-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anker und eine elektrische Rotationsmaschine, die in der Lage sind, Beschädigungen einer Spule zu verhindern.
-
EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
-
In den letzten Jahren besteht hinsichtlich elektrischer Rotationsmaschinen, wie z.B. Elektromotoren oder Generatoren, ein Bedarf für vibrationsarme elektrische Rotationsmaschinen mit hoher Leistung. Eine Vorgehensweise zur Schaffung eines vibrationsarmen Motors mit hoher Leistung besteht darin, die Länge eines an einem jeweiligen Zahnende eines Kerns vorgesehenen Kragenbereichs zu erhöhen, um dadurch die Breite der Öffnung eines Schlitzes eines Ankers zu reduzieren.
-
Eine Reduzierung der Breite der Öffnung des Schlitzes hat folgende Resultate: eine Reduzierung des Hervorstehens des Ankers, was zu einer Reduzierung der Vibration führt; sowie eine Vergrößerung der Oberfläche, auf der ein magnetischer Fluss erzeugt wird, so dass eine äquivalente Reduzierung bei dem Spalt zwischen dem Anker und einem Rotor ermöglicht wird und dadurch die Leistungsabgabe gesteigert wird. Die Breite der Öffnung des Schlitzes muss jedoch mindestens das Zweifache des Drahtdurchmessers einer Spule betragen, da eine Wicklung in den Schlitz eingesetzt werden muss.
-
Daher schlagen die Patentdokumente 1, 2 und 3 elektrische Rotationsmaschinen vor, die jeweils einen innen und außen geteilten Kern aufweisen, bei dem Kragenbereiche an jedem Zahnende des Kerns miteinander verbunden sind sowie Zahnbereiche und ein rückwärtiger Jochbereich getrennt sind, und die jeweils derart ausgebildet sind, dass eine Spule von der radial äußeren Seite in diese eingesetzt ist. Eine derartige Konfiguration kann Öffnungen eliminieren und somit Vibration reduzieren.
-
Wenn Kragenbereiche partiell verbunden sind, wie in dem Patentdokument 4, dann wird die Magnetfluss-Leckage von einem Stator reduziert, und somit kann ein Motor mit höherer Leistung zur Verfügung gestellt werden.
-
LISTE ZUM STAND DER TECHNIK
-
PATENTDOKUMENTE
-
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2009-033 925 A
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2007-288 848 A
- Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2009-077 534 A
- Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift (Übersetzung einer PCT-Anmeldung) JP 2002-526 019 A .
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
-
Bei bestehenden Ankern und elektrischen Rotationsmaschinen wird ein Isoliermaterial in Form eines Flächenkörpers zur Schaffung einer Isolierung zwischen der Spule und dem Kern verwendet, und somit kann, wenn ein durch Stapeln von Stanzteilen gebildeter äußerer Kern eingesetzt wird, der Rand des äußeren Kerns mit dem Flächenkörper-förmigen Isoliermaterial in Kontakt gelangen oder das Flächenkörper-förmige Isoliermaterial zerreißen, wobei dies zu Beschädigungen der Spule führen kann. Wenn kein Isoliermaterial vorhanden ist, liegt die Spule frei, so dass das Problem besteht, dass die Spule beim Anbringen des äußeren Kerns beschädigt werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der vorstehend geschilderten Problematik erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Ankers und einer elektrischen Rotationsmaschine, die in der Lage sind, Beschädigungen einer Spule verhindern.
-
LÖSUNG DER PROBLEME
-
Ein Anker gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf:
- – einen rückwärtigen Jochbereich, der ringförmig ausgebildet ist;
- – eine Vielzahl von Zahnbereichen, die an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochbereichs ringförmig angeordnet sind und eine Vielzahl von Schlitzen bilden, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und auf einer Außenumfangsseite offen sind, wobei die Vielzahl von Zahnbereichen an eine Innenumfangsfläche des rückwärtigen Jochbereichs gepasst ist;
- – eine in der Vielzahl von Schlitzen aufgenommene Spule; und
- – einen Keil bzw. ein Zwischenstück, das zwischen der Spule und dem rückwärtigen Jochbereich auf einer Öffnungsseite von jedem der Vielzahl von Schlitzen angeordnet ist.
-
Eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist den vorstehend beschriebenen Anker sowie einen in der Ringform des Ankers angeordneten Rotor auf.
