zu den Fällen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erhalten werden. Außerdem ist der Aufbau des Reluktanzkerns 152 derselbe wie derjenige gemäß den in 6 und weiteren gezeigten Ausführungsbeispielen. Daher kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel dieselbe Wirkung wie diejenige gemäß den Ausführungsbeispielen erhalten werden, die unter Bezugnahme auf 1 und 6 veranschaulicht sind.
10 bis 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Reluktanzmotor gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich der Aufbau eines Magnetkerns von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Wie es in 10 gezeigt ist, weist das Rotorkernsegment 170 einen Reluktanzkern 172, der gebogen ist und zur Erzeugung eines U-förmigen Querschnitts der Schichtung geformt ist, und einen Magnetkern 174 auf, der in einem Hohlabschnitt der U-Form des Reluktanzkerns 172 geformt ist. Der Reluktanzkern 172 wird geschichtet, indem die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten ausgerichtet werden, ähnlich wie bei dem Statorkernsegment 14 oder dem Rotorkernsegment 30 gemäß 2. Der Magnetkern 174 ist mit einem Permanentmagneten gebildet, der dieselbe Form wie die des Magnetkerns 108 gemäß 6 aufweist, der magnetische Stahlplatten aufweist, die mit Permanentmagneten geschichtet sind. Eine Nut 176 ist in derselben Weise wie die Nut 112 gemäß 6 zwischen dem äußeren Rand dieses Magnetkerns 174 und dem äußeren Rand des Reluktanzkerns 172 geformt. In ähnlicher Weise zu dem Fall der Nut 112 wird der Magnetfluss, der keine Zwischenverbindung mit dem Statorkern bildet, von dem durch den Permanentmagneten dieses Magnetkerns erzeugten Magnetflusses verringert.
Wie es in 11 gezeigt ist, wird das Rotorkernsegment 170 an eine Einschrauböffnung, die an dem Umlauf des mittleren Teils 114 vorgesehen ist, durch eine Außensechskantschraube 178 befestigt, und das Lockern der Schraube (des Bolzens) wird durch ein Harzmaterial in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel verhindert. Daher weist das Rotorsegment 170 eine gestufte Öffnung 180 äquivalent zu der gestuften Öffnung 118 gemäß 6 auf. Eine Außensechskantschraube 178 wird in die gestufte Öffnung 180 eingesetzt und mit dem Gewindeabschnitt 120 verschraubt.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird eine Vielzahl von Rotorkernsegmenten 170 an dem mittleren Teil 114 in Umlaufrichtung des Rotors angeordnet, und Schenkelpole und Hartmagnetpole werden abwechselnd angeordnet, wobei ein Motor wie in 12 gezeigt gebildet wird. Der Stator gemäß 12 weist einen Aufbau auf, der derselbe wie derjenige des Stators 10 gemäß 1 ist, und gleiche Bezugszeichen werden für jede Komponente verwendet, weshalb deren Beschreibung an dieser Stelle entfällt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Hohlabschnitt des Reluktanzkerns 172 ein Permanentmagnet eingebettet, und das Volumen des Permanentmagneten ist im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 erhöht, weshalb ein größerer Magnetfluss erzeugt werden kann. Somit kann von dem durch den Reluktanzkern erzeugten Drehmoment und dem durch den Magnetkern erzeugten Drehmoment das Letztere vergrößert werden, weshalb ein kompakterer Motor mit hoher Ausgangsleistung bereitgestellt werden kann. Außerdem ist der Aufbau des Reluktanzkerns 172 derselbe wie derjenige gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 6. Daher kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel dieselbe Wirkung in Bezug auf den Reluktanzkern wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 erzielt werden.
13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotorkern 180 nicht in Segmente unterteilt, wie es gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist, sondern ist in einem einstückigen Aufbau hergestellt. Der Rotorkern 180 wird durch Schichten einer Vielzahl von kreisförmigen ringförmigen ungerichteten elektromagnetischen Stahlplatten 182 in axialer Richtung des Rotors gebildet. Zwei Arten von Einbettungsöffnungen 184 und 186 werden in die magnetischen Stahlplatten 182 gebohrt. Eine Einbettungsöffnung 184 ist derart vorgesehen, dass sie in der Nähe des äußeren Rands des Rotorkerns 180 positioniert ist und eine rechteckförmige Form aufweist, wohingegen die andere Einbettungsöffnung 186 eine U-Form aufweist und derart angeordnet ist, dass beide Enden der U-Form der äußeren Seite der radialen Richtung an dem äußeren Randabschnitt des Rotorkerns 180 zugewandt sind. Nachdem die magnetischen Stahlplatten 182 geschichtet worden sind, wird ein annähernd rechteckiger Permanentmagnet 188 in die Einbettungsöffnung 186 eingesetzt und befestigt. Zusätzlich wird ein Reluktanzkern 190 mit derselben U-förmigen Querschnittsform in die Einbettungsöffnung 186 eingesetzt. Der Reluktanzkern 190 wird geschichtet, indem die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten in ähnlicher Weise wie bei dem Statorkernsegment 14 oder dem Rotorkernsegment 30 gemäß 2 ausgerichtet werden, und wird weiter in eine U-Form entlang dieser Richtung gebogen.
Innerhalb der Einbettungsöffnungen 184 und 186 sind die Schenkelpole und die Hartmagnetpole in Umlaufrichtung des Rotors in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 und 7 angeordnet, indem der Permanentmagnet 188 und der Reluktanzkern 190 eingebettet werden.
