DE69829831T2

DE69829831T2 - Elektromotor des Typs mit Dauermagnetläufer

Info

Publication number: DE69829831T2
Application number: DE69829831T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kawasaki-shi Kawai; Hiroyuki Kawasaki-shi Okudera; Takashi Kawasaki-shi Suzuki; Kenji Kawasaki-shi Narita; Yoshichika Kawasaki-shi Fukuda; Koji Kawasaki-shi Kawanishi; Yuji Kawasaki-shi Souma
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: KR19990037453A; JPH11196544A; CN1222002A; AU8956098A; CN1143423C; AU760245B2; EP0923186B1; JP3906883B2; EP0923186A3; MY117423A; TW582670U; EP0923186A2; US5990593A; DE69829831D1; KR100687529B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Permanentmagneten in einem Anker- bzw. Rotorkern, wie z.B. einen bürstenlosen DC-Motor oder Ähnliches, und insbesondere einen Elektromotor mit Permanentmagnetläufer, bei dem ein Reluktanzmoment verwendet wird, um eine Effizienz davon zu verbessern.
In einem Elektromotor, wie z.B. einem bürstenlosen DC-Motor, sind Permanentmagneten in einem Kern eines inneren Ankers desselben eingebettet, von denen herkömmliche Beispiele in 23 und 24 gezeigt sind. Nebenbei gesagt, jede Zeichnung stellt eine Draufsicht auf die Innenseite des Elektromotors dar, die von einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse davon gezeigt ist.
Bei dem in 23 gezeigten herkömmlichen Beispiel ist ein Rotorkern 2 in einem Statorkern 1 mit beispielsweise 24 Schlitzen angeordnet, in denen sich ein Magnetfeld dreht. Die Polanzahl des oben genannten Elektromotors beträgt vier, so dass vier Permanentmagneten 3 in dem Rotorkern in Übereinstimmung mit der Polanzahl angeordnet sind.
Jeder Permanentmagnet 3 ist in Form einer Bandplatte mit rechtwinkligem Querschnitt ausgebildet, und jedes Paar aus Permanentmagneten 3, wie die Südpole und die Nordpole, ist übereinander entlang einer Richtung senkrecht zu einer Durchmesserlinie des Rotorkerns 2 an der äußeren Umfangsseite des Rotorkerns 2 angeordnet. Jeder Permanentmagnet 3 ist in dem Rotorkern 2 in einer Richtung orthogonal zu der Zeichnungsebene der 23 eingebettet.
Zwischen den zwei Permanentmagneten 3 ist ein Loch 4 als Flussbarriere zum Vermeiden eines Kurzschlusses und eines Leckens des magnetischen Flusses gebildet, der zwischen gegenüberliegenden Permanentmagneten auftritt. In diesem Fall wird das Loch 4 als dreieckiges Loch repräsentiert und befindet sich bei jedem Ende eines jeden Permanentmagneten 3. In dem Mittelteil des Rotorkerns 2 ist ein Mittelloch 5 geöffnet, um dadurch eine (nicht gezeigte) Drehwelle hindurchzuführen.
In diesem Punkt, wenn die magnetische Flussverteilung in einem Spaltenteil (zwischen einem Zahn des Statorkerns 1 und dem Permanentmagneten 3), welche in jeden Permanentmagneten 3 verursacht wird, sich in einem Sinuswellenzustand befindet, ergibt sich das Drehmoment T des Elektromotors zu: T = Pn{Φa·Ia·cosβ – 0.5(Ld-Lq)·Ia2·sin2β}.
Es ist zu erwähnen, dass Φa eine Ankerflussverbindung ist, die durch den Permanentmagneten 3 auf den d- und q-Koordinatenachsen hervorgerufen wird, wobei Ld und Lq die d-Achsen-Induktanz bzw. die q-Achsen-Induktanz darstellen, Ia ist eine Amplitude eines Ankerstroms auf den d- und q-Koordinatenachsen, β ist ein Voreilwinkel des Ankerstroms von der q-Achse auf den d- und q-Koordinatenachsen, und Pn ist ein Pol-Logarithmus.
In dem obigen Ausdruck drückt der erste Term ein Magnetmoment aus, welches durch die Permanentmagneten 3 erzeugt wird, und der zweite Term drückt ein Reluktanzmoment aus, welches durch die Differenz zwischen der d-Achseninduktanz und der q-Achseninduktanz erzeugt wird. Für weitere Details wird auch auf eine in T.IEE Japan, Vol. 117-D, Nr. 8, 1997 veröffentlichte Abhandlung verwiesen.
In dem in 24 als weiteres herkömmliches Beispiel gezeigten Rotorkern 2 wird ein Permanentmagnet 6 mit bogenförmigem Querschnitt verwendet, dessen Moment T ebenfalls durch den zuvor erwähnten Ausdruck gegeben ist.
Jedoch ist bei den herkömmlichen Beispielen der Permanentmagnet 3 oder 6 mit niedriger magnetischer Permeabilität auf einem magnetischen Kreis der d-Achse und nahezu senkrecht dazu angeordnet, wodurch die Induktanz Ld auf der d-Achse anfänglich klein ist. Andererseits ist der relativ große Permanentmagnet 3 oder 6 in oder entlang einem magnetischen Kreis der q-Achse eingebettet, weshalb die Induktanz Lq auf der q-Achse größer als die Induktanz Ld auf der d-Achse ist, jedoch ist die Induktanz Lq auf der q-Achse nicht sehr verschieden zu der Induktanz Ld auf der d-Achse.
Wie soweit beschrieben, gibt es Nachteile insofern, als dass der Wert der Differenz zwischen den Induktanzen (Ld – Lq) als Parameter in der zuvor erwähnten mathematischen Gleichung zum Berechnen eines Moments klein ist und das Reluktanzmoment klein ist.
