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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen einen geschichteten Kern für eine rotierende
elektrische Maschine wie einen elektrischen Generator oder einen
elektrischen Motor.
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Ein
bekannter geschichteter (laminierter) Kern ist in den Druckschriften
JP 2003-528557 A und JP 2002-262496 A offenbart. Insbesondere ist
in der Druckschrift JP 2003-528557
A ein durch Schichten (Aufschichten, Laminieren) mehrerer Blechteile
gebildeter Motorständerkern
bekannt, von denen jedes als bogenförmiges Blechteil in einer Zickzackanordnung
vorgesehen ist. Insbesondere sind die Blechteile nahe beieinander
angeordnet und sind zur Bildung des geschichteten Kerns miteinander
verbunden. Im Wesentlichen sind dies bogenförmige Blechteilsegmente mit einer äußeren Länge entsprechend
eines Winkels α =
360°/n,
wobei n eine ganze positive Zahl größer oder gleich Zwei ist, und
es werden diese Metallteilsegmente durch Stanzen gebildet. Die Menge bzw.
Anzahl „n" dieser Blechteilsegmente
wird sodann in einer Ebene zur Bildung eines Blechteils angeordnet,
wobei die nahe beieinander angeordneten Blechteile miteinander verbunden
und/oder mit zumindest einem Verbindungselement verschweißt sind.
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Die
Druckschrift JP 2002-262496 A offenbart den Aufbau eines Kerns einer
rotierenden elektrischen Maschine. Zurücktretende und vorstehende Teile,
die an den Endflächen
in Umfangsrichtung jedes fächerförmig aufgeteilten
Kerns angeordnet sind, sind miteinander zusammengesetzt zur Bildung
eines ringförmigen
Rotorkerns. Danach bilden Schichtungen entsprechend einer vorbestimmten
Anzahl der ringförmigen
Rotorkerne einen zylindrischen Rotorkern. Jeder Block der zylindrischen
Rotorkerne bildet Schichtungen in einer Weise entsprechend einer Anordnung
von Backsteinen durch eine Anordnung jeweiliger Teile, wobei die
zurücktretenden
und hervorstehenden Teile bzw. Bereiche zueinander in einer gestaffelten
Weise in der Umfangsrichtung bemessen sind.
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Gemäß den vorstehend
angegebenen Druckschriften JP 2003-528557 A und JP 2202-262496 A sind jedoch
die bogenförmigen Blechteile
oder die fächerförmig segmentierten
Kerne notwendigerweise in einer gestaffelten Weise mit einem vorbestimmten
Winkel in der Umfangsrichtung angeordnet. Ferner sind die Kontaktbereiche
zwischen den bogenförmigen
Blechteilen oder denjenigen zwischen den fächerförmig segmentierten Kernen in
der Umfangsrichtung zwischen den Schichten versetzt, so dass der
Rotorkern einheitlich zusammengesetzt ist und eine Trennung verhindert
wird. Bei der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise ist der Schichtungsvorgang
(Laminierung) der bogenförmigen
Blechteile oder der fächerförmig segmentierten
Kerne aufwendig und umständlich,
und kann eine Erhöhung
der Schichtungszeit bewirken. Im Ergebnis steigen die Kosten der
Herstellung eines Motors an. Ferner ist gemäß der Druckschrift JP 2202-262496
A ein Verbindungsvorgang in einer axialen Richtung für eine Verbindung
zwischen den zurücktretenden
und hervorstehenden Bereichen, die an den Endflächen der Umfangsrichtung jedes
fächerförmig segmentierten
Kerns vorgesehen sind, erforderlich, wodurch der Schichtungsablauf
aufwendiger wird.
