DE112015004943T5

DE112015004943T5 - Rotor, Verfahren zur Rotor-Herstellung, und rotierende elektrische Maschine, die einen Rotor einschließt

Info

Publication number: DE112015004943T5
Application number: DE112015004943.6T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kawaguchi; Yoshiteru Kurokawa
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-07-13
Also published as: US20170310176A1; JP2016092858A; JP6360775B2; WO2016067931A1; CN106797149A

Abstract

Ein Rotor 2 schließt einen in solch einer Weise an einen Schaft 1 befestigten Rotorkern 21 ein, dass der Rotorkern 21 in Einheit mit dem Schaft 1 drehbar ist, wobei der Rotorkern 21 eine Vielzahl an darauf in Umfangsrichtung montierte Permanentmagnete 22 aufweist, und eine röhrenförmige Rotorhülle 23 einen Außenumfang des Rotorkerns 21 bedeckt. Die Rotorhülle 23 schließt einen Winkelabschnitt 28 und einen Einkerbungsabschnitt 29 ein, wobei der Winkelabschnitt 28 die Form eines Kreisrings aufweist und an einem Achsenende des Rotorkerns 21 ausgebilde ist, wobei der Einkerbungsabschnitt 29 in der Rotorhülle 23 im Laufe der Bildung des Winkelabschnitts 28 als eine Vertiefung zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten 22 gebildet wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor, ein Verfahren zur Herstellung des Rotors, und eine rotierende elektrische Maschine, die den Rotor einschließt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
JP 1999-299149A offenbart einen Rotor, der in einer rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird. Dieser Rotor schließt ein Joch und Abdeckungen ein. Magnete sind auf dem Außenumfang des Jochs montiert. Die Außenumfangsflächen der Magnete sind mit den Abdeckungen bedeckt. Aussparungen sind in den Umfangsenden eines jeden Magneten ausgebildet. Einbuchtungen sind in einem offenen Rand einer jeden Abdeckung ausgebildet. Die Einbuchtungen der Abdeckungen rasten jeweils in gegenüberliegende Aussparungen benachbarter Magnete ein, wodurch Achsen- und Umfangsbewegungen der Abdeckungen eingeschränkt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der vorstehenden konventionellen Technik müssen die Magnete und die Abdeckungen, um die Abdeckungen umfangsmäßig in Bezug auf das Joch zu befestigen, d. h. um die Drehung der Abdeckungen zu stoppen, vor dem Bedecken der Außenumfänge der Magneten mit den Abdeckungen, bearbeitet werden. Dies erhöht die Anzahl der Herstellungsprozesse.
Die Erfindung beabsichtigt eine Zunahme der Anzahl der Prozesse, beim Stoppen der Drehung einer Rotor-Abdeckung bzw. Rotorhülle, zu unterdrücken.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung schließt ein Rotor einen an einer Drehachse auf solch eine Weise befestigten Rotorkern, dass der Rotorkern in Einheit mit der Drehachse gedreht werden kann, wobei der Rotorkern eine Vielzahl an darauf in Umfangsrichtung montierten Permanentmagneten aufweist; und eine röhrenförmige Rotorhülle (rotor cover) ein, die einen Außenumfang des Rotorkerns bedeckt.
Die Rotorhülle schließt einen Winkelabschnitt und einen Einkerbungsabschnitt ein, wobei der Winkelabschnitt die Form eines Kreisrings aufweist und an einem Achsenende des Rotorkerns ausgebildet ist, und wobei der Einkerbungsabschnitt im Laufe der Bildung des Winkelabschnitts als eine Vertiefung zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten, in dem Rotorhülle gebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die eine rotierende elektrische Maschine zeigt, die einen Rotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einschließt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Rotor gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt des Rotors entlang einer Ebene zeigt, die eine Drehachse eines Schaftes einschließt.
4 veranschaulicht Rotorherstellungsprozesse.
5 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
6 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
7A veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
7B ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt entlang der Ebene 7B in
7A zeigt.
8 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
9 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
10 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
11 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
12 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
13 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
14 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
15 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
16 veranschaulicht die Rotorherstellungsprozesse.
17 ist eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt A in 10 nach der Entfernung einer äußeren Form, die einen Fall abbildet, in dem Einkerbungsabschnitte gebildet werden, die sich nur in eine radiale Richtung erstrecken.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt einer rotierenden elektrischen Maschine 100 entlang einer Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse zeigt, die einen Rotor 2 gemäß der Erfindung einschließt.
Die rotierende elektrische Maschine 100 fungiert als Motor und/oder elektrischer Generator. Die rotierende elektrische Maschine 100 schließt einen drehbaren Schaft 1, der als die Rotationsachse dient, den in integrierter Form an den Schaft 1 befestigten Rotor 2 und einen Stator 3 ein, der einem Außenumfang des Rotors 2 über eine vorgegebene Lücke gegenüberliegt.
Der Rotor 2 schließt einen Rotorkern 21, Permanentmagnete 22 und eine Rotorhülle 23 ein. Der Rotorkern 21 ist an dem Außenumfang des Schaftes 1 befestigt, und dreht sich somit zusammen mit dem Schaft 1. Die Permanentmagnete 22 sind in einem gleichen Abstand auf der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 21 über die Umfangsrichtung angeordnet. Die Rotorhülle 23 beherbergt den Rotorkern 21, auf dem die Permanentmagnete 22 montiert wurden.