Die japanischen Patentanmeldungen JP 7-059310 und JP 8-251848 offenbaren Elektromotoren mit Permanentmagnetläufern, wobei jeder einen Statorkern aufweist, der ein Rotationsmagnet feld erzeugt und der darin mit einem Rotorkern versehen ist, in dem jeder Magnetpol durch einen Permanentmagneten gebildet wird. Der Rotorkern wird durch koaxiales Vereinigen eines ersten Kernglieds, in dem ein Permanentmagnet in jedem Magnetpol eingebettet ist, zum Erzeugen eines Magnetmoments und ein zweites Kernglied, welches keinen Permanentmagnet aufweist, zum Erzeugen eines Reluktanzmoments gebildet. Die JP 8-251848 offenbart des Weiteren einen in dem zweiten Kernglied entlang eines Magnetkreises des Magnetflusses des Statorkerns gebildeten Schlitz, und zwar an einem Ort, der jedem Permanentmagneten entspricht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die zuvor erwähnten Nachteile zu beseitigen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor mit Permanentmagnetanker bzw. -läufer vorzusehen, der ein Reluktanzmoment erhöhen kann, indem die Induktanz Ld auf der d-Achse in einen kleinen Wert gesteuert wird, während die Induktanz Lq an der q-Achse erhöht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Elektromotor mit Permanentmagnetläufer gelöst, der einen Statorkern zum Erzeugen eines Rotationsmagnetfelds aufweist und darin mit einem Rotorkern versehen ist, in dem jeder Magnetpol einen Permanentmagneten aufweist; wobei der Rotorkern ein erstes Kernglied und ein zweites Kernglied aufweist, die koaxial in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotationskerns vereinigt sind, wobei ein Permanentmagnet einer vorbestimmten Querschnittsform pro Magnetpol in dem ersten Kernglied eingebettet ist, und wobei ein Schlitz in dem zweiten Kernglied entlang einem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern an einem Ort, entsprechend jedem Permanentmagneten, in dem zweiten Kernglied erzeugt wird; wobei der Schlitz innerhalb der Schattenfläche des Querschnitts des Permanentmagneten angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rotorkern der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied gebildet ist, um einen fächerförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, die lange Bogenseite davon entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds zu orientieren; und dass, der Schlitz in dem zweiten Kernglied in einer Bogenform entlang des Magnetkreises des Magnetflusses gebildet ist, der von dem Statorkern innerhalb der Schattenfläche eines fächerförmigen Querschnitts des Permanentmagneten erzeugt wird.
Durch diese Anordnung wirkt der Schlitz als Flussbarriere, um einen Kurzschluss und ein Lecken des Magnetflusses an der Kontaktoberfläche zwischen dem ersten Kernglied und dem zweiten Kernglied zu verhindern.
Einige hier beschriebene Ausbildungen sind vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst, mit denen die gleichen Effekte wie oben erzeugt werden. Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausbildung wird ein großer Permanentmagnet mit fächerförmigem Querschnitt als der Permanentmagnet verwendet, wodurch das Magnetmoment in Proportion zu der Größe erhöht werden kann.
Gemäß der zweiten Ausbildung ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ausgebildet, um einen fächerförmigen Querschnitt ähnlich dem der ersten Ausbildung aufzuweisen, und ist angeordnet, um seine lange Bogenseite entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds zu orientieren. Bei dem zweiten Kernglied wird eine Vielzahl von Schlitzen, z.B. zwei Schlitze, von denen jeder in einer Bogenform gebildet ist, entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche eines fächerförmigen Querschnitts des oben erwähnten Permanentmagneten vorgesehen.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ausgebildet, um einen trapezförmigen Querschnitt aufzuweisen, und ist angeordnet, um seine lange Seite entlang dem äußeren Umfang des ersten Kernglieds zu orientieren. Bei dem zweiten Kernglied ist der Schlitz in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche eines trapezförmigen Querschnitts des oben genannten Permanentmagnet gebildet. Bei dieser Ausbildung ist der Permanentmagnet ähnlich groß wie bei der ersten Ausbildung, wodurch das Magnetmoment erhöht werden kann.
Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ausgebildet, um einen trapezförmigen Querschnitt ähnlich zu der dritten Ausbildung aufzuweisen, und ist platziert, um seine lange Seite entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds zu orientieren. In dem zweiten Kernglied ist eine Vielzahl von Schlitzen, von denen jeder einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns gebildet ist, vorgesehen und zumindest einer der Schlitze ist platziert, um vollständig innerhalb der Schattenfläche eines trapezförmigen Querschnitts des oben genannten Permanentmagneten umfasst zu sein.
Gemäß der fünften Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied in zwei Magnetstücke eines rechtwinkli gen Querschnitts geteilt, und jedes davon ist parallel zu einer Magnetpolgrenzlinie angeordnet. Bei dem zweiten Kernglied sind zwei Schlitze, von denen jeder in einer Bogenform ausgebildet ist, entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb jeder Schattenfläche von einem rechtwinkligen Querschnitt der oben genannten zwei Magnetstücke vorgesehen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied in zwei Magnetstücke ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform geteilt, und jedes von ihnen ist parallel zu einer Magnetpolgrenzlinie angeordnet. Bei dem zweiten Kernglied sind zwei erste Schlitze vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Kreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb jeder Schattenfläche von einer rechtwinkligen Querschnittsgestalt der oben genannten zwei Magnete ausgebildet ist, und wobei ein zweiter Schlitz in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses ausgebildet ist, der sich von dem Statorkern über die Schattenflächen der oben genannten zwei Magnetstücke erstreckt.
Gemäß der siebten Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied in zwei Magnetstücke eines rechtwinkligen Querschnitts geteilt, und die zwei Magnetstücke sind mit einem Winkel angeordnet, um sich im Raum in Richtung eines Endes der zwei Magnetstücke zu verjüngen, die in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds orientiert sind. Bei dem zweiten Kernglied sind zwei Schlitze vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb jeder Schattenfläche einer rechtwinkligen Querschnittsgestalt der zwei oben genannten Magnetstücke gebildet ist.
Gemäß der achten Ausführungsform wird der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ähnlich zu der siebten Ausführungsform in zwei Magnetstücke des rechtwinkligen Querschnitts geteilt, und die zwei Magnetstücke werden bei einem Winkel angeordnet, um sich im Raum in Richtung eines Endes der zwei Magnetstücke zu verjüngen, die in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds orientiert sind. Bei dem zweiten Kernglied sind zwei erste Schlitze, von denen jeder in einer Bogenform entlang des Magnetkreises des Magnetflusses von dem Statorkern innerhalb jeder Schattenfläche einer rechtwinkligen Querschnittsgestalt der oben genannten zwei Magnetstücke, und ein zweiter Schlitz vorgesehen, der in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns bei einer Fläche außerhalb von jeder Schattenfläche der oben genannten zwei Magnetstücke gebildet ist.
Gemäß der neunten Ausführungsform ist in dem ersten Kernglied der Permanentmagnet, der aus einer Plattenform mit rechtwinkligem Querschnitt gebildet ist und in einer Richtung seiner Dicke polarisiert ist, angeordnet, um die Mittellinie der Dicke auf einer Magnetpolgrenzlinie zu ordnen, und ein Teil davon wird als Magnetpol des Südmagnetpols verwendet und der andere Teil davon wird als Magnetpol des Nordmagnetpols verwendet. Bei dem zweiten Kernglied sind zwei Schlitze vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche von jedem Magnetpol des oben genannten Permanentmagneten gebildet ist.
