DE102012021048A1

DE102012021048A1 - Rotor und Motor

Info

Publication number: DE102012021048A1
Application number: DE102012021048A
Authority: DE
Inventors: Yoji Yamada; Chie Morita; Yoshiaki Takemoto; Makoto Morisaki
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-05-02
Also published as: US9143013B2; US20130113323A1; CN103095012B; US9490671B2; CN103095012A; US20150333579A1

Abstract

Ein Rotor mit einer Axialrichtung enthält zumindest ein Rotorkernpaar, das in Axialrichtung angeordnet ist, und einen Feldmagneten, der zwischen den Rotorkernen und liegt und in Axialrichtung magnetisiert ist. Jeder der Rotorkerne enthält mehrere Klauenpole, die sich in Axialrichtung erstrecken. Jeder der Rotorkerne enthält einen Magnetflusssteuerabschnitt, der einen Magnetfluss angemessen verlasst, zu den Klauenpolen zu fließen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor und einen Motor.
Eine Lundell-Rotorstruktur ist allgemein bekannt, die ein Permanentmagnetfeldsystem aufweist. Siehe zum Beispiel die Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 5-43749 . Der Rotor enthält mehrere Paare (z. B. zwei Paare) magnetische Polplatten und Permanentmagneten, die jeweils zwischen einem Paar der magnetischen Polplatten liegen. Jedes Paar von magnetischen Polplatten enthält einen Scheibenabschnitt und mehrere Flanschabschnitte, die in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind, und die Paare von magnetischen Polplatten sind jeweils miteinander kombiniert. Benachbarte Flanschabschnitte des Permanentmagneten haben verschiedene Magnetpole. Die magnetischen Polplatten jedes Paares sind so angeordnet, dass die Scheibenabschnitte derselben Polaritäten miteinander in Kontakt sind. Im Fall von zwei Paaren magnetischer Polplatten zum Beispiel befinden sich zwei Scheibenabschnitte, die den Nordpolen entsprechen, an beiden Enden des Rotors in seiner Axialrichtung und zwei Scheibenabschnitte, die den Südpolen entsprechen, sind einander in Axialrichtung benachbart.
Ein Motor, der den oben beschriebenen Rotor enthält, ist für eine verbesserte Leistung (z. B., erhöhte Leistungskraft) erwünscht. Die Magnetflussdichte des Flanschabschnitts wird jedoch durch die Position der magnetischen Polplatte beeinflusst. Somit muss beim Rotor eine Variation in der Magnetflussdichte verringert werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor und einen Motor bereitzustellen, die eine Variation in der Magnetflussdichte verringern können.
Zum Lösen der vorangehenden Aufgabe und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor mit einer Axialrichtung vorgesehen. Der Rotor enthält zumindest ein Paar Rotorkerne, das in Axialrichtung angeordnet ist, und einen Feldmagneten, der zwischen den Rotorkernen angeordnet und in Axialrichtung magnetisiert ist. Jeder der Rotorkerne enthält mehrere Klauenpole, die sich in Axialrichtung erstrecken. Jeder der Rotorkerne enthält einen Magnetflusssteuerabschnitt, der den Magnetfluss zweckdienlich veranlasst, zu den Klauenpolen zu strömen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neuartig betrachtet werden, werden in den angefügten Ansprüchen detailliert dargelegt. Die Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu verstehen, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Seitenansicht eines in 1 dargestellten Rotors;
3A und 3B Rotorkerne, Zusatzmagnete und Wendepolmagnete des in 2 dargestellten Rotors;
4 eine schematische Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Rotors;
5A bis 5F Modifizierungen eines Klauenpols;
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A und 7B Rotorkerne und Wendepolmagnete, die in 6 dargestellt sind;
8A und 8B schematische perspektivische Ansichten der in 6 dargestellten Rotorkerne;
9 eine schematische Querschnittsansicht des in 6 dargestellten Rotors;
10A bis 10D Modifizierungen von Klauenpolen;
11A und 11B schematische perspektivische Ansichten eines Rotors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A und 12B Rotorkerne und Wendepolmagnete, die in 11A dargestellt sind;
13 eine schematische Querschnittsansicht des in 11 dargestellten Rotors;
14A und 14B Modifizierungen eines Klauenpols;
15 eine schematische perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16A und 16B erklärende Diagramme von Rotorkernen, Zusatzmagneten und Wendepolmagneten, die in 15 dargestellt sind;
17 eine Perspektivansicht eines Rotors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Querschnittsansicht des in 17 dargestellten Rotors;
19A eine Perspektivansicht, die Klauenpole von Rotorkernen an beiden Enden in seiner Axialrichtung zeigen;
19B eine Perspektivansicht, die Klauenpole der Rotorkerne an der Seite eines Mittelpunkts in Axialrichtung zeigt;
20 eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21A eine Perspektivansicht eines in 20 dargestellten Rotors, betrachtet von einem ersten Kernelement aus;
21B eine Perspektivansicht des in 20 dargestellten Rotors, betrachtet von einem zweiten Kernelement aus;
22 eine Querschnittsansicht des in 20 dargestellten Rotors;
23 ein erklärendes schematisches Diagramm, das Größen des Rotors, eines Ankerkerns und eines Bodens eines Gehäuses, wie in 20 dargestellt, zeigt;
24 eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen einer Flussverkettungsmenge und einem Größenverhältnis G2/G1 einer Spaltbreite G2 zwischen einem Rotorkern und einem Gehäuse und einer radialen Spaltbreite G1 zwischen dem Rotorkern und einem Ankerkern zeigt;
25 eine Querschnittsansicht eines Rotors gemäß einer Modifizierung;
26 eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 eine Perspektivansicht eines in 26 dargestellten Rotors;
28 eine Querschnittsansicht des in 26 dargestellten Rotors;
29 eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen einer Flussverkettungsmenge und einem Abweichungswinkel θ zwischen Rotorkernen zeigt, die in 26 dargestellt sind;
30 eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen einem Rastmoment und einem Abweichungswinkel θ zwischen den Rotorkernen zeigt, die in 26 dargestellt sind;
31 eine Perspektivansicht eines Rotors gemäß einer Modifizierung; und
32 eine Graphik, die ein Verhältnis zwischen einer Flussverkettungsmenge und einem Abweichungswinkel θ zwischen Rotorkernen zeigt, die in 31 dargestellt sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Es wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, enthält ein Motorgehäuse 2 eines Motors 1 einen zylindrischen Rahmen 3 mit einem geschlossenen Ende an der Rückseite (rechte Seite in 1), eine Öffnung an der vorderen Seite (linke Seite in 1) und einer Endplatte 4, die die Öffnung des Rahmens 3 verschließt. Ein Kasten 5, in dem ein Stromversorgungskreis wie ein Schaltungssubstrat aufgenommen ist, ist am hinteren Ende des Rahmens 3 montiert. Ein Stator 6 ist an einer inneren peripheren Fläche des Rahmens 3 befestigt. Der Stator 6 enthält einen Ankerkern 7, der mehrere Zähne enthält, die sich radial nach innen erstrecken, und eine Segmentleiter-(SC-)Spule 8, die um jeden der Zähne des Ankerkerns 7 gewickelt ist. Ein Rotor 11 enthält eine Drehwelle 12 und befindet sich radial im Inneren des Stators 6. Die Drehwelle 12 ist aus einem nicht-magnetischen Metall gebildet und wird von Lagern 13 und 14 drehend gehalten, die sich am Boden 3a des Rahmens 3 bzw. der Endplatte 4 befinden.
Wie in 2 dargestellt, enthält der Rotor 11 erste bis vierte Rotorkerne 21 bis 24, die entlang der Drehwelle 12 angeordnet sind.
Wie in 3A dargestellt, enthält der erste Rotorkern 21 eine scheibenförmige Kernbasis 21a. Die Kernbasis 21a ist an der Drehwelle 12 befestigt. Mehrere (fünf in dieser Ausführungsform) Klauenpole 21b, die sich radial nach außen erstrecken, sind an einer äußeren Peripherie der Kernbasis 21a ausgebildet. Abstände zwischen den Klauenpolen 21b, die in Umfangsrichtung des Rotors 11 benachbart sind, d. h., in Umfangsrichtung des Kernbasis 21a, sind jeweils gleich.
Wie in 2 dargestellt, ist bei Betrachtung in Radialrichtung des Rotors 11 jeder der Klauenpole 21b zu einer rechteckigen Form ausgebildet. Wie in 3A dargestellt, ist der Klauenpol 21b bei Betrachtung in Axialrichtung des Rotors 11 im Wesentlichen in einer Bogenform ausgebildet. Die Breite (die Bogenlänge der äußeren Periperie) L3 des Klauenpols 21b in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand L4 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b.
Wie in 3B dargestellt, ist ein zweiter Rotorkern 22 wie der erste Rotorkern 21 in einer Scheibenform ausgebildet und enthält eine Kernbasis 22a, die an der Drehwelle 12 befestigt ist. Mehrere (fünf in dieser Ausführungsform) Klauenpole 22b, die sich radial nach außen erstrecken, sind an einer äußeren Peripherie der Kernbasis 22a ausgebildet. Die Abstände zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 22b des Rotors 11, d. h., in Umfangsrichtung der Kernbasis 22a, sind jeweils gleich.
Wie in 2 dargestellt, ist jeder der Klauenpole 22b wie die Klauenpole 21b des ersten Rotorkerns 21 bei Betrachtung in Radialrichtung des Rotors 11 in rechteckiger Form ausgebildet. Wie in 3B dargestellt, ist der Klauenpol 22b bei Betrachtung in Axialrichtung des Rotors 11 im Wesentlichen in einer Bogenform ausgebildet. Die Breite (die Bogenlänge der äußeren Peripherie) L5 des Klauenpols 22b in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand L6 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 22b.
Wie in 4 dargestellt, befindet sich ein Ringmagnet 25 zwischen dem ersten Rotorkern 21 und dem zweiten Rotorkern 22 in Axialrichtung. Der Ringmagnet 25 der vorliegenden Ausführungsform ist in einer ringförmigen Form ausgebildet. Der Außendurchmesser ϕ1 des Ringmagneten 25 ist gleich den Außendurchmessern ϕ2 der Kernbasen 21a und 22a der ersten und zweiten Rotorkerne 21 und 22. Die ersten und zweiten Rotorkerne 21 und 22 sind an der Drehwelle 12 so befestigt, dass die jeweiligen Klauenpole 21b und 22b abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors 11 angeordnet sind. Der Ringmagnet 25 ist zwischen den Kernbasen 21a und 22a der ersten und zweiten Rotorkerne 21 und 22 in Axialrichtung der Drehwelle 12 aufgenommen.
Der Ringmagnet 25 ist ein Permanentmagnet in Form einer flachen Platte mit ersten und zweiten Hauptflächen und der Ringmagnet 25 ist in eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung magnetisiert, d. h., in Axialrichtung der Drehwelle 12. Eine erste Hauptfläche, z. B. eine Nordpolfläche, steht in engem Kontakt mit der Kernbasis 21a des ersten Rotorkerns 21 und eine zweite Hauptfläche, z. B. eine Südpolfläche, steht in engem Kontakt mit der Kernbasis 22a des zweiten Rotorkerns 22. Daher fungiert gemäß dem Ringmagneten 25 jeder der Klauenpole 21b des ersten Rotorkerns 21 als ein erster Magnetpol, z. B. ein Nordpol, und jeder der Klauenpole 22b des zweiten Rotorkerns 22 fungiert als ein zweiter Magnetpol, z. B. ein Südpol.
Die Kernbasis 21a des ersten Rotorkerns 21 enthält eine innere Endfläche, die mit der ersten Hauptfläche des Ringmagneten 25 in Kontakt steht, und eine äußere Endfläche (axiale äußere Endfläche), die der inneren Endfläche in Axialrichtung zugewandt ist. Die Kernbasis 22a des zweiten Rotorkerns 22 enthält eine innere Endfläche, die mit der zweiten Hauptfläche des Ringmagneten 25 in Kontakt steht, und eine äußere Endfläche (axiale äußere Endfläche), die der inneren Endfläche in Axialrichtung zugewandt ist. Jeder der Klauenpole 21b erstreckt sich von der axialen äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 zur axialen äußeren Endfläche des zweiten Rotorkerns 22. Jeder der Klauenpole 22b erstreckt sich von der axialen äußeren Endfläche des zweiten Rotorkerns 22 zur axialen äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21.
Wie in 3B dargestellt, sind erste rückseitige Zusatzmagnete 26 zwischen Rückflächen (radial inneren Flächen) der Klauenpole 21b und der äußeren Umfangsfläche der Kernbasis 22a angeordnet. Der erste rückseitige Zusatzmagnet 26 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer Bogenform ausgebildet. Eine äußere periphere Fläche jedes der ersten rückseitigen Zusatzmagnete 26 liegt gegen die Rückfläche (radial innere Fläche) des Klauenpols 21b und eine innere Umfangsfläche des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 liegt gegen die äußere periphere Fläche der Kernbasis 22a. Die Umfangsbreite des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 ist schmäler als die Umfangsbreite des Klauenpols 21b. Eine Mittellinie des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26, d. h., eine gerade Linie des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26, die parallel zu einem axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verläuft und durch einen Umfangsmittelpunkt des rückseitigen Zusatzmagneten 26 geht, und eine Mittellinie des Klauenpols 21b, d. h., eine gerade Linie des Klauenpols 21b, die parallel zu einem axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verläuft und durch einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 21b geht, stimmen miteinander überein. Der erste rückseitige Zusatzmagnet 26 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 nahe der Rückfläche des Klauenpols 21b als erster Magnetpol fungiert, z. B. als Nordpol, der derselbe wie jener des Klauenpols 21b ist, und ein Abschnitt des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 nahe der Kernbasis 22a als zweiter Magnetpol fungiert, z. B. als Südpol, der derselbe wie jener der Kernbasis 22a ist.
Wie in 3A dargestellt, befinden sich zweite rückseitige Zusatzmagnete 27 zwischen den Rückflächen (radial inneren Flächen) der Klauenpole 22b und der äußeren Umfangsfläche der Kernbasis 21a. Jeder der zweiten rückseitigen Zusatzmagnete 27 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer Bogenform ausgebildet. Eine äußere periphere Fläche jedes der zweiten rückseitigen Zusatzmagnete 27 liegt gegen die Rückfläche (radial innere Fläche) des Klauenpols 22b und eine innere periphere Fläche des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 liegt gegen die äußere periphere Fläche der Kernbasis 21a. Die Umfangsbreite des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 ist schmäler als die Umfangsbreite des Klauenpols 22b. Eine Mittellinie des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27, d. h., eine gerade Linie des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27, die parallel zum axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verläuft und durch einen Umfangsmittelpunkt des rückseitigen Zusatzmagneten 27 geht, und eine Mittellinie des Klauenpols 22b, d. h., eine gerade Linie des Klauenpols 22b die parallel zum axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verläuft und durch einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 22b geht, stimmen miteinander überein. Der zweite rückseitige Zusatzmagnet 27 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 nahe der Rückfläche des Klauenpols 22b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 22b ist, und ein Abschnitt des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 nahe der Kernbasis 21a als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 21a ist.
Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich der erste rückseitige Zusatzmagnet 26 in Axialrichtung von einer inneren Endfläche (axial inneren Endfläche) des ersten Rotorkerns 21 (Kernbasis 21a) zu einer äußeren Endfläche des zweiten Rotorkerns 22 (Kernbasis 22a). Der zweite rückseitige Zusatzmagnet 27 erstreckt sich in Axialrichtung von einer inneren Endfläche des zweiten Rotorkerns 22 (Kernbasis 22a) zu einer äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 (Kernbasis 21a).
Wie in 4 dargestellt, sind der erste Rotorkern 21 und der vierte Rotorkern 24, die sich an beiden axialen Enden der Drehwelle 12 befinden, in denselben Formen ausgebildet. Der zweite Rotorkern 22 und der dritte Rotorkern 23, die sich zwischen dem ersten Rotorkern 21 und dem vierten Rotorkern 24 befinden, sind in denselben Formen ausgebildet.
Ein Ringmagnet 28 befindet sich zwischen dem dritten Rotorkern 23 und dem vierten Rotorkern 24. Der Ringmagnet 28 ist ein Permanentmagnet in Form einer flachen Platte, die in derselben Form wie jene des Ringmagneten 25 ausgebildet ist. Der Ringmagnet 28 hat dritte und vierte Hauptflächen und ist wie der Ringmagnet 25 magnetisiert.
Eine vierte Hauptfläche, z. B. eine Nordpolfläche, steht mit einer Kernbasis 24a des vierten Rotorkerns 24 in engem Kontakt und eine dritte Hauptfläche (z. B. Südpolfläche) steht mit einer Kernbasis 23a des dritten Rotorkerns 23 in engem Kontakt. Daher fungiert gemäß dem Ringmagneten 28 ein Klauenpol 24b des vierten Rotorkerns 24 als vierter Magnetpol, z. B. als Nordpol, und ein Klauenpol 23b des dritten Rotorkerns 23 fungiert als dritter Magnetpol, z. B. als Südpol.
Ein dritter rückseitiger Zusatzmagnet 29 befindet sich zwischen Rückflächen (radial inneren Flächen) der Klauenpole 23b des dritten Rotorkerns 23 und der äußeren Umfangsfläche der Kernbasis 24a. Der dritte rückseitige Zusatzmagnet 29 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer Bogenform ausgebildet. Ein Paar von Umfangsseitenflächen des dritten rückseitigen Zusatzmagneten 29, d. h., eine innere periphere Fläche und eine äußere periphere Fläche des dritten rückseitigen Zusatzmagneten 29, befindet sich auf denselben Ebenen wie eine innere periphere Fläche und eine äußere periphere Fläche des entsprechenden Klauenpols 23b. Der dritte rückseitige Zusatzmagnet 29 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des dritten rückseitigen Zusatzmagneten 29 nahe der Rückfläche des Klauenpols 23b als dritter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 23b ist, und ein Abschnitt des dritten rückseitigen Zusatzmagneten 29 nahe der Kernbasis 24a als vierter Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 24a ist.
Ein vierter rückseitiger Zusatzmagnet 30 befindet sich zwischen Rückflächen (radial inneren Flächen) der Klauenpole 24b und der äußeren peripheren Fläche der Kernbasis 23a. Der vierte rückseitige Zusatzmagnet 30 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer Bogenform ausgebildet. Eine periphere Fläche und eine äußere periphere Fläche des vierten rückseitigen Zusatzmagneten 30 befinden sich auf denselben Ebenen wie eine innere periphere Fläche und eine äußere periphere Fläche des entsprechenden Klauenpols 24b. Der vierte rückseitige Zusatzmagnet 30 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des vierten rückseitigen Zusatzmagneten 30 nahe der Rückfläche des Klauenpols 24b als vierter Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 24b ist, und ein Abschnitt des vierten rückseitigen Zusatzmagneten 30 nahe der Kernbasis 23a als dritter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 23a ist.
Wie in 2 dargestellt, sind die ersten und vierten Rotorkerne 21 und 24 auf der Drehwelle 12 so montiert, dass die Klauenpole 21b und 24b in Axialrichtung der Drehwelle 12 angeordnet sind. Die ersten und vierten Rotorkerne 21 und 24 sind so angeordnet, dass sich die Klauenpole 21b und 24b in einander entgegen gesetzte Richtungen erstrecken. Daher liegen ein distales Ende des Klauenpols 21b des ersten Rotorkerns 21 und ein distales Ende des Klauenpols 24b des vierten Rotorkerns 24 aneinander.
Ebenso sind der zweite Rotorkern 22 und der dritte Rotorkern 23 an der Drehwelle 12 so montiert, dass die Klauenpole 22b und 23b in Axialrichtung der Drehwelle 12 angeordnet sind. Der zweite Rotorkern 22 und der dritte Rotorkern 23 sind so angeordnet, dass sich die Klauenpole 22b und 23b in einander entgegen gesetzte Richtungen erstrecken. Daher liegen ein proximales Ende des Klauenpols 22b des zweiten Rotorkerns 22 und ein proximales Ende des Klauenpols 23b des dritten Rotorkerns 23 aneinander.
Wie in 3A dargestellt, sind Wendepolmagnete 31 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b und 22b angeordnet. Jeder der Wendepolmagnete 31 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer rechteckigen Form ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, ist der Wendepolmagnet 31 bei Betrachtung in Radialrichtung der Drehwelle 12 in einer rechteckigen Form ausgebildet. Wie in 2 dargestellt, erstreckt sich der Wendepolmagnet 31 in Axialrichtung der Drehwelle 12. Die Axiallänge jedes der Wendepolmagnete 31 ist gleich dem Abstand von zwei Endflächen der Drehwelle 12, die in Axialrichtung der Drehwelle 12 frei liegen, d. h., von einer axialen äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 zu einer axialen äußeren Endfläche des vierten Rotorkerns 24.
Wie in 3A dargestellt, ist jeder der Wendepolmagnete 31 so angeordnet, dass eine Ebene des Wendepolmagneten 31, die durch seinen Umfangsmittelpunkt geht, bei Betrachtung in Axialrichtung einen Winkel in Bezug auf eine Radialrichtung des Rotors 11 hat. Das heißt, Umfangsendflächen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 sind so ausgebildet, dass die Wendepolmagnete 31, die sich zwischen den benachbarten Klauenpolen befinden, Winkel in Bezug auf die Radialrichtungen der Rotorkerne 21 bis 24 haben. Wie zum Beispiel in 3A dargestellt, ist jeder der Klauenpole 21b so ausgebildet, dass ein Schnittpunkt O1 zwischen Liniensegmenten (dargestellt durch Linien aus abwechselnd langen und kurzen Strichen), die durch die Umfangsmittelpunkte der zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wendepolmagnete 31 gehen, radial außerhalb eines Drehmittelpunkts O des Rotors 11 liegt, d. h., einem axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12, und sich an einer Position näher zum Klauenpol 21b befindet. Der Schnittpunkt O1 liegt auf einer Linie, die einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 21b mit dem axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verbindet. Das heißt, der Winkel beider Umfangsseitenflächen des Klauenpols 21b ist so eingestellt, dass zwei Wendepolmagnete 31, die dem Klauenpol 21b in Umfangsrichtung benachbart sind, in Bezug auf eine Umfangsmittellinie des Klauenpols 21b symmetrisch sind.
Wie in 3B dargestellt, ist jeder der Klauenpole 22b so ausgebildet, dass ein Schnittpunkt O2 von Liniensegmenten (dargestellt durch Linien aus abwechselnd langen und kurzen Strichen), die durch Umfangsmittelpunkte der zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wendepolmagnete 31 gehen, radial außerhalb des Drehmittelpunkt O des Rotors 11, d. h., des axialen Mittelpunkts der Drehwelle 12 liegt und sich an einer Position befindet, die vom Klauenpol 22b getrennt ist. Der Schnittpunkt O2 liegt auf einer Linie, die einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 22b und einen axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verbindet. Das heißt, der Winkel der Umfangsseitenflächen des Klauenpols 22b ist so eingestellt, dass zwei Wendepolmagnete 31, die dem Klauenpol 22b in Umfangsrichtung benachbart sind, in Bezug auf die Umfangsmittellinie des Klauenpols 22b symmetrisch sind.
Daher ist die Umfangsbreite eines proximalen Endes des Klauenpols 21b (siehe 3A) schmäler als die Umfangsbreite eines proximalen Endes des Klauenpols 22b (siehe 3B). Insbesondere sind die Breiten der proximalen Enden, wenn die Klauenpole dieselben Formen haben, als Referenzbreite L0 definiert. Die Breite L1 des proximalen Endes des Klauenpols 21b ist um ΔL kleiner als die Referenzbreite L0 und die Breite L2 des proximalen Endes des Klauenpols 22b ist um ΔL größer als die Referenzbreite L0.
Jeder der Wendepolmagnete 31 ist so magnetisiert, dass seine Oberflächen, die dem Klauenpol in Umfangsrichtung benachbart sind, dieselben Polaritäten wie die benachbarten Klauenpole haben. Zum Beispiel ist jeder der Wendepolmagnete 31 in eine Richtung magnetisiert, die durch eine Ebene geht, die den axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 in rechten Winkeln schneidet und Umfangsmittelpunkte der Wendepolmagnete auf der Ebene in rechten Winkeln schneidet. Das heißt, der Wendepolmagnet 31 ist so magnetisiert, dass seine Oberfläche, die mit dem Klauenpol 21b in Kontakt steht, als Nordpol fungiert, und eine Oberfläche des Wendepolmagneten 31, die mit dem Klauenpol 22b in Kontakt steht, als Südpol fungiert.
Wie in 2 dargestellt, sind mehrere (zwei in der vorliegenden Ausführungsform) Zusatzrillen 21h bis 24h in einem distalen Ende jedes der Klauenpole 21b und 24b ausgebildet sind. Wie in 3A und 3B dargestellt, öffnet sich jede der Zusatzrillen 21h bis 24h radial nach außen und nach innen in die Klauenpole 21b bis 24b. Das heißt, die Zusatzrillen 21h bis 24h erstrecken sich zwischen der äußeren peripheren Fläche und der inneren peripheren Fläche des Rotorkerns 21 in Radialrichtung des Rotors 11. Der dritte Rotorkern 23 hat dieselbe Form wie der zweite Rotorkern 22 und der vierte Rotorkern 24 hat dieselbe Form wie der erste Rotorkern 21. Daher sind in 3A und 3B Symbole von Elementen des dritten Rotorkerns 23 und des vierten Rotorkerns 24 in Klammern dargestellt. In der ersten Ausführungsform sind die Zusatzrillen 21h bis 24h Magnetflussbegrenzungsabschnitte als Magnetflusssteuerabschnitte.
Wie in 3B dargestellt, sind die zwei Zusatzrillen 21h, die in den distalen Enden des Klauenpols 21b ausgebildet sind, an Positionen ausgebildet, die bei Betrachtung in Axialrichtung des Rotors 11 in Bezug auf eine Umfangsmittellinie des Klauenpols 21b symmetrisch sind. Ebenso sind die zwei Zusatzrillen 22h bis 24h, die in distalen Enden jedes der Klauenpole 22b bis 24b ausgebildet sind, an Positionen ausgebildet, die in Bezug auf Umfangsmittellinien der Klauenpole 22b bis 24b symmetrisch sind.
Als nächstes wird die Wirkungsweise des Motor 1 beschrieben.
Wenn in dem Motor 1 der Segmentleiter-(SC-)Spule 8 durch den Stromversorgungskreis im Kasten 5 Strom zugeführt wird, wird ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 11 im Stator 6 erzeugt und der Rotor 11 wird gedreht.
Im Rotor 11 lässt der Ringmagnet 25 den Klauenpol 21b als ersten Magnetpol fungieren und lässt den Klauenpol 22b als zweiten Magnetpol fungieren. Umfangsflächen der Wendepolmagnete 31 sind zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b angeordnet und die Klauenpole 22b sind so magnetisiert, dass die Umfangsflächen dieselben Polaritäten wie die benachbarten Klauenpole haben. Daher verhindert jeder der Wendepolmagnete 31, dass ein direkter Magnetfluss entsteht, der vom Klauenpol 21b zum Klauenpol 22b strömt. Infolgedessen wird ein direkter Magnetflussaustritt zwischen dem Klauenpol 21b und dem Klauenpol 22b verringert.
Radialflächen des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26, der sich zwischen der inneren Endfläche des Klauenpols 21b und der Kernbasis 22a befindet, sind so magnetisiert, dass die Radialflächen dieselben Polaritäten haben wie der Klauenpol. Daher verhindert der erste rückseitige Zusatzmagnet 26, dass sich ein direkter Magnetfluss bildet, der sich vom Klauenpol 21b zur Kernbasis 22a bewegt. Infolgedessen ist ein direkter Magnetflussaustritt zwischen dem Klauenpol 21b und der Kernbasis 22a verringert.
Ebenso sind die Radialflächen des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27, der sich zwischen der inneren Endfläche des Klauenpols 22b und der Kernbasis 21a befindet, so magnetisiert, dass die Radialflächen dieselben Polaritäten wie der Klauenpol haben. Daher verhindert der zweite rückseitige Zusatzmagnet 27, dass sich ein direkter Magnetfluss bildet der sich vom Klauenpol 22b zur Kernbasis 21a bewegt. Infolgedessen ist ein direkter Magnetflussaustritt zwischen dem Klauenpol 22b und der Kernbasis 21a verringert.
Ein Nordpol des magnetisierten Wendepolmagneten 31 kommt mit dem Klauenpol 21b in Kontakt, der dieselbe Polarität aufweist, und ein Südpol des Wendepolmagneten 31 kommt mit dem Klauenpol 22b in Kontakt. Ebenso kommt ein Nordpol des magnetisierten ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 mit dem Klauenpol 21b in Kontakt, der dieselbe Polarität aufweist, und ein Südpol des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 kommt mit der Kernbasis 22a, die dieselbe Polarität aufweist, in Kontakt. Daher enthält der Magnetfluss, der zwischen dem Klauenpol 21b und dem Stator 6 erzeugt wird, einen Magnetfluss, der durch den Ringmagneten 25 verursacht wird, einen Magnetfluss, der durch den ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 verursacht wird, und einen Magnetfluss, der durch den Wendepolmagneten 31 verursacht wird. Auf diese Weise wird die Menge des Magnetflusses, der sich vom Rotor 11 zum Stator 6 bewegt, stärker erhöht als die Menge des Magnetflusses, die nur durch den Ringmagneten 25 verursacht wird.
Wie in 4 dargestellt, sind die ersten bis vierten Rotorkerne 21 bis 24 in Axialrichtung (vertikale Richtung in 4) der Drehwelle 12 angeordnet. Der Ringmagnet 25 befindet sich zwischen dem ersten Rotorkern 21 und dem zweiten Rotorkern 22 und der Ringmagnet 28 befindet sich zwischen dem dritten Rotorkern 23 und dem vierten Rotorkern 24.
Ein Hauptmagnetfluss des Rotors 11 bewegt sich vom Ringmagneten 25 zum Stator 6, der in 1 dargestellt ist, durch die Kernbasis 21a und den Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21. Der Großteil des Hauptmagnetflusses bewegt sich von einem axialen proximalen Endabschnitt des Klauenpols 21b (obere Seite in 4) zum Stator 6. Daher wird eine Differenz zwischen der Magnetflussdichte des axialen proximalen Endabschnitts und der Magnetflussdichte des axialen distalen Endabschnitts jedes der Klauenpole 21b erzeugt. Wie in 2 dargestellt, ist jeder der Klauenpole 21b bei Betrachtung in Radialrichtung in einer rechteckigen Form ausgebildet. Daher wird eine Variation in einer Verteilung der Magnetflussdichte im Klauenpol 21b erzeugt, wo keine Zusatzrille 21h ausgebildet ist. Zum Beispiel ist in einem Klauenpol die Magnetflussdichte im Wesentlichen in Umfangsrichtung gleichförmig, aber in einem anderen Klauenpol wird die Magnetflussdichte in einem zentralen Umfangsabschnitt höher als die Magnetflussdichten an beiden Umfangsenden.
Die zwei Zusatzrillen 21h sind in den distalen Enden des Klauenpols 21b der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet. Daher konzentrieren sich Hauptmagnetflüsse, die sich zum Stator 6 bewegen, auf einen Abschnitt des Klauenpols 21b, wo keine Zusatzrille 21h ausgebildet ist. Das heißt, die Zusatzrille 21h begrenzen Stellen, an welchen sich Magnetflüsse von der äußeren Umfangsfläche des Klauenpols 21b zum Stator 6 bewegen. Die Zusatzrillen 21h sind an denselben Positionen der Klauenpole 21b ausgebildet. Daher werden Magnetflüsse ausgebildet, die sich aus den relativ selben Positionen der Klauenpole 21b zum Stator 6 bewegen. Durch derartiges Eingrenzen der Stellen der Magnetflüsse, werden Abschnitte der Klauenpole 21b, wo die Magnetflüsse dicht sind, dieselben, d. h., die Magnetflussdichtenverteilung in den Klauenpolen 21b wird gleichförmig.
Obwohl der Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21 zuvor beschrieben wurde, haben die Klauenpole 22b bis 24b der zweiten bis vierten Rotorkerne 22 bis 24 ebenso dieselben Gestaltungen. Das heißt, die Zusatzrillen 22h bis 24h, die in distalen Enden der Klauenpole 22b bis 24b ausgebildet sind, begrenzen die Stellen der äußeren Umfangsflächen der Klauenpole 22b bis 24b, wo Magnetflüsse erzeugt werden. Gemäß dieser Ausgestaltung wird eine Variation in Magnetflussdichtenverteilungen in den Klauenpolen 22b bis 24b, die in den Rotorkernen 22 bis 24 ausgebildet sind, verringert. Ferner sind die Zusatzrille 21h des Klauenpols 21b und die Zusatzrille 24h des Klauenpols 24b in Axialrichtung ausgebildet. Daher wird eine Variation in der Magnetflussdichtenverteilung im Klauenpol 21b und Klauenpol 24b verringert. Ebenso verringern die Zusatzrille 22h des Klauenpols 22b und die Zusatzrille 23h des Klauenpols 23b Variationen in den Magnetflussdichtenverteilungen im Klauenpol 22b bzw. im Klauenpol 23b.
Wie in 3A und 3B dargestellt, ist die Umfangsbreite L1 des proximalen Endes des Klauenpols 21b um ΔL schmäler als die Referenzbreite L0, wenn die Formen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 dieselben sind, und die Umfangsbreite L2 des proximales Endes des Klauenpols 22b ist um ΔL größer als die Referenzbreite L0. Daher weichen die Schnittpunkte O1 und O2 der Liniensegmente, die durch den Umfangsmittelpunkt jedes der Wendepolmagnete 31 gehen, die zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus dem Klauenpol 21b und dem Klauenpol 22b angeordnet sind, von einem Schnittpunkt der Umfangsmittellinien der Klauenpole 21b und 22b ab, d. h., vom Drehmittelpunkt O des Rotors 11. Wenn der Rotor 11 dreht, wird daher jeder der Wendepolmagnete 31 durch eine Zentrifugalkraft gegen eine Umfangsseitenfläche des Klauenpols 21b gepresst. Somit wird verhindert, dass der Wendepolmagnet 31 aus dem Rotor 11 herausgezogen wird.
Die Umfangsbreite L1 des proximalen Endes des Klauenpols 21b ist schmäler als die Referenzbreite L0, wenn die Formen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 dieselben sind. Im Vergleich zu einem Rotorkern, in dem die Umfangsbreite eines proximalen Endes entsprechend derselben Referenzbreite ausgebildet ist, wird daher, da die Volumina der ersten und vierten Rotorkerne 21 und 24 klein werden, die Menge an verwendetem Material (z. B. Eisen) gering. Da das Volumen klein ist, wird der Rotor 11 leichter.
Wie in 4 dargestellt, liegen die Kernbasen 21a und 24a der Rotorkerne 21 und 24, die die Klauenpole 21b bzw. 24b enthalten, die als dieselben Polaritäten (Nordpole in dieser Ausführungsform) fungieren, von axialen Seiten frei. Daher werden Magnetflüsse (Magnetflussaustritte) erzeugt, die sich nicht von den Kernbasen 21a und 24a zu den Klauenpolen 21b und 24b bewegen. Da andererseits die Kernbasen 22a und 23a der Rotorkerne 22 und 23, die die Klauenpole 22b bzw. 23b enthalten, die als Südpole fungieren, einander benachbart sind, und die Ringmagneten 25 und 28 axialen Außenseiten der Kernbasen 22a und 23a benachbart sind, liegen die Kernbasen 22a und 23a in Axialrichtung nicht frei. Daher werden keine Magnetflussaustritte in den Kernbasen 22a und 23a erzeugt. Gemäß dieser Ausgestaltung wird eine Differenz zwischen der Menge an Magnetflüssen, die sich von den Kernbasen 21a und 24a zu den Klauenpolen 21b und 24b bewegt, und der Menge an Magnetflüssen, die sich von den Klauenpolen 22b und 23b zu den Kernbasen 22a und 23a bewegt, erzeugt.
Wenn die Formen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 dieselben sind, bestimmt die Menge an Magnetflüssen, die durch die proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b der Rotorkerne 22 und 23 gehen kann, die sich im Inneren befinden, die magnetischen Kräfte der Ringmagnete 25 und 28. Der Grund ist, dass selbst wenn die Menge an Magnetflüssen, die von den Ringmagneten 25 und 28 ausgeht, groß ist, eine magnetische Sättigung in jedem der proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b erzeugt wird und der Magnetfluss für eine Drehung nicht wirksam wird. Da Magnetflussaustritte in den Rotorkernen 21 und 24 erzeugt werden, die sich an axialen Enden befinden, wird zu diesem Zeitpunkt keine magnetische Sättigung an den proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b der Rotorkerne 21 und 24 erzeugt.
Im Falle der Klauenpole 21b bis 24b der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 3A und 3B dargestellt, die Breiten L1 der proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b schmäler als die Breiten der proximalen Enden, d. h., als die Referenzbreite L0, wenn die Formen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 dieselben sind, und die Breiten L2 der proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b sind größer als die Referenzbreite L0. Wenn daher ein Ringmagnet verwendet wird, der für einen Rotorkern mit einem Klauenpol der Referenzbreite L0 verwendet wird, wird keine magnetische Sättigung in den Klauenpolen 22b und 23b erzeugt. Das heißt, eine magnetische Kraft des Ringmagneten kann stärker sein. Wenn dieser Ringmagnet verwendet wird, werden die Breiten der proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b der vorliegenden Ausführungsform auch so eingestellt, dass keine magnetische Sättigung erzeugt wird. Zum Beispiel werden die Breiten der proximalen Enden der Klauenpole 21b bis 24b und die magnetischen Kräfte der Ringmagneten 25 und 28 so eingestellt, dass eine magnetische Sättigung in den Klauenpolen 21b bis 24b erzeugt wird. Gemäß dem Rotor 11, der die Ringmagnete 25 und 28 mit den erhöhten magnetischen Kräften verwendet, wird die Menge an Magnetflüssen in die Klauenpole 21b bis 24b, d. h., die Menge an Magnetfluss, die für eine Drehung des Rotors 11 wirksam ist, im Vergleich zu einem Rotor erhöht, bei dem die Klauenpole dieselbe Form haben.
Die erste Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.

