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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetinduktions-Elektromotor, bei dem ein Kern eines Rotors aus einem magnetischen Körper, wie zum Beispiel Eisen, ausgebildet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Elektromotor, der die Turbinen eines elektrischen Kompressors, eines elektrisch unterstützten Turboladers und dergleichen rotierend antreibt, weist eine geringe Trägheit und ein hohes Drehmoment auf, weil eine kurze Beschleunigungszeit und eine Hochgeschwindigkeitsrotation desselben erforderlich sind.
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Daher umfasst ein im Patentdokument 1 offenbarter Elektromotor zum Beispiel: einen Rotor mit ersten und zweiten Magnetkörpern, die in einer Drehwelle mit zueinander verschobenen Schenkelpolen angeordnet sind; eine Trennwand, die zwischen den ersten und zweiten Magnetkörpern eng aneinander angeordnet ist; einen Stator mit Statorkernen, die die ersten bzw. zweiten Magnetkörper umschließen, und eine Drehmomenterzeugungs-Antriebspule, die ein Drehmoment im Rotor erzeugt; und eine magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungsspule die im Stator zum Erregen der Schenkelpole des Rotors angeordnet ist; dieser ist so konfiguriert, dass, wenn die magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungsspule magnetische Pole in den Schenkelpolen des Rotors erzeugt, und die Drehmomenterzeugungs-Antriebsspule magnetische Pole in den Schenkelpolen der Statorkerne erzeugt, S-Pole und N-Pole durch Umschalten der Erregung der Drehmomenterzeugungs-Antriebsspule umgeschaltet werden, um dadurch das Drehmoment zu erzeugen. Weil ein hinsichtlich der Zentrifugalkraft problematisches Element, wie zum Beispiel ein Permanentmagnet, im Rotor nicht verwendet wird, ist es möglich, eine Zentrifugalkraft resistente Leistung bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation zu verbessern. Da die Trennwand zwischen den ersten und zweiten Magnetkörpern vorgesehen ist, kann darüber hinaus ein Luftstrom in Richtung der Drehwelle blockiert werden, um deren Ventilationsverlust zu reduzieren; dadurch kann dessen Motoreffizienz verbessert werden.
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DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-5572
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Im obigen Patentdokument 1 ist es vorteilhaft, dass die Anordnung der Trennwand eine Reduzierung des Ventilationsverlusts und eine Drehmomentverbesserung ergibt, während es problematisch ist, dass sich das Volumen des Rotors durch die Trennwand gegenteilig vergrößert und dadurch dessen Trägheit zunimmt.
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Die vorliegende Erfindung erfolgt zum Lösen des oben genannten Problems und es ist Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor bereitzustellen, der die Trägheit ohne Beeinträchtigung eines Ventilationsverlust-Reduzierungseffekts der Trennwand verringert.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Ein Elektromotor der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Rotor, der einen ersten Magnetkörper mit Schenkelpolen, die in gleichmäßigem Winkelabstand in Umfangsrichtung auf einem Außenumfang einer zylindrischen Basis mit einer Drehwellen-Einsatzöffnung an einer axialen Mittenposition vorstehend vorgesehen sind, einen zweiten Magnetkörper, der ungefähr die gleiche Form wie der erste Magnetkörper aufweist und koaxial mit den jeweils anderen Schenkelpolen angeordnet ist, die in der Umfangsrichtung verschoben sind und durch einen vorgegebenen Zwischenraum in Axialrichtung getrennt sind, und eine Trennwand aufweist, die ein plattenförmiges Element mit einer Drehwellen-Einsatzöffnung ist und die zwischen dem ersten Magnetkörper und dem zweiten Magnetkörper eng aneinander angeordnet ist; eine Drehwelle, welche den ersten Magnetkörper, den zweiten Magnetkörper und die Trennwand durch Einfügen in die jeweiligen Drehwellen-Einsatzöffnungen fixiert; und einen Stator umfasst, der einen Statorkern, der die ersten und zweiten Magnetkörper umschließt, eine magnetomotorische Feldkraft-Erzeugungseinheit, welche die Schenkelpole des Rotors erregt, und eine Drehmomenterzeugungs-Antriebseinheit aufweist, die ein Drehmoment im Rotor erzeugt, und die Trennwand konfiguriert ist, eine Öffnung oder eine Kerbe aufzuweisen, die in einem Teil mit Ausnahme einer Region ausgebildet ist, die zwischen den Schenkelpolen des ersten Magnetkörpers und den Schenkelpolen des zweiten Magnetkörpers angeordnet ist, die in Axialrichtung gesehen an verschobenen Positionen angeordnet sind.