Gemäß der zehnten Ausführungsform ist das erste Kernglied das Gleiche wie bei der neunten Ausführungsform. Bei dem zweiten Kernglied sind, ähnlich zu der neunten Ausführungsform, zwei erste Schlitze vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche von jedem Magnetpol des oben genannten Permanentmagneten ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein zweiter Schlitz vorgesehen, der in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns bei einer Fläche vorgesehen ist, die außerhalb von Schattenflächen der Permanentmagneten in dem ersten Kernglied liegen.
Bei der elften Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ausgebildet, einen rechtwinkligen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet, um seine konvexe Form entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds zu orientieren. Bei dem zweiten Kernglied ist der Schlitz in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses von dem Statorkern innerhalb der Schattenfläche eines bogenförmigen Querschnitts des oben genannten Permanentmagneten ausgebildet.
Gemäß der zwölften Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied ausgebildet, einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet, um eine konvexe Form in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds zu orientieren. Bei dem zweiten Kernglied ist der Schlitz in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche eines bogenförmigen Querschnitts des oben genannten Permanentmagneten ausgebildet.
Gemäß der dreizehnten Ausführungsform ist der Permanentmagnet ähnlich zu der zwölften Ausführungsform ausgebildet, um einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und ist angeord net, um seine konvexe Form in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds zu orientieren. Bei dem zweiten Kernglied ist eine Vielzahl von Schlitzen, z.B. zwei Schlitze, vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns innerhalb der Schattenfläche eines bogenförmigen Querschnitts des oben erwähnten Permanentmagneten ausgebildet ist.
Bei jeder oben beschriebenen Ausführungsform ist der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied vorzugsweise aus einem Ferritmagnet hergestellt, der weniger teuer und einfacher erhältlich ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist sowohl das erste Kernglied als auch das zweite Kernglied aus einem laminierten Körper aus magnetischen Stahlplatten gebildet, die durch Stanzen ausgestanzt werden, und das Loch zum Einbetten des Permanentmagneten wird vorzugsweise aus jeder Magnetstahlplatte für das erste Kernglied ausgestanzt und jeder Schlitz wird vorzugsweise innerhalb der Schattenfläche des Lochs zum Einbetten des Permanentmagneten in jeder Magnetstahlplatte für das zweite Kernglied ausgestanzt.
Mit anderen Worten, es ist bevorzugt, dass der Schlitz in dem zweiten Kernglied innerhalb der Schattenfläche des Lochs zum Einbetten des Permanentmagneten in dem ersten Kernglied angeordnet ist, und dass der Schlitz in dem zweiten Kernglied bezüglich seiner Abmessung kleiner als das Loch zum Einbetten des Permanentmagneten in dem ersten Kernglied ist.
Somit wird beim Herstellen des eingangs erwähnten Rotorkerns der Schlitz für das zweite Kernglied bei allen Kernmaterialien (Magnetstahlplatten) ausgestanzt, die zum Herstellen des Rotorkerns verwendet werden. Danach wird das Loch zum Einbetten des Permanentmagneten für das erste Kernglied in einem Verhältnis aller Kernmaterialien ausgestanzt, welches zum Bilden des ersten Kernglieds erforderlich ist, um das Loch zum Einbetten des Permanentmagneten zu überlagern, welches für das zweite Kernglied bei dem ersten Schritt ausgestanzt wurde. Auf diese Weise werden Produktionskosten wenig erhöht und der geschichtete Kernkörper, der aus der Magnetstahlplatte hergestellt ist, kann auf eine effiziente Weise erhalten werden.
Man beachte, dass danach das Permanentmagnetmaterial in dem geschichteten Kernkörper eingebettet ist und polarisiert ist, das Permanentmagnetmaterial jedoch gegebenenfalls in dem beschichteten Kernkörper eingebettet wird, nachdem es polarisiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist für einen bürstenlosen DC-Motor geeignet, der zum Antreiben eines Kompressors einer Klimaanlage verwendet wird, bei dem die Leistung der Kühlanlage erhöht werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend lediglich im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben werden, in denen:
1 eine schematische Draufsicht darstellt, die eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Schnittansicht entlang der d-Achse eines Rotorkerns bei der ersten Ausführungsform darstellt;
3 eine Draufsicht auf ein erstes Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der ersten Ausführungsform bildet;
4 eine Draufsicht auf ein zweites Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der ersten Ausführungsform bildet;
5 eine schematische Draufsicht darstellt, die eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Draufsicht auf ein erstes Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 eine Draufsicht auf ein zweites Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der zweiten Ausführungsform bildet;
8 eine schematische Draufsicht darstellt, die eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine Draufsicht auf ein erstes Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der dritten Ausführungsform bildet;
10 eine Draufsicht auf ein zweites Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der dritten Ausführungsform bildet;
11 eine schematische Draufsicht darstellt, gesehen von einer Seite des ersten Kernglieds eines Rotorkerns, die eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine schematische Draufsicht darstellt, die eine fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine Draufsicht auf ein erstes Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der fünften Ausführungsform bildet;
14 eine Draufsicht auf ein zweites Kernglied darstellt, das den Rotorkern bei der fünften Ausführungsform bildet;
15 bis 22 Draufsichten darstellen, wie man sie von zweiten Kerngliedern von Abweichungen eines Rotorkerns sieht; und
23 und 24 schematische Draufsichten darstellen, die herkömmliche Beispiele zeigen.
Die erste Ausführungsform eines Elektromotors mit Permanentmagnetanker- bzw. -läufer gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben werden. Der Elektromotor mit Permanentmagnetläufer ist mit einem Statorkern 16 zum Erzeugen eines Rotationsmagnetfelds und mit einem Rotorkern 10 ausgebildet, der in dem Statorkern 16 drehbar vorgesehen ist.
Bei der Ausführungsform weist der Statorkern 16 Schlitze 24 auf und ist mit einer dreiphasigen Ankerwicklung versehen (U-Phase, V-Phase und W-Phase). In diesem Punkt ist die Ankerwicklung, die auf der äußeren Kreisseite angeordnet ist, die U-Phase, die Ankerwicklung, die auf der inneren Kreisseite angeordnet ist, ist die W-Phase und die Ankerwicklung zwischen der U-Phase und der W-Phase ist die V-Phase. Die Schlitzanzahl und die Form der Ankerwicklung kann wahlweise bestimmt werden.
