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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine, eine elektrische Rotationsmaschine, und ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine.
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STAND DER TECHNIK
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Bislang wurde als eines von Verfahren zum Reduzieren einer Größe eines Rotors für eine Elektromotor und zum Steigern der Leistung des Rotors ein technisches Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Rotor, der mehrere Permanentmagnete und mehrere abwechselnd angeordnete geschichtete Kernteile aufweist, verwendet wird, um Magnetfelder der Permanentmagnete effizient zu nutzen, und die mehreren Permanentmagnete um eine Drehwelle herum abwechselnd in der Umfangsrichtung magnetisiert sind, und die mehreren geschichteten Kernteile jeweils einen Magnetpol zwischen den Permanentmagneten bilden.
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In dieser Art von Rotoren sind die geschichteten Kernteile durch geschichtete, beinahe sektorförmige Dünnplattenkernteile, wie etwa Siliziumstahlplatten gebildet, die aus einem Magnetmaterial hergestellt sind, wobei sie miteinander durch Verpressen unter Verwendung einer Pressmaschine integriert sind.
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In diesem Fall wird jeder Permanentmagnet sandwichartig zwischen den angrenzenden geschichteten Kernteilen in engem Kontakt mit deren Seitenflächen eingeschlossen und allgemein in einer radialen Richtung positioniert und mittels äußerer Haken und innerer Haken fixiert, die von den Seitenflächen in einem Außenumfangsabschnitt und einem Innenumfangsabschnitt jedes geschichteten Kernteils so vorstehen, dass sie der Form des Permanentmagneten entsprechen.
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Ferner werden Zuganker so eingesetzt, dass sie durch die geschichteten Kernteile in einer axialen Richtung fast im Mittenabschnitt jedes geschichteten Kernteils hindurchtreten, und die Zuganker werden an beiden Enden in der axialen Richtung jedes geschichteten Kernteils angeordnet und an ringförmigen Stirnplatten befestigt, die an der Drehwelle festgemacht sind, wodurch die geschichteten Kernteile und die Permanentmagnete gehalten und so aneinander fixiert werden, dass sie einer Zentrifugalkraft, einem Drehmoment oder einer Gegenkraft des Drehmoments entgegenstehen.
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Bei diesem Montageprozess besteht insofern ein Problem, als das Positionieren und Fixieren jedes Permanentmagneten und jedes geschichteten Kernteils kompliziert und eine Arbeitszeit erhöht ist.
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Ferner muss ein Arbeiter erfahren sein, und es stellt sich ein Problem, dass eine Arbeitskrafteinsparung und Produktivitätsverbesserung verhindert werden.
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Die Positionierungsgenauigkeit für jeden Permanentmagneten und jedes geschichtete Kernteil hängt nur von den mechanischen Festigkeiten und der Bearbeitungsgenauigkeit für die Zuganker und die Stirnplatten ab.
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Insbesondere muss zur Verwendung in einem Hochgeschwindigkeitselektromotor oder einem Elektromotor mit hohem Drehmoment die mechanische Festigkeit des gesamten Rotors weiter gesteigert werden, um die mehreren geschichteten Kernteile und Permanentmagnete an vorbestimmten Positionen zu halten.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein Rotor für einen Elektromotor vorgeschlagen, bei dem die geschichteten Kernteile miteinander durch mindestens einen Dünnplattenkern des Integraltyps verbunden sind, der an einer vorbestimmten Position einer Schichtungskomponente von Dünnplattenkernteilen, die jedes geschichtete Kernteil bilden, zum Einsatz kommt und sich daran anschließt, und wobei der Dünnplattenkern des Integraltyps umfasst: Dünnplattenkernteilabschnitte, wovon jeder dieselbe Form wie das Dünnplattenkernteil hat, die in derselben Anzahl vorgesehen sind wie die Anzahl vom Magnetpolen, um in einer Schichtungsstruktur der Dünnplattenkernteile zum Einsatz zu kommen und sich daran anzuschließen; und einen Verbindungsabschnitt, der sich von jedem Dünnplattenkernteil erstreckt und alle Dünnplattenkernteilabschnitte ringförmig in einem solchen relativen Positionsverhältnis verbindet, dass zwischen den angrenzenden Dünnplattenkernteilabschnitten Räume zum Einsetzen der Permanentmagnete gebildet werden, wodurch zwischen den angrenzenden geschichteten Kernteilen Räume zum Einsetzen der Permanentmagnete gebildet werden (z. B. Patentschrift 1).
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Wenn der Rotor einen solchen Aufbau hat, kann die Positionierung jedes geschichteten Kernteils durchgeführt werden, während ein magnetischer Streufluss jedes Permanentmagneten minimiert werden kann, um eine Verbesserung der Montageeffizienz zu ermöglichen.
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ANFÜHRUNGSLISTE
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PATENTDOKUMENT
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- Patentschrift 1: Japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer 06-245451 (1, 16, 19)
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
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Bei dem wie in Patentschrift 1 beschriebenen Rotor für den Elektromotor werden die geschichteten Kernteile durch den Dünnplattenkern des Integraltyps miteinander verbunden, um eine Verbesserung der Montageeffizienz zu ermöglichen. Jedoch ist ein magnetischer Streufluss der Permanentmagnete aufgrund des Dünnplattenkerns, der einen Magnetpfad bilden kann, der eine Verbindung zwischen einem N-Pol und einem S-Pol des Permanentmagneten herstellen kann, immer noch unvermeidbar, und es besteht ein Problem, dass eine Herabsetzung von Kennmerkmalen des Elektromotors nicht vermieden werden kann.
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Ferner offenbart Patentschrift 1 einen Aufbau einer anderen Ausführungsform, in der ein Magnetpfad, der eine Verbindung zwischen einem N-Pol und einem S-Pol herstellt, nicht direkt gebildet wird. Jedoch ist in dem Aufbau ein Bereich zum Ansetzen an die Drehwelle klein, und die Steifigkeit des ringförmigen Verbindungsabschnitts des Dünnplattenkerns des Integraltyps ist erheblich reduziert, wie in dem Dokument beschrieben ist. Deshalb besteht ein Problem, dass eine Herabsetzung der Montageeffizienz nicht vermieden werden kann, und ein Aufbau ist dergestalt, dass Dünnplattenkerne mit komplizierten Formen kombiniert werden, wodurch die Produktivität gesenkt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine bereitzustellen, bei dem ein ringförmiger Verbindungsabschnitt keinen Magnetpfad bildet, der eine Verbindung zwischen einem N-Pol und einem S-Pol eines Permanentmagneten herstellt, und geschichtete Zähne eine hohe Steifigkeit und eine einfache Form haben, und eine Gruppe der geschichteten Zähne und eine Drehwelle garantiert konzentrisch zueinander zusammengesetzt und montiert werden können, um eine ausgezeichnete Montageeffizienz und Produktivität zu erzielen.
