DE112017006320T5

DE112017006320T5 - Statorkern für eine elektrische rotationsmaschine und zugehöriges herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112017006320T5
Application number: DE112017006320.5T
Authority: DE
Inventors: Kohei Egashira; Tatsuro Hino; Atsuki Hashiguchi; Masashi Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-09-19
Also published as: CN110050402A; JP6651268B2; CN110050402B; WO2018110300A1; JPWO2018110300A1; US20210408849A1

Abstract

Ein Statorkern (20) für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: einen laminierten Kern (21), bei welchem eine Mehrzahl von Zähnen (23) in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen vorsteht, und zwar von einer inneren Umfangsfläche eines ringförmigen rückwärtigen Jochs (22) aus; und eine Mehrzahl von Rippenelementen (30), die jeweils einen Bolzen-Durchgangsbereich (33) haben, die mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns (21) verbunden sind, so dass eine Bolzen-Einführrichtung des Bolzen-Durchgangsbereichs (33) in Axialrichtung ausgerichtet ist, und die so angeordnet sind, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Statorkern für eine elektrische Rotationsmaschine für einen Generator oder einen Elektromotor usw., sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren. Sie betrifft insbesondere einen Statorkern, bei welchem Fixierungs-Rippenelemente an einem äußeren Umfangsbereich angeordnet sind.
Stand der Technik
Herkömmliche Statorkerne für eine elektrische Rotationsmaschine weisen Folgendes auf: einen Statorrahmen; und einen Statorkern, der in einer Ringform konfiguriert wird, indem magnetische Stahlbleche laminiert werden, wobei der Statorkern in einen inneren peripheren Bereich des Statorkerns hinein eingepasst wird und dort fixiert wird, und es sind eine Mehrzahl von Halterippen, die den Statorkern am inneren peripheren Bereich des Statorkerns fixieren, um den Umfang eines äußeren peripheren Bereichs des Statorkerns herum angeordnet (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Andere herkömmliche Statorkerne für eine elektrische Rotationsmaschine werden in einer Ringform konfiguriert, indem magnetische Stahlbleche laminiert werden, bei welchen eine Mehrzahl von Fixierbereichen, die Bolzen-Öffnungen aufweisen, um einen Umfang eines äußeren Umfangsbereichs herum angeordnet sind (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-281 698 A
Patentliteratur 2 Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2008-278 695 A

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
Bei herkömmlichen Statorkernen für eine elektrische Rotationsmaschine gilt Folgendes: Da es notwendig ist, Montagemechanismen zum Montieren der Statorkerne auf externe Teile, wie z. B. Gehäuse usw. hinzuzufügen, besteht ein Problem darin, dass die Teilezahl steigt, was die Kosten erhöht.
Bei anderen herkömmlichen Statorkernen für elektrische Rotationsmaschinen gilt Folgendes: Da die laminierten magnetischen Stahlplatten aneinander durch Crimpen fixiert sind, besteht ein Problem darin, dass die axiale Festigkeit des Kerns verringert ist. Außerdem gilt Folgendes: Da eine Mehrzahl von Fixierbereichen, die Bolzen-Öffnungen aufweisen, um den Umfang der äußeren peripheren Bereiche der magnetischen Stahlbleche herum angeordnet sind, besteht ein weiteres Problem darin, dass die Ausbeute der magnetischen Stahlbleche verringert ist, so dass die Kosten steigen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Statorkern für eine elektrische Rotationsmaschine anzugeben, der eine hohe Steifigkeit bei niedrigen Kosten hat, sowie ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben.
Wege zum Lösen des Problems
Ein Statorkern für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: einen laminierten Kern, bei welchem eine Mehrzahl von Zähnen in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen vorsteht, und zwar von einer inneren Umfangsfläche eines ringförmigen rückwärtigen Jochs aus; und eine Mehrzahl von Rippenelementen, die jeweils einen Bolzen-Durchgangsbereich haben und die mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden sind, so dass eine Bolzen-Einführungsrichtung des Bolzen-Durchgangsbereichs in Axialrichtung ausgerichtet ist, und die so angeordnet sind, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Da die Rippenelemente, die als Fixierbereiche fungieren, durch einzelne Elemente aus dem laminierten Kern gebildet sind, kann die Materialausbeute zum Herstellen des laminierten Kerns erhöht werden, so dass es möglich wird, dass die Kosten verringert werden.
Die Rippenelemente mit festem Körper sind mit der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden. Demzufolge wird die Steifigkeit in der Axialrichtung des laminierten Kerns durch die Rippenelemente mit festem Körper erhöht. Außerdem ist es nicht nötig, dass Montagemechanismen zum Montieren der Statorkerne an den externen Teilen, wie z. B. dem Gehäuse usw. hinzugefügt werden, so dass es möglich wird, dass die Teilezahl verringert wird, und so dass es auch möglich wird, dass die Kosten reduziert werden.
Figurenliste

1 ist ein Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Schrägprojektion, die ein Rippenelement des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Schrägprojektion, die einen laminierten Kern des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Seitenansicht, die den Statorkern gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Seitenansicht, die eine Variation des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Schrägprojektion, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Endansicht, die einen laminierten Kern zeigt, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
12 ist eine Endansicht, die eine Variation eines Rippenelements zeigt, das einen Referenzbereich für eine radiale Montageposition im Statorkern der vorliegenden Erfindung hat, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
13 ist eine Endansicht, die eine Variation eines Rippenelements zeigt, das einen Referenzbereich für eine radiale Montageposition im Statorkern der vorliegenden Erfindung hat, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
14 ist eine Endansicht, die eine Variation eines Rippenelements zeigt, das einen Referenzbereich für eine radiale Montageposition im Statorkern der vorliegenden Erfindung hat, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
15 ist eine Endansicht, die eine Variation eines Rippenelements zeigt, das einen Referenzbereich für eine radiale Montageposition im Statorkern der vorliegenden Erfindung hat, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
16 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
17 ist ein teilweiser Querschnitt, der ein Verfahren zum Schweißen des Rippenelements gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung an einen laminierten Kern zeigt.
18 ist eine teilweise Endansicht, die die Umgebung einer Positionierungs-Nut eines laminierten Kerns gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
19 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
20 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
21 ist eine teilweise Endansicht, die die Umgebung einer Positionierungs-Nut eines laminierten Kerns gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
22 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
23 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
24 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Montieren eines Rippenelements an einem laminierten Kern zeigt, gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung.
25 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
26 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung.
27 ist ein teilweiser Querschnitt, der einen Schweißbereich eines Statorkerns zeigt, gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
28 ist eine Schrägprojektion, die ein Herstellungsverfahren für laminierten Kern erläutert, gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung.
29 ist eine Schrägprojektion, die einen laminierten Kern gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt.
30 ist eine Vergrößerung des Bereichs A gemäß 29.
31 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung.
32 ist eine Seitenansicht, die den Statorkern gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt.
33 ist eine Endansicht, die einen äußeren Umfangskerns eines Statorkerns gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung zeigt.
34 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung.
35 ist eine Schrägprojektion, die ein Statorkern-Zusammenbauverfahren erläutert, gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung.
36 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung zeigt.
37 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
38 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt bei einem Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
39 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt bei einem Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
40 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt bei einem Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung zeigt.
41 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen eines Statorkerns für eine elektrische Rotationsmaschine und eines Herstellungsverfahrens dafür gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Soweit nicht anderweitig spezifiziert, gilt außerdem Folgendes: Die Umfangsrichtung, die Radialrichtung und die Axialrichtung sind unter Verwendung des Stators der elektrischen Rotationsmaschine als ein Zylinderkoordinatensystem definiert, wobei die Axialrichtung die Richtung entlang der Mittelachse der rotierenden Welle des Rotors verläuft, die Umfangsrichtung die Rotationsrichtung der rotierenden Welle ist und die Radialrichtung die Richtung des Radius der rotierenden Welle ist.
Ausführungsform 1
1 ist ein Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 4 ist eine Schrägprojektion, die ein Rippenelement des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 5 ist eine Schrägprojektion, die einen laminierten Kern des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Seitenansicht, die den Statorkern gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 7 ist eine Seitenansicht, die eine Variation des Statorkerns gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Außerdem sind aus Gründen der Einfachheit die Rippenelemente, die an der äußeren Umfangsfläche des Statorkerns fixiert sind, in 2 weggelassen.
Gemäß 1 und 2 weist eine elektrische Rotationsmaschine 100 Folgendes auf: ein Gehäuse 1, das Folgendes aufweist: einen zylindrischen Rahmen 2 mit Boden; und eine Endplatte 3, die den Rahmen 2 schließt; einen Stator 10, der in das Innere eines zylindrischen Bereichs des Rahmens 2 eingeführt ist und daran fixiert ist; und einen Rotor 5, der an einer rotierenden Welle 6 fixiert ist, die im Bodenbereich des Rahmens 2 und der Endplatte 3 mittels Lagern 4 drehbar gehalten ist, so dass er drehbar auf einer inneren Umfangsseite des Stators 10 angeordnet ist.