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Es
besteht daher ein Bedarf an einem geschichteten Kern für eine rotierende
elektrische Maschine, bei welchem ein Zeitaufwand für einen Schichtungsablauf
vermindert werden kann, und wobei eine große mechanische Festigkeit erhalten
werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein geschichteter Kern einer
rotierenden elektrischen Maschine mit einer ersten Anzahl von Magnetpolen,
wobei die erste Anzahl eine natürliche durch
zwei teilbare Zahl ist, und die elektrische Maschine eine Vielzahl
von bogenförmigen
Einzelkernen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzelkerne
eine zweite Anzahl von Magnetpolen aufweist, wobei die zweite Anzahl
eine natürliche Zahl
mit Ausnahme des aliquoten Teils der ersten Anzahl ist, und wobei
die Einzelkerne in einer vorbestimmten Anzahl in Kreisumfangsrichtung
in einer Spiralform in der Weise gewickelt und geschichtet sind, dass
ein axialer Schichtungsbetrag der Einzelkerne gemäß einer
Gleichung X = θ·t/360
erhalten wird, wobei X der axiale Schichtungsbetrag, θ ein Wicklungswinkel
der Einzelkerne, und t eine Dicke des Einzelkerns ist, und wobei
die in Umfangsrichtung benachbarten Einzelkerne miteinander an einem
Teil eines äußeren Kreisumfangs
derselben verbunden sind.
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Da
die bogenförmigen
Einzelkerne miteinander mittels eines Teils des Kreisumfangs verbunden sind,
kann der geschichtete Kern sequentiell gebildet werden. Somit kann
eine erforderliche Zeit zum Wickeln und Bilden der Schichtung vermindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein geschichteter
Kern einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer ersten Anzahl
von Magnetpolen, wobei die erste Anzahl eine natürliche durch zwei teilbare
Zahl ist, und die elektrische Maschine eine Vielzahl von bogenförmigen Einzelkernen
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Einzelkerne eine
zweite Anzahl von Magnetpolen aufweist, wobei die zweite Anzahl
eine natürliche
Zahl mit Ausnahme des aliquoten Teils der ersten Anzahl ist, und
wobei die Einzelkerne in einer vorbestimmten Anzahl in Kreisumfangsrichtung
in einer Spiralform in der Weise gewickelt und geschichtet sind,
dass ein axialer Schichtungsbetrag der Einzelkerne gemäß einer
Gleichung X = θ·t/360
erhalten wird, wobei X der axiale Schichtungsbetrag, θ ein Wicklungswinkel
der Einzelkerne, und t eine Dicke des Einzelkerns ist, und wobei
die Einzelkerne Durchgangsöffnungen
umfassen, in welche jeweils Hülsen
eingesetzt sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Hülsen
in die jeweiligen Durchgangslöcher
eingesetzt, und es sind die Endteile derselben zum Festhalten der
Position der Einzelkerne 31 in der Schichtungsrichtung
vernietet. Auf diese Weise kann ein geschichteter Kern verwirklicht
werden, der eine Zentrifugalkraft aufnehmen bzw. ertragen kann,
die entsprechend der Drehung des geschichteten Kerns erzeugt wird
und auf diesen wirkt.
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Die
vorstehenden und weiteren Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den zugehörigen
Figuren verständlich.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Elektromotors, bei dem ein geschichteter Kern
eines Rotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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2 eine
Schnittansicht des in 1 veranschaulichten Rotors,
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3 eine
Ansicht des geschichteten Kerns des Rotors gemäß der Darstellung in 2,
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4 eine
Frontansicht von bogenförmigen Einzelkernen
zur Bildung des geschichteten Kerns und die mittels Stanzen hergestellt
werden, und
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5 eine
vergrößerte Frontansicht
der bogenförmigen
Einzelkerne gemäß der Darstellung
in 4.
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren
beschrieben.
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines Elektromotors, bei dem ein geschichteter
bzw. laminierter Kern eines Rotors verwendet wird. 2 zeigt
eine Schnittansicht des in 1 dargestellten
Rotors. 3 ist eine Frontansicht des
geschichteten Kerns des Rotors, wie er gemäß 2 verwendet
wird. 4 ist eine Frontansicht der bogenförmigen Einzelkerne
zur Bildung des geschichteten Kerns, und wobei diese Einzelkerne
mittels Stanzen hergestellt werden. 5 ist eine
vergrößerte Frontansicht
der in 4 veranschaulichten bogenförmigen Einzelkerne.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel wird
der geschichtete Kern des Rotors in einem elektrischen Motor (Elektromotor) 1 verwendet.
