DE102014115563A1

DE102014115563A1 - Rotor und Motor

Info

Publication number: DE102014115563A1
Application number: DE201410115563
Authority: DE
Inventors: LTD. Tsuchiya Takahiro c/o ASMO Co.; LTD. Morita Chie c/o ASMO Co.; Yoji c/o ASMO Co. LTD. Yamada; Ltd. Kato Shigemasa c/o ASMO Co.; LTD. Mikami Koji c/o ASMO CO.
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN104600888B; US9762097B2; CN104600888A; US20150115760A1

Abstract

Ein Rotor weist einen ersten Rotorkern, einen zweiten Rotorkern, einen ersten Magneten, einen zweiten Magneten und einen ringförmigen Magneten auf. Der erste Magnet ist zwischen ersten Erweiterungen des ersten Rotorkerns angeordnet. Der ringförmige Magnet, der zwischen zweiten Erweiterungen des zweiten Rotorkerns angeordnet ist, wird zwischen der ersten Kernbasis und der zweiten Kernbasis gehalten. Der erste Magnet und der zweite Magnet sind einstückig ausgebildet.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor und einen Motor.
Im Stand der Technik wird ein Rotor mit einer Folgepolstruktur in einem Motor verwendet (siehe beispielsweise die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-327139 ). Der Rotor weist einen Rotorkern, der mit einstückig ausgebildeten ausgeprägten Polen versehen ist, und Dauermagnete auf, die in dem Rotorkern in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Dauermagnete fungieren als erste Magnetpole. Die ausgeprägten Pole sind zwischen den Dauermagneten angeordnet. Ferner fungieren die ausgeprägten Pole als zweite Magnetpole.
Ein Rotor mit einer Folgepolstruktur ermöglicht eine Verkleinerung der Zahl der Dauermagnete und ist daher überlegen, da die Kosten für den Motor gesenkt werden können. Jedoch ist die magnetomotorische Kraft jedes ausgeprägten Pols kleiner als die magnetomotorische Kraft der Dauermagnete. Somit entsteht ein Unterschied zwischen der Stärke des Magnetfelds, das von den Magnetpolen der ausgeprägten Pole an den Zähnen des Stators erzeugt wird, und der Stärke des Magnetfelds, das von den Magnetpolen der Dauermagnete an den Zähnen des Stators erzeugt wird. Dadurch wird die Drehleistung des Motors herabgesetzt.
Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-110181 beschreibt ein Beispiel für einen Rotor, der einen ersten Rotorkern und einen zweiten Rotorkern aufweist, die in der axialen Richtung übereinander gestapelt sind. Der erste Rotorkern und der zweite Rotorkern weisen jeweils ausgeprägte Pole auf, die in der Umfangsrichtung in allgemein gleichen Winkelabständen angeordnet sind. Die ausgeprägten Pole erstrecken sich jeweils in der radialen Richtung (der Richtung, die senkrecht ist zu axialen Richtung der Drehwelle). In jedem von den ersten und zweiten Rotorkernen sind in der Umfangsrichtung Dauermagnete zwischen ausgeprägten Polen angeordnet. Ein ringförmiger Magnet, der in der axialen Richtung magnetisiert ist, ist in der axialen Richtung zwischen dem ersten Rotorkern und dem zweiten Rotorkern angeordnet. Der ringförmige Magnet wird zwischen dem ersten Rotorkern und dem zweiten Rotorkern gehalten. Erste Dauermagnete, die zwischen den ausgeprägten Polen des ersten Rotorkerns angeordnet sind, sind so angeordnet, dass erste Magnetpole (z.B. S-Pole) dem Stator zugewandt sind. Somit fungieren die ausgeprägten Pole des ersten Rotorkerns als zweite Magnetpole (z.B. N-Pole). Ferner sind zweite Dauermagnete, die zwischen den ausgeprägten Polen des zweiten Rotorkerns angeordnet sind, so angeordnet, dass erste Magnetpole (z.B. N-Pole) dem Stator zugewandt sind. Somit fungieren die ausgeprägten Pole des zweiten Rotorkerns als zweite Magnetpole (z.B. S-Pole). Die ausgeprägten Pole und die zweiten Dauermagnete des ersten Rotorkerns weisen die gleiche Polarität auf wie die zweiten Dauermagnete und sind in der axialen Richtung gleich ausgerichtet. Die ausgeprägten Pole und die zweiten Dauermagnete des zweiten Rotorkerns weisen die gleiche Polarität auf wie die ersten Dauermagnete und sind in der axialen Richtung gleich ausgerichtet. Somit fungieren die ausgeprägten Pole des ersten Rotorkerns und die ausgeprägten Pole des zweiten Rotorkerns als unterschiedliche Magnetpole. Infolgedessen wird die Stärke des magnetischen Feldes des N-Pols mit der Stärke des magnetischen Feldes des S-Pols ausgeglichen. Dadurch wird die Drehleistung verbessert.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Rotor wie der oben beschriebene weist Rotorkerne, Dauermagnete, die zwischen ausgeprägten Polen der Rotorkerne angeordnet sind, und einen ringförmigen Magneten auf, der in der axialen Richtung zwischen den Rotorkernen gehalten wird. Dadurch wird die Zahl der Bauteile vergrößert.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Rotor und einen Motor zu schaffen, die Vergrößerungen der Zahl der Bauteile beschränken.
Um das genannte Ziel zu erreichen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Rotor, der einen ersten Rotorkern, einen zweiten Rotorkern, einen ersten Magneten, einen zweiten Magneten und einen ringförmigen Magneten aufweist. Der erste Rotorkern weist eine erste Kernbasis und mehrere erste Erweiterungen auf, die an einem Außenumfangsabschnitt der ersten Kernbasis angeordnet sind. Die ersten Erweiterungen sind in einer Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet und erstrecken sich in einer radialen Richtung. Der zweite Rotorkern weist eine zweite Kernbasis und mehrere zweite Erweiterungen auf, die an einem Außenumfangsabschnitt der zweiten Kernbasis angeordnet sind. Die zweiten Erweiterungen sind in der Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet und erstrecken sich in der radialen Richtung. Jede von den zweiten Erweiterungen ist zwischen entsprechenden ersten Erweiterungen angeordnet, wenn sie in einer axialen Richtung betrachtet werden. Der erste Magnet ist zwischen den ersten Erweiterungen des ersten Rotorkerns angeordnet und fungiert als ein zweiter Magnetpol. Der erste Magnet bewirkt, dass die ersten Erweiterungen als erste Magnetpole fungieren. Der zweite Magnet ist zwischen den zweiten Erweiterungen des zweiten Rotorkerns angeordnet und fungiert als erste Magnetpole. Der zweite Magnet bewirkt, dass die zweiten Erweiterungen als zweite Magnetpole fungieren. Der ringförmige Magnet wird zwischen der ersten Kernbasis und der zweiten Kernbasis gehalten. Der ringförmige Magnet ist in der radialen Richtung vom ersten Magneten und vom zweiten Magneten aus zu einer inneren Seite hin angeordnet, der ringförmige Magnet weist in der axialen Richtung zwei Seitenflächen auf, die sich senkrecht zu inneren Oberflächen der ersten und zweiten Magnete erstrecken und nahe an der ersten Kernbasis und der zweiten Kernbasis liegen. Der ringförmige Magnet ist in der axialen Richtung magnetisiert. Der erste Magnet und der zweite Magnet sind einstückig ausgebildet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor, der einen Feldmagneten aufweist, der mindestens einen Abschnitt einer Außenumfangsfläche des Rotors bildet. Der Feldmagnet wird von einem Bondmagneten gebildet. Der Feldmagnet weist eine Lücke auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung mag zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen und die begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine Querschnittsdarstellung eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines in 1 dargestellten Rotors ist;
3 eine Querschnittsdarstellung des in 2 dargestellten Rotors ist;
4 eine perspektivische Explosionsansicht des in 2 dargestellten Rotors ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines in 4 dargestellten integralen Magneten ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines in 4 dargestellten ringförmigen Magneten ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der ersten Ausführungsform ist;
8 eine perspektivische Explosionsansicht des in 7 dargestellten Rotors ist;
9 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Verfahren zum Formen eines in 7 dargestellten integralen Magneten darstellt;
10 eine Skizze ist, die eine Magnetisierungsrichtung eines Dauermagneten in einem weiteren Beispiel der ersten Ausführungsform darstellt;
11 eine Skizze ist, die eine Magnetisierungsrichtung eines Dauermagneten in einem weiteren Beispiel der ersten Ausführungsform darstellt;
12 eine Skizze ist, die eine Magnetisierungsrichtung eines Dauermagneten in einem weiteren Beispiel der ersten Ausführungsform darstellt;
13 eine perspektivische Darstellung eines Rotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
14 eine perspektivische Explosionsansicht des in 13 dargestellten Rotors ist;
15 eine Seitenansicht des in 13 dargestellten Rotors ist;
16 eine Draufsicht ist, die darstellt, wie die in 13 dargestellten ersten und zweiten Rotorkerne gestapelt werden;
17 eine Seitenansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der zweiten Ausführungsform ist;
18 eine Seitenansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der zweiten Ausführungsform ist;
19 eine perspektivische Ansicht eines bürstenlosen Motors in einer dritten Ausführungsform ist;
20 eine Teildraufsicht auf einen in 19 dargestellten Rotor ist;
21 ein Graph ist, der das Haltemoment im Motor von 19 zeigt;
22 eine Seitenansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der dritten Ausführungsform ist;
23 eine perspektivische Ansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der dritten Ausführungsform ist;
24 eine Draufsicht auf den in 23 dargestellten Rotor ist;
25 eine kombinierte Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 24 ist;
26 eine perspektivische Explosionsansicht des in 23 dargestellten Rotors ist;
27 eine perspektivische Ansicht eines Rotors in einem weiteren Beispiel der dritten Ausführungsform ist; und
28 eine perspektivische Explosionsansicht des in 27 dargestellten Rotors ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Nun wird eine erste Ausführungsform eines Motors beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, weist ein bürstenloser Motor 11 einen Motormantel 12 auf. Der Motormantel 12 weist ein Jochgehäuse 13, das röhrenförmig ist und ein geschlossenes Ende aufweist, und eine Endplatte 14 auf, die eine vordere (in 1 links) Öffnung des Jochgehäuses 13 verschließt. Das Jochgehäuse 13 ist beispielsweise aus magnetischem Eisen gebildet. Ferner ist die Endplatte 14 beispielsweise aus einem nicht-magnetischen Harzmaterial gebildet.