(1) Die ersten bis vierten Rotorkerne 21 bis 24 des Rotors 11 sind in Axialrichtung der Drehwelle 12 angeordnet. Die Klauenpole 21b und 22b der ersten und zweiten Rotorkerne 21 und 22 erstrecken sich jeweils von den äußeren Peripherien der Kernbasen 21a und 22a radial nach außen und sind abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet. Die Klauenpole 21b und 22b erstrecken sich in Axialrichtung in die einander entgegen gesetzten Richtungen. Ebenso erstrecken sich die Klauenpole 23b und 24b der dritten und vierten Rotorkerne 23 und 24 von den äußeren Peripherien der Kernbasen 23a und 24a radial nach außen und sind abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet. Die Klauenpole 23b und 24b erstrecken sich in Axialrichtung in einander entgegen gesetzten Richtungen.

Die zwei Zusatzrillen 21h bis 24h sind in den distalen Enden der Klauenpole 21b bis 24b ausgebildet. Magnetflüsse, die sich von den Ringmagneten 25 und 28 zum Stator 6 bewegen, konzentrieren sich auf einem Abschnitt des Klauenpols 21b, wo keine Zusatzrille 21h ausgebildet ist. Das heißt, die Zusatzrille 21h begrenzt die Stellen von Magnetflüssen, die sich von der äußeren Umfangsfläche des Klauenpols 21b zum Stator 6 bewegen. Die Zusatzrillen 21h sind an denselben Positionen der Klauenpole 21b ausgebildet. Daher werden Magnetflüsse ausgebildet, die sich von den relativ selben Positionen der Klauenpole 21b zum Stator 6 bewegen. Die Zusatzrillen 21h bis 24h begrenzen auf diese Weise die Stellen der Magnetflüsse. Infolgedessen werden Abschnitte in den Klauenpolen 21b, wo die Magnetflüsse dicht sind, dieselben, d. h., die Magnetflussdichtenverteilungen in dem Klauenpol 21b werden untereinander gleich. Ebenso werden die Magnetflussdichtenverteilungen in den Klauenpolen 22b bis 24b in den Rotorkernen 22 bis 24 untereinander gleich.

(2) Der Ringmagnet 25 befindet sich zwischen den Kernbasen 21a und 22a des Paares aus erstem und zweitem Rotorkern 21 und 22 und der Ringmagnet 25 liegt zwischen den Kernbasen 21a und 22a. Ebenso liegt der Ringmagnet 28 zwischen den Kernbasen 23a und 24a des Paares aus drittem und viertem Rotorkern 23 und 24 und der Ringmagnet 28 liegt zwischen den Kernbasen 23a und 24a.

Die Umfangsbreite L1 der proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b der Rotorkerne 21 und 24, die sich auf den axialen Enden befinden, ist schmäler als die Breite L2 von proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b der Rotorkerne 22 und 23. Daher sind die Breiten der proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b der Rotorkerne 22 und 23 im Vergleich zu einem Fall, wo alle Klauenpole der Rotorkerne 21 bis 24 dieselbe Form haben, größer.
Magnetflussaustritte werden in den Rotorkernen 21 und 24 erzeugt, die sich an den axialen Enden befinden. Wenn daher alle Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne dieselben Formen haben, wird ein Teil der Magnetflüsse der Ringmagnete 25 und 28 zum Magnetflussaustritt. Die Breiten der proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b der Rotorkerne 22 und 23 können im Vergleich zu dem Fall, in dem alle Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 dieselbe Formen haben, größer gestaltet werden. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, in dem alle Klauenpole 21b bis 24b dieselben Formen haben, eine magnetische Kraft eines Ringmagneten erhöht werden, d. h., es ist möglich, einen stärkeren Permanentmagneten zu verwenden. Infolgedessen wird die Menge an Magnetflüssen in den Klauenpolen 21b bis 24b erhöht, d. h., es ist möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen und die Leistungskraft des Motors 1 kann erhöht werden.

