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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer vom Folgepol-Typ und einen Motor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Als ein für einen Motor verwendeter Läufer ist ein Läufer vom so genannten Folgepol-Typ bekannt. Wie beispielsweise in der
JP-Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-327139 beschrieben ist, weist ein solcher Läufer eine Mehrzahl von Magnetpolen und eine Mehrzahl von Schenkelpolen auf. Die Magnetpole sind in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns angeordnet, und jeder der Magnetpole umfasst einen Feldmagneten, der als ein erster Magnetpol dient. Jeder der Schenkelpole ist einstückig mit dem Läuferkern zwischen den beiden benachbarten Magnetpolen ausgebildet und dient als ein zweiter Magnetpol, dessen Pol zu dem des ersten Magnetpols entgegengesetzt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einem Folgepol-Läufer gemäß der Beschreibung in der
JP 9-327139 A sind Magnetpole aus Magnetpolen mit einer stärkeren Koerzitivfeldstärke (Induktion) und Schenkelpole aus weichmagnetischem Material mit einer schwächeren Koerzitivfeldstärke ausgebildet, weshalb die Verteilung der magnetischen Dichte im Läufer nicht gleichförmig ist. Somit besteht die Möglichkeit, dass ein Kurzschluss auftritt, wenn ein Magnetfluss, der vom Magnetpol zu dem gegenüber liegenden Ständer fließen sollte, vom Magnetpol zu dem benachbarten Schenkelpol fließt. Hierdurch wird ein Teil des vom Feldmagneten erzeugten Magnetflusses zu einem Streufluss, der nicht zum Motordrehmoment beiträgt. Dies führt zu einer Verringerung der Ausgangsleistung eines Motors.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Läufer mit einem erhöhten Betrag eines zum Motordrehmoment und somit zu einer höheren Leistung eines Motors beitragenden Magnetflusses sowie einen Motor mit einem solchen Läufer zur Verfügung zu stellen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Läufer (20) zur Verfügung gestellt, welcher aufweist: einen Läuferkern (22), eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns (22) angeordneten Magnetpolen (23), und eine Mehrzahl von Schenkelpolen (25). Jeder Magnetpol (23) hat einen Feldmagnetpol, der als ein erster Magnetpol dient. Jeder Schenkelpol (25) ist einstückig mit dem Läuferkern (22) zwischen den beiden benachbarten Magnetpolen (23) ausgebildet. Jeder Schenkelpol (25) dient als ein zweiter Magnetpol. Der Pol des zweiten Magnetpols ist zu demjenigen des ersten Magnetpols entgegengesetzt. Der Läufer (20) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Feldmagnet ein Hauptmagnet (24) ist, und dass der Läufer (20) ferner eine Mehrzahl von Hilfsmagneten (26) aufweist, die jeweils zwischen dem Magnetpol (23) und dem Schenkelpol (25) angeordnet sind, wobei der Hilfsmagnet (26) einen Magnetfluss in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns (22) erzeugt, so dass der Magnetpol (23) und ein gegenüber liegender Pol des Hilfsmagneten (26) eine gleiche Polarität besitzen und der Schenkelpol (25) und ein anderer gegenüber liegender Pol des Hilfsmagneten (26) eine gleiche Polarität besitzen.
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Bei einer Ausführungsform ist die Mittelachse L1 eine Gerade, die durch die Mitte des Hauptmagneten (24) gemäß einer Umfangsrichtung des Läuferkerns (22) verläuft und die sich in einer Radialrichtung des Läuferkerns (22) erstreckt, und der Winkel θ ist ein Winkel an der Mittelachse (L1) zwischen einer Achse (L2) auf der Senkrechten zur Mittelachse (L1) und der Magnetisierungsrichtung (L3) des Hilfsmagneten (26); der Winkel θ ist eingestellt in einem Bereich (H1), der 0,4 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 2,35 erfüllt, wobei P die Anzahl von Polpaaren des Läuferkerns (22) ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist der Winkel θ ist in einem Bereich (H2) eingestellt, der 1 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 1,75 erfüllt.
