DE102004015849B4

DE102004015849B4 - Anker einer rotierenden elektrischen Maschine

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Publication number: DE102004015849B4
Application number: DE102004015849A
Authority: DE
Inventors: Akira Hashimoto; Yasuki Kimura; Satoshi Yamashiro; Yuji Nakahara; Kouki Naka; Hidetoshi Teruyama; Manabu Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: US7019433B2; DE102004015849A1; JP3987027B2; JP2004320978A; US20040189137A1; CN1534847A; CN1286241C

Abstract

Anker (100) für eine rotierende elektrische Maschine, mit: – einer Vielzahl erster Magnetzähne (1), die Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind; und – einer Vielzahl zweiter Magnetzähne (2), wobei jeder der zweiten Magnetzähne (2) zwei einander benachbarte erste Magnetzähne (1), die sich auf beiden Seiten davon befinden, miteinander verbindet, wobei jeder der ersten Magnetzähne (1) folgendes aufweist: – einen in Umfangsrichtung verlaufenden Jochbereich (11), wobei die Endflächen (13) von zwei voneinander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) direkt Seite an Seite angeordnet sind; – einen Zahnbereich (12), der sich von einem zentralen Teil des Jochbereichs (11) entlang einer Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung nach innen erstreckt; und – ein Paar von Verbindungsbereichen (14), die entlang von inneren Rändern der beiden Endflächen des Jochbereichs (11) ausgebildet sind, wobei die Verbindungsbereiche (14), die an den einander gegenüber liegenden Endflächen...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Anker einer rotierenden elektrischen Maschine und betrifft im spezielleren eine Verbesserung bei der Herstellungseffizienz eines Ankers, dessen Kern entlang einer Umfangsrichtung in mehrere Segmente unterteilt ist, wobei die mehreren Segmente zur Fertigstellung des Kerns zusammengebaut werden.
Es gibt herkömmlich bekannte Konstruktionen eines Stators, bei dem der laminierte Kern entlang einer Umfangsrichtung des Kerns in mehrere Segmente unterteilt ist, wobei die Wicklungsdichte gesteigert wird, indem Spulen auf die einzelnen Segmente des Kerns gewickelt sind, um eine Reduzierung der Größe sowie eine hohe Ausgangsleistung einer rotierenden elektrischen Maschine zu erzielen.
Ein Beispiel für derartige Konstruktionen ist in der JP 3 355 700 B2 offenbart, bei dem ein laminierter Kern entlang einer Umfangsrichtung in Einheiten von Magnetzähnen unterteilt ist und Spulen um die einzelnen Magnetzähne gewickelt sind. Die die Spulen tragenden Magnetzähne bzw. Magnetpole werden in einer zylindrischen Formgebung zusammengebaut, wobei an Umfangsenden der Magnetzähne abwechselnd ausgebildete Vorsprünge und Vertiefungen zusammengepaßt werden. Anschließend werden die Magnetzähne durch Verschweißen ihrer aneinandergepaßten Enden entlang einer Kern-Laminierrichtung unter Verwendung einer Laserschweißmaschine fest miteinander verbunden.
Ein weiteres Beispiel ist offenbart in der JP 10-174 319 A , bei der ein laminierter Kern ebenfalls entlang einer Umfangsrichtung in Einheiten von Magnetzähnen unterteilt ist und Spulen auf die einzelnen Magnetzähne gewickelt sind. Bei der Konstruktion gemäß dieser Veröffentlichung werden die die Spulen tragenden Magnetzähne in einer zylindrischen Formgebung zusammengebaut, wobei ein an dem einen Umfangsende jedes Magnetzahns ausgebildeter Vorsprung in eine Aussparung eingepaßt wird, die in einem gegenüberliegenden Umfangsende des benachbarten Magnetzahns ausgebildet ist. Ein äußeres Erstreckungsteil der Aussparung jedes Magnetzahns ist nach innen verstemmt, um die einzelnen Magnetzähne fest miteinander zu verbinden.
Herkömmliche Anker von rotierenden elektrischen Maschinen, die durch Zusammenbauen einer Vielzahl von separat hergestellten Magnetzähnen zur Erzielung einer hohen Wicklungsdichte produziert werden, machen einen Laserschweißvorgang oder einen Verstemmvorgang zum Verbinden der einzelnen Magnetzähne miteinander erforderlich, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die JP 3 355 700 B2 und die JP 10-174 319 A erwähnt worden ist. Da dieser spezielle und mühsame Zahnverbindungsvorgang so oft ausgeführt werden muß, wie Magnetzähne vorhanden sind, sind die vorstehend genannten herkömmlichen Konstruktionen mit dem Problem schlechter Produktivität behaftet.
Die Konstruktion in der JP 3 355 700 B2 macht eine teuere Laserschweißmaschine zum Verbinden der Magnetzähne erforderlich. Zusätzlich dazu erzeugt die Laserschweißmaschine Wärme, die eine Verformung eines Ankers und eine sich dadurch ergebende Beeinträchtigung der Eigenschaften einer rotierenden elektrischen Maschine hervorrufen könnte, wie zum Beispiel Cogging bzw. Hängenbleiben und Drehmomentwelligkeit.