-
WIRKUNG DER ERFINDUNG
-
Mit dem Anker und der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung können Beschädigungen der Spule verhindert werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 1 gezeigten Ankers;
-
3 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 1 gezeigten Ankers;
-
4 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 1 gezeigten Ankers;
-
5 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Zwischenstücks des in 1 gezeigten Ankers;
-
6 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers;
-
7 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers;
-
8 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers;
-
9 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers;
-
10 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers;
-
11 eine Seitenansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer elektrischen Rotationsmaschine, die den in 1 gezeigten Anker verwendet;
-
12 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
-
13 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 12 gezeigten Ankers;
-
14 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
-
15 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
-
16 eine im Schnitt dargestellte partielle Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 15 gezeigten Ankers;
-
17 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 15 gezeigten Ankers;
-
18 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration der in 17 gezeigten Zahnbereiche;
-
19 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 15 gezeigten Ankers;
-
20 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers;
-
21 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers;
-
22 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers;
-
23 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
-
24 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
-
25 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
-
26 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 25 gezeigten Ankers;
-
27 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 25 gezeigten Ankers;
-
28 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 25 gezeigten Ankers;
-
29 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration der Spule des in 25 gezeigten Ankers;
-
30 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von isolierenden Flächenkörpern und Spulenträgern des in 25 gezeigten Ankers;
-
31 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 25 gezeigten Ankers;
-
32 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 25 gezeigten Ankers; und
-
33 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 25 gezeigten Ankers.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Ausführungsbeispiel 1
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt eine im Schnitt dargestellte partielle Draufsicht, die eine Schnittdarstellung in einer Ebene durch einen Teil der Konfiguration des in 1 dargestellten Ankers zeigt.
-
3 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 1 gezeigten Ankers.
-
4 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 1 gezeigten Ankers.
-
5 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Keils bzw. Zwischenstücks des in 1 gezeigten Ankers.
-
6 bis 12 zeigen Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Ankers.
-
Dabei zeigt 6 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands vor dem Anbringen von Zwischenstücken an den Zahnbereichen.
-
7 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands, nachdem die Zwischenstücke an den Zahnbereichen angebracht sind.
-
8 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands vor dem Anbringen des rückwärtigen Jochbereichs an den Zahnbereichen.
-
9 zeigt eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung von Seitenflächen von Teilen in einem Zustand, bevor der rückwärtige Jochbereich an den Zahnbereichen angebracht wird.
-
10 zeigt eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung von Seitenflächen von Teilen in einem Zustand, nachdem der rückwärtige Jochbereich an den Zahnbereichen angebracht ist.
-
11 zeigt eine Seitenansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer elektrischen Rotationsmaschine, die den in 1 gezeigten Anker verwendet.
-
12 bis 14 zeigen Perspektivansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
-
Gemäß 1 weist ein ringförmig ausgebildeter Anker 101 Folgendes auf: einen rückwärtigen Jochbereich 1; eine Vielzahl von Zahnbereichen 2 zum Bilden von Magnetpolen; Spulen 4, die in einer Vielzahl von Schlitzen 3 untergebracht sind; und Keile bzw. Zwischenstücke 5, die die Spulen 4 schützen. Jede Spule 4 ist gebildet, indem ein mit einer Isolierung beschichteter Leitungsdraht mehrere Male derart gewickelt wird, dass er sich durch zwei verschiedene Schlitze 3 erstreckt.
-
Gemäß 3 ist der rückwärtige Jochbereich 1 durch Stapeln einer Vielzahl von magnetischen Stahlplatten 11 jeweils mit einer ringförmigen Ausbildung gebildet. Eine Vielzahl von Crimpbereichen 12 ist an dem rückwärtigen Jochbereich 1 an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung X gebildet. Die mehreren Stahlplatten 11 sind in einer Stapelrichtung, d.h. in einer Axialrichtung Y, durch Crimpen der Crimpbereiche 12 fixiert. Eine Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 ist derart ausgebildet, dass später noch zu beschreibende vorstehende Flächen 2E der Zahnbereiche 2 an die Innenumfangsfläche 1E gepasst werden.
-
In 4 ist die Vielzahl von Zahnbereichen 2 derart ausgebildet, dass diese ringförmig angeordnet sind. Jeder der Zahnbereiche 3 ist, wie bei dem rückwärtigen Jochbereich 1, durch Stapeln einer Vielzahl von magnetischen Stahlplatten 21 gebildet. Crimpbereiche 22 sind an jedem der Zahnbereiche 2 gebildet, und die Vielzahl von Stahlplatten 21 ist an dem Crimpbereich 22 in Axialrichtung Y gecrimpt und dadurch befestigt.
-
Die Vielzahl der Zahnbereiche 2 ist derart ausgebildet, dass sie an Verbindungsbereichen 23 in der Umfangsrichtung X auf einer zentralen Seite miteinander verbunden sind. Dadurch ist die Vielzahl der Zahnbereiche 2 ringförmig gehalten, wie dies in FIG. 4 gezeigt ist. Ein Schlitz 3, der zum Bilden einer Öffnung 31 an einer Außenumfangsseite N offen ist, ist zwischen dem jeweiligen Paar der Vielzahl von Zahnbereichen 2 in der Umfangsrichtung X gebildet.