Der Rotor 5 ist ein Permanentmagnet-Rotor, der Folgendes aufweist: einen Rotorkern 7, der an der rotierenden Welle 6 fixiert ist, die so eingeführt ist, dass sie durch einen zentralen Bereich davon hindurchgeht; und Permanentmagneten 8, die in der Nähe einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 7 eingebettet sind, so dass sie mit einem einheitlichen Abstandsmaß in Umfangsrichtung angeordnet sind und Magnetpole bilden. Außerdem ist der Rotor 5 nicht auf einen Permanentmagnet-Rotor beschränkt, und es kann auch Folgendes verwendet werden: ein Käfigläufer-Rotor, bei welchem unisolierte Rotorleiter in Nuten eines Rotorkerns aufgenommen sind, so dass zwei Seiten mittels eines Kurzschlussrings kurzgeschlossen sind, oder ein gewickelter Rotor, bei welchem isolierte Leiterdrähte in Nuten eines Rotorkerns hineinmontiert sind.
Der Stator 10 weist Folgendes auf: einen Statorkern 20, der unter Verwendung eines magnetischen Materials gefertigt ist; und eine Statorwicklung 11, die hergestellt wird, indem elektrisch leitfähige Spulen gewickelt werden. Wie in 3 gezeigt, weist der Statorkern 20 Folgendes auf: einen ringförmigen laminierten Kern 21, der hergestellt wird, indem laminierte ringförmige Kernstreifen axial laminiert werden, die aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech, mittels einer Presse gestanzt sind, und indem die laminierten Kernstreifen mit einer Fixiereinrichtung, wie z. B. Crimpen, Schweißen, Kleben usw. aneinander fixiert werden; und Rippenelemente 30, die an einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 fixiert sind.
Wie in 5 gezeigt, weist der laminierte Kern 21 Folgendes auf: ein ringförmiges rückwärtiges Joch 22; und eine Mehrzahl von Zähnen 23, die mit einem einheitlichen Abstandsmaß in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen von einer inneren Umfangsfläche eines rückwärtigen Jochs 22 vorsteht. Obwohl nicht gezeigt, wird die elektrische Isolierung zwischen dem Statorkern 20 und der Statorwicklung 11 dadurch gewährleistet, dass Isolierpapiere zwischen dem Statorkern 20 und der Statorwicklung 11 montiert sind. In diesem Fall werden Isolierpapiere verwendet, aber es kann auch ein elektrisch isolierendes Harz integral am Statorkern 20 ausgebildet sein, und zwar unter Verwendung von Injektionsformen, so dass die gesamte Oberfläche des Statorkerns 20 bedeckt ist.
Wie in 4 gezeigt, sind die Rippenelemente 30 in U-förmigen Prismen unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall gefertigt, und sie weisen Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, an welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Drei Rippenelemente 30 sind mit einem Abstandsmaß von 120° in Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie jeweils derart auf einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 angeordnet sind, dass die Longitudinalrichtung des Prismas in Axialrichtung ausgerichtet ist, wobei die Verbindungsbereiche 32 am laminierten Kern 21 durch Laserschweißen befestigt sind. Wie in 3 gezeigt, sind die Rippenelemente 30 mit dem laminierten Kern 21 fest durch Laserschweißen verbunden, und Wulstbereiche 34 sind so ausgebildet, dass sie von einem ersten Ende zum zweiten Ende in Axialrichtung des laminierten Kerns 21 verlaufen.
Der Stator 10, der derart konfiguriert ist, wird in das Innere des zylindrischen Bereichs des Rahmens 2 hineingeführt. Dann wird der Stator 10 am Rahmen 2 fixiert, indem Durchgangsbolzen 9 in die Bolzen-Durchgangsbereiche 33 hineingeführt werden und die Durchgangsbolzen 9 an den Fixierbereichen 2a befestigt werden, die von einer inneren Wandfläche des Rahmens 2 in der Nähe des Bodenbereichs des zylindrischen Bereichs nach innen vorstehen.
Hierbei ist es bevorzugt, dass die Längen der Rippenelemente 30 länger gemacht werden als die axiale Länge des laminierten Kerns 21. Wie in 6 gezeigt, sind die Rippenelemente 30 am laminierten Kern 21 so montiert, dass deren erste Endflächen bündig mit einer ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 21 sind, und dass deren zweite Enden vom laminierten Kern 21 an einem zweiten axialen Ende nach außen vorstehen. Wie in 7 gezeigt, können die Rippenelemente 30 außerdem alternativ am laminierten Kern 21 montiert sein, so dass deren beide Endbereiche an beiden axialen Enden des laminierten Kerns 21 vorstehen.
Gemäß Ausführungsform 1 weist ein Statorkern 20 Folgendes auf: einen ringförmigen laminierten Kern 21; und Rippenelemente 30, die auf eine äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 geschweißt sind. Da der laminierte Kern 21 konfiguriert wird, indem Kernstreifen laminiert werden, die aus dünnen magnetischen Stahlblechen gestanzt sind, kann demzufolge eine Verringerung von Wirbelstromverlusten erzielt werden. Da die Rippenelemente 30, die Fixierelemente bilden, von einzelnen Elementen aus dem laminierten Kern 21 gebildet sind, können die Kernstreifen aus dem magnetischen Stahlblech in eine Ringform gestanzt werden, so dass es ermöglicht wird, dass die Ausbeute erhöht wird, die die Nutzungsrate des magnetischen Stahlblechs darstellt. Da die Rippenelemente 30 mit festem Körper auf die äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 geschweißt sind, so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verlaufen, wird die Steifigkeit in der Axialrichtung des laminierten Kerns 21 erhöht.
Die Rippenelemente 30 sind am laminierten Kern 21 montiert, derart, dass deren erste Endflächen mit der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 21 bündig sind, und dass deren zweite Enden vom laminierten Kern 21 an einem zweiten axialen Ende nach außen vorstehen. Demzufolge werden die Kernstreifen, die an beiden axialen Endbereichen des laminierten Kerns 21 positioniert sind, zuverlässig miteinander verbunden, so dass die Steifigkeit des laminierten Kerns 21 in Axialrichtung erhöht wird.
Da die Rippenelemente 30 eine einfache U-Form haben, können sie durch Pressformen usw. hergestellt werden, und zwar aus einem festen Körper aus Metall, was es ermöglicht, dass die Kosten verringert werden und die Ausbeute erhöht wird.
Außerdem wird bei der obigen Ausführungsform 1 Laserschweißen als Verbindungsvorgang zwischen den Rippenelementen 30 und dem laminierten Kern 21 verwendet, aber es kann auch Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) oder Hartlöten verwendet werden. Außerdem kann WIG-Schweißen oder Hartlöten auch anstelle von Laserschweißen bei den anderen Ausführungsformen verwendet werden, in welchen Rippenelemente und ein laminierter Kern durch Laserschweißen verbunden werden.
Ausführungsform 2
8 ist eine Schrägprojektion, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 9 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Gemäß den 8 und 9 werden Rippenelemente 30Ain Prismen hergestellt, und zwar unter Verwendung von festen Körpern aus Metall, und die unteren Flächen der Verbindungsbereiche 32 sind so ausgebildet, dass sie eine gekrümmte Oberflächenform haben, die sich einer Oberflächenform einer äußeren Umfangsfläche eines laminierten Kerns 21 anpasst. Die Bolzen-Durchgangsbereiche 33a sind so ausgebildet, dass die Rippenelemente 30A in deren Longitudinalrichtung hindurchgehen. Drei Rippenelemente 30 sind mit einem Abstandsmaß von 120° in Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie jeweils derart auf einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 angeordnet sind, dass die Longitudinalrichtung in Axialrichtung ausgerichtet ist, und so, dass die Verbindungsbereiche am laminierten Kern 21 durch Laserschweißen befestigt sind.
Ein Statorkern 20A ist auf eine ähnliche oder identische Weise zu derjenigen des Statorkerns 20 bei der obigen Ausführungsform 1 konfiguriert, mit der Ausnahme, dass die Rippenelemente 30A anstelle der Rippenelemente 30 verwendet werden. Demzufolge können ähnliche oder identische Wirkungen wie diejenigen bei der obigen Ausführungsform 1 auch bei der Ausführungsform 2 erzielt werden.
Gemäß Ausführungsform 2 haben die unteren Oberflächen der Verbindungsbereiche 32, die die Montageflächen der Rippenelemente 30A bilden, eine gekrümmte Oberflächenform, die sich einer Oberflächenform einer äußeren Umfangsfläche eines laminierten Kerns 21 anpasst. Da die Rippenelemente 30Ain einem stabilen Zustand installiert werden können, in welchem die unteren Flächen der Verbindungsbereiche 32 mit der äußeren Umfangsfläche des laminierter Kerns 21 in Kontakt sind, wird die Verarbeitbarkeit beim Verbinden verbessert, und es wird auch eine stabile Verbindungsfestigkeit erzielt.