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Stator 16 an der Innenumfangsfläche des Jochgehäuses 13 fixiert. Der Stator 16 weist Zähne 17, die sich in der radialen Richtung zur Innenseite hin erstrecken, und Spulen 18 auf, die um die Zähne 17 gewickelt sind.
Wie in 1 dargestellt ist, weist der bürstenlose Motor 11 einen Rotor 21 auf, der eine Drehwelle 22 aufweist und im Stator 16 angeordnet ist. Die Drehwelle 22, die eine nichtmagnetische Metallwelle ist, wird drehbar von Lagern 23 und 24 getragen. Die Lager 23 und 24 werden von einer Stirnwand 13a des Gehäuses 13 und der Endplatte 14 gestützt
Wie in 2 bis 4 dargestellt ist, weist der Rotor 21 erste und zweite Rotorkerne 31 und 32, einen integralen Magneten 33 und einen ringförmigen Magneten 34 auf, der zwischen den ersten und zweiten Rotorkernen 31 und 32 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Rotorkerne 31 und 32 sind mit Presssitz an der Drehwelle 22 befestigt. Dadurch werden die ersten und zweiten Rotorkerne 31 und 33 an der Drehwelle 22 befestigt, während der Abstand zwischen den ersten und zweiten Rotorkernen 31 und 32 in der axialen Richtung aufrechterhalten wird.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, weist der erste Rotorkern 31 eine allgemein scheibenförmige erste Kernbasis 31a, die aus einer Platte ausgestanzt ist, und erste Erweiterungen 31b auf, die so ausgebildet sind, dass sie sich von der ersten Kernbasis 31a aus nur in der radialen Richtung erstrecken. Die ersten Erweiterungen 31b sind, betrachtet in der axialen Richtung, sektoral.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, hat der zweite Rotorkern 32 allgemein die gleiche Form wie der erste Rotorkern 31 und weist eine zweite Kernbasis 32a, die aus einer Platte ausgestanzt ist, und zweite Erweiterungen 32b auf, die so ausgebildet sind, dass sie sich nur in der radialen Richtung von der zweiten Kernbasis 32a aus erstrecken. Die zweiten Erweiterungen 32b sind, betrachtet in der axialen Richtung, sektoral.
Die Rotorkerne 31 und 32 weisen jeweils eine mittlere Bohrung auf, in welche die Drehwelle 22 mit Presssitz eingepasst ist. Die Rotorkerne 31 und 32 sind so an der Drehwelle 22 fixiert, dass der Abstand zwischen der Außenfläche der Kernbasis 31a in der axialen Richtung und der Außenfläche der Kernbasis 32a in der axialen Richtung, das heißt der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen, einem voreingestellten Abstand gleich ist. Die ersten Erweiterungen 31b des ersten Rotorkerns 31 und die zweiten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32 sind, betrachtet in der axialen Richtung, in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Der erste Rotorkern 31 und der zweite Rotorkern 32 halten den integralen Magneten 33 und den ringförmigen Magneten 34, später beschrieben, zwischen sich in der axialen Richtung. Der erste Rotorkern 31 und der zweite Rotorkern 32 werden aus einer gewalzten Stahlplatte herausgepresst. Ferner sind der erste Rotorkern 31 und der zweite Rotorkern 32 zueinander versetzt, so dass ihre Walzrichtungen im Allgemeinen in einem rechten Winkel zueinander sind. Die Walzrichtung ist die Richtung, in welcher der Reflexionsgrad des Lichtes am höchsten ist. Somit können die Walzrichtung des ersten Rotorkerns 31 und die Walzrichtung des zweiten Rotorkerns 32 aus dem Unterschied im Lichtreflexionsgrad bestimmt werden.
Wie in 2, 4 und 5 dargestellt ist, weist der integrale Magnet 33 erste Dauermagnete 35, die zwischen den ersten Erweiterungen 31b des ersten Rotorkerns 31 angeordnet sind, und zweite Dauermagnete 36 auf, die zwischen den zweiten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32 angeordnet sind. Der integrale Magnet 33 ist einstückig mit den ersten Dauermagneten 35 und den zweiten Dauermagneten 36 ausgebildet, die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Der integrale Magnet 33 wird von einem Bondmagneten (Kunststoffmagnet, Kautschukmagnet oder dergleichen) oder einem gesinterten Magneten gebildet. Ferner kann beispielsweise ein Ferritmagnet, ein Samarium-Eisen-Nitrid(SmFeN)-Magnet, ein Samariumcobalt(SmCo)-Magnet, ein Neodymmagnet oder ein Alnicomagnet als integraler Magnet 33 verwendet werden.
Die ersten Dauermagnete 35 sind zwischen den ersten Erweiterungen 31b des Rotorkerns 31 angeordnet und berühren die Außenumfangsfläche 31c der Kernbasis 31a des ersten Rotorkerns 31. Ferner weisen die ersten Dauermagnete 35 eine Länge auf, die der Länge, die durch Addieren der axialen Länge (Dicke) des ersten Rotorkerns 31 und der axialen Länge (Dicke) des ringförmigen Magneten 34 erhalten wird, ungefähr gleich ist. Die ersten Dauermagnete 35 weisen in der axialen Richtung Stirnflächen auf, welche die zweiten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32 in der axialen Richtung berühren. Ferner sind die ersten Dauermagnete 35 so angeordnet, dass die Magnetpole an den in der radialen Richtung äußeren Abschnitten S-Pole werden und die Magnetpole auf der in der radialen Richtung inneren Seite N-Pole werden. Somit fungieren die Magnetpole in den ersten Erweiterungen 31b des ersten Rotorkerns 31, die in der Umfangsrichtung an die ersten Dauermagnete 35 angrenzen, als N-Pole.
