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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit einem Rotor, der eine Folgepolstruktur anwendet.
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Die offengelegte
Japanische Offenlegungsschrift NO. 4-71342 beschreibt einen Rotor einer sogenannten Folgepolstruktur, die in dem Motor verwendet wird. In einem solchen Motor sind eine Mehrzahl von Magneten entlang einer Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet. Als Kernpolabschnitte wirkende Magnetpole unterscheiden sich von Magneten, die zwischen den Magneten angeordnet sind und integral mit dem Rotorkern ausgebildet sind. Der Motor, umfassend einen derartigen Rotor, reduziert die Anzahl der Magnete in dem Rotor auf die Hälfte ohne Reduzierung der Leistung und ist daher vorteilhaft, da weniger natürliche Ressourcen verwendet werden und die Kosten reduziert sind.
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In einem Rotor mit einer Folgepolstruktur sind Magnete, die eine Zwangskraft auf den Magnetfluss (Induktion) ausüben, gemischt mit Magnetpolen, die keine Zwangskraft auf den Magnetfluss ausüben. Daher existiert eine Tendenz, dass ein magnetisches Ungleichgewicht auftritt. Dies kann die Vibrationen erhöhen, verursacht durch die Erzeugung von Rastmomenten und dadurch nachteilig die Dreheigenschaften beeinflussen. Dem zufolge weist der Rotor beschreiben in der offengelegten
Japanische Offenlegungsschrift No. 4-71342 ein Nut auf, die sich entlang der Axialrichtung in die Außenfläche von jedem Magnetpolabschnitt erstreckt, um einen Bias des Magnetflusses in dem Magnetpolabschnitt zu unterdrücken und die Rastmomente zu reduzieren. Jedoch beschreibt diese Veröffentlichung detailliert, wie die Nut des Magnetpolabschnitts gewählt ist, um wirksam Vibrationen des Motors zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor zur Verfügung zu stellen, der Vibrationen verringert und die Dreheigenschaften verbessert.
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Ein Aspekt der Erfindung ist ein Motor, einen Rotor und einen Ständer aufweisend. Der Rotor weist einen Rotorkern, eine Mehrzahl von Magnetpolabschnitte angeordnet entlang der Umfangsrichtung des Motorkerns, und eine Mehrzahl von integral mit dem Rotorkern ausgebildeten Kernpolabschnitten auf, wobei jeder der Kernpolabschnitte durch Einbetten eines Magneten in den Rotorkern gebildet ist. Jeder der Kernpolabschnitte ist zwischen den Magnetpolabschnitten angeordnet, die angrenzend zueinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und jeder der Kernpolabschnitte ist beabstandet von dem angrenzenden der Magnetpolabschnitte durch eine Leerstelle. Der Ständer weist eine Mehrzahl von Zähnen auf, die in gleichen Intervallen beabstandet voneinander entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Wicklungen, welche an der Mehrzahl der Zähne angeordnet sind.
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Die Magnetpolabschnitte oder die Kernpolabschnitte definieren erste Magnetpolabschnitte. Jeder der ersten Magnetpolabschnitte weist eine Oberfläche auf, welche den Zähnen zugewandt ist, und einen ersten entgegengesetzten Abschnitt und einen zweiten entgegengesetzten Abschnitt, die in Axialrichtung angeordnet sind. Der erste entgegengesetzte Abschnitt weist eine Hilfsnut auf, welche zwei Seitenflächen aufweist, die einander zugewandt sind in der Umfangsrichtung als Teil der Oberfläche in der Umfangsrichtung. Der zweite entgegengesetzte Abschnitt umfasst nicht völlig die Hilfsnut in der Oberfläche in der Umfangsrichtung.
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M (°) repräsentiert einen offenen Winkel des Magnetpolabschnitts, G (°) repräsentiert einen offenen Winkel der Leerstelle, und L repräsentiert die Anzahl der Zähne repräsentiert, wobei ein Winkel D1 von der Längsachse in der Umfangsrichtung des ersten Magnetpolabschnitts zu der Seitenoberfläche in der Hilfsnut ist, die näher zu der Längsachse in der Umfangsrichtung ist, die die Bedingung D1 = M/2 + G – a × 360 (°)/L erfüllt (wobei a eine natürlich Zahl ist).
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in der die Grundgedanken der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung, zusammen mit Merkmalen und Vorteilen, wird verständlich unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den angefügten Zeichnungen, wobei
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1 eine schematische Seitenansicht eines Motors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist,
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2A einen Querschnitt entlang der Linie 2A-2A in 1 ist,
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2B einen Querschnitt entlang der Linie 2B-2B in 1 ist,
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3 eine vergrößerte Draufsicht, die Magnetpolabschnitte der 2A darstellend, ist,
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4 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Segmentleiters der 2A ist,
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5 eine schematische Ansicht des Motors der 2A in einer entwickelten Weise ist,
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6 ein schematisches Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel des Rotors und das Rastmoment zeigt,
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7 ein charakteristisches Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel des Rotors und dem Rastmoment zeigt,
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8 ein charakteristisches Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel des Rotors und dem Rastmoment zeigt,
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9 ein charakteristisches Diagramm ist, das die Beziehung zwischen einem offenen Winkel der Hilfsnut und der Löschdrehmomentkomponente zeigt,
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10 eine schematische Darstellung ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Motors zeigt,
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11 eine Seitenansicht ist, die schematisch noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Motors zeigt,
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12A ein Querschnitt entlang der Linie 12A-12A in 11 ist,
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12B ein Querschnitt entlang der Linie 12B-12B in 11 ist,
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13 eine schematische Darstellung ist, die den Motor der 11 in einem ungefalteten Zustand zeigt,
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14A eine schematische Darstellung ist, die einen Motor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
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14B eine teilweise vergrößerte Darstellung der 14A ist,
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15A eine schematische Darstellung ist, die einen Motor zeigt, wenn der Rotor von 14A einen Rotationswinkel R1 aufweist,
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15B eine schematische Darstellung ist, die einen Motor zeigt, wenn der Rotor von 14A einen Rotationswinkel R2 aufweist,
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16 eine Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel des Rotors und dem Rastmoment zeigt,
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17 eine charakteristische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem offenen Winkel A, offenen Winkel B, und dem Drehmoment zeigt,
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18 eine charakteristische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem offenen Winkel A, offenen Winkel B, und den Drehmomentwellen zeigt, und
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19 eine charakteristische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem offenen Winkel A, offenen Winkel B, und dem Rastmoment zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
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Wie 1 zeigt, umfasst ein Innenrotormotor 1 eines ersten Ausführungsbeispiels im Allgemeinen einen ringförmigen Ständer 2, der in einem Gehäuse H aufgenommen ist, und einen Rotor 3, welcher rotierbar in Bezug zu dem Gehäuse H in die einwärts gerichtete Radialrichtung von dem Ständer 2 gelagert ist.