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Bei wieder einer anderen Ausführungsform ist die remanente magnetische Induktion (Br) des Hilfsmagneten (26) kleiner als diejenige des Hauptmagneten (24).
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Bei wieder einer anderen Ausführungsform ist der Hauptmagnet (24) aus einem Seltenerd-Magneten gefertigt, und der Hilfsmagnet (26) ist aus einem Ferrit-Magneten gefertigt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Läufer (20) ferner auf:
einen Verbindungsabschnitt (41) zum Verbinden des Magnetpols (23) und des Schenkelpols (25) an einer in der Radialrichtung des Läufers (20) außerhalb von dem Hilfsmagneten (26) gelegenen Position, wobei der Hauptmagnet (24) mit dem Hilfsmagneten (26) in einer Umfangsrichtung des Läufers (20) getragen ist, der Hilfsmagnet (26) mit dem Verbindungsabschnitt (41) in der Radialrichtung des Läufers (20) getragen ist, und ein elektrischer Widerstand des Verbindungsabschnitts (41) höher als derjenige des übrigen Abschnitts des Läuferkerns (22) ist.
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Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Motor (M) zur Verfügung gestellt, der einen der vorstehend erwähnten Läufer aufweist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es zeigt:
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1A eine schematische Darstellung eines bürstenlosen Motors vom Folgepol-Typ gemäß einer Ausführungsform;
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1B eine vergrößerte Ansicht des Läufers;
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2A eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetflusses des Läufers;
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2B eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des Magnetflusses eines Läufers bei einer Vergleichs-Ausführungsform;
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3 eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung einer Mittelachse eines Hauptmagneten und eines Magnetisierungs-Orientierungswinkels;
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4 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Magnetisierungs-Orientierungswinkel und einem Drehmomentverhältnis; und
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5 eine vergrößerte Ansicht, die den Aufbau eines Läufers gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Wie in den 1A und 1B veranschaulicht ist, ist ein bürstenloser Motor M (im Nachfolgenden vereinfachend als ”Motor” bezeichnet) ein Motor vom Typ mit innen liegendem Läufer, bei dem ein Läufer 20 drehbar im Inneren eines allgemein kreisringförmigen Ständers 10 aufgenommen ist. Der Ständer 10 weist einen Ständerkern 11 auf, der aus einem Stapel aus einer Mehrzahl von magnetischen Metallplatten ausgebildet ist, und zwölf Wicklungen 12, die konzentrisch um zwölf Zähne 11a gewickelt sind, die in gleichen Abständen an dem Ständerkern 11 vorgesehen sind.
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Der im Inneren des Ständers 10 angeordnete Läufer 20 weist einen kreisringförmigen Ständerkern 22 auf, der aus einem Stapel aus einer Mehrzahl von magnetischen Metallplatten ausgebildet ist. Der Läuferkern 22 ist auf die Außenumfangsfläche der Drehwelle 21 aufgesetzt. Am Umfang des Läuferkerns 22 sind vier konvexe Magnetpole 23 so ausgebildet, dass sie um 90° voneinander beabstandet in der Radialrichtung des Läuferkerns 22 vorstehen. Jeder Magnetpol 23 weist ein Passloch 23a mit einer allgemein rechteckigen Parallelepipedform auf. Die Längsrichtung des Passloches 23a (Rechts-Links-Richtung in 1) ist senkrecht zur Radialrichtung des Läufers 20. Ein Hauptmagnet 24, bei dem es sich um einen N-Pol handelt, ist jeweils an die Form des Passloches 23a angepasst und als ein Feldmagnet in das Passloch 23a eingesetzt. An der Position zwischen den benachbarten Magnetpolen 23 ist ein Schenkelpol 25 einstückig mit dem Außenumfangsabschnitt des Läuferkerns 22 ausgebildet. Zwischen dem Magnetpol 23 und dem Schenkelpol 25 ist jeweils eine Lücke K vorgesehen. Die Lücke K weist bei Betrachtung in einer Richtung der Achse des Läufers 20 einen befestigten Bereich auf. Mit anderen Worten sind die Magnetpole 23 und die Schenkelpole 25 alternierend um 45° voneinander beabstandet angeordnet. Der Läufer 20 ist ein Läufer vom so genannten Folgepol-Typ mit 8 Polen, bei dem die Magnetpole 23 als N-Pole dienen, während die Schenkelpole 25 als S-Pole dienen. In diesem Fall sind vier (4) Kombinationen von N-Polen und S-Polen vorhanden, so dass die Anzahl von Polpaaren 4 beträgt.