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LÖSUNG FÜR DIE PROBLEME
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Ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach der vorliegenden Erfindung weist auf:
mehrere erste Permanentmagnete, die so um eine Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie gleich voneinander beabstandet sind und abwechselnd in einer Umfangsrichtung magnetisiert sind; und
einen geschichteten Kern mit mehreren geschichteten Zahnabschnitten, die so um die Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie die ersten Permanentmagneten von der Umfangsrichtung her sandwichartig einschließen, und wobei jeder geschichtete Zahnabschnitt einen Magnetpol bildet, wobei
der geschichtete Kern aufweist:
einen integral geschichteten N-Pol-Kern, in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit N-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind; und einen integral geschichteten S-Pol-Kern, der dieselbe Form hat wie der integral geschichtete N-Pol-Kern, und in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit S-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind,
der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern jeweils aufweist:
ein magnetisches Verbindungszahnteil, das aufweist: einen ringförmigen Verbindungsabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist und es einem entsprechenden der integral geschichteten Kerne ermöglicht, in Bezug auf die Drehwelle positioniert zu sein; und erste Zahnabschnitte, die gleich voneinander beabstandet und so angeordnet sind, dass sie vom ringförmigen Verbindungsabschnitt in der Umfangsrichtung der Drehwelle nach außen vorstehen; und
erste Zahnteile, wovon jedes magnetisch ist und eine Form hat, die durch einen Endabschnitt auf der Drehwellenseite des ersten Zahnabschnitts gebildet ist, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle mit einer vorbestimmten Breite geschnitten sind, und die so geschichtet sind, dass sie mit einem Außenumfang der ersten Zahnabschnitte ausgerichtet sind,
im integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern jeweils
die ersten Zahnteile so auf die ersten Zahnabschnitte des Verbindungszahnteils geschichtet sind, dass sie eine Dicke, die in einer axialen Richtung des geschichteten Kerns kleiner als eine oder gleich einer halben Länge ist, und eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, so dass die ersten Zahnteile so geschichtet sind, dass sie eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, und
der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern um die Drehwelle herum, die eine nichtmagnetische Außenumfangsfläche hat, so angeordnet sind, dass der ringförmige Verbindungsabschnitt auf einer Außenseite angeordnet ist und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichteten N-Pol-Kerns und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichteten S-Pol-Kerns abwechselnd so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind und die ersten Permanentmagnete sandwichartig zwischen sich einschließen.
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Ferner weist eine elektrische Rotationsmaschine nach der vorliegenden Erfindung einen Rotor und einen Stator auf, und der Rotor weist auf:
mehrere erste Permanentmagnete, die so um eine Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie gleich voneinander beabstandet sind und abwechselnd in einer Umfangsrichtung magnetisiert sind; und
einen geschichteten Kern mit mehreren geschichteten Zahnabschnitten, die so um die Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie die ersten Permanentmagneten von der Umfangsrichtung her sandwichartig einschließen, und wobei jeder geschichtete Zahnabschnitt einen Magnetpol bildet, wobei
der geschichtete Kern aufweist:
einen integral geschichteten N-Pol-Kern, in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit N-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind; und einen integral geschichteten S-Pol-Kern, der dieselbe Form hat wie der integral geschichtete N-Pol-Kern, und in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit S-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind,
der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern jeweils aufweist:
ein magnetisches Verbindungszahnteil, das aufweist: einen ringförmigen Verbindungsabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist und es einem entsprechenden der integral geschichteten Kerne ermöglicht, in Bezug auf die Drehwelle positioniert zu sein; und erste Zahnabschnitte, die gleich voneinander beabstandet und so angeordnet sind, dass sie vom ringförmigen Verbindungsabschnitt in der Umfangsrichtung der Drehwelle nach außen vorstehen; und
erste Zahnteile, wovon jedes magnetisch ist und eine Form hat, die durch einen Endabschnitt auf der Drehwellenseite des ersten Zahnabschnitts gebildet ist, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle mit einer vorbestimmten Breite geschnitten sind, und die so geschichtet sind, dass sie mit einem Außenumfang der ersten Zahnabschnitte ausgerichtet sind,
im integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern jeweils
die ersten Zahnteile so auf die ersten Zahnabschnitte des Verbindungszahnteils geschichtet sind, dass sie eine Dicke, die in einer axialen Richtung des geschichteten Kerns kleiner als eine oder gleich einer halben Länge ist, und eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, so dass die ersten Zahnteile so geschichtet sind, dass sie eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, und
der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern um die Drehwelle herum, die eine nichtmagnetische Außenumfangsfläche hat, so angeordnet sind, dass der ringförmige Verbindungsabschnitt auf einer Außenseite angeordnet ist und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichteten N-Pol-Kerns und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichteten S-Pol-Kerns abwechselnd so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind und die ersten Permanentmagnete sandwichartig zwischen sich einschließen.
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Ferner weist bei einem Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach der vorliegenden Erfindung der Rotor für die elektrische Rotationsmaschine auf:
mehrere erste Permanentmagnete, die so um eine Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie gleich voneinander beabstandet sind und abwechselnd in einer Umfangsrichtung magnetisiert sind; und
einen geschichteten Kern mit mehreren geschichteten Zahnabschnitten, die so um die Drehwelle herum angeordnet sind, dass sie die ersten Permanentmagneten von der Umfangsrichtung her sandwichartig einschließen, und wobei jeder geschichtete Zahnabschnitt einen Magnetpol bildet, und
der geschichtete Kern aufweist:
einen integral geschichteten N-Pol-Kern, in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit N-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind; und einen integral geschichteten S-Pol-Kern, der dieselbe Form hat wie der integral geschichtete N-Pol-Kern, und in dem die geschichteten Zahnabschnitte, die in Kontakt mit S-Pol-Seitenabschnitten von angrenzenden der ersten Permanentmagneten gelangen, miteinander integriert sind, und das Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine umfasst:
einen Herstellungsschritt zum Herstellen jeweils des integral geschichteten N-Pol-Kerns und des integral geschichteten S-Pol-Kerns;
einen Anpassschritt für den geschichteten Kern; und
einen Permanentmagneteinsetzschritt, wobei
der Herstellungsschritt umfasst:
einen Schichtungsschritt für das Verbindungszahnteil zum Schichten von magnetischen Verbindungszahnteilen, die jeweils einen ringförmigen Verbindungsabschnitt und erste Zahnabschnitte haben, und zwar so, dass sie eine Dicke, die in einer axialen Richtung des geschichteten Kerns kleiner als eine oder gleich einer halben Länge ist, und eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, wobei der ringförmige Verbindungsabschnitt um die nichtmagnetische Drehwelle angeordnet wird und es einem entsprechenden der integral geschichteten Kerne ermöglicht wird, in Bezug auf die Drehwelle positioniert zu werden, wobei die ersten Zahnabschnitte gleich voneinander beabstandet und so angeordnet werden, dass sie vom ringförmigen Verbindungsabschnitt in der Umfangsrichtung nach außen vorstehen; und
einen Schichtungsschritt für erste Zahnteile zum Schichten, und zwar auf den ersten Zahnabschnitten der Verbindungszahnteile, von ersten Zahnteilen, wovon jedes magnetisch ist und eine Form hat, die durch einen Endabschnitt auf der ringförmigen Verbindungsabschnittseite des ersten Zahnabschnitts gebildet ist, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle mit einer vorbestimmten Breite geschnitten sind, so dass die ersten Zahnteile mit einem Außenumfang der ersten Zahnabschnitte ausgerichtet sind und eine Dicke haben, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und integral geschichteten S-Pol-Kern dieselbe ist, um die geschichteten Zahnabschnitte zu strukturieren, und
nachdem einer, der integral geschichtete N-Pol-Kern oder der integral geschichteten S-Pol-Kern in Bezug auf die Drehwelle so positioniert und an die Drehwelle so angesetzt wurde, dass der ringförmige Verbindungsabschnitt auf einer Außenseite der Drehwelle angeordnet ist,
im Anpassschritt für den geschichteten Kern, der andere der integral geschichteten Kerne in Bezug auf die Drehwelle so positioniert und an die Drehwelle angesetzt wird, dass der ringförmige Verbindungsabschnitt auf der Außenseite der Drehwelle angeordnet ist, und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichteten N-Pol-Kerns und die geschichteten Zahnabschnitte des integral geschichtete S-Pol-Kerns abwechselnd in der Umfangsrichtung des Rotors in regelmäßigen Abständen einander zugewandt angeordnet werden, und