-
In 5 ist der Keil bzw. das Zwischenstück 5 aus einem plattenartigen Element gebildet. Wenn das plattenartige Element beispielsweise aus einem Isolierelement, wie z.B. Glas-Epoxy, gebildet ist, besteht die Möglichkeit, das plattenartige Element durch Mischen von magnetischem Metallpulver und Harzmaterial, wie z.B. Nylon, sowie Formen und Aushärten der Mischung zu einem magnetischen Element zu bilden.
-
Die Länge H1 des Zwischenstücks 5 in der Axialrichtung Y ist größer vorgegeben als die Länge H2 des Zahnbereichs 2 in der Axialrichtung Y. Vorsprünge 51, die in der Umfangsrichtung X auf beiden Seiten 5C und 5D des Zwischenstücks 5 vorstehen, sind an dem einen Ende 5A des Zwischenstücks 5 in der Axialrichtung Y gebildet. Die Vorsprünge 51 liegen bei montiertem Anker 101 an dem einen Ende 2A des Zahnbereichs 2 in der Axialrichtung Y an.
-
Gemäß 2 ist ein isolierender Flächenkörper 6 mit im Wesentlichen U-förmiger Ausbildung zwischen jeder Spule 4 und jedem Zahnbereich 2 angeordnet. Der isolierende Flächenkörper 6 ist beispielsweise aus einem Isoliermaterial, wie z.B. Polyphenylensulfid oder Polyethylenterephthalat, gebildet. Das Zwischenstück 5 ist auf der Seite der Öffnung 31 von jedem der Vielzahl von Schlitzen 31 ausgebildet sowie zwischen der Spule 4 und dem rückwärtigen Jochbereich 1 derart angeordnet, dass beide Seiten 5C und 5D in der Öffnung 31 des Schlitzes 3 gehalten sind.
-
Die Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 und die vorstehende Fläche 2E jedes Zahnbereichs 2 auf der Außenumfangsseite N sind aneinander anliegend angebracht. Somit sind der rückwärtige Jochbereich 1 und die jeweiligen Zahnbereiche 3 nicht nur mechanisch verbunden, sondern auch magnetisch verbunden.
-
Die Dicke T1 des Zwischenstücks 5 ist größer vorgegeben als die Dicke T2 des isolierenden Flächenkörpers 6. Der isolierende Flächenkörper 6 ist im Inneren des Schlitzes 3 gebildet. Daher muss die Dicke T2 des isolierenden Flächenkörpers 6 möglichst klein vorgegeben werden, um für einen ausreichenden nutzbaren Bereich für die Spule 4 zu sorgen.
-
Wenn die Dicke T1 des Zwischenstücks 5 größer vorgegeben ist als die Dicke T2 des isolierenden Flächenkörpers 6, verhindert das Zwischenstück 5 Beschädigungen der Spulen 4 sowie des isolierenden Flächenkörpers 6 aufgrund von äußeren Faktoren. Die Relation zwischen der Dicke T1 des Zwischenstücks 5 und der Dicke T2 des isolierenden Flächenkörpers 6 gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, so dass auf eine Beschreibung derselben gegebenenfalls verzichtet wird.
-
Gemäß 11 besitzt eine elektrische Rotationsmaschine 100 den Anker 101 und einen Rotor 105, der in der Ringform des Ankers 101 angeordnet ist. Die elektrische Rotationsmaschine 100 ist in einem Gehäuse 110 untergebracht, das Folgendes aufweist: einen Rahmen 102 mit einem zylindrischen Bereich 102B und einem Bodenbereich 102A zum Schließen des einen Endes des Rahmens 102; sowie eine Endplatte 103 zum Bedecken einer Öffnung des Rahmens 102 an dem gegenüberliegenden Ende. Der Anker 101 ist in dem zylindrischen Bereich 102B des Rahmens 102 in eingepasster Weise befestigt.
-
Der Rotor 105 ist auf der Innenumfangsseite des Ankers 101 drehbar angeordnet, wobei er auf einer Drehwelle 106 befestigt ist, die von dem Bodenbereich 102A des Rahmens 102 und der Endplatte 103 über ein Lager 104 drehbar abgestützt ist. Der Rotor 105 ist als Permanentmagnet-Rotor ausgebildet und weist Folgendes auf: einen Rotorkern 107, der auf der Drehwelle 106 befestigt ist; und eine Vielzahl von Permanentmagneten 108, die in einem vorbestimmten Intervall in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind und auf der Seite der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 107 in diesen eingebettet sind, um Magnetpole zu bilden.
-
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Ankers 101 der elektrischen Rotationsmaschine 100 gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Wie in 6(A) gezeigt, wird als erstes jede Spule 4 gewickelt und in den Schlitzen 3 zwischen der Vielzahl von ringförmig angeordneten Zahnbereichen 2 unter Zwischenanordnung der isolierenden Flächenkörper 6 dazwischen angeordnet.
