DE112010003859T5

DE112010003859T5 - Drehmotor vom Lundell-Typ

Info

Publication number: DE112010003859T5
Application number: DE112010003859T
Authority: DE
Inventors: Masaya Inoue; Moriyuki Hazeyama; Yoichi Kuroda; Masao Morita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: EP2485368A1; WO2011040247A1; DE112010003859B4; JPWO2011040247A1; CN102577030B; CN102577030A; US20120187794A1; US8593029B2; JP5506808B2

Abstract

Es ist ein Drehmotor vom Lundell-Typ mit einer hohen Wirksamkeit und einer hohen Ausgabe bereitgestellt, welcher einen widerstandsfähigen und magnetisch vorteilhaften Magnethalteaufbau hat. Ein Rotor-Eisenkern enthält laminierte Magnetpol-Elemente, welche mechanisch und magnetisch mit zwei laminierten magnetischen Endplatten gekoppelt sind, welche sich derart in einer Axialrichtung erstrecken, dass sie miteinander in eine Kamm-Ineingriffnahme gebracht sind, um einen Rotor-Eisenkern vom Lundell-Typ zu bilden, und Permanentmagnete, welche zwischen den Magnetpol-Elementen bereitgestellt sind. Die Magnetpol-Elemente sind in vorbestimmten Positionen zwischen den magnetischen Endplatten durch Schwalbenschwanznuten eines nicht-magnetischen Haltekörpers über im Wesentlichen die gesamten Längen gehalten. Die Permanentmagnete sind im direkten Kontakt mit den Magnetpol-Elementen gehalten, um zwischen ihnen zwischengesetzt zu sein. Somit kann der Magnethalteaufbau erlangt werden, welcher mechanisch widerstandsfähig und magnetisch hoch wirksam ist, sogar wenn er in seinem Ausmaß vergrößert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmotor vom Lundell-Typ.
Stand der Technik
Ein Drehmotor vom Lundell-Typ ist ein Drehmotor, welcher kammähnliche Rotor-Magnetpole mit einer magnetomotorischen Feldkraft anregt. Über ein Einstellen der magnetomotorischen Feldkraft kann ein Magnetfluss einfach in Ansprechen auf eine Drehgeschwindigkeit und eine Ausgabe eingestellt werden. Daher wurde der Drehmotor vom Lundell-Typ herkömmlicherweise hauptsächlich für einen Leistungsgenerator für Automobile verwendet. Der Drehmotor vom Lundell-Typ ist, wenn er in einem solchen kleinen Leistungsgenerator umfasst ist, vom relativ kleinen Ausmaß. Im Allgemeinen sind klauenartige Magnetpole oftmals durch Schmieden ausgebildet. Jedoch tragen die klauenartigen Magnetpole, welche durch Schmieden einstückig ausgebildet sind, jegliche Zentrifugalkraft, welche auf Klauenabschnitte davon wirken, durch Jochabschnitte an der Unterseite der klauenartigen Magnetpole. Daher ist eine Last hierauf hinsichtlich mechanischer Beanspruchbarkeit hoch. Daher, wenn das Ausmaß des Drehmotors vom Lundell-Typ insbesondere in Axialrichtung zunimmt, können die klauenartigen Magnetpole die Zentrifugalkraft nicht verkraften. Somit gibt es eine mechanische Beschränkung in der Axiallängsrichtung. Darüber hinaus wird, in magnetischer Hinsicht, wenn eine Achse eines Rotors in der Länge zunimmt, ein Magnetpfad des Rotors zunehmend magnetisch gesättigt, welches zur Folge hat, dass eine wirksame Nutzung der magnetomotorischen Feldkraft schwierig wird. Aus diesen Gründen ist es schwierig, den Drehmotor vom Lundell-Typ zu entwerfen, wenn insbesondere die Achse dessen in der Axiallänge zunimmt, und wird er daher hauptsächlich für kleine Motoren verwendet.
Darüber hinaus ist jeder der Magnetpole, welche durch Schmieden ausgebildet sind, aus Eisenguss erstellt. Daher gestattet eine Oberfläche davon den Durchfluss eines hohen Wirbelstroms, und wird die Wirksamkeit aufgrund der Erzeugung des Wirbelstroms auf der Oberfläche herabgesetzt. Aus diesen Gründen wurde der Drehmotor vom Lundell-Typ selten in Produktbereichen, wie beispielsweise große Leistungsgeneratoren, Hybrid-Fahrzeuge und Elektro-Automobile, welche eine hohe Ausgabe und hohe Wirksamkeit erfordern, verwendet.
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen, wurde ein Verfahren zum Halten laminierter Magnetpole durch einen nicht-magnetischen Ring vorgeschlagen, um einen Magnetpfad zu konfigurieren, welcher äquivalent zu jenem von jeden der klauenartigen Magnetpole ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Als eine weitere Technik wurde ebenso eine Technik zum Halten eines Eisenkerns durch einen nicht-magnetischen Ring und Einbetten von Permanentmagneten in den nicht-magnetischen Ring vorgeschlagen, um eine Ausgabe zu erhöhen (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Zitierungsliste
Patentliteratur:

Patentliteratur 1: JP 6-133478 A
Patentliteratur 2: JP 6-22482 A

Umriss der Erfindung
Technische Probleme
In der zuvor beschriebenen Patentliteratur 1 ist jedoch ein Schnittbereich des Magnetpfades von jedem der klauenartigen Magnetpole reduziert, um nicht-magnetische Flanschelemente zum Halten der klauenartigen Magnetpole zwischen den Klauen zu halten. Daher wird eine Ausgabe durch die magnetische Sättigung verringert. Darüber hinaus ist der Rotor durch die Zusammenfassung des massiven Eisenkerns und des laminierten Magnetkörpers ausgebildet. Daher ist eine Reduktion eines Verlustes des Wirbelstroms innerhalb des Rotors, welcher durch eine Schwankung im Magnetfeld im Rotor aufgrund eines Anker-Gegenflusses eines Stators erzeugt wird, manchmal nicht ausreichend.
Darüber hinaus sind die Magnete im Stand der Technik 2 im nicht-magnetischen Ring bereitgestellt, und stellt sich ein Magnetspalt um jeden der Magnete ein. Daher ist ein Magnetwiderstand hoch, und ist ein Raum, innerhalb dessen jeder der Magnete bereitgestellt ist, ein begrenzter Bereich zwischen den Magnetpolen. Daher ist die Wirkung zum Verbessern der Ausgabe mit den Magneten manchmal nicht ausreichend.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmotor vom Lundell-Typ mit einer hohen Wirksamkeit und einer hohen Ausgabe bereitzustellen, welcher eine hohe Magnet-Nutzwirksamkeit und einen starren Magnet-Halteaufbau hat.
Lösung des Problems
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmotor vom Lundell-Typ bereitgestellt, welcher enthält: einen Stator, welcher einen Stator-Eisenkern, welcher Stator-Magnetpole hat, und eine Stator-Spule, welche um die Stator-Magnetpole gewickelt ist, enthält; eine Drehwelle, welche sich in Relation zum Stator umdreht; einen Rotor-Eisenkern, welcher auf der Drehwelle bereitgestellt ist, welcher Magnetpole hat, welche zu den Stator-Magnetpolen entgegengesetzt sind, um in der Lage zu sein, hiermit magnetisch gekoppelt zu werden, und welcher sich innerhalb des Stators in Relation zum Stator umdreht; Permanentmagnete, welche zwischen den Magnetpolen bereitgestellt sind und in einer Umfangsrichtung der Drehwelle magnetisiert sind, zum Reduzieren eines Kriechverlustes eines Magnetflusses zwischen den Magnetpolen; und eine Feldspule, welche auf einer radialen Innenseite der Magnetpole des Rotor-Eisenkerns bereitgestellt ist, zum Erzeugen des Magnetflusses im Rotor-Eisenkern und Stator-Eisenkern, wobei der Rotor-Eisenkern enthält: eine erste magnetische Endplatte und eine zweite magnetische Endplatte, wobei jede eine scheibenförmige Form hat, welche koaxial auf der Drehwelle gehalten sind und voneinander getrennt sind; eine Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen, welche in einer Umfangsrichtung der Drehwelle beabstandet angeordnet sind, wobei jedes ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der ersten magnetischen Endplatte gekoppelt ist und sich in einer Axialrichtung der Drehwelle in Richtung zur zweiten magnetischen Endplatte erstreckt, und ein weiteres Ende hat, welches magnetisch von der zweiten magnetischen Endplatte getrennt ist; eine Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen, welche in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei jedes ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der zweiten magnetischen Endplatte gekoppelt ist und sich in der Axialrichtung in Richtung zur ersten magnetischen Endplatte erstreckt, und ein weiteres Ende hat, welches magnetisch von der ersten magnetischen Endplatte getrennt ist, wobei die Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen jeweils zwischen der Vielzahl der ersten Magnetpol-Elemente eingesetzt ist, um somit die Magnetpole in Zusammenwirken mit der Vielzahl der ersten Magnetpol-Elemente zu bilden; und einen nicht-magnetischen Haltekörper, welcher zwischen der ersten magnetischen Endplatte und der zweiten magnetischen Endplatte zum Halten der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen über im Wesentlichen gesamte Längen derer bereitgestellt ist,
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Drehmotor vom Lundell-Typ, welcher den magnetischen Halteaufbau hat, welcher gegen eine Zentrifugalkraft widerstandsbeständig ist und magnetisch hochwirksam ist, sogar bei zunehmender Größe erlangt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine schematische Schnittansicht ist, welche entlang einer Linie I-I von 6 genommen ist.
2 ist eine schematische Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Rotors des in 1 dargestellten Drehmotors vom Lundell-Typ.
3 ist eine schematische Ausrichtungsansicht einer Außenumfangsfläche des Rotors des in 1 dargestellten Drehmotors vom Lundell-Typ.
4 ist eine Schnittansicht, welche eine erste magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie IV-IV von 1 darstellt.