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Wie die 2A und 2B zeigen, umfasst der Ständer 2 eine Zylinderabschnitt 11 und einen Ständerkern 4. Der Ständerkern 4 weist eine Mehrzahl von (60 im vorliegenden Ausführungsbeispiel) Zähnen 12 auf, die sich in die einwärts gerichtete Radialrichtung von dem Zylinderabschnitt 11 erstrecken und in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Ständerkern 4 ist gebildet durch Anordnen von Stapelelementen in einem Stapel in der Axialrichtung. Die Stapelelemente sind Metallplatten mit hoher magnetischer Permeabilität. Ein Schlitz S ist gebildet zwischen einem Paar von aneinander grenzenden Zähnen 12. Eine Segmentwicklung 13, welche ein magnetisches Feld erzeugt, um den Rotor 3 zu drehen, ist eingefügt in jeden Schlitz S. Der Schlitz S hat einen rechteckförmigen Querschnitt, der sich in die Radialrichtung wie gesehen aus der Axialrichtung erstreckt. Die Anzahl der Schlitze S (60 im vorliegenden Ausführungsbeispiel) ist die gleiche wie die Anzahl der Zähne 12. Ein Isolator (nicht dargestellt) ist zwischen jedem Zahn 12 und der korrespondierenden Segmentwicklung 13 angeordnet.
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Die Segmentwicklungen 13 bilden mehrere Phasen (drei Phasen im vorliegenden Ausführungsbeispiel) und sind verbunden mit dem Ständerkern 4 als verteilte Wicklungen. Die Segmentwicklungen 13 umfassen eine Mehrzahl von Segmentleitern 14 (siehe 4). Jeder Segmentleiter 14 weist einen tetragonalen Querschnitt auf. Jeder Segmentleiter 14 umfasst zwei Schlitzeinfügeabschnitte 14a, zwei Schlitzvorsprünge 14b, und einen gebogenen Abschnitt 14c. Der Schlitzeinfügeabschnitt 14a ist in dem korrespondierenden Schlitz S derart angeordnet, dass er sich durch den Schlitz S in die Axialrichtung erstreckt (in orthogonaler Richtung zu der Zeichenebene). Die Schlitzvorsprünge 14b erstrecken sich von einem Ende des korrespondierenden Schlitzeinfügeabschnitts 14a, so dass sie aus dem Schlitz S in die Axialrichtung hervorragen. Der gebogene Abschnitt 14c ist bogenförmig und erstreckt sich zwischen zwei Schlitzeinfügeabschnitten 14a. Die Segmentleiter 14 bilden die Segmentwicklung 13 jeder Phase, die elektrisch durch Wicklungsschlitzvorsprünge 14b verbunden sind, die aneinander grenzend in der Radialrichtung angeordnet sind. Die Segmentleiter 14 bilden auf diese Weise eine einzelne Segmentwicklung 13, welche kontinuierlich in der Umfangsrichtung ist. Jeder Segmentleiter 14 ist im Wesentlichen U-förmig und durch Biegen einer leitfähigen Platte gebildet. Die zwei Schlitzeinfügeabschnitte 14a, die zu den parallelen Linearabschnitten der U-Form korrespondieren, sind diesbezüglich in zwei der Schlitze S derart angeordnet, dass sie beabstandet voneinander durch einen Mehrzahl von (sechs) Zähnen 12 in der Umfangsrichtung sind.
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Der Rotor 3 umfasst im Allgemeinen einen ringförmigen Rotorkern 22, welcher auf eine Drehachse 21 aufgesetzt ist. Der Rotorkern 22 ist gebildet durch Anordnen von Stapelelementen zu einem Stapel. Die Stapelelemente sind Metallplatten mit einer hohen magnetischen Permeabilität in der Axialrichtung. Fünf Magnete 23, die N Pole bilden, sind in dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotorkerns 22 mit einem Intervall von 72° in der Umfangsrichtung eingesetzt, um den Magnetpoleabschnitt 24 zu bilden. Das bedeutet, dass jeder Magnetpolabschnitt 24 einen Magneten 23 aufweist und der Teil des Rotorkerns 22 an der äußeren Umfangsseite (äußere Umfangsabschnitt 25) des Magneten 23 angeordnet ist.
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Der Magnet 23 ist im Allgemeinen balkenförmig und erstreckt sich in eine Richtung orthogonal zu der Radialrichtung des Rotors 3, wie gesehen von der Axialrichtung des Rotors 3 aus. Kernpolabschnitte 26 sind integral gebildet mit dem Rotorkern 22. Eine Leerstelle 27 ist gebildet zwischen jedem Kernpolabschnitt 26 und dem Magnetpolabschnitt 24, der in Umfangsrichtung angrenzt. Die Leerstellen 27 haben jede die gleiche Fläche, wie gesehen von Axialrichtung aus. Kupplungsabschnitte 28 sind gebildet an der äußeren Umfangsseite der Leerstellen 27, um die äußeren Umfangsabschnitte 25 der Magnetpolabschnitte 24 und die Kernpolabschnitte 26 zu verbinden. Die kontinuierliche äußere Umfangsoberfläche der äußeren Umfangsabschnitte 25, die Kernpolabschnitte 26, und die Kupplungsabschnitte 28 bilden die äußere Umfangsoberfläche des Rotors 3.
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Wie in 3 gezeigt, sind jeder Magnetpolabschnitt 24 und die angrenzenden Leerstellen 27 symmetrisch in Bezug zu der Linie Q1, die sich durch die Mitte des Magnetpolabschnitts 24 in die Umfangsrichtung erstreckt. Die Längsachse Q1 erstreckt sich entlang der Radialrichtung und durch eine Achse C des Rotors 3. Die Bereiche der Leerstellen 27 in dem Rotor 3 sind die gleichen, gesehen von der Axialrichtung des Rotorkerns 22 aus. Die Magnetpolabschnitte 24 und die Kernpolabschnitte 26 sind abwechselnd in gleichen Winkelintervallen von 36° angeordnet. Die Rotor 3 ist vom Nachfolgepoltyp, aufweisend zehn Magnetpole, in welchem die Kernpolabschnitte 26 als S Pole und die Magnetpolabschnitte 24 als N Pole wirken. Die Anzahl der Polpaare des Rotors 3 ist die gleiche wie die Anzahl der Magnete 23. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Polpaare fünf. Die Anzahl der Zähne 12, die sich über jeden Segmentleiter 14 erstrecken, ist bestimmt durch die Anzahl der Schlitze, geteilt durch die Anzahl der Magnetpole. Im ersten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der Zähne 12 sechs (60/10).