-
Anschließend wird, wie in 6(B) gezeigt, jedes Zwischenstück 5 derart angeordnet, dass das eine Ende 5A des Zwischenstücks 5 in der Axialrichtung Y auf der Bodenseite angeordnet ist, um von einem in der Axialrichtung Y gegenüberliegenden Ende 5B des Zwischenstücks 5 her in die Öffnung 31 eingesetzt zu werden.
-
Wenn die Zwischenstücke 5 in die Seite der Öffnungen 31 der jeweiligen Schlitze 3 eingesetzt sind, ist jeder Keil 5 auf der Seite der Öffnung 31 des Schlitzes 3 angeordnet, wie dies in 7 dargestellt ist. Der Vorsprung 51 des Zwischenstücks 5 an dem einen Ende 5A liegt an dem einen Ende 2A des Zahnbereichs 2 an. Das Zwischenstück 5 ist dann durch den Vorsprung 51 positioniert. Da die Länge H1 des Zwischenstücks 5 größer vorgegeben ist als die Länge H2 des Zahnbereichs 2, liegt das gegenüberliegende Ende 5B des Zwischenstücks 5 an dem gegenüberliegenden Ende 2B des Zahnbereichs 2 frei.
-
Obwohl jedes Zwischenstück 5 bei dem vorstehenden Beispiel von der Unterseite des Schlitzes 3 in der Axialrichtung Y eingesetzt wird, ist das Einsetzen nicht auf das vorstehenden Beispiel beschränkt; es ist möglich, das jeweilige Zwischenstück 5 in der Axialrichtung Y von der Oberseite des Schlitzes 3 her einzusetzen. In diesem Fall ist das eine Ende 5A des Zwischenstücks 5 in der Axialrichtung Y an der Oberseite angeordnet, und der Vorsprung 51 des Zwischenstücks 5 liegt an dem gegenüberliegenden Ende 2B des Zahnbereichs 2 an, so dass das Zwischenstück 5 positioniert ist. Das Gleiche gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, so dass auf eine Beschreibung hiervon gegebenenfalls verzichtet wird.
-
Wie in 8 und 9 gezeigt, wird als nächstes der rückwärtige Jochbereich 1 von dem einen Ende 2A der Zahnbereiche 2 her in Richtung eines Pfeils P angebracht. Wie in 1 und 10 dargestellt, ist dann die vorstehende Fläche 2E von jedem Zahnbereich 2 an die Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 gepasst und liegt an dieser an, um dadurch den Anker 101 zu bilden.
-
Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Zwischenstücke 5 zwischen den Spulen 4 und dem rückwärtigen Jochbereich 1, und somit werden Beschädigungen der Spulen 4 durch den rückwärtigen Jochbereich 1 verhindert. Ferner verhindern die Zwischenstücke 5, dass die isolierenden Flächenkörper 6 in den Öffnungen 31 der Schlitze 3 freiliegen, und somit werden Beschädigungen der Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 durch die isolierenden Flächenkörper 6 verhindert.
-
Obwohl das Ausführungsbeispiel 1 den exemplarischen Fall beschreibt, in dem die Vielzahl der Zwischenstücke 5 jeweils separat ausgebildet wird, sind die Zwischenstücke 5 nicht auf dieses Beispiel beschränkt; wie in 12(B) gezeigt, kann die Vielzahl der Zwischenstücke 5 z.B. durch Verbindungsbereiche 52 an dem in Axialrichtung Y gelegenen einen Ende 5A jedes Zwischenstücks 5 verbunden sein.
-
12(A) zeigt den gleichen Zustand, wie er vorstehend in 6(A) in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde.
-
Die Zwischenstücke 5, die die in 12(B) gezeigten Verbindungsbereiche 52 aufweisen, werden dann durch Einsetzen derselben auf der Seite der Öffnungen 31 der Schlitze 3 platziert, wie dies in 13 dargestellt ist. Die Verbindungsbereiche 52 haben somit eine ähnliche Funktion wie die vorstehend bei dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Vorsprünge 51 und liegen in Axialrichtung Y an dem einen Ende 2A der Zahnbereiche 2 an, so dass sie dies gleichen vorteilhaften Wirkungen wie die Vorsprünge 51 erzielen können. Da die Zwischenstücke 5 durch die Verbindungsbereiche 52 miteinander verbunden sind, kann ferner die Anzahl der Komponenten reduziert werden. Außerdem lassen sich die Zwischenstücke 5 in einfacher Weise in den Schlitzen 3 anordnen.