Es kann jedoch auch ein elektrischer Generator anstelle des Elektromotors
verwendet werden. Gemäß der Darstellung
in 1 umfasst der Elektromotor 1 einen Ständer 10,
sowie einen Rotor 20, der innerhalb des Ständers 10 angeordnet
ist. Der Ständer 10 ist
in der Weise ausgebildet, dass ein Ständerkern 12 und eine Ständerspule 13 an
einem Ständerfertigungsrahmen 11 (Ständerhalterung)
angebracht sind. Eine Steuerungsschaltung 14 zur Steuerung
einer Drehung des Elektromotors 1 ist ebenfalls an dem Ständerhalterungsrahmen 11 angebracht.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind der Ständerkern 12 und
die Ständerspule 13 auf
dem Ständerhalterungsrahmen 11 mittels
einer Vielzahl von Halteschrauben 15 befestigt. Der vorstehend
angegebene Aufbau des Ständers 10 des
Elektromotors 1 ist ein bekannter Aufbau.
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Gemäß der Darstellung
in 2 besteht der Rotor 20 aus einem geschichteten
bzw. laminierten Kern 30, der an einem Rotorhalterungsrahmen
bzw. Rotorfertigungsrahmen 21 angebracht ist. Gemäß 3 umfasst
der geschichtete Kern 30 eine Vielzahl von bogenförmigen Einzelkernen 31 (Teilkerne, Kernelemente),
die einen geschlossenen Kontakt miteinander mittels Endplatten 23a und 23b bilden, die
den geschichteten Kern 30 an seinen beiden axialen Enden
halten. Der geschichtete Kern wird integral in dem Rotorhalterungsrahmen 21 mittels
einer Vielzahl von Befestigungsschrauben 24 gehalten, mittels
denen erreicht wird, dass die Endplatte 23b an dem Rotorhalterungsrahmen 21 befestigt
ist. Die bogenförmigen
Einzelkerne 31 sind in axialer Richtung durch die Vorsprünge 36,
die entlang der Umfangsrichtung der Einzelkerne 31 angeordnet
sind, während
eines Schichtungsvorgangs gepresst, um eine Integration desselben
erreichen, bevor die bogenförmigen
Einzelkerne 31 mittels der Endplatten 23a und 23b eingeschlossen
(„sandwiched") werden.
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Nach
dem Schichtungsvorgang werden Permanentmagnete 28 jeweils
in die Permanentmagnetaufnahmebohrungen 32 eingesetzt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Permanentmagnet in einem Zustand für den Magnetpol
verwendet, in welchem eine magnetische Anziehungskraft zwischen den
Permanentmagneten 28 und dem Ständer 10 größer ist
als diejenige zwischen einem Teil, der zwischen den benachbarten
Permanentmagneten 28 und dem Ständer 10 definiert
ist. Da die Hülsen 22 jeweils
in die Durchgangsöffnungen 33 der
Einzelkerne 31 zusätzlich
zu den Endplatten 23a und 23b für einen
geschlossenen Kontakt der bogenförmigen
Einzelkerne 31 miteinander eingesetzt sind, und da die Endbereiche
(Endteile) der Hülsen 22 vernietet
sind, ist es möglich,
dass der Rotor 20 eine erzeugte und entlang des Rotors 20 infolge
der Drehung auftretende Zentrifugalkraft ertragen kann.
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Danach
wird eine Zentralbohrung 21b in einem Zentrum bzw. in der
Mitte des Rotorhalterungsrahmens 21 definiert. Eine Vielzahl
von Halterungsbohrungen 21a ist ebenfalls um die Zentralbohrung 23b ausgebildet
und an einer Ausgangswelle 25 mittels Befestigungsschrauben 26 gemäß der Darstellung
in 1 befestigt.