Andererseits macht die Konstruktion in der JP 10-174319 A die Verwendung einer speziellen Verstemm-Maschine erforderlich. Der Verstemmvorgang könnte ebenfalls zur Verformung eines Ankers und einer daraus resultierenden Beeinträchtigung der Eigenschaften einer rotierenden elektrischen Maschine führen, wie zum Beispiel Cogging (Hängenbleiben) und Drehmomentwelligkeit.
In Anbetracht der vorstehend geschilderten Probleme besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Angabe eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine, mit dem sich die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik überwinden lassen. Weiterhin besteht es in der Angabe eines Ankers, der sich mit verbesserter Effizienz herstellen läßt und bei einem Vorgang zum Zusammenbauen von Magnetzähnen eine geringere Anzahl von Herstellungsschritten erforderlich macht und der sich zusätzlich dazu weder als Ergebnis des Zahnverbindungsvorgangs verformt noch Beeinträchtigungen der Eigenschaften einer rotierenden elektrischen Maschine auf Grund von Verformung des Ankers verursacht.
Erreicht werden diese Ziele erfindungsgemäß mit einem Anker, wie er in den Ansprüchen 1 und 3 angegeben ist.
Gemäß einer grundlegenden Form der Erfindung besitzt ein Anker einer rotierenden elektrischen Maschine eine Vielzahl erster Magnetzähne, die Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind, wobei jeder der ersten Magnetzähne einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Jochbereich sowie einen Zahnbereich aufweist, der sich von einem zentralen Teil des Jochbereichs entlang einer Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine nach innen erstreckt, sowie eine Vielzahl zweiter Magnetzähne, die sich jeweils zwischen den Zahnbereichen jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen befinden, wobei jeder der zweiten Magnetzähne zwei einander benachbarte erste Magnetzähne, die sich auf beiden Seiten davon befinden, miteinander verbindet.
Bei einer weiteren grundlegenden Form der Erfindung besitzt ein Anker einer rotierenden elektrischen Maschine eine Vielzahl erster Magnetzähne, die Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von zweiten Magnetzähnen, die mit den ersten Magnetzähnen verbunden sind.
Bei diesem Anker der rotierenden elektrischen Maschine weist jeder der ersten Magnetzähne einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Jochbereich, einen Zahnbereich, der sich von einem zentralen Teil des Jochbereichs entlang einer Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine nach innen erstreckt, sowie ein Paar Verbindungsbereiche auf, die entlang von inneren Rändern der beiden Endflächen des Jochbereichs gebildet sind, wobei die Verbindungsbereiche, die an den einander gegenüberliegenden Endflächen der Jochbereiche jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen ausgebildet sind, zusammen ein Verbindungsteil bilden.
Ferner erstreckt sich jeder der zweiten Magnetzähne entlang der Radialrichtung, wobei ein Passungsteil oder Vereinigungsteil an einer äußeren Endfläche jedes zweiten Magnetzahns gebildet ist. Die zweiten Magnetzähne werden mit den ersten Magnetzähnen verbunden, indem die Verbindungsteile mit den betreffenden Passungsteilen zusammengepaßt werden.
Die auf diese Weise ausgebildeten Anker gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich entweder als Stator oder als Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine, wie zum Beispiel eines Motors, verwenden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Anker einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Draufsicht auf einen ersten Magnetzahn des Ankers in 1;
3 eine Draufsicht auf einen zweiten Magnetzahn des Ankers in 1;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Art und Weise, in der der Anker gemäß 1 zusammengebaut wird;
5A und 5B vergrößerte schematische Darstellungen, die insbesondere einen Verbindungsbereich eines Paares einander benachbarter erster Magnetzähne zeigen;
6A und 6B schematische Darstellungen eines Hauptbereichs eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Draufsicht auf einen Anker einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 eine Draufsicht auf einen ersten Magnetzahn des Ankers in 6;
9 eine Draufsicht auf einen zweiten Magnetzahn des Ankers in 7;
10A und 10B schematische Darstellungen einer Modifizierung des zweiten Magnetzahns des dritten Ausführungsbeispiels;
11 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 eine Draufsicht auf einen ersten Magnetzahn in 11;
13 eine Draufsicht auf einen zweiten Magnetzahn in 11;
14 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
15A und 15B schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Vielzahl erster Magnetzähne bzw. eines zweiten Magnetzahns des Ankers in 14;
16 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
17 eine Draufsicht auf einen ersten Magnetzahn in 16;
18A, 18B, 18C und 18D schematische Darstellungen zur Erläuterung eines ersten Magnetzahns und eines Hilfszahns in 16;
19 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
20 eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung eines Hauptbereichs des Ankers in 19;
21 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
22 eine vergrößerte schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hauptbereichs des Ankers in 21;