Ausführungsform 3
10 ist eine Endansicht, die einen laminierten Kern zeigt, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
In 10 sind Positionierungs-Nuten 24 auf einer äußeren Umfangsfläche eines laminierten Kerns 21Aan Installationspositionen der Rippenelemente 30 ausgebildet, so dass die Nutrichtungen in Axialrichtung ausgerichtet sind. Die Positionierungs-Nuten 24 sind so ausgebildet, dass sie Nutformen mit länglichen Querschnitten haben, die sich an die Formen von Verbindungsbereichen 32 der Rippenelemente 30 anpassen, und sie werden gleichzeitig auf den äußeren Umfängen der Kernstreifen beispielsweise in einem Schritt ausgebildet, in welchem ringförmige Kernstreifen aus einem magnetischen Stahlblech gestanzt werden.
Gemäß Ausführungsform 3 sind die Verbindungsbereiche 32 in die Positionierungs-Nuten 24 eingepasst, und die Rippenelemente 30 werden mit dem laminierten Kern 21A durch Laserschweißen verbunden.
Demzufolge können ähnliche oder identische Wirkungen wie diejenigen bei der obigen Ausführungsform 1 auch gemäß Ausführungsform 3 erzielt werden.
Gemäß Ausführungsform 3 gilt Folgendes: Da die Positionierungs-Nuten 24 auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21A ausgebildet sind, wird die Positionierung der Rippenelemente 30 erleichtert. Außerdem kann die Präzision der Installationspositionen der Rippenelemente 30 erhöht werden, indem die Bearbeitungspräzision der Positionierungs-Nuten 24 erhöht wird.
Außerdem sind bei der obigen Ausführungsform 3 die Nutformen der Positionierungs-Nuten 24 Nutformen mit länglichen Querschnitten, die sich den Formen der Verbindungsbereiche 32 der Rippenelemente 30 gemäß Ausführungsform 1 anpassen. Die Nutformen der Positionierungs-Nuten 24 können alternativ jedoch auch Nutformen sein, die sich den Formen der Verbindungsbereiche der Rippenelemente in den übrigen Ausführungsformen anpassen. Die Präzision der Installationspositionen der Rippenelemente in den übrigen Ausführungsformen kann dadurch erhöht werden.
In der obigen Ausführungsform 3 werden die Rippenelemente 30 am laminierten Kern 21A durch Laserschweißen montiert, aber die Rippenelemente 30 können alternativ auch so am laminierten Kern 21A montiert werden, dass sie in die Positionierungs-Nuten 24 hinein pressgepasst werden, oder in die Positionierungs-Nuten 24 eingepasst werden und dann durch Crimpen fixiert werden.
Alternativ können die Rippenelemente 30 dadurch fixiert werden, dass sie in die Positionierungs-Nuten 24 hinein pressgepasst werden, oder die Rippenelemente 30 können in die Positionierungs-Nuten 24 eingepasst und durch Crimpen fixiert werden, und dann können die Rippenelemente 30 an den laminierten Kern 21A lasergeschweßt werden. Die axiale Steifigkeit des laminierten Kerns 21A kann dadurch weiter erhöht werden. Die Rippenelemente 30 sind während des Laserschweißens auch bereits am laminierten Kern 21A fixiert, so dass die Verbindungs-Verarbeitbarkeit verbessert wird, und so dass auch eine stabile Verbindungsfestigkeit erzielt wird.
Ausführungsform 4
11 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
In 11 ist ein Rippenelement 30B als ein U-förmiges Prisma unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall hergestellt. Es weist Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, an welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Eine erste flache Fläche 35 ist an einer äußeren Umfangsfläche eines Spitzenbereichs des Fixierbereichs 31 ausgebildet. Zweite flache Flächen 36 sind an zwei Umfangsseitenflächen der Verbindungsbereiche 32 ausgebildet.
Hier wird die erste flache Fläche 35, die als ein Referenzbereich für eine radiale Montageposition dient, als eine flache Fläche ausgebildet, die tangential zu einer zylindrischen Ebene ist, die ein axiales Zentrum eines laminierten Kerns 21 als eine Mittelachse hat, und zwar in einem Zustand, in welchem das Rippenelement 30B geschweißt und an der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 fixiert wird.
Die zweiten flachen Flächen 36, die als Referenzbereiche für die Umfangs-Montageposition dienen, werden als flache Flächen ausgebildet, die in Ebenen positioniert sind, die das axiale Zentrum des laminierten Kerns 21 einschließen, und zwar in dem Zustand, in welchem das Rippenelement 30B geschweißt und an der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 fixiert wird.
Da Ausführungsform 4 auf eine ähnliche oder identische Weise wie die obige Ausführungsform 1 konfiguriert ist, mit der Ausnahme, dass die Rippenelemente 30B verwendet werden, können ähnliche Wirkungen wie diejenigen bei der obigen Ausführungsform 1 erzielt werden.
Gemäß Ausführungsform 4 sind die ersten flachen Flächen 35 tangential zu einer zylindrischen Ebene, die um das axiale Zentrum des laminierten Kerns 21 herum zentriert ist. Da der Statorkern an einem externen Element, wie z. B. einem Gehäuse montiert werden kann, und zwar unter Verwendung der ersten flachen Flächen 35 als Referenzflächen, kann demzufolge die radiale Montagepositionierungs-Exaktheit des Statorkerns verbessert werden.
Die zweiten flachen Flächen 36 sind in Ebenen positioniert, die das axiale Zentrum des laminierten Kerns 21 einschließen. Da die Rippenelemente 30B am laminierten Kern 21 montiert werden können, und zwar unter Verwendung der zweiten flachen Flächen 36 als Referenzflächen, kann die Montagepositionierungs-Exaktheit der Rippenelemente 30B in Umfangsrichtung verbessert werden. Da der Statorkern an einem externen Element montiert werden kann, und zwar unter Verwendung der zweiten flachen Flächen 36 als Referenzflächen, kann außerdem die Montagepositionierungs-Exaktheit des Statorkerns in Umfangsrichtung verbessert werden.
Außerdem sind bei der obigen Ausführungsform 4 die zweiten flachen Flächen 36 auf zwei Umfangsseitenflächen der Verbindungsbereiche 32 der Rippenelemente 30B ausgebildet, aber eine zweite flache Fläche 36 braucht nur auf einer einzigen Umfangsseitenfläche der Rippenelemente 30B ausgebildet zu sein.
In der obigen Ausführungsform 4 sind die ersten flachen Flächen 35 und die zweiten flachen Flächen 36 auf den Rippenelementen 30 gemäß Ausführungsform 1 ausgebildet, aber es können auch ähnliche oder identische Wirkungen erzielt werden, wenn die ersten flachen Flächen 35 und die zweiten flachen Flächen 36 auf Rippenelementen in anderen Ausführungsformen ausgebildet sind.
Variationen der Rippenelemente, die Referenzbereiche für eine radiale Montageposition haben, werden nachstehend unter Verwendung der 12 bis 15 erläutert. 12 bis 15 sind jeweilige Endansichten, die eine Variation eines Rippenelements zeigen, das einen Referenzbereich für eine radiale Montageposition im Statorkern der vorliegenden Erfindung hat, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
Die Rippenelemente 30C bis 30E, die in 12 bis 14 gezeigt sind, sind als polygonale Prismen unter Verwendung von festen Körpern aus Metall hergestellt, und sie weisen Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, in welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Erste flache Flächen 35, die als radiale Montage-Referenzbereiche dienen, die von flachen Flächen gebildet werden, die tangential zu einer zylindrischen Ebene verlaufen, die ein axiales Zentrum eines laminierten Kerns als eine Mittelachse hat, und zwar in dem Zustand, in welchem die Rippenelemente 30C bis 30E mit dem laminierten Kern verbunden sind, sind auf äußeren Umfangsflächen von Spitzenbereichen der Fixierbereiche 31 ausgebildet.
Ein Rippenelement 30F, das in 15 gezeigt ist, wird als ein U-förmiges Prisma unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall gefertigt, und es weist Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, auf welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Eine V-förmige Aussparung 37, die als ein Referenzbereich für eine radiale Montageposition dient, ist an einem Spitzenbereich einer äußeren Umfangsfläche des Fixierbereichs 31 ausgebildet, so dass deren Nutrichtung in der Axialrichtung ausgerichtet ist, und so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verläuft.
Zweite flache Flächen 36, die als Umfangs-Montage-Referenzbereiche dienen, sind an einer oder zwei Umfangsseitenflächen der Verbindungsbereiche 32 der Rippenelemente 30D bis 30F ausgebildet.
Die radiale Montagepositionierungs-Exaktheit des Statorkerns kann auch verbessert werden, wenn die Rippenelemente 30C bis 30F, die auf diese Weise konfiguriert sind, anstelle der Rippenelemente 30B verwendet werden.