Wie in der Schnittansicht der 2 gezeigt, wird der Rotorkern 10 durch koaxiales Vereinigen eines ersten Kernglieds 12 mit einem zweiten Kernglied 14 gebildet. Beim Rotationszentrum des Rotorkerns 10 erstreckt sich ein Mittelloch 15, um dort eine sich drehende Welle hindurchzuführen.
Das erste Kernglied 12 ist zum Erzeugen eines Magnetmoments bestimmt, und in dem ersten Kernglied 12 ist ein Permanentmagnet 11 eingebettet, wie es in 3 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein Ferritmagnet mit einem fächerförmigen Querschnitt als Permanentmagnet 11 verwendet.
Die Magnetpolanzahl des Elektromotors mit Permanentmagnetläufer beträgt bei dieser Ausführungsform vier, so dass vier Permanentmagneten 11 so angeordnet werden, dass jede lange Bogenseite derselben in Richtung eines äußeren Umfangs des Kerns bei gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung zu orientiert ist.
Das zweite Kernglied 14 dient zum Erzeugen eines Reluktanzmoments und ist nicht mit einem Permanentmagneten versehen. Insbesondere bei dem zweiten Kernglied 14 sind lediglich vier Schlitze 13 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Magnetpole (vier Pole) des Elektromotors mit Permanentmagnetläufer ausgebildet, und zwar bei regelmäßig beabstandeten Intervallen bezüglich einer Umfangsrichtung, wie in 4 gezeigt.
Jeder Schlitz 13 ist in einer Bogenform entlang eines Magnetkreises des Magnetflusses ausgebildet, der durch den Statorkern 16 erzeugt wird. Insbesondere ist jeder Schlitz 13 so angeordnet, dass seine konvexe Form in Richtung des Mittellochs 15 des Kerns orientiert ist, und jeder Schlitz 13 ist, vom Mittelloch 15 aus betrachtet, in einer umgekehrten Bogenform ausgebildet.
Jeder Schlitz 13 ist in einer 1:1-Übereinstimmung zu jedem Permanentmagneten 11 in dem ersten Kernglied 12 angeordnet, und wenn das erste Kernglied 12 koaxial mit dem zweiten Kernglied 14 vereinigt ist, überschreitet der Schlitz 13 eine Schattenfläche des Permanentmagneten 11 nicht.
1 stellt eine Draufsicht auf den Rotorkern 10 dar, wie man ihn von dem zweiten Kernglied 14 aus sieht, und deshalb ist der Permanentmagnet 11 mit einer unterbrochenen Linie und der Schlitz 13 mit einer durchgezogenen Linie innerhalb der unterbrochenen Linie dargestellt. Es wird einfach zu verstehen sein, dass der Schlitz 13 innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 11 angeordnet ist.
Wenn der Rotorkern 10 das erste Kernglied 12 zum Erzeugen eines Magnetmoments und das zweite Kernglied 14 zum Erzeugen eines Reluktanzmoments aufweist, nimmt das erste Kernglied 12 bei dieser Ausführungsform vorzugsweise gelegentlich mehr als die Hälfte der gesamten axialen Länge des Rotorkerns 10 ein.
Gemäß diesem Rotorkern 10 ist bei dem ersten Kernglied 12 jeder Permanentmagnet 11 ausgebildet, einen fächerförmigen Querschnitt aufzuweisen, und das erste Kernglied 12 wird größtenteils vom Permanentmagneten 11 eingenommen, da dadurch das Magnetmoment maximal erhöht werden kann.
Auf der anderen Seite wird in dem zweiten Kernglied 14 in Abwesenheit eines Permanentmagneten ein Magnetmoment erzeugt, während der magnetische Widerstand in dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 aufgrund des Schlitzes 13 klein ist, was bedeutet, dass die Induktanz Lq bei der q-Achse erhöht wird.
Dementsprechend ist die Differenz der Induktanzen zwischen der d-Achse und der q-Achse (Ld – Lq) groß, wodurch das Reluktanzmoment erhöht werden kann. Da der Schlitz 13 in dem zweiten Kernglied 14 in der Querschnittsform des Permanentmagneten 11 in dem ersten Kernglied 12 der Kontaktfläche zwischen dem ersten Kernglied 12 und dem zweiten Kernglied 14 enthalten ist, entfaltet der Schlitz 13 die Funktion einer Flussbarriere, wodurch Kurzschlüsse und eine Ableitung („leaking") des Magnetflusses des Permanentmagneten 11 verhindert wird.
Wie oben beschrieben, wird das Magnetmoment hauptsächlich in dem ersten Kernglied 12 erzeugt und das Reluktanzmoment wird in dem zweiten Kernglied 14 erzeugt, wodurch die Größe des Permanentmagneten 11 bestimmt werden kann, um das Magnetmoment in dem ersten Kernglied 12 so groß wie möglich zu machen, ohne das Reluktanzmoment zu berücksichtigen.
In dem zweiten Kernglied 14 können, getrennt von dem ersten Kernglied 12, die Länge und die Breite des Schlitzes 13 unabhängig bestimmt werden, um das Reluktanzmoment maximal zu machen und um die Funktion der maximalen Flussbarriere zu entfalten, wodurch man einen Motor mit höher Effizienz erhält.
Des Weiteren wird ein Komponentenverhältnis zwischen dem ersten Kernglied 12 und dem zweiten Kernglied 14 in dem Rotorkern 10 auf eine geeignete Weise gewählt, wodurch das benötigte Magnetmoment und das benötigte Reluktanzmoment erhalten wird.
Beim Herstellen des Rotorkerns 10 wird ein mechanisches Kernschichtungsverfahren verwendet, bei der ein Kernmaterial aus einer magnetischen Stahlplatte mittels einer Kernstanzform mit einer automatischen Stanzmaschine ausgestanzt wird, und die Kernmaterialien werden in einer vorbestimmten Anzahl in der Form geschichtet und dann zusammengenietet.
Bei dem Stanzvorgang könnten die Kernmaterialien für das erste Kernglied 12 und die Kernmaterialien für das zweite Kernglied 14 in der vorbestimmten Anzahl vorab getrennt gestanzt werden, jedoch werden die bei der vorliegenden Erfindung zum Zusammenbauen des Rotorkerns 10 benötigten Kernmaterialien, wie das zweite Kernglied 14, zu Anfang ausgestanzt. In diesem Punkt wird der Schlitz 13 in allen Kernmaterialien gebildet. Danach wird die für das erste Kernglied 12 benötigte Anzahl von Kern materialien von all den Kernmaterialien getrennt, und die Löcher zum Einbetten des ersten Permanentmagneten 11 werden in den getrennten Kernmaterialien gebildet.