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Da die Öffnung oder Kerbe gemäß der vorliegenden Erfindung in der Trennwand ausgebildet ist, ist es möglich, deren Volumen zu verringern und die Trägheit zu reduzieren. Da die Trennwand andererseits in der Region vorhanden ist, die zwischen die Schenkelpolen der ersten und zweiten Magnetkörper, die in Axialrichtung gesehen in der verschobenen Position angeordnet sind, eingeschoben ist, ist es möglich, einen in Axialrichtung vom ersten Magnetkörper zum zweiten Magnetkörper strömenden Luftstrom durch einen Zwischenraum zwischen den Schenkelpolen abzuschirmen, um deren Ventilationsverlust zu verringern. Dadurch ist es möglich, einen Elektromotor bereitzustellen, der die Trägheit ohne Beeinträchtigung des Ventilationsverlust-Reduzierungseffekts der Trennwand verringert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Teil-Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Elektromotors gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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2 veranschaulicht ein Beispiel eines Rotors des Elektromotors gemäß Ausführungsbeispiel 1; 2(a) zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotors; und 2(b) zeigt eine Draufsicht einer Trennwand.
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3 veranschaulicht ein Beispiel eines herkömmlichen Rotors: 3(a) zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotors; und 3(b) zeigt eine Draufsicht einer Trennwand.
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4 zeigt eine grafische Darstellung, die Ergebnisse veranschaulicht, die Drehmoment-Trägheit-Verhältnisse mit Trennwänden bemisst, die unterschiedliche Formen aufweisen.
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5 veranschaulicht eine Modifikation der Trennwand des Ausführungsbeispiels 1: 5(a) ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors; und 5(b) ist eine Draufsicht einer Trennwand.
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6 veranschaulicht eine Modifikation der Trennwand des Ausführungsbeispiel 1: 6(a) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotors; und 6(b) zeigt eine Draufsicht einer Trennwand.
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7 veranschaulicht ein Referenzbeispiel zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels 1: 7(a) zeigt eine Querschnittsansicht des Rotors, und 7(b) zeigt eine Ansicht in Richtung eines Pfeils A gesehen.
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8 veranschaulicht eine Modifikation der in 2 dargestellten Trennwand, und ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors, bei dem die modifizierte Trennwand verwendet ist.
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9 zeigt eine Draufsicht, die eine Modifizierung der in 2 dargestellten Trennwand veranschaulicht.
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10 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation der in 2 dargestellten Trennwand veranschaulicht.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Zur detaillierteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 veranschaulicht, umfasst ein Elektromotor eines magnetischen Induktionstyps (nachstehend als Elektromotor bezeichnet) 1: einen Rotor 3, der an einer Drehwelle 2 befestigt ist; einen Stator 7, in welchem ein Rotor 3 einen Statorkern 8 umschließend angeordnet ist und ein Permanentmagnet 12, der eine magnetomotorische Feldraft-Erzeugungseinheit bildet, mit einer Spule 11 ausgestattet sind, die eine Drehmoment-Erzeugungseinheit bildet; und ein Gehäuse 13, das den Rotor 3 und den Stator 7 beherbergt. Man beachte, dass, wenn das Gehäuse 13 aus einem magnetischen Körper ausgebildet ist, ein magnetischer Fluss des Permanentmagnets 12 in das Gehäuse 13 fließt, was einen Beitrag zum Drehmoment erschwert; deshalb ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse 13 aus einem nicht-magnetischen Körper ausgebildet ist.
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2(a) veranschaulicht eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Rotors 3, und 2(b) veranschaulicht eine Draufsicht einer Trennwand 6.