Die zweiten Dauermagnete 36 sind zwischen den ersten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32 angeordnet und berühren die Außenumfangsfläche 31c der Kernbasis 32a des zweiten Rotorkerns 32. Ferner weisen die zweiten Dauermagnete 36 eine Länge auf, die der Länge, die durch Addieren der axialen Länge (Dicke) des zweiten Rotorkerns 32 und der axialen Länge (Dicke) des ringförmigen Magneten 34 erhalten wird, ungefähr gleich ist. Die zweiten Dauermagnete 36 weisen in der axialen Richtung Stirnflächen auf, welche die ersten Erweiterungen 31b des ersten Rotorkerns 31 in der axialen Richtung berühren. Ferner sind die zweiten Dauermagnete 36 so angeordnet, dass die Magnetpole an in der radialen Richtung äußeren Abschnitten N-Pole werden und die Magnetpole auf der in der radialen Richtung inneren Seite S-Pole werden. Somit fungieren die Magnetpole in den zweiten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32, die in der Umfangsrichtung an die zweiten Dauermagnete 36 angrenzen, als S-Pole.
Wie in 3, 4 und 6 dargestellt ist, ist der ringförmige Magnet 34 so ausgebildet, dass er ringförmig ist, und weist eine mittlere Bohrung auf, durch welche die Drehwelle 22 eingeführt werden kann. Der ringförmige Magnet 34 wird zwischen den Kernbasen 31a und 32a der ersten und zweiten Rotorkerne 31 und 32 gehalten. Der ringförmige Magnet 34 ist zwischen dem ersten Rotorkern 31 und dem zweiten Rotorkern 32 zu der in der radialen Richtung inneren Seite der ersten Dauermagnete 35 des ersten Rotorkerns 31 und der zweiten Dauermagnete 36 des zweiten Rotorkerns 32 hin angeordnet. Der ringförmige Magnet 34 weist allgemein den gleichen Durchmesser auf wie die Kernbasen 31a und 32a. Der ringförmige Magnet 34 ist in der axialen Richtung magnetisiert, so dass der Abschnitt in der Nähe des ersten Rotorkerns 31 zum N-Pol magnetisiert ist und der Abschnitt in der Nähe des zweiten Rotorkerns 32 zum S-Pol magnetisiert ist. Ferner kann beispielsweise ein Ferritmagnet, ein Samarium-Eisen-Nitrid(SmFeN)-Magnet, ein Samariumcobalt(SmCo)-Magnet, ein Neodymmagnet oder ein Alnicomagnet als ringförmiger Magnet 34 verwendet werden.
Nun wird die Funktionsweise des Motors in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wenn die Spulen 18 mit Antriebsstrom beschickt werden, erzeugt der Motor 11 der vorliegenden Ausführungsform ein drehendes Magnetfeld am Stator 16 und dreht den Rotor 21. In diesem Fall sind die ersten Dauermagnete 35 und die zweiten Dauermagnete 36 einstückig ausgebildet. Dadurch wird die Vergrößerung der Zahl der Bauteile beschränkt.
Nun werden die Vorteile der ersten Ausführungsform beschrieben.

(1) Die ersten Dauermagnete 35 und die zweiten Dauermagnete 36 sind einstückig ausgebildet und beschränken somit die Vergrößerung der Zahl der Bauteile.
(2) Die Magnete 33 und 34 können aus Ferritmagneten, Samarium-Eisen-Nitrid-Magneten, Samariumcobaltmagneten, Neodymmagneten oder Alnicomagneten gebildet sein. Somit können auch der erste Rotorkern und der zweite Rotorkern aus solchen vielseitigen Materialien gebildet sein.
(3) Wenn die Magnete 33 und 34 aus gesinterten Magneten oder Bondmagneten hergestellt werden, können die Magnete 33 und 34 durch Formpressen oder Spritzgießen hergestellt werden. Somit ist das Herstellungsverfahren nicht auf ein einziges Verfahren beschränkt.
(4) Die Walzrichtung des ersten Rotorkerns 31 ist allgemein rechtwinklig zur Walzrichtung des zweiten Rotorkerns 32. Dadurch wird die Bindungsstärke des Rotors 21, wenn der erste Rotorkern 31 und der zweite Rotorkern 32 aneinander gefügt werden, im Vergleich zu dem Fall, dass die Walzrichtungen der Rotorkerne 31 und 32 gleich sind, verbessert.
(5) Das Volumen der Magnete 34, 35 und 36 kann in Bezug auf die ersten und zweiten Rotorkerne 31 und 32 vergrößert werden. Somit kann ein Rotor mit einem hohen Maß an magnetischem Fluss erhalten werden.
(6) Die Magnete 34, 35 und 36 können zwischen den ersten und zweiten Rotorkernen 31 und 32 gehalten werden. Somit können die Magnete 34, 35 und 36 an der Drehwelle 22 fixiert sein, während eine Lage beibehalten wird, in der die Magnete 34, 35 und 36 in Bezug auf die Drehwelle 22 drehbar sind.

Zweite Ausführungsform
Nun wird eine zweite Ausführungsform eines Motors beschrieben.
Der Motor der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Aufbau des Rotors, aber die Struktur des Stators ist die gleiche. Somit liegt der Schwerpunkt der Beschreibung auf dem Rotor. Bauteile, die den entsprechenden Bauteilen der ersten Ausführungsform gleich sind, haben gleiche Bezugszahlen. Diese Bauteile werden nicht ausführlich beschrieben.
Wie in 13 bis 14 dargestellt ist, weist der Rotor 50 der vorliegenden Ausführungsform erste und zweite Rotorkerne 51 und 52, einen integralen Magneten 53 und einen ringförmigen Magneten 54 auf, der zwischen den ersten und zweiten Rotorkernen 52 und 52 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Rotorkerne 51 und 52 sind mit Presssitz an der Drehwelle 22 befestigt. Dadurch werden die ersten und zweiten Rotorkerne 51 und 52 an der Drehwelle 22 befestigt, während der Abstand zwischen den ersten und zweiten Rotorkernen 51 und 52 in der axialen Richtung aufrechterhalten wird.
Wie in 14 dargestellt ist, weist der erste Rotorkern 51 eine allgemein scheibenförmige erste Kernbasis 51a, die aus einer Platte ausgestanzt ist, und erste Erweiterungen 51b auf, die so ausgebildet sind, dass sie sich von der ersten Kernbasis 51a aus nur in der radialen Richtung erstrecken. Die ersten Erweiterungen 51b sind, betrachtet in der axialen Richtung, sektoral.
Wie in 14 dargestellt ist, hat der zweite Rotorkern 52 allgemein die gleiche Form wie der erste Rotorkern 51 und weist eine zweite Kernbasis 52a, die aus einer Platte ausgestanzt ist, und zweite Erweiterungen 52b auf, die so ausgebildet sind, dass sie sich von der zweiten Kernbasis 52a aus nur in der radialen Richtung erstrecken. Die zweiten Erweiterungen 52b weist allgemein die gleiche Form auf wie die ersten Erweiterungen 51b und sind, in der axialen Richtung betrachtet, sektoral. Der erste Rotorkern 51 und der zweite Rotorkern 52 werden aus einer gewalzten Stahlplatte herausgepresst. Ferner sind der erste Rotorkern 51 und der zweite Rotorkern 52 zueinander versetzt, so dass ihre Walzrichtungen im Allgemeinen in einem rechten Winkel zueinander sind. Die Walzrichtung ist die Richtung, in welcher der Reflexionsgrad des Lichtes am höchsten ist. Somit können die Walzrichtung des ersten Rotorkerns 51 und die Walzrichtung des zweiten Rotorkerns 52 aus dem Unterschied im Lichtreflexionsgrad bestimmt werden.
Die Rotorkerne 51 und 52 weisen jeweils eine mittlere Bohrung auf, in welche die Drehwelle 22 mit Presssitz eingepasst ist. Die Rotorkerne 51 und 52 sind so an der Drehwelle 22 fixiert, dass der Abstand zwischen der Außenfläche der Kernbasis 51a in der axialen Richtung und der Außenfläche der Kernbasis 52a in der axialen Richtung, das heißt der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen, einem voreingestellten Abstand gleich ist.
Wie in 16 dargestellt ist, überschneiden sich die ersten Erweiterungen 51b des ersten Rotorkerns 51, betrachtet in der axialen Richtung, teilweise mit den zweiten Erweiterungen 52b des zweiten Rotorkerns 52. Der erste Rotorkern 51 und der zweite Rotorkern 52 halten den integralen Magneten 53 und den ringförmigen Magneten 54, später beschrieben, zwischen sich in der axialen Richtung.