Außerdem kann die Montagepositionierungs-Exaktheit des Statorkerns in Umfangsrichtung ebenfalls verbessert werden, wenn die Rippenelemente 30D bis 30F, die auf diese Weise konfiguriert sind, anstelle der Rippenelemente 30B verwendet werden.
Ausführungsform 5
16 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, und 17 ist ein teilweiser Querschnitt, der ein Verfahren zum Schweißen des Rippenelements gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung an einen laminierten Kern zeigt.
In 16 ist ein Rippenelement 30G als ein U-förmiges Prisma unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall gefertigt, und es weist Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, an welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Der Verbindungsbereich-Winkel θ, der der Winkel zwischen inneren Umfangsfläche und einer äußeren Fläche in Umfangsrichtung eines Verbindungsbereichs 32 ist, ist ein spitzer Winkel.
Außerdem ist das Rippenelement 30G auf eine ähnliche oder identische Weise wie diejenige des Rippenelements 30 gemäß Ausführungsform 1 konfiguriert, mit der Ausnahme, dass der Verbindungsbereich-Winkel θ ein spitzer Winkel ist.
Wie in 17 gezeigt, sind nur die Eckbereiche zwischen den inneren Umfangsflächen und den äußeren Flächen in der Umfangsrichtung der Verbindungsbereiche 32 der Rippenelemente 30G, die derart konfiguriert sind, im Kontaktzustand mit der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21. Indem die Rippenelemente 30G und der laminierte Kern 21, die in Kontakt sind, auf diese Weise entlang einer Linie platziert werden, die in Axialrichtung verlaufen, können die Rippenelemente 30C und der laminierte Kern 21 in Kontakt in einem stabilen Zustand platziert werden, so dass es ermöglicht wird, dass eine stabile Schweißfestigkeit erzielt wird.
Außerdem sind bei der obigen Ausführungsform 5 die Verbindungsbereich-Winkel θ der Rippenelemente 30 gemäß Ausführungsform 1 als spitze Winkel gebildet, aber es können auch ähnliche oder identische Wirkungen erzielt werden, wenn die Verbindungsbereich-Winkel der Rippenelemente in den übrigen Ausführungsformen als spitze Winkel gebildet sind.
Ausführungsform 6
18 ist eine teilweise Endansicht, die die Umgebung einer Positionierungs-Nut eines laminierten Kerns gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, 19 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, und 20 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
In 18 und 19 hat eine Positionierungs-Nut 24a, die eine Schwalbenschwanz-Form aufweist, eine Nutrichtung in Axialrichtung, und sie ist auf einer äußeren Umfangsfläche eines laminierten Kerns 21B ausgebildet, so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verläuft. Ein Rippenelement 30H ist als Prisma gefertigt, das eine Schwalbenschwanz-Form hat und das geringfügig größer ist als die Schwalbenschwanz-Form der Positionierungs-Nut 24a, und zwar unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall. Es weist Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, auf welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und einen Verbindungsbereich 32.
Wie in 20 gezeigt, wird das Rippenelement 30H am laminierten Kern 21B montiert, so dass es in die Positionierungs-Nut 24a aus der Axialrichtung hinein pressgepasst wird. Das Rippenelement 30H und der laminierte Kern 21B werden dadurch fest verbunden, und die Steifigkeit wird in der Axialrichtung des laminierten Kerns 21B erhöht.
Außerdem können das Rippenelement 30H und der laminierte Kern 21B lasergeschweißt werden, nachdem das Rippenelement 30H in die Positionierungs-Nut 24a eingepasst worden ist. In diesem Fall wird das Rippenelement 30H am laminierten Kern 21B in einem stabilen Zustand montiert, so dass es ermöglicht wird, eine stabile Schweißfestigkeit zu erzielen.
Ausführungsform 7
21 ist eine teilweise Endansicht, die die Umgebung einer Positionierungs-Nut eines laminierten Kerns gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, 22 ist eine Endansicht, die ein Rippenelement gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, und 23 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
In 21 und 22 sind zwei Positionierungs-Nuten 25 in einer äußeren Umfangsfläche eines laminierten Kerns 21C ausgebildet, so dass sie zueinander parallel und voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet sind. Jede der Positionierungs-Nuten 25 hat eine Nutform, die einen rechteckigen Querschnitt hat, und ist so ausgebildet, dass deren Nutrichtung in Axialrichtung ausgerichtet ist, so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verläuft.
Ein Rippenelement 301 ist als ein U-förmiges Prisma unter Verwendung eines festen Körpers aus Metall hergestellt. Es weist Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, an welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32. Die Verbindungsbereiche 32, die Schenkelbereiche bilden, sind so ausgebildet, dass deren Breiten geringfügig größer sind als die Nutbreiten der Positionierungs-Nuten 25.
Wie in 23 gezeigt, wird das Rippenelement 301 am laminierten Kern 21C durch Presspassen der Verbindungsbereiche 32 in die Positionierungs-Nuten 25 radial von außen montiert. Das Rippenelement 301 und der laminierte Kern 21C werden dadurch fest gekoppelt, und die Steifigkeit wird in der Axialrichtung des laminierten Kerns 21C erhöht.
Außerdem können das Rippenelement 301 und der laminierte Kern 21C lasergeschweißt werden, nachdem das Rippenelement 301 in die Positionierungs-Nuten 25 eingepasst worden ist. In diesem Fall wird das Rippenelement 301 am laminierten Kern 21C in einem stabilen Zustand montiert, so dass es ermöglicht wird, eine stabile Schweißfestigkeit zu erzielen.
Ausführungsform 8
24 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Montieren eines Rippenelements an einem laminierten Kern zeigt, gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung, und 25 ist eine teilweise Endansicht, die einen Statorkern in der Umgebung des Rippenelements gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
Gemäß Ausführungsform 8 ist der Abstand zwischen äußeren Seitenflächen von Verbindungsbereichen 32, die ein Paar von Schenkelbereichen eines Rippenelements 301 bilden, geringfügig größer als die Umfangsbreite einer Öffnung einer Positionierungs-Nut 24a. Um das Rippenelement 301 in die Positionierungs-Nut 24a hinein zu montieren, wird das Paar von Verbindungsbereichen 32 des Rippenelements 301 elastisch verformt, indem Druck auf zwei Seiten ausgeübt wird, so dass sich die näheren Umgebungen der vorderen Enden des Paars von Verbindungsbereichen 32 einander annähern, wie in 24 gezeigt.
In dem Zustand, in welchem die näheren Umgebungen der vorderen Enden von Verbindungsbereichen 32 elastisch verformt werden, so dass sie einander annähern, wird das Paar von Verbindungsbereichen 32 des Rippenelements 301 in die Positionierungs-Nut 24a eingeführt, bis sie mit dem Bodenbereich der Positionierungs-Nut 24a in Kontakt gelangen. Wenn das Paar von Verbindungsbereichen 32 des Rippenelements 301 mit dem Bodenbereich der Positionierungs-Nut 24a in Kontakt sind, wird der Druck auf das Paar von Verbindungsbereichen 32 gelöst.
Demzufolge wird das Paar von Verbindungsbereichen 32 des Rippenelements 301 zurückgeführt und in die Positionierungs-Nut 24a eingepasst, und das Rippenelement 301 wird am laminierten Kern 21B montiert, wie in 25 gezeigt. Dieser Schritt entspricht einem Rippenelement-Verbindungsschritt (Schritt S202), der unten beschrieben wird.
Das Rippenelement 301 und der laminierte Kern 21B werden dadurch fest gekoppelt, so dass die Steifigkeit des laminierten Kerns 21B in Axialrichtung erhöht wird. Da die Verbindungsbereiche 32 des Rippenelements 301 nicht in die Positionierungs-Nut 24a hinein pressgepasst werden, wird außerdem die Kontamination mit Fremdkörpern verhindert, die dadurch auftritt, dass das Rippenelement 301 und der laminierte Kern 21B abgeschabt werden.
Außerdem können das Rippenelement 301 und der laminierte Kern 21B lasergeschweißt werden, nachdem das Rippenelement 301 in die Positionierungs-Nut 24a hineinmontiert worden ist. In diesem Fall wird das Rippenelement 301 am laminierten Kern 21B in einem stabilen Zustand montiert, so dass es ermöglicht wird, eine stabile Schweißfestigkeit zu erzielen.
Außerdem ist gemäß Ausführungsform 8 eine Positionierungs-Nut 24a, die einen Schwalbenschwanznut-Form hat, in dem laminierten Kern ausgebildet, aber es kann alternativ auch eine Positionierungs-Nut 24 in dem laminierten Kern ausgebildet sein, die einen länglichen Querschnitt hat.
Ausführungsform 9
26 ist eine Endansicht, die einen Stator zeigt, gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung.
In 26 sind Rippenelemente 30J als U-förmige Prismen unter Verwendung von festen Körpern aus Metall gefertigt, und sie weisen Folgendes auf: einen Fixierbereich 31, in welchem ein Bolzen-Durchgangsbereich 33 ausgebildet ist; und Verbindungsbereiche 32, wobei die radiale Länge L des Bolzen-Durchgangsbereichs 33 länger ist als dessen Umfangsbreite W.