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Der Rotor 3 umfasst: einen ersten Magnetkörper 4 und einen zweiten Magnetkörper 5, die durch Laminieren und Integrieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlplatten gefertigt sind, die in einer vorgegebenen Form in Axialrichtung der Drehwelle 2 ausgebildet sind; und eine Trennwand 6, in die eine Einsatzöffnung 6c zum Einfügen der Drehwelle 2 in ein plattenartiges Magnetelement gebohrt ist.
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Die ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 sind in etwa mit der gleichen Form hergestellt und umfassen: zylindrische Basen 4a und 5a mit Einsatzöffnungen 4c und 5c (die Einsatzöffnung 5c ist in 1 dargestellt) zum Einfügen der Drehwelle 2 an deren axialen Mittelpositionen; und Schenkelpole 4b und 5b, die in Radialrichtung von Außenumfängen der Basen 4a und 5a vorstehend vorgesehen und von denen jeweils zwei in gleichem Abstand in deren Umfangsrichtung angeordnet sind. Die ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 sind wie folgt konfiguriert: sie sind eng aneinander durch die Trennwand 6 gegenüberliegend mit den Schenkelpolen 4b und 5b angeordnet, die in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung gegeneinander verschoben und an der Drehwelle 2 befestigt sind, die in die Einsatzöffnungen 4c und 5c eingefügt ist.
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Die Trennwand 6 umfasst: eine scheibenförmige Basis 6a, in welche die Einsatzöffnung 6c gebohrt ist; und vier Vorsprünge 6b, die in Umfangsrichtung in gleichem Winkelabstand und in Radialrichtung von der Außenumfangsfläche der Basis 6a nach außen vorstehend vorgesehen sind. Außerdem sind Kerben 6d an jeweils vier Positionen zwischen den Vorsprüngen 6b in Umfangsrichtung benachbart ausgebildet. Ein Außendurchmesser der Basis 6a ist größer als ein Außendurchmesser von jeder Basis 4a des ersten Magnetkörpers 4 und der Basis 5a des zweiten Magnetkörpers 5. Ein Außendurchmesser der Vorsprünge 6b ist identisch zu einem Außendurchmesser von jedem der Schenkelpole 4b des ersten Magnetkörpers 4 und der Schenkelpole 5b des zweiten Magnetkörpers 5. Der Vorsprung 6b ist ferner zwischen dem Schenkelpol 4b des ersten Magnetkörpers 4 und dem Schenkelpol 5b des zweiten Magnetkörpers 5 in Axialrichtung gesehen vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Dicke der Trennwand 6 in Axialrichtung geringer als eine Dicke des Permanentmagnets 12 in Axialrichtung.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst der Stator 8 einen ersten Statorkern 9 und einen zweiten Statorkern 10, die durch Laminieren und Integrieren einer Vielzahl von magnetischen Stahlplatten gefertigt sind, die in einer vorgegebenen Form in Axialrichtung der Drehwelle 2 ausgebildet sind. Die ersten und zweiten Statorkerne 9 und 10 sind in der gleichen Form gefertigt und umfassen: zylindrische Kernrücken 9a und 10a; und Zähne 9b und 10b, die in Radialrichtung von den Außenumfangsflächen der Kernrücken 9a und 10a vorstehend vorgesehen sind und von denen jeweils sechs in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die ersten und zweiten Statorkerne 9 und 10 sind zum Umschließen der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 mit Umfangspositionen der Zähne 9b und 10b angeordnet, die zueinander ausgerichtet sind. Außerdem ist eine Spule 11 um ein Paar der Zähne 9b und 10b gewickelt, und die Enden der Spule 11 sind mit einer Stromverteilerplatine (einer sogenannten Sammelschiene) verbunden, die nicht dargestellt ist. Zudem ist der scheibenförmige Permanentmagnet 12 zwischen den Kernrücken 9a und 10a angeordnet und der Stator 7 und der Rotor 3 sind so positioniert, dass der Permanentmagnet 12 der Trennwand 6 gegenüberliegt.