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Jede Lücke K ist durch eine Seitenfläche 23b des Magnetpols 23 und eine Seitenfläche 25a des Schenkelpols 25 begrenzt. Die Lücke K hat eine sektorartige (fächerförmige) Querschnittsfläche mit einer Breite in der Umfangsrichtung, die von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite des Läuferkerns 22 hin zunimmt. Die Seitenfläche 23b ist parallel zu einer Geraden, die durch die Mitte des Magnetpols 23 verläuft und sich in einer Radialrichtung des Läuferkerns 22 erstreckt. Die Seitenfläche 25a erstreckt sich in einer allgemein radialen Richtung des Läuferkerns 22. Die Seitenfläche 23b und die Seitenfläche 25a sind in Radialrichtung innen von der Lücke K durch eine Fläche verbunden, die zur Seitenfläche 23b allgemein senkrecht ist. Ein Hilfsmagnet 26 ist in der Lücke K vorgesehen und überbrückt die Seitenfläche 23b und die Seitenfläche 25a so, dass er den in Radialrichtung äußeren Abschnitt der Lücke K verschließt.
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Eine in Radialrichtung äußere Seitenfläche 26a des Hilfsmagneten 26 ist entlang des äußeren Umfangs des Läuferkerns 22 ausgebildet. Eine in Radialrichtung innere Seitenfläche 26a des Hilfsmagneten 26 ist mit einer vorgegebenen Krümmung gekrümmt. Der Hilfsmagnet 26 ist so in die Lücke K eingepasst, dass die äußere Seitenfläche 26a entlang des äußeren Umfangs des Läufers 20 verläuft. In diesem befestigten Zustand ist eine radiale Länge des Hilfsmagneten 26 so eingestellt, dass die Position der inneren Seitenfläche 26b des Hilfsmagneten 26 im Wesentlichen mit der Position des radial inneren Endes des Hauptmagneten 24 fluchtet. Aufgrund dieser Längeneinstellung verbleibt ein Teil der Lücke K in Radialrichtung innerhalb der inneren Seitenfläche 26b des Hilfsmagneten 26.
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Die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 26 (Magnetpolrichtung) ist so eingestellt, dass ein Magnetfluss in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns 22 erzeugt wird. Was die Magnetpole des Hilfsmagneten 26 betrifft, so ist ein Abschnitt des Hilfsmagneten 26 auf der Seite des Magnetpols 23 ein N-Pol, und ein Abschnitt des Hilfsmagneten 26 auf der Seite des Schenkelpols 25 ist ein S-Pol. Jeder Magnetpol liegt einem Magnetpol mit der gleichen Polarität gegenüber. Der Hilfsmagnet 26 und der Hauptmagnet 24 sind durch den Endverbindungsabschnitt 27 verbunden, der einstückig mit dem Läuferkern 22 an jedem Ende des Passloches 23a in einer Längsrichtung (Rechts-Links-Richtung in 1A) des Passloches 23a ausgebildet ist.
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Die remanente magnetische Induktion (Br) des Hilfsmagneten 26 ist geringer als diejenige des Hauptmagneten 24. Hierdurch können die Kosten für die zur Herstellung des Läufers 20 erforderlichen Magneten gesenkt werden. In dieser Hinsicht ist es bevorzugt, dass ein Seltenerd-Magnet als Hauptmagnet 24 und ein Ferrit-Magnet als Hilfsmagnet 26 verwendet wird.