(3) Der rückseitige Zusatzmagnet 26 liegt zwischen dem Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21 und der Kernbasis 22a des zweiten Rotorkerns 22 und der rückseitige Zusatzmagnet 26 ist so magnetisiert, dass seine Magnetpole, die dieselbe Polarität wie die Klauenpole 21b aufweisen, und die Kernbasis 22a einander zugewandt sind. Der rückseitige Zusatzmagnet 27 liegt zwischen dem Klauenpol 22b des zweiten Rotorkerns 22 und der Kernbasis 21a des ersten Rotorkerns 21 und der rückseitige Zusatzmagnet 27 ist so magnetisiert, dass seine Magnetpole, die dieselbe Polarität wie die Klauenpole 22b aufweisen, und die Kernbasis 21a einander zugewandt sind. Daher sind die Magnetflüsse der rückseitigen Zusatzmagnete 26 und 27 im Magnetfluss zwischen dem Stator 6 und den Klauenpolen 21b und 22b enthalten. Gemäß dieser Ausgestaltung, ist es möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen. Durch die rückseitigen Zusatzmagnete 26 und 27 ist es möglich, die Erzeugung eines direkten Magnetflusses zwischen den Kernbasen 21a und 22a und den Klauenpolen 21b und 22b niedrig zu halten. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen.
(4) Jeder der Wendepolmagnete 31 ist zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b und 22b angeordnet. Die Oberfläche jedes der Wendepolmagnete 31, die den Klauenpolen 21b und 22b in Umfangsrichtung zugewandt ist, ist so magnetisiert, dass die Oberfläche dieselbe Polarität wie die gegenüber liegenden Klauenpole hat. Daher ist der Magnetfluss des Wendepolmagneten 31 im Magnetfluss zwischen dem Stator 6 und den Klauenpolen 21b und 22b enthalten. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge des wirksamen Magnetflusses zu erhöhen. Durch den Wendepolmagneten 31 ist es möglich, die Erzeugung eines direkten Magnetflusses zwischen den Klauenpolen 21b und 22b niedrig zu halten. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge des wirksamen Magnetflusses zu erhöhen.
(5) Der Wendepolmagnet 31 ist so ausgebildet, dass er sich von der axialen äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 zur axialen äußeren Endfläche des vierten Rotorkerns 24 erstreckt. Daher ist es möglich, die Anzahl von Teilen zu verringern, die den Rotor 11 bilden, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Wendepolmagnete, die den Rotorkernen 21 bis 24 entsprechen, hergestellt werden.
(6) Jeder der Klauenpole 21b bis 24b ist so ausgebildet, dass die Linie der Wendepolmagnete 31, die sich zwischen den Klauenpolen 21b und 22b oder zwischen den Klauenpolen 23b und 24b befinden, die durch den Umfangsmittelpunkt der Wendepolmagnete 31 geht, einen Winkel in Bezug auf die gerade Linie hat, die sich vom axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 radial nach außen erstreckt. Wenn daher der Rotor 11 dreht, wird der Wendepolmagnet 31 durch die Zentrifugalkraft gegen die Umfangsseitenfläche des Klauenpols 21b gepresst. Somit ist es möglich, ein Herausziehen des Wendepolmagneten 31 aus dem Rotor 11 zu verhindern.

(Zweite Ausführungsform)
Es wird nun eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 6 dargestellt, sind ein erster Rotorkern 21 und ein zweiter Rotorkern 22 als Paar miteinander kombiniert. Ebenso sind ein dritter Rotorkern 23 und ein vierter Rotorkern 24 als Paar miteinander kombiniert.
Wie in 8A dargestellt, enthält ein Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21 einen Vorsprung 21c, der sich von einer Kernbasis 21a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 21d, der sich in Axialrichtung von einer ersten axialen Endfläche des Vorsprung 21c erstreckt. Wie in 8B dargestellt, enthält ein Klauenpol 22b des zweiten Rotorkerns 22 einen Vorsprung 22c, der sich von der Kernbasis 22a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 22d, der sich in Axialrichtung von einer ersten axialen Endfläche des Vorsprungs 22c erstreckt.
Wie in 9 dargestellt, sind der erste und zweite Rotorkern 21 und 22 miteinander so kombiniert, dass die Klauenpole 21b und 22b in Axialrichtung in einander entgegen gesetzte Richtungen vorragen. Wie in 6 dargestellt, sind die Klauenpole 21b der ersten Rotorkerne 21 und die Klauenpole 22b der zweiten Rotorkerne 22 abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors 11 angeordnet.
Jeder der Kernbasen 21a und 22a enthält einen innere Endfläche, die mit einem Ringmagneten 25 in Kontakt steht, und eine äußere Endfläche, die der inneren Endfläche in Axialrichtung zugewandt ist. Der Klauenabschnitt 22d des Klauenpols 21b erstreckt sich in Axialrichtung von der inneren Endfläche der Kernbasis 21a zur äußeren Endfläche der Kernbasis 22a. Ebenso erstreckt sich der Klauenabschnitt 22d des Klauenpols 22b in Axialrichtung von der inneren Endfläche der Kernbasis 22a zur äußeren Endfläche der Kernbasis 21a.
Der Ringmagnet 25 macht den Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21 zu einem ersten Magnetpol, d. h., einem Nordpol, und macht den Klauenpol 22b des zweiten Rotorkerns 22 zu einem zweiten Magnetpol, d. h., einem Südpol.
Wie in 7A dargestellt, ist der Vorsprung 21c bei Betrachtung in Axialrichtung in einer Bogenform ausgebildet. Die Breite (die Bogenlänge der äußeren Peripherie) L3 jedes der Klauenpole 21b in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand L4 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b. Wie in 8A dargestellt, sind die Umfangsseitenflächen jedes der Klauenabschnitte 21d jeweils auf denselben Ebenen wie die Umfangsseitenflächen des entsprechenden Vorsprungs 21c angeordnet. Eine radial äußere Endfläche 21e des Klauenabschnitts 21d liegt auf demselben Bogen wie eine radial äußere Endfläche des Vorsprungs 21c. Eine radial innere Endfläche 21f des Klauenabschnitts 21d ist so ausgebildet, dass ihr zentraler Umfangsabschnitt der radial äußeren Endfläche 21e des Klauenabschnitts 21d näher kommt als ihre Umfangsenden. Das heißt, die radial innere Endfläche 21f des Klauenabschnitts 21d enthält die Umfangsenden und den zentralen Umfangsabschnitt und der Abstand zwischen dem zentralen Umfangsabschnitt und der radial äußeren Endfläche 21e in Radialrichtung ist kleiner als der Abstand zwischen den Umfangsenden und der radial äußeren Endfläche 21e in Radialrichtung. In dieser Ausführungsform ist die radial innere Endfläche 21f durch zwei flache Oberflächen ausgebildet, wie in 7B dargestellt.
Die radial innere Endfläche 21f und eine äußere periphere Fläche 22g der Kernbasis 22a, die der radial inneren Endfläche 21f in Radialrichtung zugewandt ist, bilden im Wesentlichen einen dreieckigen, prismaförmigen Spalt 35, der sich in Axialrichtung erstreckt. Ein Umfangsmittelpunkt der radial inneren Endfläche 21f ist eine Schnittlinie von zwei flachen Oberflächen der radial inneren Endfläche 21f, d. h., ein radial nach außen gerichteter Scheitelpunkt des Spalts 35. Der radial nach außen gerichtete Scheitelpunkt des Spalts 35 befindet sich auf einer geraden Linie, die eine Mittellinie des Klauenpols 21b, d. h., einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 21b, und einen axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verbindet.
Wie in 7B dargestellt, ist der Vorsprung 22c bei Betrachtung in Axialrichtung in einer Bogenform ausgebildet. Die Breite (die Bogenlänge der äußeren Peripherie) L5 des Klauenpols 22b in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand L6 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 22b. Wie in 8B dargestellt, befinden sich die Umfangsseitenflächen jedes der Klauenabschnitte 22d auf denselben Ebenen wie die Umfangsseitenflächen des entsprechenden Vorsprungs 22c. Eine radial äußere Endfläche 22e des Klauenabschnitts 22d befindet sich auf demselben Bogen wie die radial äußere Endfläche des Vorsprungs 22c. Eine radial innere Endfläche 22f des Klauenabschnitts 22d ist so ausgebildet, dass ein zentraler Umfangsabschnitt der radial inneren Endfläche 22f der radial äußeren Endfläche 22e des Klauenabschnitts 22d näher kommt als die Umfangsenden der radial inneren Endfläche 22f. In dieser Ausführungsform ist die radial innere Endfläche 22f aus zwei flachen Oberflächen ausgebildet, wie in 7A dargestellt. Die radial innere Endfläche 22f und eine äußere periphere Fläche 21g der Kernbasis 21a, die der radial inneren Endfläche 22f in Radialrichtung zugewandt ist, bilden einen dreieckigen prismaförmigen Spalt 36, der sich entlang der Axialrichtung erstreckt. Ein Umfangsmittelpunkt der radial inneren Endfläche 22f ist eine Schnittlinie von zwei flachen Oberflächen der radial inneren Endfläche 22f, d. h., ein radial nach außen gerichteter Scheitelpunkt des Spalts 36. Der radial nach außen gerichtete Scheitelpunkt des Spalts 36 befindet sich auf einer geraden Linie, die eine Mittellinie des Klauenpols 22b, d. h., einen Umfangsmittelpunkt des Klauenpols 22b, und einen axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 verbindet.
Wie in 7A dargestellt, sind Wendepolmagnete 31 zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus dem Klauenpol 21b und dem Klauenpol 22b angeordnet. Der Wendepolmagnet 31 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 im Wesentlichen zu einer sich radial erstreckenden rechteckigen Form ausgebildet. Wie in 7B dargestellt, ist die radiale Länge des Wendepolmagneten 31 im Wesentlichen gleich der im Wesentlichen radialen Länge einer Umfangsseitenfläche des Klauenpols 21b. Wie in 6 dargestellt, ist der Wendepolmagnet 31 bei Betrachtung in Radialrichtung der Drehwelle 12 zu einer rechteckigen Form ausgebildet. Das heißt, jeder der Wendepolmagnete 31 ist zu einer rechteckigen Quaderform ausgebildet.
Ein Klauenpol 23b des dritten Rotorkerns 23 ist auf dieselbe Weise wie der Klauenpol 22b des zweiten Rotorkerns 22 ausgebildet. Ein Klauenpol 24b des vierten Rotorkerns 24 ist auf dieselbe Weise wie der Klauenpol 21b des ersten Rotorkerns 21 ausgebildet. Daher werden ausführliche Beschreibungen und Darstellungen der Klauenpole 23b und 24b unterlassen.
Als nächstes wird eine Wirkungsweise des Motors 1 beschrieben.
Wie in der ersten Ausführungsform, wenn im Motor 1 einer Segmentleiter-(SC-)Spule 8 durch einen Stromversorgungskreis in einem Kasten 5 Strom zugeführt wird, wird ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 11 in einem Stator 6 erzeugt und der Rotor 11 wird gedreht.
Jeder der Wendepolmagnete 31 ist zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 21b und 22b angeordnet. Jeder der Wendepolmagnete 31 ist so magnetisiert, dass seine Oberfläche, die mit dem Klauenpol 21b in Kontakt gelangt, der dieselbe Polarität aufweist, als Nordpol fungiert, und eine Oberfläche des Wendepolmagneten 31, die mit dem Klauenpol 22b in Kontakt gelangt, als Südpol fungiert. Eine im Wesentlichen radiale Länge des Wendepolmagneten 31 ist im Wesentlichen gleich der im Wesentlichen radialen Länge einer Umfangsendfläche des Klauenpols 21b. Der Nordpol des Wendepolmagneten 31 liegt gegen eine Umfangsendfläche des Klauenpols 21b, der als der Nordpol fungiert. Daher tritt der Magnetfluss der Wendepolmagnete 31 von der Umfangsendfläche des Klauenpols 21b in den Klauenpol 21b und erreicht den Stator 6 (siehe 1) von der radial äußeren Endfläche 21e des Klauenpols 21b. Das heißt, der Magnetfluss, der zwischen dem Klauenpol 21b und dem Stator 6 erzeugt wird, enthält den Magnetfluss, der durch den Ringmagneten 25 verursacht wird, und den Magnetfluss, der durch den Wendepolmagneten 31 verursacht wird. Das heißt, das Paar von Abschnitten, das an den Umfangsenden jeder der Klauenpole 21b durch die Umfangsendflächen des Klauenpols 21b und die radial innere Endfläche 21f ausgebildet wird, d. h., ein dreieckiger Abschnitt bei Betrachtung in Axialrichtung, fungiert als Magnetflussleitungsabschnitt, der den Magnetfluss der Wendepolmagnete 31 zur radial äußeren Endfläche 21e des Klauenpols 21b leitet, d. h., zu einer Endfläche des Klauenpols 21b, die dem Stator 6 zugewandt ist. Auf diese Weise wird die Menge an Magnetfluss, die sich vom Rotor 11 zum Stator 6 bewegt, stärker erhöht als die Menge an Magnetfluss nur des Ringmagneten 25. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Magnetflussleitungsabschnitt der Magnetflusssteuerabschnitt.
Die radial innere Endfläche 22f des Klauenabschnitts 22d des Klauenpols 22b, der als Südpol fungiert, wird auf diesel Weise ausgebildet wie der Klauenabschnitt 21d des Klauenpols 21b. Daher fungiert das Paar von Abschnitten, das an den Umfangsenden jedes der Klauenpole 22b durch die Umfangsendflächen des Klauenpols 22b und die radial innere Endfläche 22f ausgebildet wird, d. h., ein dreieckiger Abschnitt bei Betrachtung in Axialrichtung, als Magnetflussleitungsabschnitt, der den Magnetfluss, der von einer Endfläche des Klauenpols 22b, die dem Stator 6 zugewandt ist, d. h., von der radial äußeren Endfläche 22e des Klauenpols 22b, eintritt, zum Wendepolmagnet 31 leitet.
Die radial innere Endfläche 21f des Klauenpols 21b ist so ausgebildet, dass der zentrale Umfangsabschnitt der radial inneren Endfläche 21f sich der radial äußeren Endfläche 21e des Klauenpols 21b stärker nähert als die Umfangsenden der radial inneren Endfläche 21f. Die radial innere Endfläche 21f und die äußere peripheren Fläche 22g der Kernbasis 22a, die der radial inneren Endfläche 21f zugewandt ist, bilden den Spalt 35. Der Spalt 35 hält die Erzeugung des Magnetflusses niedrig, der sich vom Klauenpol 21b, der als Nordpol fungiert, zur äußeren peripheren Fläche 22g der Kernbasis 22a bewegt, die gegen einen Südpol des Ringmagneten 25 liegt. Daher verringert der Spalt 35 den Magnetflussaustritt, der sich vom Klauenpol 21b zur Kernbasis 22a bewegt.
Wie oben beschrieben, wurde der Betrieb des ersten Rotorkerns 21 und des zweiten Rotorkerns 22 beschrieben. Der dritte Rotorkern 23 hat dieselbe Form wie der zweite Rotorkern 22 und der vierte Rotorkern 24 hat dieselbe Form wie der erste Rotorkern 21. Daher wird dieselbe Wirkung auch im dritten Rotorkern 23 und im vierten Rotorkern 24 ausgeübt.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der zweiten Ausführungsform die folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen (2) und (4) bis (6) in der ersten Ausführungsform erzielt.

(1) Der dreieckige Abschnitt, der bei Betrachtung in Axialrichtung an den Umfangsenden jedes der Klauenpole 21b durch die Umfangsendflächen des Klauenpols 21b und die radial innere Endfläche 21f ausgebildet wird, fungiert als Magnetflussleitungsabschnitt, der den Magnetfluss des Wendepolmagneten 31 zur radial äußeren Endfläche 21e des Klauenpols 21b, d. h., zur Endfläche des Klauenpols 21b, die dem Stator 6 zugewandt ist, leitet. Auf diese Weise wird die Menge des Magnetflusses, die sich vom Rotor 11 zum Stator 6 bewegt, größer als die Menge des Magnetflusses nur des Ringmagneten 25 und gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen.
(2) Die radial innere Endfläche 22f des Klauenabschnitts 22d des Klauenpols 22b, der als Südpol fungiert, ist auf dieselbe Weise ausgebildet wie jene des Klauenabschnitts 21d des Klauenpols 21b. Daher fungiert der dreieckige Abschnitt, der bei Betrachtung in Axialrichtung, an den Umfangsenden jeder Klauenpols 22b durch die Umfangsendflächen des Klauenpols 22b und die radial innere Endfläche 22f ausgebildet wird, als Magnetflussleitungsabschnitt, der den Magnetfluss, der von der Endfläche des Klauenpols 22b, die dem Stator 6 zugewandt ist, d. h., von der radial äußeren Endfläche 22e des Klauenpols 22b, eintritt, zum Wendepolmagnet 31 leitet. Daher ist es möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss im Rotor 11 zu erhöhen.
(3) Es ist möglich, einen direkten Magnetfluss zu verringern, ohne einen Magneten zwischen den Klauenpolen 21b bis 24b und den Kernbasen 21a bis 24a vorzusehen. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen. Da kein Magnet zwischen den Klauenpolen 21b bis 24b und den Kernbasen 21a bis 24a erforderlich ist, ist es möglich, die entsprechende Zunahme in der Anzahl von Teilen und Herstellungsschritten einzugrenzen.