5 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltekörper und ersten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie V-V von 1 darstellt.
6 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen dem Haltekörper, den ersten Magnetpol-Elementen und den Permanent-Magneten des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie VI-VI von 1 darstellt.
7 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen dem Haltekörper und zweiten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie VII-VII von 1 darstellt.
8 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einer zweiten magnetischen Endplatte und einer Magnet-Basis des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie VIII-VIII von 1 darstellt.
9 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vorn Lundell-Typ gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine Schnittansicht ähnlich zu 6 ist.
10 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine schematische Schnittansicht ähnlich zu 1 ist.
11 ist eine schematische Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 10 dargestellt.
12 ist eine schematische Ausrichtungsansicht einer Außenumfangsfläche des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 10 dargestellt.
13 ist eine Schnittansicht, welche eine erste magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XIII-XIII von 10 darstellt.
14 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltekörper, ersten Magnetpol-Elementen und dritten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XIV-XIV von 10 darstellt.
15 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen dem Haltekörper, den ersten Magnetpol-Elementen und Permanentmagneten des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XV-XV von 10 darstellt.
16 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen dem Haltekörper, zweiten Magnetpol-Elementen und vierten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XVI-XVI von 10 darstellt.
17 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einer zweiten magnetischen Endplatte und einer Magnet-Basis des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XVII-XVII von 10 darstellt.
18 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine schematische Schnittansicht ist, welche entlang einer Linie XVIII-XVIII von 23 genommen ist.
19 ist eine schematische Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 18 dargestellt.
20 ist eine schematische Ablaufansicht einer Außenumfangsfläche des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 18 dargestellt.
21 ist eine Schnittansicht, welche eine erste magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXI-XXI von 18 darstellt.
22 ist eine Schnittansicht, welche eine nicht-magnetische Endplatte und erste Magnetpol-Elemente des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXII-XXII von 18 darstellt.
23 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltekörper, ersten Magnetpol-Elementen, zweiten Magnetpol-Elementen und Permanentmagneten des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXIII-XXIII von 18 darstellt.
24 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen der nicht-magnetischen Endplatte und den zweiten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXIV-XXIV von 18 darstellt.
25 ist eine Schnittansicht, welche eine zweite magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXV-XXV von 18 darstellt.
26 ist eine schematische Schnittansicht, welche ein weiteres Beispiel des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
27 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine schematische Schnittansicht ähnlich zu 18 ist.
28 ist eine schematische Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 27 dargestellt.
29 ist eine schematische Ablaufansicht einer Außenumfangsfläche des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie in 27 dargestellt.
30 ist eine Schnittansicht, welche eine erste magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXX-XXX von 27 darstellt.
31 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltering, ersten Magnetpol-Elementen und dritten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXI-XXXI von 27 darstellt, wobei die dritten Magnetpol-Elemente jenen Permanentmagneten entsprechen, welche in einer Axialrichtung des Rotors magnetisiert sind.
32 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einer ersten nicht-magnetischen Endplatte, den ersten Magnetpol-Elementen und den Permanentmagneten des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXII-XXXII von 27 darstellt.
33 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltekörper, den ersten Magnetpol-Elementen, zweiten Magnetpol-Elementen und vierten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXIII-XXXIII von 27 darstellt, wobei die vierten Magnetpol-Elemente jenen Permanentmagneten entsprechen, welche in der Axialrichtung magnetisiert sind.
34 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einer zweiten nicht-magnetischen Endplatte und den zweiten Magnetpol-Elementen des Rotors des Drehmotors vorn Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXIV-XXXIV von 27 darstellt.
35 ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen einem Haltering, den zweiten Magnetpol-Elementen und den Permanentmagneten des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXV-XXXV von 27 darstellt.
36 ist eine Schnittansicht, welche eine zweite magnetische Endplatte des Rotors des Drehmotors vom Lundell-Typ entsprechend einer Linie XXXVI-XXXVI von 27 darstellt.
37 ist eine Ansicht, welche einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, welche eine Schnittansicht ist, welche die Beziehung zwischen ersten Magnetpol-Elementen, einer nicht-magnetischen Endplatte und dritten Magnetpol-Elementen an einer Position darstellt, welche einer Position einer Linie XXXII-XXXII von 27 der fünften Ausführungsform entspricht.
38 ist eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie XXXVIII-XXXVIII von 37 genommen ist.
39 ist eine schematische Schnittansicht, welche ein Beispiel darstellt, bei welchem eine Feldspule einem Rotor in einem Drehmotor vom Lundell-Typ der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ausführungsform 1
1 bis 8 stellen einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der Drehmotor vom Lundell-Typ dieser Ausführungsform ist ein bürstenloser Drehmotor und enthält einen Stator 1, welcher eine im Wesentlichen ausgehöhlte zylindrische Form hat, und einen Rotor 2, welcher koaxial zum Stator 1 gelagert ist, um somit innerhalb des Stators 1 drehbar zu sein. Der Stator 1 enthält einen Rahmenkörper 3, welcher eine ausgehöhlte zylindrische Form hat, einen Stator-Eisenkern 5, welcher eine Vielzahl von Stator-Magnetpolen 4 hat, welche fest an einer Innenumfangsfläche eines zylindrischen Abschnittes des Rahmenkörpers 3 befestigt sind, und eine Stator-Spule 6, welche um die Stator-Magnetpole 4 gewickelt ist.
Der Rotor 2 enthält eine Drehwelle 8, welche koaxial zum Stator 1 durch ein Lager 7 derart gelagert ist, dass sie in Relation zum Stator 1 drehbar ist, einen Rotor-Eisenkern 10, welcher durch Schrumpfpassung oder dergleichen fest an der Drehwelle 8 befestigt ist, welcher eine Vielzahl von Magnetpolen 9 hat und sich Innerhalb des Stators 1 in Relation zum Stator 1 umdreht, und Permanentmagnete 11, welche zwischen der Vielzahl von Magnetpolen 9 des Rotor-Eisenkers 10 derart angeordnet sind, dass sich Magnetpolrichtungen abwechseln, welche in einer Umfangsrichtung der Drehwelle magnetisiert sind, um einen Kriechverlust eines Magnetflusses zwischen den Magnetpolen 9 zu reduzieren. Wenn die Permanentmagnete 11 aus Seltenerden-Verbundmagneten erstellt sind, welche aus gesinterten Ferrit oder einem Isolator gegossen sind, wird kein Wirbelstrom in Magnetabschnitten erzeugt, und wird daher kein ungewünschter Verlust erzeugt. Demgemäß kann die Wirksamkeit der Permanentmagnete 11 erhöht werden. Die Magnetpole 9 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet derart angeordnet, dass sie den Stator-Magnetpolen in einer Radialrichtung der Drehwelle gegenüberliegen, und können durch Lücken magnetisch mit den Stator-Magnetpolen 4 gekoppelt werden. Der Drehmotor vom Lundell-Typ enthält ferner eine Feldspule 12, welche auf einer radialen Innenseite der Magnetpole 9 des Rotor-Eisenkerns 10 derart bereitgestellt ist, dass sie durch den Rahmenkörper des Stators 1 über ein Zwischenelement (engl.: intermediation) einer Magnet-Basis 29 gehalten ist, um einen Magnetfluss im Rotor-Eisenkern 10 und Stator-Eisenkern 5 zu erzeugen.
Der Rotor-Eisenkern 10 des Drehmotors vom Lundell-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine erste magnetische Endplatte 13 und eine zweite magnetische Endplatte 14, wobei jede eine scheibenartige Form hat, welche auf der Drehwelle 8 koaxial gehalten sind und voneinander getrennt sind, eine Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen 15, welche in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei jedes ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der ersten magnetischen Endplatte 13 gekoppelt ist, und ein weiteres Ende hat, welches sich in einer Axialrichtung der Drehwelle in Richtung zu der zweiten magnetischen Endplatte 14 erstreckt, um somit von der zweiten magnetischen Endplatte 14 magnetisch getrennt zu werden, eine Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen 16, welche in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind und jeweils zwischen den ersten Magnetpol-Elementen 15 eingesetzt sind, um somit die Magnetpole 9 des Rotors 2, wie zuvor im Zusammenhang mit den ersten Magnetpol-Elementen 15 beschrieben, zu bilden, wobei jedes zweite Magnetpol-Element 16 ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der zweiten magnetischen Endplatte 14 gekoppelt ist, und ein weiteres Ende hat, welches sich in der Axialrichtung in Richtung zu der ersten magnetischen Endplatte 13 erstreckt, um somit magnetisch von der ersten magnetischen Endplatte 13 getrennt zu werden, und einen nicht-magnetischen Haltekörper 17, welcher zwischen der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 bereitgestellt ist, um die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 über im Wesentlichen die gesamten Längen derer zu halten.
Jedes aus der ersten magnetischen Endplatte 13, der zweiten magnetischen Endplatte 14, den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 ist aus einem Verbund (engl.: laminate) von einer Vielzahl von Magnet-Platten, welche in Axialrichtung laminiert sind, ausgebildet, und ist in dem dargestellten Beispiel zusammen mit den Permanentmagneten 11 fest zusammengebaut, um durch eine Halterung mit Befestigungsschrauben (Durchsteckschrauben) 18 und Befestigungsschrauben (Durchsteckschrauben) 18a gehalten zu werden, wobei jede einem Befestigungselement entspricht, welches durch den Verbund durchführbar ist, um ebenso eine Befestigung durch Halterung durch den Haltekörper 17, welcher einem nicht-magnetischen zylindrischen Element entspricht, zu erzielen. Genauer gesagt, ist eine Innenumfangskante der ersten magnetischen Endplatte 13 durch Schrumpfpassung oder dergleichen fest an der Drehwelle 8 befestigt. Die zweite magnetische Endplatte 14 ist derart angeordnet, dass sie parallel der ersten magnetischen Endplatte 13 gegenüberliegt und hiervon getrennt ist. An einem Außenumfangs-Kantenabschnitt einer ebenen Form der ersten magnetischen Endplatte 13 sind, wie in 4 dargestellt, Kerben 19 zu einem später detailliert zu beschreibenden Zwecke bereitgestellt. Zwischen den Kerben 19 sind konvexe Abschnitte 20 in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Stator-Magnetpole 4 bereitgestellt. Eine ebene Form der zweiten magnetischen Endplatte 14 ist, wie in 8 dargestellt, ähnlich jener der ersten magnetischen Endplatte 13, im Hinblick darauf, dass die Kerben 19 und die konvexen Abschnitte 20 bereitgestellt sind. Jedoch sind Phasen der Kerben 19 und der konvexen Abschnitte 20 der zweiten magnetischen Endplatte 14 derart verschoben, dass sie in der Axialrichtung einander entsprechen. Darüber hinaus hat die zweite magnetische Endplatte eine Innenumfangskante 21, welche einen größeren Durchmesser als jene der ersten magnetischen Endplatte hat.