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Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B der Flusszustand des Läufers 20 bei der vorliegenden Ausführungsform und derjenige des Läufers 30 bei der Vergleichs-Ausführungsform beschrieben. Die Pfeile in den 2A und 2B an und um Hauptmagnet 24 und Hilfsmagnet 26 geben Magnetisierungsrichtungen an.
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2B ist ein Läufer 30 als eine Vergleichs-Ausführungsform, bei der die Hilfsmagneten 26 nicht in jeweilige Lücken K eingesetzt sind. Bei der Konfiguration des Läufers 30 sind die Koerzitivfeldstärken an den Schenkelpolen 25 schwächer als bei dem normalen Läufer, bei dem alle Magnetpole durch die Hauptmagneten 24 ausgebildet sind. Hierdurch wird die Verteilung der magnetischen Dichte im Läufer 30 ungleichförmig, und es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Magnetfluss vom Hauptmagneten 24 einen Kurzschluss zwischen den Magnetpolen erzeugt bzw. verursacht. Beispielsweise wird ein Teil des aufgrund des Hauptmagneten 24 entstehenden Magnetflusses G1 zu einem Streufluss GM1, der den Endverbindungsabschnitt 27 des Magnetpols 23 kurzschließt, und zu einem Streufluss GM2, der von der Seitenfläche 23b zu der Seitenfläche 25a um die Lücke K fließt und den Schenkelpol 25 kurzschließt. D. h., ein Teil des Magnetflusses G1, der vom Magnetpol 23 auf die entgegengesetzten Zähne 11a hin erzeugt wird, wird zu den Streuflüssen GM1, GM2, die nicht zum Motordrehmoment beitragen, was zu einer Verringerung der Ausgangsleistung des Motors führt.
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Bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform gemäß der Veranschaulichung in 2A hingegen fließt ein Teil des am Hilfsmagneten 26 erzeugten Magnetflusses, z. B. als ein Magnetfluss GB1, der von der Seitenfläche 23b (N-Pol) des Hilfsmagneten 26 über einen Pfad in Radialrichtung außerhalb des Läufers 20 zur Seitenfläche 25a (S-Pol) des Hilfsmagneten 26 fließt, und als ein Magnetfluss GB2, der von der Seitenfläche 23b über einen Pfad in Radialrichtung innerhalb des Läufers 20 (im Läuferkern 22) zum S-Pol fließt. Durch die am Hilfsmagneten 26 erzeugten Magnetflüsse, welche die Magnetflüsse GB1 und GB2 beinhalten, wird ein Bereich R um den Endverbindungsabschnitt 27 (einen in 2A durch die gestrichelte Linie eingekreisten Abschnitt) im Wesentlichen magnetisch gesättigt. Hierdurch wird eine Erzeugung der in 2B veranschaulichten Streuflüsse GM1. Indem darüber hinaus jeder Hilfsmagnet 26 in der Lücke K als ein Magnetwiderstand vorgesehen ist, in dem jeder Magnetpol einem Magnetpol mit der gleichen Polarität gegenüber liegt, wird die Erzeugung der Streuflüsse GM2 ebenfalls verringert. Dementsprechend werden durch Vorsehen der jeweiligen Hilfsmagneten 26 zwischen dem Paar von Magnetpolen die Streuflüsse GM1 und GM2 verringert, und der vom Hauptmagneten 24 auf die gegenüber liegenden Zähne 11a hin fließende Magnetfluss G1 kann erhöht werden. D. h., der Magnetfluss G1 des Hauptmagneten 24 kann auf wirksame Weise zum Erzeugen eines Motordrehmoments beitragen.