23 eine Draufsicht zur Erläuterung eines ersten Magnetzahns in 21;
24 eine Draufsicht zur Erläuterung eines zweiten Magnetzahns in 21;
25 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der Breite jeder in dem ersten Magnetzahn ausgebildeten Aussparung und der Breite des zweiten Magnetzahns;
26A und 26B Draufsichten zur Erläuterung der Art und Weise, wie sich zwei einander benachbarte erste Magnetzähne bewegen, wenn der zweite Magnetzahn zwischen die beiden ersten Magnetzähne eingesetzt wird, wobei in ein Passungsteil des zweiten Magnetzahns ein Verbindungsteil der ersten Magnetzähne eingepaßt wird, und zwar gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
27A und 27B Draufsichten zur Erläuterung eines Problems, das auftreten könnte, wenn die zweiten Magnetzähne auf Grund von Spalten, die zwischen dem Passungsteil des zweiten Magnetzahns und dem Verbindungsteil der ersten Magnetzähne entstehen, lose bzw. locker mit den ersten Magnetzähnen verbunden wird;
28 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Situation, in der der zweite Magnetzahn in eine lose Verbindung zwischen den beiden ersten Magnetzähnen gelangt ist;
29A und 29B Draufsichten zur Erläuterung der Konstruktion eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
30A, 30B, 30C und 30D Draufsichten zur Erläuterung eines Schritt für Schritt veranschaulichten Vorgangs zum Paß-Verbinden eines Passungsteils mit einem Verbindungsteil;
31 eine Draufsicht zur Erläuterung einer bevorzugten Modifizierung des neunten Ausführungsbeispiels;
32 eine Draufsicht zur Erläuterung einer weiteren Modifizierung des neunten Ausführungsbeispiels;
33 eine Draufsicht zur Erläuterung noch einer weiteren Modifizierung des neunten Ausführungsbeispiels;
34 eine Draufsicht zur Erläuterung einer zusätzlichen Modifizierung des neunten Ausführungsbeispiels;
34A und 34B Draufsichten zur Erläuterung noch einer weiteren Modifizierung des neunten Ausführungsbeispiels;
35 eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
36 eine Draufsicht zur Erläuterung einer bevorzugten Modifizierung des zehnten Ausführungsbeispiels.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1 zeigt eine Draufsicht auf einen Anker 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die rotierende elektrische Maschine erläutert, wobei der Anker 100 die Funktion eines Stators (stationärer Anker) aufweist, der um einen Rotor 200 herum angeordnet ist, der in integraler Weise auf einer Drehwelle 201 angebracht ist, wobei der Anker 100 dem Rotor 200 unter Freilassung eines vorbestimmten Spalts dazwischen gegenüberliegt. Aus der nachfolgenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Erfindung in ähnlicher Weise auch vollständig zur Anwendung kommen kann, wenn es sich bei dem Anker um einen Rotor (rotierender Anker) handelt, der in integraler Weise auf einer Drehwelle angebracht ist.
Der Anker 100 besitzt eine Vielzahl erster Magnetzähne bzw. Magnetpole 1, die Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind, eine Vielzahl zweiter Magnetzähne bzw. Magnetpole 2, die mit den ersten Magnetzähnen 1 verbunden sind, sowie Spulen 3, die sowohl auf die ersten Magnetzähne 1 als auch die zweiten Magnetzähne 2 gewickelt sind, wie dies in 1 dargestellt ist. Jeder der zweiten Magnetzähne 2 stellt eine Verbindung zwischen zwei ersten Magnetzähnen 1 her, die beidseits davon angeordnet sind, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
2 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der ersten Magnetzähne der 1, und 3 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der zweiten Magnetzähne 2 der 1. Unter Bezugnahme auf 2 weist der erste Magnetzahn 1 einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Jochbereich 11 sowie einen Zahnbereich 12 auf, der sich von einem zentralen Teil des Jochbereichs 11 entlang einer Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine nach innen erstreckt.
Die Spule 3 ist um den Zahnbereich 12 jedes ersten Magnetzahns 1 gewickelt, wobei ein Isolator 31 zwischen dem Zahnbereich 12 und der Spule 3 angeordnet ist. Es sind vorspringende Verbindungsbereiche 14 entlang von inneren Rändern (wobei es sich in der Darstellung von 2 um die unteren Ränder handelt) der beiden Endflächen 13 jedes Jochbereichs 11 ausgebildet.
Die auf diese Weise ausgebildeten Verbindungsbereiche 14 passen in später noch zu beschreibende, nutartige Vereinigungsteile oder Passungsteile 21, die in den zweiten Magnetzähnen 2 ausgebildet sind. Jeder der ersten Magnetzähne 1 ist gebildet durch Aufeinanderstapeln einer bestimmten Anzahl von Stahlblechen, von denen jedes eine Formgebung gemäß der Darstellung der 2 aufweist, sowie durch Stanzen von Verstemmöffnungen 15 durch die aufeinander gestapelten Stahlbleche hindurch, so daß vorstehende, erhöhte Kanten, die um die in die aufeinander folgenden Stahlbleche gestanzten Verstemmöffnungen 15 gebildet werden, miteinander in Eingriff gelangen und dadurch die Stahlbleche in Form eines einzigen Gebildes miteinander vereinigt werden.
In einer äußeren Endfläche (der oberen Endfläche in der Darstellung der 3) jedes zweiten Magnetzahns 2 weist das vorstehend genannte Passungsteil 21 einen nach Art einer Schwalbenschwanznut ausgebildeten Querschnitt auf, wie dies in 3 gezeigt ist. Jeder der zweiten Magnetzähne 2 hat als solcher die gleiche Funktion wie der Zahnbereich 12 des ersten Magnetzahns 1.