Gemäß Ausführungsform 9 gilt Folgendes: Da die radiale Länge L des Bolzen-Durchgangsbereichs 33 des Rippenelements 30J länger ist als dessen Umfangsbreite W, können Durchgangsbolzen 9 zum Montieren des Stators 10A an einem externen Element, die durch die Bolzen-Durchgangsbereiche 33 hindurchgeführt sind, radial nach außen vom laminierten Kern 21 beabstandet sein. Demzufolge wird der Kontakt zwischen den Durchgangsbolzen 9 und der Statorwicklung 11 verhindert, wenn der Stator 10A am externen Element montiert wird. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Auftreten einer Beschädigung an der Statorwicklung 11 unterbunden wird.
Wenn nun die Rippenelemente 30J integral an ringförmigen Kernstreifen montiert sind, die den laminierten Kern 21 bilden, wird das Ausmaß des Vorsprungs der Rippenelemente von den Kernstreifen erhöht, so dass die Ausbeute des magnetischen Stahlblechs verringert wird. Gemäß Ausführungsform 9 gilt Folgendes: Da die Rippenelemente 30J von einzelnen Elementen aus den Kernstreifen gebildet werden, werden Ausbeute-Verluste des magnetischen Stahlblechs unterbunden, so dass es ermöglicht wird, dass die Kosten des Stators 10A verringert werden.
Ausführungsform 10
27 ist ein teilweiser Querschnitt, der einen Schweißbereich eines Statorkerns zeigt, gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
In 27 sind Schweißbereiche 39 zwischen ringförmigen Kernstreifen 15, die einen laminierten Kern 21 bilden, und ein Rippenelement 30 über nicht die gesamten axialen Bereiche des laminierten Kerns 21 hinweg gebildet. Mit anderen Worten: Ein nicht-geschweißter Bereich 38 verbleibt zwischen den Schweißbereichen 39.
In einem Statorkern 20D, der derart konfiguriert ist, sind der laminierte Kern 21 und das Rippenelement 30 diskontinuierlich in Axialrichtung geschweißt. Ein extrem kleiner Luftspalt wird zwischen den Kernstreifen 15 und dem Rippenelement 30 am nicht-geschweißten Bereich 38 gebildet, so dass die Kernstreifen 15 und das Rippenelement 30 elektrisch isoliert sind. Ein elektrischer Kurzschlussbereich zwischen dem laminierten Kern 21 und dem Rippenelement 30 wird dadurch in Axialrichtung verringert, so dass die Wirbelstromverluste für den Stator verringert werden.
Außerdem ist bei der obigen Ausführungsform 10 ein einziger nicht-geschweißter Bereich 38 in Axialrichtung angeordnet, aber es kann alternativ auch eine Mehrzahl von nicht-geschweißten Bereichen 38 in Axialrichtung angeordnet werden.
Außerdem wird die obige Ausführungsform 10 auf einen Schweißbereich zwischen dem laminierten Kern 21 und dem Rippenelement 30 gemäß Ausführungsform 1 angewendet. Ähnliche oder identische Wirkungen können aber auch erzielt werden, wenn sie auf die Schweißbereiche zwischen laminierten Kernen und Rippenelementen in den übrigen Ausführungsformen angewendet wird.
Ausführungsform 11
28 ist eine Schrägprojektion, die ein Herstellungsverfahren für laminierten Kern erläutert, gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung, 29 ist eine Schrägprojektion, die einen laminierten Kern gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt, 30 ist eine Vergrößerung von Teil A gemäß 29, 31 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung, und 32 ist eine Seitenansicht, die den Statorkern gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gemäß 28 bis 32 weist ein Statorkern 20E Folgendes auf: einen ringförmigen laminierten Kern 40, der hergestellt wird, indem ein gurtförmiger Kernstreifen 16, der aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech gestanzt ist, in eine Helixform gewickelt wird, und indem der Kernstreifen 16 durch einen Fixiervorgang, wie z. B. Crimpen, Schweißen, Hartlöten, Kleben usw. integriert wird; eine ringförmige Endplatte 44, die an einer ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 fixiert ist; und Rippenelemente 30, die durch Schweißen an eine äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns 40 fixiert werden.
Der laminierte Kern 40 weist Folgendes auf: ein ringförmiges rückwärtiges Joch 41; und eine Mehrzahl von Zähnen 42, die mit einem einheitlichen Abstandsmaß in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen von einer inneren Umfangsfläche eines rückwärtigen Jochs 41 vorsteht. Drei Rippenelemente 30 sind in einer Umfangsrichtung angeordnet, und sie sind auf eine äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns 40 geschweißt, derart, dass deren erste axiale Endflächen bündig mit der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 sind.
Die Endplatte 44 wird gefertigt, indem ein magnetisches Stahlblech, dessen Schichtdicke größer ist als der Kernstreifen 16, in einer ähnlichen Ringform wie diejenige des rückwärtigen Jochs 41 gestanzt wird. Außerdem werden Fixierbereiche 45, die den Rippenelementen 30 entsprechen, aus den magnetischen Stahlblechen zusammen mit der Endplatte 44 ausgestanzt.
Wie in 29 und 30 gezeigt, ist eine Stufe 43 an der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 ausgebildet, die auf diese Weise durch den Endbereich des Kernstreifens 16 konfiguriert wird. Gemäß Ausführungsform 11 gilt Folgendes: Da die Endplatte 44 an der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 angeordnet ist, kann eine erste axiale Endfläche des Statorkerns 20E als eine erste flache Fläche ausgebildet sein.
Da die Schichtdicke der Endplatte 44 dicker ist als diejenige des Kernstreifens 16, der den laminierten Kern 40 bildet, kann die Steifigkeit in der Axialrichtung des Statorkerns 20E erhöht werden.
Da der laminierte Kern 40 konfiguriert wird, indem ein gurtförmiger Kernstreifen 16 in einer Helixform laminiert wird, kann die Ausbeute beim magnetischen Stahlblech erhöht werden.
Außerdem ist bei der obigen Ausführungsform 11 die Endplatte 44 auf der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 angeordnet, aber die Endplatten 44 können auch auf zwei axialen Endflächen des laminierten Kerns 40 angeordnet sein.
Bei der obigen Ausführungsform 11 sind die Fixierbereiche 45 integral auf der Endplatte 44 ausgebildet, aber die Fixierbereiche 45 brauchen nicht auf der Endplatte 44 ausgebildet zu sein. In diesem Fall sollte die Endplatte 44 auf der ersten axialen Endfläche des laminierten Kerns 40 angeordnet werden, und dann sollten die Rippenelemente 30 auf den laminierten Kern 40 aufgeschweißt werden, auf welchem die Endplatte 44 angeordnet ist. Hier sollten die Rippenelemente 30 derart montiert werden, dass deren erste Enden bündig sind mit einer ersten axialen Endfläche der Endplatte 44, und dass deren zweite Enden an einem zweiten axialen Ende des laminierten Kerns 40 nach außen vorstehen, oder so dass deren beide Enden an beiden axialen Enden vom laminierten Kern 40 nach außen vorstehen, an welchem die Endplatte 44 angeordnet ist.
Bei der obigen Ausführungsform 11 werden die Rippenelemente 30 verwendet, aber ähnliche oder identische Wirkungen können auch unter Verwendung der Rippenelemente aus den übrigen Ausführungsformen erzielt werden.
Ausführungsform 12
33 ist eine Endansicht, die einen äußeren Umfangskerns eines Statorkerns gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung zeigt, 34 ist eine Endansicht, die einen Statorkern zeigt, gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung, und 35 ist eine Schrägprojektion, die ein Statorkern-Zusammenbauverfahren erläutert, gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 33 und 34 weist ein Statorkern 20F Folgendes auf: einen ringförmigen äußeren Umfangskern 46, der ausgebildet wird, indem ringförmige Kernstreifen laminiert und integriert werden, die aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech, ausgestanzt sind; einen ringförmigen inneren Umfangskern 47, der ausgebildet wird, indem ringförmige Kernstreifen laminiert und integriert werden, die aus einem magnetischen Stahlblech ausgestanzt sind, das dünner ist als das magnetische Stahlblech, das den äußeren Umfangskern 46 bildet; und drei Rippenelemente 30, die auf eine äußere Umfangsfläche des äußeren Umfangskerns 46 geschweißt sind, so dass sie in Umfangsrichtung angeordnet sind. Hier weist der innere Umfangskern 47 Folgendes auf: einen ringförmigen rückwärtigen Jochbereich 48; und eine Mehrzahl von Zähnen 49, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass jeder davon radial nach innen von einer inneren Umfangsfläche eines rückwärtigen Jochbereichs 48 vorsteht.