Zwischen der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 ist, wie in 5 bis 7 dargestellt, der Haltekörper 17, welcher eine im Wesentlichen zylindrische Form hat und einen Außenumfangsabschnitt hat, welcher mit Schwalbenschwanznuten 22 bereitgestellt ist, welche sich in der Axialrichtung erstrecken, bereitgestellt und durch die Befestigungsschraube 18a befestigt. Es sind Schwalbenschwänze 23 des ersten Magnetpol-Elements 15 und des zweiten Magnetpol-Elements 16, welche, wie in 6 dargestellt, eine ebene Form haben, wobei jeder ein Verbund aus einer hohen Anzahl von Magnetplatten ist, in die Schwalbenschwanznuten 22 eingesetzt, und sie befestigen die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 in der Radalrichtung und in der Umfangsrichtung. Wie am besten in 3 dargestellt, schlägt das eine Ende (linkes Ende in 3) von jedem der ersten Magnetpol-Elemente 15 direkt gegen die erste magnetische Endplatte 13 an, wobei sich das weitere Ende (rechtes Ende in 3) davon in der Axialrichtung in Richtung zu der zweiten magnetischen Endplatte 14 erstreckt, um somit einen Raum, insbesondere eine Lücke 24, zusammen mit der zweiten magnetischen Endplatte 14 auszubilden. Ähnlich schlägt das eine Ende (rechtes Ende in 3) von jedem der zweiten Magnetpol-Elemente 16 direkt gegen die zweite magnetische Endplatte 14 an, wobei sich das weitere Ende (linkes Ende in 3) davon in der Axialrichtung in Richtung zu der ersten magnetischen Endplatte 13 erstreckt, um somit die Lücke 24 zusammen mit der ersten magnetischen Endplatte 13 auszubilden. Um in der Axialrichtung die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 entsprechend der Verbunde zu befestigen, sind die Befestigungsschrauben 18 durch Schraubenlöcher 25, welche durch die konvexen Abschnitte 20 von der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 ausgebildet sind, und durch Schraubenlöcher 26 der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 durchführt. Es wird verhindert, dass Kopfabschnitte 27 der Befestigungsschrauben 18 von Endflächen an den weiteren Enden der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 vorragen, um somit keinen Kriechverlust eines Magnetflusses hervorzurufen.
Die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche, wie zuvor beschrieben, in der Axialrichtung zueinander parallel und in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, sind in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung durch Ineingriffnahme zwischen den Schwalbenschwänzen 23 und den Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 gehalten, und sind ebenso in der Axialrichtung, zusätzlich zu der Radialrichtung und der Umfangsrichtung, durch die Befestigung an die erste magnetische Endplatte 13 und die zweite magnetische Endplatte 14 durch die Befestigungsschrauben 18 gehalten. Die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche derart gehalten sind, sind zueinander derart zusammengefasst, dass sie sich von den entgegengesetzten Seiten in der Axialrichtung erstrecken, um eine Kamm-Ineingriffnahme von distalen Endabschnitten derer zu ermöglichen, wodurch ein Magnet-Eisenkern vom Lundell-Typ gebildet wird.
Wie in 3 und 6 dargestellt, werden Lücken, welche sich in der Axialrichtung erstrecken, zwischen Umfangsseitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 ausgebildet. In den Lücken werden die Permanentmagnete 11 eingesetzt und gehalten. Genauer gesagt, werden spitz auslaufende Abschnitte 28 an radialen Außenkanten der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 ausgebildet. Wenn die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 mit dem Haltekörper 17 in Eingriffnahme gebracht werden, wird jede der Lücken, welche durch die Seitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 an der Außenumfangsfläche des Haltekörpers 17 ausgebildet werden, derart ausgebildet, dass eine Breite an der Innenseite groß ist, und eine Breite an der Außenseite durch die spitz auslaufenden Abschnitte 28 geschmälert ist. Daher werden die Permanentmagnete 11, welche in die Lücken eingesetzt werden, durch direkten Kontakt mit den Seitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 gehalten, und werden durch die spitz auslaufenden Abschnitte 28 derart verriegelt, dass sie in der Radialrichtung nicht zu entnehmen sind. Die Permanentmagnete 11 schlagen direkt gegen die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, wie zuvor beschrieben, an. Daher kann, sogar durch die Ferrit-Magnete, welche einen kleinen magnetischen Spalt haben, welche relativ kostengünstig sind, eine Magnetsättigungs-Reduktionswirkung durch die Magnete verbessert werden. Hieraus resultierend wird eine Reduktion in der Ausgabe aufgrund von einer Magnetsättigung des Rotors sogar dann reduziert, wenn eine hohe magnetomotorische Feldkraft an die Feldspule angelegt wird. Daher kann ein Motor mit einem hohen Drehmoment erlangt werden.
Wie zuvor beschrieben, werden die ersten Magnetpol-Elemente 15, welche durch die Befestigungsschrauben 18 an der ersten magnetischen Endplatte 13 gehalten sind, welche fest an der Drehwelle 8 befestigt ist, und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche durch die Befestigungsschrauben 18 an der zweiten magnetischen Endplatte 14 gehalten sind, welche die Innenumfangskante 21 hat, welche von der Drehwelle 8 entfernt angeordnet ist, jeweils durch die Ineingriffnahme der Schwalbenschwänze 23 mit den Schwalbenschwanznuten 22, welche an dem Außenumfang des Haltekörpers 17 ausgebildet sind, über die gesamte Axiallänge davon gehalten. Darüber hinaus werden die Permanentmagnete 11, welche zwischen den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten sind, durch die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und den Haltekörper 17 über im Wesentlichen die gesamten Längen der Permanentmagnete 11 gehalten. Ferner wird die zuvor beschriebene gesamte Anordnung durch die Befestigungsschrauben 18a, welche durch den Haltekörper 17 durchlaufen, um an der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 befestigt zu werden, befestigt. Daher erlangt der Rotor-Eisenkern 10 eine Anordnung, welche insgesamt eine hohe Widerstandsfestigkeit hat. Sogar dann, wenn eine Axialgröße des Rotor-Eisenkerns 10 groß ist, kann eine ausreichende mechanische Festigkeit erlangt werden. Darüber hinaus enthält der Rotor-Eisenkern 10 die erste magnetische Endplatte 13 und die zweite magnetische Endplatte 14, welche voneinander unabhängig sind, und die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und den Haltekörper 17, welcher die Schwalbenschwanznuten 22 hat, zum Zusammenbau. Daher sind eine Herstellung und ein Zusammenbau des Rotor-Eisenkerns 10 einfach. Ferner ist der Rotor-Eisenkern 10 aus dem Verbund von den Magnetplatten ausgebildet. Daher wird ein Wirbelstromverlust innerhalb eines Magnetkörpers zur axialen Magnetverbindung, welcher durch eine Schwankung im Magnetfluss, welcher durch das Innere des Magnetkörpers zur axialen Magnetverbindung durchläuft, erzeugt wird, beseitigt.
In dem dargestellten Beispiel ist die Feldspule 12 derart durch die Magnet-Basis 29, welche an dem Rahmenkörper 3 des Stators 1 befestigt ist, gehalten, dass der Magnetfluss, welcher durch die Feldspule 12 erzeugt wird, durch die Magnet-Basis 29, die erste magnetische Endplatte 13, die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16, die Stator-Magnetpole 4 und die zweite magnetische Endplatte 14 durchläuft, um hierdurch zu ermöglichen, dass die Feldspule 12 magnetisch über die Lücken mit dem Rotor-Eisenkern 10 gekoppelt ist. Daher ist kein komplizierter Mechanismus zum Zuführen von elektrischer Energie an die Feldspule 12, wie beispielsweise ein Schleifring, erforderlich. Die Feldspule 12 kann ebenso seitens des Rotor-Eisenkerns 10 befestigt werden. Die Magnet-Basis 29 kann ein massiver Eisenkern sein. Jedoch kann durch Verwendung eines Eisenkerns mit unter Druck versetztem Pulver (beispielsweise SOMALOY (Markenname), hergestellt von Höganäs AB oder dergleichen) der Wirbelstrom innerhalb des Rotors unterdrückt werden, wenn die Stator-Magnetflüsse gekoppelt sind oder wenn der Magnetfluss der Feldspule geändert wird. Daher kann die Wirksamkeit des Drehmotors vom Lundell-Typ weiter verbessert werden.
Die Kerben 19 und die konvexen Abschnitte 20 sind in den Außenumfangs-Kantenabschnitten der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 ausgebildet. Wie in 5 oder 7 dargestellt, ist eine Form der Kerben 19 im Wesentlichen identisch, welche gleich oder etwas größer als ein Außenprofil von jedem der konkaven Abschnitte ist, welche in einem Zustand ausgebildet sind, bei welchem die ersten Magnetpol-Elemente 15 oder die zweiten Magnetpol-Elemente 16 abwechselnd in die Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 eingesetzt sind. Die Kerben 19 sind derart bereitgestellt, dass sie den Abschnitten entsprechen, welche durch Erstrecken der Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 in der Axialrichtung erlangt werden. Daher können die Bauteile zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Rotors 2 nachfolgend in der Axialrichtung eingesetzt und zusammengebaut werden. Somit ist eine Zusammenbauarbeit einfach.