In diesem Fall wird das Einbettungsloch für den ersten Permanentmagneten 11 ausgestanzt, um den Schlitz 13 zu überlappen, der zuvor für das zweite Kernglied 14 gebildet wurde, weshalb lediglich das Einbettungsloch für den ersten Permanentmagneten 11 in dem Kernmaterial für das erste Kernglied 12 ausgebildet wird.
Wie soweit beschrieben, wird, nachdem das erste Kernglied 12 und das zweite Kernglied 14 vereint zusammengebaut worden sind, das Ferritmagnetmaterial als Permanentmagnet 11 eingebettet und in dem ersten Kernglied 12 polarisiert, wodurch der Rotorkern 10 erhalten wird.
Alternativ wird ein Permanentmagnetmaterial danach polarisiert, um den Permanentmagneten 11 herzustellen, der in dem Kern eingebettet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Rotorkern 10 unter Verwendung einer existierenden Maschine ohne neue Einrichtungen erzeugt werden, was in keinerlei Erhöhung der Produktionskosten resultiert.
Des Weiteren kann durch Verwenden des Rotorkerns 10 bei einem bürstenlosen DC-Motor für einen Motor eines Kompressors einer Klimaanlage die Leistung der Klimaanlage erhöht werden, ohne die Kosten zu erhöhen (Erhöhung einer Betriebseffizienz und Absenkung von Vibrationen und Lärm).
Unter Bezugnahme auf 5 bis 7 wird als nächstes die zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Bei der zweiten Ausführungsform wird ein Rotorkern 10 wieder durch koaxiales Vereinigen eines ersten Kernglieds 12 zum Erzeugen eines Magnetmoments, in 6 gezeigt, und ein zweites Kernglied 14 zum Erzeugen eines Reluktanzmoments, in 7 (vergleiche 2) gezeigt, gebildet.
Bei dem ersten Kernglied 12 ist ein Permanentmagnet 17 pro Magnetpol eingebettet, und bei der zweiten Ausführungsform besteht jeder Permanentmagnet 17 beispielsweise aus einem Ferritmagnet mit trapezförmigem Querschnitt (vorzugsweise einem gleichschenkligen trapezförmigem Querschnitt) und ist so angeordnet, dass die lange Seite (die Grundseite) desselben entlang eines äußeren Umfangs des Kerns orientiert ist.
Vergleicht man den Permanentmagneten 17 mit dem trapezförmigem Querschnitt mit dem Permanentmagneten 11 mit dem fächerförmigem Querschnitt bei der ersten Ausführungsform, sind die Fabrikationskosten im Falle eines fächerförmigen Querschnitts höher, da ein krummliniger Vorgang erforderlich ist, jedoch sind unter Verwendung eines trapezförmigen Querschnitts, wie er bei der zweiten Ausführungsform verwendet wird, die Fabrikationskosten niedrig, da alle Seiten derselben in einem gradlinigen Vorgang konfiguriert werden. Bei der zweiten Ausführungsform werden die spitzen Flächen des trapezförmigen Querschnitts geradlinig geschnitten, um ein Absplittern zu vermeiden.
In dem zweiten Kernglied 14 ist ein Schlitz 18 in einer Bogenform entlang des Magnetkreises des Magnetflusses des Statorkerns 16 auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungs form gebildet. Wie bei der zweiten Ausführungsform in 5 gezeigt, ist auch jeder Schlitz 18 innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 17 in dem ersten Kernglied 12 ausgebildet.
Der Statorkern 16 ist der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform, so dass die Beschreibung weggelassen wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind zusätzlich zu den Effekten, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben sind, die Herstellungskosten niedrig, weshalb man eine Kostenreduktion des Elektromotors mit Permanentmagnetläufer erhält.
In 8 bis 10 ist die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei der dritten Ausführungsform wird der Rotorkern 10 ebenfalls durch koaxiales Vereinigen des ersten Kernglieds 12 zum Erzeugen eines Magnetmoments, in 9 gezeigt, und des zweiten Kernglieds 14 zum Erzeugen eines Reluktanzmoments, in 10 gezeigt (vergleiche 2), gebildet.
In dem ersten Kernglied 12 ist ein Permanentmagnet eingebettet, wobei in diesem Fall zwei Permanentmagnetstücke 19a und 19b pro Magnetpol verwendet werden. Jedes der Permanentmagnetstücke 19a und 19b ist aus einer Bandplatte aus beispielsweise einem Ferritmagneten mit geradlinigem Querschnitt hergestellt und ist entlang jeder Magnetgrenzlinie B angeordnet.
Mit anderen Worten, es gibt vier Pole bei dieser Ausführungsform, so dass imaginär zwei Grenzlinien B senkrecht zueinander zwischen den Magnetpolen existieren. Bei dem Südpol sind Permanentmagnetstücke 19a und 19b so angeordnet, dass sich die jeweiligen Südpolseiten gegenüberliegen und dass sie sich senkrecht zueinander entlang den Grenzlinien B und B erstrecken. Bei dem Nordpol sind Permanentmagnetstücke 19a und 19b so angeordnet, dass sich die jeweiligen Nordpolseiten gegenüberliegen und dass sie sich senkrecht zueinander entlang der Grenzlinien B und B erstrecken.
Die Permanentmagnetstücke 19a und 19b können so ausgebildet sein, dass sie einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, und können in einem gradlinigen Vorgang hergestellt werden, weshalb die Herstellungskosten gering sind.
Hinsichtlich des zweiten Kernglieds 14 sind bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform die Schlitze 13 und 18 einzeln entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 ausgebildet, jedoch ist bei der dritten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, der Schlitz in zwei Schlitze 20a und 20b entsprechend den Permanentmagnetstücken 19a und 19b in dem ersten Kernglied 12 geteilt.
Wie in 8 gezeigt, ist der Schlitz 20a innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 19a angeordnet, und der Schlitz 20b ist innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 19b angeordnet. Wie oben beschrieben, ist der Schlitz in zwei Schlitze 20a und 20b geteilt, und jeder Schlitz ist in Form eines Bogens entlang des Magnetkreises des Magnetflusses des Statorkerns 16 ausgebildet.
Bei der dritten Ausführungsform kann zusätzlich zu den Effekten der zuvor erwähnten Ausführungsformen das Reluktanzmo ment in dem ersten Kernglied 12 weiter erhöht werden. Dies ist so, da die zwei Permanentmagneten 19a und 19b pro Magnetpol entlang der magnetischen Grenzlinie B angeordnet sind, um den Magnetkreis des Statorkerns 16 nicht zu blockieren (vgl. durchgezogene Linie in 9).