(Dritte Ausführungsform)
Es wird nun eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Formen von Rotorkernen 41 bis 44 sich von jenen der Rotorkerne 21 bis 24 in der zweiten Ausführungsform unterscheiden. Zur Veranschaulichung werden nur die charakteristischen Abschnitte ausführlich beschrieben und die Beschreibung gemeinsamer Abschnitte wird ausgelassen.
Wie in 12A dargestellt, ist jeder der Vorsprünge 41c im Wesentlichen zu einer trapezförmigen Form ausgebildet, deren Umfangsbreite bei Betrachtung in Axialrichtung radial nach außen allmählich schmäler wird. Eine äußere periphere Fläche des Vorsprungs 41c ist bei Betrachtung in Axialrichtung eine bogenförmig gekrümmte Oberfläche. Die Länge (die Bogenlänge der äußeren Peripherie) der äußeren peripheren Fläche jedes der Vorsprünge 41c in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand zwischen äußeren peripheren Enden eines in Umfangsrichtung benachbarten Paares der Vorsprünge 41c.
Wie in 12B dargestellt, ist jeder der Vorsprünge 42c im Wesentlichen in einer trapezförmigen Form ausgebildet, deren Umfangsbreite bei Betrachtung in Axialrichtung radial nach außen allmählich schmäler wird. Eine äußere periphere Fläche des Vorsprungs 42c ist bei Betrachtung in Axialrichtung eine bogenförmige gekrümmte Oberfläche. Die Länge (die Bogenlänge der äußeren Peripherie) der äußeren peripheren Fläche jedes der Vorsprünge 42c in Umfangsrichtung ist kleiner als der Abstand zwischen äußeren peripheren Enden eines in Umfangsrichtung benachbarten Paares der Vorsprünge 42c.
Wie in 12B dargestellt, ist ein Klauenabschnitt 41d des ersten Rotorkerns 41 in einer Form entsprechend dem Vorsprung 42c des zweiten Rotorkerns 42, mit dem er kombiniert wird, ausgebildet. Der Vorsprung 42c ist im Wesentlichen in einer trapezförmigen Form ausgebildet, deren Umfangsbreite radial nach außen allmählich schmäler wird. Der Klauenabschnitt 41d entspricht den Umfangsseitenflächen eines in Umfangsrichtung benachbarten Paares der Vorsprünge 42c und der Klauenabschnitt 41d ist in einer Form mit einem Paar Oberflächen ausgebildet, die parallel zu den Seitenflächen des Vorsprungs 42c liegen. Wie in 12A und 12B dargestellt, ist ein radial außen liegender Abschnitt des Klauenabschnitts 41d in einer Bogenform ausgebildet, die einem radial außen liegenden Abschnitt des Vorsprungs 42c (Vorsprungs 41c) gleich ist. Ein radial innen liegender Abschnitt des Klauenabschnitts 41d entspricht dem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus den trapezförmigen Vorsprüngen 42c und der radial innen liegende Abschnitt ist im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet, die radial nach innen ragt. Daher wird die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 41d von radial außen liegend zu radial innen liegend schmäler. Zwei Seitenflächen 41f an Umfangsseiten des dreieckigen Abschnitts des Klauenabschnitts 41d sind zu flachen Flächenformen ausgebildet, die parallel zur Umfangsseitenfläche der Vorsprünge 42c der in Umfangsrichtung benachbarten zweiten Rotorkerne 42 liegen.
Wie in 12A dargestellt, ist ein Klauenabschnitt 42d des zweiten Rotorkerns 42 in einer Form entsprechend dem Vorsprung 41c des ersten Rotorkerns 41 ausgebildet, der mit dem Klauenabschnitt 42d kombiniert wird. Der Vorsprung 41c ist im Wesentlichen in einer trapezförmigen Form ausgebildet, deren Umfangsbreite radial nach außen allmählich schmäler wird. Der Klauenabschnitt 42d entspricht den Umfangsseitenflächen des in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprungs 41c und ist in einer Form mit einem Paar von Oberflächen ausgebildet, die parallel zu den Seitenflächen liegen. Wie in 12A und 12B dargestellt, ist ein radial außen liegender Abschnitt des Klauenabschnitts 42d in einer Bogenform ausgebildet, die gleich einem radial außen liegenden Abschnitt des Vorsprungs 41c (Vorsprungs 42c) ist. Ein radial innen liegender Abschnitt des Klauenabschnitts 42d entspricht dem trapezförmigen Vorsprung 41c, der dem radial innen liegenden Abschnitt in Umfangsrichtung benachbart ist, und ist im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet, die radial nach innen ragt. Daher wird die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 42d von radial außen liegend zu radial innen liegend schmäler. Zwei Seitenflächen 42f des dreieckigen Abschnitts des Klauenabschnitts 42d an Umfangsseiten sind zu flachen Oberflächenformen ausgebildet, die zu einer Umfangsseitenfläche des Vorsprungs 41c der in Umfangsrichtung benachbarten ersten Rotorkerne 41 parallel liegen.
Ein Wendepolmagnet ist zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Klauenpolen angeordnet. Wie in 12A und 12B dargestellt, ist jeder der Vorsprünge im Wesentlichen in einer trapezförmigen Form ausgebildet, deren Umfangsbreite in ihrem proximalen Ende schmäler ist als die Umfangsbreite in ihrem äußere peripheren Ende. Jeder der Klauenabschnitte ist zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Vorsprünge angeordnet. Ein radial innen liegender Abschnitt des Klauenabschnitts ist im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet, die den Umfangsseitenflächen des in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprungs entspricht.
Daher ist der Wendepolmagnet zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar des Vorsprungs und des Klauenabschnitts angeordnet. Das heißt, wie in 11A dargestellt, ein erster Wendepolmagnet 51a befindet sich zwischen dem Vorsprung 41c des ersten Rotorkerns 41 und dem Klauenabschnitt 42d des zweiten Rotorkerns 42 und ein zweiter Wendepolmagnet 51b befindet sich zwischen dem Klauenabschnitt 41d des ersten Rotorkerns 41 und dem Vorsprung 42c des zweiten Rotorkerns 42. Ebenso befindet sich ein dritter Wendepolmagnet 51c zwischen einem Klauenabschnitt 44d eines vierten Rotorkerns 44 und einem Vorsprung 43c eines dritten Rotorkerns 43 und ein vierter Wendepolmagnet 51d befindet sich zwischen einem Vorsprung 44c eines vierten Rotorkerns 44 und einem Klauenabschnitt 43d eines dritten Rotorkerns 43.
Ein distales Ende des Klauenpols 41b des ersten Rotorkerns 41 und ein distales Ende eines Klauenpols 44b des vierten Rotorkerns 44, d. h., die Klauenabschnitte 41d und 44d, sind in Axialrichtung angeordnet. Daher befinden sich innere periphere Flächen beider Klauenabschnitte 41d und 44d auf derselben Ebene. Ein proximales Ende eines Klauenpols 42b des zweiten Rotorkerns 42 und ein proximales Ende eines Klauenpols 43b des dritten Rotorkerns 43, d. h., die Vorsprünge 42c und 43c, sind in Axialrichtung angeordnet. Daher befinden sich die Umfangsseitenflächen beider Vorsprünge 42c und 43c auf derselben Ebene. Somit sind der zweite Wendepolmagnet 51b und der dritte Wendepolmagnet 51c gemeinsam ganzheitlich ausgebildet.
Jeder der Wendepolmagnete 51a bis 51d ist bei Betrachtung in Axialrichtung in einer Parallelogrammform ausgebildet. Jeder der Wendepolmagnete 51a bis 51d ist bei Betrachtung in Radialrichtung in einer rechteckigen Form ausgebildet. Jeder der Wendepolmagnete 51a bis 51d ist so angeordnet, dass er einen Winkel in Bezug auf eine Radialrichtung eines Rotors 40 hat. Das heißt, die Klauenpole der Rotorkerne 41 bis 44 sind so angeordnet, dass die Wendepolmagnete 51a bis 51d zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole mit Winkeln in Bezug auf die Radialrichtungen der Rotorkerne 41 bis 44 liegen.
Als nächstes wird die Wirkungsweise des Rotors 40 beschrieben.
Die Wendepolmagnete 51a und 51b sind zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 41b und 42b angeordnet. Jeder der Wendepolmagnete 51a und 51b ist so magnetisiert, dass eine seiner Oberflächen, die mit dem Klauenpol 41b, der dieselbe Polarität aufweist, in Kontakt steht, als Nordpol fungiert, und eine Oberfläche der Wendepolmagnete, die mit dem Klauenpol 42b in Kontakt steht, als Südpol fungiert. Der Klauenabschnitt 41d des Klauenpols 41b ist im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet, deren Umfangsmittelpunkt radial nach innen ragt. Daher tritt der Magnetfluss der Wendepolmagnete 51a vom Klauenabschnitt 41d des Klauenpols 41b in den Klauenpol 41b und erreicht den Stator 6 (siehe 1) von einer äußeren peripheren Fläche 41e des Klauenpols 41b. Das heißt, der Magnetfluss, der zwischen dem Klauenpol 41b und dem Stator 6 erzeugt wird, enthält den Magnetfluss, der durch den Ringmagneten 25 verursacht wird, und den Magnetfluss, der durch den Wendepolmagneten 51a verursacht wird. Das heißt, ein Abschnitt des Klauenabschnitts 41d, der im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet ist, dessen Umfangsmittelpunkt radial nach innen ragt, fungiert als Magnetflussleitungsabschnitt, der den Magnetfluss des Wendepolmagneten 51a zu einer äußeren peripheren Fläche des Klauenpols 41b, d. h., zu einer Endfläche des Klauenpols 41b leitet, die dem Stator 6 zugewandt ist. In der dritten Ausführungsform ist der Magnetflussleitungsabschnitt ein Magnetflusssteuerabschnitt. Auf diese Weise wird die Menge an Magnetfluss, die sich vom Rotor 40 zum Stator 6 bewegt, stärker erhöht, als die Menge an Magnetfluss nur des Ringmagneten 25.
Jede der Umfangsflächen der Wendepolmagnete 51a und 51b, die zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus dem Klauenpol 41b und dem Klauenpol 42b angeordnet sind, ist so magnetisiert, dass die Umfangsfläche dieselbe Polarität wie der Klauenpols hat, der der Umfangsfläche benachbart ist. Daher verhindert jeder der Wendepolmagnete 51a und 51b, dass sich ein direkter Magnetfluss bildet, der sich vom Klauenpol 41b zum Klauenpol 42b bewegt. Infolgedessen wird ein direkter Magnetflussaustritt zwischen dem Klauenpol 41b und dem Klauenpol 42b verringert.
Der Klauenabschnitt 41d ist im Wesentlichen in einer dreieckigen Form ausgebildet, deren Umfangsmittelpunktabschnitt radial nach innen ragt. Daher konzentriert sich der Magnetfluss, der sich vom Klauenabschnitt 41d, der als Nordpol fungiert, zu einer Kernbasis 42a, die ein Südpol ist, auf einem vorstehenden Scheitelpunktabschnitt, es wird eine magnetische Sättigung im Scheitelpunktabschnitt erzeugt und somit wird die Menge an Magnetfluss, die sich vom Klauenabschnitt 41d zur Kernbasis 42a bewegt, verringert. Das heißt, durch Bilden des radial innen liegenden Abschnitts des Klauenabschnitts 41d in im Wesentlichen dreieckiger Form wird die Menge an Magnetfluss, die sich vom Klauenabschnitt 41d zur Kernbasis 42a bewegt, d. h., die Menge an Magnetflussaustritt. verringert.
Wie in 12A und 12B dargestellt, weichen die Schnittpunkte O1 und O2 zwischen Liniensegmenten, die durch Umfangsmittelpunkte der Wendepolmagnete 51a und 51b gehen, die zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus dem Klauenpol 41b und dem Klauenpol 42b angeordnet sind, von einem Schnittpunkt zwischen Umfangsmittellinien der Klauenpole 41b und 42b ab, d. h., vom Drehmittelpunkt O des Rotors 40. Wenn daher der Rotor 40 dreht, werden die Wendepolmagnete 51a und 51b durch eine Zentrifugalkraft gegen die Umfangsseitenfläche des Klauenpols 41b gepresst. Somit wird ein Herausziehen der Wendepolmagnete 51a und 51b aus dem Rotor 40 verhindert.
Wie in 11B dargestellt, enthält der Klauenpol 41b des ersten Rotorkerns 41 den Vorsprung 41c, der sich von einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 41a radial nach außen erstreckt, und den Klauenabschnitt 41d, der sich vom Vorsprung 41c in Axialrichtung erstreckt. Wie in 13 dargestellt, bewegt sich der Magnetfluss, der durch den Ringmagneten 25 verursacht wird, durch den Vorsprung 41c und den Klauenabschnitt 41d von der Kernbasis 41a zum Stator 6 (siehe 1). Da sich der Klauenabschnitt 41d jedoch vom Vorsprung 41c in Axialrichtung erstreckt, geht der Magnetfluss des Ringmagneten 25 nicht leicht durch den Klauenabschnitt 41d. Infolgedessen wird eine Differenz zwischen der Magnetflussdichte eines Abschnitts des Klauenpols 41b nahe dem proximalen Ende in Axialrichtung (Vorsprung 41c) und der Magnetflussdichte eines Abschnitts des Klauenpols 41b nahe einem distalen Ende in Axialrichtung (Klauenabschnitt 41d) erzeugt.
In der dritten Ausführungsform, wie in 11A dargestellt, liegt der Nordpol des Wendepolmagneten 51a gegen den Klauenabschnitt 41d, der als Nordpol fungiert. Daher erreicht der Magnetfluss des Wendepolmagneten 51a den Stator 6 durch den Klauenabschnitt 41d. Da die Menge des Magnetflusses somit im Klauenabschnitt 41d erhöht wird, kann der Wendepolmagnet 51a die Differenz zwischen der Magnetflussdichte des Abschnitts des Klauenpols 41b nahe dem proximalen Ende in Axialrichtung (Vorsprung 41c) und der Magnetflussdichte des Abschnitts des Klauenpols 41b nahe dem distalen Ende in Axialrichtung (Klauenabschnitt 41d) verringern.
Zuvor wurde vorwiegend der Betrieb im ersten Rotorkern 41 beschrieben. Die zweiten bis vierten Rotorkerne 42 bis 44 heben dieselben Formen wie der erste Rotorkern 41. Daher wird dieselbe Wirkung auch in den zweiten bis vierten Rotorkernen 42 bis 44 erzielt.
In der dritten Ausführungsform, wie in 11A dargestellt, liegt der Wendepolmagnet 51a gegen den Klauenabschnitt 41d des ersten Rotorkerns 41, die Wendepolmagnete 51b und 51c liegen gegen die Klauenabschnitte 42d und 43d des zweiten und dritten Rotorkerns 42 und 43 und der Wendepolmagnet 51d liegt gegen den Klauenabschnitt 44d des vierten Rotorkerns 44. Magnetische Kräfte der Wendepolmagnete 51a bis 51d können unterschiedlich gestaltet werden. Wenn daher die magnetischen Kräfte der Wendepolmagnete 51a und 51d, die gegen die Klauenabschnitte 41d und 44d des ersten und vierten Rotorkerns 41 und 44 liegen, erhöht werden, ist es möglich, aufgrund der Anordnung den Magnetfluss entsprechend dem Magnetflussaustritt zu erhöhen. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Differenz zwischen der Menge an Magnetflüssen, die sich von den Kernbasen 41a und 44a zu den Klauenpolen 41b und 44b bewegen, und der Menge an Magnetflüssen, die sich von den Klauenpolen 42b und 43b zu den Kernbasen 42a und 43a bewegen, zu verringern, d. h., es ist möglich, die Mengen der Magnetflüsse im Wesentlichen gleichförmig zu machen.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der dritten Ausführungsform die folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen (3), (4) und (6) der ersten Ausführungsform und dem Vorteil (3) der zweiten Ausführungsform erzielt.

(1) Jeder der Klauenabschnitte 41d bis 44d der Klauenpole 41b bis 44b ist im Wesentlichen in dreieckiger Form ausgebildet, deren Umfangsmittelpunkt radial nach innen ragt. Die Wendepolmagnete 51a bis 51d liegen gegen die geneigten Oberfläche der im Wesentlichen dreieckig ausgebildeten Abschnitte. Die im Wesentlichen dreieckig ausgebildeten Abschnitte dienen als Magnetflussleitungsabschnitte, die Magnetflüsse der Wendepolmagnete 51a und 51d zu den äußeren Umfangsflächen der Klauenpole 41b und 44b, d. h., zu den Endflächen der Klauenpole 41b und 44b leiten, die dem Stator 6 zugewandt sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge an Magnetfluss, die sich vom Rotor 40 zum Stator 6 bewegt, stärker zu erhöhen als die Menge an Magnetfluss nur der Ringmagnete 25 und 28, d. h., es ist möglich, die Menge an wirksamem Magnetfluss zu erhöhen.
(2) Die Umfangsmittelpunkte der Klauenabschnitte 41d bis 44d der Klauenpole 41b bis 44b sind im Wesentlichen in dreieckigen Formen ausgebildet, deren Umfangsmittelpunkte radial nach innen ragen. Daher konzentriert sich der Magnetfluss, der sich vom Klauenabschnitt 41d, der als Nordpol fungiert, zu einer Kernbasis 42a bewegt, die ein Südpol ist, an einem vorstehenden Scheitelpunktabschnitt, eine magnetische Sättigung wird im Scheitelpunktabschnitt erreicht und somit wird die Menge an Magnetfluss, die sich vom Klauenabschnitt 41d zur Kernbasis 42a bewegt, verringert. Das heißt, durch Bilden des radial innen liegenden Abschnitts des Klauenabschnitts 41d in im Wesentlichen dreieckiger Form, ist es möglich, die Menge des Magnetflusses, die sich vom Klauenabschnitt 41d zur Kernbasis 42a bewegt, zu verringern, d. h., die Menge des Magnetflussaustrittes zu verringern, und ist es möglich, eine Verringerung des wirksamen Magnetflusses einzuschränken.