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Der Ständer 2 des ersten Ausführungsbeispiels ist derart gebildet, dass die Anzahl L der Zähne 12 die Gleichung „L = 2 × p × m × n” erfüllt, wobei p die Anzahl der Magnete 23 (Anzahl der Polpaare) des Rotors 3 und ist eine Ganzzahl größer als oder gleich zwei, m die Anzahl der Phasen der Segmentwicklungen 13, und n eine natürliche Zahl ist. Durch diese Gleichung ist die Anzahl L der Zähne 12 festgelegt auf L = 2 × 5 (Anzahl der Magnete 23) × 3 (Anzahl der Phasen) × 2 = 60 in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie in 1 gezeigt, weist jeder Magnet 24 einen ersten entgegengesetzten Abschnitt 24a (siehe 2A) und zwei zweite entgegengesetzte Abschnitte 24b (siehe 2B) entlang der Axialrichtung angeordnet auf. Der erste entgegensetzte Abschnitt 24a ist zwischen den zweiten entgegengesetzten Abschnitten 24b angeordnet. Der erste entgegengesetzte Abschnitt weist zwei Hilfsnuten 31 und 32 in der äußeren Umfangsoberfläche des umlaufenden Abschnitts 25 (Oberfläche, die den Zähnen 12 zugewandt ist) auf. Die Hilfsnuten 31 und 32 erstrecken sich völlig über die axiale Länge Fs des ersten entgegengesetzten Abschnitts 24a und sind nicht in dem zweiten entgegengesetzten Abschnitt 24b gebildet.
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Wie 3 zeigt, sind die beiden Hilfsnuten 31 und 32 des ersten entgegengesetzten Abschnitts 24a an symmetrischen Positionen relativ zu der Längsachse Q1 angeordnet. Die Hilfsnuten 31 und 32 haben die gleiche Form. Die Nut 31 umfasst zwei Seitenoberflächen 31a und 31b, die zugewandt zueinander in der Umfangsrichtung sind. Die Nut 32 umfasst zwei Seitenoberflächen 32a und 32b, die zugewandt zueinander in der Umfangsrichtung sind. Die Seitenoberflächen 31a und 32a sind der Innenseite (näher zu der Längsachse Q1 in der Umfangsrichtung) der korrespondierenden Hilfsnuten 31 und 32 angeordnet. Die Seitenoberflächen 31b und 32b sind der Außenseite (näher zu der Kante des korrespondierenden Magnetpolabschnitts 24 in der Umfangsrichtung) der korrespondierenden Hilfsnuten 31 und 32 angeordnet. Die Hilfsnuten 31 und 32 erstrecken sich jede linear entlang der Axialrichtung.
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Wie 1 zeigt, ist der erste entgegengesetzte Abschnitt 24a, der die Hilfsnuten 31 und 32 aufweist, angeordnet in der Mitte des Magnetpolabschnitts 24 in Axialrichtung. Die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24b sind an entgegengesetzten Seiten der ersten entgegengesetzten Abschnitte 24a in der Axialrichtung angeordnet. Die ersten entgegengesetzten Abschnitte 24a und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24b können diskrete Körper oder integral ausgebildet sein. Im ersten Ausführungsbeispiel weist jede der Hilfsnuten 31 und 32 eine Axiallänge Fs auf, welche die Axiallänge des ersten entgegengesetzten Abschnitts 24a ist, und jeder Magnetpolabschnitt 24 hat eine Axiallänge F. Das Verhältnis Fs/F erfüllt die Bedingung Fs/F = 0,11.
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Hier ist ein Öffnungswinkel des Magnetpolabschnitts 24 an der äußeren Umfangsfläche durch M (°) repräsentiert, ein Öffnungswinkel der Leerstelle 27 durch G (°) repräsentiert, und die Anzahl der Zähne 12 wird durch L repräsentiert. In diesem Fall ist ein Positionswinkel D1 von jeder der Hilfsnuten 31 und 32 (Winkel D1 von der Längslinie Q1 des Magnetpolabschnitts 24 zu den Seitenoberfläche 31a und 32a der Hilfsnuten 31 und 32) so gewählt, dass er die Bedingung D1 = M/2 + G – a × 360 (°)/L erfüllt, wobei a eine natürliche Zahl ist (siehe 5). Der Öffnungswinkel bezieht sich auf einen Winkelbereich, dessen Mitte die Achse C des Rotors 3 ist. Hier bezieht sich der Öffnungswinkel auf einen Winkelbereich des Magnetpolabschnitts 24 in der Umfangsrichtung oder einem Winkelbereich der Leerstelle 27 in der Umfangsrichtung. Der Öffnungswinkel G der Leerstelle 27 bezieht sich auf einen Öffnungswinkel der Leerstelle 27 an der äußersten Seite in der Radialrichtung (d. h. Öffnungswinkel der äußeren Umfangsoberfläche der Kupplungsabschnitte 28) (siehe 3). In der mathematischen Formel repräsentiert 360 (°)/L einen Winkelbereich, von dem die Mitte die Achse C ist und welche sich von einem Zahn 12 zum angrenzenden Zahn 12 zwischen den Enden erstreckt, welcher an der gleichen Umfangsseite des korrespondierenden Zahns 12 angeordnet ist. Das bedeutet, dass 360 (°)/L das Intervall des Zahns 12 in der Umfangsrichtung repräsentiert.
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Wenn die Winkelposition D1 der Hilfsnuten 31 und 32 wie oben beschrieben gewählt ist, erfüllen der Zahn 12, die Kernpolabschnitte 26 und die Hilfsnuten 31 die in 5 gezeigte Positionsbeziehung. Genauer, ein Zahn 12 (Zahn 12b an der rechten Ende in 5) weist einen distalen Abschnitt 12a mit einem ersten umlaufenden Ende 12x auf. Ein Kernpolabschnitt 26 weist ein ersten umlaufenes Ende 26x auf. Wenn das erste umlaufende Ende 12x in der Radialrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 26x überlappt, überlappen die Seitenoberflächen 31a in der Hilfsnut 31 der angrenzenden Magnetpolabschnitte 24 an der Vorderseite des Kernpolabschnitts 26 in der Rotationsrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 12x des a-ten Zahns 12, genauer des dritten Zahns 12 in dem Beispiel gemäß 5 (Zahn 12c) in der Umfangsrichtung (linksgerichtet in 5) von dem Zahn 12b. Hier zeigt ein Überlappen in der Radialrichtung an, dass zwei Subjekte aneinander in der Radialrichtung ausgerichtet sind. In 5, überlappt das erste umlaufende Ende 26x des einen Kernpolabschnitts 26 radial mit dem ersten umlaufenden Ende 12x des Zahnes 12b. Auf diese Weise wird der magnetische Fluss an den radialen, sich überlappenden Abschnitten konzentriert. Dies hebt das Rastmoment (Hauptkomponente) auf seinen Spitzenwert an. Weiter überlappen sich die Seitenoberflächen 31a von einer Hilfsnut 31 in der Radialrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 12x von dem Zahn 12c. Auf diese Weise wird der magnetische Fluss einfach an den radial sich überlappenden Abschnitten konzentriert und das Rastmoment, erzeugt an der Hilfsnut 31 bekommt ein Umkehrspitze. Das Rastmoment, erzeugt während der Rotation von dem Rotor 3 wird reduziert. Das Rastmoment, erzeugt an der Hilfsnut 31, wirkt als eine Komponente, die das Rastmoment (Hauptkomponente) auslöscht, die nahe des ersten, umlaufenden Endes 26x des Kernpolabschnitts 26 erzeugt wird. Ein ähnliches Phänomen tritt in der anderen Hilfsnut 32 auf.