-
Als weiteres Beispiel sind Verbindungsbereiche 52 und 53, die in der Axialrichtung Y die einen Enden 5A bzw. die gegenüberliegenden Enden 5B der Vielzahl von Zwischenstücken 5 miteinander verbinden, z.B. gemäß der Darstellung in 14 ausgebildet. Um die Zwischenstücke 5, die die in 14 gezeigten Verbindungsbereiche 52 und 53 beinhalten, auf der Seite der Öffnungen 31 der Schlitze 3 anzuordnen, werden die ringförmig angeordneten Zahnbereiche 2 in Richtung eines Pfeils Q rotationsmäßig bewegt, so dass die Zwischenstücke 5 um die Zahnbereiche 2 gewickelt werden. Da die Zwischenstücke 5 durch die Verbindungsbereiche 52 und 53 miteinander verbunden sind, ist somit nicht nur eine Reduzierung der Anzahl der Komponenten ermöglicht, sondern auch die Anordnung der Zwischenstücke 5 in den Schlitzen 3 vereinfacht.
-
Bei dem Anker und der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung können aufgrund der Tatsache, dass die Zwischenstücke an Positionen zwischen den Spulen und dem rückwärtigen Jochbereich ausgebildet sind, Beschädigungen der Spulen und der isolierenden Flächenkörper bei der Anbringung des rückwärtigen Jochbereichs im Presssitz verhindert werden, und somit kann auch ein dielektrischer Durchbruch verhindert werden, so dass sich ein Anker von hoher Qualität sowie eine elektrische Rotationsmaschine von hoher Qualität bereitstellen lassen.
-
Da ferner die Dicke jedes Zwischenstücks größer vorgegeben ist als die Dicke des jeweiligen isolierenden Flächenkörpers, können Beschädigungen der Spulen und der isolierenden Flächenkörper beim Aufpressen des rückwärtigen Jochbereichs in wirksamerer Weise verhindert werden.
-
Da außerdem die Länge jedes Zwischenstücks in Axialrichtung größer vorgegeben ist als die Länge des jeweiligen Zahnbereichs in Axialrichtung, ragt das eine Ende jedes Zwischenstücks in Axialrichtung von dem Zahnbereich hervor, wenn das Zwischenstück an dem Zahnbereich angebracht ist. Beim Aufsetzen des rückwärtigen Jochbereichs dient dieser vorstehende Bereich somit als Führung, um das Aufschieben des rückwärtigen Jochbereichs zu erleichtern, so dass die Produktivität verbessert ist.
-
Außerdem weist jedes Zwischenstück an seinem einen in Axialrichtung gelegenen Ende anliegende Vorsprünge in der Umfangsrichtung auf, wobei die Vorsprünge an dem einen Ende der Zahnbereiche in Axialrichtung anliegen. Beim Einpassen des jeweiligen Zwischenstücks in den Schlitz zwischen den Zahnbereichen dienen die Vorsprünge somit als Führung zur Positionierung des Zwischenstücks, so dass ein Verschieben des Zwischenstücks verhindert werden kann und dadurch die Produktivität verbessert ist.
-
Ferner werden dann, wenn die Zwischenstücke jeweils aus einem isolierenden Element gebildet sind, verbesserte Durchbruchspannungseigenschaften erzielt. Wenn das jeweilige Zwischenstück aus einem magnetischen Element gebildet ist, kann das Zwischenstück ferner als magnetischer Pfad verwendet werden, und hierdurch kann eine magnetische Sättigung unterbunden werden.
-
Obwohl das Ausführungsbeispiel 1 den exemplarischen Fall beschreibt, in dem der Rotor als Permanentmagnet-Typ ausgebildet wird, ist der Rotor nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und er kann auch als Rotor vom Käfigläufer-Typ oder als gewickelter Rotor ausgebildet sein. Das Gleiche gilt für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele, so dass auf die Beschreibung davon gegebenenfalls verzichtet wird.
-
Ausführungsbeispiel 2
-
15 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
-
16 zeigt eine im Schnitt dargestellte partielle Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 15 gezeigten Ankers.
-
17 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 15 gezeigten Ankers.
-
18 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration der in 17 gezeigten Zahnbereiche.
-
19 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 15 gezeigten Ankers.
-
20 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers.
-
21 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers.
-
22 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des in 15 gezeigten Ankers.
-
23 und 24 zeigen jeweils eine im Schnitt dargestellte Draufsicht zur Erläuterung der Konfiguration eines weiteren Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
-
In 16 sind gleiche Teile wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird. Das Ausführungsbeispiel 2 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, dass jeder Zahnbereich 2 eine jeweilige Nut bzw. Kerbe 24 aufweist, in die die beiden Seiten 5C und 5D des Zwischenstücks 5 in der Umfangsrichtung X eingesetzt und gehalten sind.
-
Das Zwischenstück 5 ist derart gehalten, dass seine beiden Seiten 5C und 5D in eine jeweilige Nut 24 eingesetzt sind. Das Zwischenstück 5 dient somit als vorübergehender Haltemechanismus, der ein Herausfallen der Spule 4 aus dem Schlitz 3 bis zum Anbringen des rückwärtigen Jochbereichs 1 verhindert, so dass der rückwärtige Jochbereich 1 problemlos angebracht bzw. aufgeschoben werden kann.