Ausführungsform 2
9 stellt einen Querschnitt eines axialen Mittenabschnittes eines Rotor-Eisenkerns 10 eines Drehmotors vom Lundell-Typ gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und entspricht der 6, welche eine Schnittansicht ist, welche entlang der Linie VI-VI von 1 genommen ist. Der Rotor-Eisenkern 10 enthält langgestreckte, flache, plattenähnliche Magnetkörper 30, welche in unteren Abschnitten von Schwalbenschwanznuten 22 eines Haltekörpers 17 eingesetzt sind, und welche sich in der Axialrichtung erstrecken. Genauer gesagt, sind die Magnetkörper 30 in die unteren Abschnitte der Schwalbenschwanznuten 22 eingesetzt. Oberhalb der Magnetkörper 30 sind Schwalbenschwänze 23 der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 eingesetzt und gehalten. Die Magnetkörper 30 sind derart in den Schwalbenschwanznuten 22 bereitgestellt, dass sie in der Radialrichtung über die gesamte Länge hinweg durch die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 gehalten sind, und können daher aus einem Grünkörper erstellt sein, wie beispielsweise SOMALOY (Markenname) hergestellt von Höganäs AB, welcher eine unzureichende mechanische Festigkeit hat und schwierig zu verwenden ist. In diesem Beispiel sind die Magnetkörper 30 jene Magnetkerne aus unter Druck gesetztem Pulver, welche durch Komprimieren und Gießen eines magnetischen Pulvers erlangt sind. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie bei der ersten Ausführungsform.
Bei dem zuvor beschriebenen Drehmotor vom Lundell-Typ erstrecken sich die Magnetkörper 30 in einer Verbundrichtung der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche den Verbünden entsprechen, um somit in der Axialrichtung Nebenschluss-Magnetpfade für die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 auszubilden, welche den laminierten Magnetkörpern entsprechen, welche in der Axialrichtung entsprechend der Richtung des Verbundes einen hohen magnetischen Widerstand haben, um somit die Magnetpfade in der Richtung des Verbundes kurzzuschließen. Auf diese Art und Weise kann der axiale magnetische Widerstand der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 reduziert werden. Darüber hinaus ruft der Grünkörper eine geringere Erzeugung des Wirbelstroms für die Schwankung im Magnetfluss hervor. Wenn die Feldspule plötzlich in Ansprechen auf eine unmittelbare hohe Ausgabe geändert wird, oder wenn ein Anker-Gegenfluss von einem Stator 1 ins Innere eines Rotors 2 eintritt, kann ein Wirbelstrom, welcher in den Magnetkörpern 30 aufgrund der Schwankung im Magnetfluss erzeugt wird, unterdrückt werden. Hieraus resultierend kann der Drehmotor vom Lundell-Typ mit einem geringen Verlust und einer hohen Wirksamkeit erlangt werden.
Ausführungsform 3
In einem Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher in 10 bis 17 dargestellt ist, enthält ein Rotor-Eisenkern 10 Permanentmagnete 33, welche jeweils in der Umfangsrichtung lang sind und in der Axialrichtung magnetisiert sind, welche zwischen jeder von einer ersten magnetischen Endplatte 31 und einer zweiten magnetischen Endplatte 32 und weiteren Enden (distale Endabschnitte von Magnetpolen), insbesondere Enden, welche nicht mit der ersten magnetischen Endplatte 31 oder der zweiten magnetischen Endplatte 32 gekoppelt sind, von ersten Magnetpol-Elementen 15 und von zweiten Magnetpol-Elementen 16 bereitgestellt sind. Genauer gesagt, sind die Permanentmagnete 33 in den Lücken 24 bereitgestellt, welche zwischen den distalen Endabschnitten von den ersten Magnetpol-Elementen 15 und von den zweiten Magnetpol-Elementen 16 und jeder von der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 im Drehmotor vom Lundell-Typ, wie in 1 bis 8 dargestellt, ausgebildet sind. Wie anhand von 11, 12, 14 und dergleichen offensichtlich, sind die Permanentmagnete 33 in der Umfangsrichtung Lang, haben jeweils eine im Wesentlichen rechteckige, feldspatförmige, blockartige Form, haben Endflächen, welche Seitenflächen enthalten, welche gegen die distalen Endabschnitte der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 im Anschlag sind, und haben Schwalbenschwänze 23, welche mit den Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 in Eingriff stehen und durch diese gehalten sind, wie im Falle der ersten Magnetpol, Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16.
Wie in 13 und 17 dargestellt, hat jede von der ersten magnetischen Endplatte 31 und der zweiten magnetischen Endplatte 32 dieses Drehmotors vom Lundell-Typ eine runde Außenumfangskante ohne konkave Abschnitte im Außenumfangsabschnitt. Der Grund hierfür besteht darin, dass verhindert werden kann, dass der Magnetfluss zur ersten magnetischen Endplatte 31 und zweiten magnetischen Endplatte 32 kriecht, da die Permanentmagnete 33 an den distalen Endabschnitten der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 bereitgestellt sind. Daher ist es nicht erforderlich, dass die wie in 4 und 8 dargestellten Kerben 19 bereitgestellt werden. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie in 1 bis 8 dargestellt.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau kann ein Magnetflächenbereich erhöht werden. Eine Magnetflussgröße ist gleich einem Produkt aus einer Dichte erzeugten Magnetflusses und dem Magnetflächenbereich. Daher kann die gleiche Magnetflussgröße unter Verwendung eines kostengünstigen Ferrit-Magneten oder eines Nd-Fe-B Verbundmagneten anstelle eines teuren gesinterten Seltenerden-Magneten erlangt werden. Darüber hinaus haben der Ferrit-Magnet und der Nd-Fe-B Verbundmagnet einen hohen Innenwiderstand, und neigt der Wirbelstrom daher weniger dazu, hier durchzufließen. Daher ist ein Verlust aufgrund des Wirbelstroms innerhalb des Magneten, welcher durch eine Änderung in der Größe des erzeugten Magnetfeldes erzeugt wird, welches durch die Magnetabschnitte durchläuft, gering. Hieraus resultierend kann die Wirksamkeit des Drehmotors vom Lundell-Typ verbessert werden.
Darüber hinaus sind zwei Flächen von jedem der Permanentmagnete 33, welche in der Axialrichtung ausgerichtet sind, durch die erste magnetische Endplatte 31 oder die zweite magnetische Endplatte 32 und die distalen Enden von den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten. Zwei Endflächen von jedem der Permanentmagnete 33, welche in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, sind durch die Seitenflächen von den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten. Eine radiale Innenfläche von jedem der Permanentmagneten 33 ist durch eine Außenumfangsfläche vom Haltekörper 17 gehalten, wie in 14 und 16 dargestellt. Ferner sind die Schwalbenschwänze 23 mit den Schwalbenschwanznuten 22 in Eingriff gebracht, welche an der Außenumfangsfläche vom Haltekörper 17 bereitgestellt sind, um somit die Permanentmagnete 33 radial zu halten. Auf diese Art und Weise sind die Permanentmagnete 33 nicht durch einen unabhängigen speziellen Mechanismus, welcher neu vorbereitet ist, sondern durch die Bauteile gehalten, welche für den Aufbau des Rotor-Eisenkerns 10 erforderlich sind. Daher kann der Drehmotor vom Lundell-Typ bei geringen Kosten mit einer hervorragenden Massenproduktivität ohne die Notwendigkeit eines Herstellens von neuen Bauteilen aufgebaut werden.
Die Massenproduktivität wird ebenso bei der Zusammenbauarbeit erhöht, wenn ein unidirektionaler Zusammenbau möglich ist, bei welchem die Bauteile von einer weiter entfernten Seite der Zeichnungsseite von 11 zu einer näheren Seite davon zusammengebaut werden. Sogar in einem solchen Fall können die Permanentmagnete 33, die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, die Permanentmagnete 11 und die Permanentmagnete 33 in die gemeinsamen Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 in der angegebenen Reihenfolge eingesetzt werden. Demgemäß kann eine Form des hergestellten Querschnitts des nicht-magnetischen Haltekörpers 17 einfach sein. Daher kann ein Aufbau der Bauteile vereinfacht werden. Ferner kann der unidirektionale Zusammenbau erleichtert werden, welcher die Massenproduktivität verbessern kann.
Der zuvor beschriebene Drehmotor vom Lundell-Typ hat einen widerstandsfestigen Aufbau gegen die Zentrifugalkraft, sogar dann, wenn er in seinem Ausmaß vergrößert ist. Darüber hinaus kann der starre Magnet-Halteaufbau bereitgestellt werden, um die Magnetsättigung des Rotor-Eisenkerns durch den wirksamen Magnetpfad-Aufbau zu reduzieren. Darüber hinaus kann, aufgrund der starren mechanischen Halterung, die Anzahl der zu befestigenden Magnete erhöht werden. Somit kann, zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Verbesserung hinsichtlich der magnetischen Wirksamkeit, eine bemerkbare Magnetsättigung-Reduktionswirkung sogar mit dem relativ kostengünstigen Magneten vom Verbund-Typ oder Ferrit-Magneten erlangt werden. Demgemäß kann der Drehmotor vom Lundell-Typ für einen Drehmotor mit hoher Wirksamkeit und hoher Ausgabe, mit einer Ausgabe, welche beispielsweise 10 kW übersteigt, für ein Elektro-Fahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug, einfach realisiert werden.