(Vierte Ausführungsform)
Es wird nun eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 16B dargestellt, befindet sich jeder der ersten rückseitigen Zusatzmagnete 26 zwischen einer Rückfläche (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 21b und einer äußeren peripheren Fläche einer Kernbasis 22a. Der erste rückseitige Zusatzmagnet 26 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in Bogenform ausgebildet. Ein Paar von Umfangsseitenflächen des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 befindet sich auf derselben Ebene wie ein Paar von Umfangsseitenflächen des entsprechenden Klauenpols 21b. Der erste rückseitige Zusatzmagnet 26 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 nahe der Rückfläche des Klauenpols 21b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 21b ist, und ein Abschnitt des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 26 nahe der Kernbasis 22a als ein zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 22a ist.
Wie in 16A dargestellt, befindet sich jeder der zweiten rückseitigen Zusatzmagnete 27 zwischen einer Rückfläche (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 22b und einer äußeren peripheren Fläche einer Kernbasis 21a. Jeder der zweiten rückseitigen Zusatzmagnete 27 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer Bogenform ausgebildet. Ein Paar von Umfangsseitenflächen des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 befindet sich auf derselben Ebene wie ein Paar von Umfangsseitenflächen des entsprechenden Klauenpols 22b. Der zweite rückseitige Zusatzmagnet 27 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 nahe der Rückfläche des Klauenpols 22b als ein zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 22b ist, und ein Abschnitt des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 27 nahe der Kernbasis 21a als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 21a ist.
Wie in 16A dargestellt, befindet sich jeder der Wendepolmagnete 31 zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus dem Klauenpol 21b und dem Klauenpol 22b. Jeder der Wendepolmagnete 31 ist bei Betrachtung in Axialrichtung der Drehwelle 12 in einer rechteckigen Form ausgebildet. Der Wendepolmagnet 31 der vierten Ausführungsform ist in einer rechteckigen Form ausgebildet, die sich zu einer Innenseite des Rotors 11 entlang den Umfangsendflächen der Klauenpole 21b und 22b erstreckt, und insbesondere ist der Wendepolmagnet 31 in trapezförmiger Form ausgebildet, deren Umfangsbreite zur Innenseite hin allmählich schmäler wird. Wie in 15 dargestellt, erstreckt sich jeder der Wendepolmagnete 31 in Axialrichtung der Drehwelle 12. Die Axiallänge jedes der Wendepolmagnete 31 ist gleich dem Abstand von zwei Endflächen der Drehwelle 12, die in Axialrichtung der Drehwelle 12 frei liegen, d. h., von einer axial äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 zu einer axial äußeren Endfläche des vierten Rotorkerns 24.
Wie in 16A dargestellt, ist jeder der Wendepolmagnete 31 so angeordnet, dass seine Oberfläche, die durch seinen Umfangsmittelpunkt geht, bei Betrachtung in Axialrichtung einen Winkel in Bezug auf eine Radialrichtung des Rotors 11 hat. Das heißt, Umfangsendflächen der Klauenpole 21b bis 24b der Rotorkerne 21 bis 24 sind so ausgebildet, dass die Wendepolmagnete 31, die sich zwischen den benachbarten Klauenpolen befinden, Winkel in Bezug auf die Radialrichtungen der Rotorkerne 21 bis 24 haben. Wie in 16A dargestellt, ist zum Beispiel der Klauenpol 21b so ausgebildet, dass sich ein Schnittpunkt O1 von Liniensegmenten (dargestellt durch Linien aus abwechselnd langen und kurzen Strichen), die durch Umfangsmittelpunkte der zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wendepolmagnete 31 gehen, radial außerhalb eines Drehmittelpunkts O des Rotors 11 befindet, d. h., eines axialen Mittelpunkts der Drehwelle 12, und sich an einer Position näher dem Klauenpol 21b befindet.
Wie in 16B dargestellt, ist der Klauenpol 22b so ausgebildet, dass sich ein Schnittpunkt O2 von Liniensegmenten (dargestellt durch Linien aus abwechselnd langen und kurzen Strichen), der durch Umfangsmittelpunkte der zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wendepolmagnete 31 geht, an einer Position radial außerhalb des Drehmittelpunkts O des Rotors 11 befindet, d. h., des axialen Mittelpunkts der Drehwelle 12, und an einer Position, die vom Klauenpol 22b getrennt ist.
Daher ist die Umfangsbreite (siehe 16A) eines proximalen Endes des Klauenpols 21b schmäler als die Umfangsbreite (siehe 16B) eines proximalen Endes des Klauenpols 22b. Insbesondere sind die Breiten der proximalen Enden, wenn die Klauenpole dieselben Formen haben, als eine Referenzbreite L0 definiert. Die Breite L1 des proximalen Endes des Klauenpols 21b ist um ΔL schmäler als die Referenzbreite L0 und die Breite L2 des proximalen Endes des Klauenpols 22b ist um ΔL größer als die Referenzbreite L0. In der vierten Ausführungsform ist das proximale Ende des Klauenpols ein Magnetflusssteuerabschnitt.
Der Betrieb des Motors 1 der vierten Ausführungsform ist derselbe wie jener der ersten Ausführungsform und die Vorteile (2) bis (6) der ersten Ausführungsform werden erzielt
(Fünfte Ausführungsform)
Es wird nun eine fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 17 und 18 dargestellt, enthält ein Rotor 11 ein Paar aus erstem und zweitem Rotorkern 121 und 122, ein Paar aus drittem und viertem Rotorkern 123 und 124, Ringmagnete 125 und 126 (siehe 19A und 19B) als Feldmagnete und Wendepolmagnete 127 und 128. Pfeile in 17 und 18 zeigen Magnetisierungsrichtungen (vom Südpol zum Nordpol) der Magnete 125, 126, 127 und 128.
Wie in 17 dargestellt, sind sieben Klauenpole 121b an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 121a der vorliegenden Ausführungsform in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Jeder der Klauenpole 121b enthält einen Vorsprung 121c, der sich von der Kernbasis 121a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 121d, der sich vom Vorsprung 121c in Axialrichtung erstreckt.
Ein Paar von Umfangsendflächen 121e und 121f des Klauenpols 121b sind flache Oberflächen, die sich in einer Radialrichtung erstrecken, d. h., flache Oberflächen, die bei Betrachtung in Axialrichtung nicht in Bezug auf die Radialrichtung geneigt sind. Ein Querschnitt des Vorsprungs 121c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Klauenabschnitt 121d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 121c in Axialrichtung. Die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 121d ist konstant. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 121b, d. h., ein Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 121e und 121f, ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 121b.
Im Klauenpol 121b ist der Umfangswinkel H1 als die Umfangsbreite des Vorsprungs 121c gleich dem Umfangswinkel H2. des Klauenabschnitts 121d. Der Klauenpol 121b hat die Bogenform wie oben beschrieben, die Umfangsbreite (die Länge) des Klauenpols 121b wird radial nach außen größer und daher ist die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 121d länger als die Umfangsbreite eines radial äußersten Abschnitts des Vorsprungs 121c, d. h., die maximale Umfangsbreite des Vorsprungs 121c.
Wie in 17 und 18 dargestellt, sind die Vorsprünge 122c von sieben Klauenpolen 122b an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 122a der vorliegenden Ausführungsform in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Querschnitt des Vorsprungs 122c in eine Richtung, die mit der Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Ein Klauenabschnitt 122d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 122c in Axialrichtung. Der Klauenabschnitt 122d ist so ausgebildet, dass er an den Umfangsseiten mehr vorragt als der Vorsprung 122c. Somit ist in dem Klauenpol 122b der Umfangswinkel H3 als die Umfangsbreite des Vorsprungs 122c kleiner als der Umfangswinkel H4 des Klauenabschnitts 122d. Der Umfangswinkel H4 des Klauenabschnitts 122d ist gleich den Umfangswinkeln H1 und H2 des Vorsprungs 121c und des Klauenabschnitts 121d des Klauenpols 121b. Der Umfangswinkel H3 des Vorsprungs 122c ist kleiner als die Umfangswinkel H1 und H2 des Vorsprungs 121c und des Klauenabschnitts 121d des Klauenpols 121b.
Ein Paar von Umfangsendflächen 122e und 122f des Klauenpols 122b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken. Ein Querschnitt des Klauenpols 122b (Vorsprung 122c) in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 122b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 122e und 122f, ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 122b.
Der zweite Rotorkern 122 wird mit dem ersten Rotorkern 121 derart zusammengefügt, das sich jeder Klauenabschnitt 122d zwischen einem entsprechenden Paar von Klauenabschnitten 121d befindet und dass der Ringmagnet 125 (siehe 18) sich in Axialrichtung zwischen der Kernbasis 121a und der Kernbasis 122a befindet (dazwischen eingefügt ist). Da zu diesem Zeitpunkt die Umfangsendfläche 121e des Klauenpols 121b und die Umfangsendfläche 122f des Klauenpols 122b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 121e und 122f im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung. Da die Umfangsendfläche 121f des Klauenpols 121b und die Umfangsendfläche 122e des Klauenpols 122b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet Spalt zwischen den Endflächen 121f und 122e im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung.
Der Außendurchmesser des Ringmagneten 125 und die Außendurchmesser der Kernbasen 121a und 122a sind jeweils gleich. Der Ringmagnet 125 ist in Axialrichtung so magnetisiert, dass der Klauenpol 121b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert und der Klauenpol 122b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert.
Wenn der erste und zweite Rotorkern 121 und 122 und der Ringmagnet 125 zusammengefügt werden, entsteht ein Spalt K zwischen radial äußeren Endflächen 121i und 122i der Kernbasen 121a und 122a, einer radial äußeren Endfläche 125a des Ringmagneten 125 und Rückflächen 121j und 122j der Klauenabschnitte 121d und 122d der Klauenpole 121b und 122b in Radialrichtung, wie in 18 dargestellt.
Wie in 17 und 18 dargestellt, wird der dritte Rotorkern 123 durch Umdrehen des zweiten Rotorkerns 122 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, ausgebildet. Sieben Klauenpole 123b sind an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 123a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Der Klauenpol 123b enthält einen Vorsprung 123c, der sich von der Kernbasis 123a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 123d, der sich vom Vorsprung 123c in Axialrichtung erstreckt.
Wie in 18 dargestellt, wird der dritte Rotorkern 123 mit der Drehwelle 12 so zusammengefügt, dass eine axial erste Endfläche 123g des dritten Rotorkerns 123 gegen eine axial zweite Endfläche 122g des zweiten Rotorkerns 122 liegt. Somit erstreckt sich der Klauenabschnitt 123d in eine Axialrichtung entgegen gesetzt zum Klauenabschnitt 122d des zweiten Rotorkerns 122.
Ein Paar von Umfangsendflächen 123e und 123f des Klauenpols 123b sind sich radial erstreckende flache Oberflächen, d. h., flache Oberflächen, die bei Betrachtung in Axialrichtung nicht in Radialrichtung geneigt sind. Ein Querschnitt des Vorsprungs 123c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Klauenabschnitt 123d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 123c in Axialrichtung. Die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 123d ist konstant. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 123b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 123e und 123f, ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 123b.
Der vierte Rotorkern 124 wird durch Umdrehen des ersten Rotorkerns 121 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, erhalten und hat im Wesentlichen dieselbe Form wie der dritte Rotorkern 123. Vorsprünge 124c von sieben Klauenpolen 124b sind an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 124a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Querschnitt des Vorsprungs 124c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Ein Klauenabschnitt 124d erstreckt sich in Axialrichtung von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 124c.
Ein Paar von Umfangsendflächen 124e und 124f des Klauenpols 124b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken. Ein Querschnitt des Klauenpols 124b (Vorsprung 124c) in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 124b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 124e und 124f, ist kleiner als der Winkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 124b.
Der vierte Rotorkern 124 wird mit dem dritten Rotorkern 123 so zusammengefügt, dass sich jeder Klauenabschnitt 124d zwischen einem entsprechenden Paar von Klauenabschnitten 123d befindet und dass sich der Ringmagnet 126 (siehe 18) zwischen den Kernbasen 123a und 124a in Axialrichtung befindet (zwischen diesen liegt). Da zu diesem Zeitpunkt die Umfangsendfläche 123e des Klauenpols 123b und die Umfangsendfläche 124f des Klauenpols 124b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 123e und 124f im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung. Da die Umfangsendfläche 123f des Klauenpols 123b und die Umfangsendfläche 124e des Klauenpols 124b in Axialrichtung parallel werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 123f und 124e im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung. Die Klauenpole 124b (vierter Rotorkern 124) werden mit dem dritten Rotorkern 123 und der Drehwelle 12 so zusammengefügt, dass eine axial distale Endfläche 124g jedes der Klauenabschnitte 124d axial gegen eine axial distale Endfläche 121g des entsprechenden Klauenabschnitts 121d des Klauenpols 121b liegt.
Wenn der dritte und vierte Rotorkerne 123 und 124 und der Ringmagnet 126 zusammengefügt werden, wie in 18 dargestellt, entsteht ein Spalt K zwischen radial äußeren Endflächen 123i und 124i der Kernbasen 123a und 124a, den radial äußeren Endfläche 126a des Ringmagneten 126 und den Rückflächen 123j und 124j der Klauenabschnitte 123d und 123d der Klauenpole 123b und 124b in Radialrichtung.
Wie in 19A und 19B dargestellt, haben alle Klauenabschnitte 121d bis 124d der Klauenpole 121b bis 124b dieselben Formen und radial äußere Endflächen 121h bis 124h dieser Klauenabschnitte haben im Wesentlichen dieselben Flächen.
Die Magnetisierungsrichtung des Ringmagneten 126 ist jener des Ringmagneten 125 entgegen gesetzt. Der Außendurchmesser des Ringmagneten 126 ist gleich jenen der Kernbasen 123a und 124a. Der Ringmagnet 126 ist in Axialrichtung so magnetisiert, dass der Klauenpol 123b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert, und der Klauenpol 124b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert.
Wie in 17 dargestellt, befinden sich die Wendepolmagnete 127 und 128 zwischen dem Klauenpol 121b und dem Klauenpol 122b in Umfangsrichtung und zwischen dem Klauenpol 123b und dem Klauenpol 124b in Umfangsrichtung. Insbesondere befindet sich der Wendepolmagnet 127 zwischen einer Umfangsendfläche 121e des Klauenpols 121b und einer Umfangsendfläche 122f des Klauenpols 122b und zwischen einer Umfangsendfläche 123f des Klauenpols 123b und einer Umfangsendfläche 124e des Klauenpols 124b. Der Wendepolmagnet 128 befindet sich zwischen einer Umfangsendfläche 121f des Klauenpols 121b und einer Umfangsendfläche 122e des Klauenpols 122b und zwischen einer Umfangsendfläche 123e des Klauenpols 123b und einer Umfangsendfläche 124f des Klauenpols 124b. Die Wendepolmagnete 127 und 128 sind in Umfangsrichtung so magnetisiert, dass dieselben Polaritäten der Wendepolmagnete 127 und 128 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 121b bis 124b einander zugewandt sind, d. h., so, dass Abschnitte der Wendepolmagnete 127 und 128 nahe dem Klauenpol 121b und den Klauenpolen 124b als Nordpole dienen und Abschnitte der Wendepolmagnete 127 und 128 nahe dem Klauenpol 122b und dem Klauenpol 123b als Südpole dienen.
Die Wendepolmagnete 127 und 128 sind von einer axial äußeren Endfläche 121k des ersten Rotorkerns 121 eines axial ersten Endes zu einer axial äußeren Endfläche 124k des vierten Rotorkerns 124 eines axial zweiten Endes ausgebildet und die Wendepolmagnete 127 und 128 sind so angeordnet, dass sie in einer Ebene mit den Endflächen 121k und 124k liegen. Zu diesem Zeitpunkt werden die ersten bis vierten Rotorkerne 121 bis 124 und die Ringmagnete 125 und 126 so zusammengefügt, dass ein Spalt K, der ähnlich dem oben beschriebenen Spalt K ist, zwischen radial inneren Endflächen der Wendepolmagnete 127 und 128, radial äußeren Endflächen 121i, 122i, 123i und 124i der Kernbasen 121a, 122a, 123a und 124a und den radial äußeren Endflächen 125a und 126a der Ringmagnete 125 und 126 entsteht.
Anschließend wird der Betrieb eines Motors 1 beschrieben, der wie oben beschrieben gestaltet ist.
Wie in der ersten Ausführungsform, wenn im Motor 1 einer Segmentleiter-(SC-)Spule 8 durch einen Stromversorgungskreis in einem Kasten 5 Antriebsstrom zugeführt wird, wird ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 11 in einem Stator 6 erzeugt und der Rotor 11 wird gedreht.
Die Wendepolmagnete 127 und 128 befinden sich zwischen dem Klauenpol 121b und dem Klauenpol 122b in Umfangsrichtung und zwischen dem Klauenpol 123b und den Klauenpolen 124b in Umfangsrichtung. Die Wendepolmagnete 127 und 128 sind in Umfangsrichtung so magnetisiert, dass dieselben Polaritäten der Wendepolmagnete 127 und 128 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 121b bis 124b einander zugewandt sind. Gemäß dieser Ausgestaltung sind Magnetflussaustritte zwischen den Klauenpolen 121b, 122b, 123b und 124b verringert und Magnetflüsse der Ringmagnete 125 und 126 können wirksam für die Leistung des Motors 1 genutzt werden.
Wie in 19A und 19B dargestellt, enthalten die ersten bis vierten Rotorkerne 121 bis 124 die Vorsprünge 121c bis 124c, die jeweils proximale Enden der Klauenpole 121b bis 124b sind. Der Umfangswinkel H1 die als Umfangsbreiten der Vorsprünge 121c und 124c der ersten und vierten Rotorkerne 121 und 124 von axialen Enden ist größer als der Umfangswinkel H3 als die Umfangsbreiten der Vorsprünge 122c und 123c der anderen Rotorkerne 122 und 123. Gemäß dieser Ausgestaltung werden in den Rotorkernen 121 und 124 am axialen Ende und den anderen Rotorkernen 122 und 123 die Magnetflussdichten der Klauenpole 121b, 122b, 123b und 124b gleichförmig. In der fünften Ausführungsform ist das proximale Ende des Klauenpols ein Magnetflusssteuerabschnitt.
Wie oben beschrieben können gemäß der fünften Ausführungsform die folgenden Vorteile erzielt werden.

(1) Der Umfangswinkel H1 oder die Umfangsbreiten der Vorsprünge 121c und 124c, die proximale Enden der Klauenpole 121b und 124b sind, die zum ersten und vierten Rotorkern 121 und 124 gehören, die in Axialrichtung frei liegen, ist größer als der Umfangswinkel H3, oder die Umfangsbreiten der Vorsprünge 122c und 123c die proximale Enden der Klauenpole 121b bis 124b sind, die zu den anderen Rotorkernen 122 und 123 gehören. Wenn gemäß dieser Ausgestaltung die axialen Stärken der Rotorkerne 121 bis 124 gleich gestaltet werden, sind die Querschnittsflächen der Vorsprünge 121c und 124c in Umfangsrichtung breiter als Querschnittsflächen der anderen Vorsprünge 122c und 123c in Umfangsrichtung. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Magnetfluss, der nach außen lecken würde, aufzunehmen und den Magnetfluss zuverlässig zu den Klauenpolen 121b bis 124b fließen zu lassen und die Magnetflussdichten der Rotorkerne 121 und 124 an den axialen Enden und der anderen Rotorkerne 122 und 123 gleichförmig zu machen. Infolgedessen ist es möglich, die Erzeugung einer Drehmomentwelligkeit im Motor niedrig zu halten und die Erzeugung von Rauschen und Vibrationen niedrig zu halten.
(2) Alle radial äußeren Endflächen 121h bis 124h der Klauenabschnitte 121d bis 124d der Klauenpole 121b bis 124b haben dieselben Formen. Somit haben Oberflächen der Klauenpole 121b bis 124b, die dem Stator 6 zugewandt sind, dieselben Flächen und ein Einfluss eines drehenden Magnetfeldes, das vom Stator 6 erzeugt wird, kann in den Klauenpolen 121b bis 124b gleichmäßig gemacht werden.
(3) Die Wendepolmagnete 127 und 128 befinden sich jeweils zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 121b, 122b, 123b und 124b und die Wendepolmagnete 127 und 128 sind so magnetisiert, dass dieselben Polaritäten des Wendepolmagnete 127 und 128 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 121b, 122b, 123b und 124b, die in Umfangsrichtung benachbart sind, einander zugewandt sind. Da die Wendepolmagnete 127 und 128 vorgesehen sind, ist es möglich, den Magnetflussaustritt zu verringern, der zwischen den Klauenpolen 121b, 122b, 123b und 124b erzeugt werden kann, und die Motorleistung zu erhöhen.
(4) Da die Wendepolmagnete 127 und 128 so ausgebildet sind, dass sie sich von der axial äußeren Endfläche 121k des ersten Rotorkerns 121 des axialen ersten Endes zur axial äußeren Endfläche 124k des vierten Rotorkerns 124 des axial zweiten Endes erstrecken, ist es möglich, eine Zunahme der Anzahl von Teilen einzuschränken. Daher ist es möglich, die Anzahl von Herstellungsschritten niedrig zu halten, die zum Zusammenfügen der Wendepolmagnete 127 und 128 erforderlich ist.