Wenn zwei erste Magnetzähne 1 in Umfangsrichtung Seite an Seite angeordnet sind und ihre einander zugewandten Endflächen 13 in direkter Anlage aneinander positioniert sind, bilden die Verbindungsbereiche 14 jedes aufeinander folgenden Paares einander benachbarter erster Magnetzähne 1 zusammen ein schienenartiges Verbindungsteil 16, das in das in dem zweiten Magnetzahn 2 ausgebildete Passungsteil 21 paßt. Da die zweiten Magnetzähne 2 in dieser Weise auf das Verbindungsteil 16 passen, das durch jedes aufeinander folgende Paar einander benachbarter erster Magnetzähne 1 gebildet ist, werden die ersten Magnetzähne 1 in der in 1 dargestellten Weise miteinander verbunden.
Wie auch bei den ersten Magnetzähnen 1 ist jeder zweite Magnetzahn 2 gebildet durch Aufeinanderstapeln einer bestimmten Anzahl von Stahlblechen, von denen jedes eine Formgebung gemäß 3 aufweist, sowie durch Stanzen von Verstemmöffnungen 22 durch die aufeinander gestapelten Stahlbleche hindurch, um die Stahlbleche zu einem einzigen Gebilde zu vereinigen.
Im folgenden wird eine beim Zusammenbauen des Ankers 100 auszuführende Vorgehensweise erläutert. Zuerst werden die Isolatoren 31 auf die ersten Magnetzähne 1 und die zweiten Magnetzähne 2 gepaßt, die mit der Formgebung gemäß 2 bzw. 3 ausgebildet sind, und die Spulen 3 werden um die einzelnen ersten und zweiten Magnetzähne 1, 2 gewickelt. Da die Spulen 3 individuell auf jedes Stück der Magnetzähne 1, 2 gewickelt werden, läßt sich eine hohe Wicklungsdichte erzielen.
Als Nächstes werden die ersten Magnetzähne 1, auf die die Spulen 3 gewickelt sind, in der in 4 dargestellten Weise in einer zylindrischen Form angeordnet, so daß die Endflächen 13 der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 1 Fläche an Fläche aneinander positioniert sind. Wenn die Endflächen 13 der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 1 in dieser Weise in gegenseitiger Berührung miteinander plaziert sind, bilden die Verbindungsbereiche 14, die entlang der Endflächen 13 jedes aufeinander folgenden Paares einander benachbarter erster Magnetzähne 1 gebildet sind, gemeinsam das Verbindungsteil 16, wie dies in den 5A und 5B im Detail dargestellt ist.
Die zweiten Magnetzähne 2, auf die die Spulen 3 gewickelt worden sind, werden dann zwischen die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 entlang einer Axialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine (bzw. einer zu dem Blatt der 4 rechtwinkligen Richtung) eingeführt, so daß die Passungsteile 21 der einzelnen zweiten Magnetzähne 2 über die zwischen den aufeinander folgenden ersten Magnetzähnen 1 ausgebildeten Verbindungsteile 16 passen. Wenn die zweiten Magnetzähne 2 mit den ersten Magnetzähnen 1 verbunden sind, indem die Passungsteile 21 in dieser Weise über die Verbindungsteile 16 gepaßt sind, sind auch die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 miteinander verbunden.
Da der Anker 100 der rotierenden elektrischen Maschine des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung eine Konstruktion aufweist, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, ist es möglich, die Spulen 3 mit einer hohen Wicklungsdichte um die einzelnen Magnetzähne 1, 2 zu wickeln, um dadurch Wicklungen mit hoher Kapazität zu schaffen. Es ist auch möglich, die Herstellungseffizienz zu verbessern, da die Anzahl der zum Zusammenbauen der Magnetzähne 1, 2 erforderlichen Herstellungsschritte im Vergleich zu der Herstellung der eingangs beschriebenen Anker in etwa um die Hälfte reduziert ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die ersten Magnetzähne 1 und die zweiten Magnetzähne 2 miteinander verbunden, indem einfach die Passungsteile 21 mit dem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut auf die Verbindungsteile 16 gepaßt werden, und wenn die ersten und die zweiten Magnetzähne 1, 2 in dieser Weise miteinander verbunden sind, sind auch die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 miteinander verbunden.
Auf diese Weise kann der Anker 100 dieses Ausführungsbeispiels im Gegensatz zu den herkömmlichen Ankern ohne Notwendigkeit einer teueren Laserschweißmaschine oder einer speziellen Verstemm- bzw. Vernietmaschine zusammengebaut werden, und infolgedessen kommt es zu keiner Beeinträchtigung der Eigenschaften der rotierenden elektrischen Maschine auf Grund einer Verformung des Ankers 100 während des Zahnverbindungsvorgangs für diesen.
Während die ersten und die zweiten Magnetzähne 1, 2 bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beide durch Zusammenlaminieren von Stahlblechen zu Einzelgebilden ausgebildet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Konstruktion begrenzt. Selbst wenn erste und zweite Magnetzähne durch Sintern oder Spritzgießen eines Magnetpulvermaterials oder durch andere Verfahrensweisen gebildet sind, ist die Erfindung auch für die Herstellung von Ankern im allgemeinen in der gleichen Weise wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geeignet, bei dem die ersten und zweiten Magnetzähne 1, 2 aus den laminierten Stahlblechen gebildet sind.