Hierbei bezeichnet C1 eine hypothetische gerade Linie, die durch die radiale Mitte X1 des ersten Rotorkerns 51 und die umfangsmäßige Mitte der ersten Erweiterung 51b verläuft, und C2 bezeichnet eine hypothetische gerade Linie, die durch die radiale Mitte X2 des zweiten Rotorkerns 52 und die umfangsmäßige Mitte der zweiten Erweiterung 52b verläuft. Der Rotor 50 ist so ausgebildet, dass der Winkel θ zwischen der hypothetischen geraden Linie C1 und der hypothetischen geraden Linie C2 die nachstehend angegebene Gleichung erfüllt. θ = (360/Polzahl) + Winkeldifferenz α (wobei |α| > 0)
Somit sind unterschiedliche Magnetpole (erste Erweiterungen 51b und zweite Erweiterungen 52b), die in der Umfangsrichtung in allgemein gleichen Abständen angeordnet sind, in der Umfangsrichtung durch die Winkeldifferenz α voneinander getrennt.
Wie in 14 dargestellt ist, weist der integrale Magnet 53 erste Dauermagnete 55, die zwischen den ersten Erweiterungen 51b des ersten Rotorkerns 51 angeordnet sind, und zweite Dauermagnete 56 auf, die zwischen den zweiten Erweiterungen 52b des zweiten Rotorkerns 52 angeordnet sind. Der integrale Magnet 53 ist einstückig mit den ersten Dauermagneten 55 und den zweiten Dauermagneten 56 ausgebildet, die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Der integrale Magnet 53 wird von einem Bondmagneten (Kunststoffmagnet, Kautschukmagnet oder dergleichen) oder einem gesinterten Magneten gebildet. Ferner kann beispielsweise ein Ferritmagnet, ein Samarium-Eisen-Nitrid(SmFeN)-Magnet, ein Samariumcobalt(SmCo)-Magnet, ein Neodymmagnet oder ein Alnicomagnet als integraler Magnet 53 verwendet werden.
Wie in 15 dargestellt ist, sind die ersten Dauermagnete 55 zwischen den ersten Erweiterungen 51b des ersten Rotorkerns 51 angeordnet und berühren die zweiten Erweiterungen 52b des zweiten Rotorkerns 52 in der axialen Richtung. Somit sind die ersten Dauermagnete 55 schräg. Ferner sind die ersten Dauermagnete 55 so angeordnet, dass die Magnetpole an den in der radialen Richtung äußeren Abschnitten S-Pole werden und die Magnetpole an den in der radialen Richtung inneren abschnitten N-Pole werden. Somit fungieren die Magnetpole in den ersten Erweiterungen 51b des ersten Rotorkerns 51, die in der Umfangsrichtung an die ersten Dauermagnete 55 angrenzen, als N-Pole. Da der Winkel θ (360/Polzahl) + Winkeldifferenz α ist, sind die ersten Dauermagnete 55 in der Umfangsrichtung durch die Winkeldifferenz α abgeschrägt.
Wie in 15 dargestellt ist, sind die zweiten Dauermagnete 56 zwischen den zweiten Erweiterungen 52b des zweiten Rotorkerns 52 angeordnet und berühren die ersten Erweiterungen 51b des ersten Rotorkerns 51 in der axialen Richtung. Ferner sind die zweiten Dauermagnete 56 so angeordnet, dass die Magnetpole an in der radialen Richtung äußeren Abschnitten N-Pole werden und die Magnetpole auf der in der radialen Richtung inneren Seite S-Pole werden. Somit fungieren die Magnetpole in den zweiten Erweiterungen 32b des zweiten Rotorkerns 32, die in der Umfangsrichtung an die zweiten Dauermagnete 36 angrenzen, als S-Pole. Da der Winkel θ (360/Polzahl) + Winkeldifferenz α ist, sind die zweiten Dauermagnete 56 in der Umfangsrichtung durch die Winkeldifferenz α abgeschrägt.
Wie in 14 dargestellt ist, ist der ringförmige Magnet 54 so ausgebildet, dass er ringförmig ist und eine mittlere Bohrung aufweist, durch welche die Drehwelle 22 eingeführt werden kann. Der ringförmige Magnet 54 wird zwischen den Kernbasen 51a und 52a der ersten und zweiten Rotorkerne 51 und 52 gehalten. Der ringförmige Magnet 54 ist zwischen dem ersten Rotorkern 51 und dem zweiten Rotorkern 52 zu der in der radialen Richtung inneren Seite der ersten Dauermagnete 55 des ersten Rotorkerns 51 und der zweiten Dauermagnete 56 des zweiten Rotorkerns 52 hin angeordnet. Der ringförmige Magnet 54 weist allgemein den gleichen Durchmesser auf wie die Kernbasen 51a und 52a. Der ringförmige Magnet 54 ist in der axialen Richtung magnetisiert, so dass der Abschnitt in der Nähe des ersten Rotorkerns 51 zum N-Pol magnetisiert ist und der Abschnitt in der Nähe des zweiten Rotorkerns 52 zum S-Pol magnetisiert ist. Ferner kann beispielsweise ein Ferritmagnet, ein Samarium-Eisen-Nitrid(SmFeN)-Magnet, ein Samariumcobalt(SmCo)-Magnet, ein Neodymmagnet oder ein Alnicomagnet als ringförmiger Magnet 34 verwendet werden.
Nun wird die Funktionsweise des Motors in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wenn die Spulen 18 mit Antriebsstrom beschickt werden, erzeugt der Motor 11 der vorliegenden Ausführungsform ein drehendes Magnetfeld am Stator 16 und dreht den Rotor 50. In diesem Fall sind die ersten Dauermagnete 55 und die zweiten Dauermagnete 56 einstückig ausgebildet. Dadurch wird die Vergrößerung der Zahl der Bauteile beschränkt.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (6) der ersten Ausführungsform weist die zweite Ausführungsform die nachstehend beschriebenen Vorteile auf.

(7) Unterschiedliche Magnetpole, die in der Umfangsrichtung in allgemein gleichen Abständen angeordnet sind, sind in der Umfangsrichtung durch die Winkeldifferenz α voneinander getrennt. Dadurch wird die Verteilung des magnetischen Flusses in der Umfangsrichtung (Drehrichtung) geglättet und ein Rastmoment und eine Drehmomentschwankung (Drehmomentwelligkeit) werden verringert.
(8) Die ersten und zweiten Dauermagnete 55 und 56 sind in einem schrägen Zustand magnetisiert, und die Magnetpole der Magnete 55 und 56 sind kontinuierlich mit den Magnetpolen der Erweiterungen 51b und 52b. Dadurch wird die Verteilung des magnetischen Flusses geglättet und das Rastmoment und die Drehmomentschwankung (Drehmomentwelligkeit) sind verringert.

Die ersten und zweiten Ausführungsformen können modifiziert werden wie nachstehend beschrieben.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind die ersten Dauermagnete 35 und 55 und die zweiten Dauermagnete 36 und 56 einstückig ausgebildet, um die integralen Magnete 33 und 53 zu bilden.
Wie in 7 und 8 dargestellt ist, können beispielsweise die ersten Dauermagnete 35, die zweiten Dauermagnete 36 und der ringförmige Magnet 34 einstückig ausgebildet werden, um einen integralen Magneten 40 zu erhalten.
Wie in 9 dargestellt ist, können in diesem Fall beispielsweise die zweiten Dauermagnete 35 und 36 mit dem ringförmigen Magneten 34, der zwischen den Rotorkernen 31 und 32 gehalten wird, durch Umspritzen ausgebildet werden, um den integralen Magneten 40 auszubilden. Die ersten und zweiten Dauermagnete 35 und 36 können in einer Nachbearbeitung in den ringförmigen Magneten 34 integral werden. Durch Umspritzen der ersten und zweiten Dauermagnete 35 und 36 können die ersten und zweiten Dauermagnete 35 und 36 mit dem ringförmigen Magneten 34 geformt und in diesen integral werden. Dadurch wird beispielsweise die Bildung einer haftenden Schicht oder eines mechanischen Luftspalts zwischen den ersten und zweiten Dauermagneten 35 und 36 und den Rotorkernen 31 und 32 beschränkt. Infolgedessen ist die Permeanz des Rotors 21 verbessert, und das Drehmoment für den Rotor 21 kann sichergestellt werden.