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Bei der Konfiguration des Läufers 30 der Vergleichs-Ausführungsform gemäß der Darstellung in 2B kann der Streufluss GM2 durch Vorsehen einer ausreichenden Breite der Lücke K in einer Umfangsrichtung des Läufers 30 verringert werden, indem der Magnetpol 23 und der Schenkelpol 25 magnetisch voneinander getrennt werden. Indem beispielsweise die Breite der Lücke K annähernd dreimal größer als die Breite der Lücke (nicht gezeigt) zwischen dem Läufer 20 und dem Ständer 10 gemacht wird, kann der Streufluss GM2 vorzugsweise verringert werden. Eine Vergrößerung der Breite (Größe) der Lücke K vergrößert jedoch den Läufer 20. Andererseits kann bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform die Erzeugung des Streuflusses GM2 verringert werden und die Breite der Lücke K (d. h. des Abstandes zwischen den Polen) klein gehalten werden durch die Verwendung des Hilfsmagneten 26, um die Magnetpole magnetisch voneinander zu beabstanden. Dies ermöglicht eine Verkleinerung des Läufers 20.
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Darüber hinaus ist der Hilfsmagnet 26 zwischen dem Magnetpol 23 mit einer stärkeren Koerzitivfeldstärke und dem Schenkelpol 25 mit einer schwächeren Koerzitivfeldstärke angeordnet. Somit fließt bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform – im Vergleich mit dem normalen Läufer, bei dem alle Magnetpole aus den Hauptmagneten 24 bestehen und der Hilfsmagnet 26 zwischen den benachbarten Hauptmagneten 24 mit einer jeweils stärkeren Koerzitivfeldstärke angeordnet ist – ein am Hilfsmagneten 26 erzeugter Magnetfluss auf einfache Weise auf den Ständer 10 hin. Beispielsweise fließt der Magnetfluss GB1 vom Ende des Schenkelpols 25 auf den Ständer 1 hin und koppelt an die entgegengesetzten Zähne 11a an. Mit anderen Worten ist bei dem Läufer 20 vom Folgepol-Typ wie bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen jedem Paar von Magnetpolen ein Hilfsmagnet 26 angeordnet, der einen Magnetfluss gegen den gegenüber liegenden Ständer 10 erzeugt, so dass ein für ein Motordrehmoment wirksamer Magnetflussbetrag erhöht wird. Indem der Läufer 20 mit einer geeigneten Konfiguration hergestellt wird, die den Hilfsmagneten 26 beinhaltet, sind eine Verkleinerung und eine hohe Ausgangsleistung des Motors M zu erwarten.
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Im Nachfolgenden werden Einzelheiten des zusätzlichen Magneten 26, der bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, erörtert.
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Wie in 3 veranschaulicht ist, ist die Mittelachse L1 eine Gerade, die durch die Mitte des Hauptmagneten 24 gemäß einer Umfangsrichtung des Läufers 20 verläuft und die sich in einer Radialrichtung des Läufers 20 erstreckt. Die Achse L2 ist eine Gerade, die zur Mittelachse L1 senkrecht ist. Die Achse L3 gibt die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 26 an. Bei dieser Ausführungsform ist die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 26 auf die Mittelachse L1, d. h. der Winkel θ zwischen der Achse L3 und der Achse L2 (im Nachfolgenden als ”Magnetisierungs-Orientierungswinkel” bezeichnet) auf einen bevorzugten Wert eingestellt, wie nachstehend beschrieben wird. Die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 26 ist bezüglich der zur Mittelachse L1 senkrechten Achse L2 in einem vorgegebenen Winkel angeordnet.
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Als Nächstes veranschaulicht 4 ein Diagramm, welches das Drehmomentverhältnis des Läufers 20 darstellt, wenn der Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ variiert wird. Die Achse der Ordinate in 4 ist das Drehmomentverhältnis (%). Das Drehmoment des Motors M in dem Läufer 20, wenn der Hilfsmagnet 26 nicht vorgesehen ist, ist als 100% angegeben. Wie durch den Pfeil auf der rechten oberen Seite des Diagramms angegeben ist, verbessert sich die Drehmomentleistung mit einem zunehmenden Drehmomentverhältnis. Die Achse der Abszissen ist der durch θ/(360°/(2·P)) angegebene Wert, wobei θ der Grad der Magnetisierungsorientierung und P die Anzahl von Polpaaren des Läufers 20 (bei dieser Ausführungsform vier (4)) ist. Wenn der Magnetisierungswinkel θ beispielsweise 45° beträgt, ergibt sich ein Wert von eins (1) für θ/(360°/(2·P)).