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Der
geschichtete Kern 31 wird nachstehend im Einzelnen beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
umfasst der geschichtete Kern 30 eine Anzahl „n" (erste Anzahl) von
um den gesamten Kreisumfang angeordneten Magnetpolen, wobei n eine
durch Zwei teilbare natürliche
Zahl ist. 3 zeigt ein Beispiel zur Veranschaulichung,
dass der geschichtete Kern 30 zwanzig Pole aufweist. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
umfasst jeder bogenförmige
Einzelkern 31 drei Magnetpole. Der Einzelkern 31 umfasst
normalerweise „m" (zweite Anzahl)
Magnetpole, wobei m eine natürliche
Zahl ist, mit Ausnahme eines aliquoten Teils von „n". Gemäß der Darstellung
in 4 werden die bogenförmigen Einzelkerne 31 in
Serie mittels des Stanzens eines Stahlblechstreifens, wie einer
Silikonstahlplatte ausgebildet. Somit kann eine geringere Anzahl
von Magnetpolen des Einzelkerns 31 eine Breite W des Stahlplattenstreifens
vermindern.
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Die
zueinander benachbarten bogenförmigen
Einzelkerne 31, d.h. die als nächstes zueinander in der Umfangsrichtung
liegenden Einzelkerne sind miteinander mittels eines Kontaktbereichs
verbunden, der eine Breite von etwa 0.5 bis 5 mm aufweist. Die Breite
des Kontaktbereichs wird auf der Basis einer Dicke t [mm] des Einzelkerns 31,
der Anzahl der Magnetpole m, einem Durchmesser des Rotors 20 und
dergleichen bestimmt, und vorzugsweise auf etwa 1 bis 3 mm eingestellt.
Ein vorstehender Teil 34a und ein zurückgesetzter (vertieft angeordneter) Teil 34b werden
jeweils an einem Ende und dem anderen Ende jedes Einzelkerns 31 ausgebildet.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
weisen der vorstehende Teil 34a und der zurückgesetzte
Teil 34b dieselbe Halbkreisform auf. Zur Verwirklichung der
vorliegenden Erfindung ist alternativ auch eine konische bzw. kegelige
Form, wie ein Dreieck, bei dem vorstehenden Teil 34a und
dem zurückgesetzten
Teil 34b anwendbar, um auf diese Weise zu erreichen, dass
die benachbarten Einzelkerne 31 einfach zusammengesetzt
werden können,
wenn die benachbarten Einzelkerne 31 an dem Kontaktbereich gebogen
werden für
ein Wickeln und ein Schichten (Laminieren). Infolge der Form des
vorstehenden Teils 34a und des zurückgesetzten Teils 34b kann
der magnetische Widerstand des zwischen den Permanentmagneten 28 gebildeten
magnetischen Pfads und den benachbarten Einzelkernen 31 und
dergleichen vermindert werden.
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Jeder
bogenförmige
Einzelkern 31 umfasst die Anzahl „m" von Permanentmagnetaufnahmebohrungen 32 entsprechend
der Anzahl der Magnetpole. Jede Durchgangsöffnung 33, in welche
die Hülse 22 eingesetzt
wird, wird auf einer Linie ausgebildet, die eine Mitte jeder Permanentmagnetaufnahmebohrung 32 in
der Umfangsrichtung mit einer Mitte des Bogens des Einzelkerns 31 verbindet,
d.h. durch die in 5 mit ϕ1 dargestellte
Linie. Gleichzeitig ist die Durchgangsbohrung 33 mit einem
Abstand bezüglich der
Permanentmagnetaufnahmebohrung 32 ausgebildet, wobei eine
mechanische Festigkeit erreicht wird.
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Ferner
sind eingekerbte Vertiefungsbereiche 35 in dem bogenförmigen Einzelkern 31 ausgebildet, wobei
diese an der dem Ständer 10 gegenüberliegenden
Seite vorgesehen sind. Die eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 werden
während
des Schichtungsablaufs (Laminierungsprozess) verwendet, um die Einzelkerne 31,
die in einer Reihe angeordnet sind, in einer spiralförmigen Weise
anzuordnen und zum sequentiellen Zusammensetzen der Einzelkerne 31.
Die eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 sind in Positionen
bzw. an Stellen ausgebildet, an welchen die Festigkeit um jede Durchgangsöffnung 33,
die die in Zusammenhang mit der Drehung des Rotors 20 entstehende
Zentrifugalkraft aufnimmt, nicht beeinflusst wird, d.h. entlang
einer Linie, die eine Mitte der benachbarten Durchgangsöffnungen 33 mit
der Mitte des Bogens des Einzelkerns verbindet, d.h. entlang der
in 5 durch ϕ2 dargestellten Linie.