Um den Statorkern 20F zu fertigen, der derart konfiguriert ist, werden die Rippenelemente 30 auf die äußere Umfangsfläche des äußeren Umfangskerns 46 geschweißt. Wie in 35 gezeigt, wird als Nächstes der Statorkern 20F aufgebaut, indem der innere Umfangskern 47 durch Presspassen oder Schrumpfpassen in den äußeren Umfangskern 46 hineingeführt und fixiert wird, an welchen die Rippenelemente 30 geschweißt worden sind. Das rückwärtige Joch des Statorkerns 20F wird von dem äußeren Umfangskern 46 und dem rückwärtigen Jochbereich 48 des inneren Umfangskerns 47 gebildet.
Nun hängt die Rundheit eines Kerns von der Stanzpräzision der ringförmigen Kernstreifen ab, die aus dem magnetischen Stahlblech ausgestanzt werden. Genauer gesagt: Je dicker die Dicke des magnetischen Stahlblechs, desto höher die Rundheit des sich ergebenden Kerns. Gemäß Ausführungsform 12 gilt Folgendes: Da der innere Umfangskern 47 gebildet wird, indem dünne Kernstreifen laminiert werden, können die Wirbelstromverluste verringert werden, aber die Rundheit ist schlecht.
Gemäß Ausführungsform 12 wird der Statorkern 20F vom äußeren Umfangskern 46 und vom inneren Umfangskern 47 gebildet. Da der äußere Umfangskern 46 gebildet wird, indem Kernstreifen laminiert werden, die eine größere Schichtdicke haben als die Kernstreifen, die den inneren Umfangskern 47 bilden, ist die Umfangs-Steifigkeit des äußeren Umfangskerns 46 größer als die Umfangs-Steifigkeit des inneren Umfangskerns 47. I
Wenn der innere Umfangskern 47 in den äußeren Umfangskern 46 hineingeführt wird und durch Presspassen oder Schrumpfpassen fixiert wird, folgt der innere Umfangskern 47 der Form des äußeren Umfangskerns 46, so dass die Rundheit des inneren Umfangskerns 47 gleich derjenigen des äußeren Umfangskerns 46 gemacht wird. Daraus ergibt sich, dass ein Statorkern 20E erhalten werden kann, bei welchem die Rundheit erhöht ist und die Wirbelstromverluste verringert sind.
Da die Rippenelemente 30 an den äußeren Umfangskern 46 geschweißt sind, der eine größere Umfangssteifigkeit hat, kann das Auftreten von Spannungen unterbunden werden, die aus dem Schweißen der Rippenelemente 30 resultieren, und Verringerungen der Rundheit des äußeren Umfangskerns 46 können unterbunden werden.
Außerdem wird bei der obigen Ausführungsform 12 der innere Umfangskern 47 verwendet, der in Umfangsrichtung nicht geteilt ist. Es kann alternativ jedoch auch ein innerer Umfangskern verwendet werden, der in eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung geteilt ist. In diesem Fall wird der innere Umfangskern konfiguriert, indem Seitenflächen von inneren Umfangskern-Segmenten aneinander gestoßen werden lassen, die in einer Kreisbogenform konfiguriert sind, so dass sie in einer Ringform angeordnet sind.
Bei der obigen Ausführungsform 12 werden die Rippenelemente 30 verwendet, aber ähnliche oder identische Wirkungen können auch unter Verwendung von Rippenelementen aus den übrigen Ausführungsformen erzielt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 12 wird die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangskerns 46 erhöht, indem ein magnetisches Stahlblech verwendet wird, dessen Schichtdicke dick ist. Der Weg zum Erhöhen der Steifigkeit in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangskerns 46 ist jedoch nicht auf die Verwendung eines magnetischen Stahlblechs beschränkt, dessen Schichtdicke dick ist. Falls beispielsweise der äußere Umfangskern 46 hergestellt wird, indem laminierte Kernstreifen durch Crimpen fixiert werden, dann kann die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangskerns 46 erhöht werden, indem die Anzahl von gecrimpten Bereichen erhöht wird, und indem die Crimpfestigkeit erhöht wird.
Wenn außerdem der äußere Umfangskern 46 hergestellt wird, indem laminierte Kernstreifen durch Kleben fixiert werden, dann kann die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangskerns 46 erhöht werden, indem ein Klebstoff verwendet wird, der eine größere Adhäsionsfestigkeit hat, oder indem der Bondbereich verbreitert wird, so dass die Adhäsionsfestigkeit erhöht wird.
Falls der äußere Umfangskern 46 hergestellt wird, indem laminierte Kernstreifen geschweißt werden, dann kann die Steifigkeit in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangskerns 46 erhöht werden, indem die Anzahl von Schweißbereichen erhöht wird, so dass die Schweiß-Eindringtiefe in den Schweißbereichen vertieft wird, oder indem der geschweißte Flächeninhalt verbreitert wird, um die Schweißfestigkeit zu erhöhen.
In Siliciumstahlblechen wird Silicium zu Eisen hinzugefügt, was aus Kostensicht vorteilhaft ist, um die Ausrichtung der Kristallorientierung und die Breite der magnetischen Elementarbereiche zu steuern. Wenn Siliciumstahlbleche als die magnetischen Stahlbleche verwendet werden, ist es bevorzugt, dass ein Siliciumstahlblech im äußeren Umfangskern verwendet wird, dessen Siliciumgehalt im Vergleich zum inneren Umfangskern verringert ist. Beispielsweise kann im äußeren Umfangskern ein Siliciumstahlblech verwendet werden, das einen Siliciumgehalt von 1% bis 2% hat, und ein Siliciumstahlblech, das einen Siliciumgehalt von 2,5% bis 3,5% hat, kann im inneren Umfangskern verwendet werden.
Da dadurch das Auftreten von Gaseinschlüssen unterbunden werden kann, wenn die Rippenelemente an den äußeren Umfangskern geschweißt werden, wird die Schweißfestigkeit stabilisiert. Dadurch wird es möglich, einen Statorkern zu erhalten, der eine stabilere Festigkeit hat. Da ein Siliciumstahlblech, das einen höheren Siliciumgehalt hat, im inneren Umfangskern verwendet wird, können die Kernverluste verringert werden.
Es wird nachstehend ein Verfahren zum Herstellen des Statorkerns 20 aus Ausführungsform 1 beschrieben, aber die Statorkerne in den übrigen Ausführungsformen können ebenfalls auf eine ähnliche Weise hergestellt werden.
Ausführungsform 13
36 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zunächst werden ringförmige Kernstreifen 15 aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech ausgestanzt (Schritt 200). Als Nächstes wird eine vorgegebene Anzahl der gestanzten Kernstreifen 15 laminiert, und die laminierten Kernstreifen 15 werden durch Crimpen, Kleben usw. miteinander fixiert (Schritt 201). Die laminierten Kernstreifen 15 werden dadurch integriert, so dass der ringförmige laminierte Kern 21 gefertigt wird, der in 5 gezeigt ist.
Als Nächstes werden die Rippenelemente 30 auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 angeordnet, so dass die Longitudinalrichtungen der Rippenelemente 30 in Axialrichtung ausgerichtet sind, und die Verbindungsbereiche 32 werden mit dem laminierten Kern 21 durch Laserschweißen verbunden (Schritt 202). Dadurch wird der Statorkern 20 hergestellt, der in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird eine innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 geschnitten, an welche die Rippenelemente 30 geschweißt worden sind (Schritt 203). In diesem Schneide-Schritt wird eine innere Umfangsfläche von jedem der Zähne 23 geschnitten, und zwar unter Verwendung des Bolzen-Durchgangsbereichs 33 zum Positionieren, so dass die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 eine gekrümmte Fläche wird, die mit einer identischen zylindrischen Ebene in Kontakt ist, die um das axiale Zentrum des laminierten Kerns 21 herum zentriert ist.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 13 gilt Folgendes: Da ein Schneide-Schritt enthalten ist, in welchem die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 geschnitten wird, an welche die Rippenelemente 30 geschweißt worden sind, wird eine Verschlechterung der Rundheit des laminierten Kerns 21 abgemildert, d. h. die Verschlechterung der Rundheit des Statorkerns 20 infolge von Schweiß-Belastungen, die im laminierten Kern 21 im Rippenelement-Verbindungsschritt 202 auftreten.
Außerdem wird gemäß Ausführungsform 13 die inneren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 im Schneide-Schritt bei S203 geschnitten, aber die äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 kann alternativ auch so geschnitten werden, dass die äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 auf einer identischen zylindrischen Ebene liegt, die um das axiale Zentrum des laminierten Kerns 21 herum zentriert ist. Außerdem können alternativ sowohl die innere Umfangsfläche, als auch die äußere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 geschnitten werden. Der laminierte Kern 21 wird mit den Rippenelementen 30 durch Laserschweißen verbunden, und zwar in dem Rippenelement-Verbindungsschritt beim Schritt 202. Alternativ können die Rippenelemente 30 und der laminierte Kern 21 jedoch auch durch WIG-Schweißen, Hartlöten usw. verbunden werden.