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Wie in 4 veranschaulicht ist, führte die Anmelderin Simulationen in dem Bereich H1 durch, in dem 0,4 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 2,35 (wenn P = 4, dann ist der Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ 18° ≤ θ ≤ 105,75°), ist das Drehmomentverhältnis 105% oder mehr. Es wurde festgestellt, dass dieser Bereich ein bevorzugter Bereich für den Erhalt eines ausreichenden Drehmoments ist. Ferner ist in dem Bereich H2, in dem 1 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 1,75 (wenn P = 4, dann ist der Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ 45° < θ ≤ 78,75°), das Drehmomentverhältnis 106% oder mehr. Es wurde festgestellt, dass das Drehmomentverhältnis annähernd einen Maximalwert erreichte.
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Somit kann der Läufer 20 dieser Ausführungsform das Drehmoment des Motors M verbessern, indem der Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ basierend auf diesen Bedingungen eingestellt wird.
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Es werden nun Betrieb und Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
- (1) Bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Hilfsmagnet 26 in der Lücke K zwischen dem Magnetpol 23, in dem der Hauptmagnet 24 angeordnet ist, und dem als Gegenmagnetpol dienenden Schenkelpol 25 angeordnet. Jeder Hilfsmagnet 26 erzeugt einen Magnetfluss in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns 22, so dass jeder Magnetpol dem Magnetpol mit der gleichen Polarität gegenüber liegt. Durch die vom Hilfsmagneten 26 erzeugten Magnetflüsse (Magnetflüsse GB1 und GB2) wird der vorgegebene Bereich R um den Endverbindungsabschnitt 27 des Hauptmagneten 24 im Wesentlichen magnetisch gesättigt. Hierdurch wird der Streufluss GM1 verringert, der den Endverbindungsabschnitt 27 kurzschließt. Da außerdem der Hilfsmagnet 26 in die Lücke K als ein Magnetwiderstand eingesetzt ist, wobei jeder Magnetpol einem Magnetpol mit der gleichen Polarität gegenüber liegt, wird auch die Erzeugung des Streuflusses GM2 verringert, der die Lücke K kurzschließt. Dementsprechend werden durch das Vorsehen der jeweiligen Hilfsmagneten 26 die Streuflüsse GM1 und GM2 verringert, und der vom Hauptmagneten 24 fließende Magnetfluss G1 trägt zur Erzeugung von Motordrehmoment bei. Hierdurch wird eine hohe Ausgangsleistung des Motors M ermöglicht.
- (2) Bei dem Läufer 20 der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Hilfsmagnet 26 so in Lücke K angeordnet, dass er zwischen den zwei Polen eine magnetische Beabstandung erzeugt. Hierdurch wird die Breite der Lücke K verringert und eine Verkleinerung des Läufers 20 erzielt.
- (3) Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Schenkelpol 25 mit einer schwächeren Koerzitivfeldstärke benachbart zum Hilfsmagneten 26 angeordnet. Somit wird ein Teil des vom Hilfsmagneten 26 erzeugten Magnetflusses (der Magnetfluss GB1) nicht auf den Schenkelpol 25 hin induziert, sondern fließt auf die Zähne 11a des Ständers 10 hin. D. h., ein Teil des Magnetflusses des Hilfsmagneten 26 kann zur Erzeugung von Motordrehmoment beitragen. Hierdurch wird eine hohe Ausgangsleistung des Motors M ermöglicht.
- (4) Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 26 durch den Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ bezogen auf die Achse L2 angegeben, die senkrecht zur Mittelachse L1 des Magnetpols des Hauptmagneten 24 ist. Indem der Magnetisierungs-Orientierungswinkel θ so eingestellt wird, dass der Wert von θ/(360°/(2·P)) innerhalb des Bereiches H1 (0,4 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 2,35) liegt, wobei P die Anzahl von Polpaaren ist, wird eine Verbesserung des Drehmoments des Motors M sicher gestellt. Indem ferner der Wert von θ/(360°/(2·P)) innerhalb des Bereichs H2 (1 ≤ θ/(360°/(2·P)) ≤ 1,75) eingestellt wird, wird das Drehmoment des Motors M auf annähernd den Maximalwert verbessert.