Der Stator 3 schließt einen Statorkern 31, der die Form eines Kreisrings aufweist, und Wicklungen 32 ein. Der Statorkern 31 ist angeordnet, um den Rotor 2 auf solch eine Weise zu umschließen, dass eine vorgegebene Lücke zwischen dem Rotor 2 und dem Statorkern 31 auftritt. Die Wicklungen 32 sind gewunden und auf den Statorkern 31 montiert.
Der Statorkern 31 schließt ein ringförmiges Joch 33, eine Vielzahl an Zacken 34 und Spalten 35 ein. Die Zacken 34 ragen von dem Joch 33 radial nach innen, und sind an einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Spalt 35 wird durch benachbarte Zacken 34 begrenzt, und liegt so auf der Innenumfangsseite des Jochs 33.
Die Wicklungen 32 sind um die Zacken 34 des Statorkerns 31 gewunden. Folglich ist auf jedem Zacken 34 eine Spule ausgebildet. Die Enden der Wicklungen 32 sind mit einer Elektrode (nicht gezeigt) des Stators 3 verbunden. Wenn elektrische Energie den Spulen mittels der Elektrode zugeführt wird, wird der Statorkern 31 magnetisiert, und die Wechselwirkung zwischen dem Statorkern 31 und den Permanentmagneten 22 des Rotors 2 veranlasst den Rotor 2 zu drehen, wobei der Schaft 1 als Achse dient.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Rotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt des Rotors 2 entlang einer Ebene zeigt, die die Drehachse des Schaftes 1 einschließt.
Die Rotorhülle 23 ist aus nichtmagnetischem rostfreien Stahl gefertigt, und zu einer Röhre mit einem Boden geformt, um den Rotorkern 21 aufzunehmen, auf den die Permanentmagnete 22 montiert wurden. Die Rotorhülle 23 schließt einen röhrenförmigen Abschnitt 24, einen Bodenabschnitt 25 und einen Oberseitenabschnitt 26 ein. Der röhrenförmige Abschnitt 24 bedeckt einen Außenumfang des Rotorkerns 21. Der Bodenabschnitt 25 kommt an einer Achsenseite (der rechten Seite in 3) in Kontakt mit einem Ende des Rotorkerns 21. Der Oberseitenabschnitt 26 kommt an der anderen Achsenseite (der linken Seite in 3) in Kontakt mit einem Ende des Rotorkerns.
Der Bodenabschnitt 25 ist zu einem Kreisring geformt und weist ein Mittelloch 25a und eine Oberfläche auf, die senkrecht zur Achsenrichtung ist. Das Loch 25a ist im Durchmesser größer als der Schaft 1. Ein Ende des röhrenförmigen Abschnitts 24 und ein Außenumfangsende des Bodenabschnitts 25 sind über einen Vorsprung 27, der axial aus dem Ende des röhrenförmigen Abschnitts 24 herausragt, verbunden.
Der Oberseitenabschnitt 26 ist zu einem Kreisring geformt, und weist ein Mittelloch 26a und eine Oberfläche auf, die senkrecht zur Achsenrichtung ist. Das Loch 26a ist im Durchmesser größer als der Schaft 1. Der Oberseitenabschnitt 26 wird durch Biegen eines Endes des röhrenförmigen Abschnitts 24 an der anderen Achsenseite radial nach innen gebildet. Ein Winkelabschnitt 28 mit der Form eines Kreisrings ist zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 24 und dem Oberseitenabschnitt 26 ausgebildet. Einkerbungsabschnitte 29 sind in dem Winkelabschnitt 28 ausgebildet. Jeder Einkerbungsabschnitt ist als eine Vertiefung zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 ausgebildet. Die Einkerbungsabschnitte 29 werden zum Zeitpunkt der Bildung des Winkelabschnitts 28 gebildet, und fungieren als Sperren, die die Drehung des Rotorhülle 23 stoppen.
Die Löcher des Bodenabschnitts und des Oberseitenabschnitts sind im Durchmesser kleiner als der Rotorkern. Der Bodenabschnitt und der Oberseitenabschnitt erstrecken sich, um die Seitenflächen der Permanentmagnete zu bedecken und zu verstecken.
Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Verfahrens der Herstellung des Rotors 2 unter Bezugnahme auf die 4 bis 16.
Zunächst wird die Vielzahl an Permanentmagneten 22 auf die Außenumfangsfläche des Rotorkerns 21 montiert. Die Permanentmagneten 22 werden unter Verwendung eines Klebers oder ähnlichem montiert, um so in gleichem Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet zu sein.
Danach wird, wie in 4 gezeigt, der Rotorkern 21, auf dem die Permanentmagneten montiert worden sind, durch ein offenes Ende der Rotorhülle 23, die den vorgeformten Bodenabschnitt 25 aufweist, eingefügt. Demzufolge ist der Rotorkern 21 in der Rotorhülle 23 untergebracht. Auf dieser Stufe wird der Oberseitenabschnitt 26 noch nicht gebildet. Dafür wird, wie in 5 gezeigt, sobald der Rotorkern 21 an den Punkt eingefügt worden ist, an dem er in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 25 der Rotorhülle 23 steht, das offene Ende der Rotorhülle 23 über das obere Ende des Rotorkerns 21 positioniert.