Obwohl dies in der ersten Ausführungsform nicht eigens erwähnt wurde, kann die Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete 35 und 36 eine parallele Ausrichtung sein wie in 10 dargestellt oder eine radiale Ausrichtung wie in 11 dargestellt.
Ferner kann die Magnetisierung eine polare anisotrope Ausrichtung sein wie bei dem integralen Magneten 33, der in 12 dargestellt ist. Genauer wird der integrale Magnet 33 in der polaren anisotropen Ausrichtung magnetisiert, in der ein magnetischer Fluss auf gewölbte Weise, in der radialen Richtung zur inneren Seite gebogen, von den Außenflächen der ersten Dauermagnete 35, die als die S-Pole dienen, zu den Außenflächen der zweiten Dauermagnete, die als die N-Pole dienen, verläuft.
Auf die gleiche Weise können eine parallele Ausrichtung, eine radiale Ausrichtung oder eine polare anisotrope Ausrichtung in der zweiten Ausführung verwendet werden.
Obwohl dies in der zweiten Ausführungsform nicht eigens erwähnt worden ist, können, wie in 17 dargestellt, die Magnetpolmitteln J1 der ersten Dauermagnete 55 und der zweiten Dauermagnete 56 von den umfangsmäßigen Mitteln J2 der Erweiterungen 51b und 52b in der Umfangsrichtung durch einen Winkel α1 getrennt sein. Dadurch wird die Verteilung des magnetischen Flusses in der Umfangsrichtung (Drehrichtung) geglättet und ein Rastmoment und eine Drehmomentschwankung (Drehmomentwelligkeit) werden verringert.
Wie von den durchbrochenen Linien in 18 dargestellt ist, können die ersten Dauermagnete 55 und die zweiten Dauermagnete 55 ferner so gebildet werden, dass die Magnetpole der ersten Dauermagnete 55 und die Magnetpole der zweiten Dauermagnete 56 in der axialen Richtung und in der Umfangsrichtung wechseln. Anders ausgedrückt können die ersten Dauermagnete 55 und die zweiten Dauermagnete 55 so gebildet werden, dass die Magnetpole der ersten Dauermagnete 55 und die Magnetpole der zweiten Dauermagnete 56 abgestuft sind.
In den obigen Ausführungsformen sind die Pole im Rotor acht an der Zahl. Jedoch kann die Anzahl der Pole in dem Rotor geändert werden.
Jede(s) von den obigen Ausführungsform und modifizierten Beispielen kann kombiniert werden.
Dritte Ausführungsform
Nun wird eine dritte Ausführungsform eines Motors beschrieben.
19 zeigt einen bürstenlosen Motor 110. Ein Stator 112 ist an einer Innenumfangsfläche eines Motormantels 111 fixiert. Ein Rotor 114, der an einer Drehwelle 113 fixiert ist und sich zusammen mit der Drehwelle 113 dreht, ist auf der Innenseite des Stators 112 angeordnet.
Der Stator 112 weist einen röhrenförmigen Statorkern 115 auf, und die Außenumfangsfläche des Statorkerns 115 ist am Motorgehäuse 111 fixiert. Mehrere Zähne 116 (zwölf in der vorliegenden Ausführungsform) sind in der Umfangsrichtung an der Innenseite des Statorkerns 115 angeordnet. Jeder Zahn 116 erstreckt sich in der axialen Richtung und zur Innenseite in der radialen Richtung vom Statorkern 115 aus. Jeder Zahn 116 ist ein T-artiger Zahn. Eine Innenumfangsfläche 116a des Zahns 116 in der radialen Richtung ist eine bogenförmige Oberfläche. Die bogenförmige Oberfläche fällt mit einer Linie zusammen, die durch Erweitern eines Kreisbogens erhalten wird, dessen Mittelpunkt die Achse L der Drehwelle 113 in der axialen Richtung ist.
Dreiphasenspulen 117 sind in einer konzentrierten Wicklung um die Zähne 116 gewickelt. Dreiphasenleistungsspannung wird an die Dreiphasenspulen 117 angelegt, um ein drehendes Magnetfeld am Stator 112 zu bilden und den Rotor 114, der an der Drehwelle 113 fixiert ist, die auf der Innenseite des Stators 112 angeordnet ist, zum Drehen zu bringen.
Aufbau des Rotors
Der Rotor 114, der auf der Innenseite des Stators 112 angeordnet ist, weist einen allgemein röhrenförmigen Rotorkern 121, der an der Drehwelle 113 fixiert ist, um zusammen mit der Drehwelle 113 gedreht zu werden, und einen röhrenförmigen Feldmagneten 122 auf, der auf der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 121 angeordnet ist. Anders ausgedrückt wird die Außenumfangsfläche des Rotors 114 in der Umfangsrichtung vollständig vom Feldmagneten 122 gebildet. Der Rotorkern 121 wird durch Stapeln elektromagnetischer Stahlplatten in der axialen Richtung gebildet.
Der Feldmagnet 122 wird von einem Bondmagneten gebildet, der durch Formen und Härten einer Mischung aus magnetischem Pulver und einem Harz erhalten wird. Der Feldmagnet 122 wird einstückig mit der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 121 ausgebildet, beispielsweise durch Spritzgießen. Der Feldmagnet 122 kann durch einen Klebstoff oder dergleichen an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 121 fixiert werden. Ein Bondmagnet erlaubt einen höheren Freiheitsgrad in Bezug auf die Form als ein gesinterter Magnet und kann mit einer größeren Maßgenauigkeit gebildet werden.
Der Feldmagnet 122 ist ein Magnet mit acht Polen, vier N-Polen und vier S-Polen, die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Die acht Magnetpole weisen jeweils die gleiche Winkelbreite (d.h. 45°) auf. Der Rotor 141 ist ein vollmagnetischer Rotor, in dem die Magnetpole alle vom Feldmagneten 122 gebildet werden. Die Ausrichtungsrichtung der einzelnen Magnetpole im Feldmagneten 122 verläuft in der radialen Richtung ausgehend von der Drehwelle 113.
Die Außenumfangsfläche des Feldmagneten 122 ist allgemein kreisförmig und erstreckt sich um die Achse L der Drehwelle 113. Der Feldmagnet 122 weist zwei Nuten, eine erste Hilfsnut 123a und eine zweite Hilfsnut 123b auf, die in der Außenumfangsfläche jedes Magnetpols ausgebildet sind. Die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b erstrecken sich geradlinig von einem Ende zum anderen Ende in der axialen Richtung des Feldmagneten 122. Die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b weisen in einer Richtung, die senkrecht ist zur Achse, einen U-förmigen Querschnitt auf.
Nun werden die Positionen beschrieben, wo die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b ausgebildet sind.
Wie in 20 dargestellt ist, sind eine erste gerade Linie L1a und eine zweite gerade Linie L1b gerade Linien, die im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn durch einen Winkel θ von einer umfangsmäßigen Mittellinie L1 jedes Magnetpols im Feldmagneten 122 getrennt sind.
Der Winkel θ wird auf Basis des Rastmomentzyklus (Winkel φ) anhand der folgenden Gleichung erhalten. θ =(1/2 + n)·φ
Hierbei ist n eine ganze Zahl. In der vorliegenden Ausführungsform ist n = 0 wahr.
Der Rastmomentzyklus φ wird allgemein durch Teilen von 360° durch das kleinste gemeinsame Vielfache der Anzahl der Pole im Rotor 114 (des Feldmagneten 122) und der Anzahl der Zähne 116 (der Zahl der Spalten) des Stators 112 erhalten. Genauer ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Pole im Rotor 114 acht, und die Anzahl der Zähne 116 ist zwölf. Somit ist das kleinste gemeinsame Vielfache vierundzwanzig. Ferner ist der Rastmomentzyklus φ 15 (360/24) Grad. Somit ist der Winkel θ 7,5 (15/2) Grad.
Die Außenumfangsfläche jedes Magnetpols im Feldmagneten 122 weist Nuten auf, deren Mittenposition in der Umfangsrichtung die erste gerade Linie L1a oder die zweite gerade Linie L1b ist. Jede Nut weist eine konstante Breite auf.