im Permanentmagneteinsetzschritt die ersten Permanentmagnete aus einer axialen Richtung der Drehwelle in Räume, die zwischen den geschichteten Zahnabschnitten des integral geschichteten N-Pol-Kerns und den geschichteten Zahnabschnitten des integral geschichteten S-Pol-Kerns gebildet sind, so eingesetzt werden, dass ein N-Pol der ersten Permanentmagnete in Kontakt mit dem integral geschichteten N-Pol-Kern kommt, und ein S-Pol der ersten Permanentmagnete in Kontakt mit dem integral geschichteten S-Pol-Kern kommt
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem Rotor für die elektrische Rotationsmaschine, der elektrischen Rotationsmaschine und dem Verfahren zum Herstellen des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach der vorliegenden Erfindung
ist der Permanentmagnet oder der Spalt, und die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellte Drehwelle zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern und dem integral geschichteten S-Pol-Kern angeordnet, und deswegen tritt kein Kurzschluss des N-Pols und des S-Pols der Permanentmagnete aufgrund eines die Schichtung bildenden Magnetmaterials des Eisenkernstücks o. dgl. auf.
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Darüber hinaus sind der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern durch die ringförmigen Verbindungsabschnitte und die Drehwelle positioniert, die aneinander angesetzt und zusammengebaut sind. Deshalb sind zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern und Stirnflächenscheiben, die an den Stirnflächen in der axialen Richtung des integral geschichteten N-Pol-Kerns bzw. des integral geschichteten S-Pol-Kerns angeordnet sind, und die an der Drehwelle angesetzt und an ihr fixiert sind, beispielsweise dadurch angebaut und fixiert, dass Zuganker eingesetzt sind, oder einem Fall, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern an der Drehwelle durch Anformen mit Verwendung eines Gussharzes oder dergleichen fixiert sind, die Positionierungsgenauigkeit und die Anzahl von Montageprozessschritten vorteilhaft, die Konzentrizität des Rotors und die Montageeffizienz können gesteigert werden, und bei der Herstellung kann die Vorlaufzeit verkürzt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine Draufsicht auf den Rotor für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine Draufsicht auf ein Zahnteil des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine perspektivische Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie A-A von 3.
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7 ist eine Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie B-B von 3.
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8 ist eine Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie C-C von 3.
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9 stellen ein anderes Beispiel eines ersten Permanentmagneten zur Verwendung im Rotor für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dar.
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10 ist eine Schnittansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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11 ist eine Schnittansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts von 11.
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13 ist eine Schnittansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
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14 ist eine Schnittansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
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15 ist eine perspektivische Absicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
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16 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
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17 ist eine Draufsicht auf den Rotor für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
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18 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts von 17.
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19 ist eine Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie D-D von 17.
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20 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts des Rotors in 19.
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21 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
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22 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
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23 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
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24 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns nach Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
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25 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung.
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26 ist eine Schnittansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung.
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27 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
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28 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung, von dem eine Stirnflächenscheibe entfernt wurde.
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29 ist eine perspektivische Schnittansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
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30 ist eine Draufsicht auf den Rotor für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
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31 ist eine Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie A-A in 30.
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32 ist eine Schnittansicht des Rotors entlang einer Linie B-B in 30.
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33 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung.
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34 ist eine Draufsicht auf den Rotor für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung.
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35 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung.
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36 ist eine Schnittansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung.
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37 ist eine Schnittansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung.
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38 ist eine Schnittansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung.
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39 ist eine Schnittansicht einer elektrischen Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 100.
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2 ist eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht des Rotors 100.
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3 ist eine Draufsicht auf den Rotor 100.
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39 ist eine Schnittansicht eines Elektromotors 50 (elektrische Rotationsmaschine).
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Der Rotor 100 zur Verwendung in dem in 39 gezeigten Elektromotor 50 (elektrische Rotationsmaschine) ist durch eine nichtmagnetische Drehwelle 1, mehrere Permanentmagnete 4 (erste Permanentmagnete), die um die Drehwelle 1 herum in der Umfangsrichtung abwechselnd magnetisiert sind, einen integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und einen integral geschichteten S-Pol-Kern 3s aufgebaut, die miteinander kombiniert sind.
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Obwohl nachstehend in der hiesigen Beschreibung der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s jeweils durch individuelle Namen dargestellt sind, haben der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s denselben Aufbau.
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Ferner ist in der hiesigen Beschreibung eine Komponente, in welcher der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s miteinander kombiniert sind, als geschichteter Kern 2 bezeichnet.
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Der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s unterscheiden sich durch eine Polarität der Permanentmagnete 4 voneinander, die eng an beiden Seitenflächen in der Umfangsrichtung jedes entsprechenden geschichteten Zahnabschnitts angebracht sind.
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Ein integral geschichteter Kern, in dem der N-Pol der Permanentmagnete 4 eng an beiden Seitenflächen des geschichteten Zahnabschnitts angebracht ist, ist als der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n definiert, und ein integral geschichteter Kern, in dem der S-Pol der Permanentmagnete 4 eng an beiden Seitenflächen des geschichteten Zahnabschnitts angebracht ist, ist als der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s definiert.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat der Rotor 100 einen Aufbau, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n mit vier geschichteten Zahnabschnitten 31n, die miteinander integriert sind, und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s mit vier geschichteten Zahnabschnitten 31s, die miteinander integriert sind, von beiden Seiten der nichtmagnetischen Drehwelle 1 her angesetzt und fixiert sind, die einen Flanschabschnitt 11 (Zwischenteil) in ihrer Mitte hat, durch Presspassung, Aufschrumpfen oder dergleichen so angesetzt und fixiert sind, dass sich die geschichteten Zahnabschnitte 31n und die geschichteten Zahnabschnitte 31s abwechseln.