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Als nächstes wird eine Funktionsweise des Elektromotors 1 beschrieben. Wie durch einen Pfeil in 1 gekennzeichnet, fließt ein magnetischer Fluss des Permanentmagnets 12 vom Schenkelpol 5b des zweiten Magnetkörpers 5 in den ersten Statorkern 9, und fließt danach in Axialrichtung, um vom zweiten Statorkern 10 zum Schenkelpol 4b des ersten Magnetkörpers 4 zurückzukehren, wodurch die Schenkelpole 4b und 5b erregt werden. Weil die Schenkelpole 4b und 5b um eine halbe Teilung in Umfangsrichtung verschoben sind, wirkt der magnetische Fluss hierbei, als ob die N-Pole und S-Pole in Axialrichtung gesehen in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Wenn die Erregung der Spule 11 hingegen umgeschaltet wird, werden die S-Pole und die N-Pole der Zähne 9b und 10b des Statorkerns 8 umgeschaltet. Dabei wirken die magnetomotorische Kraft vom Permanentmagnet 12 und der durch die Spule 11 fließende Strom zusammen, um ein Drehmoment zu erzeugen, sodass sich der Rotor 3 in Umfangsrichtung dreht.
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Man beachte, dass eine Feldspule anstelle des Permanentmagnets 12 platziert sein kann, um die magnetomotorische Feldkraft zu erreichen. Im Falle der Feldspule ist das Gehäuse 13 vorzugsweise aus einem Magnetkörper ausgebildet.
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Weil die Dicke der Trennwand 6 in Axialrichtung geringer als die Dicke des Permanentmagnets 12 in Axialrichtung ist, ist es darüber hinaus möglich, das Auftreten des Fließens eines magnetischen Flusses zu unterdrücken, der durch die Trennwand 6 vom zweiten Statorkern 10 zum ersten Statorkern 9 fließt, und der nicht zum Drehmoment beiträgt. Auf diese Weise kann ein magnetischer Streufluss reduziert werden, um ein großes Drehmoment sicherzustellen.
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Als nächstes wird ein Effekt der Trennwand 6 beschrieben, die zwischen dem ersten Magnetkörper 4 und dem zweiten Magnetkörper 5 angeordnet ist. In diesem Fall wird dies durch Vergleichen der vorstehenden Trennwand 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels 1 mit einer im obigen Patentdokument 1 vorgeschlagenen scheibenförmigen Trennwand 20 beschrieben.
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3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Rotors 3, der die im obigen Patentdokument 1 vorgeschlagene scheibenförmige Trennwand verwendet, und 3(b) veranschaulicht eine Draufsicht der Trennwand 20. Die Trennwand 20 weist eine Einsatzöffnung 20a zum Einfügen einer Drehwelle 2 auf, die in einem scheibenförmigen Magnetkörper ausgebildet ist, und weist den gleichen Außendurchmesser wie der Außendurchmesser von jedem der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 auf.
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Darüber hinaus veranschaulicht 4 Ergebnisse, die Drehmoment-Trägheitsverhältnisse bemessen, wenn die Form der Trennwand verändert wird. Dies stellt sich wie folgt dar: je größer das Drehmoment-Trägheitsverhältnis auf der vertikalen Achse der grafischen Darstellung ist, desto höher ist die Beschleunigungsleistung. Hierbei sei angemerkt, dass die Trennwände 21 und 22 und die Trennwand 20 sowie Ausnehmungen 4d und 5d später beschrieben werden.
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Weil die herkömmliche, in 3 veranschaulichte Trennwand 20 die Scheibenform aufweist, ist die Trennwand 6 des in 2 veranschaulichten vorliegenden Ausführungsbeispiels 1 hingegen mit den vier Kerben 6d ausgebildet und dadurch kann deren Gewicht durch den Kerb-Prozentsatz reduziert werden, um dadurch die Trägheit zu verringern. Man beachte, dass, weil die vier Vorsprünge 6b in der gleichen Form ausgebildet und im gleichen Winkelabstand angeordnet sind, keine Rundlaufabweichung der Welle auftritt, wenn sich der Rotor 3 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Auch selbst dann, wenn die vier Kerben ausgebildet sind, sind die vier Vorsprünge 6b zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b vorhanden, und dadurch werden die Schenkelpole 4b und 5b über die Vorsprünge 6b magnetisch verbunden. Deswegen wird, wie durch einen Pfeil in 2(a) gekennzeichnet, ein magnetischer Weg folgendermaßen ausgebildet: ein aus der Seite des Stators 7 entstehender magnetischer Fluss geht in den Schenkelpol 4b des ersten Magnetkörpers 4 hinein, fließt in den Magnetpol 5b des zweiten Magnetkörpers 5 über den Vorsprung 6b, der zwischen dem Schenkelpol 4b und dem Schenkelpol 5b angeordnet ist, und kehrt wieder zur Seite des Stators 7 zurück. Da der Außendurchmesser der Basis 6a größer als der Außendurchmesser von jeder der Basen 4a und 5a ausgebildet ist, wirkt der vorstehende Bereich auch als magnetischer Weg. Somit kann das Drehmoment aufrechterhalten werden, ohne das Fließen des magnetischen Flusses des Rotors 3 zu beeinträchtigen.