Danach wird, wie in 6 gezeigt, eine äußere Form 41, die als Begrenzungselement dient, so platziert, dass sie eine offene Endseite eines Außenumfangs des röhrenförmigen Abschnitts 24 der Rotorhülle 23 umgibt. Die äußere Form 41 ist ein röhrenförmiges Element, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des röhrenförmigen Abschnitts 24 der Rotorhülle 23 ist. Die äußere Form 41 begrenzt ein radial nach außen gerichtetes Ausbauchen des röhrenförmigen Abschnitts 24 der Rotorhülle 23, wenn die Rotorhülle 23 radial nach innen gedrückt wird, wie später beschrieben wird. Die Höhe der externen Form 41 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Höhe des Rotorkerns 21.
Danach werden, wie in 7A gezeigt, eine Vielzahl an externen Hülsensegmenten 42 (collet segments), die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind und als Druckelemente fungieren, oberhalb der äußeren Form 41 angeordnet. Die externen Hülsensegmente 42 sind so angeordnet, dass sie mit der Außenumfangsfläche des offenen Endes der Rotorhülle 23 in solch einer Weise in Kontakt stehen, dass vorgegebene Lücken im Umfang zwischen den externen Hülsensegmenten 42 auftreten.
Des Weiteren werden eine Vielzahl an internen Hülsensegmenten 43, die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind, und als Halteelemente fungieren, oberhalb des Rotorkerns 21 an der Innenumfangsseite der Rotorhülle 23 angeordnet. Die internen Hülsensegmenten 43 werden so angeordnet, dass sie mit der Innenumfangsfläche des offenen Endes der Rotorhülle 23 in solch einer Weise in Kontakt stehen, dass vorgegebene Lücken im Umfang zwischen den internen Hülsensegmenten 43 auftreten.
Die Anzahl der getrennten externen Hülsensegmente 42 und die Anzahl der getrennten internen Hülsensegmente 43 beträgt jeweils die Hälfte der Anzahl der Permanentmagnete 22. Das heißt, ein externes Hülsensegment und ein internes Hülsensegment 43 sind in der Größe jeweils äquivalent zu zwei Permanentmagneten. Wie in 8 gezeigt, sind die Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 42 und die Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 43 jeweils zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 des Rotorkerns 21 angeordnet. Des Weiteren sind die externen Hülsensegmenten 42 und die internen Hülsensegmenten 43 auf solch eine Weise angeordnet, dass die Lücken zwischen den ersteren in Umfangsrichtung in Bezug auf die Lücken zwischen den letzteren um einen (by one) Permanentmagneten 22 falsch ausgerichtet sind.
Danach werden, während die internen Hülsensegmente 43 radial nach außen gedrückt werden, die externen Hülsensegmente 42 radial nach innen gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt überschreiten die Druckkräfte der externen Hülsensegmente 42 die Druckkräfte der internen Klemmhülsensegmente 43. Folglich wird das offene Ende der Rotorhülle 23 durch die externen Hülsensegmente 42 radial nach innen gedrückt, während ihr Innenumfang durch die internen Klemmhülsensegmente 43 beibehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Abschnitt der Rotorhülle 23, der radial nach innen gedrückt wird, durch die externen Hülsensegmente 42 und die internen Hülsensegmente 43 einfach radial nach innen gezogen werden, oder wie in einem Ziehverfahren, radial nach innen gestreckt werden. Ob der Abschnitt gezogen oder gestreckt wird, wird in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Presskräften der externen Hülsensegmente 42 und der internen Hülsensegmente 43 eingestellt. Falten können oder können nicht in dem Abschnitt der Rotorhülle 23 gebildet werden, der beim Ziehen oder Strecken des Abschnitts radial nach innen gedrückt wird.
Die externen Hülsensegmente 42 üben die Druckkräfte nicht nur radial nach innen, sondern auch axial nach unten aus. Dies kann das Zurückschnellen beim Fertigstellen des Oberseitenabschnitts 26 verringern. Ein Drücken axial nach unten durch die externen Hülsensegmente 42 wird auf das Gewicht der externen Hülsensegmente 42 oder die Anwendung einer äußeren Beanspruchung zurückgeführt und erfolgt nachdem die externen Hülsen 42 sich ausreichend radial nach innen bewegt haben.