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6 zeigt die Wellenform des im Motor 1 erzeugten Rastmoments. In 6 ist der Maximalwert das Rastmoments der Struktur, die nicht die Hilfsnuten 31 und 32 umfasst, 100%. Die Wellenform des Rastmoments, erzeugt an dem ersten entgegengesetzten Abschnitt 24a, ist durch doppelt gestrichelte Linie dargestellt. Die Wellenform des Rastmoments, erzeugt am dem zweiten entgegengesetzten Abschnitt 24b, ist durch eine einfach gestrichelte Linie dargestellt. Wie 6 zeigt, hat die Wellenform, erzeugt an dem zweiten entgegengesetzten Abschnitt 24b, eine Phase, die entgegengesetzt ist zu der Phase des Rastmoments, die am ersten entgegengesetzten Abschnitt 24a erzeugt wird. Dies führt zu einer kleinen kombinierten Rastmoment (Wellenform gekennzeichnet durch eine durchgezogene Linie in 6). Auf diese Art und Weise sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste entgegengesetzte Abschnitt 24a und der zweite entgegengesetzten Abschnitt 24b in der Axialrichtung ausgerichtet, um ein Rastmoment zu verhindern (Löschkomponente), die an den Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt wird, das zu groß wird in Bezug der Hauptkomponente des Rastmoments. Dem zufolge wird das Rastmoment, das in dem gesamten Motor 1 erzeugt wird, auf gewünschte Weise reduziert, und die Dreheigenschaften des Rotors 3 werden weiter verbessert.
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In 7 zeigt die unterbrochene Linie das Rastmoment, das in dem gesamten Motor 1 in einer Struktur erzeugt wird, in welcher die Hilfsnuten 31 und 32 in den Magnetpolabschnitten 24 völlig in der Axialrichtung gebildet sind (d. h., die Struktur erfüllt die Bedingung Fs/F = 1,0). Die durchgezogene Linie zeigt das Rastmoment, das im gesamten Motor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fs/F = 1,0) erzeugt wird. In 7 ist der Maximalwert des Rastmoments der Struktur, die nicht die Hilfsnuten 31 und 32 umfasst, 100%. Wie 7 zeigt, wird das Rastmoment, das im gesamten Motor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt wird, von dem Rastmoment, das in der Struktur die Bedingung Fs/F = 1, = erfüllend erzeugt wird, reduziert (Struktur, die nicht die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24b aufweist). Mit anderen Worten zeigt 7 den abnehmenden Effekt des Rastmoments, das aus einer Anordnung der zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24 in den Magnetpolabschnitten 24 resultiert.
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Die charakteristischen Diagramme der 6 und 7 werden unter der Bedingung erhalten, unter welchen der Öffnungswinkel der Kernpolabschnitte 26 23,6° ist, der Positionswinkel D1 der Hilfsnuten 31 und 32 7,6° ist, der Öffnungswinkel Ws der Hilfsnuten 31 und 32 ist 1,265°, und die Nuttiefe Hs der Hilfsnuten 31 und 32 und ein Luftspalt Ag zwischen dem Rotor 3 und dem Zahn erfüllt 12 erfüllt ein Nuttiefeverhältnis Hs/Ag von 1,333. 8 zeigt das Löschdrehmoment, wenn das Nuttiefeverhältnis Hs/Ag unter den gleichen Bedingungen variiert wird. 9 zeigt das Löschdrehmoment, wenn der Öffnungswinkel Ws der Hilfsnuten 31 und 32 unter den gleichen Bedingungen variiert wird. In den 8 und 9 ist die Löschdrehmomentkomponente der Struktur, die nicht die Hilfsnuten 31 und 32 umfasst, 100%.
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Der optimale Wert für a in dem oben genannten Ausdruck wird aus dem Verständnis erhalten, dass das Rastmoment am wirksamsten reduziert wird, wenn a auf einen derartigen Wert gesetzt wird. Die Anzahl der Zähne 12, über die der Segmentleiter 14 erstreckt, wird erhalten durch Dividieren der Anzahl der Schlitze durch die Anzahl der Magnetpole, wie oben beschrieben. Durch Anordnen der Hilfsnuten 31 und 32 an Stellen, an denen die Anzahl der Zähne die Hälfte beträgt, sind Löschkomponenten (Rastmoment, erzeugt durch die Hilfsnuten 31 und 32), welche das Rastmoment reduzieren, in der Umfangsrichtung in einer ausbalancierten Art und Weise angeordnet. Dies steigert nochmal die Effektivität. Daher ist es bevorzugt, dass a aus der Gleichung a = L/(E × 2) erhalten wird, wobei L die Anzahl der Zähen 12 repräsentiert (Anzahl der Schlitze) und E die Anzahl der Magnetpole des Rotors 3 repräsentiert. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Rastmoment wirksam reduziert, wenn die Bedingung a = 60/(10 × 2) = 3 erfüllt ist.
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Das erste Ausführungsbeispiel hat die unten beschriebenen Vorteile,
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- (1) In dem ersten Ausführungsbeispiel weisen die ersten entgegengesetzten Abschnitte 24 der Magnetpolabschnitte 24 die Hilfsnuten 31 und 32 auf, um die Bedingung D1 = M/2·G – a × 360 (°)/L zu erfüllen, wobei a eine natürliche Zahl ist. Zum Beispiel, überlappt auf diese Weise das erste umlaufende Ende 12x des distalen Abschnitts 12a des Zahns 12b in der Radialrichtung des ersten umlaufenden Endes 26x des Kernpolabschnitts 26, wobei die Seitenoberfläche 31a der Hilfsnut 31 des Magnetpolabschnitts 24 angrenzend zu dem Kernpolabschnitt 26 in Radialrichtung mit dem ersten umlaufende Ende 12x des a-ten Zahns 12c in der Umfangsrichtung von dem Zahn 12b überlappt. In diesem Fall wirkt das Rastmoment, erzeugt an den Hilfsnuten 31 und 32, als eine Löschkomponente, die das Rastmoment reduziert, die an dem ersten umlaufenden Ende 26x des Kernpolabschnitts 26 erzeugt wird. Auf diese Weise wird das Rastmoment, das im gesamten Motor 1 erzeugt wird, reduziert und die Dreheigenschaften des Motors 3 werden verbessert. Ferner umfasst jeder Magnetpolabschnitt 24 den ersten entgegengesetzten Abschnitt 24a, durch den sich die Hilfsnuten 31 und 32 in die Umfangsrichtung erstrecken, und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24b, die nicht völlig die Hilfsnuten 31 und 32 in der Umfangsrichtung umfassen. Der erste entgegengesetzte Abschnitt 24a und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24a sind in der Axialrichtung angeordnet. Auf diese Art und Weise sind die Hilfsnuten 31 und 32 in der Axialrichtung auf eine ausbalancierte Art und Weise angeordnet, und es wird verhindert, dass das Rastmoment (Löschkomponente), erzeugt an den Hilfsnuten 31 und 32, zu groß wird in Bezug zu der Hauptkomponente des Rastmoments. Demzufolge wird das Rastmoment, das in dem gesamten Motor 1 erzeugt wird, auf die gewünschte Weise reduziert, und die Dreheigenschaften des Rotors 3 sind weiter verbessert.