Als nächstes wird die in 11 gezeigte vierte Ausführungsform beschrieben werden. Die vierte Ausführungsform wird durch Modifizieren des Permanentmagneten in dem ersten Kernglied 12 bei der dritten Ausführungsform durchgeführt, und die Struktur des zweiten Kernglieds 14 ist die gleiche wie die bei der dritten Ausführungsform. 11 stellt eine Draufsicht auf den Rotorkern 10 dar, wie man ihn von dem ersten Kernglied 12 aus sieht. Dementsprechend ist der Permanentmagnet mit einer durchgezogenen Linie gezeigt und Schlitze 20a und 20b sind mit einer Kettenlinie gezeigt, die sich von anderen Draufsichten auf den Rotorkern bei anderen Ausführungsformen unterscheidet.
Bei der vierten Ausführungsform werden als in das erste Kernglied 12 eingebettete Permanentmagneten 12 die Permanentmagneten 21 verwendet, von denen jeder in integrierter Form der Permanentmagneten 19a und 19b (vgl. 9) ausgebildet ist, die über eine Magnetpolgrenzlinie B aneinander angrenzen.
Mit anderen Worten, der Permanentmagnet 21 ist bspw. aus einem Ferritmagnet hergestellt, der etwas dick ist und einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, und ist in einer Richtung der Plattendicke polarisiert. Bei dieser Ausführungsform ist jeder der vier Permanentmagneten 21 so angeordnet, dass eine Mittellinie der Plattendicke auf der Magnetpolgrenzlinie B positioniert ist. Deshalb wird der einzelne Permanentmagnet 21 zwischen dem angrenzenden Südpol und Nordpol geteilt, und einer der geteilten Teile auf der Südpolseite wird als Magnetpol des magnetischen Südpols des Rotorkerns 10 verwendet und der andere Teil auf der Nordpolseite wird als ein Magnetpol des magnetischen Nordpols des Rotorkerns 10 verwendet.
Zusätzlich sind bei dem zweiten Kernglied 14 die zwei Schlitze 20a und 20b jeweils, entsprechend einem halben Teil auf der Südpolseite und dem anderen halben Teil auf der Nordpolseite des Permanentmagneten 21, ausgebildet und entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 (vgl. 10) ausgebildet.
Gemäß der vierten Ausführungsform können durch Reduktion der Anzahl der Permanentmagneten, die im Vergleich zu der dritten Ausführungsform verwendet werden, die Herstellungskosten reduziert werden.
Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 bis 14 beschrieben werden. Bei der fünften Ausführungsform ist der Rotorkern 10 durch koaxiales Vereinigen eines ersten Kernglieds 12 zum Erzeugen eines Magnetendrehmoments, in 13 gezeigt, und eines zweiten Kernglieds 14 zum Erzeugen eines Reluktanzmoments, in 14 gezeigt, gebildet. Gelegentlich ist der Statorkern 16 der gleiche wie der bei jeder der zuvor erwähnten Ausführungsformen, so dass die Beschreibung weggelassen wird.
In dem ersten Kernglied 12, wo ein Permanentmagnet eingebettet ist, wird in diesem Fall ein Ferritmagnet mit einem bogenförmigen Querschnitt als Permanentmagnet 22 verwendet. Der Permanentmagnet 22 ist pro Magnetpol so angeordnet, dass seine konvexe Form in Richtung des äußeren Umfangs des Kerns orientiert ist. Mit anderen Worten, die vier Permanentmagneten 22 sind bei gleichen Intervallen entlang der Umfangsrichtung des ersten Kernglieds 12 angeordnet.
Im zweiten Kernglied 14, wie in 14 gezeigt, sind vier Schlitze 23 jeweils in einer Bogenform entsprechend zu jedem Permanentmagneten 22 ausgebildet und entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 ausgebildet.
In diesem Fall ist der Schlitz 23 angeordnet, um seine konvexe Form, die im Vergleich zu dem Permanentmagneten 22 in dem ersten Kernglied 12 ein umgekehrter Bogen ist, in Richtung der Mitte des Kerns zu orientieren. Wie in 12 gezeigt, ist der Schlitz 23 konstruiert, sich nicht aus der Schattenfläche des Permanentmagneten 22 heraus zu erstrecken.
Mit der Struktur der fünften Ausführungsform können ähnliche Wirkungen erzielt werden, wie bei den oben genannten Ausführungsformen, und zwar ist die Differenz der Induktanzen zwischen der d-Achse und der q-Achse (Ld – Lq) groß und das Reluktanzmoment kann in dem Elektromotor mit Permanentmagnetläufer erhöht werden.
Die typischen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wurden zuvor beschrieben, jedoch sind die nachfolgenden verschiedenen Modifikationen ebenfalls vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst. Man beachte, dass bei den Modifikationen der Statorkern 16 nicht geändert werden muss, so dass jede Modifikationszeichnung lediglich eine schematische Draufsicht auf den Rotorkern 10 zeigt.
Jede Draufsicht auf den Rotorkern 10 hinsichtlich jeder Modifikation ist eine Zeichnung, bei der der Rotorkern 10 von der Seite des zweiten Kernglieds 14 aus gesehen wird, so dass der in dem zweiten Kernglied 14 gebildete Schlitz durch eine durchgezogene Linie repräsentiert wird und dass eine kurze gestrichelte Linie den Permanentmagneten in dem ersten Kernglied 12 zeigt, das sich unterhalb des zweiten Kernglieds 14 befindet.
Die erste Modifikation in 15 basiert auf der ersten Ausführungsform. In das erste Kernglied 12 ist ein Permanentmagnet 11 mit fächerförmigen Querschnitt in jedem Magnetpol eingebettet, um seine lange Bogenseite in Richtung des äußeren Umfangs des Kerns zu orientieren, ähnlich zu der ersten Ausführungsform.
Andererseits sind in dem zweiten Kernglied 14 zwei Schlitze 13a und 13b entsprechend jedem Permanentmagneten 11 ausgebildet. Jeder Schlitz 13a und 13b ist in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 ausgebildet. Die Schlitze 13a und 13b sind jeweils parallel zueinander angeordnet und ihre konvexe Form ist jeweils in Richtung der Mitte des Kerns orientiert, und der Bereich, in dem der Schlitz ausgebildet ist, befindet sich innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 11, ähnlich zu der ersten Ausführungsform.