Es ist zwar in der nachfolgenden Erläuterung nicht speziell erwähnt, jedoch können solche alternative Verfahrensweisen zum Herstellen von ersten und zweiten Magnetzähnen nicht nur bei dem ersten Ausführungsbeispiel, sondern auch bei anderen, im folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen zur Anwendung kommen.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die 6A und 6B zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Hauptbereichs eines Ankers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die 6A und 6B den 5A bzw. 5B entsprechen, die das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich Verbindungsbereiche 14, die entlang von einander gegenüberliegenden Endflächen 13 der Jochbereiche 11 jedes Paares einander benachbarter erster Magnetzähne 1 ausgebildet sind, nicht über die gesamte Strecke entlang der gesamten Länge L (gemessen in Axialrichtung) der ersten Magnetzähne 1, sondern nur über einen Teil der gesamten Länge L bzw. über eine Länge L1. Während sich jedes Verbindungsteil 16, das aus einem Paar von Verbindungsbereichen 14 gebildet ist, in der dargestellten Weise über die Länge L1 erstreckt, ist ein Passungsteil 21 mit einem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut entlang der gesamten axialen Länge L jedes zweiten Magnetzahns 2 gebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsteil 16 kürzer ausgebildet als die gesamte axiale Länge L der ersten Magnetzähne 1, wie dies vorstehend erläutert worden ist. Diese Konstruktion des Ausführungsbeispiels ist dahingehend von Vorteil, daß jeder der zweiten Magnetzähne 2 zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 entlang der Axialrichtung mit vereinfachter Handhabbarkeit eingeführt werden kann, wobei das Passungsteil 21 sich in einfacher Weise auf das Verbindungsteil 16 passen läßt.
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
7 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 8 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der ersten Magnetzähne 1 der 7 und 9 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der zweiten Magnetzähne 2 der 7.
Die nachfolgende Erläuterung befaßt sich in erster Linie damit, wie sich der Anker 100 des dritten Ausführungsbeispiels von dem Anker 100 des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet, wobei Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind nutartige Verbindungsbereiche 17 entlang der inneren Ränder (der unteren Ränder in der Darstellung der 8) von beiden Endflächen 13 eines Jochbereichs 11 jedes ersten Magnetzahns 1 ausgebildet. Wenn zwei erste Magnetzähne 1 Seite an Seite entlang der Umfangsrichtung derart angeordnet sind, daß ihre Endflächen 13 direkt aneinander anliegend positioniert sind, liegen die nutartigen Verbindungsbereiche 17 der beiden einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 einander gegenüber, wobei sie zusammen ein Verbindungsteil 18 mit einem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut bilden.
Bei den Verbindungsbereichen 17 dieses Ausführungsbeispiels handelt es sich um Aussparungen, die in dem Jochbereich 11 des ersten Magnetzahns 1 gebildet sind. Diese Konstruktion des dritten Ausführungsbeispiels ist dahingehend vorteilhaft, daß Spulen 3 problemlos um die Zahnbereiche 12 der einzelnen ersten Magnetzähne 1 gewickelt werden können, da im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel keine weiteren vorstehenden Teile an den Jochbereichen 11 vorhanden sind.
Andererseits ist ein vorstehendes, schienenartiges Passungsteil 23 an einer äußeren Endfläche jedes zweiten Magnetzahns 2 gebildet, wie dies in 9 gezeigt ist. Dieses vorstehende Passungsteil 23 paßt in das in Form einer Schwalbenschwanznut ausgebildete Verbindungsteil 18, das zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 gebildet ist.
Die ersten Magnetzähne 1 und die zweiten Magnetzähne 2 des dritten Ausführungsbeispiels werden folgendermaßen zusammengebaut. Zuerst werden die ersten Magnetzähne 1, auf die die Spulen 3 gewickelt sind, in einer zylindrischen Formgebung angeordnet, wie dies in 7 gezeigt ist, und zwar in einer derartigen Weise, daß die Endflächen 13 der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 1 Fläche an Fläche positioniert sind.
Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch ist ein externer Rahmen entlang eines Außenumfangs der in der Zylinderform angeordneten ersten Magnetzähne 1 vorgesehen. Die einzelnen ersten Magnetzähne 1 werden durch diesen äußeren Rahmen sicher in der zylindrischen Formgebung gehalten.
Wenn die Endflächen 13 der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 1 in dieser Weise in gegenseitiger Berührung plaziert werden, bilden die Verbindungsbereiche 17, die entlang der Endflächen 13 jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 gebildet sind, zusammen das Verbindungsteil 18 mit dem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut.
Als Nächstes werden die zweiten Magnetzähne 2, auf die die Spulen 3 gewickelt sind, zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 entlang der Axialrichtung derart eingeführt, daß die Passungsteile 23 der einzelnen zweiten Magnetzähne 2 in die Verbindungsteile 18 gepaßt werden, die zwischen den aufeinander folgenden ersten Magnetzähnen 1 gebildet sind. Infolgedessen werden die ersten Magnetzähne 1 und die zweiten Magnetzähne 2 miteinander verbunden, so daß sie zusammen ein einziges Gebilde bilden.