- (2) In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 31 und 32 symmetrisch in der Umfangsrichtung gepaart in Bezug zu der Längsachse Q1 in der Umfangsrichtung von jedem Magnetpolabschnitt 24. Auf diese Art und Weise sind die Hilfsnuten 31 und 32 wie ein Paar für jeden Kernpolabschnitt 26 auf entgegengesetzten Abschnitten der Magnetpolabschnitte 24 angeordnet. Dies reduziert das Rastmoment nochmals.
- (3) In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Segmentwindungen 13 des Ständers 2 durch verteilte Wicklungen gebildet. Auf diese Art und Weise wird das Rastmoment in dem Motor 1 reduziert, der den Ständer 2 umfasst, in welchen Segmentwicklungen 13 durch verteilte Wicklungen gebildet sind. Dies verbessert die Dreheigenschaften des Rotors 3.
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Das erste Ausführungsbeispiel kann wie unten beschrieben modifiziert werden.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 31 und 32 in dem Magnetpolabschnitt 24 angeordnet, können aber in den Kernpolabschnitten 26 angeordnet sein.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst jeder erste entgegengesetzte Abschnitte 24 die Hilfsnuten 31 und 32, und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 24b, ohne die Hilfsnuten 31 und 32, sind in der Axialrichtung angeordnet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine derartige Struktur begrenzt. Zum Beispiel kann, wie in 10 gezeigt, der Magnetpolabschnitt 24 einen Magnetpolabschnitt 24A umfassen, welcher Hilfsnuten 31 und 32 in seiner äußeren Umfangsoberfläche umfasst, und Magnetpolabschnitte 24B, welche keine Hilfsnuten 31 und 32 in ihrer äußeren Umfangsoberfläche umfassen. In dem in 10 gezeigten Beispiel sind zwei Magnetpolabschnitte 24A, welche Nuten umfassen, und drei Magnetpolabschnitte 24B, welche keine Nuten umfassen. Wenigstens ein Magnetpolabschnitt 24B ist zwischen zwei Magnetpolabschnitten 24A in der Umfangsrichtung angeordnet, so dass Magnetpolabschnitte 24A, welche keine Nuten aufweisen, nicht kontinuierlich in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Solche eine Struktur erreicht die Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels. Mit anderen Worten, sind in einer solchen Konfiguration die Hilfsnuten 31 und 32 in einer aus balancierten Art und Weise in der Umfangsrichtung angeordnet. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass das Rastmoment (Löschkomponenten), das an den Hilfsnuten erzeugt wird, zu groß wird in Bezug zu der Hauptkomponente des Rastmoments. Demzufolge wird das Rastmoment, erzeugt im gesamten Motor 1, auf die gewünschte Art und Weise reduziert, und die Dreheigenschaften des Motors werden nochmals verbessert.
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In dieser Struktur können die Hilfsnuten 31 und 32 in den korrespondierenden Magnetpolabschnitten 24 völlig in der Axialrichtung oder teilweise in der Axialrichtung wie beim ersten Ausführungsbeispiel gebildet sein. Ferner können die Hilfsnuten 31 und 32 in den Kernpolabschnitten 26 anstelle der Magnetpolabschnitte 24 gebildet sein, und die Kernpolabschnitte 26 können die mit Nuten versehen und die nutfreien umfassen.
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Das erste Ausführungsbeispiel wird auf einen IPM Motor angewendet, in welchem die Magnete 23 in den Rotorkern 22 eingebettet sind. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf begrenzt. Zum Beispiel kann die Erfindung in einem SPM Motor verwendet werden, in welchem die Magnete 23 an der Oberfläche des Rotorkerns 22 angeordnet sind. In der in den 11 bis 12B gezeigten Konfiguration umfasst der Ständer 2 zwölf Zähne 12 und Wicklungen 41 für die U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Reihe um die Zähne 12 als konzentrierte Wicklungen gewickelt sind. Die innere Umfangsoberfläche des distalen Abschnitts 12a von jedem Zahn 12 ist gebogen. Die Mitte dieser gebogenen Oberfläche liegt entlang der Achse C des Motors 1.
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In dem Rotor 3 sind vier N Magnetpole 23 in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung entlang des äußeren umlaufenden Abschnitts des Rotorkerns 22 angeordnet. Ein vorspringender Pol 51 (Kernpolabschnitt), welche integral mit dem äußeren umlaufenden Abschnitt des Motorkerns 22 gebildet ist, ist zwischen den Magneten 23 angeordnet. Die Magnete 23 und die vorspringenden Pole 51 sind abwechselnd in gleichen Winkelintervallen angeordnet, und der Rotor 3 ist ein sogenannter Nachfolgepoltyp mit acht Magnetpolen, in welchen die vorspringenden Pole 51 als S Pole wirken und die Magnete 23 als N Poles wirken. Die Anzahl der Magnetpole (acht) des Rotors 3 ist zwei Drittel der Anzahl der der Zähne 12 (zwölf). Auf diese Art und Weise beträgt das Verhältnis der Anzahl der Magnetpole des Rotors 3 zu der Anzahl der Zähne 12 2:3.
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Die Mitte der äußeren umlaufenden Oberfläche von jedem Magneten 23, welcher gebogen ist, liegt entlang der Achse C. Ferner ist die Umfangslänge des Magneten 23 größer als die der vorspringenden Pole 51. Eine innere Seitenoberfläche des Magneten 23 ist an einer Befestigungsoberfläche 52 befestigt, die zwischen aneinandergrenzenden vorspringenden Polen 51 des Motorkerns 22 angeordnet ist. Ferner ist eine Leerstelle 27, die sich in die Umfangsrichtung erstreckt, zwischen aneinandergrenzenden vorspringenden Polen 51 angeordnet. Die Magnete 23 sind so ausgebildet, das ihre äußere Umfangsoberfläche entlang des gleichen Umfangs verläuft.
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Jeder vorspringende Pol 51 ist im Allgemeinen dreieckig und ragt auswärts in eine radiale Richtung. Die äußere Umfangsoberfläche des vorspringenden Pols 51 ist bogenförmig. Ein Öffnungswinkel R jedes vorspringenden Pols 51, dessen Mittellinie entlang der Achse C verläuft, ist größer als der Öffnungswinkel T des distalen Abschnitts 12a von jedem Zahn 12, von welchem die Mitte entlang der Achse C verläuft (siehe 13).