Wie in 9 gezeigt, wird das offene Ende der Rotorhülle 23 radial nach innen gedrückt, so dass die Lücken zwischen den externen Klemmhülsensegmenten 42 und die Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 43 abnehmen. Folglich offenbart, wie in 10 gezeigt, die Entfernung der externen Hülsensegmente 42 und der internen Hülsensegmente 43, dass das offene Ende der Rotorhülle 23 gebogen wurde und stärker radial nach innen als der röhrenförmige Abschnitt 24 positioniert ist, und dass ein Winkelabschnitt 28, der die Form eines Kreisrings aufweist, gebildet worden ist. Des Weiteren dringen in dem Winkelabschnitt 28 Abschnitte des offenen Endes der Rotorhülle 23 jeweils in eine Lücke zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ein, wodurch sie den Einkerbungsabschnitt 29 bilden. Jeder Einkerbungsabschnitt 29 ist an der Grenze zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ausgebildet.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Einkerbungsabschnitt 29 gebildet werden kann, um sich von dem offenen Ende der Rotorhülle 23, das gebogen wurde und stärker radial nach innen als der röhrenförmige Abschnitt 24 angeordnet ist, in axiale und radiale Richtungen, wie in den 2 und 10 gezeigt, oder nur in die radiale Richtung zu erstrecken. 17 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts A in 10 nach der Entfernung der äußeren Form 41, die einen Fall darstellt, in dem die Einkerbungsabschnitte 29 ausgebildet sind, um sich nur in radialer Richtung zu erstrecken. In diesem Fall werden Faltenabschnitte 71 in dem Oberseitenabschnitt 26 ausgebildet, und Wandabschnitte, die als Reste zum Zeitpunkt der Bildung der Faltenabschnitte 71 verbleiben, verursachen Einbeulungen (dent), wenn sie Kräfte ausüben, um in die axiale Richtung auszuweichen. Folglich werden Einkerbungsabschnitte 29 gebildet. Wie in 17 gezeigt, werden Faltenabschnitte 71 in den Einkerbungsabschnitten 29 gebildet. Jeder Faltenabschnitt 71 ragt aus einer Grenze zwischen zwei Einkerbungen 72 heraus, die an beiden Kanten des entsprechenden Einkerbungsabschnitts 29 ausgebildet sind.
Danach werden, wie in 11 gezeigt, externe Hülsensegmente 52 an der Außenumfangsseite des offenen Endes der Rotorhülle 23 platziert, und interne Hülsensegmente 53 werden an der Innenumfangsseite des offenen Endes der Rotorhülle 23 angeordnet. Während des Übergangs von dem Zustand von 8 zu dem Zustand von 9 wird das offene Ende der Rotorhülle 23 dadurch im Durchmesser verringert, dass es durch die externen Hülsensegmente 42 und die internen Hülsensegmente 43 radial nach innen gebogen wird. Deshalb sind die externen Hülsensegmente 52 größer in der radialen Dicke als die in 8 gezeigten externen Hülsensegmente 42, und die internen Hülsensegmente 53 sind kleiner in der radialen Abmessung als die in 8 gezeigten internen Hülsensegmente 43.
Die externen Hülsensegmente 52 und die internen Hülsensegmente 53 sind jeweils getrennt, und die Anzahl der externen Hülsensegmente 52 und die Anzahl der internen Hülsensegmente 53 betragen jeweils die Hälfte der Anzahl der Permanentmagnete 22. Das heißt, ein externes Hülsensegment 52 und ein internes Hülsensegment 53 sind in der Größe jeweils zu zwei Permanentmagneten 22 äquivalent. Wie in 11 gezeigt, sind Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 52 und Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 53 jeweils zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 des Rotorkerns 21 platziert. Des Weiteren sind die externen Hülsensegmente 52 und die internen Hülsensegmente 53 auf solch eine Weise angeordnet, dass die Lücken zwischen den ersteren in Bezug auf die Lücken zwischen den letzteren um einen Permanentmagneten 22 in Umfangsrichtung falsch ausgerichtet sind. Die externen Hülsensegmente 52 sind ebenfalls auf solch eine Weise angeordnet, dass die Lücken zwischen ihnen in Bezug auf die Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 42, die in 8 gezeigt sind, in Umfangsrichtung falsch ausgerichtet sind. Die internen Hülsensegmente 53 sind ebenfalls auf solch eine Weise angeordnet, dass die Lücken zwischen ihnen in Bezug auf die Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 43, die in 8 gezeigt sind, in Umfangsrichtung falsch ausgerichtet sind.
Danach werden, während die internen Hülsensegmente 53 radial nach außen gedrückt werden, die externen Hülsensegmente 52 radial nach innen gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt übersteigen die Presskräfte der externen Hülsensegmente 52 die Presskräfte der internen Hülsensegmente 53. Folglich wird das offene Ende der Rotorhülle 23 durch die externen Hülsensegmente 52 radial nach innen gedrückt, während ihr Innenumfang durch die internen Hülsensegmente 53 beibehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Abschnitt der Rotorhülle 23, der radial nach innen gedrückt wird, durch die externen Hülsensegmente 52 und die interner Hülsensegmente 53 einfach radial nach innen gezogen werden, oder wie in einem Ziehverfahren, radial nach innen gestreckt werden. Ob der Abschnitt gezogen oder gestreckt wird, wird in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Presskräften der externen Hülsensegmente 52 und der internen Hülsensegmente 53 eingestellt. Falten können oder können nicht in dem Abschnitt der Rotorhülle 23 gebildet werden, der beim Ziehen oder Strecken des Abschnitts radial nach innen gedrückt wird.
Die externen Hülsensegmente 52 üben die Presskräfte nicht nur radial nach innen, sondern auch axial nach unten aus. Dies kann das Zurückschnellen beim Fertigstellen des Oberseitenabschnitts 26 verringern. Ein Drücken axial nach unten durch die externen Hülsensegmente 52 wird dem Gewicht der externen Hülsensegmente 52 oder der Anwendung einer äußeren Beanspruchung zugeschrieben, und erfolgt nachdem die externen Hülsensegmente 52 sich ausreichend radial nach innen bewegt haben.