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4 ist eine perspektivische Ansicht des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s.
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Wie vorstehend beschrieben, sind der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s als dasselbe Teil aufgebaut und durch dieselben Zeichnungen dargestellt.
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5(a) ist eine Draufsicht auf ein Verbindungszahnteil 34, das eine Schichtung des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s bildet.
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5(b) ist eine Draufsicht auf erste Zahnteile 35, die die Schichtung des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n bzw. des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s bilden.
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5(c) ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die ersten Zahnteile 35 auf dem Verbindungszahnteil 34 geschichtet sind.
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Der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n bzw. der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s ist aus zwei Arten von Eisenkernteilen gebildet, wovon jedes aus einem magnetischen Material wie etwa einer Siliziumstahlplatte oder dergleichen hergestellt ist.
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Bei dem ersten Eisenkernteil handelt es sich um das in 5(a) gezeigte Verbindungszahnteil 34.
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Das Verbindungszahnteil 34 ist so aufgebaut, dass es aufweist: einen ringförmigen Verbindungsabschnitt 34a, der in der Mitte in einer Ringform ausgebildet ist; und erste Zahnschnitte 34b, wovon jeder fast sektorförmig ist, und die sich vom Außenumfang des ringförmigen Verbindungsabschnitts 34a gleich voneinander beabstandet nach außen erstrecken und einen Abschnitt jedes der geschichteten Zahnabschnitte 31n, 31s bilden, so dass der ringförmige Verbindungsabschnitt 34a und die ersten Zahnabschnitte 34b miteinander integriert sind.
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Bei dem zweiten Eisenkernteil handelt es sich um das erste Zahnteil 35, das an den ersten Zahnabschnitten 34b der Verbindungszahnteile 34 mit dem Außenumfang der ersten Zahnabschnitte 34b ausgerichtet zusammengesteckt ist.
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Die ersten Zahnteile 35 haben jeweils fast dieselbe Form wie jeder der ersten Zahnabschnitte 34b des Verbindungszahnteils 34.
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Der Unterschied dazwischen ist, dass jedes erste Zahnteil 35 eine solche Form hat, dass ein Endabschnitt des ersten Zahnabschnitts 34b auf der Seite des ringförmigen Verbindungsabschnitts 34a (Drehwellenseite) in der Umfangsrichtung des Rotors 100 mit einer vorbestimmten Breite ausgeschnitten ist.
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Der geschichtete Zahnabschnitt 31n bzw. der geschichtete Zahnabschnitt 31s besitzt einen Aufbau, in dem eine vorbestimmte Anzahl der Verbindungszahnteile 34 so geschichtet ist, dass sie eine Länge erreichen, die kleiner als oder gleich der halben Gesamtlänge in der axialen Richtung des geschichteten Kerns 2 (Verbindungszahnteilschichtungsschritt) ist, und eine vorbestimmte Anzahl der ersten Zahnteile 35 ist weiter auf die vier ersten Zahnabschnitte 34b jeweils in der axialen Richtung des Rotors 100 (Schichtungsschritt für die ersten Zahnteile) geschichtet.
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Ein Abschnitt, in dem die ringförmigen Verbindungsabschnitte 34a der Verbindungszahnteile 34 geschichtet sind, ist als geschichteter ringförmiger Verbindungsabschnitt 36n, 36s definiert, und ein Abschnitt, in dem die ersten Zahnabschnitte 34b der Verbindungszahnteile 34 und die ersten Zahnteile 35 geschichtet sind, ist als geschichteter Zahnabschnitt 31n, 31s definiert.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum Zusammensetzen des Rotors 100 im Detail beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, werden die geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitte 36n, 36s des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n bzw. des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s von beiden Enden der Drehwelle 1 in Kontakt mit dem Flanschabschnitt 11 so an die Drehwelle 1 angesetzt, dass die geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitte 36n, 36s auf der Außenseite angeordnet sind, und die geschichteten Zahnabschnitte 31n, 31s sind abwechselnd einander zugewandt und gleich voneinander beabstandet angeordnet (Ansetzschritt für geschichteten Kern).
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Der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s weisen auf: die geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitte 36n, 36s, die jeweils eine fast zylindrische Form haben; und die geschichteten Zahnabschnitte 31n, 31s, die um die geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitte 36n, 36s teilweise integral und konzentrisch mit jeweils den geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitten 36n, 36s geschichtet sind.
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Die Mittenöffnung jedes Verbindungszahnteils 34, das die ringförmigen geschichteten Verbindungsabschnitte 36n, 36s bildet, wird vorab durch einen Formstanzschritt zum Stanzen der geschichteten Zähne genau ausgebildet.
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Deshalb werden die Außenumfangsflächen des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s nur dadurch konzentrisch mit der Achse der Drehwelle 1 positioniert, dass der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s an der Drehwelle 1 angesetzt werden, und der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s und die Drehwelle 1 können so aneinander angesetzt und zusammengebaut werden, dass sie vorteilhafter Weise Konzentrizität aufweisen.
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Danach wird jeder Permanentmagnet 4 aus der Drehwellenrichtung her so eingesetzt, dass er eng an Seitenflächen der geschichteten Zahnabschnitte 31n, 31s angebracht ist, von denen die Seitenflächen jeweils aneinander angrenzen (Permanentmagneteinsetzschritt).
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Jeder Permanentmagnet 4 wird sandwichartig zwischen den geschichteten Zahnabschnitten 31n, 31s eingeschlossen und an diesen mit einem Klebstoff, Lack oder dergleichen befestigt.
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Wenn die gesamte Länge in der axialen Richtung des geschichteten Kerns 2 lang ist, können zwei in der Drehwellenrichtung getrennte Permanentmagnete verwendet werden.
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Wie in 1 und 3 gezeigt ist, sind die Permanentmagnete 4 so angeordnet, dass sie Polaritäten dergestalt haben, dass der N-Pol in engem Kontakt mit beiden Seitenflächen jedes geschichteten Zahnabschnitts 31n des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n gebildet und der S-Pol in engem Kontakt mit beiden Seitenflächen jedes geschichteten Zahnabschnitte 31s des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s gebildet ist.
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Und zwar werden die Polaritäten der aneinander angrenzenden Permanentmagnete 4 so gebildet, dass sie abwechselnd in der Umfangsrichtung des Rotors 100 umgekehrt sind.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist jeder Permanentmagnet 4 in der radialen Richtung des geschichteten Kerns 2 positioniert und mittels äußerer Haken 32 und innerer Haken 33 fixiert, die in der Umfangsrichtung des Rotors von Außenumfangsabschnitten und Innenumfangsabschnitten der geschichteten Zahnabschnitte 31n und 31s, der Form des Permanentmagneten 4 entsprechend vorstehen.
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6 ist eine perspektivische Schnittansicht des Rotors 100 entlang einer Linie A-A von 3.
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7 ist eine Schnittansicht des Rotors 100 entlang einer Linie B-B von 3.
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8 ist eine Schnittansicht des Rotors 100 entlang einer Linie C-C von 3.