Ausführungsform 4
18 bis 26 stellen einen Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Rotor-Eisenkern 10 des Drehmotors vom Lundell-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine erste nicht-magnetische Endplatte 24a, welche zwischen einer ersten magnetischen Endplatte 13 und zweiten Magnetpol-Elementen 16 bereitgestellt ist, und eine zweite nicht-magnetische Endplatte 24b, welche zwischen einer zweiten magnetischen Endplatte 14 und ersten Magnetpol-Elementen 15 bereitgestellt ist, zusätzlich zu der ersten magnetischen Endplatte 13, der zweiten magnetischen Endplatte 14, der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen 15, der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen 16 und einem nicht-magnetischen Haltekörper 17.
Die erste nicht-magnetische Endplatte 24a und die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b trennen magnetisch die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweite magnetische Endplatte 14 voneinander, und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und die erste magnetische Endplatte 13 voneinander, um somit den Kriechverlust des Magnetflusses zwischen den Magnetpolen 9 zu reduzieren. In dem dargestellten Beispiel ist jede der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b insgesamt ein ringförmiges Plattenelement, welches beispielsweise aus SOMALOY (Markenname), hergestellt von Höganäs AB, erstellt ist, und konkave Abschnitte 24c, welche in einem Außenumfangsabschnitt von jeder der nicht-magnetischen Endplatten bei gleichen Abständen bereitgestellt sind, um in der Lage zu sein, die ersten Magnetpol-Elemente 15 oder die zweiten Magnetpol-Elemente 16 aufzunehmen, und konvexe Abschnitte 24d enthält, welche zwischen den konkaven Abschnitten 24c ausgebildet sind, um somit in Anschlag gegen die Endflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 oder der zweiten Magnetpol-Elemente 16 gebracht zu werden.
Wie anhand der in 21 dargestellten ebenen Form zu erkennen, sind Kerben 19 in einem Außenumfangs-Kantenabschnitt der ersten magnetischen Endplatte 13 bereitgestellt. Zwischen den Kerben 19 sind konvexe Abschnitte 20 in einer Anzahl entsprechend der Anzahl von den Stator-Magnetpolen 4 ausgebildet. Es sind Schraubenlöcher 25 zum Aufnehmen von Befestigungsschrauben 18 entsprechend den Durchgangsschrauben bereitgestellt. Eine ebene Form der zweiten magnetischen Endplatte 14 ist, wie in 25 dargestellt, ähnlich jener von der ersten magnetischen Endplatte 13 hinsichtlich dessen, dass die Kerben 19 und die konvexen Abschnitte 20 bereitgestellt sind. Jedoch sind Phasen derart verschoben, dass die Kerben 19 und die konvexen Abschnitte 20 in der Axialrichtung einander entsprechen. Darüber hinaus hat die zweite magnetische Endplatte eine Innenumfangskante 21, welche einen größeren Durchmesser als jenen im Falle der ersten magnetischen Endplatte 13 hat. Ähnlich der ersten magnetischen Endplatte 13 sind die Schraubenlöcher 25 zum Aufnehmen der Befestigungsschrauben 18 zu der zweiten magnetischen Endplatte 14 bereitgestellt.
Zwischen der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 ist der Haltekörper 17, welcher die wie in 23 dargestellte, im Wesentlichen ausgehöhlte zylindrische Form hat, und welcher Schwalbenschwanznuten 22 hat, welche sich in der Axialrichtung erstrecken, welche in einem Außenumfangsabschnitt des Haltekörpers 17 bereitgestellt sind, über ein Zwischenelement der in 22 dargestellten ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und der in 24 dargestellten zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b bereitgestellt. Es sind Schwalbenschwänze 23 der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche den Verbunden einer hohen Anzahl von Magnetplatten entsprechen, wobei jeder eine wie in 23 dargestellte ebene Form hat, in die Schwalbenschwanznuten 22 eingesetzt, um somit die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung zu befestigen. Zu dem Haltekörper 17 sind ebenfalls die Schraubenlöcher 25, welche dort in der Axialrichtung hindurchlaufen, bereitgestellt.
Wie am deutlichsten in 20 dargestellt, durchläuft ein Ende (linkes Ende in 3) von jedem der ersten Magnetpol-Elemente 15 durch den konkaven Abschnitt 24c der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a, um somit im direkten Anschlag gegen die erste magnetische Endplatte 13 zu gelangen, wohingegen sich ein weiteres Ende davon (rechtes Ende in 3) in der Axialrichtung zur zweiten magnetischen Endplatte 14 erstreckt, um somit im Anschlag gegen den konvexen Abschnitt 24d der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b zu gelangen. Das distale Ende von jedem der ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweite magnetische Endplatte 14 sind voneinander durch den konvexen Abschnitt 24d der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b magnetisch blockiert. Ähnlich, obwohl die Ausrichtung für jedes der zweiten Magnetpol-Elemente 16 entgegengesetzt ist, gelangt ein Ende (rechtes Ende in 3) davon im direkten Anschlag gegen die zweite magnetische Endplatte 14, wohingegen sich ein weiteres Ende (linkes Ende in 3) davon in der Axialrichtung zur ersten magnetischen Endplatte 13 erstreckt, um somit gegen den konvexen Abschnitt 24d der nicht-magnetischen Endplatte 24a anzuschlagen. Das distale Ende von den zweiten Magnetpol-Elementen 16 und die erste magnetische Endplatte 13 sind voneinander durch den konvexen Abschnitt 24d der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a magnetisch blockiert. Um die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 entsprechend der Verbunde axial zu befestigen, werden die Befestigungsschrauben 18, welche sich derart erstrecken, dass sie durch den Haltekörper 17 durchlaufen, in die Schraubenlöcher 25 der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 und in die Schraubenlöcher 25 der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b eingesteckt, um mit der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 befestigt zu werden.
Die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche in der Axialrichtung zueinander parallel und in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, wie zuvor beschrieben, werden in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung durch den Kontakt der Seitenflächen mit den Permanentmagneten 11 und die Ineingriffnahme der Schwalbenschwänze 23 mit den Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 gehalten, und werden ebenso in der Axialrichtung, indem sie zwischen der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 zwischengesetzt sind, durch die Befestigungsschrauben 18 gehalten. Die erste nicht-magnetische Endplatte 24a ist in der Axialrichtung zwischen der ersten magnetischen Endplatte 13 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten, und ist in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung durch die ersten Magnetpol-Elemente 15, welche in die konkaven Abschnitte 24c eingepasst sind, und die Befestigungsschrauben 18 gehalten. Darüber hinaus ist die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b in der Axialrichtung zwischen der zweiten magnetischen Endplatte 14 und den ersten Magnetpol-Elementen 15 gehalten, und ist in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung durch die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche in die konkaven Abschnitte 24c eingepasst sind, und die Befestigungsschrauben 18 gehalten. Die ersten Magnetpol-Elemente 15 und zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche derart gehalten sind, werden zueinander zusammengefasst, um sich somit von den entgegengesetzten Seiten in der Axialrichtung zu erstrecken, um zu ermöglichen, dass die distalen Endabschnitte davon miteinander in eine kämmende Ineingriffnahme gelangen, wodurch der Magnet-Eisenkern vom Lundell-Typ gebildet wird.
Wie in 20 und 23 dargestellt, werden Lücken, welche sich in der Axialrichtung erstrecken, zwischen Umfangsseitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 ausgebildet. In den Lücken sind die Permanentmagnete 11 eingesetzt und gehalten. Genauer gesagt, sind spitz auslaufende-Abschnitte 28 an radialen Außenkanten der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 ausgebildet. Wenn die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 mit dem Haltekörper 17 in Eingriff gebracht sind, wird jede der Lücken zwischen den Seitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 und der Außenumfangsfläche des Haltekörpers 17 derart ausgebildet, dass eine Breite an der Innenseite groß ist und eine Breite an der Außenseite durch die spitz auslaufenden Abschnitte 28 geschmälert ist. Daher werden die Permanentmagnete 11, welche in die Lücken eingesetzt sind, durch direkten Kontakt mit den Seitenflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 gehalten, und werden durch die spitz auslaufenden Abschnitte 28 derart verriegelt, dass sie in der Radialrichtung nicht entnehmbar sind.
Die Permanentmagnete 11 schlagen direkt gegen die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16 an, wie zuvor beschrieben. Daher kann, sogar mit den Feldmagneten, welche einen kleinen magnetischen Spalt haben, welche relativ kostengünstig sind, die Magnetsättigungs-Reduktionswirkung durch die Magnete verbessert werden. Hieraus resultierend wird eine Reduktion in der Ausgabe aufgrund von magnetischer Sättigung des Rotors sogar dann reduziert, wenn eine hohe magnetomotorische Feldkraft an die Feldspule angelegt wird. Daher kann ein Motor mit einem hohen Drehmoment erlangt werden. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie zuvor beschrieben, werden die ersten Magnetpol-Elemente 15, welche durch direkten Anschlag gegen die erste magnetische Endplatte 13 gehalten sind, welche fest an der Drehwelle 8 befestigt ist, und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche durch direkten Anschlag gegen die zweite magnetische Endplatte 14 gehalten sind, deren Innenumfangskante 21 entfernt zur Drehwelle 8 angeordnet ist, jeweils durch die Ineingriffnahme der Schwalbenschwänze mit den Schwalbenschwanznuten 22, welche am Außenumfang des Haltekörpers 17 über die gesamte Axiallänge davon ausgebildet sind, gehalten. Darüber hinaus werden die Permanentmagnete 11, welche zwischen den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten sind, durch die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und den Haltekörper 17 über im Wesentlichen die gesamten Längen der Permanentmagnete 11 gehalten. Daher erlangt der Rotor-Eisenkern 10 einen Zusammenbau, welcher insgesamt eine hohe Widerstandsfestigkeit hat. Sogar wenn eine Axialgröße des Rotor-Eisenkerns 10 groß ist, kann eine ausreichende mechanische Festigkeit erlangt werden. Darüber hinaus enthält der Rotor-Eisenkern 10 die erste magnetische Endplatte 13 und die zweite magnetische Endplatte 14, welche voneinander unabhängig sind, und die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und den Haltekörper 17, welche die Schwalbenschwanznuten 22 zum Zusammenbau haben. Daher sind eine Herstellung und ein Zusammenbau des Rotor-Eisenkerns 10 einfach. Ferner ist der Rotor-Eisenkern 10 aus den Verbunden der magnetischen Platten ausgebildet. Daher wird ein Wirbelstromverlust innerhalb eines magnetischen Körpers zur axialen magnetischen Kopplung, welcher durch eine Schwankung im Magnetfluss erzeugt wird, welcher durch das Innere des Magnetkörpers zur axialen magnetischen Kopplung durchläuft, beseitigt.