Die Nut, deren umfangsmäßige Mittenposition die erste gerade Linie L1a ist, wird als erste Hilfsnut 123a bezeichnet, und die Nut, deren umfangsmäßige Mittenposition die zweite gerade Linie L1b ist, wird als zweite Hilfsnut 123b bezeichnet. Somit fällt der Winkel um die Achse L der Drehwelle 113 zwischen der umfangsmäßigen Mitte der ersten Hilfsnut 123a und der umfangsmäßigen Mitte der zweiten Hilfsnut 123b mit dem Rastmomentzyklus φ (15°) zusammen.
Die Winkel der ersten und zweiten geraden Linien L1a und L1b von der umfangsmäßigen Mittellinie L1 sind beides eine Hälfte (7,5°) des Rastmomentzyklus φ. Ferner werden die erste Hilfsnut 123a und die zweite Hilfsnut 123b unter Verwendung der umfangsmäßigen Mittellinie L1 als Symmetrieachse an symmetrischen Position ausgebildet.
Nun wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform beschrieben.
Wenn eine Dreiphasenleistungsspannung an die Spulen 117 des Stators 112 angelegt wird und ein drehendes Magnetfeld ausgebildet wird, bringt das drehende Magnetfeld den Rotor 114 zum Drehen. Wenn die Leistungszufuhr zu den Spulen 117 unterbrochen wird, geht das drehende Magnetfeld verloren, wodurch die Drehung des Rotors 114 aufhört. In diesem Fall hält der Rotor 114 in einer Winkelstellung an, wo der Rotor 114 im magnetisch stabilsten Zustand in Bezug auf den Stator 112 ist.
Hierbei beinhaltet die Außenumfangsfläche des Feldmagneten 122 im Rotor 114 die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b. Somit sind Änderungen des Magnetflusses in der Umfangsrichtung am Außenumfang des Rotors 114 größer als vor der Ausbildung der ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b. Dadurch wird die Haltekraft (das Haltemoment), die wirkt, um den Magnetfluss in einen stabilen Zustand zurückzubringen, verstärkt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Hilfsnut 123a und die zweite Hilfsnut 123b an liniensymmetrischen Positionen in Bezug auf die umfangsmäßige Mittelachse L1 ausgebildet. Der Winkel zwischen der umfangsmäßigen Mitte der ersten Hilfsnut 123a und der umfangsmäßigen Mitte der zweiten Hilfsnut 123b fällt mit dem Rastmomentzyklus φ (15°) zusammen.
Wie in 21 dargestellt ist, weist somit das Vor-Nutausbildungs-Haltemoment Ta, das vor der Ausbildung der ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b erhalten wird (d.h. das Haltemoment, wenn keine ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b existieren), die gleiche Phase auf wie das Hilfsnutenhaltemoment Tb. Dadurch wird das Vor-Nutausbildungs-Haltemoment Ta über das Hilfsnutenhaltemoment Tb gelegt, und das Gesamt-Haltemoment Tc wird maximiert.
Die dritte Ausführungsform weist die nachstehend beschriebenen Vorteile auf.

(9) Der Rotor 114 ist vom SPM-Typ, in dem der Feldmagnet 122 an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 121 angeordnet ist. Dadurch wird eine Drehmomentwelligkeit verringert. Ferner weist die Außenumfangsfläche des Feldmagneten 122 die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b auf, die als Spalten dienen. Dadurch wird das Haltemoment verbessert. Ferner wird ein Bondmagnet verwendet, der einen höheren Freiheitsgrad in Bezug auf die Form aufweist als ein gesinterter Magnet. Dadurch wird die Ausbildung der Spalten (der ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b) erleichtert. Auf diese Weise erleichtert der bürstenlose Motor 110 der vorliegenden Ausführungsform die Herstellung, während die Drehmomentwelligkeit verringert ist und das Haltemoment verbessert ist.
(10) Die Spalten, die das Haltemoment verbessern, sind die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b, die in der Außenumfangsfläche des Feldmagneten 122 ausgebildet sind, der sich in der axialen Richtung erstreckt. Somit können die Spalten leicht ausgebildet werden.
(11) Die Winkel der ersten und zweiten geraden Linien L1a und L1b von der umfangsmäßigen Mittellinie L1 der Magnetpole des Feldmagneten 122 aus sind beides eine Hälfte (7,5°) des Rastmomentzyklus φ. Somit kann das größte Gesamt-Haltemoment Tc erzeugt werden.

Die dritte Ausführungsform kann modifiziert werden wie nachstehend beschrieben.
In der dritten Ausführungsform sind die Magnetpole des Rotors 114 im röhrenförmigen Feldmagneten 122 ausgebildet. Stattdessen kann der Feldmagnet 122 in Magnetpole geteilt sein.
In der dritten Ausführungsform ist der Rotor 114 ein Vollmagnetrotor. Stattdessen kann der Rotor 114 beispielsweise ein halbmagnetischer Typ (ein Folgepoltyp) sein.
Wie in 22 dargestellt ist, weist die Außenumfangsfläche eines Rotorkerns 121 vier Kernmagnetpole 131 (Pseudomagnetpole) auf, die einstückig ausgebildet sind. Die vier Kernmagnetpole 131 sind in gleichen Winkelabständen (Abständen von 90 Grad) in der Umfangsrichtung angeordnet und stehen in der radialen Richtung nach außen vor. Jeder Kernmagnetpol 131 erstreckt sich in der axialen Richtung durch den Rotorkern 121.
Vier Feldmagnete 132, die von Bondmagneten gebildet werden, sind in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung (in Abständen von 90 Grad) an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 121 fixiert. Jeder Feldmagnet 132 ist zwischen den entsprechenden Kernmagnetpolen 131 angeordnet. Die Feldmagnete 132 und die Kernmagnetpole 131 sind abwechselnd in gleichen Abständen (in Abständen von 45 Grad) in der Umfangsrichtung angeordnet.
Die vier Feldmagnete 132 weisen jeweils eine Magnetisierungsausrichtung auf, die in der radialen Richtung verläuft, und sind so eingerichtet, dass sie den gleichen Magnetpol (in 22 einen N-Pol) aufweisen. Der Feldmagnet 132 bewirkt, dass die Kernmagnetpole 131 als Magnetpole (in 22 als S-Pole) wirken, die den Magnetpolen der Feldmagnete 132 entgegengesetzt sind.
Die Außenumfangsflächen der Kernmagnetpole 131 und die Außenumfangsflächen der Feldmagnete 132 erstrecken sich entlang eines Kreises, dessen Mittelpunkt, in der axialen Richtung betrachtet, die Achse L ist, und bilden die Außenumfangsfläche des Rotors 114. Ferner weisen die Außenumfangsfläche jedes Kernmagnetpols 131 und die Außenumfangsfläche jedes Feldmagneten 132 erste und zweite Hilfsnuten 123a und 123b auf, die denen der dritten Ausführungsform ähneln.
Ein solcher Aufbau hat die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform. Das heißt, in einem halbmagnetischen Rotor (Folgepolrotor) vom SPM-Typ kann die Herstellung erleichtert sein und gleichzeitig die Drehmomentwelligkeit verringert und das Haltemoment verbessert sein.
In dem obigen Beispiel sind die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b nicht nur in den Außenumfangsflächen des Feldmagneten 132, sondern auch in den Außenumfangsflächen der Kernmagnetpole 131 ausgebildet. Jedoch können die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b von den Kernmagnetpolen 131 weggelassen werden.
In der obigen Ausführungsform kann der Aufbau des Rotorkerns 121 des Rotors 114 und des Feldmagneten 122 jeweils modifiziert werden wie in 23 bis 26 dargestellt.
In einem Rotor, der in 23 bis 26 dargestellt ist, weist der Rotorkern 140 ein erstes Kernelement 141 und ein zweites Kernelement 151 auf, die von gleicher Form sind.
Wie in 25 und 26 dargestellt ist, weist das erste Rotorkernelement 141 eine allgemein scheibenförmige erste Rotorkernbasis 142 auf, die ein Befestigungsloch 142a aufweist, durch das die Drehwelle 113 eingeführt und fixiert wird. Der Außenumfangsabschnitt der ersten Kernbasis 142 weist mehrere (vier) erste Klauen 143 auf, die in gleichen Abständen angeordnet sind. Die ersten Klauen 143 stehen in der radialen Richtung nach außen vor und erstrecken sich in der axialen Richtung.