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Der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s werden so zusammengebaut, dass sie ein derartiges Positionsverhältnis haben, dass der Permanentmagnet 4 oder ein Spalt 6, und die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellte Drehwelle 11 dazwischen angeordnet sind.
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Somit kann ein Aufbau erzielt werden, in dem ein Kurzschluss des N-Pols und des S-Pols der Permanentmagnete 4 aufgrund eines magnetischen Materials des geschichteten Kerns 2 verhindert ist.
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9 ist eine Draufsicht auf den Rotor 100, in dem Permanentmagnete 41 verwendet sind.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, können die großen Permanentmagnete 41, wovon jeder einen in der radialen Richtung des Rotors nach außen erweiterten Querschnitt hat, verwendet werden, um die Magnetflussdichte zu erhöhen.
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Ferner weist in der vorliegenden Ausführungsform die Drehwelle 1 den Flanschabschnitt 11 auf. Allerdings kann der Flanschabschnitt 11 auch nicht vorgesehen und die geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitte 36n, 36s können einfach durch Presspassung, Aufschrumpfen oder dergleichen angesetzt und fixiert sein.
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In dem Rotor 100 für die elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist der Permanentmagnet 4 oder der Spalt 6, und die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellte Drehwelle 1 zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 3s angeordnet, und ein Kurzschluss des N-Pols und des S-Pols der Permanentmagnete 4 aufgrund eines die Schichtung bildenden magnetischen Materials wie etwa eines Eisenkernteils kann verhindert werden.
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Auch wenn die Anzahl an Eisenkernteilen, die einen Kurzschluss verursachen, eins beträgt, oder auch, wenn das eine Eisenkernteil ein sehr kleines Eisenkernteil mit einer Dicke von ein paar Millimetern ist, konzentriert sich, wenn ein direkter Kurzschluss des N-Pols und des S-Pols der Permanentmagnete 4 aufgrund des magnetischen Materials auftritt, ein Magnetfluss in dem Abschnitt, in dem der Kurzschluss auftritt, bis die Magnetflussdichte des Eisenkernteils gesättigt ist. Deshalb ist der Einfluss eines magnetischen Streuflusses erhöht.
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In der vorliegenden Erfindung bildet sich niemals ein durch ein magnetisches Material verursachter kurzgeschlossener Magnetpfad zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 3s. Deshalb kann der Einfluss des magnetischen Streuflusses, der ein Problem in einem herkömmlichen Aufbau darstellt, so reduziert werden, dass er vernachlässigbar ist.
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Indem darüber hinaus ein nichtmagnetisches Teil für die Drehwelle 1 verwendet wird, hat ein Abschnitt, in dem der ringförmige Verbindungsabschnitt 34a und jeder erste Zahnabschnitt 34b des Verbindungszahnteils 34, die jeweils den integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und den integral geschichteten S-Pol-Kern 3s bilden, miteinander verbunden sind, dieselbe Breite wie die Breite in der Umfangsrichtung jedes der geschichteten Zahnabschnitte 31n, 31s, und die ringförmigen Verbindungsabschnitte und die Drehwelle sind durch Presspassung, Aufschrumpfen oder dergleichen angesetzt und fixiert, wodurch die Genauigkeit für eine Positionierung in Bezug auf die Drehwelle 1 und die Steifigkeit garantiert verbessert werden können.
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Somit kann die Steifigkeit des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n, des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s und auch noch des geschichteten Kerns 2, in dem die Kerne 3n und 3s kombiniert sind, enorm verbessert werden.
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Ferner können ein Außenumfang des Rotors 100 und eines nicht dargestellten Stators in Bezug aufeinander genau positioniert werden.
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Ferner ist zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern und Stirnflächenscheiben, die an den Stirnflächen in der axialen Richtung des integral geschichteten N-Pol-Kerns bzw. des integral geschichteten S-Pol-Kerns angeordnet sind, und die an der Drehwelle angesetzt und an ihr fixiert sind, beispielsweise dadurch angebaut und fixiert, dass Zuganker eingesetzt sind, oder einem Fall, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern an der Drehwelle durch integrales Anformen mit Verwendung eines Gussharzes oder dergleichen fixiert sind, die Anzahl von Komponenten reduziert, die direkt mit der Positionierung verbunden sind, die Positionierungsgenauigkeit und die Anzahl von Montageprozessschritten sind vorteilhaft, die Konzentrizität des Rotors 100 und die Montageeffizienz können gesteigert werden, und eine Vorlaufzeit kann verkürzt werden.
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Darüber hinaus weist die als nichtmagnetisches Teil ausgebildete Drehwelle 1 den Flanschabschnitt auf. Ferner kann, da der integral geschichtete N-Pol-Kern und der integral geschichtete S-Pol-Kern sicher in der axialen Richtung positioniert und fixiert werden können, die Steifigkeit des geschichteten Kerns 2 verbessert und ein direkter Kurzschluss des N-Pols und des S-Pols garantiert verhindert werden.
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Darüber hinaus kann, wenn die Steifigkeit des geschichteten Kerns 2 verbessert ist, die Montageeffizienz der Permanentmagnete 4 verbessert werden.
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Darüber hinaus kann, da der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s jeweils über eine hohe Steifigkeit verfügen, die Handhabung eines Werkstücks, wie etwa das Übertragen und Positionieren von Komponenten während der Montage erleichtert werden.
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Darüber hinaus haben der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s denselben Aufbau, wodurch Stanzwerkzeuge einen einzigen gemeinsamen Aufbau haben können.
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Somit kann die Produktivität weiter gesteigert werden.
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Ausführungsform 2
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 1 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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10 ist eine Schnittansicht eines Rotors 200.
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Bei dem Rotor 200 ist ein nichtmagnetischer Ansatz 211, bei dem es sich um ein separates Teil handelt, um eine nichtmagnetische Drehwelle 201 herum angesetzt, und die Drehwelle 201 ist als ein Teil mit derselben Form wie die Drehwelle 1 von Ausführungsform 1 ausgebildet.
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Bei einem solchen Aufbau kann der Einsatz eines teuren nichtmagnetischen Materials im Vergleich zur Ausführungsform 1 reduziert werden.
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Ferner können die Montageprozessschritte übernommen werden, nacheinander den integral geschichteten N-Pol-Kern 3n, den nichtmagnetischen Ansatz 211 und den integral geschichteten S-Pol-Kern 3s an der nichtmagnetischen Drehwelle 201 anzusetzen, und die Bearbeitbarkeit und Produktivität kann durch die Einwegmontage verbessert werden.
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Ausführungsform 3
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 2 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 oder 2 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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11 ist eine Schnittansicht eines Rotors 300.
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12 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts von 11.
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Bei dem Rotor 300 ist ein zylindrischer Permanentmagnet 311 (zweiter Permanentmagnet) um die nichtmagnetische Drehwelle 201 herum angesetzt, und die Drehwelle 201 und der zylindrische Permanentmagnet 311 haben dieselbe Form wie die Drehwelle 1 von Ausführungsform 1.