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Wenn sich der Rotor 3, wie im obigen Patentdokument 1 offenbart, mit hoher Geschwindigkeit dreht, tritt indessen ein wirbelnder Luftstrom zwischen den Schenkelpolen 4b in der Umfangsrichtung angrenzend auf der Seite des ersten Magnetkörpers 4 auf. Gleichermaßen tritt ein wirbelnder Luftstrom zwischen den Schenkelpolen 5b in der Umfangsrichtung angrenzend auf der Seite des zweiten Magnetkörpers 5 auf. Weil die Schenkelpole 4b und 5b um die halbe Teilung in Umfangsrichtung verschoben in Axialrichtung vorliegen, kann der in Axialrichtung strömende Luftstrom durch Hindurchtreten zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b auftreten, was zu einem Ventilationsverlust führen kann, wenn ein Element (nämlich der Vorsprung 6b der Trennwand 6) nicht vorhanden ist, das den Raum zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b blockiert.
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Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel 1 die Vorsprünge 6b der Trennwand 6 jedoch den Raum zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b abschirmen, ist es möglich, den in Axialrichtung strömenden Luftstrom zu blockieren, um dadurch den Ventilationsverlust zu verringern, und folglich kann das Drehmoment aufrechterhalten werden.
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Wie oben beschrieben, kann die Trennwand 6 den Ventilationsverlust verringern, um somit das Drehmoment gleichermaßen wie die Trennwand 20 aufrechtzuerhalten, während es die Trägheit besser als die Trennwand 20 verringern kann, und dadurch ist das Drehmoment-Trägheitsverhältnis größer, um somit die Beschleunigungsleistung, wie in 4 veranschaulicht, zu verbessern.
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Da in 2 im Übrigen Zwischenräume an vier Positionen zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b in Axialrichtung gesehen vorhanden sind, sind die vier Vorsprünge 6b in der Trennwand 6 entsprechend dieser Anzahl ausgebildet; folglich müssen die Vorsprünge 6b nur entsprechend dieser Anzahl von Zwischenräumen zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b des Rotors 3 zielgerichtet ausgebildet sein.
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Als nächstes werden Modifikationen der Trennwand 6 mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
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Wie in einer perspektivischen Ansicht von 5(a) und einer Draufsicht von 5(b) veranschaulicht, umfasst eine Trennwand 21 eine scheibenförmige Basis 21a mit einer Einsatzöffnung 21c zum Einfügen einer Drehwelle 2, und vier Vorsprünge 21b, die in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, und jeweils in einer Flügelform vorstehend vorgesehen sind, die sich erweitert, wenn der Vorsprung von einem Außenumfang der Basis 21a in Radialrichtung nach außen verläuft.
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Da die Trennwand 21 mit Kerben 21d ausgebildet ist, die eine Form aufweisen, bei der eine Scheibe an vier Positionen wie die Trennwand 6 eingekerbt ist, um deren geringes Gewicht zu erreichen, stellt diese, wie in 4 dargestellt, einen größeren Trägheits-Reduzierungseffekt und ein größeres Drehmoment-Trägheitsverhältnis im Vergleich zur herkömmlichen scheibenförmigen Trennwand 20 bereit. Weil die Trennwand 21 durch eine Vergrößerung der sich in der Flügelform erweiternden Vorsprünge 21b ein größeres Volumen als die Trennwand 6 aufweist, stellt diese andererseits einen etwas kleineren Trägheits-Reduzierungseffekt und ein etwas kleineres Drehmoment-Trägheitsverhältnis im Vergleich zur Trennwand 6 bereit.