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Die
in Reihen ausgebildeten bogenförmigen Einzelkerne 31,
die den vorstehend angegebenen Aufbau aufweisen, werden in der nachfolgenden Weise
zusammengesetzt. Zuerst wird eine Startposition des Einzelkerns 31,
von dem aus das Wickeln gestartet wird, mittels eines Magneten an
einem Ende eines käfigförmigen (nicht
gezeigten) Drehrahmens fixiert, der in Eingriff mit den eingekerbten
Vertiefungsbereichen 35 steht. Zu diesem Zeitpunkt wird ein
axialer Schichtungsbetrag X, d.h. ein Betrag bzw. eine Größe der Schichten
(Laminierungen) in der axialen Richtung der Einzelkerne 31 gemäß der Gleichung
definiert: X = θ·t/360,
wobei θ ein
Wicklungswinkel der Einzelkerne und t eine Dicke jedes Einzelkerns 31 ist.
Liegt beispielsweise die Dicke des Einzelkerns 31 bei 2
mm und werden die Einzelkerne 31 zweifach gewickelt und
geschichtet, dann ist der Wicklungswinkel θ 720°, und es beträgt somit
der axiale Schichtungsbetrag X 4 mm.
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Werden
die Einzelkerne 31 entsprechend einer vorbestimmten Anzahl
in einer Kreisumfangsrichtung in einer Spiralform gewickelt und
geschichtet, d.h. werden die Einzelkerne 31 gewickelt und
geschichtet, während
der käfigförmige Drehrahmen, der
in Eingriff mit den eingekerbten Vertiefungsbereichen 35 steht,
in eine Drehung nach rechts gebracht wird, dann werden Einzelkerne 31a bis 31g,
beispielsweise gemäß der Darstellung
in 3, in sequentieller Weise angeordnet, so dass
sie spiralförmig
gewickelt werden können.
Nachdem die erste Schicht der Einzelkerne 31 gemäß der Darstellung
in 3 erhalten wurde, liegt eine Überlappung des Einzelkerns 31g mit
dem Einzelkern 31a von einem Drittel der Größe vor,
d.h. ein Drittel der Größe des Einzelkerns 31g weist
eine Überlappung
mit dem Einzelkern 31a auf. Somit liegt ein Phasenversatz
in der Umfangsrichtung unter den Schichten des mit den Einzelkernen
geschichteten (laminierten) Kerns 30 vor.
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Insbesondere
werden Kontaktflächen
bzw. Kontaktbereiche zwischen den benachbarten Einzelkernen 31 in
einer gestaffelten bzw. versetzten Weise in der Umfangsrichtung
aus den Schichtungen angeordnet, so dass ein gestaffelter laminierter
Rotorkern gebildet wird.
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Dies
liegt daran, dass der geschichtete Kern 30 die „n" Pole aufweist, wobei
n eine durch zwei teilbare natürliche
Zahl ist, während
jeder Einzelkern 31 die „m" Pole aufweist, wobei m eine natürliche Zahl mit
Ausnahme eines aliquoten Teils von n ist. Erreicht der axiale Schichtungsbetrag
X der Einzelkerne 31 einen vorbestimmten Wert, dann ist
der Schichtungsablauf (Laminierungsprozess) abgeschlossen. Ein Endbereich
der Einzelkerne 31, bei dem die Wicklung endet, kann in
Bezug auf eine Gesamtanordnung (Gesamtausgleich) in einer derartigen
Weise angeordnet sein, dass der Endbereich in Ausrichtung mit der
Startposition des Einzelkerns 31a in der axialen Richtung
vorliegt.