In dem dargestellten Beispiel ist die Feldspule 12 durch die Magnet-Basis 29 gehalten, welche am Rahmenkörper 3 des Stators 1 befestigt ist, so dass der Magnetfluss, welcher durch die Feldspule 12 erzeugt wird, durch die Magnet-Basis 29, die erste magnetische Endplatte 13, die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16, die Stator-Magnetpole 4 und die zweite magnetische Endplatte 14 durchläuft, um hierdurch zu ermöglichen, dass die Feldspule 12 über die Lücken magnetisch mit dem Rotor-Eisenkern 10 gekoppelt ist. Daher ist kein komplizierter Mechanismus zum Zuführen von elektrischer Energie an die Feldspule 12, wie beispielsweise ein Schleifring, erforderlich. Die Feldspule 12 kann ebenso seitens des Rotor-Eisenkerns 10 befestigt werden. Die Magnet-Basis 29 kann der massive Eisenkern sein. Jedoch kann unter Verwendung des Eisenkerns von unter Druck gesetztem Pulver (beispielsweise SOMALOY (Markenname), hergestellt durch Höganäs AB oder dergleichen) der Wirbelstrom innerhalb des Rotors unterdrückt werden, wenn die Stator-Magnetflüsse koppeln oder wenn der Magnetfluss der Feldspule geändert wird. Daher kann die Wirksamkeit des Drehmotors vom Lundell-Typ weiter verbessert werden.
Die Kerben 19 und die konvexen Abschnitte 20 sind in den Außenumfangs-Kantenabschnitten der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 ausgebildet. Wie in 5 bis 7 dargestellt, ist eine Form der Kerben 19 im Wesentlichen identisch, welche gleich oder etwas größer als ein Außenprofil von jedem von konkaven Abschnitten ist, welche in einem Zustand ausgebildet sind, bei welchem die ersten Magnetpol-Elemente 15 oder die zweiten Magnetpol-Elemente 16 abwechselnd in die Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 eingesetzt sind. Die Kerben 19 sind derart bereitgestellt, dass sie den Positionen entsprechen, welche durch Erstrecken der Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 in der Axialrichtung erlangt werden. Daher können die Bauteile zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Rotors 2 in der Axialrichtung nachfolgend eingesetzt und zusammengebaut werden. Somit ist eine Zusammenbauarbeit einfach.
In der vierten Ausführungsform, wie in 26 dargestellt, können die erste magnetische Endplatte 13, die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b und die zweite magnetische Endplatte 14 allesamt durch Befestigungsschrauben 18a befestigt werden, wohingegen die erste magnetische Endplatte 13, die zweiten Magnetpol-Elemente 16, die erste nicht-magnetische Endplatte 24a und die zweite magnetische Endplatte 14 allesamt durch die Befestigungsschrauben 18a befestigt werden können. Auf diese Art und Weise wird der Zusammenbau des Rotors vereinfacht, während die Wirkung der Erhöhung einer Widerstandsfestigkeit des Rotors erlangt wird. In diesem Fall können die Befestigungsschrauben 18, welche derart bereitgestellt sind, dass sie durch den Haltekörper 17 durchlaufen, ausgelassen werden, wie in 26 dargestellt, um somit zusammen mit den Befestigungsschrauben 18a verwendet zu werden, oder können entfernt werden. Alternativ können lediglich die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die zweiten Magnetpol-Elemente 16, welche den Verbunden entsprechen, durch die Befestigungsschrauben befestigt werden, so dass die befestigten ersten Magnetpol-Elemente 15 und zweiten Magnetpol-Elemente 16 in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung durch das Einpassen der Schwalbenschwänze am Haltekörper 17 gehalten werden, und in der Axialrichtung durch die erste magnetische Endplatte 13 und die zweite magnetische Endplatte 14 gehalten werden.
Ausführungsform 5
In einem Drehmotor vom Lundell-Typ gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher in 27 bis 36 dargestellt ist, enthält ein Rotor-Eisenkern 10, konkave Abschnitte 24d einer ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und einer zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b, welche, bei einem Winkel, bei welchem nicht-magnetische Elemente angeordnet werden, zwischen jeder von einer ersten magnetischen Endplatte 31 und einer zweiten magnetischen Endplatte 32 und weiteren Enden (distale Endabschnitte von Magnetpolen, insbesondere Enden, welche nicht mit der ersten magnetischen Endplatte 31 oder der zweiten magnetischen Endplatte 32 gekoppelt sind) von ersten Magnetpol-Elementen 15 und von zweiten Magnetpol-Elementen 16 angeordnet sind. Der Rotor-Eisenkern 10 enthält ferner Permanentmagnete 33, welche jeweils in der Umfangsrichtung lang sind und in der Axialrichtung magnetisiert sind, welche zwischen den konkaven Abschnitten 24d von der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und von der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b und jeder von der ersten magnetischen Endplatte 31 und der zweiten magnetischen Endplatte 32 bereitgestellt sind. Genauer gesagt, sind die Permanentmagnete 33 zwischen jeder von der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b, welche zwischen den distalen Endabschnitten von den ersten Magnetpol-Elementen 15 und von den zweiten Magnetpol-Elementen 16 angeordnet sind, und jeder von der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 im Drehmotor vom Lundell-Typ, wie in 18 bis 26 dargestellt, und jeder von der ersten magnetischen Endplatte 31 und der zweiten magnetischen Endplatte 32 bereitgestellt. Daher ist die Anzahl der Permanentmagnete 33 gleich der Anzahl von Polen des Drehmotors.
In dem dargestellten Beispiel sind, wie anhand von 27 bis 29, 31 und dergleichen, offensichtlich, die Permanentmagnete 33 in der Umfangsrichtung lang, hat jeder eine im Wesentlichen rechteckige, feldspatförmige, blockähnliche Form, haben Endflächen 34, welche Seitenflächen enthalten, welche gegen die distalen Endabschnitte der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 in Anschlag gelangen, und haben Schwalbenschwänze 35, welche am Rotor 2 befestigt werden können. Die Schwalbenschwänze 35 sind in Schwalbenschwanznuten 37 eingepasst, welche an einer Außenumfangsfläche eines ringförmigen Halterings 36 bereitgestellt sind, welcher zwischen der ersten magnetischen Endplatte 31 und der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a bereitgestellt ist, welche durch die Befestigungsschrauben 18 seitens der ersten magnetischen Endplatte 31 zu halten sind. Die Permanentmagnete 33 sind ebenso seitens der zweiten magnetischen Endplatte 32 durch einen ähnlichen Haltering 36 gehalten.
Wie in 30 und 36 dargestellt, hat jede der ersten magnetischen Endplatten 31 und der zweiten magnetischen Endplatten 32 dieses Drehmotors vom Lundell-Typ eine kreisförmige Außenumfangskante ohne konkave Abschnitte in den Außenumfangsabschnitten. Der Grund hierfür liegt darin, dass verhindert werden kann, dass der Magnetfluss an die erste magnetische Endplatte 31 fließt, da die erste nicht-magnetische Endplatte 24a und die Permanentmagnete 33 an den distalen Endabschnitten der zweiten Magnetpol-Elemente 16 bereitgestellt sind, und dass verhindert werden kann, dass er an die zweite magnetische Endplatte 32 kriecht, da die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b und die Permanentmagnete 33 an den distalen Endabschnitten der ersten Magnetpol-Elemente 15 bereitgestellt sind. Demgemäß ist die Bereitstellung der in 21 und 25 dargestellten Kerben 19 nicht erforderlich.
31 stellt den Haltering 36 zusammen mit den ersten Magnetpol-Elementen 15, welche durch das Einpassen der Schwalbenschwänze 23 in die Schwalbenschwanznuten 37 des Halterings 36 gehalten sind, und den Permanentmagneten 33, welche zwischen den ersten Magnetpol-Elementen 15 bereitgestellt sind, um somit durch das Einpassen der Schwalbenschwänze 35 in die Schwalbenschwanznuten 37 des Halterings 36 gehalten zu werden, dar. Der Haltering 36 hat die gleiche Außenform wie jene des Haltekörpers 17, und enthält die Schraubenlöcher 25 für die Befestigungsschrauben 18.
32 stellt die erste nicht-magnetische Endplatte 24a, welche zwischen dem Haltering 36 und dem Haltekörper 17 bereitgestellt ist, zusammen mit den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den Permanentmagneten 11 dar. 33 stellt, zusammen mit den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16, welche durch den Haltekörper 17 gehalten sind, die Permanentmagnete 11 dar, welche dazwischen bereitgestellt und gehalten sind, wobei jeder in der Umfangsrichtung magnetisiert ist. 34 stellt die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b zusammen mit den zweiten Magnetpol-Elementen 16 und den Permanentmagneten 11, welche zwischen der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten sind, dar. 35 stellt den Haltering 36 an der Seite der zweiten magnetischen Endplatte 32, zusammen mit den zweiten Magnetpol-Elementen 16 und den Permanentmagneten 33, welche am Haltering 36 gehalten sind, dar.