Ausführungsform 14
37 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 38 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt beim Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zunächst werden ringförmige Kernstreifen 15 aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech ausgestanzt (Schritt 200). Als Nächstes wird eine vorgegebene Anzahl der gestanzten Kernstreifen 15 laminiert, und die laminierten Kernstreifen 15 werden durch Crimpen, Kleben usw. miteinander fixiert (Schritt 201). Die laminierten Kernstreifen 15 werden dadurch integriert, so dass der ringförmige laminierte Kern 21 gefertigt wird, der in 5 gezeigt ist.
Als Nächstes werden die Rippenelemente 30 auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 angeordnet, so dass die Longitudinalrichtungen der Rippenelemente 30 in Axialrichtung ausgerichtet sind, und die Verbindungsbereiche 32 werden mit dem laminierten Kern 21 durch Laserschweißen verbunden (Schritt 202). Dadurch wird der Statorkern 20 hergestellt, der in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird die Rundheit des Statorkerns 20 korrigiert (Schritt 204). In diesem Korrekturschritt werden die Bolzen-Durchgangsbereiche 33 zur Positionierung verwendet. Wie in 38 gezeigt, ist der Statorkern 20 so ausgebildet, dass er um einen Kreis eines vorgegebenen Radius umläuft, der um das axiale Zentrum des Statorkerns 20 herum zentriert ist, während es dem zylindrischen Rundheit-Korrekturwerkzeug 50 ermöglicht wird, auf dessen Achse zu rotieren.
Bereiche der inneren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21, die infolge von Schweiß-Belastungen radial nach innen gesenkt sind, werden dadurch von dem Rundheit-Korrekturwerkzeug 50 verformt, so dass sie radial nach außen verschoben werden, so dass die Rundheit des laminierten Kerns 21, d. h. die Rundheit des Statorkerns 20, verbessert wird. Außerdem sind der Radius des Rundheit-Korrekturwerkzeugs 50 und der Radius des Umlaufpfads von dem Entwurfswert des Radius der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 20 ausgehend vorgegeben, je nach Notwendigkeit der Umstände.
Im Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 14 gilt Folgendes: Da ein Korrekturschritt enthalten ist, in welchem die Rundheit der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 20 korrigiert wird, wird eine Verschlechterung der Rundheit des laminierten Kerns 21 infolge von Schweiß-Belastungen abgemildert, die im laminierten Kern 21 im Rippenelement-Verbindungsschritt beim Schritt 202 auftreten.
Ausführungsform 15
39 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt in einem Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 15 ist ähnlich oder identisch zu demjenigen gemäß Ausführungsform 14, mit der Ausnahme, dass sich der Korrekturschritt beim Schritt 204 unterscheidet.
Wie in 39 gezeigt, wird in diesem Korrekturschritt ein zylindrisches Rundheit-Korrekturwerkzeug 51 in einen laminierten Kern 21 hinein pressgepasst, an welchen Rippenelemente 30 geschweißt worden sind. Die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 wird dadurch verformt, so dass sie sich an die Form der äußeren Umfangsfläche des Rundheit-Korrekturwerkzeugs 51 anpasst. Dadurch wird die Rundheit des laminierten Kerns 21 verbessert, d. h. die Rundheit des Statorkerns 20, die sich infolge von Schweiß-Belastungen verschlechtert hat. Außerdem ist der Radius des Rundheit-Korrekturwerkzeugs 51 mit dem Entwurfswert des Radius der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 20 vorgegeben.
Ausführungsform 16
40 ist ein schematisches Diagramm, das einen Korrekturschritt bei einem Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 16 ist ähnlich oder identisch zu demjenigen gemäß Ausführungsform 11 mit der Ausnahme, dass sich der Korrekturschritt beim Schritt 204 unterscheidet.
Wie in 40 gezeigt, wird in diesem Korrekturschritt ein Rundheit-Korrekturwerkzeug 52, das eine Pressfläche 52a hat, die so ausgebildet ist, dass sie eine vorgegebene gekrümmte Oberflächenform hat, gegen die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 gedrückt, an welche die Rippenelemente 30 geschweißt worden sind, während eine Bewegung in Umfangsrichtung erfolgt. Die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 wird dadurch verformt, so dass sie sich an die Form der Pressfläche 52a des Rundheit-Korrekturwerkzeugs 52 anpasst.
Dadurch wird die Rundheit des laminierten Kerns 21 verbessert, d. h. die Rundheit des Statorkerns 20, die sich infolge von Schweiß-Belastungen verschlechtert hat. Außerdem ist die Pressfläche 52a so ausgebildet, dass sie eine gekrümmte Oberfläche hat, die einen Entwurfswert des Radius der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 20 als Krümmungsradius hat. Außerdem wird das Rundheit-Korrekturwerkzeug 52 radial nach außen bewegt, bis sich die Pressfläche 52a bei einem Abstand befindet, der gleich groß wie der oben erwähnte Vorgabewert des Radius des laminierten Kerns 21 vom axialen Zentrum ist.
Ausführungsform 17
41 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Statorkern-Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zunächst werden ringförmige Kernstreifen 15 aus einem magnetischen Stahlblech, wie z. B. einem elektromagnetischen Stahlblech ausgestanzt (Schritt 200). Als Nächstes wird eine vorgegebene Anzahl der gestanzten Kernstreifen 15 laminiert, und die laminierten Kernstreifen 15 werden durch Crimpen, Kleben usw. miteinander fixiert (Schritt 201). Die laminierten Kernstreifen 15 werden dadurch integriert, so dass der ringförmige laminierte Kern 21 gefertigt wird, der in 5 gezeigt ist.
Als Nächstes werden die Rippenelemente 30 auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 angeordnet, so dass die Longitudinalrichtungen der Rippenelemente 30 in Axialrichtung ausgerichtet sind, und die Verbindungsbereiche 32 werden mit dem laminierten Kern 21 durch Laserschweißen verbunden (Schritt 202). Dadurch wird der Statorkern 20 hergestellt, der in 3 gezeigt ist.
Als Nächstes wird die Rundheit des Statorkerns 20 korrigiert (Schritt 204). Wie in 39 gezeigt, wird in diesem Korrekturschritt die Rundheit des Statorkerns 20 korrigiert, indem ein zylindrisches Rundheit-Korrekturwerkzeug 51 in einen laminierten Kern 21 hinein pressgepasst, an welchen Rippenelemente 30 geschweißt worden sind. Als Nächstes wird der Statorkern 20, in welchen hinein das Rundheit-Korrekturwerkzeug 51 eingeführt worden ist, auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt (Schritt 205).
In diesem belastungsvermindernden Temper-Schritt (Schritt 205) werden innere Belastungen entfernt, die innerhalb des Statorkerns 20 infolge des Schweißens der Rippenelemente 30 und des Presspassens des Rundheit-Korrekturwerkzeugs 51 aufgetreten sind. Die Stabilisierung der Qualität der Schweißbereiche zwischen dem laminierten Kern 21 und den Rippenelementen 30 kann dadurch erzielt werden.
Der belastungsverringernde Temper-Schritt wird in einem Zustand durchgeführt, in welchem das Rundheit-Korrekturwerkzeug 51 gegen die innere Umfangsfläche des laminierten Kerns 21 gedrückt wird. Da die inneren Belastungen in einem Zustand entfernt werden, in welchem die Rundheit des Statorkerns 20 auf diese Weise korrigiert worden ist, wird die korrigierte Rundheit des Statorkerns 20 selbst dann beibehalten, wenn das Rundheit-Korrekturwerkzeug 52 entfernt wird.
Außerdem sind in jeder der obigen Ausführungsformen drei Rippenelemente auf dem äußeren Umfangsbereich des laminierten Kerns mit einem gleichmäßigen Winkelabstandsmaß angeordnet. Die Anzahl und die Anordnungspositionen der Rippenelemente sind darauf jedoch nicht beschränkt, und sie können so vorgegeben werden, dass sie an den Fixierungspositionen mit externen Teilen ausgerichtet sind, wenn es die Umstände erfordern.
Bezugszeichenliste

15, 16: Kernstreifen
20: Statorkern
20A, 20B: Statorkern
20C, 20D: Statorkern
20E, 20F: Statorkern
21: laminierter Kern
21A, 21B: laminierter Kern
21C: laminierter Kern
22: rückwärtiges Joch
23: Zahn
24, 24a, 25: Positionierungs-Nut
30: Rippenelement
30A, 30B: Rippenelement
30C, 30D: Rippenelement
30E, 30F: Rippenelement
30G, 30H: Rippenelement
301, 30J: Rippenelement
33, 33a: Bolzen-Durchgangsbereich
35: erste flache Fläche (Referenzbereich für eine radiale Montageposition)
36: zweite flache Fläche
37: Aussparung (Referenzbereich für eine radiale Montageposition)
39: Schweißbereich
40: laminierter Kern
41: rückwärtiges Joch
42: Zahn
44: Endplatte
46: äußerer Umfangskern
47: innerer Umfangskern
48: rückwärtiger Jochbereich
49: Zahn
50, 51, 52: Rundheit-Korrekturwerkzeug.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002281698 A [0003]
JP 2008278695 A [0003]

Claims

Statorkern für eine elektrische Rotationsmaschine, der Folgendes aufweist: - einen laminierten Kern, bei welchem eine Mehrzahl von Zähnen in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen vorsteht, und zwar von einer inneren Umfangsfläche eines ringförmigen rückwärtigen Jochs aus; und - eine Mehrzahl von Rippenelementen, die jeweils einen Bolzen-Durchgangsbereich haben und die mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden sind, so dass eine Bolzen-Einführrichtung des Bolzen-Durchgangsbereichs in Axialrichtung ausgerichtet ist, und die so angeordnet sind, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind.