-
Ferner ist die Nut 24 derart ausgebildet, dass sie im Querschnitt in der Umfangsrichtung eine abgeschrägte Form aufweist. Das bedeutet, die beiden Seiten 5C und 5D des Zwischenstücks 5 sind derart ausgebildet, dass sie im Querschnitt in der Umfangsrichtung eine abgeschrägte Form aufweisen, so dass die beiden Seiten 5C und 5D in die Nut 24 eingesetzt werden können. Somit lässt sich das Zwischenstück 5 in einfacher Weise in die Nut 24 einsetzen, und Herstellungsschwankungen in der Umfangsrichtung X können durch einen Spalt auf der zentralen Seite M oder der Außenumfangsseite N absorbiert werden.
-
Es ist auch vorstellbar, dass die isolierenden Flächenkörper 6 derart ausgebildet sein können, dass sie die Seite der Öffnungen 31 der Schlitze 3 überlappen, wie dies in 16 gezeigt ist. In diesem Fall ist der Raum für die Spule 4 in jedem Schlitz 3 vermindert, jedoch sind die Isoliereigenschaften verbessert.
-
Das Ausführungsbeispiel 1 beschreibt den Fall, in dem die ringförmig angeordneten Zahnbereiche 2 an den Verbindungsbereichen 23 in der Umfangsrichtung X miteinander verbunden sind. Das Ausführungsbeispiel 2 beschreibt den Fall, in dem die ringförmig angeordneten Zahnbereiche 2 derart ausgebildet sind, dass sie Folgendes aufweisen: Lagen, in denen die Zahnbereiche 2 an den Verbindungsbereichen 23 in der Umfangsrichtung X (siehe 18) miteinander verbunden sind; sowie Lagen, in denen die Verbindungsbereiche 23 nicht vorhanden sind und die Zahnbereiche 2 in der Umfangsrichtung X voneinander getrennt sind (siehe 16 und die in 18 in gestrichelten Linien dargestellten Teile).
-
Selbst wenn Lagen der Zahnbereiche 2 vorhanden sind, in denen die Zahnbereiche 2 in der Umfangsrichtung X nicht miteinander verbunden sind, wird die Ringform der Zahnbereiche 2 durch die Lagen der Zahnbereiche 2 aufrechterhalten, die die Verbindungsbereiche 23 beinhalten, da die Zahnbereiche 2 wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 an den Crimpbereichen 22 in der Axialrichtung Y festgecrimpt sind.
-
Da ferner bei Ausführungsbeispiel 2 jedes Zwischenstück 5 in die jeweilige Nut 24 eingesetzt ist, dient das Zwischenstück 5, wie auch die Crimpbereiche 22, als Anschlag in der Axialrichtung Y, und somit kann verhindert werden, dass die Lagen der Zahnbereiche 2, die die Verbindungsbereiche 23 nicht aufweisen, in Richtung auf den rückwärtigen Jochbereich 1 hervorstehen. Auf diese Weise kann der Anker 101 mit höherer Qualität ausgeführt werden.
-
Der Zweck der Ausbildung der Vielzahl von Zahnbereichen 2 in einer derartigen Weise, dass diese die Verbindungsbereiche 23 aufweisenden Lagen sowie die die Verbindungsbereiche 23 nicht aufweisenden Lagen beinhalten, besteht darin, dass eine partielle Verbindung der Vielzahl von Zahnbereichen 2 an den Verbindungsbereichen 23 in der vorstehend beschriebenen Weise die Leckage von Magnetfluss reduzieren soll, um dadurch eine elektrische Rotationsmaschine mit hoher Leistung zu erzielen.
-
In 17 beinhaltet die Vielzahl von Zahnbereichen 2 eine Vielzahl von gestapelten magnetischen Stahlplatten 21, wobei die magnetischen Stahlplatten 21 an den Crimpbereichen 22 in der Axialrichtung Y wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 festgecrimpt sind. In 19 beinhaltet der rückwärtige Jochbereich 1 eine Vielzahl von gestapelten magnetischen Stahlplatten 11, wobei magnetische Stahlplatten 11 wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 durch Crimpen von Crimpbereichen 12 in der Axialrichtung Y befestigt sind. Die Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 ist derart ausgebildet, dass die vorstehenden Flächen 2E der Zahnbereiche 2 gemäß der vorstehenden Beschreibung an die Innenumfangsfläche 1E gepasst sind.
-
Das Verfahren zur Herstellung des Ankers 101 der elektrischen Rotationsmaschine 100 gemäß Ausführungsbeispiel 2 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung ist wie folgt. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 wird jede Spule 4 gewickelt und in den Schlitzen 3 zwischen der Vielzahl von ringförmig angeordneten Zahnbereichen 2 aufgenommen, wobei die isolierenden Flächenkörpers 6 dazwischen angeordnet werden, wie dies in 20(A) dargestellt ist. Anschließend werden die Zwischenstücke 5 angeordnet, wie dies in 20(B) dargestellt ist.