Die zweite Modifikation in 16 basiert auf der zweiten Ausführungsform, wobei in dem ersten Kernglied 12 ein Permanentmagnet 17 mit trapezförmigen Querschnitt in jedem Magnetpol eingebettet ist, um seine lange Seite (die Basisseite) in Richtung eines äußeren Umfangs des Kerns zu orientieren, ähnlich zu der zweiten Ausführungsform.
Andererseits sind in dem zweiten Kernglied 14 zwei Schlitze 18a und 18b entsprechend jedem Permanentmagneten 17 ausgebildet. Jeder Schlitz 18a und 18b ist in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 ausgebildet. Die Schlitze 18a und 18b sind jeweils parallel zueinander angeordnet und ihre konvexe Form ist jeweils in Richtung der Mitte des Kerns orientiert. Bei diesem Beispiel liegt der Schlitz 18a vollkommen innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 17. Der Schlitz 18b jedoch ist so ausgebildet, dass er sich bei beiden Enden aus der Schattenfläche des Permanentmagneten 17 heraus erstreckt, was ebenfalls vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst ist.
Die dritte Modifikation in 17 basiert auf der dritten Ausführungsform, und zwar sind in dem ersten Kernglied 12 zwei Permanentmagnetstücke 19a und 19b pro Magnetpol eingebettet.
Andererseits ist in dem zweiten Kernglied 14 jeder Schlitz 20a und 20b in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 16 innerhalb jeder Schattenfläche von jedem Permanentmagneten 19a und 19b ausgebildet, und bei dieser Modifikation ist zusätzlich ein Schlitz 20c ausgebildet.
Der Schlitz 20c wird bei einer Stelle entsprechend jedem Magnetpol in dem ersten Kernglied 12 vorgesehen. In diesem Fall wird der Schlitz 20c in einer einzigen Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses des Statorkerns 10 an der äußeren Seite der Schlitze 20a und 20b gebildet, wie man es von der Mitte des Kerns aus sieht.
Bei dieser Modifikation ist jeder Schlitz 20c in Form eines einzigen Bogens von einer Schattenfläche des Permanentmagnetstücks 19a zu der anderen Schattenfläche des Permanentmagnetstücks 19b ausgebildet, ggf. könnte jedoch jeder Schlitz 20c bei einer Stelle außerhalb der Schattenflächen der Permanentmagnetstücke 19a und 19b gebildet werden.
Des Weiteren basiert die vierte Modifikation in 18 ebenfalls auf der dritten Ausführungsform, und bei dieser Modifikation wird die Anordnung der zwei Permanentmagnetstücke 19a und 19b, die jeweils einen Magnetpol in dem ersten Kernglied 12 bilden, leicht geändert.
Insbesondere bei der dritten Ausführungsform sind die zwei Permanentmagnetstücke 19a und 19b, die jeweils einen Magnetpol bilden, parallel zu der Magnetpolgrenzlinie B (vgl. 9) angeordnet. Wie bei dieser Modifikation gezeigt, können Enden der Permanentmagnetstücke 19a und 19b auf der Kernmittelseite, die einem Magnetpol zugewiesen sind, mit einem vorgegebenen Winkel geneigt werden, um näher beieinander zu liegen als bei der dritten Ausführungsform. Bei der vierten Modifikation ist das zweite Kernglied 14 gelegentlich das gleiche wie das bei der dritten Ausführungsform.
Des Weiteren könnte der Schlitz 20c, der bei der Modifikation in 17 beschrieben ist, zu der vierten Modifikation hinzugefügt werden, was in 19 als die fünfte Modifikation gezeigt ist. Bei dieser fünften Modifikation ist der Schlitz 20c bei einer Stelle außerhalb von jeder Schattenfläche der Permanentmagnetstücke 19a und 19b gebildet.
Die sechste Modifikation in 20 basiert auf der vierten Ausführungsform. Insbesondere die Struktur des Permanentmagneten 21 in dem ersten Kernglied 12 ist die gleiche wie die in Bezug auf 11 beschriebene. Bei dem zweiten Kernglied 14 sind zwei Schlitze 20a und 20b entsprechend zu einem Magnetpol ausgebildet, und bei dieser sechsten Modifikation ist der Schlitz 20c, der bei der Modifikation der 17 beschrieben ist, zusätzlich ausgebildet. Hei dieser sechsten Modifikation ist der Schlitz 20c gelegentlich auch bei einer Stelle gebildet, die außerhalb des Schattens des Permanentmagneten 21 liegt, ähnlich zu der fünften Modifikation.
Als nächstes wird die siebte Modifikation in 21 beschrieben werden. Die siebte Modifikation basiert auf der fünften Ausführungsform. Insbesondere bei der fünften Ausführungsform ist ein Permanentmagnet 22 des ersten Kernglieds 12 ausgebildet, um einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und ist so angeordnet, dass seine konvexe Form in Richtung eines äußeren Umfangs des Kerns bei jedem Magnetpol orientiert ist. Wie bei der siebten Modifikation gezeigt, kann jeder Permanentmagnet 22 so angeordnet sein, dass seine konvexe Form in Richtung der Mitte des Kerns orientiert ist.
Bei der siebten Modifikation ist gelegentlich in dem zweiten Kernglied 14 ein Schlitz 23 innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 22 gebildet, ähnlich zu der fünften Ausführungsform. Alternativ können zwei Schlitze 23a und 23b, wie in 22 gezeigt, parallel zueinander innerhalb der Schattenfläche des Permanentmagneten 22 ausgebildet sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich der besten Ausführungsform und hinsichtlich Modifikationen davon gezeigt und beschrieben wurde, kann sich ein Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise andere Änderungen, Abweichungen und Äquivalente dazu ausdenken, so dass der Schutzumfang der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche liegt. Beispielsweise beträgt bei der zuvor erwähnten praktischen Beschreibung die Anzahl der Pole des Elektromotors mit Permanentmagnetläufer vier, und selbst für den Fall einer anderen Polanzahl können die Wirkungen der vorliegenden Erfindung offensichtlich durch Verwenden von Permanentmagneten in Übereinstimmung mit der Polanzahl erhalten werden.