Dieser Drehmotor vom Lundell-Typ hat einen Aufbau, bei welchem, wie in 31 dargestellt, die ersten Magnetpol-Elemente 15 und die Permanentmagnete 33 abwechselnd in der Umfangsrichtung am Haltering 36, in einer Schnittansicht, welche entlang der Linie XXXI-XXXI von 27 genommen ist, auftreten, und bei welchem, wie in 32 dargestellt, konvexe Abschnitte 24d der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und die ersten Magnetpol-Elemente 15 abwechselnd in der Umfangsrichtung im Außenumfangsabschnitt von der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24 auftreten, und wobei die Permanentmagnete 11 zwischen den konvexen Abschnitten 24d und den ersten Magnetpol-Elementen 15, in einer Schnittansicht, welche entlang der Linie XXXII-XXXII von 27 genommen ist, bereitgestellt sind. Ein Aufbau ähnlich zu jenem des zuvor erwähnten Aufbaus, jedoch mit verschobenen Phasen, ist ebenso in einer Schnittansicht, welche entlang der Linie XXXIV-XXXIV genommen ist, und in einer Schnittansicht, welche entlang der Linie XXXV-XXXV von 27 genommen ist, wie jeweils in 34 und 35 dargestellt, bereitgestellt. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie in 18 bis 26 dargestellt.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau kann die Wirkung eines Reduzierens des Magnetfluss-Kriechverlustes erhöht werden, indem ein Abstand zwischen den ersten Magnetpol-Elementen 15 und der zweiten magnetischen Endplatte 32, und ein Abstand zwischen den zweiten Magnetpol-Elementen 16 und der ersten magnetischen Endplatte 31 erhöht werden. Zusätzlich reduzieren die Permanentmagnete 33, welche in der Axialrichtung magnetisiert sind, wirksamer den Kriechverlust des Magnetflusses von den ersten Magnetpol-Elementen 15 zur zweiten magnetischen Endplatte 32, und den Kriechverlust des Magnetflusses von den zweiten Magnetpol-Elementen 16 zur ersten magnetischen Endplatte 31, um somit die Reduktion der Magnetsättigung der Magnetpole zu ermöglichen. Darüber hinaus können die Permanentmagnete 33 einen Magnetflächenbereich erhöhen. Eine Magnetflussgröße ist ein Produkt aus einer Dichte erzeugten Magnetflusses und dem Magnetflächenbereich. Daher kann die gleiche Magnetflussgröße erlangt werden, indem ein kostengünstiger Ferrit-Magnet oder ein Nd-Fe-B-Verbund-Magnet anstelle eines teuren gesinterten Seitenerden-Magneten verwendet wird. Darüber hinaus haben der Ferrit-Magnet und der Nd-Fe-B-Verbund-Magnet einen hohen Innenwiderstand, und daher ist ein Fluss des Wirbelstroms dort hindurch weniger wahrscheinlich. Daher ist ein Verlust aufgrund des Wirbelstroms innerhalb des Magneten, welcher durch eine Änderung in der Größe des erzeugten Magnetfeldes, welches durch die Magnetabschnitte durchläuft, erzeugt wird, gering. Hieraus resultierend kann die Wirksamkeit des Drehmotors vom Lundell-Typ verbessert werden.
Darüber hinaus sind zwei Flächen von jedem der Permanentmagnete 33, welche in der Axialrichtung ausgerichtet sind, durch die erste magnetische Endplatte 31 und die erste nicht-magnetische Endplatte 34 oder durch die zweite magnetische Endplatte 32 und die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b gehalten, wohingegen zwei Endflächen von jedem der Permanentmagnete 33, welche in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, durch die Seitenflächen von den ersten Magnetpol-Elementen 15 und den zweiten Magnetpol-Elementen 16 gehalten sind. Ferner sind die Permanentmagnete 33 radial durch das Einpassen der Schwalbenschwänze 35 in die Schwalbenschwanznuten 37 gehalten. Auf diese Art und Weise sind die Permanentmagnete 33 nicht durch einen unabhängigen speziellen Mechanismus, welcher neu vorbereitet ist, sondern durch die Bauteile gehalten, welche für den Aufbau des Rotor-Eisenkerns 10 erforderlich sind. Daher kann der Drehmotor vom Lundell-Typ mit einer geringen Anzahl von Bauteilen bei geringen Kosten mit einer hervorragenden Massenproduktivität ohne Notwendigkeit der Herstellung von neuen Bauteilen aufgebaut werden.
Die Massenproduktivität kann ebenso bei der Zusammenbauarbeit erhöht werden, da ein unidirektionaler Zusammenbau erzielt werden kann, bei welchem die Bauteile nacheinander von einer weiter entfernten Seite der Zeichnungsseite von 28 zu einer näheren Seite davon zusammengebaut werden. Beispielsweise wird der Haltering 36, in welchem die Permanentmagnete 33 eingepasst werden, von der näheren Seite von der Zeichnungsseite von 28 an der zweiten magnetischen Endplatte 32 platziert. Ferner sind die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b und der Haltering 17 auf einer weiter näheren Seite in der angegebenen Reihenfolge platziert. Die Schwalbenschwanznuten der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b und die Schwalbenschwanznuten 22 des Haltekörpers 17 werden in der Axialrichtung ausgerichtet. Dann können die ersten Magnetpol-Elemente 15, die zweiten Magnetpol-Elemente 16 und die Permanentmagnete 11 eingesetzt werden. An einer noch näheren Seite werden der Haltering 36, welcher die erste nicht-magnetische Endplatte 24a und die Permanentmagnete 33 hält, und die erste magnetische Endplatte 31 bereitgestellt. Dann wird der gesamte Zusammenbau durch die Befestigungsschrauben 18 entsprechend zu den Durchgangsschrauben befestigt. Die Befestigungsschrauben 18 können in einer früheren Arbeitsstufe ebenso durch die zweite magnetische Endplatte 32 eingesetzt werden, zur Verwendung als Werkzeuge für die Zusammenbauarbeit.
Ausführungsform 6
In einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 37 und 38 dargestellt, sind dritte Magnetpol-Elemente 38, welche Permanentmagneten entsprechen, welche in der Axialrichtung magnetisiert sind, in radialen Außenabschnittsbereichen von einer ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und einer zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b bereitgestellt, welche gegen Endflächen von zweiten Magnetpol-Elementen 16 oder ersten Magnetpol-Elementen 15, das heißt Abschnitte, welche konvexen Abschnitten 24d entsprechen, anschlagen. In 37 und 38 sind die dritten Magnetpol-Elemente 38, welche gegen die Endflächen der zweiten Magnetpol-Elemente 16 in der Axialrichtung in Anschlag gelangen, dargestellt. Die dritten Magnetpol-Elemente 38 und die konvexen Abschnitte 24d der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a ergänzen einander, um die gleiche Außenform wie jene von den zweiten Magnetpol-Elementen 16 auszubilden. Eine Dicke der dritten vervollständigten Magnetpol-Elemente ist gleich jene von der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a. Jedoch sind an axialen Innenseitenflächen von den dritten Magnetpol-Elementen 38, das heißt seitens des Anschlages gegen die zweiten Magnetpol-Elemente 16, Grenzen 39 zwischen den dritten Magnetpol-Elementen 38 und der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a an radialen Innenpositionen bereitgestellt, und sind an axialen Außenseitenflächen, das heißt an der Seite des Anschlages gegen die erste nicht-magnetische Endplatte 24a, die Grenzen an Positionen auf einer radialen Außenseite mit Bezug auf die Grenzen an den axialen Innenseitenflächen bereitgestellt. Mit anderen Worten, ist ein Aufbau in dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass die Axiallängen der zweiten Magnetpol-Elemente 15 und 16, das heißt ein Magnetpol-Bereich von einer Fläche eines Rotor-Eisenkerns 10, um einen Abschnitt entsprechend einer Außenumfangsfläche der dritten Magnetpol-Elemente 38 erhöht sind. Daher wird der Kriechverlust des Magnetflusses wirksamer reduziert, um hierdurch die Reduktion der Magnetsättigung zu ermöglichen.
In dem dargestellten Beispiel ist jede der Grenzen 39 zwischen den dritten Magnetpol-Elementen 38 und der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a eine angeschrägte Fläche, welche mit Bezug auf eine Mittenachse des Drehmotors geneigt ist. Auf der angeschrägten Fläche sind eine Schwalbenschwanznut 40 und ein Schwalbenschwanz 41 ausgebildet. Die Schwalbenschwanznut 40 ist in einem Außenumfangsabschnitt der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a bereitgestellt. Der Schwalbenschwanz 41, welcher in die Schwalbenschwanznut 40 eingepasst und daran befestigt ist, ist zu dem dritten Magnetpol-Element 38 bereitgestellt. Es ist zu erwähnen, dass die Grenze 39 ebenso in einem stufenförmigen Muster ausgebildet sein kann, welches eine Vielzahl von zylindrischen Flächen enthält, welche in der Radialrichtung eine unterschiedliche Höhe haben. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie bei der fünften Ausführungsform.
Wie zuvor beschrieben, sind die Grenzen 39 der dritten Magnetpol-Elemente 38 mit der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a oder der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b derart ausgebildet, dass sie in der Axialrichtung angeschrägt oder stufenförmig sind. Auf diese Art und Weise kann der Magnetpolbereich der Rotorfläche wirksam erhöht werden, während die Abstände von der ersten magnetischen Endplatte 31 und der zweiten magnetischen Endplatte 32 erhöht werden können. Hieraus resultierend kann ein höheres Drehmoment erlangt werden.
In einer Abwandlung eines in 39 dargestellten Drehmotors vom Lundell-Typ ist eine Feldspule 12 an einer ersten magnetischen Endplatte 13 und einer zweiten magnetischen Endplatte 14 befestigt, und durch eine Magnet-Basis 29 gehalten, welche die Feldspule 12 magnetisch mit einem Rotor-Eisenkern 10 koppelt, um somit einen Teil eines Rotors 2 zu bilden. Der restliche Aufbau ist gleich jenem wie bei der vierten Ausführungsform. Durch diesen Aufbau kann eine Radialgröße des Drehmotors reduziert werden. Der Aufbau, welcher die Feldspule 12 und die Magnet-Basis 29 als ein Teil des Rotors 2 enthält, wie zuvor beschrieben, kann nicht nur bei der vierten Ausführungsform, sondern ebenso bei jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden.