-
Wenn die beiden Seiten 5C und 5D des Zwischenstücks 5 in die Nut 24 in der Öffnung 31 jedes Schlitzes 3 eingesetzt werden, wird das Zwischenstück 5 auf der Seite der Öffnung 31 des Schlitzes 3 angeordnet, wie dies in 21 gezeigt ist. Da zu diesem Zeitpunkt die beiden Seiten 5C und 5D des Zwischenstücks 5 in die betreffende Nut 24 eingesetzt und in dieser gehalten sind, kann das Zwischenstück 5 auch ohne die bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Vorsprünge 51 positioniert werden.
-
Als nächstes wird, wie in 22 dargestellt, der rückwärtige Jochbereich 1 von dem einen Ende 2A der Zahnbereiche 2 in Richtung des Pfeils P aufgeschoben. Danach ist, wie in 15 und 16 dargestellt, die vorstehende Fläche 2E jedes Zahnbereichs 2 an die Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 gepasst und liegt an dieser an, so dass der Anker 101 gebildet ist.
-
Die vorstehend beschriebene Nut 24 ist nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt; es sind verschiedene Beispiele vorstellbar, z.B. einschließlich einer in 23 gezeigten Nut 25, die in einer anderen Richtung abgeschrägt ist als in dem vorstehend beschriebenen Fall, sowie einer in 24 gezeigten Nut 26, die eine rechteckige Form anstatt der sich verjüngenden Form aufweist.
-
Die beiden Seiten 5C und 5D jedes Zwischenstücks 5 sind derart ausgebildet, dass sie sich in die jeweilige Nut 25 und 26 einsetzen lassen. Bei einer Ausbildung der Nut 26 mit einer rechteckigen Formgebung besitzen somit die beiden Seiten des Zwischenstücks 5 eine einfache Form, so dass eine Reduzierung der Herstellungskosten für das Zwischenstück 5 möglich ist.
-
Es ist auch vorstellbar, dass jeder isolierende Flächenkörper 6 derart ausgebildet sein kann, dass er der Seite der Öffnung 31 des Schlitzes 3 flächig gegenüberliegend angebracht werden kann, wie dies in 23 und 24 dargestellt ist. Dies ermöglicht eine Vergrößerung des Raums für die Spule 4 in dem Schlitz 3, so dass sich eine Verbesserung hinsichtlich einer einfachen Montage ergibt, oder eine Erhöhung der Anzahl von Leitungsdrähten, um dadurch eine elektrische Rotationsmaschine mit höherer Leistung zur Verfügung zu stellen.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung können nicht nur die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 erzielt werden, sondern es werden auch die einfache Montierbarkeit jedes Zwischenstücks gesteigert sowie die Produktivität verbessert, da jeder Zahnbereich die Nut beinhaltet, die das Zwischenstück hält.
-
Da die Nut eine sich verjüngende Formgebung aufweist, kann die Toleranz jedes Zwischenstücks in der Umfangsrichtung in die Toleranz in der Radialrichtung im Inneren der Nut umgesetzt und somit absorbiert werden, so dass eine Ausführung mit ausgezeichneter Genauigkeit ermöglicht ist.
-
Ausführungsbeispiel 3
-
25 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
-
26 zeigt eine im Schnitt dargestellte partielle Draufsicht, die eine Schnittdarstellung in einer Ebene durch einen Teil der Konfiguration des in 25 dargestellten Ankers zeigt.
-
27 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration eines rückwärtigen Jochbereichs des in 25 dargestellten Ankers.
-
28 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von Zahnbereichen des in 25 gezeigten Ankers.
-
29 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration einer Spule des in 25 gezeigten Ankers.
-
30 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration von isolierenden Flächenkörpern und Spulenträgern des in 25 gezeigten Ankers.
-
Die 31 bis 33 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des in 25 gezeigten Ankers.
-
Dabei zeigt 31 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands, bevor Spulen auf die Zahnbereiche aufgesetzt werden.
-
32 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands, nachdem die Zwischenstücke an den Zahnbereichen angebracht sind.
-
33 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Zustands, bevor der rückwärtige Jochbereich auf die Zahnbereiche aufgesetzt bzw. aufgeschoben wird.
-
In den Zeichnungen sind die gleichen Teile wie bei den jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird. Bei jedem der Ausführungsbeispiele ist ein Beispiel eines Typs mit verteilter Wicklung beschrieben worden, bei dem die Spulen 4 über eine Vielzahl von Zahnbereichen 2 ausgebildet sind; dagegen beschreibt das Ausführungsbeispiel 3 ein Beispiel eines konzentrierten Wicklungs-Typs, bei dem an einem einzelnen Zahnbereich 52 eine einzelne Spule 4 exklusiv ausgebildet ist.