Claims

Elektromotor mit Permanentmagnetläufer, der einen Statorkern (16) zum Erzeugen eines Rotationsmagnetfelds aufweist und der darin einen Ankerkern (10) vorsieht, bei dem jeder magnetische Pol einen Permanentmagneten aufweist, wobei der Ankerkern (10) ein erstes Kernglied (12) und ein zweites Kernglied (14) aufweist, die nebeneinander liegend entlang der Achse (15) des Ankerkerns (10) angeordnet sind und die koaxial vereint sind hinsichtlich der gleichen Rotationsachse (15), wobei ein Permanentmagnet (11) einer vorbestimmten Querschnittsform pro magnetischem Pol in dem ersten Kernglied (12) eingebettet ist, und wobei ein Schlitz (13) in dem zweiten Kernglied (14) entlang einem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) in einer Position, entsprechend jedem Permanentmagneten (11), in dem zweiten Kernglied (14) erzeugt wird, wobei der Schlitz (13) innerhalb der Schattenfläche des Querschnitts des Permanentmagneten (11) angeordnet ist, wobei die Schattenfläche als die axiale Projektion des radialen Querschnitts eines Permanentmagneten definiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (13) in dem zweiten Kernglied (14) in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) erzeugt wird, wobei die konvexe Form des Bogens in Richtung der Achse (15) innerhalb der Schattenfläche des Querschnitts des Permanentmagneten (11) orientiert ist.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (11) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen fächerförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, die lange Bogenseite davon entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds (12) zu orientieren, und wobei der Schlitz (13) in dem zweiten Kernglied (14) in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche des fächerförmigen Querschnitts des Permanentmagneten (11) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (11) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen fächerförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, sich entlang der langen Bogenseite davon entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei das zweite Kernglied (14), mit einer Vielzahl von Schlitzen (13a, 13b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche des fächerförmigen Querschnitts des Permanentmagneten (11) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (17) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen Trapezquerschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, um die lange Seite davon entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei der Schlitz (18) in dem zweiten Kernglied (14) in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (18) innerhalb der Schattenfläche des Trapezquerschnitts des Permanentmagneten (17) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (17) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen Trapezquerschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, um die lange Seite davon entlang eines äußeren Umfangs des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei das zweite Kernglied (14) mit einer Vielzahl von Schlitzen (18a, 18b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) erzeugt wird, und wobei zumindest einer der Schlitze (18a) vollständig innerhalb der Schattenfläche des Trapezquerschnitts des Permanentmagneten (17) angeordnet ist.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied (12) zwei Magnetteile (19a, 19b) rechtwinkligen Querschnitts aufweist, die parallel zu einer Magnetpolgrenzlinie (B) angeordnet sind; und wobei das zweite Kernglied (14) mit zwei Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche rechtwinkligen Querschnitts der zwei Magnetteile (19a, 19b) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied (12) zwei Magnetteile (19a, 19b) rechtwinkligen Querschnitts aufweist, die parallel zu einer Magnetpolgrenzlinie angeordnet sind; und wobei das zweite Kernglied (14) mit zwei ersten Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb jeder Schattenfläche rechtwinkligen Querschnitts der zwei Magnetteile (19, 19b) erzeugt wird, und ein zweiter Schlitz (20c) vorgesehen ist, der in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) erzeugt wird, wobei der zweite Schlitz (20c) sich über die Schattenflächen erstreckt.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) ein Magnetpol in dem ersten Kernglied (12) zwei Permanentmagnetteile (19a, 19b) rechtwinkligen Querschnitts umfasst, und wobei erste Enden der zwei Magnetteile (19a, 19b) bei einem Winkel angeordnet sind, um nahe in Richtung zueinander, in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds (12) orientiert, zu kommen; und wobei das zweite Kernglied (14) ist mit zwei Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb jeder Schattenfläche rechtwinkligen Querschnitts der zwei Magnetteile (19a, 19b) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet in dem ersten Kernglied (12) zwei Magnetteile (19a, 19b) rechtwinkligen Querschnitts aufweist, und wobei erste Enden der zwei Magnetteile (19a, 19b) bei einem Winkel angeordnet sind, um nahe in Richtung zueinander, in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds (12) orientiert, zu kommen; und wobei das zweite Kernglied (14) mit zwei Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb jeder Schattenfläche rechtwinkligen Querschnitts der zwei Magnetteile (19a, 19b) erzeugt wird, und ein zweiter Schlitz (20c) vorgesehen ist, der in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses von dem Statorkern (16) außerhalb jeder Schattenfläche gebildet ist.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (21) in dem ersten Kernglied (12) plattenförmig mit einem rechtwinkligen Querschnitt ausgebildet ist, in Richtung der Plattendicke polarisiert ist und symmetrisch auf einer Magnetpolgrenzlinie (B) angeordnet ist, bei der eine Hälfte des Magnets (21) als Magnetpol des Südmagnetpols verwendet wird und die andere Hälfte als Magnetpol des Nordmagnetpols verwendet wird; und wobei das zweite Kernglied (14) mit zwei Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16b) innerhalb jeder Schattenfläche jedes Pols des Permanentmagneten (21) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (21) in dem ersten Kernglied (12) plattenförmig mit einem rechtwinkligen Querschnitt ausgebildet ist, in Richtung der Plattendicke polarisiert ist und symmetrisch auf einer Magnetpolgrenzlinie (B) angeordnet ist, bei der eine Hälfte des Magnets als Magnetpol des Südmagnetpols verwendet wird und die andere Hälfte als Magnetpol des Nordmagnetpols verwendet wird; und wobei das zweite Kernglied (14) mit zwei ersten Schlitzen (20a, 20b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16b) innerhalb der Schattenfläche von jedem magnetischen Pol des Permanentmagneten (21) erzeugt wird, und mit einem zweiten Schlitz (20c) versehen ist, der in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des Magnetflusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) außerhalb jeder Schattenfläche erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (22) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, die konvexe Form davon entlang einem äußeren Umfang des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei der Schlitz (23) in dem zweiten Kernglied (14) in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche des bogenförmigen Querschnitts des Permanentmagneten (22) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (22) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, die konvexe Form davon in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei der Schlitz (23) in dem zweiten Kernglied (14) in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche des bogenförmigen Querschnitts des Permanentmagneten (22) erzeugt wird.
Elektromotor mit Permanentmagnetläufer nach Anspruch 1, wobei in dem Ankerkern (10) der Permanentmagnet (22) in dem ersten Kernglied (12) ausgebildet ist, einen bogenförmigen Querschnitt aufzuweisen, und angeordnet ist, die konvexe Form davon in Richtung der Mitte des ersten Kernglieds (12) zu orientieren; und wobei das zweite Kernglied (14) mit einer Vielzahl von Schlitzen (23a, 23b) darin vorgesehen ist, von denen jeder in einer Bogenform entlang dem Magnetkreis des magnetischen Flusses gebildet ist, der von dem Statorkern (16) innerhalb der Schattenfläche des bogenförmigen Querschnitts des Permanentmagneten (22) erzeugt wird.