Wie in 12 gezeigt, wird das offene Ende der Rotorhülle 23 radial nach innen gedrückt, so dass die Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 52 und die Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 53 abnehmen. Folglich offenbart, wie in 13 gezeigt, die Entfernung der externen Hülsensegmente 52 und der internen Hülsensegmente 53, dass das offene Ende der Rotorhülle 23 des Weiteren radial nach innen relativ zu dem röhrenförmigen Abschnitt 24 gedrückt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt dringen in dem Winkelabschnitt 28 Abschnitte des offenen Endes der Rotorhülle 23 jeweils in eine Lücke zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ein, wodurch sie die Einkerbungsabschnitte 29 ausbilden. Jeder Einkerbungsabschnitt 29 ist an der Grenze zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ausgebildet.
Danach werden, wie in 14 gezeigt, externe Hülsensegmente 62 an der Außenumfangsseite des offenen Endes der Rotorhülle 23 platziert. Während des Übergangs von dem Zustand von 11 zu dem Zustand von 12 wird das offene Ende der Rotorhülle 23 dadurch im Durchmesser verringert, dass es durch die externen Hülsensegmente 52 und die internen Hülsensegmente 53 radial nach innen gedrückt wird. Deshalb sind die externen Hülsensegmente 62 größer in der radialen Dicke als die in 11 gezeigten externen Hülsensegmente 52.
Die externen Hülsensegmente 62 sind voneinander getrennt, und die Anzahl der externen Hülsensegmente 62 beträgt die Hälfte der Anzahl der Permanentmagnete 22. Das heißt, ein externes Hülsensegment 62 ist in der Größe zu zwei Permanentmagneten 22 äquivalent. Wie in 14 gezeigt, sind Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 62 jeweils zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 des Rotorkerns 21 angeordnet. Des Weiteren sind die externen Hülsensegmente 62 auf solch eine Weise angeordnet, dass die Lücken zwischen ihnen in Bezug auf die Lücken zwischen den in 11 gezeigten externen Hülsensegmenten 52 um einen Permanentmagneten 22 in Umfangsrichtung falsch ausgerichtet.
Danach werden die externen Hülsensegmente 62 radial nach innen gedrückt. Folglich wird das offene Ende der Rotorhülle 23 des Weiteren durch die externen Hülsensegmente 62 radial nach innen gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Abschnitt der Rotorhülle 23, der radial nach innen gedrückt wird, durch die externen Hülsensegmente 62 einfach radial nach innen gezogen, oder wie in einem Ziehverfahren, radial nach innen gestreckt werden. Ob der Abschnitt gezogen oder gestreckt wird, wird in Abhängigkeit von den Presskräften der externen Hülsensegmente 62 eingestellt. Falten können oder können nicht in dem Abschnitt der Rotorhülle 23 gebildet werden, der beim Ziehen oder Strecken des Abschnitts radial nach innen gedrückt wird.
Die externen Hülsensegmente 62 üben die Druckkräfte nicht nur radial nach innen, sondern auch axial nach unten aus. Dies kann das Zurückschnellen beim Fertigstellen des Oberseitenabschnitts 26 verringern. Ein Drücken axial nach unten durch die externen Hülsensegmente 62 wird dem Gewicht der externen Hülsensegmente 62 oder der Anwendung einer äußeren Beanspruchung zugeschrieben, und erfolgt nachdem die externen Hülsensegmente 62 sich ausreichend radial nach innen bewegt haben.
Wie in 15 gezeigt, wird das offene Ende der Rotorhülle 23 radial nach innen gedrückt, so dass die Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 62 abnehmen. Folglich offenbart, wie in 16 gezeigt, die Entfernung der externen Hülsensegmente 62, dass das offene Ende der Rotorhülle 23 des Weiteren radial nach innen relativ zu dem röhrenförmigen Abschnitt 24 gedrückt worden ist, und dass der Oberseitenabschnitt 26 gebildet worden ist. Zu diesem Zeitpunkt dringen in dem Winkelabschnitt 28 Abschnitte des offenen Endes der Rotorhülle 23 jeweils in eine Lücke zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ein, wodurch sie die Einkerbungsabschnitte 29 bilden.
Danach wird die äußere Form 41 entfernt und der Schaft 1 in die Mitte des Rotorkerns 21 eingefügt. Als Ergebnis ist der Rotor 2 mit dem Schaft 1 vollständig, wie in 2 gezeigt.
Die vorstehende Ausführungsform erreicht die nachstehenden Wirkungen.
Während der Bildung des Winkelabschnitts 28 in der Form eines Kreisrings in der Rotorhülle 23, werden die Einkerbungsabschnitte 29 als Vertiefungen zwischen den Permanentmagneten 22 ausgebildet. Dies kann die Umfangsdrehung der Rotorhülle 23 begrenzen. Deshalb kann eine Zunahme der Anzahl der Prozesse bei der Herstellung des Rotors unterdrückt werden, wenn die Drehung der Rotorhülle 23 gestoppt wird.
Da der Rotor 2 eine Rotorhülle 23 einschließt, können die Kosten der Herstellung des Rotors verringert werden.