-
Wie in 29 gezeigt, wird die Spule 4 gebildet, indem ein rechteckiger Draht auf Kante gewickelt wird. Wenn ein Magnet für den Rotor 105 bei einer derartigen Spule 4 verwendet wird, ist es erforderlich, Wirbelströme zu reduzieren, die in dem die Spule 4 bildenden rechteckigen Draht generiert werden. Aus diesem Grund ist eine Konstruktion erforderlich, bei der der Zahnbereich 2 und der rückwärtige Jochbereich 1 separat ausgebildet sind, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 3 beschrieben wird, so dass ein Kragenbereich zum Reduzieren von Wirbelstrom an der vorstehenden Fläche 2E jedes Zahnbereichs 2 auf der Außenumfangsseite N in einfacher Weise gebildet werden kann.
-
Wie in 30 gezeigt, sind Spulenkörper bzw. Spulenträger 61 in der Axialrichtung Y an der Oberseite bzw. der Unterseite von den isolierenden Flächenkörpern 6 vorhanden. Somit sind die Spulenträger 61 in der Axialrichtung Y an dem einen Ende 2A bzw. dem gegenüberliegenden Ende 2B des Zahnbereichs 2 vorhanden. Die Spule 4 ist in der Axialrichtung Y an dem einen Ende 2A und dem gegenüberliegenden Ende 2B des Zahnbereichs 2 bei Anordnung der Spulenträger 61 dazwischen ausgebildet. Infolgedessen unterbinden die Spulenträger 61 eine Verlagerung der Spule 4 in der Axialrichtung Y an dem Zahnbereich 3, d.h. sie verhindern eine ungleichmäßige Ausbildung der Spule 4 an dem einen Ende 2A und dem gegenüberliegenden Ende 2B des Zahnbereichs 2 in der Axialrichtung Y.
-
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Ankers 1 der elektrischen Rotationsmaschine 100 gemäß Ausführungsbeispiel 3 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung beschrieben. Als erstes werden die isolierenden Flächenkörper 6, wie in 30 gezeigt, auf der linken und der rechten Seite in einer Wicklungsöffnung 40 jeder Spule 4 angeordnet, die in der in 29 dargestellten Weise gewickelt ist. Die Spulenträger 61 werden dann in der Axialrichtung Y an der Oberseite und der Unterseite der Wicklungsöffnung 40 jeder Spule 4 angeordnet.
-
Als nächstes werden die Spulen 4 in den Schlitzen 3 zwischen der Vielzahl von Zahnbereichen 2 angeordnet, die in der in 28 dargestellten Weise ausgebildet sind und ringförmig angeordnet sind. Insbesondere wird, wie in 31 dargestellt, jede mit den isolierenden Flächenkörpern 6 und den Spulenträgern 61 versehene Spule 4 in Radialrichtung von außen auf dem Zahnbereich 2 angeordnet, so dass der Zahnbereich 2 in die Wicklungsöffnung 40 der Spule 4 eingesetzt wird. Wie in 32 dargestellt, ist jede mit den isolierenden Flächenkörpern 6 und den Spulenträgern 61 versehene Spule 4 dann in dem Schlitz 3 angeordnet.
-
Wenn dann das Zwischenstück 5 auf der Seite der Öffnung 31 von jedem Schlitz 3 angebracht wird, wird das Zwischenstück 5 auf der Seite der Öffnung 31 des Schlitzes 3 angeordnet, wie dies in 32 dargestellt ist. Wie in 33 gezeigt, wird dann der rückwärtige Jochbereich 1 von dem einen Ende 2A der Zahnbereiche 2 in Richtung des Pfeils P aufgeschoben. Wie in 25 und 26 dargestellt, ist dann die vorstehende Fläche 2E jedes Zahnbereichs 2 an die Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 gepasst und liegt an dieser an, so dass der Anker 101 gebildet ist.
-
In ähnlicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen befinden sich dabei die Zwischenstücke 5 zwischen den Spulen 4 und dem rückwärtigen Jochbereich 1, so dass Beschädigungen der Spulen 4 durch den rückwärtigen Jochbereich 1 verhindert werden. Ferner verhindern die Zwischenstücke 5, dass die isolierenden Flächenkörper 6 in den Öffnungen 31 der Schlitze 3 freiliegen, und somit werden Beschädigungen der Innenumfangsfläche 1E des rückwärtigen Jochbereichs 1 aufgrund der isolierenden Flächenkörper 6 verhindert.
-
Gemäß Ausführungsbeispiel 3 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung können auch bei den Spulen mit konzentrierter Wicklung die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass im Umfang der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden können oder jedes der vorstehenden Ausführungsbeispiele nach Bedarf modifiziert oder vereinfacht werden kann.