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Wie in einer perspektivischen Ansicht von 6(a) und einer Draufsicht von 6(b) veranschaulicht, umfasst eine Trennwand 22: eine scheibenförmige Basis 22a mit einer Einsatzöffnung 22c zum Einfügen einer Drehwelle 2; vier Vorsprünge 22b, die in gleichem Winkelabstand in deren Umfangsrichtung angeordnet sind und jeweils in Radialrichtung von einer Außenumfangsfläche der Basis 22a nach außen vorstehend vorgesehen sind; und vier Verbindungsbereiche 22d, die Außenränder der benachbarten Vorsprünge 22b in Radialrichtung verbinden.
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Weil die Trennwand 22 an vier Positionen mit Öffnungen 22e in einer Scheibe ausgebildet ist, um deren geringes Gewicht zu erreichen, stellt diese, wie in 4 veranschaulicht, einen größeren Trägheit-Reduzierungseffekt und ein größeres Drehmoment-Trägheitsverhältnis im Vergleich zur herkömmlichen scheibenförmigen Trennwand 20 bereit. Da die Trennwand 22 andererseits durch das Ausbilden der Verbindungsbereiche 22d ein größeres Volumen als die Trennwand 6 aufweist und außerdem die am Außenrand der Trennwand 22 positionierten Verbindungsbereiche 22d aufweist, stellt diese einen kleineren Trägheit-Reduzierungseffekt und ein kleineres Drehmoment-Trägheitsverhältnis im Vergleich zur Trennwand 6 bereit.
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Als Referenzbeispiel für das geringe Gewicht ist eine Konfiguration in 7 dargestellt, bei der die Gewichte der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 anstelle der Trennwand 6, 21 und 22 reduziert sind.
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Wie in einer Querschnittsansicht von 7(a) und einer Ansicht in Richtung eines Pfeils A von 7(b) gesehen veranschaulicht, ist eine Ausnehmung 4d in jedem der zwei Schenkelpole 4b eines ersten Magnetkörpers 4 ausgebildet, und zwei Ausnehmungen 5d (nicht dargestellt) sind außerdem in einem zweiten Magnetkörper 5 ausgebildet. Darüber hinaus ist eine scheibenförmige Trennwand 20, welche die gleiche wie die in 3 ist, zwischen dem ersten Magnetkörper 4 und dem zweiten Magnetkörper 5 angeordnet.
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Da dieser Rotor 2 die ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 aufweist, die in einer hohlen Struktur ausgebildet sind, um deren geringes Gewicht zu erreichen, kann dieser einen Trägheits-Reduzierungseffekt bereitstellen, aber ein Fließen des magnetischen Flusses wird durch die Ausnehmungen 4d und 5d verhindert, um somit deren Drehmoment zu verringern, und folglich wird das Drehmoment-Trägheitsverhältnis, wie in 4 dargestellt, kleiner. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Trägheit durch Reduzieren des Gewichts der Trennwand 6 anstelle der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 zu reduzieren.
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Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel 1 umfasst der Elektromotor 1: den Rotor 3, der den ersten Magnetkörper 4 mit den Schenkelpolen 4b, die in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung auf dem Außenumfang der zylindrischen Basis 4a mit der Einsatzöffnung 4c an der axialen Mittelposition vorstehend vorgesehen sind, den zweiten Magnetkörper 5, der in etwa die gleiche Form wie der erste Magnetkörper 4 aufweist und koaxial mit den jeweils anderen Schenkelpolen angeordnet ist, die in Umfangsrichtung verschoben sind und durch einen vorgegebenen Zwischenraum in Axialrichtung getrennt sind, und die Trennwand 6 umfasst, die ein plattenartiges Element mit einer Drehwellen-Einsatzöffnung 6c ist, und die zwischen dem ersten Magnetkörper 4 und dem zweiten Magnetkörper 5 eng aneinander angeordnet ist; die Drehwelle 2, die den ersten Magnetkörper 4, den zweiten Magnetkörper 5 und die Trennwand 6 durch Einfügen in die jeweiligen Einsatzöffnungen 4c, 5c und 6c fixiert; und den Stator 7, der die Statorkerne 8 umfasst, welche die ersten bzw. zweiten Magnetkörper 4 bzw. 5 umschließen, den Permanentmagnet 12, der die Schenkelpole 4b und 5b des Rotors 3 erregt, und die Spule 11, die ein Drehmoment im Rotor 3 erzeugt, und die Trennwand 6 ist zum Aufweisen der Kerben 6d konfiguriert ist, die in einem Teil mit Ausnahme einer Region ausgebildet sind, die zwischen den Schenkelpolen 4b des ersten Magnetkörpers 4 und den Schenkelpolen 5b des zweiten Magnetkörpers 5 angeordnet sind, die in Axialrichtung gesehen an den verschobenen Positionen angeordnet sind.