(Sechste Ausführungsform)
Es wird nun eine sechste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 20 dargestellt, enthält ein Motorgehäuse 2 eines Motors 1 einen zylindrischen Metallrahmen 3 mit einem geschlossenen Ende an der Rückseite (rechte Seite in 20), einer Öffnung an der vorderen Seite (linke Seite in 20) und einer Kunststoffendplatte 4, die die Öffnung des Rahmens 3 verschließt. Ein Kasten 5, in dem ein Stromversorgungskreis wie ein Schaltungssubstrat aufgenommen ist, ist an dem hinteren Ende des Rahmens 3 montiert. Ein Stator 6 ist an einer inneren Umfangsfläche des Rahmens 3 befestigt. Der Stator 6 enthält einen ringförmigen Ankerkern 7 (Statorkern), der mehrere Zähne enthält, die sich radial nach innen erstrecken, und eine Segmentleiterspule 8 (SC-Spule), die um jeden der Zähne des Ankerkerns 7 gewickelt ist.
Ein Rotor 11 enthält eine Drehwelle 12 und befindet sich radial innen liegend des Stators 6. Die Drehwelle 12 besteht aus einem nicht-magnetischen Metall und wird von einem Lager 13, das in einem Lageraufnahmeabschnitt 3b aufgenommen ist, der in einem zentralen Abschnitt eines Bodens 3a des Rahmens 3 ausgebildet ist, sowie von einem Lager 14, das von der Endplatte 4 gehalten wird, drehend gehalten. Der Lageraufnahmeabschnitt 3b ist in einer vertieften Form ausgebildet, die sich in den Rahmen 3 öffnet.
Wie in 21A, 21B und 22 dargestellt, enthält der Rotor 11 einen ersten Rotorkern 221, einen zweiten Rotorkern 222, einen Ringmagneten 223 (siehe 22) als Feldmagneten, erste und zweite rückseitige Zusatzmagnete 224 und 225 und erste und zweite Wendepolmagnete 226 und 227. Die Magnete 223, 224, 225, 226 und 227 sind Permanentmagneten und Pfeile in 21A, 21B und 22 zeigen die Magnetisierungsrichtungen (von Südpolen zu Nordpolen) der Magnete 223, 224, 225, 226 und 227.
Wie in 21A dargestellt, sind sieben Klauenpole 221b an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 221a dieser Ausführungsform in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Klauenpol 221b ist bei Betrachtung in Radialrichtung in rechteckiger Form ausgebildet. Der Klauenpol 221b enthält einen Vorsprung 221c, der sich von der Kernbasis 221a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 221d, der sich vom Vorsprung 221c in Axialrichtung erstreckt. Ein Paar von Umfangsendflächen 221e und 221f des Klauenpols 221b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken. Ein Querschnitt des Vorsprungs 221c in eine Richtung, die mit der Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Ein Querschnitt des Vorsprungs 221c in Umfangsrichtung hat eine rechteckige Form. Der Klauenabschnitt 221d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 221c in Axialrichtung. Die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 221d ist konstant. Die Umfangsbreite (der Umfangswinkel) jedes der Klauenpole 221b, d. h., die Umfangsbreite (der Umfangswinkel) zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 221e und 221f, ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 221b.
Wie in 21B dargestellt, hat der zweite Rotorkern 222 dieselbe Form wie der erste Rotorkern 221. Sieben Klauenpole 222b sind an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 222a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Querschnitt eines Vorsprungs 222c des Klauenpols 222b in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Ein Klauenabschnitt 222d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 222c in Axialrichtung. Der zweite Rotorkern 222 wird mit dem ersten Rotorkern 221 so zusammengefügt, dass sich jeder Klauenabschnitt 222d zwischen einem entsprechenden Paar von Klauenabschnitten 221d befindet und dass sich ein Ringmagnet 223 (siehe 22) zwischen der Kernbasis 221a und der Kernbasis 222a in Axialrichtung befindet (zwischen diesen liegt).
Wie in 22 dargestellt, ist der Außendurchmesser des Ringmagneten 223 gleich jenen der Kernbasen 221a und 222a. Der Ringmagnet 223 ist in Axialrichtung so magnetisiert, dass der Klauenpol 221b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert, und the Klauenpol 222b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert. Das heißt, der Rotor 11 dieser Ausführungsform ist ein Rotor mit einer Lundell-Struktur, die den Ringmagneten 223 enthält. Es ist möglich, zum Beispiel einen Neodym-Magneten als den Ringmagneten 223 zu verwenden. Eine axiale Stärke des Ringmagneten 223 ist kleiner als die axialen Stärken der Kernbasen 221a und 222a.
Ein erster rückseitiger Zusatzmagnet 224 befindet sich zwischen der Rückfläche 221g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 221b und der äußeren Umfangsfläche 222h der Kernbasis 222a. Ein Querschnitt des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 224 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der erste rückseitige Zusatzmagnet 224 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des Klauenpols 221b nahe der Rückfläche 221g als Nordpol fungiert, der derselbe wie jener des Klauenpols 221b ist, und ein Abschnitt der Kernbasis 222a nahe der äußeren Umfangsfläche 222h als Südpol fungiert, der derselbe wie jener der Kernbasis 222a ist.
Ebenso befindet sich ein zweiter rückseitiger Zusatzmagnet 225 zwischen der Rückfläche 222g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 222b und einer äußeren peripheren Fläche 221h der Kernbasis 221a. Es ist möglich, als ersten und zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 224 und 225 einen Ferrit-Magneten zu verwenden. Ein Querschnitt des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 225 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der zweite rückseitige Zusatzmagnet 225 ist in Radialrichtung so magnetisiert, dass ein Abschnitt des Klauenpols 222b nahe der Rückfläche 222g als Südpol fungiert und ein Abschnitt der Kernbasis 221a nahe der äußeren peripheren Fläche 221h als Nordpol fungiert.
Der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 sind in Axialrichtung an einer axialen Position des Rotors 11, wo sich der Ringmagnet 223 befindet, übereinander liegend angeordnet. Mit anderen Worten, die Axiallängen des ersten und zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 224 und 225 sind so eingestellt, dass der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 eine axiale Position, wo sich der Ringmagnet 223 befindet, von der axial äußeren Endfläche (ersten und zweiten Endfläche Ra und Rb) des Rotors 11 erreichen. Das heißt, der erste rückseitige Zusatzmagnet 224 erstreckt sich von der axial äußeren Endfläche der Kernbasis 222a zur axial inneren Endfläche der Kernbasis 221a und der zweite rückseitige Zusatzmagnet 225 erstreckt sich von einer axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a zu einer axial inneren Endfläche der Kernbasis 222a.
Wie in 21A und 22B dargestellt, befinden sich der erste und zweite Wendepolmagnet 226 und 227 zwischen dem Klauenpol 221b und dem Klauenpol 222b in Umfangsrichtung. Insbesondere ist der erste Wendepolmagnet 226 zwischen einer flachen Oberfläche, die durch die Umfangsendfläche 221e des Klauenpols 221b und die erste Umfangsendfläche des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 224 ausgebildet wird, und einer flachen Oberfläche, die durch die Umfangsendfläche 222f des Klauenpols 222b und die erste Umfangsendfläche des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 225 ausgebildet wird, eingesetzt und an diesen befestigt.
Der zweite Wendepolmagnet 227 hat dieselbe Form wie der erste Wendepolmagnet 226 und ist zwischen einer flachen Oberfläche, die durch die Umfangsendfläche 221f des Klauenpols 221b und die zweite Umfangsendfläche des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 224 ausgebildet wird, und einer flachen Oberfläche, die durch die Umfangsendfläche 222e des Klauenpols 222b und die zweite Umfangsendfläche des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 225 ausgebildet wird, eingesetzt und an diesen befestigt. Der erste und zweite Wendepolmagnet 226 und 227 sind in Umfangsrichtung so magnetisiert, dass dieselben Polaritäten des ersten und zweiten Wendepolmagneten 226 und 227 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 221b und 222b einander zugewandt sind, d. h., so, dass ein Abschnitt nahe dem Klauenpol 221b als Nordpol fungiert und ein Abschnitt nahe dem Klauenpol 222b als Südpol fungiert.
Die Größengestaltung im Motor 1 der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 23 beschrieben.
Die Axiallänge Hr des Rotors 11 ist größer als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7. Die Axiallänge Hr des Rotors 11 ist die Axiallänge von einer axialen Endfläche der Kernbasis 221a, die dem Ringmagnet 223 gegenüber liegt, d. h., von einer axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a zu einer axialen Endfläche der Kernbasis 222a, die dem Ringmagneten 223 gegenüber liegt, d. h., zu einer axial äußeren Endfläche der Kernbasis 222a. Da die Axiallänge Hr des Rotors 11 größer eingestellt ist als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7 können die axialen Stärken der ersten und zweiten Rotorkerne 221 und 222 (vorwiegend Kernbasen 221a und 222a) dick gestaltet werden. In dieser Ausführungsform, stimmt die axiale Mittellinie des Rotors 11 mit der axialen Mittellinie des Ankerkerns 7 überein (dargestellt als Mittellinie L in 23). Das heißt, die axiale Breite des Rotors 11 ist zu beiden Seiten in Axialrichtung um dieselben Größen größer als die axiale Breite des Ankerkerns 7 (Überlappungsbreite G3). Die Überlappungsbreite G3 ist die axiale vorstehende Menge eines axialen Endes des Rotors 11, das vom Ankerkern 7 vorragt. In dieser Ausführungsform ist die Überlappungsbreite G3 gleich einer halben Differenz zwischen der Axiallänge Hr des Rotors 11 und der Axiallänge Hs des Ankerkerns 7.
In dem Rotor 11 erstreckt sich ein axial distales Ende des Klauenpols 221b in Axialrichtung zu einer axial äußeren Endfläche der Kernbasis 222a und ein axial distales Ende des Klauenpols 222b erstreckt sich in Axialrichtung zu einer axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a. Das heißt, die Axiallängen der Klauenpole 221b und 222b, d. h., die Axiallängen von äußeren peripheren Flächen der Klauenpole 221b und 222b, die zu einer inneren Umfangsfläche des Ankerkerns 7 parallel sind, sind gleich der Axiallänge Hr des Rotors 11. Der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 liegen im Inneren der Klauenpole 221b und 222b und erstrecken sich zu Positionen, wo ihre axial äußeren Enden mit den distalen Enden der Klauenpole 221b und 222b in Axialrichtung übereinstimmen. Das heißt, die axial äußere Endfläche des ersten rückseitigen Zusatzmagneten 224 liegt in einer Ebene mit der zweiten Endfläche Rb des Rotors 11 und eine axial äußere Endfläche des zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 225 liegt in einer Ebene mit der ersten Endfläche Ra des Rotors 11. Da sich der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 zur axialen Endfläche des Rotors 11 (axial äußeren Endflächen der Kernbasen 221a und 222a) in einem Zustand erstrecken, in dem der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 von den Klauenpolen 221b und 222b nicht axial nach außen ragen, ist es auf diese Weise möglich, die Axiallängen der rückseitigen Zusatzmagneten 224 und 225 ausreichend sicherzustellen. Es ist auch möglich, den Ringmagneten 223 in Axialrichtung Stärker zu machen. Daher ist es möglich, die Leistungskraft des Motors zu erhöhen.
Als nächstes wird die Wirkungsweise des Motors 1 beschrieben.
Wie in der ersten Ausführungsform, wenn im Motor 1 einer Segmentleiter-(SC-)Spule 8 durch einen Stromversorgungskreis in einem Kasten 5 Antriebsstrom zugeführt wird, wird ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 11 in einem Stator 6 erzeugt und der Rotor 11 wird gedreht.
Da im Rotor 11 der vorliegenden Ausführungsform die Axiallänge Hr des Rotors 11 größer ist als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7, können die axialen Stärken des ersten und zweiten Rotorkerns 221 und 222 (vorwiegend der Kernbasen 221a und 222a) erhöht werden. Wenn die axialen Stärken des ersten und zweiten Rotorkerns 221 und 222 erhöht werden, entsteht ein Spielraum in einer magnetischen Bahn und es ist möglich, die Erzeugung einer magnetischen Sättigung niedrig zu halten. Infolgedessen ist es möglich, die Leistungskraft des Motor 1 zu erhöhen, ohne die Axiallänge des Ringmagneten 223 zu erhöhen.
Der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 erstrecken sich zur axialen Endfläche des Rotors 11 (axial äußeren Endflächen der Kernbasen 221a und 222a) in einem Zustand, in dem die rückseitigen Zusatzmagnete 224 und 225 nicht axial aus den Klauenpolen 221b und 222b ragen. Somit ist es möglich, die Axiallängen der rückseitigen Zusatzmagnete 224 und 225 ausreichend sicherzustellen. Infolgedessen ist es möglich, die Leistungskraft des Motors 1 weiter zu erhöhen.
Der Rotor 11 der vorliegenden Ausführungsform ist nicht von jener Art, in der sich ein Permanentmagnet auf einer äußeren peripheren Fläche des Rotorkerns befindet, sondern ist vom Lundell-Typ, bei dem sich der Ringmagnet 223 im Rotor 11 befindet. Wenn bei dem Rotor, bei dem sich der Permanentmagnet auf der äußeren peripheren Fläche des Rotorkerns befindet, die Axiallänge des Permanentmagneten größer als die Axiallänge des Ankerkerns 7 gestaltet ist, ragt der Permanentmagnet vom Statorkern in Axialrichtung vor. In einem solchen Fall besteht die Gefahr, dass der Magnetfluss des Permanentmagneten nicht wirksam genutzt werden kann. Im Fall des Lundell-Rotors 11, wie in dieser Ausführungsform, ist ein Abschnitt, dem der Ankerkern 7 gegenüberliegt, kein Magnet, sondern ein Kern, d. h., die Klauenpole 221b und 222b. Selbst wenn somit die Axiallänge Hr des Rotors 11 größer gestaltet ist als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7, ist der Magnetfluss weniger anfällig, von den Abschnitten der Klauenpole 221b und 222b, die vom Ankerkern 7 in Axialrichtung vorragen, zwangsweise in Luft abgegeben zu werden. Infolgedessen wird der wirksame Magnetfluss, der zum Motordrehmoment beiträgt, eher nicht verringert. Da die Axiallänge Hr des Rotors 11 im Lundell-Rotor 11 größer als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7 gestaltet wird, ist es daher möglich, die Motorleistung wirksam zu verstärken. In der sechsten Ausführungsform ist der Rotorkern der Magnetflusssteuerabschnitt.
Anschließend wird der Einfluss beschrieben, der durch eine radiale Spaltbreite G1 zwischen dem Rotor 11 und dem Ankerkern 7 (den radialen Abstand zwischen der äußeren peripheren Fläche des Rotors 11 und der inneren peripheren Fläche des Ankerkerns 7) und durch eine axiale Spaltbreite G2 zwischen dem Rotor 11 und dem Rahmen 3 auf die Motorleistung ausgeübt wird. Die Spaltbreite G2 ist ein axialer Abstand zwischen der axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a und einem Boden 3a des Rahmens 3. In dieser Ausführungsform ist der Abstand des Bodens 3a des Rahmens 3 zwischen dem Lageraufnahmeabschnitt 3b, der dem Rotor 11 am nächsten ist, und der axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a die Spaltbreite G2.
Da der Rahmen 3 aus Metall ausgebildet ist, besteht, wenn die Spaltbreite G2 klein ist, die Gefahr, dass der Magnetflussaustritt von der axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a unter dem Einfluss des Rahmens 3 erzeugt wird. 24 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Flussverkettungsmenge (wirksame Magnetflussmenge, die zum Motordrehmoment beiträgt) und dem Größenverhältnis G2/G1 der Spaltbreite G2 und der Spaltbreite G1. In 24 ist eine Flussverkettungsmenge, wenn die Spaltbreite G2 in Bezug auf die Spaltbreite G1 ausreichen groß gestaltet ist, d. h., wenn G2/G1 gleich 8 ist, als Referenz definiert, d. h., 100%. Wie in 24 dargestellt, wird die Flussverkettungsmenge verringert, wenn G2/G1 von Acht abnimmt. Insbesondere, wenn G2/G1 etwa 5,8 ist, wird die Flussverkettungsmenge 99%, wenn G2/G1 etwa 4,0 ist, wird die Flussverkettungsmenge 98%, und wenn G2/G1 etwa 1,9 ist, wird die Flussverkettungsmenge 95%.
Gemäß der sechsten Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.

(1) Der Rotor 11 enthält den ersten und zweiten Rotorkern 221 und 222, die jeweils die Klauenpole 221b und 222b enthalten, und den Ringmagneten 223, der sich zwischen dem ersten und zweiten Rotorkern 221 und 222 in Axialrichtung befindet. Der Ringmagnet 223 ist in Axialrichtung magnetisiert. Daher fungiert der Klauenpol 221b als der erste Magnetpol und der Klauenpol 22b fungiert als der zweite Magnetpol. Die Axiallänge Hr des Rotors 11 ist größer als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7 des Stators 6. Gemäß dieser Ausgestaltung können die axialen Stärken des ersten und zweiten Rotorkerns 221 und 222 erhöht werden. Wenn die axialen Stärken des ersten und zweiten Rotorkerns 221 und 222 erhöht werden, entsteht in einer magnetischen Bahn ein Spielraum und ist es möglich, die Erzeugung einer magnetischen Sättigung niedrig zu halten. Infolgedessen ist es möglich, die Leistungskraft des Motors 1 zu erhöhen.
(2) Der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 befinden sich jeweils zwischen den Rückflächen 221g und 222g der Klauenpole 221b und 222b und den äußeren peripheren Fläche 222h und 221h der Kernbasen 222a und 221a. Der Klauenpol 221b erstreckt sich zur Endfläche der Kernbasis 222a, die dem Ringmagneten 223 in Axialrichtung gegenüber liegt, d. h., zur axial äußeren Endfläche der Kernbasis 222a, und der Klauenpol 222b erstreckt sich zur Endfläche der Kernbasis 221a, die dem Ringmagneten 223 in Axialrichtung gegenüber liegt, d. h., zur axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a. Gemäß dieser Ausgestaltung können sich der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 zur axialen Endfläche des Rotors 11 (axial äußeren Endflächen der Kernbasen 221a und 222a) in einem Zustand erstrecken, in dem die rückseitigen Zusatzmagnete 224 und 225 nicht von den Klauenpolen 221b und 222b in Axialrichtung vorragen. Somit ist es möglich, die Axiallängen des ersten und zweiten rückseitigen Zusatzmagneten 224 und 225 ausreichend sicherzustellen. Infolgedessen ist es möglich, die Leistungskraft des Motors 1 weiter zu erhöhen.

(Siebente Ausführungsform)
Es wird nun eine siebte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Rotor 11 eines Motors 1, der in 26 dargestellt ist, enthält erste und zweite Anordnungen SA1 und SA2, wie in 27 und 28 dargestellt ist.
Wie in 27 und 28 dargestellt, enthält die erste Anordnung SA1 ein Paar aus einem ersten und zweiten Rotorkern 321 und 322, einen Ringmagneten 323 als Feldmagneten, einen rückseitigen Zusatzmagneten 324 und einen Wendepolmagneten 325. Pfeile in 27 und 28 zeigen Magnetisierungsrichtungen (von Südpolen zu Nordpolen) der Magnete 323, 324 und 325.
Wie in 26 dargestellt, sind fünf Klauenpole 321b an einem Außenumfang einer Kernbasis 321a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Jeder der Klauenpole 321b enthält einen Vorsprung 321c, der von der Kernbasis 321a radial nach außen ragt, und einen Klauenabschnitt 321d, der sich vom Vorsprung 321c in Axialrichtung erstreckt.
Ein Paar von Umfangsendflächen 321e und 321f des Klauenpols 321b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken, d. h., flache Oberflächen, die bei Betrachtung in Axialrichtung in Bezug auf die Radialrichtung nicht geneigt sind. Ein Querschnitt des Vorsprungs 321c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Klauenabschnitt 321d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 321c in Axialrichtung. Die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 321d ist konstant. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 321b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 321e und 321f, ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 321b.
Wie in 27 und 28 dargestellt, sind Vorsprünge 322c von fünf Klauenpolen 322b an einer äußeren peripheren Fläche einer Kernbasis 322a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Querschnitt des Vorsprungs 322c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Ein Klauenabschnitt 322d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 322c in Axialrichtung.
Ein Paar von Umfangsendflächen 322e und 322f des Klauenpols 322b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken. Ein Querschnitt des Klauenpols 322b (Vorsprungs 322c) in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 322b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 322e und 322f, ist kleiner als der Winkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 322b.
Ein zweiter Rotorkern 322 ist mit dem ersten Rotorkern 321 so zusammengefügt, dass sich jeder Klauenabschnitt 322d zwischen einem entsprechenden Paar von Klauenabschnitten 321d befindet und dass der Ringmagnet 323 (siehe 28) sich in Axialrichtung zwischen der Kernbasis 321a und der Kernbasis 322a befindet (zwischen diesen liegt). Da zu diesem Zeitpunkt die Umfangsendfläche 321e des Klauenpols 321b und die Umfangsendfläche 322f des Klauenpols 322b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 321e und 322f im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung. Da die Umfangsendfläche 321f des Klauenpols 321b und die Umfangsendfläche 322e des Klauenpols 322b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 321f und 322e in Axialrichtung eine im Wesentlichen gerade Linie.
Der Außendurchmesser des Ringmagneten 323 ist gleich den Außendurchmessern der Kernbasen 321a und 322a. Der Ringmagnet 323 ist in Axialrichtung so magnetisiert, dass der Klauenpol 321b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert und der Klauenpol 322b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert.
Der rückseitige Zusatzmagnet 324 befindet sich zwischen einer Rückfläche 321g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 321b und der äußeren peripheren Fläche 322h der Kernbasis 322a. Ebenso befindet sich der rückseitige Zusatzmagnet 324 zwischen der Rückfläche 322g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 322b und der äußeren peripheren Fläche 321h der Kernbasis 321a. Ein Querschnitt jedes der rückseitigen Zusatzmagnete 324 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der rückseitige Zusatzmagnet 324 ist so magnetisiert, dass sein Abschnitt nahe der Rückfläche 321g und ein Abschnitt nahe der äußeren peripheren Fläche 321h Nordpole werden. Der rückseitige Zusatzmagnet 324 ist so magnetisiert, dass sein Abschnitt nahe der äußeren peripheren Fläche 322h und sein Abschnitt nahe der Rückfläche 322g Südpole werden, die dieselben wie jener der Kernbasis 322a sind.
Die rückseitigen Zusatzmagnete 324 sind an einer axialen Position des Rotors 11, wo sich der Ringmagnet 323 befindet, in Axialrichtung übereinander liegend angeordnet. Mit anderen Worten, die Axiallänge jedes der rückseitigen Zusatzmagneten 324 ist so eingestellt, dass der rückseitige Zusatzmagnet 324, von den axialen Oberflächen (dem Paar von axial äußeren Endflächen) des Rotors 11 eine axiale Position erreicht, wo sich der Ringmagnet 323 befindet.
Wie in 27 dargestellt, befindet sich der Wendepolmagnet 325 zwischen dem Klauenpol 321b und dem Klauenpol 322b in Umfangsrichtung. Insbesondere befindet sich der Wendepolmagnet 325 zwischen der Umfangsendfläche 321e des Klauenpols 321b und der Umfangsendfläche 322f des Klauenpols 322b. Der zweite Wendepolmagnet 325 befindet sich zwischen der Umfangsendfläche 321f des Klauenpols 321b und der Umfangsendfläche 322e des Klauenpols 322b. Jeder der Wendepolmagnete 325 ist in Umfangsrichtung so magnetisiert, dass dieselbe Polarität der Wendepolmagnete 325 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 321b und 322b einander zugewandt sind, d. h., so, dass ein Abschnitt der Wendepolmagnete 325 nahe dem Klauenpol 321b als Nordpol fungiert und ein Abschnitt nahe dem Klauenpol 322b als Südpol fungiert. Ein Spalt K, der einen Magnetflussaustritt verhindert, ist in einem Abschnitt jedes der Wendepolmagnete 325 nahe der Drehwelle 12 (radial inneren Seite des Rotors 11) vorgesehen.
Die zweite Anordnung SA2 hat im Wesentlichen dieselbe Form wie die erste Anordnung SA1 und enthält ein Paar aus einem dritten und vierten Rotorkern 331 und 332, einen Ringmagneten 333 als Feldmagneten, einen rückseitigen Zusatzmagneten 334 und einen Wendepolmagneten 335. Pfeile in 27 und 28 zeigen Magnetisierungsrichtungen (von Südpolen zu Nordpolen) der Magnete 333, 334 und 335.
Wie in 27 und 28 dargestellt, wird der dritte Rotorkern 331 durch Umdrehen des zweiten Rotorkerns 322 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, erhalten. Fünf Klauenpole 331b sind an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 331a in gleichen Abständen ausgebildet. Der Klauenpol 331b enthält einen Vorsprung 331c, der sich von der Kernbasis 331a radial nach außen erstreckt, und einen Klauenabschnitt 331d, der sich vom Vorsprung 331c in Axialrichtung erstreckt.
Wie in 28 dargestellt, wird der Rotorkern 331 mit der Drehwelle 12 so zusammengefügt, dass eine axial erste Endfläche gegen eine axial zweite Endfläche des zweiten Rotorkerns 322 liegt. Somit erstreckt sich der Klauenabschnitt 331d in eine Richtung, die dem Klauenabschnitt 322d des zweiten Rotorkerns 322 in Axialrichtung entgegen gesetzt ist.
Ein Paar von Umfangsendflächen 331e und 331f des Klauenpols 331b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken, d. h., flache Oberflächen, die bei Betrachtung in Axialrichtung in Bezug auf die Radialrichtung nicht geneigt sind. Ein Querschnitt des Vorsprungs 331c in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Klauenabschnitt 331d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 331c in Axialrichtung. Die Umfangsbreite des Klauenabschnitts 331d ist konstant. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 331b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 331e und 331f ist kleiner als der Umfangswinkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 331b.
Der vierte Rotorkern 332 wird durch Umdrehen des ersten Rotorkerns 321 in eine Richtung erhalten, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, und hat im Wesentlichen dieselbe Form wie der dritte Rotorkern 331. Vorsprünge 332c von fünf Klauenpolen 332b sind an einer äußeren Peripherie einer Kernbasis 332a in gleichen Abständen zueinander ausgebildet. Ein Querschnitt des Vorsprungs 332c in ein Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Klauenabschnitt 332d erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des Vorsprungs 332c in Axialrichtung.
Ein Paar von Umfangsendflächen 332e und 332f des Klauenpols 332b sind flache Oberflächen, die sich in Radialrichtung erstrecken. Ein Querschnitt des Klauenpols 332b (Vorsprungs 332c) in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der Umfangswinkel jedes der Klauenpole 332b, d. h., der Winkel zwischen dem Paar von Umfangsendflächen 332e und 332f, ist kleiner als der Winkel des Spalts zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 332b.
Der vierte Rotorkern 332 wird mit dem dritten Rotorkern 331 so zusammengefügt, dass sich jeder Klauenabschnitt 332d zwischen einem entsprechenden Paar von Klauenabschnitten 331d befindet und dass sich der Ringmagnet 333 (siehe 28) in Axialrichtung zwischen der Kernbasis 331a und der Kernbasis 332a befindet (zwischen diesen liegt). Da zu diesem Zeitpunkt die Umfangsendfläche 331e des Klauenpols 331b und die Umfangsendfläche 332f des Klauenpols 332b in Axialrichtung parallel zueinander werden, bildet der Spalt zwischen den Endflächen 331e und 332f im Wesentlichen eine gerade Linie in Axialrichtung. Da die Umfangsendfläche 331f des Klauenpols 331b und die Umfangsendfläche 332e des Klauenpols 332b in Axialrichtung parallel zueinander werden bildet der Spalt zwischen den Endflächen 331f und 332e eine im Wesentlichen gerade Linie in Axialrichtung. Der Klauenpol 332b (vierte Rotorkern 332) wird mit dem dritten Rotorkern 331 und der Drehwelle 12 so zusammengefügt, dass eine axial distale Endfläche 332i des Klauenabschnitts 332d in Axialrichtung gegen eine axial distale Endfläche 321i des entsprechenden Klauenabschnitts 321d des Klauenpols 321b liegt.
Zu diesem Zeitpunkt werden das Paar aus dem ersten und zweiten Rotorkern 321 und 322, das die erste Anordnung SA1 bildet, und das Paar aus dem dritten und vierten Rotorkern 331 und 332, das die zweite Anordnung SA2 bildet, so mit der Drehwelle 12 zusammengefügt, dass sie in Umfangsrichtung in einem Abweichungswinkel θ voneinander abweichen, der ein vorbestimmter Winkel ist. Wenn die Anzahl von Polpaaren als P definiert ist (fünf in dieser Ausführungsform), ist der Abweichungswinkel θ in einem Bereich von 0 < θ ≤ 10° (als X1 in 29 dargestellt), der vorzugsweise in einem Bereich von 0 < θ ≤ 50°/P und bevorzugter in einem Bereich von 0 < θ ≤ 7° (als X2 in 29 dargestellt) liegt, der in einem Bereich von 0 < θ ≤ 335°/P liegt. Insbesondere liegt der Abweichungswinkel θ in einem Bereich von 0 < θ ≤ 4° (als X3 in 29 dargestellt), der in einem Bereich von 0 < θ ≤ 20°/P liegt.
Die Magnetisierungsrichtung des Ringmagneten 333 ist jener des Ringmagneten 323 entgegen gesetzt eingestellt. Der Außendurchmesser des Ringmagneten 333 ist gleich jenen der Kernbasen 331a und 332a. Der Ringmagnet 333 ist in Axialrichtung so magnetisiert, dass der Klauenpol 331b als zweiter Magnetpol, z. B. als Südpol, fungiert und der Klauenpol 332b als erster Magnetpol, z. B. als Nordpol, fungiert.
Der rückseitige Zusatzmagnet 334 befindet sich zwischen der Rückfläche 331g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 331b und der äußeren Umfangsfläche 332h der Kernbasis 332a. Ebenso befindet sich der rückseitige Zusatzmagnet 334 zwischen der Rückfläche 332g (radial inneren Fläche) jedes der Klauenpole 332b und der äußeren Umfangsfläche 331h der Kernbasis 331a. Ein Querschnitt jedes der rückseitigen Zusatzmagnete 334 in eine Richtung, die die Axialrichtung in rechten Winkeln schneidet, hat eine Bogenform. Der rückseitige Zusatzmagnet 334 ist so magnetisiert, dass sein Abschnitt nahe der Rückfläche 331g und sein Abschnitt nahe der äußeren peripheren Fläche 331h Südpole werden. Der rückseitige Zusatzmagnet 334 ist so magnetisiert, dass sein Abschnitt nahe der äußeren peripheren Fläche 332h und sein Abschnitt nahe der Rückfläche 332g Nordpole werden, die dieselben wie jener der Kernbasis 332a sind.
Die rückseitigen Zusatzmagnete 334 sind an einer axialen Position des Rotors 11, wo sich der Ringmagnet 333 befindet, in Axialrichtung übereinander liegend angeordnet. Mit anderen Worten, die Axiallänge jedes der rückseitigen Zusatzmagnete 334 ist so eingestellt, dass der rückseitige Zusatzmagnet 334 von den axialen Oberflächen (Paar von axial äußeren Endflächen) des Rotors 11 eine axiale Position erreicht, wo sich der Ringmagnet 323 befindet.
Der Wendepolmagnet 335 befindet sich zwischen dem Klauenpol 331b und dem Klauenpol 332b in Umfangsrichtung. Insbesondere befindet sich der erste Wendepolmagnet 335 zwischen der Umfangsendfläche 331f des Klauenpols 331b und der Umfangsendfläche 332e des Klauenpols 332b. Der zweite Wendepolmagnet 335 befindet sich zwischen der Umfangsendfläche 331e des Klauenpols 331b und der Umfangsendfläche 332f des Klauenpols 332b. Jeder der Wendepolmagnete 335 ist in Umfangsrichtung so magnetisiert, dass dieselbe Polarität des Wendepolmagneten 335 und dieselben Polaritäten der Klauenpole 331b und 332b einander zugewandt sind, d. h., so, dass ein Abschnitt des Wendepolmagneten 335 nahe dem Klauenpol 324b als Nordpol fungiert, und ein Abschnitt des Wendepolmagneten 335 nahe dem Klauenpol 323b als Südpol fungiert. Ein Spalt (nicht dargestellt), der einen Magnetflussaustritt verhindert, ist in einem Abschnitt jedes des Wendepolmagnete 335 nahe der Drehwelle 12 (radial inneren Seite des Rotors 11) vorgesehen.
Die Axiallängen H1 und H2 der ersten Anordnung SA1 und der zweiten Anordnung SA2 sind dieselben wie in 28 dargestellt.
Als nächstes wird eine Wirkungsweise des Motors 1 beschrieben, der wie oben beschrieben gestaltet ist.
Wie in der ersten Ausführungsform, wenn im Motor 1 einer Segmentleiter-(SC-)Spule 8 durch einen Stromversorgungskreis in einem Kasten 5 Antriebsstrom zugeführt wird, wird ein Magnetfeld zum Drehen des Rotors 11 in einem Stator 6 erzeugt und der Rotor 11 wird gedreht.
Der Rotor 11 des Motors 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Tandemstruktur auf, in der die erste Anordnung SA1, die das Paar aus dem ersten und zweiten Rotorkern 321 und 322 enthält, und die zweite Anordnung SA2, die das Paar aus dem dritten und vierten Rotorkern 331 und 332 enthält, aneinander laminiert sind. Das Paar aus dem ersten und zweiten Rotorkern 321 und 322 und das Paar aus dem dritten und vierten Rotorkern 331 und 332 sind in Umfangsrichtung voneinander abweichend angeordnet. Im Falle des Rotors der Lundell-Struktur eines permanenten Magnetfeldsystems, neigt ein oberflächlicher Magnetfluss des Rotors dazu, Harmonische zu enthalten, und es besteht die Gefahr, dass ein Rastmoment im Rotor durch die Harmonische erhöht wird. In dieser Ausführungsform weichen Phasen von Rastmomenten, die in dem Paar von Rotorkernen 321 und 322 und dem Paar von Rotorkernen 331 und 332 erzeugt werden, voneinander ab. Somit heben die Rastmomente, deren Phasen voneinander abweichen, einander auf, so dass ein synthetisches Rastmoment verringert ist und die Erzeugung von Vibrationen niedrig gehalten wird.
Der Abweichungswinkel θ des Paares von Rotorkernen 321 und 322 und des Paares von Rotorkernen 331 und 332 ist im Bereich von 0 < θ ≤ 50°/P (P = 5) eingestellt, wenn die Anzahl von Polpaaren als P definiert ist (fünf in dieser Ausführungsform). Gemäß dieser Ausgestaltung wird eine Verringerung der Flussverkettungsmenge auf 10% oder weniger im Bereich von X1 in 29 vermindert und das Rastmoment ist verringert. Wenn der Abweichungswinkel θ im Bereich von 0 < θ ≤ 335°/P eingestellt ist, wird eine Verringerung der Flussverkettungsmenge auf 5% oder weniger im Bereich von X2 in 29 vermindert. Ferner, wenn der Abweichungswinkel θ im Bereich von 0 < θ ≤ 20°/P eingestellt ist, wird eine Verringerung der Flussverkettungsmenge auf 1% oder weniger im Bereich von X3 in 29 vermindert.
Gemäß der siebenten Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.