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Wie 11 zeigt weist jeder vorspringende Pol 51 einen ersten entgegengesetzten Abschnitt 51a (siehe 12A), wobei jeder mit zwei Hilfsnuten 61 und 62 in der äußeren Umfangsoberfläche (d. h., die den Zähnen 12 zugewandte Oberfläche), und zweiten entgegengesetzten Abschnitten 51b (siehe 12B), die frei von Hilfsnuten 61 und 62 über die gesamte umlaufende Richtung der äußeren Umfangsoberfläche sind, versehen ist. Der erste entgegengesetzte Abschnitt 51a und der zweite entgegengesetzte Abschnitt 51b sind in der Axialrichtung angeordnet. Der erste entgegengesetzte Abschnitt 51a ist in der Mitte des vorspringenden Pols 51 in der Axialrichtung angeordnet, und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 51b sind an entgegengesetzten Seiten des ersten entgegengesetzten Abschnitts 51a in der Axialrichtung angeordnet.
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Die beiden Hilfsnuten 61 und 62 des ersten entgegengesetzten Abschnitts 51a sind symmetrisch in Bezug zu der Linie Q2 angeordnet, die sich durch das Zentrum des vorspringenden Pols 51 in der Umfangsrichtung erstreckt. Die Hilfsnuten 61 und 62, welche die gleiche Form haben, umfassen zwei entgegengesetzte Seitenoberflächen 61a und 61b und zwei entgegengesetzte Seitenoberflächen 62a und 62b. Die Seitenoberflächen 61a und 62a sind an den Innenseiten der korrespondierenden Hilfsnuten 61 und 62 angeordnet und sind näher zu der Längsachse Q2. Die Seitenoberflächen 61b und 62b sind an den Außenseiten der korrespondierenden Hilfsnuten 61 und 62 angeordnet, die näher zu den umlaufenden Enden der aneinandergrenzenden vorspringenden Pole 51 sind. Die Hilfsnuten 61 und 62 erstrecken sich linear in die Axialrichtung.
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Hier repräsentiert T (°) den Öffnungswinkel des distalen Abschnitts 12a von jedem Zahn 12 und R (°) repräsentiert den Öffnungswinkel von jedem vorspringenden Pol 51. In diesem Fall ist der Positionswinkel D2 von jeder der Hilfsnuten 61 und 62 (Winkel D2 von der Längsachse Q2 des vorspringenden Pols 51 zu den Seitenoberflächen 61a und 62a der Hilfsnuten 61 und 62) so gewählt, dass er die Bedingung D2 = T – R/2 erfüllt. Demzufolge, wie in 13 gezeigt, überlappt, wenn das erste umlaufende Ende 12x des distalen Abschnitts 12a von jedem Zahn 12 in der Radialrichtung mit einem ersten umlaufenden Ende 51x des vorspringenden Pols 51 überlappt, ein zweites umlaufendes Ende 12y des distalen Abschnitts 12a des Zahns 12 in die Radialrichtung mit der Seitenoberfläche 61a der Hilfsnut 61. Auf diese Weise wird, wenn das erste umlaufende Ende 12x der Zahns 12 in die Radialrichtung mit dem ersten umlaufenen Ende 51x des vorspringenden Pols 51 sich überlappt, der Magnetfluss an den sich radial überlappenden Abschnitten leicht konzentriert und die Hauptkomponente des Rastmoments erreicht einen Spitzenwert. Hier überlappt das zweiten umlaufende Ende 12y von dem Zahn 12 sich in der Radialrichtung mit den Seitenoberflächen 61a von einer Hilfsnut 61. Auf diese Weise wird der Magnetfluss leicht an den sich radial überlappenden Abschnitten konzentriert und das Rastmoment, erzeugt an dem Abschnitt der Hilfsnut 61 erreicht einen inversen Spitzenwert. Mit anderen Worten wird das Rastmoment, das während der Rotation des Rotors 3 erzeugt wird, reduziert. Das Rastmoment dient als Löschkomponente, die die Hauptkomponente des Rastmoments, erzeugt an dem ersten umlaufenden Ende 51x des vorspringenden Pols 51 in der Hilfsnut 61 erzeugt wird. Ein ähnliches Phänomen tritt in der anderen Hilfsnut 62 auf.
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Auf die gleiche Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, in den in den 11 bis 13 gezeigten Strukturen, sind der erste entgegengesetzte Abschnitt 51a, welcher die Hilfsnuten 61 und 62 umfasst, und die zweiten entgegengesetzten Abschnitte 51b, welche keine Hilfsnuten 61 und 62 umfasst, in der Axialrichtung angeordnet. Auf diese Weise sind die Hilfsnuten 61 und 62 in ausbalancierter Art und Weise in der Axialrichtung angeordnet. Das Rastmoment (Löschkomponente), das bei den Hilfsnuten 61 und 62 erzeugt wird, wird auf diese Weise daran gehindert, zu groß in Bezug zu der Hauptkomponenten des Rastmoments zu werden. Daher wird das Rastmoment, das in dem gesamten Motor 1 erzeugt wird, auf die gewünschte Art und Weise reduziert, und die Dreheigenschaften des Rotors 3 werden nochmals verbessert. Ferner sind die beiden Hilfsnuten 61 und 62 in der Umfangsrichtung symmetrisch in Bezug zu der Längsachse Q1 in der Umfangsrichtung des vorspringenden Pols 51 angeordnet. Auf diese Weise sind zwei Hilfsnuten 61 und 62 in Korrespondenz mit zwei umlaufenden Enden der vorspringenden Pole 51 angeordnet. Dies reduziert das Rastmoment nochmals.