Da der Anker 100 der rotierenden, elektrischen Maschine des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit, die Spulen 3 mit einer hohen Wicklungsdichte um die einzelnen Magnetzähne 1, 2 zu wickeln, um dadurch Wicklungen mit hoher Kapazität schaffen.
Es ist auch möglich, die Herstellungseffizienz zu verbessern, da die Anzahl der zum Zusammenbauen der Magnetzähne 1, 2 erforderlichen Herstellungsschritte im Vergleich zu der Herstellung der eingangs erläuterten herkömmlichen Anker in etwa um die Hälfte reduziert ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die ersten Magnetzähne 1 und die zweiten Magnetzähne 2 zusammengefügt, indem lediglich die vorspringenden Passungsteile 23 in die Verbindungsteile 18 mit dem Querschnitt in Form einer Schwalbenschwanznut hinein gepaßt werden. Auf diese Weise kann der Anker 100 dieses Ausführungsbeispiels im Gegensatz zu den herkömmlichen Ankern ohne Notwendigkeit einer teueren Laserschweißmaschine oder einer speziellen Verstemm-Maschine zusammengebaut werden, und infolgedessen kommt es zu keiner Beeinträchtigung der Eigenschaften der rotierenden, elektrischen Maschine auf Grund von Verformung des Ankers 100 während seines Zahnverbindungsvorgangs.
Bei einer Modifizierung dieses Ausführungsbeispiels kann sich das vorstehende Passungsteil 23, das an der äußeren Endfläche jedes zweiten Magnetzahns 2 ausgebildet ist, auch nur über einen Teil (die Länge L2) der Gesamtlänge L (gemessen in Axialrichtung) des zweiten Magnetzahns 2 erstrecken, wie dies in den 10A und 10B dargestellt ist.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf das zweite Ausführungsbeispiel erläutert worden ist, ist diese Modifizierung des dritten Ausführungsbeispiels dahingehend von Vorteil, daß jeder der zweiten Magnetzähne 2 zwischen die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 mit vereinfachter Handhabbarkeit entlang der Axialrichtung eingeführt werden kann, indem das Passungsteil 23 einfach in das Verbindungsteil 18 eingesetzt wird.
VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
11 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 12 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der ersten Magnetzähne 41 der 11, und 13 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der zweiten Magnetzähne 2 der 11, wobei Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die zweiten Magnetzähne 2 des in 13 gezeigten Ausführungsbeispiels sind exakt die gleichen wie die zweiten Magnetzähne 2 des ersten Ausführungsbeispiels (3), so daß sich die nachfolgende Beschreibung in erster Linie mit den ersten Magnetzähnen 41 befaßt.
Wie in 12 gezeigt ist, weist jeder der ersten Magnetzähne 41 einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Jochbereich 51 sowie einen Zahnbereich 52 auf, der sich in Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine von einem zentralen Teil des Jochbereichs 51 nach innen erstreckt. Eine Spule 3 ist um den Zahnbereich 52 jedes ersten Magnetzahns 41 gewickelt, wobei ein Isolator 31 zwischen dem Zahnbereich 52 und der Spule 3 plaziert ist.
Es ist ein Paar vorstehender Verbindungsbereiche 55 an einer Innenfläche (der unteren Fläche in der Darstellung der 12) des Jochbereichs 51 jedes ersten Magnetzahns 41 gebildet. Wenn zwei erste Magnetzähne 41 in Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet sind, bilden der Verbindungsbereich 55 von dem einen ersten Magnetzahn 41 und der Verbindungsbereich 55 von dem anderen ersten Magnetzahn 41 zusammen ein Verbindungsteil 57 (11), das in das nutartige Passungsteil 21 paßt, das in der äußeren Endfläche jedes zweiten Magnetzahns 2 ausgebildet ist.
An dem einen Ende (dem rechten Ende in 12) des Jochbereichs 51 jedes ersten Magnetzahns 41 ist ein Aussparungsbereich 53 ausgebildet, der von einer sanft geneigten Abschrägungsfläche 53a und einer entgegengesetzt geneigten Abschrägungsfläche 53b flankiert ist. An dem anderen Ende (dem linken Ende in 12) des Jochbereichs 51 jedes ersten Magnetzahns 41 ist ein vorspringender Bereich 54 mit Abschrägungsflächen 54a und 54b ausgebildet.
Wenn die ersten Magnetzähne 41 in der in 11 dargestellten Weise in einer zylindrischen Formgebung angeordnet sind, treten die Abschrägungsflächen 54a, 54b des vorspringenden Bereichs 54 jedes ersten Magnetzahns 41 in Berührung mit den Abschrägungsflächen 52a, 53b des Aussparungsbereichs 53 des benachbarten ersten Magnetzahns 41.
Wenn die ersten Magnetzähne 41 in der vorstehend beschriebenen Weise in der zylindrischen Formgebung angeordnet sind, treten die an jedem aufeinander folgenden Paar von einander benachbarten ersten Magnetzähnen 41 ausgebildeten Verbindungsbereiche 55 miteinander in Berührung, wobei sie gemeinsam das Verbindungsteil 57 bilden.
Die auf diese Weise gebildeten Verbindungsteile 57 werden in die Passungsteile 21 eingepaßt, die in den einzelnen zweiten Magnetzähnen 2 ausgebildet sind, und hierdurch werden die zweiten Magnetzähne 2 mit den ersten Magnetzähnen 41 verbunden.