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Wie in 12 gezeigt ist, ist der Permanentmagnet 311 so magnetisiert, dass er den N-Pol auf einer Seite hat, auf der der Permanentmagnet 311 mit dem geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitt 36n des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n in Kontakt kommt, und den S-Pol auf einer Seite hat, auf der der Permanentmagnet 311 mit dem geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitt 36s des integral geschichteten S-Pol-Kern 3s in Kontakt kommt.
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Zusätzlich zu der in Ausführungsform 2 beschriebenen Wirkung, kann eine Wirkung erzielt werden, dass, indem der zylindrische Permanentmagnet 311 zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 3s angeordnet wird, ein Magnetfluss, der durch den integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und den integral geschichteten S-Pol-Kern 3s verläuft, die aus einem magnetischen Material ausgebildet sind, verstärkt werden kann. Somit kann eine Magnetflussdichte zwischen einander zugewandten Flächen des geschichteten Kerns 2 und einem nicht dargestellten geschichteten Statorkern verstärkt werden.
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Wie bei einem Aufbau eines herkömmlichen Rotors kann, auch wenn beispielsweise die geschichteten Kerne in mehreren Stufen in der Drehwellenrichtung kombiniert werden und ein zylindrischer Permanentmagnet zwischen den geschichteten Kernen angeordnet wird, ein Magnetfluss verstärkt werden, der durch den integral geschichteten N-Pol-Kern und den integral geschichteten S-Pol-Kern verläuft.
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In diesem Fall lassen sich die geschichteten Kerne jedoch schwerlich in der radialen Richtung außerhalb des zylindrischen Permanentmagneten anordnen, und ein Magnetfluss kann nicht an einer Außenumfangsfläche des Rotors, die einer Innenumfangsfläche eines Stators zugewandt ist, an einer Position außerhalb des zylindrischen Permanentmagneten in der radialen Richtung verlaufen.
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Im Aufbau der vorliegenden Ausführungsform können der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s auch an einer Position außerhalb des zylindrischen Permanentmagneten 311 in der radialen Richtung angeordnet werden. Deshalb kann ein Magnetfluss zwischen dem Rotor und der Innenumfangsfläche des Stators in der Axialrichtung über die gesamte Länge des geschichteten Kerns 2 des Rotors 100 verlaufen.
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Ausführungsform 4
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 3 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 bis 3 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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13 ist eine Schnittansicht eines Rotors 400.
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Bei dem Rotor 400 ist ein zylindrischer Permanentmagnet 411b (zweiter Permanentmagnet) am Außenumfang eines Flanschabschnitts 411a angeordnet, der in einer nichtmagnetischen Drehwelle 401 angeordnet ist.
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Die Länge des Flanschabschnitts 411a ist in der Richtung der Drehwelle 401 etwas größer als die Länge des Permanentmagneten 411b in derselben Richtung.
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Bei einem solchen Aufbau kann zusätzlich zu der in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschriebenen Wirkung eine Wirkung erzielt werden, dass eine Positionierung des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s durch den Flanschabschnitt 411a erfolgen kann, und ein durch den integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und den integral geschichteten S-Pol-Kern 3s verlaufender Magnetfluss mittels des zylindrischen Permanentmagneten 411b verstärkt werden kann, wodurch während der Montage keine Last an den Permanentmagneten 411b angelegt wird.
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Somit kann eine Beschädigung des Permanentmagneten 411b während der Montage verhindert werden, und eine präzise Laststeuerung wird unnötig, wodurch die Montageeffizienz des Rotors 400 verbessert wird.
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Ausführungsform 5
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 4 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 bis 4 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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14 ist eine Schnittansicht eines Rotors 500.
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In einem integral geschichteten N-Pol-Kern 503n und einem integral geschichteten S-Pol-Kern 503s ist jeweils eine vorbestimmte Anzahl von zweiten Zahnteilen 37 zwischen dem Verbindungszahnteil 34 und den ersten Zahnteilen 35 geschichtet.
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Ein Endabschnitt jedes zweiten Zahnteils 37 auf der Seite der Drehwelle 201 bildet einen Passabschnitt 38, der so geformt ist, dass er zum Außenumfang des zylindrischen Permanentmagneten 311 passt und eine Länge hat, die in der axialen Richtung kleiner als die oder gleich der halben Länge des zylindrischen Permanentmagneten 311 ist.
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Der Umfang des Permanentmagneten 311 passt zum Passabschnitt 38.
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Der Passabschnitt 38 kann gebildet werden, indem eine vorbestimmte Anzahl der zweiten Zahnteile 37, die dieselbe Form wie der erste Zahnabschnitt 34b des Verbindungszahnteils 34 haben, zwischen dem Verbindungszahnteil 34 und den ersten Zahnteilen 35 geschichtet werden, die jeweils den integral geschichteten N-Pol-Kern 503n und den integral geschichteten S-Pol-Kern 503s bilden.
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Bei einem solchen Aufbau kann eine Magnetflussdichte nahe den Stirnflächen in der Drehwellenrichtung des zylindrischen Permanentmagneten 311 und dessen Außenumfangsabschnitt reduziert werden, in dem eine Magnetflussdichte wahrscheinlich hoch wird, wodurch ein magnetischer Streufluss weiter reduziert werden kann.
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Ausführungsform 6
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 5 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 bis 5 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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15 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 600.
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16 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns 603n und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns 603s, die den Rotor 600 bilden. Beide Kerne haben denselben Aufbau und sind durch dieselben Zeichnungen dargestellt.
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17 ist eine Draufsicht auf den Rotor 600.
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18 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts von 17.
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Ferner ist 19 eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D von 17. 20 ist eine vergrößerte Ansicht eines spezifischen Abschnitts von 19.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind andere Permanentmagnete 645 (dritte Permanentmagnete) zwischen einem geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitt 636n des integral geschichteten N-Pol-Kerns 603n und einem geschichteten Zahnabschnitt 631s des integral geschichteten S-Pol-Kerns 603s und zwischen einem geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitt 636s des integral geschichteten S-Pol-Kerns 603s und einem geschichteten Zahnabschnitt 631n des integral geschichteten N-Pol-Kerns 603n angeordnet.
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Bei einem solchen Aufbau kann ein Magnetfluss verstärkt werden, der durch den integral geschichteten N-Pol-Kern 603n und den integral geschichteten S-Pol-Kern 603s verläuft, und eine Magnetflussdichte zwischen einander zugewandten Fläche des geschichteten Kerns 602 und einem nicht dargestellten geschichteten Statorkern kann verstärkt werden.
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Ausführungsform 7
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 6 gelegt wird.
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21 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 700.
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22 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns 703n und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns 703s, die den Rotor 700 bilden. Beide Kerne haben denselben Aufbau und sind durch dieselben Zeichnungen dargestellt.
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In den geschichteten Zahnabschnitten 731n, 731s des integral geschichteten N-Pol-Kerns 703n bzw. des integral geschichteten S-Pol-Kerns 703s ist die Umfangslänge der äußeren Hakenabschnitte in mindestens einem Abschnitt in der axialen Richtung eines geschichteten Kerns 702 verändert.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist ein äußerer Haken 732a länger ausgebildet als ein äußerer Haken 732b.