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Der
geschichtete Kern 30 mit dem vorstehend angegebenen Aufbau
wird gepresst und mittels der entlang der Umfangsrichtung des geschichteten Kerns
angeordneten vorstehenden Teilen zusammengesetzt, während der
Schichtungsvorgang durchgeführt
wird. Der geschichtete Kern 30 wird somit zwischen den
Endplatten 23a und 23b eingeschlossen („sandwiched"). Die Hülsen 22 werden
in die jeweiligen Durchgangsöffnungen 33 eingesetzt und
es werden die Endbereiche derselben vernietet, um auf diese Weise
den Rotor 20 zu bilden, der die in Verbindung mit der Drehung
des Rotors 20 erzeugte Zentrifugalkraft aufnehmen bzw.
ertragen kann. Die Endplatte 23b wird integral an dem Rotorhalterungsrahmen 21 mittels
der Vielzahl der Befestigungsschrauben 24 befestigt. Der
geschichtete Kern 33, der in der vorstehend beschriebenen
Weise zusammengesetzt ist, wird durch das Einsetzen der Befestigungsschrauben 26 in
die Vielzahl der Halterungsbohrung 21a an der Ausgangswelle 25 befestigt,
die drehbar in dem Ständerhalterungsrahmen 11 angeordnet
ist.
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Gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel
werden die benachbarten Einzelkerne 31 miteinander über einen
Teil (Kontaktbereich) des äußeren Kreisumfangs
verbunden. Daher kann der geschichtete Kern 30 nacheinander
aus einer Reihe von Einzelkernen 31 aufgebaut bzw. gebildet
werden. Hierbei können
mittels der eingekerbten Vertiefungsbereich 35 die in Reihe
angeordneten Einzelkerne 31 sequentiell in der Kreisumfangsrichtung
in Spiralform gewickelt werden. Ferner kann mittels der vorstehenden
Teile 36, die miteinander in axialer Richtung in Eingriff
stehen, wenn die Einzelkerne 31 geschichtet werden, eine
präzise
Positionierung der Einzelkerne 31 erreicht werden, und
es können
diese zum Zwecke des Aufrechterhaltens des Schichtungszustands gepresst
werden. Daher kann der Zeitaufwand für den Schichtungsvorgang (Laminierungsprozess)
vermindert werden, und es kann ein geschichteter Kern 30 mit
einer hohen mechanischen Festigkeit bzw. Widerstandskraft erreicht
werden.
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Da
die Hülsen 22 mittels
eines Presssitzes eingesetzt und beide Enden derselben zum Aufrechterhalten
der Position der Einzelkerne 31 in der Schichtungsrichtung
vernietet sind, können
die Einzelkerne 31 benachbart zueinander in der Schichtungsrichtung
die auf die Einzelkerne 31 einwirkende Zentrifugalkraft
aufnehmen. Daher kann ein geschichteter Kern 30 erhalten
werden, der eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber der
durch Rotation entstehenden Zentrifugalkraft aufweist. Ferner ist
die Ausbeute des Materials im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein
integrierter kreisförmiger
Kern hergestellt wird, hervorragend. Des Weiteren sind die Kontaktflächen zwischen
den benachbarten Einzelkernen 31 in der Umfangsrichtung
in einer gestaffelten Weise innerhalb der Schichtungen angeordnet,
um auf diese Weise den gestaffelten geschichteten Rotorkern zu erhalten.
Somit kann ein magnetischer Fluss unter den Schichtungen eintreten,
wobei auf diese Weise eine Vergrößerung des
magnetischen Widerstands infolge des Segmentierens des Kerns vermieden wird.
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Der
axiale Schichtungsbetrag X der Einzelkerne 31 des laminierten
Kerns 30 ist bezüglich
sämtlicher
Magnetpole ausgeglichen. Daher kann eine Versetzung der Permanentmagnetaufnahmebohrungen 32,
der Durchgangsöffnungen 33 und
dergleichen, die infolge des Schichtungsablaufs auftreten kann,
wenn die Einzelkerne 31 mittels eines einzigen Presswerkzeugs
hergestellt werden, minimiert werden. Ferner kann eine bequemere
Vorgehensweise bei dem Zusammensetzen bzw. Einsetzen der Permanentmagnete 28,
der Hülsen 22 und
dergleichen erreicht werden, und es können die Zielfunktionen bzw.
das Pflichtenheft des geschichteten Kerns 30 erhalten werden.
Ferner ist ein Pressen des geschichteten Kerns 30 in der
Schichtungsrichtung möglich,
so dass die Produktivität
in Bezug auf den geschichteten Kern 30 verbessert werden
kann.