(1) Die Rotorkernpaare, d. h., der erste und zweite Rotorkern 321 und 322 und der dritte und vierte Rotorkern 331 und 332, sind so angeordnet, dass die Rotorkerne 322 und 331 derselben Magnetpole benachbart sind. Das Rotorkernpaar 321 und 322 und das Rotorkernpaar 331 und 332 weichen in Umfangsrichtung voneinander ab. Da Phasen der Rastmomente, die in dem Rotorkernpaar 321 und 322 und dem Rotorkernpaar 331 und 332 erzeugt werden, voneinander abweichen, heben die Rastmomente, deren Phasen voneinander abweichen, einander auf, so dass das synthetische Rastmoment verringert ist und die Erzeugung von Vibrationen niedrig gehalten werden kann.
(2) Der Abweichungswinkel θ in Umfangsrichtung ist im Bereich von 0 < θ ≤ 10° eingestellt, der im Bereich von 0 < θ ≤ 50°/P liegt, wenn die Anzahl von Polpaaren als P definiert ist. Daher ist es möglich, die Verringerung in der Flussverkettungsmenge, d. h., die Verringerung im Drehmoment, wie in 29 dargestellt, zu vermindern und das Rastmoment zu verringern. Wenn der Abweichungswinkel θ auf 0 < θ ≤ 7° gestellt ist, also im Bereich von 0 < θ ≤ 335°/P, ist es möglich, die Verringerung in der Flussverkettungsmenge, d. h., die Verringerung im Drehmoment, wie in 29 dargestellt, weiter zu vermindern und das Rastmoment zu verringern. Wenn ferner der Abweichungswinkel θ auf 0 < θ ≤ 4° gestellt ist, also im Bereich von 0 < θ ≤ 20°/P, ist es möglich, bis die Verringerung in der Flussverkettungsmenge, d. h., die Verringerung im Drehmoment, wie in 29 dargestellt, weiter zu vermindern und das Rastmoment zu verringern.
(3) Da die Axiallängen H1 und H2 der ersten Anordnung SA1 und der zweiten Anordnung SA2 dieselben sind, werden Magnetkreise (Bahnen) des Rotorkernpaars 321 und 322 und des Rotorkernpaars 331 und 332 vollendet und die Magnetkreise sind ausgewogen. Somit wird ein Kurzschlussmagnetfluss zwischen den Magnetpolen des Rotorkernpaars 321 und 322 und des Rotorkernpaars 331 und 332 klein.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt modifiziert sein.
Obwohl die rechteckigen Zusatzrillen 21c bis 24c in der ersten Ausführungsform in distalen Enden der Klauenpole 21b bis 24b ausgebildet sind, können die Formen und dergleichen angemessen geändert werden. Wie zum Beispiel in 5A dargestellt, können Zusatzrillen 41, die jeweils eine größere Umfangsbreite als die Zusatzrillen 21c bis 24c in der ersten Ausführungsform haben, ausgebildet werden. Wie in 5B dargestellt, können gleichschenkelige dreieckige Zusatzrillen 42 ausgebildet werden. Wie in 5C dargestellt, können dreieckige Zusatzrillen 43, in welchen der eine Scheitelpunkt jedes der gleichschenkeligen Dreiecke in Umfangsrichtung verschoben ist, ausgebildet werden. Wie in 5D dargestellt, können bogenförmige Zusatzrillen 44 oder Zusatzrillen, die Bögen enthalten, ausgebildet werden. Wie in 5E dargestellt, können Zusatzrillen 45a und 45b mit unterschiedlichen Breiten an Positionen ausgebildet werden, die durch gleiche Abstände in Umfangsrichtung von einem Umfangsmittelpunkt eines Klauenpols getrennt sind. Wie in 5F dargestellt, können Zusatzrillen 46a und 46b an Positionen ausgebildet werden, die durch unterschiedliche Abstände in Umfangsrichtung von einem Umfangsmittelpunkt eines Klauenpols getrennt sind.
In der ersten Ausführungsform sind zur Einstellung der Magnetflussdichtenverteilung in der äußeren Umfangsfläche jedes der Klauenpole 21b bis 24b die Zusatzrillen 21c bis 24c ausgebildet, die sich von den distalen Enden zu den proximalen Enden erstrecken. Die Formen sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen Formen beschränkt, solange die Magnetflussdichtenverteilung eingestellt werden kann. Zum Beispiel können Durchgangslöcher, die sich durch die Klauenpole 21b bis 24b in Radialrichtung erstrecken und in den äußeren peripheren Flächen und den inneren peripheren Flächen der Klauenpole 21b bis 24b münden, ausgebildet werden. In den äußeren peripheren Flächen der Klauenpole 21b bis 24b können Vertiefungen ausgebildet sein.
Obwohl die Formen der Zusatzrillen 21c bis 24c, die in den Klauenpolen 21b bis 24b ausgebildet sind, in der ersten Ausführungsform dieselben sind, können die Formen gemäß der Position oder dergleichen des Rotorkerns angemessen geändert werden. Zum Beispiel können die Zusatzrillen 41, die in 5A dargestellt sind, im ersten Rotorkern 21 und vierten Rotorkern 24 an axialen Enden ausgebildet sein und die Zusatzrillen 44, die in 5D dargestellt sind, können im zweiten Rotorkern 22 und dritten Rotorkern 23 ausgebildet sein.
Obwohl zwei Zusatzrillen 21c bis 24c in den Klauenpolen 21b bis 24b in der ersten Ausführungsform ausgebildet sind, können eine oder drei oder mehr Zusatzrille(n) ausgebildet sein. Die Anzahl der Zusatzrillen, die in den Rotorkernen 21 bis 24 ausgebildet sind, kann entsprechend der Position oder dergleichen des Rotorkerns geändert werden.
Obwohl die Wendepolmagnete 31 in Bezug auf die Umfangsmittellinie der Klauenpole 21b bis 24b in der ersten und vierten Ausführungsform symmetrisch angeordnet sind, können die Wendepolmagnete 31 asymmetrisch angeordnet sein. Das heißt, die Klauenpole 21b bis 24b können so ausgebildet werden, dass die Schnittpunkte O1 und O2, die in 3A und 3B dargestellt sind, von der geraden Linie abweichen, die durch die Umfangsmittelpunkte von radial äußeren Seiten der Klauenpole 21b bis 24b und durch den axialen Mittelpunkt der Drehwelle 12 geht. Zum Beispiel wird die Neigung der Wendepolmagnete 31 gemäß der Drehrichtung oder der Anzahl von Umdrehungen des Rotors 11 geändert. Selbst wenn diese Ausgestaltungen verwendet werden, können dieselben Vorteile wie jene der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Obwohl jeder der Klauenpole 21b bis 24b in der ersten Ausführungsform so ausgebildet ist, dass die Umfangsmittellinie des Wendepolmagneten 31 einen Winkel in Bezug auf die Radialrichtung des Rotors 11 bildet, können die Klauenpole 21b bis 24b so ausgebildet sein, dass die Umfangsmittellinie des Wendepolmagneten 31 mit der Radialrichtung des Rotors 11 übereinstimmt.
Die Wendepolmagnete 31 und 131 können in der ersten, vierten und fünften Ausführungsform angemessen weggelassen werden.
Die rückseitigen Zusatzmagnete 26, 27, 29 und 30 können in der ersten und vierten Ausführungsform angemessen weggelassen werden.
Obwohl die Ringmagnete 25 und 28 in der ersten und vierten Ausführungsform als Feldmagnete verwendet werden, können mehrere flache plattenförmige Permanentmagnete in Umfangsrichtung angeordnet sein, um Magnetfelder in den Klauenpolen 21b bis 24b zu erzeugen. Ein scheibenförmiger Permanentmagnet kann zwischen einem Paar von Kernbasen in Axialrichtung eingesetzt werden, um Magnetfelder in den Klauenpolen 21b bis 24b zu erzeugen.
Obwohl sich der Wendepolmagnet 31 in der ersten und vierten Ausführungsform zwischen den Klauenpolen 21b und 22b oder zwischen den Klauenpolen 23b und 24b befindet, kann die Form der Wendepolmagnete der Position entsprechend geändert werden.
Obwohl sich jeder der Wendepolmagnete 31 in der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform von der axial äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 21 zur axial äußeren Endfläche des vierten Rotorkerns 24 erstreckt, können mehrere Wendepolmagnete in Axialrichtung angeordnet sein.
Obwohl jede der radial inneren Endflächen 21f und 22f der Klauenpole 21b und 22b in der zweiten Ausführungsform durch zwei flache Oberflächen ausgebildet ist, wie in 7A und 7B dargestellt, kann die Form der inneren Umfangsfläche angemessen geändert werden. Wie zum Beispiel in 10A dargestellt, kann jede der radial inneren Endflächen 22f zu einer Form ausgebildet werden, die flache Abschnitte enthält, die der Kernbasis zugewandt sind. Wie in 10B dargestellt, kann die radial innere Endfläche 22f bei Betrachtung in Axialrichtung durch zwei gekrümmte, bogenförmige Oberflächen ausgebildet sein. Wie in 10C dargestellt, können die Umfangslängen von zwei flachen Oberflächen, die die radial innere Endfläche 22f bilden, zum Beispiel entsprechend der Drehrichtung des Rotors 11 unterschiedlich sein. Wie in 10D dargestellt, kann ein zentraler Abschnitt der radial inneren Endfläche 22f die radial äußere Endfläche 22e erreichen. Obwohl 10A bis 10D den Klauenpol 22b zeigen, können die Klauenpole 21b, 23b und 24b natürlich auf gleiche Weise geändert werden.
In der dritten Ausführungsform, wie zum Beispiel in 12B dargestellt, ragt der Umfangsmittelpunkt des Klauenabschnitts 41d radial nach innen und der Scheitelpunkt des Klauenabschnitts 41d kommt mit der Kernbasis 42a in Kontakt. Als Alternative, wie in 14A zum Beispiel dargestellt, kann der Klauenabschnitt 41d flach ausgebildet sein, so dass sein Umfangsmittelpunkt vom Wendepolmagneten 51a nicht radial nach innen ragt, und der Umfangsmittelpunkt des Klauenabschnitts 41d kann von der Kernbasis 42a getrennt sein. Ferner kann ein Abschnitt zwischen den zwei Wendepolmagneten 51a radial nach außen vertieft sein, wie in 14B dargestellt.
Obwohl die Wendepolmagnete 51a bis 51d in der dritten Ausführungsform in Bezug auf die Umfangsmittellinie der Klauenpole 41b bis 44b symmetrisch angeordnet sind, können die Wendepolmagnete 51a bis 51d asymmetrisch angeordnet sein. Neigungen der Wendepolmagnete 51a bis 51d werden entsprechend der Drehrichtung oder der Anzahl von Umdrehungen des Rotors 11 geändert. Gemäß dieser Ausgestaltung können auch dieselben Vorteile wie jene der dritten Ausführungsform erzielt werden
Obwohl die Ringmagnete 28 und 29 in der zweiten und dritten Ausführungsform als Feldmagnete verwendet werden, können mehrere flache plattenförmige Permanentmagneten in Umfangsrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern in den Klauenpolen 41b bis 44b angeordnet sein. Ein scheibenförmiger Permanentmagnet kann zwischen einem Paar von Kernbasen in Axialrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern in den Klauenpolen 41b bis 44b eingesetzt sein.
In der vierten Ausführungsform ist die Umfangsbreite L1 des proximalen Endes jedes der Klauenpole 21b und 24b schmäler gestaltet als die Umfangsbreite L2 des proximalen Endes jedes der Klauenpole 22b und 23b, wodurch die Menge an Magnetfluss, die zwischen den Klauenpolen von der Kernbasis strömt, eingestellt wird. Als Alternative, wenn die Menge an Magnetfluss, die zwischen der Kernbasis und dem Klauenpol hindurchgeht, eingestellt werden kann, kann eine Querschnittsfläche (Querschnittsfläche in Umfangsrichtung) eines Abschnitts des Klauenpols, der sich von der Kernbasis in Umfangsrichtung nach außen erstreckt, eingestellt werden. Zum Beispiel können die Axialbreiten von Abschnitten von proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b der Rotorkerne 21 und 24 an axialen Enden, die sich in Umfangsrichtung von den Kernbasen 21a und 24a nach außen erstrecken, schmäler gestaltet werden als die Axialbreiten von proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b der anderen Rotorkerne 22 und 23. Die Umfangsbreiten und die Axialbreiten der proximalen Enden der Klauenpole 21b und 24b können schmäler gestaltet werden als die Umfangsbreiten und die Axialbreiten der proximalen Enden der Klauenpole 22b und 23b.
In der fünften Ausführungsform haben alle Klauenabschnitte 121d bis 124d der Klauenpole 121b bis 124b dieselben Formen. Wenn jedoch die Oberflächen der radial äußeren Endflächen 121h bis 124h der Klauenabschnitte 121d bis 124d jeweils gleich sind, können sich die Formen der Klauenabschnitte 121d bis 124d voneinander unterscheiden.
In der fünften Ausführungsform erstrecken sich die Wendepolmagnete 127 und 128, die sich zwischen den Klauenpolen 121b bis 124b befinden, von der axialen Endfläche 121k des Rotorkerns 121 an einer axialen Seite zur anderen axialen Endfläche 124k des Rotorkerns 124 an der anderen axialen Seite, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, eine derartige Ausgestaltung zu verwenden, dass ein Wendepolmagnet in mehrere Teile (zum Beispiel entsprechend der Anzahl von Rotorkernpaaren) unterteilt ist und in Axialrichtung angeordnet ist.
Obwohl das Paar aus dem ersten und zweiten Rotorkern 121 und 122 und das Paar aus dem dritten und vierten Rotorkern 123 und 124 mit der Drehwelle 12 in der fünften Ausführungsform so zusammengefügt sind, dass die Rotorkerne in Axialrichtung aneinander laminiert sind, können mehrere Rotorkernpaare mit der Drehwelle 12 zusammengefügt sein.
Die Querschnittsflächen der proximalen Enden der Klauenpole 121b und 124b der Rotorkerne 121 und 124 an den axialen Enden, d. h., die Querschnittsflächen der Vorsprünge 121c und 124c sind in der fünften Ausführungsform durch Ändern der Umfangswinkel H1 und H3 (Breiten) der Vorsprünge 121c bis 124c breiter gestaltet als die Querschnittsflächen der proximalen Enden der Klauenpole 122b und 123b der anderen Rotorkerne 122 und 123, d. h., Querschnittsflächen der Vorsprünge 122c und 123c, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können die Querschnittsflächen der Vorsprünge 121c und 124c durch Ändern der axialen Stärken der Vorsprünge 121c bis 124c breiter als die Querschnittsflächen der Vorsprünge 122c und 123c gestaltet werden.
In der fünften und siebenten Ausführungsform ist jedes der Paare aus ersten Rotorkernen 121 und 321 und zweiten Rotorkernen 122 und 322 und ist jedes der Paare aus dritten Rotorkerne 123 und 323 und vierten Rotorkernen 124 und 324 mit einem einzigen Ringmagneten 125, 126, 325 und 326 als Feldmagneten versehen, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, eine solche Ausgestaltung zu verwenden, dass mehrere geteilte Permanentmagneten zwischen den Kernbasen 121a und 122a (321a und 322a) des Rotorkernpaares 121 und 122 (321 und 322) und den Kernbasen 123a und 124a (323a und 324a) des Rotorkernpaares 123 und 124 (323 und 324) in Axialrichtung um die Drehwelle 12 angeordnet ist.
Obwohl in den fünften bis siebenten Ausführungsformen nicht erwähnt, können die ersten bis vierten Rotorkerne 121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324 und der Ankerkern 7 zum Beispiel durch Laminieren magnetischer Metallplatten oder durch Formen magnetischen Pulvers ausgebildet werden.
Bei dem Rotor 11 des sechsten Ausführungsform können der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 weggelassen werden, der erste und zweite Wendepolmagnet 226 und 227 kann weggelassen werden, oder es können sowohl der erste und zweite rückseitige Zusatzmagnet 224 und 225 wie auch der erste und zweite Wendepolmagnet 226 und 227 weggelassen werden.
Obwohl der Rotor 11 in der sechsten Ausführungsform einen Satz aus dem Rotorkernpaar und den Magneten 223 und 227 aufweist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung begrenzt und der Rotor kann eine Tandemstruktur aufweisen, in der mehrere Sätze in Axialrichtung aufeinander laminiert sind. Zum Beispiel enthält ein Rotor 231, der in 25 dargestellt ist, zwei Sätze von Magneten 223 bis 227. Das heißt, von dem ersten und zweiten Rotorkern 221 und 222 sind jeweils zwei vorgesehen, die zwei zweiten Rotorkerne 22 liegen in Axialrichtung aneinander und die Rotorkerne sind so aufeinander laminiert, dass die ersten Rotorkerne 21 axial außerhalb liegen. Die Klauenpole 221b und 222b sind so konfiguriert, dass die Magnetpole, die in Axialrichtung angeordnet sind, dieselben Polaritäten haben. In der Ausgestaltung, die in 25 dargestellt ist, ist auch die Axiallänge Hr des gesamten Rotors 231, d. h., die Länge von der axial äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 221, der an der oberen Seite in der Zeichnung liegt, zur axial äußeren Endfläche des ersten Rotorkerns 221, die an der unteren Seite liegt, größer eingestellt als die Axiallänge Hs des Ankerkerns 7 des Stators 6 und es können dieselben Vorteile wie jene der sechsten Ausführungsform erzielt werden.
In dem Rotor 231 mit einer solchen Tandemstruktur sind die Kernbasis 221a des ersten Rotorkerns 221 und die Kernbasis 222a des zweiten Rotorkerns 222 in Axialrichtung angeordnet. Gemäß der in 25 dargestellten Struktur der Kernbasen 221a und 222a, die in Axialrichtung angeordnet sind, ist die axiale Stärke T1 jeder der Kernbasen 221a, die an beiden Enden in Axialrichtung liegen, stärker als die axiale Stärke T2 der Kernbasis 222a, die an der inneren Seite in Axialrichtung liegt. Da die axial äußere Endfläche der Kernbasis 221a nach außen weist, entsteht an dieser leicht ein Magnetflussaustritt. Da jedoch gemäß der in 25 dargestellten Struktur die axiale Stärke der Kernbasis 221a vergrößert ist, wird die magnetische Sättigung in der Kernbasis 221a niedrig gehalten. Infolgedessen ist es möglich, die Erzeugung eines Magnetflussaustrittes von der axial äußeren Endfläche der Kernbasis 221a niedrig zu halten.
Obwohl die axiale Stärke T1 der Kernbasis 221a in der in 25 dargestellten Ausgestaltung stärker eingestellt ist als die axiale Stärke T2 der Kernbasis 222a, kann die axiale Stärke T1 der Kernbasis 221a dünner eingestellt sein als die axiale Stärke T2 der Kernbasis 222a. Obwohl die zwei Sätze des Rotorkernpaars und der Magnete 223 bis 227 in dieser Ausgestaltung vorgesehen sind, ist die Anzahl von Sätzen nicht darauf beschränkt und es können drei oder mehr Sätze verwendet werden.
In der sechsten Ausführungsform können die Form und die Anzahl der Klauenpole 221b und 222b entsprechend der Ausgestaltung angemessen geändert werden.
Obwohl ein Wickelverfahren des Stators 6 um die Zähne in der sechsten Ausführungsform nicht ausdrücklich erwähnt ist, kann eine konzentrierte Wicklung oder verteilte Wicklung verwendet werden.
Obwohl in der siebenten Ausführungsform nicht ausdrücklich erwähnt, wenn ein kleinstes gemeinsames Vielfaches der Anzahl von Magnetpolen des Rotors 11 und der Anzahl von Schlitzen des Stators 6 als MS definiert ist und n auf 1 oder 2 eingestellt ist, ist bevorzugt, dass θ in einem Bereich von 180° × n/MS – 5° ≤ θ ≤ 180° × n/MS + 5° eingestellt ist. Wenn zum Beispiel das kleinste gemeinsame Vielfache MS auf 12 eingestellt ist und n auf 1 eingestellt ist, ist der Abweichungswinkel θ in einem Bereich von 10° ≤ θ ≤ 20° (Y1 in 30) eingestellt. Wenn das kleinste gemeinsame Vielfache MS auf 12 eingestellt ist und n auf 2 eingestellt ist, ist der Abweichungswinkel θ in einem Bereich von 40° ≤ θ ≤ 50° (Y2 in 30) eingestellt. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, das Rastmoment auf 50% zu verringern, wie in 30 dargestellt.
In der siebenten Ausführungsform sind die Anordnung SA1, die das Rotorkernpaar 321 und 322 enthält, und die Anordnung SA2, die das Rotorkernpaar 331 und 332 enthält, aneinander laminiert und die Anzahl laminierter Anordnungen ist zwei wie bei der Tandemstruktur. Die Anzahl laminierter Anordnungen kann jedoch angemessen auf drei oder mehr geändert werden, wie zum Beispiel in 31 dargestellt.
In der siebenten Ausführungsform sind die Axiallänge der ersten Anordnung SA1, die das Rotorkernpaar 321 und 322 enthält, d. h., die Länge zwischen axialen Endflächen der Rotorkerne 321 und 322, und die Axiallänge der zweiten Anordnung SA2, die das Rotorkernpaar 331 und 332 enthält, d. h., die Länge zwischen den axialen Endflächen der Rotorkerne 331 und 332, dieselben, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können die Axiallänge der ersten Anordnung SA1 und der Axiallänge der zweiten Anordnung SA2 unterschiedlich sein. Ebenso können in einer Ausgestaltung, in der zum Beispiel drei oder mehr Anordnungen, die jeweils ein Rotorkernpaar haben, aneinander laminiert sind, die Axiallängen der Rotorkernpaare unterschiedlich sein. Gemäß einem Rotor 11, der zum Beispiel in 31 dargestellt ist, bilden Rotorkerne 341 und 342 eine dritte Anordnung SA3, bilden Rotorkerne 343 und 344 eine vierte Anordnung SA4 und bilden Rotorkerne 345 und 346 eine fünfte Anordnung SA5. Jeder der Rotorkerne 341 bis 346 enthält mehrere Klauenpole 341b bis 346b. Wendepolmagnete 350, 351 und 352 sind zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole 341b bis 346b angeordnet. Der Abweichungswinkel θ zwischen den Rotorkernen 341 und 346 in Umfangsrichtung, d. h., der Abweichungswinkel θ zwischen den Anordnungen SA3, SA4 und SA5 ist in einem Bereich von 0 < θ ≤ θm eingestellt, wenn die Umfangsbreite der Wendepolmagnete 350, 351 und 352 als θm definiert ist. Wenn die Axiallängen der Anordnungen SA3, SA4 und SA5 dieselben sind, sind die Magnetkreise (Bahnen) jedes Rotorkernpaares vollständig und ausgewogen. Somit ist ein Kurzschlussmagnetfluss zwischen den Magnetpolen des Rotorkernpaars klein. Wenn jedoch die Axiallängen L3, L4 und L5 der Anordnungen SA3, SA4 und SA5 unterschiedlich sind, besteht eine Neigung, dass ein Kurzschlussmagnetfluss erhöht ist. In diesem Fall ist durch Verringern des Abweichungswinkels θ auf die Umfangsbreiten θm der Wendepolmagnete 350, 351 und 352 oder weniger, möglich, den Kurzschlussmagnetfluss vom ersten Magnetpol zum zweiten Magnetpol, wie als Z1 in 32 dargestellt, durch eine Gleichrichterwirkung des Magnetflusses zu verringern, die durch die Wendepolmagnete 350, 351 und 352 verursacht wird. Durch Einstellen des Abweichungswinkels θ in einem Bereich von 0 < θ ≤ θm/2 ist es möglich, den Kurzschlussmagnetfluss vom ersten Magnetpol zum zweiten Magnetpol, wie als Z2 in 32 dargestellt, durch eine Gleichrichterwirkung des Magnetflusses weiter zu verringern, die durch die Wendepolmagnete 50, 51 und 52 verursacht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5-43749 [0002]