In dem Winkelabschnitt 28 wird jeder Einkerbungsabschnitt 29 zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 gebildet. Wenn eine Sperre auf einer Innenumfangsfläche der Rotorhülle in einem getrennten Prozess gebildet wird, um die Drehung in Bezug auf den Rotorkern zu stoppen, ist es erforderlich, Spielraum um den Abschnitt sicherzustellen, an dem die Rotorhülle und der Rotorkern umfangsmäßig aneinander gebunden sind, zusätzlich zu dem Innendurchmesser-Spielraum für die Abdeckung des Rotorkerns mit der Rotorhülle. In diesem Fall ist es schwierig, die Rotorhülle auf solch eine Weise einzustellen, dass die Rotorhülle perfekt auf den Rotorkern passt. Im Gegensatz dazu wird die Rotorhülle 23 in der vorliegenden Ausführungsform umfangsmäßig gedrückt, wie in einem Ziehverfahren, um in engem Kontakt mit den Permanentmagneten 22 auf dem Außenumfang des Rotorkerns zu kommen. Das heißt, die Rotorhülle 23 wird auf solch eine Weise bearbeitet, dass kein Innendurchmesser-Spielraum in der Nähe der axialen Enden der Permanentmagneten 22 übrigbleibt. Als Ergebnis dienen die Einkerbungsabschnitte 29, die im Laufe des Prozesses gebildet werden, der Funktion der Beseitigung eines Spielraums, wodurch die Drehung der Rotorhülle 23 zuverlässiger gestoppt wird. Des Weiteren wird in dem Winkelabschnitt 28 jeder Einkerbungsabschnitt 29 zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 ausgebildet. Deshalb ermöglichen der Winkelabschnitt 28 und der Oberseitenabschnitt 26 der Rotorhülle eng an die Magnete in Achsenrichtung anzuliegen, wodurch eine axiale Verschiebung des Rotorhülle 23 verhindert wird.
Der Innendurchmesser des Oberseitenabschnitts 26 der Rotorhülle 23 ist kleiner als der Außendurchmesser des Rotorkerns 21. Deshalb kann im Falle eines Bruchs der Permanentmagnete 22 eine Streuung der gebrochenen Stücke verhindert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das offene Ende der Rotorhülle 23 durch die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 radial nach innen gebogen, die den gesamten Umfang des offenen Endes der Rotorhülle 23 radial nach innen drücken. Als Ergebnis wird in der Rotorhülle 23 der Winkelabschnitt 28 mit der Form eines Kreisrings gebildet, zusammen mit dem Einkerbungsabschnitt 29. Jeder Einkerbungsabschnitt 29 repräsentiert eine Vertiefung zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22. Das heißt die Drehung der Rotorhülle 23 kann einfach durch Platzieren des Rotorkerns 21 im Inneren der Rotorhülle 23 und Biegen des offenen Endes der Rotorhülle 23 radial nach innen gestoppt werden. Da keine Notwendigkeit besteht, einen neuen Prozess durchzuführen, um die Drehung der Rotorhülle 23 zu stoppen, können die Herstellungskosten des Rotors 2 verringert werden
In der vorliegenden Ausführungsform wird das offene Ende der Rotorhülle 23 durch die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 in Gegenwart der äußeren Form 41, die den Außenumfang der Rotorhülle 23 umgibt, radial nach innen gebogen. Auf diese Weise wird eine Ausbauchung des röhrenförmigen Abschnitts 24 der Rotorhülle radial nach außen begrenzt. Somit ist es möglich, eine durch eine Deformation der Rotorhülle 23 verursachte Zunahme des Außendurchmessers des Rotors 2 zu verhindern.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das offene Ende der Rotorhülle 23 durch die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 radial nach innen gebogen, während der gesamte Innenumfang des offenen Endes der Rotorhülle 23 durch das interne Hülsensegment 43 beibehalten wird. Dies kann die Falten verringern, die in der Rotorhülle 23 gebildet werden, wenn das offene Ende der Rotorhülle 23 radial nach innen gebogen wird.
In der vorliegenden Erfindung ist jede Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 in Bezug auf irgendeine Lücke zwischen in Umfangsrichtung benachbarten internen Hülsensegment 43 umfangsmäßig falsch ausgerichtet. Dies kann die Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 davon abhalten, sich den Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 43 zuzuwenden, das heißt Wandabschnitte der Rotorhülle 23 an einer Blockade in den Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 und in den Lücken zwischen den interne Hülsensegmenten 43 zu hindern.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 auf solch eine Weise angeordnet, dass jede Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 positioniert ist, und die internen Hülsensegmente 43 auf solch eine Weise angeordnet sind, dass jede Lücke zwischen in Umfangsrichtung benachbarten internen Hülsensegmenten 43 zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 positioniert ist. Auf diese Weise entweichen Wandabschnitte der Rotorhülle 23 in die Lücken zwischen den Permanentmagneten 22, und somit können die Einkerbungsabschnitte 29 zwischen den Permanentmagneten 22 zuverlässiger ausgebildet werden.
Wie in 7B gezeigt, ist die Höhe der äußeren Form 41 im wesentlichen die gleiche wie die Höhe des Rotorkerns 21. Dies ermöglicht eine Positionierung der externen Hülsensegmente 42 in der Höhenrichtung. Als Ergebnis kann das Verfahren des Pressens der externen Hülsensegmente 42 radial nach innen auf stabile Weise durchgeführt werden. Des Weiteren üben die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 die Presskräfte nicht nur radial nach innen aus, sondern auch axial nach unten. Dies kann das Zurückschnellen des Oberseitenabschnitts 26 der Rotorhülle 23 verringern.