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Des
Weiteren sind die Einzelkerne 31 miteinander an der äußeren Kreisumfangsseite
gemäß der Darstellung
in 4 verbunden. Nachdem die Einzelkerne 31 mittels
des Presswerkzeugs hergestellt wurden, können die Einzelkerne 31 in
der spiralförmigen
Weise mit einer Wicklungseinrichtung bzw. Aufspannvorrichtung gewickelt
werden, wodurch nacheinander eine Wicklung und eine Schichtung erreicht wird.
Im Ergebnis kann der geschichtete Kern 30 während einer
kurzen Zeitdauer im Vergleich zu dem Fall gebildet werden, in welchem
separate Kerne anzuordnen sind.
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Die
benachbarten Einzelkerne 31 in der Umfangsrichtung sind
miteinander über
einen Teil des äußeren Kreisumfangs
verbunden, d.h. den Kontaktteil bzw. den Kontaktbereich (Berührungsbereich), der
normalerweise eine Breite von 0.5 bis 5.0 mm aufweist. Ferner sind
der vorstehende Teil 34a und der zurückgesetzte Teil 34b an
beiden Enden jedes Einzelkerns 31 ausgebildet. Der vorstehende
Teil 34a und der zurückgesetzte
Teil 34b können
auch abgeschrägt
(konisch) sein, um auf einfache Weise miteinander in Eingriff zu
kommen. Die Durchgangsöffnung 32,
die in dem Einzelkern 30 ausgebildet ist, und in welche
die Hülse 22 eingesetzt
wird, kann an einer bestimmten Stelle angeordnet sein, so dass der
magnetische Pfad und die Größe der Zentrifugalkraft-Widerstandsfähigkeit
der Einzelkerne 31 nicht beeinflusst ist. Ferner können die
eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 an einer bestimmten
Stelle angeordnet sein, so dass der magnetische Pfad und die Größe der Zentrifugalkraft-Widerstandsfähigkeit
der Einzelkerne 31 nicht beeinflusst wird.
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Ferner
werden die Vorsprünge 36,
die zum Aufrechterhalten des Schichtungszustands der Einzelkerne 31 gepresst
werden, in der Nähe
der eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 ausgebildet. Jeder Vorsprung 36 kann
an einer bestimmten Stelle angeordnet sein, so dass der magnetische
Pfad und die Größe der Zentrifugalkraft-Widerstandsfähigkeit
der Einzelkerne 31 nicht beeinflusst wird.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Fall
beschrieben, in welchem der Rotor 20 ein innerer Rotor
des Elektromotors 1 ist (Elektromotor vom Inneren-Rotor-Typ). Das vorstehende
Ausführungsbeispiel
kann jedoch auch angewendet werden, wenn der Rotor ein äußerer Rotor
(Außenläufer) ist
oder der Ständer 10 des
Elektromotors 1 in gleichartiger Weise hergestellt wird.
In diesem Fall werden die Permanentmagnetaufnahmebohrungen 32,
die Durchgangsöffnungen 33,
die eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 und die Vorsprünge 36 in
der inneren Kreisumfangsseite anstelle der äußeren Kreisumfangsseite angeordnet.
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Gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel
sind Segmentbereiche des Kerns in einer gestaffelten Weise in der
Umfangsrichtung unter den Schichtungen lediglich durch Wickeln der
Einzelkerne 31 gebildet, wobei auf diese Weise die gestaffelte (versetzte)
Schichtung erreicht wird. Der gestaffelt geschichtete Kern kann
somit in einer kurzen Zeitdauer hergestellt werden. Ferner kann
ein preisgünstiger
Motor infolge der Vergrößerung der
Materialausnutzung im Vergleich zu einem integrierten kreisförmigen Kern
erreicht werden. Der geschichtete Kern 30 mit der hohen
Widerstandsfähigkeit gegenüber der
Zentrifugalkraft kann durch einen Positionshaltemechanismus unter
den Einzelkernen 31 erzielt werden.