Das zweite Kernelement 151, das die gleiche Form aufweist wie das erste Kernelement 141 weist eine zweite Kernbasis 152 (ein Befestigungsloch 152a) und zweite Klauen 153 auf, die jeweils der ersten Kernbasis 142 (dem Befestigungsloch 142a) und den ersten Klauen 143 des ersten Kernelements 141 entsprechen. Das zweite Kernelement 151 ist so mit dem ersten Kernelement 141 verbunden, dass die zweiten Klauen 153 zwischen den entsprechenden ersten Klauen 143 angeordnet sind.
Ein Scheibenmagnet 161 ist in der axialen Richtung zwischen der ersten Kernbasis 142 und der zweiten Kernbasis 152 angeordnet. Der Scheibenmagnet 161 ist ringförmig, und die Drehwelle 113 erstreckt sich durch die Mittenposition des Scheibenmagneten 161. Die axialen Stirnflächen des Scheibenmagneten 161 sind plan, senkrecht zur Achse L der Drehwelle 113 und berühren die inneren Stirnflächen der ersten und zweiten Kernbasen 142 und 152.
Die ersten Klauen 143 sind von der Außenumfangsfläche der zweiten Kernbasis 152 und der Außenumfangsfläche des Scheibenmagneten 161 beabstandet. Ferner sind die axialen distalen Stirnflächen der ersten Klauen 143 mit der äußeren Stirnfläche der zweiten Kernbasis 152 bündig.
Auf die gleiche Weise sind die zweiten Klauen 153 sind von der Außenumfangsfläche der ersten Kernbasis 142 und der Außenumfangsfläche des Scheibenmagneten 161 beabstandet. Ferner sind die axialen distalen Stirnflächen der zweiten Klauen 153 mit der äußeren Stirnfläche der ersten Kernbasis 142 bündig.
Der Scheibenmagnet 161 wird in der axialen Richtung magnetisiert, um zu bewirken, dass die ersten Klauen 143 als erste Magnetpole (in der vorliegenden Ausführungsform als N-Pole) fungieren und die zweiten Klauen 153 als zweite Magnetpole (in der vorliegenden Ausführungsform als S-Pole) fungieren.
Wie in 23 und 24 dargestellt ist, ist ein Feldmagnet 162, der allgemein röhrenförmig ist, auf der in der radialen Richtung äußeren Seite der ersten und zweiten Kernelemente 141 und 151 angeordnet. Vorzugsweise ist der Feldmagnet 162 auf den Außenumfangsflächen der ersten und zweiten Kernelemente 141 und 151 angeordnet. Der Feldmagnet 162 wird von einem Bondmagneten gebildet, der dem Feldmagneten 122 der obigen Ausführungsform ähnelt. Die Magnetpolstruktur und die Außenumfangsform (die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b) des Feldmagneten 162 sind ähnlich wie beim Feldmagneten 122 der dritten Ausführungsform.
Die Innenumfangsfläche des Feldmagneten 162 weist acht Vorsprünge 163 auf, die zu der in der radialen Richtung inneren Seite vorstehen. Die Vorsprünge 163 sind in der Umfangsrichtung zwischen den ersten Klauen 143 und den zweiten Klauen 153 angeordnet und berühren die ersten Klauen 143 und die zweiten Klauen 153 in der Umfangsrichtung. Dadurch wird eine Leerlaufdrehung des Feldmagneten 162 verhindert.
Zusätzlich zu den Vorteilen der dritten Ausführungsform verbessert der hinzugefügte Scheibenmagnet 161 die Ausgangsleistung. In dem oben beschriebenen Aufbau wird der Feldmagnet 162 auf dem Außenumfang eines Rotors mit Lundell-Aufbau unter Verwendung des ersten Kernelements 141, des zweiten Kernelements 151 und des Scheibenmagneten 161 angeordnet.
In dem obigen Beispiel kann der Hohlraum auf der in der radialen Richtung inneren Seite der ersten und zweiten Klauen 143 und 153 mit einem Abschnitt gefüllt werden, der einstückig mit dem Feldmagneten 162 ausgebildet ist (Vorsprünge 163). Die Vorsprünge 163 können aus dem obigen Beispiel weggelassen werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen Rotor eines Typs angewendet werden, wie er in 27 und 28 gezeigt ist.
Der in 27 und 28 dargestellte Rotor weist einen dünnen Rotorkern 171 und einen ringförmigen Feldmagneten 172 auf, der von einem Bondmagneten gebildet wird. Der Feldmagnet 172 ist in der axialen Richtung mit dem Rotorkern 171 verbunden.
Der Rotorkern 171 weist eine dünne, scheibenförmige Kernbasis 173, durch die hindurch ein Befestigungsloch 173a verläuft, durch das die Drehwelle 113 eingeführt und fixiert wird, und vier Klauenmagnetpole 174 auf, die auf dem Außenumfang der Kernbasis 173 mit in der Umfangsrichtung gleichen Abständen ausgebildet sind. Die Klauenmagnetpole 174 stehen in der radialen Richtung von der Kernbasis 173 nach außen vor und erstrecken sich in der axialen Richtung entlang der Außenumfangsfläche des Feldmagneten 172 (des Rings 175).
Ausgeprägte Pole 176 sind in der Umfangsrichtung zwischen den Klauenmagnetpolen 174 angeordnet. Die ausgeprägten Pole 176 und die Klauenmagnetpole 174 sind in der Umfangsrichtung abwechselnd mit gleichen Abständen (Abständen von 45 Grad) angeordnet. Lücken sind in der Umfangsrichtung zwischen den ausgeprägten Polen 176 und den Klauenmagnetpolen 174 ausgebildet. Abschnitte zwischen den ausgeprägten Polen 176 des Rings 175 stehen in der radialen Richtung mit den Klauenmagnetpolen 174 in Kontakt.
Der Feldmagnet 172 ist ein Magnet mit acht Polen, vier N-Polen und vier S-Polen, die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Die vier N-Pole weisen jeweils die gleiche Winkelbreite (d.h. 45°) auf. Die vier S-Pole weisen jeweils die gleiche Winkelbreite (d.h. 45°) auf. Der Feldmagnet 172 ist so gebildet, dass die ausgeprägten Pole 176 N-Pole sind und die Abschnitte des Rings 175, welche die Klauenmagnetpole 174 in der radialen Richtung berühren, S-Pole sind. Die Ausrichtungsrichtung der einzelnen Magnetpole im Feldmagneten 172 verläuft in der radialen Richtung ausgehend von der Drehwelle 113.
Die Umfangsfläche jedes ausgeprägten Pols 176 und jedes Klauenmagnetpols 174 liegt auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt die Achse L der Drehachse, gesehen in der axialen Richtung, ist, und bildet die Außenumfangsfläche des Rotors. Das heißt, die ausgeprägten Pole 176 und die Klauenmagnetpole 174 bilden die Magnetpole des Rotors. Auf die gleiche Weise wie in der dritten Ausführungsform weist jede Außenumfangsfläche des ausgeprägten Pols 176 und des Klauenmagnetpols 174 die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b auf.
Der Rotor mit dem oben beschriebenen Aufbau hat die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform. Ferner ist in dem vorliegenden Beispiel kein Rotorkern auf der Innenseite des Feldmagneten 172 (des Rings 175) angeordnet. Die Innenseite des Feldmagneten 172 definiert eine Aussparung, deren Boden von der Kernbasis 173 gebildet wird. Dadurch kann ein Lager, das die Drehwelle 113 trägt, in dem Raum auf der Innenseite des Feldmagneten 172 angeordnet werden. Infolgedessen kann der Rotor in der axialen Richtung verkürzt werden.
In dem obigen Beispiel sind die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b nicht nur in den Außenumfangsflächen der ausgeprägten Pole 176 (des Feldmagneten 172), sondern auch in den Außenumfangsflächen der Klauenmagnetpole 174 ausgebildet. Jedoch können die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b von den Klauenmagnetpolen 174 weggelassen werden.