Das vierte Ausführungsbeispiel bietet zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels folgende Vorteile.
Beim Verbinden der zweiten Magnetzähne 2 mit den in Zylinderform angeordneten Magnetzähnen 41 kann eine Kraft erzeugt werden, die als Ergebnis des Zahnverbindungsvorgangs ein radial nach außen gehendes Anschwellen bzw. Ausbauchen der ersten Magnetzähne 41 verursacht. Die vorstehend beschriebene Konstruktion des vierten Ausführungsbeispiels erzeugt einen Effekt, der ein solches Anschwellen nach außen oder eine solche radiale Verlagerung der ersten Magnetzähne 41 verhindert.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Aussparungsbereiche 53 und die vorspringenden Bereiche 54 der einander benachbarten ersten Magnetzähne 41 ineinander gepaßt sind, und dies dient zum Festhalten der einzelnen ersten Magnetzähne 41 in einer feststehenden radialen Position sowie zum Verhindern einer nach außen gehenden Verformung der ersten Magnetzähne 41. Insgesamt ermöglicht die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels die Herstellung von Ankern mit hoher Genauigkeit.
Auch ermöglicht die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ein Unterdrücken eines Anstiegs der Reluktanz, wie dieser potentiell verursacht wird, indem ein Kern entlang der Umfangsrichtung in mehrere Magnetzähne unterteilt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß die einander benachbarten ersten Magnetzähne 41 über eine größere Verbindungsfläche zusammengefügt sind, und zwar auf Grund der Ausbildung des Aussparungsbereichs 53 mit den sanft geneigten Abschrägungsflächen 53a, 53b sowie des vorspringenden Bereichs 57 mit den Abschrägungsflächen 54a, 54b an gegenüberliegenden Enden jedes ersten Magnetzahns 41.
FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
14 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, 15A zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Vielzahl erster Magnetzähne 61, die miteinander verbunden sind, und 15B zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der zweiten Magnetzähne 2 der 14, wobei Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Während die ersten Magnetzähne 1 (41) der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 4 als separate Elemente hergestellt werden, sind die ersten Magnetzähne 61 des fünften Ausführungsbeispiels durch flexible Gelenke 64 nach Art einer Kette miteinander verbunden. Der zweite Magnetzahn 2 des fünften Ausführungsbeispiels, der in 15B gezeigt ist, ist exakt der gleiche wie der zweite Magnetzahn 2 des ersten Ausführungsbeispiels (3).
Unter Bezugnahme auf 15A weist jeder der ersten Magnetzähne 61 einen Jochbereich 62 und einen Zahnbereich 63 auf. Eine Spule 3 ist um den Zahnbereich 63 jedes ersten Magnetzahns 41 gewickelt, wobei ein Isolator 31 zwischen dem Zahnbereich 63 und der Spule 3 plaziert ist.
Die einzelnen ersten Magnetzähne 61 sind durch die vorstehend genannten flexiblen Gelenke 64 einer nach dem anderen miteinander verbunden, wobei diese Gelenke 64 einen äußeren Rand (und zwar den oberen Rand in der Darstellung gemäß 15A) eines Umfangsendes des Jochbereichs 62 eines ersten Magnetzahns 61 mit einem entsprechenden Teil des Jochbereichs 62 des benachbarten ersten Magnetzahns 61 verbinden.
Es ist ein Paar vorstehender Verbindungsbereiche 65 entlang der inneren Ränder (der unteren Ränder in der Darstellung der 15A) der beiden Endflächen des Jochbereichs 62 jedes ersten Magnetzahns 61 gebildet, wie dies auch bei dem ersten Magnetzahn 1 des fünften Ausführungsbeispiels der Fall ist. Wenn die ersten Magnetzähne 61 durch Biegen der flexiblen Gelenke 64 in der in 14 dargestellten Weise in einer zylindrischen Formgebung angeordnet werden, bilden die Verbindungsbereiche 65 jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen 61 zusammen ein vorstehendes, schienenartiges Verbindungsteil 67.
Die ersten Magnetzähne 61 werden gebildet durch Aufeinanderstapeln von Stahlblechen und Stanzen von Verstemmöffnungen 66 durch die aufeinander gestapelten Stahlbleche hindurch, um die Stahlbleche zu einem einzigen Gebilde zu vereinigen.
Im folgenden wird eine Verfahrensweise erläutert, die beim Zusammenbauen des Ankers 100 auszuführen ist. Wenn die ersten Magnetzähne 61 unter Bildung einer geraden Reihe auseinandergebreitet sind, wie dies in 15A gezeigt ist, werden die Isolatoren 31 auf die einzelnen Zahnbereiche 63 gepaßt, und die Spulen 3 werden um die Isolatoren 31 gewickelt. Das fünfte Ausführungsbeispiel trägt zur Verbesserung der Herstellungseffizienz bei, da die vorstehend beschriebene Konstruktion des Ausführungsbeispiels ein kontinuierliches Wickeln der Spulen 3 auf die ersten Magnetzähne 41 ermöglicht.