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Somit ist die Außenumfangsfläche (ein Außenumfangsabschnitt des geschichteten Zahnabschnitts) des Rotors 700 in einer Umfangsrichtung des Rotors 700 abgeschrägt.
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Wenn eine Weite, um die der äußere Haken abgeschrägt ist, kleiner als die Größe eines Spalts in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten äußeren Haken ist, können die geschichteten Zahnabschnitte 731n, 731s des integral geschichteten N-Pol-Kerns 703n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 703s abgewechselt und ein Kontakt zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern 703n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 703s verhindert werden.
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Bei einem solchen Aufbau kann ein nicht durchgehender Übergang, wie er in Ausführungsform 1 zwischen den geschichteten Zähnen 31n, 31s gebildet ist, auf einer Fläche des geschichteten Kerns 702, die dem nicht dargestellten geschichteten Statorkern zugewandt ist, in einen durchgehenden abgeändert werden, wodurch eine Drehmomentwelligkeitskomponente des Rotors 700 reduziert werden kann.
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Ausführungsform 8
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu den Ausführungsformen 1 bis 7 gelegt wird.
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23 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 800.
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24 ist eine perspektivische Ansicht eines integral geschichteten N-Pol-Kerns 803n und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns 803s, die den Rotor 800 bilden. Beide Kerne haben denselben Aufbau und sind durch dieselben Zeichnungen dargestellt.
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In mindestens einem Abschnitt ist in der axialen Richtung eines geschichteten Kerns 802 eines geschichteten Zahnabschnitts 831n des integral geschichteten N-Pol-Kerns 803n bzw. eines geschichteten Zahnabschnitts 831s des integral geschichteten S-Pol-Kerns 803s die Vorsprungslänge jedes der geschichteten Zahnabschnitte 831n, 831s in der Umfangsrichtung stufenweise von einer Endabschnittseite, auf der der geschichtete ringförmige Verbindungsabschnitt gebildet ist, zu einer Endabschnittsseite hin reduziert, auf der kein geschichteter ringförmiger Verbindungsabschnitt gebildet ist.
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Und zwar ist eine Vorsprungsdistanz in der Umfangsrichtung eines in 24 gezeigten äußeren Hakens 832b größer als eine Vorsprungsdistanz in der Umfangsrichtung eines äußeren Hakens 832a.
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Die anderen Formen sind dieselben wie für Ausführungsform 1 beschrieben.
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Wenn beispielsweise die geschichteten Zahnabschnitte 831n, 831s jeweils äußere Haken aufweisen, die in drei Stufen verkürzt sind, können die Endabschnitte der äußeren Haken der zwei aneinander angrenzenden geschichteten Zahnabschnitte 831n, 831s in der axialen Richtung des Rotors 800 gesehen einander in der Umfangsrichtung überlagern.
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Somit kann ein nicht durchgehender Übergang, wie er zwischen den geschichteten Zahnabschnitten 31n, 31s in Ausführungsform 1 gebildet ist, auf einer Fläche des geschichteten Kerns 802, die einem nicht dargestellten geschichteten Statorkern zugewandt ist, in einen vollständig durchgehenden abgeändert werden, wodurch eine Drehmomentwelligkeitskomponente des Rotors 800 reduziert werden kann.
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Ausführungsform 9
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 1 gelegt wird.
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25 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 900.
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26 ist eine Schnittansicht des Rotors 900.
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Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ist eine Drehwelle 901 dadurch gebildet, dass eine magnetische Welle 913 auf Eisenbasis in ein nichtmagnetisches Rohr 912 eingesetzt ist.
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Das nichtmagnetische Rohr 912 kann einen Flanschabschnitt 911 haben, wie in 26 gezeigt, oder das nichtmagnetische Rohr kann mit einem nichtmagnetischen Ansatz kombiniert werden.
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Bei einem solchen Aufbau kann der Rotor 900 strukturiert werden, ohne ein magnetisches Material zwischen einem integral geschichteten N-Pol-Kern 903n, einem integral geschichteten S-Pol-Kern 903s und der Welle 913 auf Eisenbasis anzuordnen.
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Wenn die Welle 913 auf Eisenbasis verwendet wird, wird darüber hinaus eine Ergiebigkeit eines teuren nichtmagnetischen Materials gesteigert, um die Produktivität zu verbessern. Darüber hinaus können verschiedene abzuschreckende Materialien verwendet werden, wodurch eine Steigerung der Festigkeit des Rotors 900 ermöglicht wird.
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Ausführungsform 10
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 1 gelegt wird.
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27 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 1000.
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28 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors 1000, von dem eine Stirnflächenscheibe entfernt wurde.
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29 ist eine perspektivische Schnittansicht des Rotors 1000.
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30 ist eine Draufsicht auf den Rotor 1000.
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31 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A von 30.
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32 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B von 30.
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Wie in 27 gezeigt ist, sind nichtmagnetische Stirnflächenscheiben 5 an den Stirnflächen in der axialen Richtung eines geschichteten Kerns 1002 angeordnet, und die nichtmagnetischen Stirnflächenscheiben 5 haben jeweils eine Mittenöffnung 51, mittels der ein Ansetzen an der und eine relative Positionierung zur nichtmagnetischen Drehwelle 1 erfolgen kann.
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Wie in 28 gezeigt ist, sind in einer Stirnfläche eines geschichteten Zahnabschnitts eines integral geschichteten N-Pol-Kerns 1003n und eines integral geschichteten S-Pol-Kerns 1003s jeweils Öffnungen 7 ausgebildet, und Öffnungen 57 sind in den Stirnflächenscheiben 5 mit den Öffnungen 7 ausgerichtet ausgebildet. Positionierungsstifte sind in die Öffnungen 7 eingesetzt und eingepasst, oder Schrauben sind in die Öffnungen 7 eingesetzt und eingeschraubt, um die Stirnflächenscheiben 5 an den Stirnflächen des geschichteten Kerns 1002 zu befestigen.
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Die im integral geschichteten N-Pol-Kern 1003n und im integral geschichteten S-Pol-Kern 1003s ausgebildeten Öffnungen 7 können je nach Zweckmäßigkeit eine Tiefe haben, die in der axialen Richtung des geschichteten Kerns 1002 geringer ist als die Gesamtlänge, oder können durch den geschichteten Kern 1002 in der Drehwellenrichtung hindurchgehen. In diesem Fall können Schrauben eingesetzt und durch Muttern fixiert werden, oder es kann ein Annieten erfolgen.
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Bei einem solchen Aufbau können in geschichteten Zahnabschnitte 1031n, 1031s, die in der Drehwellenrichtung von geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitten 1036n, 1036s des integral geschichteten N-Pol-Kerns 1003n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 1003s vorstehen, die nichtmagnetischen Stirnflächenscheiben 5 und der geschichtete Kern 1002 positioniert und fixiert werden, wodurch eine weitere Steigerung der Steifigkeit und Montagegenauigkeit ermöglicht wird.