Die Ausführungsformen des Drehmotors vom Lundell-Typ, wie zuvor dargestellt und beschrieben, sind lediglich als Beispiel beschrieben. Es sind zahlreiche Abwandlungen möglich, um die vorliegende Erfindung durchzuführen. Zusätzlich können die Merkmale von spezifischen Beispielen der Ausführungsformen gänzlich oder selektiv in Kombination verwendet werden. Ferner können als Beispiel, um die Zusammenbauarbeit zu erleichtern, die Kerben 19, welche den konkaven Abschnitten oder den konvexen Abschnitten 20 der ersten magnetischen Endplatte 13 und der zweiten magnetischen Endplatte 14 entsprechen, geeigneterweise hinzugefügt oder ausgelassen werden.
Ferner ist in jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung auf den Drehmotor vom Lundell-Typ angewendet, welcher den bürstenlosen Aufbau hat. Somit wird an einer Bürste oder einem Schleifring-Abschnitt kein Funke erzeugt, wodurch die Sicherheit erhöht wird. Darüber hinaus tritt keine Abnutzung der Bürste auf, wodurch ebenso der Wartungs-Durchsatz verbessert wird. Daher ist es bevorzugt, dass der Aufbau des Drehmotors vom Lundell-Typ ein bürstenloser Aufbau ist. Jedoch kann sogar mit einem Feldaufbau, welcher eine Bürste hat, welche über eine Zwischenwirkung eines Schleifringes elektrische Energie zuführt, wie im Falle von allgemeinen Wechselstrommaschinen, der gleiche Aufbau erzielt werden, um die gleichen Wirkungen zu erlangen.
Ferner sind in der vierten bis sechsten Ausführungsform jede der ersten nicht-magnetischen Endplatte 24a und der zweiten nicht-magnetischen Endplatte 24b eine einstückige kreisförmige Platte. Jedoch können die erste nicht-magnetische Endplatte 24a und die zweite nicht-magnetische Endplatte 24b individuelle, kleinstückige Plattenelemente sein, welche jeweils derart bereitgestellt sind, dass sie gegen die Endflächen der ersten Magnetpol-Elemente 15 und der zweiten Magnetpol-Elemente 16 anschlagen, um den Kriechverlust des Magnetflusses zu reduzieren. Ferner kann der Haltering 36, welcher die Permanentmagnete 33, welche in der Axialrichtung magnetisiert sind, durch die Schwalbenschwanz-Passung radial hält, als ein flanschförmiger Abschnitt ausgebildet sein, welcher sich durchgängig und einstückig von der nicht-magnetischen Endplatte 24a in die Axialrichtung erstreckt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann bei Drehmotoren vom Lundell-Typ verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1 Stator, 2 Rotor, 3 Rahmenkörper, 4 Stator-Magnetpol, 5 Stator-Eisenkern, 6 Stator-Spule, 7 Lager, 8 Drehwelle, 9 Magnetpol, 10 Rotor-Eisenkern, 11 Permanentmagnet, 12 Feldspule, 13 erste magnetische Endplatte, 14 zweite magnetische Endplatte, 15 erstes Magnetpol-Element, 16 zweites Magnetpol-Element, 17 Haltekörper, 18 Befestigungsschraube, 18a Befestigungsschraube, 19 Kerbe, 20 konvexer Abschnitt, 21 Innenumfangskante, 22 Schwalbenschwanznut, 23 Schwalbenschwanz, 24 Lücke, 24a nicht-magnetische Endplatte, 24b nicht-magnetische Endplatte, 24c konkaver Abschnitt, 24d konvexer Abschnitt, 25, 26 Schraubenloch, 27 Kopfabschnitt, 28 spitz auslaufender Abschnitt, 29 Magnet-Basis, 30 Magnetkörper, 31 erste magnetische Endplatte, 32 zweite magnetische Endplatte, 33 Permanentmagnet, 34 Endfläche, 35 Schwalbenschwanz, 36 Haltering, 37 Schwalbenschwanznut, 38 drittes Magnetpol-Element, 39 Grenze.

Claims

Drehmotor vom Lundell-Typ, welcher enthält: einen Stator, welcher einen Stator-Eisenkern, welcher Stator-Magnetpole hat, und eine Stator-Spule, welche um die Stator-Magnetpole gewickelt ist, enthält; eine Drehwelle, welche sich in Relation zum Stator umdreht; einen Rotor-Eisenkern, welcher auf der Drehwelle bereitgestellt ist, welcher Magnetpole hat, welche zu den Stator-Magnetpolen entgegengesetzt sind, um in der Lage zu sein, hiermit magnetisch gekoppelt zu werden, und welcher sich innerhalb des Stators in Relation zum Stator umdreht; Permanentmagnete, welche zwischen den Magnetpolen bereitgestellt sind und in einer Umfangsrichtung der Drehwelle magnetisiert sind, zum Reduzieren eines Kriechverlustes eines Magnetflusses zwischen den Magnetpolen; und eine Feldspule, welche auf einer radialen Innenseite der Magnetpole des Rotor-Eisenkerns bereitgestellt ist, zum Erzeugen des Magnetflusses im Rotor-Eisenkern und Stator-Eisenkern, wobei der Rotor-Eisenkern enthält: eine erste magnetische Endplatte und eine zweite magnetische Endplatte, wobei jede eine scheibenförmige Form hat, welche koaxial auf der Drehwelle gehalten sind und voneinander getrennt sind; eine Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen, welche in einer Umfangsrichtung der Drehwelle beabstandet angeordnet sind, wobei jedes ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der ersten magnetischen Endplatte gekoppelt ist, und ein weiteres Ende hat, welches sich in einer Axialrichtung der Drehwelle in Richtung zur zweiten magnetischen Endplatte derart erstreckt, dass es magnetisch von der zweiten magnetischen Endplatte getrennt ist; eine Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen, welche in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, wobei jedes ein Ende, welches magnetisch und mechanisch mit der zweiten magnetischen Endplatte gekoppelt ist, und ein weiteres Ende hat, welches sich in der Axialrichtung in Richtung zur ersten magnetischen Endplatte derart erstreckt, dass es magnetisch von der ersten magnetischen Endplatte getrennt ist, wobei die Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen jeweils zwischen der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen eingesetzt ist, um somit die Magnetpole in Zusammenwirken mit der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen zu bilden; und einen nicht-magnetischen Haltekörper, welcher zwischen der ersten magnetischen Endplatte und der zweiten magnetischen Endplatte zum Halten der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen über im Wesentlichen gesamte Längen derer bereitgestellt ist.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 1, bei welchem jede von der ersten magnetischen Endplatte, der zweiten magnetischen Endplatte, der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen einen Verbund aus einer Vielzahl von magnetischen Platten enthält, welche in der Axialrichtung laminiert sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Permanentmagnete durch direkten Kontakt mit der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen gehalten sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem: jedes von der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen durch Schwalbenschwanznuten, welche an einem Außenumfang des Haltekörpers über die gesamte Länge in der Axialrichtung ausgebildet sind, gehalten ist, und die Permanentmagnete durch die Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und die Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen, welche durch die Schwalbenschwanznuten gehalten sind, über im Wesentlichen gesamte Längen der Permanentmagnete gehalten sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Permanentmagnete, welche in der Axialrichtung magnetisiert sind, ebenso zwischen jeder von der ersten magnetischen Endplatte und der zweiten magnetischen Endplatte und den weiteren Enden von der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen bereitgestellt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welcher ferner Magnetkörper enthält, welche sich in der Axialrichtung erstrecken, welche zwischen dem Haltekörper und jedem von der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten Magnetpol-Elementen eingesetzt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 6, bei welchem der Magnetkörper einen Magnetkern aus unter Druck gesetztem Pulver enthält, welcher durch Komprimieren und Gießen eines Magnetpulvers erlangt ist.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welcher ferner Kerben enthält, wobei jede die gleiche Form wie die Form von jeder der Schwalbenschwanznuten hat, welche an Positionen an der ersten magnetischen Endplatte und der zweiten magnetischen Endplatte bereitgestellt sind, wobei die Positionen durch Erstrecken der Schwalbenschwanznuten des Haltekörpers in der Axialrichtung erlangt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Rotor-Eisenkern ferner eine erste nicht-magnetische Endplatte und eine zweite nicht-magnetische Endplatte zum Reduzieren des Streuverlustes des Magnetflusses zwischen den Magnetpolen enthält, welche jeweils zwischen der Vielzahl von ersten Magnetpol-Elementen und der Vielzahl von zweiten magnetischen Endplatten und zwischen den zweiten Magnetpol-Elementen und der ersten magnetischen Endplatte zur Magnettrennung zwischen ihnen bereitgestellt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 9, welcher ferner dritte Magnetpol-Elemente enthält, welche in einem Außenumfangsabschnitt von jeder der nicht-magnetischen Endplatten bereitgestellt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 10, bei welchem die dritten Magnetpol-Elemente Schwalbenschwänze enthalten, welche in Schwalbenschwanznuten eingepasst und daran befestigt sind, welche im Außenumfangsabschnitt von jeder der nicht-magnetischen Endplatten bereitgestellt sind.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem Grenzen zwischen der nicht-magnetischen Endplatte und den dritten Magnetpol-Elementen jeweils eine angeschrägte Form haben.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem Grenzen zwischen der nicht-magnetischen Endplatte und den dritten Magnetpol-Elementen jeweils eine stufenförmige Form haben.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem die Feldspule derart durch eine Magnet-Basis, welche am Statur befestigt ist, gehalten ist, dass die Feldspule über eine Zwischenwirkung von einem Spalt magnetisch mit dem Rotor-Eisenkern gekoppelt ist.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem die Feldspule derart an der ersten magnetischen Endplatte und der zweiten magnetischen Endplatte befestigt ist, dass sie magnetisch mit dem Rotor-Eisenkern gekoppelt ist.
Drehmotor vom Lundell-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Drehmotor vom Lundell-Typ einen bürstenlosen Drehmotor umfasst.