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Die Trennwände 21 und 22 weisen gleichermaßen jeweils die Kerben 21d und die Öffnungen 22e auf, die in dem Teil mit Ausnahme der Region ausgebildet sind, die zwischen den Schenkelpolen 4b des ersten Magnetkörpers 4 und den Schenkelpolen 5b des zweiten Magnetkörpers 5 angeordnet sind, die in Axialrichtung gesehen an den verschobenen Positionen angeordnet sind.
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Aus diesem Grund kann mit dem Ausbilden der Kerben 6d, 21d oder den Öffnungen 22e deren Volumen verringert werden, um die Trägheit zu reduzieren. Da die Trennwand 6, 21 oder 22 im Zwischenraum zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b vorhanden ist, kann darüber hinaus der Luftstrom, der in Axialrichtung vom ersten Magnetkörper 4 zum zweiten Magnetkörper 5 durch den Zwischenraum zwischen den Schenkelpolen 4b und 5b strömt, blockiert werden, um somit dem Ventilationsverlust zu verringern. Demzufolge ist es möglich, den Elektromotor 1 bereitzustellen, der die Trägheit reduziert, ohne den Ventilationsverlust-Reduzierungseffekt der Trennwand 6, 21 oder 22 zu beeinträchtigen.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 sind die Trennwände 6 und 21 darüber hinaus magnetische Elemente und umfassen jeweils: die scheibenförmigen Basen 6a und 21a mit den Einsatzöffnungen 6c und 21c in den axialen Mittelpositionen; und die Vorsprünge 6b und 21b, die in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung auf dem Außenumfang der Basen 6a und 21a mit der zwischen den Vorsprüngen 6b und 21b eingekerbten Form vorstehend vorgesehen sind, und so konfiguriert sind, dass die Vorsprünge 6b und 21b jeweils zwischen den Schenkelpolen 4b des ersten Magnetkörpers 4 und den Schenkelpolen 5b des zweiten Magnetkörpers 5 angeordnet sind, die in Axialrichtung gesehen an den verschobenen Positionen angeordnet sind, um die Schenkelpole 4b und 5b magnetisch zu verbinden. Aus diesem Grund ist es möglich, die Trägheit zu reduzieren, ohne den durch den Rotor 3 fließenden magnetischen Fluss zu beeinträchtigen.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 weisen die vier Vorsprünge 6b der Trennwand 6 zudem die gleiche Form auf. Die vier Vorsprünge 21b der Trennwand 21 weisen gleichermaßen auch die gleiche Form auf. Aus diesem Grund kann die Rundlaufabweichung während der Drehung verhindert werden; ein vorteilhafter Elektromotor 1 kann bereitgestellt werden, der bei einer Anwendung eingesetzt wird, bei der eine Hochgeschwindigkeitsrotation erforderlich ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist der Außendurchmesser der Basis 6a der Trennwand 6 außerdem größer als jeder Außendurchmesser der Basen 4a und 5a der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5 konfiguriert. Gleichermaßen ist auch der Außendurchmesser der jeweiligen Basen 21a und 22a der Trennwände 21 und 22 größer als jeder Außendurchmesser der Basen 4a und 5a der ersten und zweiten Magnetkörper 4 und 5. Aus diesem Grund werden die in den Basen 6a, 21a und 22a ausgebildeten magnetischen Wege erreicht, und ist es somit möglich, die Trägheit ohne Beeinträchtigung des durch den Rotor 3 fließenden magnetischen Flusses zu reduzieren.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist darüber hinaus die Dicke in Axialrichtung der Trennwand 6 geringer als die Dicke in Axialrichtung des Permanentmagnets 12. Gleichermaßen ist auch die Dicke in Axialrichtung von jeder Trennwand 21 und 22 geringer als die Dicke in Axialrichtung des Permanentmagnets 12. Aus diesem Grund ist es möglich, den magnetischen Streufluss zu reduzieren, der nicht zum Drehmoment beiträgt.