Claims

Rotor mit einer Axialrichtung, umfassend: zumindest ein Rotorkernpaar, das in Axialrichtung angeordnet ist; und einen Feldmagneten, der zwischen den Rotorkernen angeordnet und in Axialrichtung magnetisiert ist, wobei jeder der Rotorkerne mehrere Klauenpole enthält, die sich in Axialrichtung erstrecken, und jeder der Rotorkerne einen Magnetflusssteuerabschnitt enthält, der angemessen einen Magnetfluss veranlasst, zu den Klauenpolen zu fließen.
Rotor nach Anspruch 1, wobei jeder der Rotorkerne des Weiteren eine scheibenförmige Kernbasis enthält, die Klauenpole sich in eine Radialrichtung des Rotors von einem Außenumfang der Kernbasis erstrecken und sich in Axialrichtung erstrecken, jeder der Klauenpole bei Betrachtung in Radialrichtung in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, zumindest das Rotorkernpaar so angeordnet ist, dass die Klauenpole jedes der Rotorkerne sich in einander entgegen gesetzte Richtungen in Axialrichtung erstrecken und die Klauenpole der Rotorkerne abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind, und die Magnetflusssteuerabschnitte Magnetflussbegrenzungsabschnitte sind, die an distalen Enden der Klauenpole ausgebildet sind und sich nach außen in Radialrichtung öffnen.
Rotor nach Anspruch 2, wobei jeder der Magnetflussbegrenzungsabschnitte eine Zusatzrille ist, die sich von einem ein distalen Ende zu einem proximalen Ende des Klauenpols erstreckt und sich von einer äußeren peripheren Fläche zu einer inneren peripheren Fläche des Klauenpols erstreckt.
Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwei oder mehr Magnetflussbegrenzungsabschnitte an einem distalen Ende jedes der Klauenpole in Umfangsrichtung ausgebildet sind.
Rotor nach Anspruch 1, wobei jeder der Rotorkerne ferner eine scheibenförmige Kernbasis enthält, die Klauenpole sich in eine Radialrichtung des Rotors von einer äußeren Peripherie der Kernbasis erstrecken und sich in Axialrichtung erstrecken, zumindest das Rotorkernpaar so angeordnet ist, dass die Klauenpole jedes der Rotorkerne sich in einander entgegen gesetzte Richtungen in Axialrichtung erstrecken und die Klauenpole der Rotorkerne abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind, der Rotor des Weiteren mehrere Wendepolmagnete enthält, die jeweils zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole angeordnet sind, die Wendepolmagnete so magnetisiert sind, dass jede ihrer Oberfläche, die einem Klauenpol in Umfangsrichtung zugewandt ist, dieselbe Polarität wie der zugewandte Klauenpol hat, und jeder der Magnetflusssteuerabschnitte ein Magnetflussleitungsabschnitt ist, der an einem distalen Ende des Klauenpols ausgebildet ist und den Magnetfluss des Wendepolmagneten zu einer äußeren peripheren Fläche des Klauenpols leitet.
Rotor nach Anspruch 5, wobei jeder der Magnetflussleitungsabschnitte eine radial innere Endfläche und eine radial äußere Endfläche enthält, die radial innere Endfläche Umfangsenden und einen zentralen Umfangsabschnitt enthält, und ein Abstand zwischen dem zentralen Umfangsabschnitt und der radial äußeren Endfläche in Radialrichtung kleiner ist als ein Abstand zwischen den Umfangsenden und der radial äußeren Endfläche in Radialrichtung.
Rotor nach Anspruch 6, wobei zumindest zwei Paare Rotorkerne in Axialrichtung angeordnet sind und Umfangsbreiten von proximalen Enden von Klauenpolen, die zu den Rotorkernen gehören, die an axialen Enden angeordnet sind, schmäler sind als Umfangsbreiten von proximalen Enden von Klauenpolen, die zu den anderen Rotorkernen gehören.
Rotor nach Anspruch 5, wobei ein zentraler Umfangsabschnitt des Magnetflussleitungsabschnitts in Radialrichtung nach innen ragt.
Rotor nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei Paare Rotorkerne in Axialrichtung angeordnet sind, die Rotorkerne so angeordnet sind, dass die Rotorkerne, die dieselbe Polarität aufweisen, benachbart sind, der Magnetflusssteuerabschnitt jedes proximale Ende des Klauenpols ist und eine Querschnittsfläche in Umfangsrichtung des proximalen Endes der Klauenpole, die zu den Rotorkernen gehören, die an axialen Enden angeordnet sind, schmäler ist als die Querschnittsfläche in Umfangsrichtung der proximalen Enden der Klauenpole, die zu den anderen Rotorkernen gehören.
Rotor nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend einen Zusatzmagneten, der zwischen dem Klauenpol des ersten jedes der Rotorkernpaare und der Kernbasis des zweiten Rotorkernpaares angeordnet ist, wobei der Zusatzmagnet so magnetisiert ist, dass ein Abschnitt des Zusatzmagneten nahe dem Klauenpol dieselbe Polarität wie der Klauenpol hat und dass ein Abschnitt des Zusatzmagneten nahe der Kernbasis dieselbe Polarität hat wie die Kernbasis.
Rotor nach Anspruch 9 oder 10, des Weiteren umfassend mehrere Wendepolmagnete, die jeweils zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole angeordnet sind, wobei jeder der Wendepolmagnete so magnetisiert ist, dass eine Oberfläche der Wendepolmagnete, die dem Klauenpol in Umfangsrichtung zugewandt ist, dieselbe Polarität wie der zugewandte Klauenpol hat.
Rotor nach Anspruch 11, wobei sich jeder der Wendepolmagnete von einer axial äußeren Endfläche des Rotorkerns, die sich an einem ersten Ende in Axialrichtung befindet, zu einer axial äußeren Endfläche des Rotorkerns erstreckt, die sich an einem zweiten Ende in Axialrichtung befindet.
Rotor nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei Rotorkernpaare in Axialrichtung angeordnet sind, die Rotorkerne so angeordnet sind, dass die Rotorkerne, die dieselbe Polarität aufweisen, benachbart sind, der Rotor des Weiteren Wendepolmagnete enthält, die jeweils zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole angeordnet sind, jeder der Wendepolmagnete so magnetisiert ist, dass seine Oberfläche, die dem Klauenpol in Umfangsrichtung zugewandt ist, dieselbe Polarität wie der zugewandte Klauenpol hat und der Klauenpol jedes Rotorkerns so ausgebildet ist, dass Umfangsmittellinien der zwei Wendepolmagnete, die sich an beiden Seiten in Umfangsrichtung befinden, einen Winkel in Bezug auf eine Radialrichtung des Rotors haben.
Rotor nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei Rotorkernpaare in Axialrichtung angeordnet sind, die Rotorkerne so angeordnet sind, dass die Rotorkerne, die dieselbe Polarität aufweisen, benachbart sind, der Magnetflusssteuerabschnitt jedes proximale Ende des Klauenpols ist und eine Querschnittsfläche in Umfangsrichtung der proximalen Enden der Klauenpole, die zu den Rotorkernen gehören, die sich an axialen Enden befinden, breiter ist als eine Querschnittsfläche in Umfangsrichtung der proximalen Enden der Klauenpole, die zu den anderen Rotorkernen gehören.
Rotor nach Anspruch 14, wobei alle radial äußeren Endflächen der Klauenpole dieselben Formen haben.
Rotor nach Anspruch 14 oder 15, des Weiteren umfassend mehrere Wendepolmagnete, die jeweils zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Klauenpole angeordnet sind, wobei jeder der Wendepolmagnete so magnetisiert ist, dass eine Oberfläche der Wendepolmagneten, die einem Klauenpol in Umfangsrichtung zugewandt ist, dieselbe Polarität wie der zugewandte Klauenpol hat.
Rotor nach Anspruch 16, wobei jeder der Wendepolmagnete sich von einer axial äußeren Endfläche des Rotorkerns, die sich an einem erste Ende in Axialrichtung befindet, zu einer axial äußeren Endfläche des Rotorkerns erstreckt, die sich an einem zweiten Ende in Axialrichtung befindet.
Motor umfassend: den Rotor nach Anspruch 1 und einen Stator, um den eine Spule gewickelt ist, wobei der Stator einen ringförmigen Statorkern hat, der sich außerhalb des Rotors in seiner Radialrichtung befindet, wobei der Magnetflusssteuerabschnitt der Rotorkern ist und eine Axiallänge des Rotorkerns des Rotors größer ist als eine Axiallänge des Statorkerns.
Motor nach Anspruch 18, wobei Zusatzmagnete sich an Rückflächen der Klauenpole befinden, die Klauenpole eines ersten Rotorkerns jedes Paares der Rotorkerne sich in Axialrichtung zu einer axial äußeren Endfläche eines zweiten Rotorkerns des Paares erstrecken und die Klauenpole der zweiten Rotorkerne sich zu axial äußeren Endflächen der ersten Rotorkerne in Axialrichtung erstrecken.
Motor nach Anspruch 18 oder 19, wobei zumindest zwei Rotorkernpaare in Axialrichtung angeordnet sind, und axiale Stärken der Rotorkerne, die sich an axialen Enden befinden, Stärker sind als axiale Stärken der anderen Rotorkerne.
Rotor mit einer Axialrichtung und einer Radialrichtung, umfassend mehrere Rotorkernpaare, die in Axialrichtung angeordnet sind, und Feldmagnete, von welchen sich jeder zwischen den Rotorkernen eines Paares befindet und in Axialrichtung magnetisiert ist, wobei jeder der Rotorkerne eine scheibenförmige Kernbasis enthält und mehrere Klauenpole, die sich in Radialrichtung von einer äußeren Peripherie der Kernbasis erstrecken und die sich in Axialrichtung erstrecken, erste und zweite Rotorkerne jedes Paares der Rotorkerne so angeordnet sind, dass die Klauenpole des ersten Rotorkerns und die Klauenpole des zweiten Rotorkerns sich in einander entgegen gesetzte Richtungen in Axialrichtung erstrecken und dass die Klauenpole des ersten Rotorkerns und die Klauenpole des zweiten Rotorkerns abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind, und die Rotorkerne, die dieselbe Polarität aufweisen, benachbart und so angeordnet sind, dass die Rotorkerne in Umfangsrichtung voneinander abweichen.
Motor umfassend den Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und 21.