Ausführungsformen der Erfindung wurden vorstehend beschrieben, wobei die vorstehenden Ausführungsformen aber nur Beispiele für Anwendungen der Erfindung sind, und der technische Geltungsbereich der Erfindung nicht auf die spezifischen Strukturen der vorstehenden Ausführungsformen begrenzt ist.
Beispielsweise kann, obwohl jeder Einkerbungsabschnitt 29 in dem Winkelabschnitt 28 zwischen benachbarten Permanentmagneten in der vorstehenden Ausführungsform gebildet wird, ein Einkerbungsabschnitt(e) 29 getrennt in dem röhrenförmigen Abschnitt 24 der Rotorhülle 23 gebildet werden, um die Sperrwirkung zu verbessern. Des Weiteren ist, obwohl die vorstehende Ausführungsform exemplarisch den Rotor 2 liefert, in dem die Permanentmagnete 22 dicht auf der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 21 in Form eines Kreisrings angeordnet sind, die vorliegende Ausführungsform auch auf einen Rotor anwendbar, in dem Permanentmagnete 22 zwischen einer Vielzahl an Vorsprüngen angeordnet sind, die auf der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 21 in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. In diesem Fall kann jeder Einkerbungsabschnitt 29 zwischen einem Permanentmagneten 22 und einem Vorsprung, die einander benachbart sind, statt zwischen den Permanentmagneten 22 gebildet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform erstreckt sich der Oberseitenabschnitt 26 der Rotorhülle 23 von dem Winkelabschnitt 28 radial nach innen, um die Permanentmagnete 22 zu bedecken und zu verstecken. Oder aber der Oberseitenabschnitt 26 kann sich erstrecken, um die Permanentmagnete 22 teilweise offenzulegen.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Oberseitenabschnitt 26 an einem Ende der Rotorhülle 23 in Form einer Röhre mit einem Boden gebildet. Oder aber der Rotorkern 21 kann in eine röhrenförmige Rotorhülle 23 eingefügt werden, die nicht mit dem Bodenabschnitt 25 versehen ist, und anschließend kann der Oberseitenabschnitt 26 an beiden Enden der Rotorhülle 23 gebildet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird beim Bilden des Oberflächenabschnitts 26 der Rotorhülle 23 die äußere Form 41 platziert, um den gesamten Außenumfang des röhrenförmigen Abschnitts 24 zu umgeben. Oder aber die externe Form 41 kann platziert werden, um einen Teil des Außenumfangs des röhrenförmigen Abschnitts 24 zu umgeben, oder sie kann nicht verwendet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Oberseitenabschnitt 26 schrittweise durch drei Schritte gebildet, die die externen Hülsensegmente 42, 52 bzw. 62 nutzen. Oder aber der Oberseitenabschnitt 26 kann durch einen Schritt gebildet werden, oder er kann schrittweise durch zwei Schritte oder mindestens vier Schritte gebildet werden. Des Weiteren können, obwohl keine internen Hülsensegmente bei der Verringerung des Durchmessers des offenen Endes der Rotorhülle 23 mit den externen Hülsensegmenten 62 in der vorstehenden Ausführungsform verwendet werden, interne Hülsensegmente, die den internen Hülsensegmenten 43, 53 gleichen, verwendet werden.
Obwohl der Oberseitenabschnitt 26 unter Verwendung der externen Hülsensegmente 42, 52, 62 und der internen Hülsensegmente 43, 53 in der vorstehenden Ausführungsform gebildet wird, kann der Oberseitenabschnitt 26 unter Verwendung von lediglich den externen Hülsensegmenten 62 gebildet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform ist jede Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 in Bezug auf irgendeine Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten internen Hülsensegmente 43, 53 umfangsmäßig falsch ausgerichtet. Oder aber die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 und die internen Hülsensegmente 43, 53 können auf solch eine Weise angeordnet werden, dass die Lücken zwischen den ersteren den Lücken zwischen den letzteren zugewandt sind.