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In dem in den 11 bis 13 gezeigten Beispiel ist jeder vorspringende Pol 51 so geformt, dass der erste entgegengesetzte Abschnitt 51a, der die Hilfsnuten 61 und 62 umfasst, und der zweite entgegengesetzte Abschnitt 51b, welcher keine Hilfsnuten 61 und 62 umfasst, in der Axialrichtung angeordnet sind. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die vorspringenden Pole 51 können vorspringende Pole aufweisen, die mit den Hilfsnuten 61 und 62 und mit vorspringenden Polen frei von Hilfsnuten 61 und 62 versehen sind. Solch eine Struktur erreicht Vorteile wie die der in den 11 bis 13 gezeigten Strukturen. In einer derartigen Struktur sind die Hilfsnuten 61 und 62 in der Umfangsrichtung in einer ausbalancierten Art und Weise angeordnet, so dass das Rastmoment (Löschkomponente), die an den Hilfsnuten 61 und 62 erzeugt wird, so unterdrückt wird, dass sie nicht zu groß in Bezug zu der Hauptkomponente des Rastmoments wird. Demzufolge wird das Rastmoment, die in dem gesamten Motor 1 erzeugt wird, auf die gewünschte Weise reduziert, und die Dreheigenschaften des Rotors 3 sind nochmals verbessert.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis FS/F der Axiallänge Fs der Hilfsnuten 31 und 32 (Axiallänge des ersten entgegengesetzten Abschnitts 24a) zu der Axiallänge F des Magnetpolabschnitts 24 so gewählt, dass es die Bedingung Fs/F = 0,11 erfüllt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Art und Weise beschränkt und kann mit anderen Werten in dem Bereich von Fs/F < 1 variiert werden.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 14A bis 19 beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie für Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels verwendet. Sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidende Teile werden unten beschrieben.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 31 und 32 so ausgebildet, dass über die gesamte Axiallänge Fs des ersten entgegengesetzten Abschnitts 24a in jedem Magnetpolabschnitt 24 erstrecken. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 31 und 32 so ausgebildet, dass sie über die gesamte Axiallänge des Magnetpolabschnitts 24 erstrecken. Ansonsten ist das zweite Ausführungsbeispiel das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Positionswinkel D1 der Hilfsnuten 31 und 32 derart gewählt, dass sie die Bedingung D1 = M/2 + G – a × 360 (°)/L erfüllt (wobei a eine natürliche Zahl ist). Demzufolge überlappt, wie in 15A gezeigt, wenn ein erstes umlaufendes Ende 12x des distalen Abschnitts 12a eines beliebigen Zahns 12 (Zahn 12b an dem rechten Ende in 15A) sich überlappt in der Radialrichtung mit einem ersten umlaufenden Ende 26x des Kernpolabschnitts 26, die Seitenoberfläche 31a von der Hilfsnut 31 in dem angrenzenden Magnetpolabschnitt 24 an der Vorderseite des Kernpolabschnitts 26 in der Rotationsrichtung angeordnet, die sich überlappt in die Radialrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 12x des a-ten (dritten in dem Beispiel der 15A) Zahn 12 (Zahn 12c in der 15A) in der Umfangsrichtung (linke Seite in 15A) von dem Zahn 12b. Auf die gleich Art und Weise, wie in 15B gezeigt, überlappt, wenn ein zweiten umlaufendes Ende 12y des distalen Abschnitts 12a eines beliebigen Zahns 12 (Zahn 12d an dem linken Ende in 15A) sich überlappt in der Radialrichtung mit dem zweiten Ende 26y in der Umfangsrichtung des Kernpolabschnitts 26, die Seitenoberfläche 32a der Hilfsnut 32 in dem angrenzenden Magnetpolabschnitt 24 an der Rückseite des Kernpolabschnitts 26 in der Rotationsrichtung in die Radialrichtung mit dem zweiten umlaufenden Ende 12y des dritten Zahns 12e in der Umfangsrichtung (rechte Seite in 15B) von dem Zahn 12d.
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16 zeigt die Rastmomentwellenform während der Rotation des Rotors 3 in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die durch durchbrochene Linien dargestellte Wellenform in 16 zeigt die Wellenform der Hauptkomponente des Rastmoments (Rastmomentwellenform in einer Struktur, in welcher die Hilfsnuten 31 und 32 nicht in dem Magnetpolabschnitt 24 gebildet sind). Die durchgezogene Linie zeigt die Wellenform des Rastmoments, die durch die Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt wird. Die durchgezogenen Linien zeigen die Wellenform der Rastmomentwellenform, die in dem Motor 1 der zweiten Ausführungsform erzeugt wird und durch Kombinieren der Wellenform der Hauptkomponenten der Rastmomente (Wellenform in durchbrochenen Linien) und der Rastmomentwellenform erhalten wird, die durch die Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt wird (Wellenform in gestrichelten Linien).
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Der Rotationswinkel R1 in 16 ist der Rotationswinkel des Rotors 3 in dem in 15A gezeigten Zustand. Beim Rotationswinkel R1 überlappt sich der erste umlaufenden Ende 26x des Kernpolabschnitts 26 in der Radialrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 12x des Zahns 12b. Auf diese Weise wird der Magnetfluss leicht an den sich radial überlappenden Abschnitten konzentriert.
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Als ein Ergebnis nimmt die Hauptkomponente des Rastmoments zu der negativen Seite hin ab. In diesem Fall überlappt sich die Seitenoberfläche 31a der Hilfsnut 31 in die Radialrichtung mit dem ersten umlaufenden Ende 12x des Zahns 12c. Auf diese Art und Weise wird der Magnetfluss leicht an den sich radial überlappenden Abschnitten konzentriert. Als ein Ergebnis erreicht das Rastmoment, das an durch die Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt wird, einen positiven Spitzenwert. Demzufolge löschen sich die Hauptkomponente des Rastmoments und das Rastmoment, erzeugt durch die Hilfsnuten 31 und 32 bei dem Rotationswinkel R1, gegenseitig aus (siehe die durch durchgezogene Linie dargestellte Wellenform in 16), und das Rastmoment, das während der Rotation des Rotors 3 erzeugt wird, wird reduziert.
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Der in 16 gezeigte Rotationswinkel R2 ist der Rotationswinkel des Rotors 3 in dem in 15B gezeigten Zustand. Auf die gleiche Weise wie beim Rotationswinkel R1, löschen sich beim Rotationswinkel R2 die Hauptkomponenten des Rastmoments und das Rastmoment, das durch die Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt werden, gegenseitig aus. Auf diese Weise wird das Rastmoment, das während der Rotation des Rotors 3 erzeugt wird, reduziert. Ferner, wie in 16 gezeugt ist, ist die Phase der Hauptkomponente des Rastmoments entgegengesetzt zu der Phase des Rastmoments, das durch die Hilfsnuten 31 und 32 (positiv und negativ sind umgekehrt) erzeugt werden, unabhängig von dem Rotationswinkel des Rotors 3. Das Rastmoment, das durch die Hilfsnuten 31 und 32 erzeugt wird, ist die Löschkomponente für die Hauptkomponente des Rastmoments, unabhängig von dem Rotationswinkel des Rotors 3. Auf diese Weise wird das Rastmoment in dem gesamten Motor 1 reduziert, und die Dreheigenschaften des Rotors 3 sind verbessert.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Öffnungswinkel, dessen Zentrum in der Achse C liegt, von der Längsachse Q in der Umfangsrichtung des Magnetpolabschnitts 24 zu einem umlaufenden Ende 24c des Magnetpolabschnitts 24 durch A repräsentiert. Ein Öffnungswinkel von der Längsachse Q des Magnetpolabschnitts 24 zu einem umlaufenden Ende 26a von dem Kernpolabschnitt 2, der dem umlaufenden Ende 24c des Magnetpolabschnitts 24 durch die Leerstelle 27 zugewandt ist, ist durch B repräsentiert (siehe 14B für beide Öffnungswinkel A und B). Das Drehmoment, die Drehmomentwellen und das Rastmoment sind, wenn der Öffnungswinkel A und der Öffnungswinkel B variiert werden, in den 17 bis 19 gezeigt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Öffnungswinkel A von der Längsachse Q des Magnetpolabschnitts 24 zu dem Ende, dass näher zu dem Magnetpolabschnitt 24 der Leerstelle 27 liegt. Der Öffnungswinkel B erstreckt sich von der Längsachse Q zu dem Ende, dass näher zu dem Kernpolabschnitt 26 der Leerstelle 27 liegt. Der Öffnungswinkel A ist gleich der Hälfte des Öffnungswinkels M des Magnetpolabschnitts 24 wie oben beschrieben, und der Öffnungswinkel B ist gleich zu dem Winkel, erhalten durch Addition des Öffnungswinkel G des Leerstelle 27 zu dem Öffnungswinkel A.