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Der integral geschichtete N-Pol-Kern 1003n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 1003s werden in den geschichteten ringförmigen Verbindungsabschnitten 1036n, 1036s in Bezug auf die nichtmagnetische Drehwelle 1 angesetzt und positioniert, wodurch die Steifigkeit gesteigert wird.
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Wenn die Steifigkeit mit der Verwendung der Öffnungen 7 gesteigert wird, müssen die Öffnungen 7 nicht unbedingt durch den geschichteten Kern 1002 hindurchgehen. Ein Einsetzen und Fixieren erfolgt durch Positionierungsstifte, die eine kurze axiale Länge haben, um eine Einsatzgegenkraft zu reduzieren, wodurch die Montageeffizienz erhöht wird.
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Ausführungsform 11
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zur Ausführungsform 1 gelegt wird.
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Die Komponenten, die mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind, wie sie in Ausführungsform 1 bis 10 verwendet wurden, repräsentieren grundsätzlich dieselben Komponenten.
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33 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 1100.
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34 ist eine Draufsicht auf den Rotor 1100.
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In den Spalt 6 zwischen den Komponenten der Permanentmagnete 4, dem integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 3s und der nichtmagnetischen Drehwelle 1 des geschichteten Kerns 1102 und an einer Außenumfangsfläche des Rotors 1100 ist ein Gussharz 6a eingefüllt und aufgetragen.
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In einem solchen Aufbau werden die Permanentmagnete 4 wie in Ausführungsform 1 beschrieben mittels eines Klebstoffs oder dergleichen fixiert, und darüber hinaus wird eine Fixierungskraft zum Fixieren der Permanentmagnete 4 weiter auch mittels des Gussharzes 6a verstärkt, wodurch eine Steigerung der Steifigkeit des geschichteten Kerns 1102 ermöglicht wird.
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Wenn die Fixierungskraft zum Fixieren der Permanentmagnete 4 mittels des Gussharzes 6a ausreicht, kann der Anhaftungs- und Fixierungsschritt für die Permanentmagnete 4 im Montageschritt übersprungen werden.
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Ausführungsform 12
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Im Folgenden wird ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 1 gelegt wird.
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35 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 1200.
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36 ist eine Schnittansicht des Rotors 1200.
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Ein geschichteter Kern 1202 der vorliegenden Ausführungsform hat einen Aufbau, in dem eine Modulgruppe durch den integral geschichteten N-Pol-Kern 3n, den integral geschichteten S-Pol-Kern 3s und die Permanentmagnete 4 gebildet ist und mehrere der Module für eine nichtmagnetische Drehwelle 1201 kombiniert werden.
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In den Zeichnungen ist eine nichtmagnetische Zwischenplatte 1205 zum Positionieren der Permanentmagnete 4 sandwichartig eingeschlossen. Allerdings kann die Platte auch nicht vorgesehen sein.
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Bei einem solchen Aufbau wird, indem nur die Länge der nichtmagnetischen Drehwelle verändert und der geschichtete Kern 1202 einfach dadurch gebildet wird, dass die Module in mehreren Stufen kombiniert werden, eine gemeinsame Produktionslinie zum Herstellen der Rotoren 1200 für Elektromotoren mit verschiedenen Leistungen genutzt, wodurch die Produktivität gesteigert wird.
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Ausführungsform 13
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Im Folgenden wird ein Rotor 1300 für eine elektrische Rotationsmaschine nach Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fokus auf den Unterschied zu Ausführungsform 1 gelegt wird.
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37 ist eine Schnittansicht des Rotors 1300.
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Der Rotor 1300 besitzt eine nichtmagnetische Drehwelle, die dadurch gebildet ist, dass der Flanschabschnitt von der Drehwelle 1 von Ausführungsform 1 entfernt wurde.
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Bei einem solchen Aufbau kann im Vergleich zu Ausführungsform 1 und 2 der Einsatz eines teuren nichtmagnetischen Materials reduziert werden.
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Bei dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform ist ein Spalt zwischen einem Abschnitt, in dem der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n an einer Drehwelle 1301 angesetzt ist, und einem Abschnitt gebildet, in dem der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s an der Drehwelle 1301 angesetzt ist.
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Deshalb besteht ein Problem, dass aufgrund einer magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem integral geschichteten N-Pol-Kern 3n und dem integral geschichteten S-Pol-Kern 3s entsteht, sich der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s in der axialen Richtung bewegen könnten.
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Deswegen werden der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s durch Presspassung oder Aufschrumpfen an der Drehwelle 1301 fixiert, oder es wird darüber hinaus in Kombination ein Montageprozess eingesetzt, um durch Adhäsionsfixierung oder dergleichen eine Fehlausrichtung in der axialen Richtung zu reduzieren, wodurch das vorstehende Problem gelöst ist.
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Somit können die nichtmagnetischen Ansatzteile reduziert werden, wodurch weiter Kosten gesenkt werden.
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38 ist eine Schnittansicht des Rotors 1300 mit daran angebrachten Stirnflächenscheiben.
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Zusätzlich zu dem wie vorstehend mit Bezug auf 37 beschriebenen Aufbau und Montageprozess für den Rotor 1300 sind die Stirnflächenscheiben 5 zu beiden Stirnflächen in der axialen Richtung des integral geschichtete N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichtete S-Pol-Kern 3s hinzugekommen, wie in 38 gezeigt ist, wodurch der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s in der axialen Richtung aneinander fixiert werden können.
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Somit können der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s sicherer in Bezug auf die Drehwelle 1301 positioniert und an dieser fixiert werden.
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Außerdem braucht, wenn die Stirnflächenscheiben 5 hinzukommen, ein Montageprozess zum Fixieren des integral geschichteten N-Pol-Kerns 3n und des integral geschichteten S-Pol-Kerns 3s an der Drehwelle 1301 durch Presspassung, Aufschrumpfen oder eine andere Fixierungsweise wie etwa Adhäsion, nicht durchgeführt zu werden.
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Wenn der integral geschichtete N-Pol-Kern 3n und der integral geschichtete S-Pol-Kern 3s in Bezug auf die und an den Stirnflächenscheiben 5 positioniert und fixiert werden, die in Bezug auf die und an der Drehwelle 1301 mittels Stiften oder dergleichen positioniert und fixiert wurden, kann eine Positionierung in Bezug auf die und Fixierung an der Drehwelle indirekt erfolgen. Somit wird der Montageprozess vereinfacht, und die Montageeffizienz und Produktivität für den Rotor 1300 kann gesteigert werden.
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Es ist anzumerken, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können oder jede der vorstehenden Ausführungsformen je nach Zweckmäßigkeit abgewandelt oder abgekürzt werden kann.
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Beispielweise erübrigt es sich zu erwähnen, dass auch, wenn die Anzahl der geschichteten Zähne, die jeweils die integral geschichteten N-Pol-Kerne 3n und die integral geschichteten S-Pol-Kerne 3s bilden, drei oder fünf anstelle von vier beträgt, sich dieselbe Wirkung erzielen lässt.