- (5) Die remanente magnetische Induktion (Br) des Hilfsmagneten 26 der vorliegenden Ausführungsform ist geringer als diejenige des Hauptmagneten 24. Der Hilfsmagnet 26 ist kostengünstig, so dass die Kosten für die zur Herstellung des Läufers 20 erforderlichen Magneten gesenkt werden können. Hierbei wird ein Seltenerd-Magnet als der Hauptmagnet 24 und ein Ferrit-Magnet als der Hilfsmagnet 26 verwendet. Somit kann der Läufer 20 auf geeignete Weise unter gleichzeitiger Kostensenkung konfiguriert werden.
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Die vorliegende Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform sind der Hilfsmagnet 26 und der entsprechende Hauptmagnet 24 durch den Endverbindungsabschnitt 27 am Ende des Passloches 23a in einer Längsrichtung des Passloches 23a verbunden. Wie z. B. in 5 veranschaulicht ist, ist es jedoch möglich, die Verbindungsabschnitte 27 weg zu lassen und den Hilfsmagneten 26 in einer Umfangsrichtung des Läufers 20 direkt mit dem Hauptmagneten 24 zu verbinden. Durch das Weglassen des Endverbindungsabschnittes 27, bei dem es sich um ein Element handelt, das den Magnetfluss am Ende des Hauptmagneten 24 kurzschließt (bzw. ein Element, das einen Streufluss GM1 erzeugt), wird jeder Hilfsmagnet 26 selbst zu einem Magnetwiderstand, wodurch Streufluss verringert wird.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Hilfsmagnet 26 in die Lücke K an derjenigen Position eingesetzt, an der sich die äußere Seitenfläche 26a des Magneten 26 entlang eines äußeren Umfangs des Läufers 20 erstreckt. Wie jedoch z. B. in 5 veranschaulicht ist, kann der Außenumfangs-Verbindungsabschnitt 41 in der Lücke K so ausgebildet sein, dass er den Magnetpol 23 und den Schenkelpol 25 an der in Radialrichtung äußeren Position des Läufers 20 verbindet, und der Hilfsmagnet 26 kann in Radialrichtung innerhalb von dem Außenumfangs-Verbindungsabschnitt 41 positioniert sein. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung des Hilfsmagneten 26 am Läuferkern 22. In dieser Hinsicht wird ein Streufluss auf günstige Weise verringert, indem der Magnetwiderstand des Außenumfangs-Verbindungsabschnitts 41 höher als derjenige des übrigen Abschnitts des Läuferkerns 22 gemacht wird (z. B. durch Dünnwandverarbeitung oder Entmagnetisierung durch Laserbestrahlung).
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Die Form des Hilfsmagneten 26 kann auf geeignete Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann der Hilfsmagnet 26 so ausgebildet sein, dass er die gesamte Lücke K ausfüllt.
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Der Läuferkern 22 und der Ständerkern 11 sind nicht auf einen Stapel aus magnetischen Metallplatten beschränkt. Beispielsweise können der Läuferkern 22 und der Ständerkern 11 durch Formen von magnetischen Pulvern ausgebildet sein.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Läufer 20 ein so genannter IPM(Innenpermanentmagnet)-Typ, bei dem der Hauptmagnet 24 im Magnetpol eingebettet ist. Die Konfiguration ist aber nicht hierauf beschränkt, und der Läufer kann zu einem Folgepol-Läufer von einem so genannten SPM(Oberflächenpermanentmagnet; Surface Permanent Magnet)-Typ geändert werden, bei dem der Hauptmagnet 24 auf der Außenumfangsfläche des Läuferkerns 22 angeordnet ist.
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Die Anzahl von Magnetpolen des Läufers 20 und die Anzahl von Magnetpolen des Ständers 10 können auf geeignete Weise variiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 9-327139 [0002]
- JP 9-327139 A [0003]