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17 zeigt das Drehmoment, wenn der Öffnungswinkel A und B variiert wird. Das Drehmoment ist, wenn A = 15,3 und B = 19 ist zu 100% erfüllt. Wie 17 zeigt, ist, wenn der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 16,1 und der der Öffnungswinkel B in dem Bereich von 19,0 ≤ B ≤ 31,0 liegt, das Drehmoment relativ stabil. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend. Ferner, wenn der Öffnungswinkel A innerhalb des Bereichs von 15,3 ≤ A ≤ 16,1 und der Öffnungswinkel B innerhalb des Bereichs 21,0 ≤ B ≤ 25 liegt, steigt das Drehmoment auf ein Maximum von 105%. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend.
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18 zeigt die Drehmomentwellen, wenn die Öffnungswinkel A und B variiert werden. Hier ist sind die Drehmomentwellen 100%, wenn A = 15,3 erfüllt und B = 19 erfüllt ist. Wie 18 zeigt, ist, wenn der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 18,7 und der Öffnungswinkel B in dem Bereich von 23,0 ≤ B ≤ 27,0 liegt, die Drehmomentwellen reduziert. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend. Ferner wenn der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 17,8 ≤ A ≤ 18,7 und der Öffnungswinkel B in dem Bereich 26,0 ≤ B ≤ 27,5 liegt, sind die Drehmomentwellen weiter reduziert. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend.
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19 zeigt das Rastmoment, wenn die Öffnungswinkel A und B variiert werden. Hier ist das Rastmoment 100%, wenn A = 15,3 und B = 19 erfüllt ist. Wie 19 zeigt, ist der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 18,7, und der Öffnungswinkel B in dem Bereich von 19,0 ≤ B ≤ 27,5 das Rastmoment relativ stabil und niedrig. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend. Ferner, wenn der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 18,7 und der Öffnungswinkel B in dem Bereich von 19,0 ≤ B ≤ 27,0 liegt, ist das Rastmoment auf 100% oder weniger reduziert. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend. Weiterhin, wenn der Öffnungswinkel A in dem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 18,7 und der Öffnungswinkel B in dem Bereich von 21,5 ≤ B ≤ 23,0 liegt, ist das Rastmoment auf 100% oder weniger reduziert. Auf diese Weise sind diese Bereich zufriedenstellend.
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Demzufolge ist es wünschenswert, dass die Öffnungswinkel A und B auf Werte im Bereich gesetzt werden, in denen die Drehwellen und das Rastmoment reduziert sind, während das Drehmoment gesteigert und nicht reduziert ist. Speziell die Drehwellen und das Rastmoment sind stabil reduziert während sie das Drehmoment stabilisieren durch Wählen des Öffnungswinkels A in einem Bereich von 15,3 ≤ A ≤ 18,7 und des Öffnungswinkels B in einem Bereich von 23,0 ≤ B ≤ 27,0. Weiterhin sind die Drehwellen und das Rastmoment weiter reduziert, während sie das Drehmoment stabilisieren durch Wählen des Öffnungswinkels A in einem Bereich von 17,8 ≤ A ≤ 18,7 und des Öffnungswinkels B in einem Bereich von 26,0 ≤ B ≤ 27,0.
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Das zweite Ausführungsbeispiel hat die unten beschriebenen Vorteile.
- (4) In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsnuten 31 und 32 derart ausgebildet, dass sie sich völlig über den Magnetpolabschnitt 24 in die Axialrichtung erstrecken. In einer derartigen Struktur erfüllt der Winkel D1 die Bedingung D1 = /2 + G – a × 360 (°)/L (wobei a eine natürliche Zahl ist). So werden die gleichen Vorteile wie die Vorteile bei (1) erreicht.
- (5) Die gleichen Vorteile wie die Vorteile bei (2) des ersten Ausführungsbeispiels werden erreicht.
- (6) Die gleichen Vorteile wie die Vorteile bei (3) des ersten Ausführungsbeispiels werden erreicht.
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Die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele können wie unten beschrieben modifiziert werden.
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist die Bedingung a = 3 erfüllt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und a kann ein anderer Wert als drei sein.
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind die beiden Hilfsnuten 31 und 32 in den Magnetpolabschnitten 24 gebildet. Stattdessen kann jeder Magnetpolabschnitt 24 nur eine Hilfsnut umfassen.
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In dem Rotor 3 der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele können die Form der Magnete 23 und die Form der Rotorkerns 22, umfassend den äußeren Umfangsabschnitt 25 der Magnetpolabschnitt 24, die Kernpolabschnitte 26 und die Kupplungsabschnitte 28, verändert werden. Zum Beispiel kann eine Struktur verwendet werden, die keine Kupplungsabschnitte 28 aufweist.
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wirken die Magnete 23 als N Pole und die Kernpolabschnitte 26 wirken als S Pole. Stattdessen können die Magnete 23 als S Pole wirken und die Kernpolabschnitte 26 als N Pole wirken.
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung bei dem Zehn-Magnet Pol Rotor 3 verwendet, der fünf Magnetpolabschnitte 24 und fünf Kernpolabschnitte 26 aufweist. Jedoch kann die Anzahl der Magnetpole des Rotors 3 variiert werden, und die Anzahl der Magnetpole (Anzahl der Schlitze) des Ständers 2 kann dem entsprechend variiert werden.
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Der numerische Bereich für die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele kann gemäß der Situation oder dergleichen verändert werden.
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind die Wicklungen des Ständers 2 durch die Segmentwicklungen 13 gebildet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, und kontinuierliche Leitungen können um den Zahn 12 gewickelt sein (siehe 12).
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In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird die vorliegende Erfindung auf einen Motor 1 vom Innenrotortyp angewendet. Die vorliegende Erfindung kann ebenso auf einen Außenrotortypmotor angewendet werden.
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Es versteht sich für mit dem Stand der Technik Vertrauten von selbst, dass die vorliegende Erfindung in vielen verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht werden kann ohne die Idee oder den Bereich der Erfindung zu verlassen. Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als darstellend und nicht beschränkend anzusehen, und die Erfindung ist nicht auf hierbei genannte Details beschränkt, kann aber innerhalb des Umfangs und des Äquivalenzbereichs der angefügten Ansprüche modifiziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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