In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind keine Öffnungen zum Einsetzen der Bolzen (Schrauben) in den Permanentmagneten 188 und dem Reluktanzkern 190 und Öffnungen zum Befestigen (Anziehen) der Bolzen erforderlich, weshalb das durch die Hartmagnetpole erzeugte Drehmoment und das durch die Reluktanz erzeugte Drehmoment vergrößert werden können. Daher kann ein Motor mit hoher Ausgangsleistung und geringer Größe hergestellt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden gerichtete elektromagnetische Stahlplatten geschichtet und eine Vielzahl von Stator- und Rotorkernsegmenten 14, 30 werden hergestellt, indem sie in eine angenäherte U-Form erzeugt werden, um einen U-förmigen Querschnitt der Schichtung bereitzustellen. Die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten wird während der Schichtung mit der Richtung entlang der U-Form ausgerichtet. Die Seitenabschnitte der U-Form stoßen aneinander und werden entlang des Umlaufs angeordnet, um die Stator- und Rotorkerne 15 und 32 zu erzeugen. Wenn die elektromagnetischen Stahlplatten geschichtet werden, kann die Fluktuation in den Komponenten in Umlaufrichtung des magnetischen Flusses innerhalb der Magnetpole 24 und der Schenkelpole 34 verringert werden, weshalb Eisenverluste verringert werden können. Zusätzlich stimmt die Richtung der hohen magnetischen Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlplatten mit der Richtung des Magnetflusses überein, wodurch ein stärkerer Magnetfluss erzeugt wird.

Claims

Reluktanzmotor mit einem Festteil (104) einschließlich eines Festteilkerns (106, 132, 152, 172), der aus einem elektromagnetischen Material hergestellt ist und zur Bildung eines sich bewegenden magnetischen Feldes konfiguriert ist, und einem Bewegungsteil (102) einschließlich eines Bewegungsteilkerns, der ein elektromagnetisches Material aufweist und konfiguriert ist, sich mittels einer Interaktion mit dem sich bewegenden magnetischen Feld zu bewegen, wobei Abschnitte des Bewegungsteilkerns (102) in einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden magnetischen Feldes derart angeordnet sind, dass Abschnitte dem Festteil gegenüberliegen und ein vorbestimmtes Intervall zwischen benachbarten Abschnitten aufweisen, zumindest entweder der Festteilkern oder der Bewegungsteilkern Pole (109) aufweisen, wo gerichtete elektromagnetische Stahlbleche in der Bewegungsrichtung des sich bewegenden magnetischen Feldes geschichtet sind, eine Richtung hoher magnetischer Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlbleche an den Polen (109) mit einer Richtung übereinstimmt, in der der Festteilkern und der Bewegungsteilkern sich gegenüberliegen, der zumindest eine des Festteilkerns (106) und des Bewegungsteilkerns, der die Pole (109) aufweist, wo die gerichteten elektromagnetischen Stahlbleche geschichtet sind, Kernsegmente (100, 130, 150, 170, 180) aufweist, die eingerichtet sind, benachbarte Kernsegmente in der Bewegungsrichtung des sich bewegenden magnetischen Feldes zu berühren, wobei die Kernsegmente jeweils durch Schichten der elektromagnetischen Stahlbleche derart gebildet sind, dass ein Querschnitt jedes Kernsegments in einer Schichtungsrichtung im wesentlichen eine U-Form aufweist, die Richtung hoher magnetischer Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlbleche sich entlang der im wesentlichen U-Form erstreckt, und die Pole (109) zwei aneinanderstoßene Seiten der sich berührenden Kernsegmente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das Festteil (104) oder das Bewegungsteil (102) einen Permanentmagneten (108) in einer Senke der im wesentlichen U-Form aufweist, und das der andere des Festteils (104) und des Bewegungsteils (102) eine Spule in einer Senke der U-Form aufweist.
Reluktanzmotor nach Anspruch 1, wobei die Senke des einen des Festteils und der Bewegungsteils im wesentlichen mit dem Permanentmagneten (108) gefüllt ist.
Reluktanzmotor nach Anspruch 1, wobei das Bewegungsteil (102) ein Rotor ist und das Festteil ein Stator (104) ist.
Reluktanzmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor weiterhin aufweist: einen Rotorkern (180), der durch Schichten von Stahlblechen entlang einer Rotorachse gebildet ist und erste und zweite Öffnungen (184, 186) aufweist, wobei die erste Öffnung (186) eine U-förmige Öffnung ist, die sich in einer Richtung der Rotorachse erstreckt und einen U-förmigen Querschnitt aufweist, die zweite Öffnung (184) in einer Senke positioniert ist, die durch die U-förmige erste Öffnung (186) abgegrenzt ist und im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, einen Reluktanzkern (190), der angenähert denselben Querschnitt wie derjenigen der U-förmigen ersten Öffnung (186) aufweist und in die U-förmige Öffnung eingesetzt ist, wobei der Reluktanzkern (190) durch Schichten von gerichteten elektromagnetischen Stahlblechen gebildet ist, wobei sich eine magnetische Permeabilität der gerichteten elektromagnetischen Stahlbleche entlang der U-förmigen Öffnung erstreckt, und einen Permanentmagneten (188), der angenähert denselben Querschnitt wie derjenige der im wesentlichen rechteckigen Querschnitts der zweiten Öffnung (184) aufweist und in die zweite Öffnung eingesetzt ist.