In der vorstehenden Ausführungsform werden die externen Hülsensegmente 42, 52, 62 auf solch eine Weise angeordnet, dass jede Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten externen Hülsen 42, 52, 62 zwischen auf dem Umfang benachbarten Permanentmagneten 22 positioniert ist, und die internen Hülsensegmente 43, 53 werden auf solch eine Weise angeordnet, dass jede Lücke zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten internen Hülsensegmenten 43, 53 zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 22 positioniert ist. Oder aber jede der Lücken zwischen den externen Hülsensegmenten 42, 52, 62 und jede der Lücken zwischen den internen Hülsensegmenten 43, 53 kann nicht zwischen benachbarten Permanentmagneten 22 positioniert sein.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Rotorhülle 23 als aus nichtmagnetischem rostfreien Stahl beschrieben. Alternativ kann die Rotorhülle 23 aus anderen nichtmagnetischen Metallen, wie Aluminium gefertigt sein.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Drehung der Rotorhülle 23 durch Bildung, in dem Winkelabschnitt 28 der Rotorhülle 23, der Einkerbungsabschnitte 29 als Vertiefungen zwischen den Permanentmagneten 22 gestoppt. Alternativ können, nachdem die Einkerbungsabschnitte 29 ausgebildet worden sind, axiale Einkerbungen, die zwischen den Permanentmagneten 22 verlaufen, auf der Außenumfangsfläche der Rotorhülle 23 gebildet werden. Wenn der Außenumfang des Rotorkerns einfach mit der Rotorhülle bedeckt wird, kann die Position zwischen den Permanentmagneten von der Außenseite der Rotorhülle nicht überprüft werden. Dies macht es schwierig, die axialen Einkerbungen, die zwischen den Permanentmagneten 22 verlaufen, in einem Post-Prozess zu bilden. Andererseits werden in der vorstehenden Ausführungsform die Einkerbungsabschnitte 29 zwischen den Permanentmagneten 22 gebildet, selbst nachdem die Rotorhülle montiert worden ist. Dies ermöglicht es, die Positionen zwischen den Permanentmagneten zu überprüfen, und axiale Einkerbungen, die zwischen den Permanentmagneten 22 verlaufen, in dem Post-Prozess zu bilden. Solche in dem Post-Prozess gebildete Einkerbungen verringern des Weiteren den Spielraum zwischen der Rotorhülle 23 und den Permanentmagneten, wodurch die Drehung der Rotorhülle 23 zuverlässiger gestoppt werden kann.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität, basierend auf die Japanische Patentanmeldung Nr. 2014-220686 , eingereicht im Japanischen Patentamt am 29. Oktober 2014, wobei deren gesamter Inhalt in dieser Beschreibung eingeschlossen ist.

Claims

Rotor, umfassend: einen an einer Drehachse auf solch eine Weise befestigten Rotorkern, dass der Rotorkern in Einheit mit der Drehachse gedreht werden kann, wobei der Rotorkern eine Vielzahl an darauf in Umfangsrichtung montierten Permanentmagneten aufweist, und eine röhrenförmige Rotorhülle, die einen Außenumfang des Rotorkerns bedeckt, wobei die Rotorhülle einen Winkelabschnitt und einen Einkerbungsabschnitt einschließt, wobei der Winkelabschnitt die Form eines Kreisrings aufweist und an einem Achsenende des Rotorkerns ausgebildet ist, und der Einkerbungsabschnitt im Laufe der Bildung des Winkelabschnitts, als eine Vertiefung zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten, in der Rotorhülle gebildet wird.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der Einkerbungsabschnitt in dem Winkelabschnitt der Rotorhülle ausgebildet ist, und zwischen dem benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten positioniert ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei die Rotorhülle des Weiteren einen Oberseitenabschnitt einschließt, der mit dem Winkelabschnitt verbunden ist, und ein Innendurchmesser des Oberseitenabschnitts kleiner als ein Außendurchmesser des Rotorkerns ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors, der einen auf solch eine Weise an eine Drehachse befestigten Rotorkern einschließt, dass der Rotorkern in Einheit mit der Drehachse gedreht werden kann, wobei der Rotorkern eine Vielzahl an darauf in Umfangsrichtung montierte Permanentmagnete aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Bedecken eines Außenumfangs des Rotorkerns mit einer röhrenförmigen Rotorhülle; und Bildung eines Winkelabschnitts und eines Einkerbungsabschnitts durch Drücken der Rotorhülle radial nach innen unter Anwendung eines Druckelements zum Drücken eines Achsenendes der Rotorhülle radial nach innen, wobei der Winkelabschnitt die Form eines Kreisrings aufweist, und der Einkerbungsabschnitt eine Vertiefung in der Rotorhülle ist und zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten positioniert ist.
Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 4, wobei bei der Bildung des Winkelabschnitts und des Einkerbungsabschnitts das Achsenende der Rotorhülle, nach dem Platzieren eines Begrenzungselements zur Begrenzung des Ausbauchens eines Außenumfangs der Rotorhülle, radial nach innen gedrückt wird.
Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 4, wobei bei der Bildung des Winkelabschnitts und des Einkerbungsabschnitts, der gesamte Umfang des Achsenendes der Rotorhülle radial nach innen gedrückt wird, während ein Halteelement platziert wird, um den gesamten Innenumfang des Achsenendes der Rotorhülle beizubehalten.
Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 6, wobei das Druckelement aus einer Vielzahl externer Hülsensegmente besteht, die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind. das Halteelement aus einer Vielzahl interner Hülsensegmente besteht, die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind, und jede Lücke zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an externen Hülsensegmenten in Umfangsrichtung in Bezug auf irgendeine Lücke zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an internen Hülsensegmenten umfangsmäßig falsch ausgerichtet ist.
Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl an externen Hülsensegmenten und die Vielzahl an internen Hülsensegmenten auf solch eine Weise angeordnet sind, dass jede Lücke zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an externen Hülsensegmenten und jede Lücke zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an internen Hülsensegmenten zwischen einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar aus der Vielzahl an Permanentmagneten positioniert ist.
Rotierende elektrische Maschine, umfassend: den Rotor nach Anspruch 1; und einen Stator, der einem Außenumfang des Rotors mittels eines vorgegebenen Hohlraums gegenüberliegt.