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Da
ferner die bogenförmigen
Einzelkerne 31, die miteinander über einen Teil des Kreisumfangs verbunden
sind, gewickelt und geschichtet werden, kann ein Zeitaufwand zum
Wickeln und Ausbilden der Schichtung im Vergleich zu dem Fall vermindert werden,
in welchem die Einzelkerne getrennt voneinander sind. Da der vorstehende
Teil 34a und der zurückgesetzte
Teil 34b jeweils an beiden Enden des Einzelkerns 31 ausgebildet
sind, kann die Größe der Flächen der
benachbarten Einzelkerne 31 zur Bildung eines Kontakts
(Berührung,
Kontaktbereich) miteinander bei der Wicklung der Einzelkerne 31 in der
Spiralform vergrößert werden,
wodurch eine Verminderung des magnetischen Widerstands und eine Verminderung
des nachteiligen Einflusses in Bezug auf die Ausgangsleistung im
Hinblick auf das Segmentieren der Einzelkerne 31 erreicht
wird.
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Ferner
ist der geschichtete Kern 30 in der Weise aufgebaut, dass
die Hülsen 22 jeweils
in die Durchgangsöffnungen 33 eingesetzt
und beide Enden derselben zum Zwecke des Aufrechterhaltens der Position
der Einzelkerne 31 in der Schichtungsrichtung vernietet
werden. Zur Minimierung des Einflusses auf die Motorleistungsfähigkeit
kann jede Durchgangsöffnung 33 an
einer Stelle mit einem geringeren magnetischen Fluss angeordnet
werden. Ferner kann gleichzeitig verhindert werden, dass sich die
Durchgangsöffnungen 33,
die eingekerbten Vertiefungsbereiche 35 und die Vorsprünge 36 gegenseitig
beeinflussen bzw. überschneiden.
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Ferner
umfasst gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
einer der Vielzahl der Einzelkerne eine Anzahl M (dritte Anzahl)
von Magnetpolen, wobei M eine natürliche Zahl ist, die kleiner
als „m" ist. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann die Startposition und die Endposition der Einzelkerne 31 zur
Wicklung in der spiralförmigen Weise
möglicherweise
eine Fehlausrichtung in der Umfangsrichtung aufweisen. In diesem
Fall kann lediglich eine der Vielzahl der Einzelkerne 31 zum
Verhindern einer Fehlausrichtung bei der Startposition und der Endposition
eine geringere Anzahl von Magnetpolen gegenüber dem Rest der Einzelkerne 31 aufweisen.
Die Anzahl M der Magnetpole eines der Einzelkerne 31 ist
in der Weise definiert, dass die Startposition und die Endposition
zum Wickeln der Einzelkerne 31 eine axiale Ausrichtung
ergibt bzw. die Einzelkerne zueinander ausgerichtet sind.
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Ferner
ist gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel
die Durchgangsöffnung 33 im
Wesentlichen entlang der Mittellinie des Permanentmagneten 28 in
der Umfangsrichtung angeordnet. Die Position der vorstehend angegebenen
Mittellinie weist einen kleinen magnetischen Fluss auf, da der durch den
Permanentmagneten gebildete magnetische Fluss auf eine rechte und
eine linke Seite aufgeteilt ist.
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Ein
geschichteter bzw. laminierter Kern 30 umfasst eine erste
Anzahl n von Magnetpolen, wobei die erste Anzahl eine natürliche durch
zwei teilbare Zahl ist, einer rotierenden elektrischen Maschine 1, und
umfasst eine Vielzahl von bogenförmigen
Einzelkernen 31. Der laminierte Kern 30 ist dadurch
gekennzeichnet, dass jede der Einzelkerne eine zweite Anzahl m von
Magnetpolen aufweist, wobei die zweite Anzahl eine natürliche Zahl
mit Ausnahme eines aliquoten Teils der ersten Anzahl ist, wobei
die Einzelkerne entsprechend einer vorbestimmten Anzahl in einer
derartigen Weise gewickelt und geschichtet werden, dass ein axialer
Schichtungsbetrag der Einzelkerne 31 entsprechend einer
Gleichung gemäß X = θ·t/360
erhalten wird, wobei X der axiale Schichtungsbetrag, θ ein Wicklungswinkel
der Einzelkerne 31 und t eine Dicke des Einzelkerns ist,
und wobei die zueinander benachbarten Einzelkerne in der Umfangsrichtung
miteinander an einem Teil eines Außenumfangs derselben verbunden
sind.