In der dritten Ausführungsform werden die ersten und zweiten geraden Linien L1a und L1b, welche die umfangsmäßige Mittenposition der ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b definieren, auf Basis des Rastmomentzyklus (des Winkels φ) eingestellt. Jedoch können die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b an Stellen ausgebildet werden, die sich von der dritten Ausführungsform unterscheiden. In diesem Fall nimmt zwar das Haltemoment ab, aber das Haltemoment kann angepasst werden.
In der dritten Ausführungsform dienen die ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b, die in der Außenumfangsfläche des Feldmagneten 122 ausgebildet sind, als Lücken, die das Haltemoment verbessern. Stattdessen kann beispielsweise ein Loch, das sich in der axialen Richtung durch den Feldmagneten 122 erstreckt, als Lücke dienen. Das heißt, die offenen Enden der ersten und zweiten Hilfsnuten 123a und 123b, die zu der in der radiale Richtung äußeren Seite hin angeordnet sind, können geschlossen sein. Ein solcher Aufbau erreicht die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform.
Die Anzahl der Pole im Rotor 114 der dritten Ausführungsform können dem Aufbau gemäß geändert werden.
In der dritten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung in einem Motor mit Innenrotor ausgeführt, in dem der Rotor 114 auf der in der radialen Richtung inneren Seite des Stators 112 angeordnet ist. Stattdessen kann die vorliegende Erfindung in einem Motor mit Außenrotor ausgeführt werden, in dem der Rotor auf der in der radialen Richtung äußeren Seite des Stators angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 9-327139 [0002]
JP 2012-110181 [0004]

Claims

Rotor, umfassend: einen ersten Rotorkern, der eine erste Kernbasis und mehrere erste Erweiterungen aufweist, die auf einem Außenumfangsabschnitt der ersten Kernbasis angeordnet sind, wobei die ersten Erweiterungen mit in einer Umfangsrichtung gleichen Abständen angeordnet sind und sich in einer radialen Richtung erstrecken; einen zweiten Rotorkern, der eine zweite Kernbasis und mehrere zweite Erweiterungen aufweist, die auf einem Außenumfangsabschnitt der zweiten Kernbasis angeordnet sind, wobei die zweiten Erweiterungen mit in der Umfangsrichtung gleichen Abständen angeordnet sind und sich in der radialen Richtung erstrecken, und wobei jede von den zweiten Erweiterungen, betrachtet in der axialen Richtung, zwischen entsprechenden ersten Erweiterungen angeordnet ist; einen ersten Magneten, der zwischen den ersten Erweiterungen des ersten Rotorkerns angeordnet ist, wobei der erste Magnet als zweiter Magnetpol dient und der erste Magnet bewirkt, dass die ersten Erweiterungen als erste Magnetpole fungieren; einen zweiten Magneten, der zwischen den zweiten Erweiterungen des zweiten Rotorkerns angeordnet ist, wobei der zweite Magnet als erster Magnetpol dient und der zweite Magnet bewirkt, dass die zweiten Erweiterungen als zweite Magnetpole fungieren; und einen ringförmigen Magneten, der zwischen der ersten Kernbasis und der zweiten Kernbasis gehalten wird, wobei der ringförmige Magnet in der radialen Richtung vom ersten Magneten und vom zweiten Magneten aus zu einer inneren Seite hin angeordnet ist, der ringförmige Magnet in der axialen Richtung zwei Seitenflächen aufweist, die sich senkrecht zu inneren Oberflächen der ersten und zweiten Magnete erstrecken und nahe an der ersten Kernbasis und der zweiten Kernbasis liegen, und der ringförmige Magnet in der axialen Richtung magnetisiert ist, wobei der erste Magnet und der zweite Magnet einstückig ausgebildet sind.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der erste Magnet, der zweite Magnet und der ringförmige Magnet einstückig ausgebildet sind.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Magnet, der zweite Magnet und der ringförmige Magnet Ferritmagnete, Samarium-Eisen-Nitrid-Magnete, Samariumcobaltmagnete, Neodymmagnete oder Alnicomagnete sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Magnet und der zweite Magnet gesinterte Magnete oder Bondmagnete sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten und zweiten Magnete durch Umgießen hergestellt werden, wobei der ringförmige Magnet zwischen dem ersten Rotorkern und dem zweiten Rotorkern gehalten wird, um den ringförmigen Magneten und die ersten und zweiten Magnete zu integrieren.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei C1 eine hypothetische gerade Linie darstellt, die durch eine radiale Mitte des ersten Rotorkerns und eine umfangsmäßige Mitte der ersten Erweiterung verläuft, und C2 eine hypothetische gerade Linie darstellt, die durch eine radiale Mitte des zweiten Rotorkerns und die umfangsmäßige Mitte der zweiten Erweiterung verläuft, ein Winkel θ zwischen der hypothetischen geraden Linie C1 und der hypothetischen geraden Linie C2 ausgedrückt wird durch: θ = (360/Polzahl) + Winkeldifferenz α (wobei |α| > 0)
Motor nach Anspruch 6, wobei der erste Magnet die zweiten Erweiterungen in der axialen Richtung berührt und der zweite Magnet die ersten Erweiterungen in der axialen Richtung berührt; der erste Magnet in der Umfangsrichtung eine Magnetpolmitte aufweist, die in der Umfangsrichtung von der hypothetischen geraden Linie C2 beabstandet ist, die durch die umfangsmäßige Mitte der zweiten Erweiterung verläuft; ein Trennungsabstand zwischen der Magnetpolmitte des ersten Magneten und der hypothetischen geraden Linie C2 so eingestellt ist, dass er kleiner ist als die Winkeldifferenz α; der zweite Magnet in der Umfangsrichtung eine Magnetpolmitte aufweist, die in der Umfangsrichtung von der hypothetischen geraden Linie C1 beabstandet ist, die durch die umfangsmäßige Mitte der ersten Erweiterung verläuft; und ein Trennungsabstand zwischen der Magnetpolmitte des zweiten Magneten und der hypothetischen geraden Linie C1 so eingestellt ist, dass er kleiner ist als die Winkeldifferenz α.
Rotor nach Anspruch 6, wobei der erste Magnet die zweite Erweiterung in der axialen Richtung berührt, der zweite Magnet die erste Erweiterung in der axialen Richtung berührt, der erste Magnet so magnetisiert ist, dass er schräg ist, ein Magnetpol des ersten Magneten an Magnetpole der zweiten Erweiterungen anschließt, der zweite Magnet so magnetisiert ist, dass er schräg ist, und ein Magnetpol des zweiten Magneten an Magnetpole der ersten Erweiterungen anschließt.
Motor, umfassend: den Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und einen Stator, der dem Rotor gegenüber liegt.
Rotor, umfassend: einen Feldmagneten, der zumindest einen Abschnitt einer Außenumfangsfläche des Rotors bildet, wobei der Feldmagnet von einem Bondmagneten gebildet wird, und Der Feldmagnet eine Lücke aufweist.
Rotor nach Anspruch 10, wobei die Lücke eine Nut ist, die in der Außenumfangsfläche des Feldmagneten gebildet ist und sich in einer axialen Richtung erstreckt.
Rotor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei der Rotor ein vollmagnetischer Rotor ist, in dem alle Magnetpole des Rotors vom Feldmagneten gebildet werden.
Rotor nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: einen Rotor, der einen Kernmagnetpol aufweist, wobei der Feldmagnet aus mehreren Feldmagneten besteht, die in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns angeordnet sind, der Kernmagnetpol zwischen den Feldmagneten angeordnet ist, und die Feldmagnete als erste Magnetpole fungieren und der Kernmagnetpol als zweiter Magnetpol fungiert.
Rotor nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: ein erstes Kernelement, das mehrere Klauen aufweist, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind; ein zweites Kernelement, das mehrere Klauen aufweist, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei das zweite Kernelement mit dem ersten Kernelement zusammengefügt ist; und einen Scheibenmagneten, der in der axialen Richtung zwischen dem ersten Kernelement und dem zweiten Kernelement angeordnet ist, wobei der Scheibenmagnet in der axialen Richtung magnetisiert ist, wobei der Feldmagnet auf einer in der radialen Richtung äußeren Seite des ersten Kernelements und des zweiten Kernelements angeordnet ist.
Motor, den Rotor nach einem der Ansprüche 10 bis 14 umfassend.