Statorkern nach Anspruch 1, wobei zwei Seitenflächen oder eine Seitenfläche in Umfangsrichtung von mindestens einem Rippenelement unter der Mehrzahl von Rippenelementen eine flache Fläche aufweist bzw. aufweisen, die auf einer Ebene positioniert ist, die ein axiales Zentrum des laminierten Kerns enthält.
Statorkern nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Referenzbereich für eine radiale Montageposition auf einem Spitzenbereich von mindestens einem Rippenelement unter der Mehrzahl von Rippenelementen ausgebildet ist.
Statorkern nach Anspruch 3, wobei der Referenzbereich für eine radiale Montageposition eine flache Fläche ist, die tangential zu einer zylindrische Fläche verläuft, die um das axiale Zentrum des laminierten Kerns herum zentriert ist.
Statorkern nach Anspruch 3, wobei der Referenzbereich für eine radiale Montageposition eine V-förmige Aussparung ist, die eine Nutrichtung in Axialrichtung hat.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes der Mehrzahl von Rippenelementen so ausgebildet ist, dass es länger ist als die axiale Länge des laminierten Kerns, und wobei es an dem laminierten Kern derart befestigt ist, dass dessen erstes axiales Ende bündig ist mit einem ersten axialen Ende des laminierten Kerns, oder derart, dass dessen zwei axiale Enden an zwei axialen Enden des laminierten Kerns nach außen vorstehen.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Positionierungs-Nut auf einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns so ausgebildet ist, dass sie einer Anordnungsposition von jedem der Mehrzahl von Rippenelementen entspricht; und wobei jedes der Mehrzahl von Rippenelementen mit dem laminierten Kern in einem Zustand verbunden ist, in welchem es in die Positionierungs-Nut hinein eingepasst ist.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes der Mehrzahl von Rippenelementen so ausgebildet ist, dass es eine Form der inneren Umfangsfläche hat, bei welcher nur zwei Seitenbereiche in Umfangsrichtung einer inneren Umfangsfläche mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns in Kontakt sind, wobei die Rippenelemente durch Schweißen an den laminierten Kern in einem Zustand fixiert sind, in welchem zwei Seitenbereiche in Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche mit der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns in Kontakt sind.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jedes der Mehrzahl von Rippenelementen durch Schweißen an den laminierten Kern fixiert wird, und zwar diskontinuierlich in Axialrichtung.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der laminierte Kern in eine Ringform konfiguriert wird, indem ein gurtförmiges magnetisches Stahlblech in einer Helixform laminiert wird.
Statorkern nach Anspruch 10, die ferner eine Endplatte aufweist, die so angeordnet ist, dass sie an ein erstes axiales Ende des laminierten Kerns laminiert ist, wobei die Endplatte von einem einzelnen ringförmigen magnetischen Stahlblech gebildet wird, das dicker ist als das gurtförmige magnetische Stahlblech.
Statorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der laminierte Kern Folgendes aufweist: - einen inneren Umfangskern, bei welchem die Mehrzahl von Zähnen in Umfangsrichtung derart angeordnet sind, dass jeder von einer inneren Umfangsfläche des ringförmigen rückwärtigen Jochbereichs nach innen vorsteht, wobei ein ringförmiger äußerer Umfangskern in Umfangsrichtung außerhalb des inneren Umfangskerns angeordnet ist, so dass er in Kontakt mit dem inneren Umfangskern ist, wobei der äußere Umfangskern das rückwärtige Joch zusammen mit dem rückwärtigen Jochbereich bildet.
Statorkern nach Anspruch 12, wobei der innere Umfangskern in eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung geteilt ist.
Statorkern nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Steifigkeit des äußeren Umfangskern in Umfangsrichtung größer ist als die Steifigkeit des inneren Umfangskern in Umfangsrichtung.
Statorkern nach Anspruch 14, wobei die Dicke eines magnetischen Stahlblechs, das den äußeren Umfangskern bildet, dicker ist als die Dicke eines magnetischen Stahlblechs, das den inneren Umfangskern bildet.
Statorkern nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Siliciumgehalt eines magnetischen Stahlblechs, das den äußeren Umfangskern bildet, niedriger ist als der Siliciumgehalt eines magnetischen Stahlblechs, das den inneren Umfangskern bildet.
Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns für eine elektrische Rotationsmaschine, der Folgendes aufweist: - einen laminierten Kern, bei welchem eine Mehrzahl von Zähnen in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen vorsteht, und zwar von einer inneren Umfangsfläche eines ringförmigen rückwärtigen Jochs aus; und - eine Mehrzahl von Rippenelementen, die jeweils einen Bolzen-Durchgangsbereich haben, die mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden sind, so dass eine Bolzen-Einführrichtung des Bolzen-Durchgangsbereichs in Axialrichtung ausgerichtet ist, und die so angeordnet sind, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei das Verfahren zum Herstellen des Statorkerns für eine elektrische Rotationsmaschine Folgendes aufweist: - einen Rippenelement-Verbindungsschritt, in welchem die Mehrzahl von Rippenelementen mit der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden werden; und - einen Schneide-Schritt, in welchem zumindest eine von einer inneren Umfangsfläche und einer äußeren Umfangsseite des laminierten Kerns geschnitten wird, mit welcher die Mehrzahl von Rippenelementen verbunden werden.
Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns für eine elektrische Rotationsmaschine, der Folgendes aufweist: - einen laminierten Kern, bei welchem eine Mehrzahl von Zähnen in Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass jeder davon radial nach innen vorsteht, und zwar von einer inneren Umfangsfläche eines ringförmigen rückwärtigen Jochs aus; und - eine Mehrzahl von Rippenelementen, die jeweils einen Bolzen-Durchgangsbereich haben, die mit einer äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden sind, so dass eine Bolzen-Einführrichtung des Bolzen-Durchgangsbereichs in Axialrichtung ausgerichtet ist, und die so angeordnet sind, dass sie voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei das Verfahren zum Herstellen des Statorkerns für eine elektrische Rotationsmaschine Folgendes aufweist: - einen Rippenelement-Verbindungsschritt, in welchem die Mehrzahl von Rippenelementen mit der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns verbunden werden; und - einen Korrekturschritt, in welchem die Rundheit des laminierten Kerns korrigiert wird, indem ein Werkzeug gegen eine innere Umfangsfläche des laminierten Kerns gedrückt wird, mit welcher die Mehrzahl von Rippenelementen verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner einen belastungsverringernden Temper-Schritt aufweist, in welchem der laminierte Kern in einem Zustand erwärmt wird, in dem er von dem Werkzeug gedrückt wird, wobei der belastungsverringernde Temper-Schritt auf den Korrekturschritt folgend durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei eine Positionierungs-Nut an jeder Position ausgebildet wird, wo die Mehrzahl von Rippenelementen auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns angeordnet sind, so dass die Nutrichtung in Axialrichtung ausgerichtet ist, so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verläuft, und wobei im Rippenelement-Verbindungsschritt die Mehrzahl von Rippenelementen auf den laminierten Kern geschweißt oder hartgelötet werden, und zwar in einem Zustand, in welchem sie in jede der Positionierungs-Nuten hinein pressgepasst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Mehrzahl von Rippenelementen als Prismen gefertigt werden, die eine U-Form haben; wobei eine Positionierungs-Nut an jeder Position ausgebildet wird, wo die Mehrzahl von Rippenelementen auf der äußeren Umfangsfläche des laminierten Kerns angeordnet sind, so dass die Nutrichtung in Axialrichtung ausgerichtet ist, so dass sie von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende verläuft, und wobei im Rippenelement-Verbindungsschritt ein Paar von Schenkelbereichen mit U-Form von jedem der Mehrzahl von Rippenelementen in jede der Positionierungs-Nuten hineingeführt wird, und zwar in einem Schritt, in welchem sie elastisch verformt werden, so dass die Beabstandung zwischen dem Paar von Schenkelbereichen schmaler gemacht wird, wobei die elastische Verformung des Paars von Schenkelbereichen gelöst wird, nachdem das Paar von Schenkelbereichen mit einem Bodenbereich der Positionierungs-Nut in Kontakt gekommen ist, und wobei das Rippenelement an der Positionierungs-Nut mit einer Rückstellkraft des Paars von Schenkelbereichen fixiert wird.