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Hierbei sei angemerkt, dass in der vorliegenden Erfindung eine Modifikation beliebiger Komponenten im Ausführungsbeispiel oder ein Weglassen von beliebigen Komponenten im Ausführungsbeispiel im Umfang der Erfindung möglich ist.
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8 bis 10 veranschaulichen Modifikationen der Trennwand 6. Man beachte, dass in 8 bis 10 die gleichen oder äquivalenten Teile wie/als jene von 2 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und deren redundanten Beschreibungen entfallen.
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Wie zum Beispiel bei einer Trennwand 6-1 dargestellt, die in einer perspektivischen Ansicht von 8 veranschaulicht ist, kann diese so konfiguriert sein, das beide Enden von jedem von vier Vorsprüngen schräg zu deren Axialrichtung geschnitten sind, um eine größere Kerbe 6d-1 zu bilden, wobei ein minimaler magnetischer Weg gewährleistet wird, um deren geringes Gewicht zu erreichen und ferner deren Trägheit zu reduzieren.
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Wie zum Beispiel bei einer Trennwand 6-2 dargestellt, die in einer Draufsicht von 9 veranschaulicht ist, kann diese darüber hinaus so konfiguriert sein, dass Verbindungsbereiche zwischen einer Basis 6a-2 und Vorsprüngen 6b-2 in einer gekrümmten Form ausgebildet sind, sodass die Verbindungsbereiche während einer Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors 3 kaum eine Belastung erhalten.
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Wie zum Beispiel bei einer Trennwand 6-3 dargestellt, die in einer Draufsicht von 10 veranschaulicht ist, kann ferner eine Außenumfangsfläche einer Basis 6a-3 in einer ebenen anstatt einer gekrümmten Form ausgebildet sein.
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Die oben beschriebenen Modifikationen können auch bei den Trennwänden 21 und 22 angewendet werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Weil der Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die Reduzierung der Trägheit ohne Beeinträchtigung des Ventilationsverlust-Reduzierungseffekts ermöglicht, ist dieser zur Verwendung in einem Magnetinduktions-Synchronelektromotor geeignet, der die Turbinen eines elektrischen Kompressors, eines elektrisch unterstützten Turboladers und dergleichen mit hoher Geschwindigkeit antreibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Drehwelle
- 3
- ersten Magnetkörper
- 4a, 5a
- Basis
- 4b, 5b
- Schenkelpole
- 4c, 5c
- Einsatzöffnungen
- 4d, 5d
- Ausnehmungen
- 5
- zweiter Magnetkörper
- 6, 6-1 bis 6-3, 20 bis 22
- Trennwände
- 6a, 5a-1, 6a-2, 6a-3, 21a, 22a
- Basen
- 6b, 6b-1, 6b-2, 6b-3, 21b, 22b
- Vorsprünge
- 6c, 6c-1, 6c-2, 6c-3, 21c, 22c
- Einsatzlöcher
- 6d, 6d-1, 6d-2, 6d-3, 21d
- Kerben
- 7
- Stator
- 8
- Statorkern
- 9
- erster Statorkern
- 9a, 10a
- Kernrücken
- 9b, 10b
- Zähne
- 10
- zweiter Statorkern
- 11
- Spule (Drehmomenterzeugungs-Antriebseinheit)
- 12
- Permanentmagnet (magnetomotorische Feldkraftraft-Erzeugungseinheit)
- 13
- Gehäuse
- 20a
- Einsatzöffnung
- 22a
- Verbindungsbereich
- 22e
- Öffnung