Es versteht sich von selbst, daß die Spulen 3 auf den ersten Magnetzähnen 1 mit einer hohen Wicklungsdichte gewickelt werden können, so daß sich wie auch in den vorangehenden Ausführungsbeispielen, bei denen die Spulen 3 einzeln um die separaten ersten Magnetzähne 1 (41) gewickelt werden, Wicklungen mit hoher Kapazität bilden lassen.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Zahnbereiche 63 in Intervallen angeordnet sind, die in etwa doppelt so groß sind wie die endgültigen Intervalle von Zahn zu Zahn, so daß ausreichend Platz um jeden Zahnbereich 63 herum geschaffen wird, um einen Spulenwickelvorgang auszuführen, wenn die Reihe der ersten Magnetzähne 61 in einer geraden Form auseinandergebreitet angeordnet ist (15A).
Die Reihe bzw. Schnur der ersten Magnetzähne 61, die die auf die Zahnbereiche 3 gewickelten Spulen 3 tragen, wird an den flexiblen Gelenken 64 gebogen, um die ersten Magnetzähne 61 in eine zylindrische Form zu bringen, wie dies in 14 gezeigt ist. Die zweiten Magnetzähne 2, auf die ebenfalls Spulen 3 gewickelt sind, werden dann entlang der Axialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine zwischen die einander benachbarten ersten Magnetzähne 61 eingeführt, so daß die Passungsteile 21 der einzelnen zweiten Magnetzähne 2 über die Verbindungsteile 67 passen, die zwischen den aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 61 ausgebildet sind. Infolgedessen werden die ersten Magnetzähne 61 und die zweiten Magnetzähne 2 miteinander verbunden, so daß sie zusammen ein einziges Gebilde bilden.
Ein weiterer Vorteil des fünften Ausführungsbeispiels besteht in der einfacheren Handhabbarkeit der ersten Magnetzähne 61, da die einzelnen ersten Magnetzähne 61 durch die flexiblen Gelenke 64 biegsam miteinander verbunden sind.
SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
16 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Anker 100 des sechsten Ausführungsbeispiels zeichnet sich dadurch aus, daß Hilfszähne 71 anstelle der zweiten Magnetzähne 2 des vierten Ausführungsbeispiels verwendet werden, um einzelne erste Magnetzähne 41 fest miteinander zu verbinden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirken die ersten Magnetzähne 41 als Hauptzähne, während die Hilfszähne 71 eine Funktion zum Unterdrücken von Cogging bzw. Rasten und Drehmomentrippel ausführen.
In 17 ist einer der ersten Magnetzähne 41 gezeigt, die als Hauptzähne dienen. Da der erste Magnetzahn 41 dieses Ausführungsbeispiels exakt die gleiche Konstruktion wie der des vierten Ausführungsbeispiels hat, wird dieser erste Magnetzahn 41 an dieser Stelle nicht weiter beschrieben.
Die 18A, 18B, 18C und 18D zeigen Draufsichten und Seitenansichten zur Erläuterung des ersten Magnetzahns 41 und des Hilfszahns 71. Unter Bezugnahme auf 18C ist jeder der Hilfszähne 71 gebildet durch Aufeinanderstapeln einer bestimmten Anzahl von Stahlblechen sowie durch Stanzen von Verstemmöffnungen 73 durch die aufeinander gestapelten Stahlbleche, um die Stahlbleche zu einem einzigen Gebilde zu vereinigen. Es ist ein nutartiges Passungsteil 72 in einer äußeren Endfläche (der oberen Endfläche in der Darstellung der 18C) jedes Hilfszahns 71 gebildet.
Die in den Hilfszähnen 71 ausgebildeten nutartigen Passungsteile 72 werden auf die entsprechenden Verbindungsteile 57 gepaßt, die jeweils durch ein Paar vorstehender Verbindungsbereiche 55 gebildet werden, wenn die ersten Magnetzähne 41 in der in 16 dargestellten Weise in einer Zylinderform angeordnet werden. Infolgedessen werden die ersten Magnetzähne 41 und die Hilfszähne 71 miteinander verbunden, so daß sie gemeinsam ein einziges Gebilde bilden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel keine Spulen auf die Hilfszähne 71 gewickelt werden, können die Hilfszähne 71 durch Kombinieren eines Paares einzeln hergestellter Zahnsegmente gebildet werden, von denen jedes beispielsweise die Hälfte der Gesamtlänge L des Hilfszahnes 71 aufweist, wie dies in 18D gezeigt ist. Wenn jeder Hilfszahn 71 gebildet wird, indem zwei solche Zahnsegmente mit einer kürzeren Länge L/2 in Reihe angeordnet werden, können die Hilfszähne 71 durch Einführen der Zahnsegmente mit jeweils der Hälfte der Gesamtlänge L eingepaßt werden. Diese Konstruktion des Ausführungsbeispiels ermöglicht eine Vereinfachung des Zahnverbindungsvorgangs, der durch Aufsetzen der Passungsteile 72 auf die jeweiligen Verbindungsteile 57 ausgeführt wird.
Während die ersten Magnetzähne 41 als Hauptzähne dienen, auf die die Spulen 3 gewickelt sind, und die Hilfszähne 71, auf die keine Spulen gewickelt sind, bei dem sechsten Ausführungsbeispiel zum Verbinden der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 41 verwendet werden, kann diese Konstruktion des Ausführungsbeispiels derart modifiziert werden, daß die ersten Magnetzähne 41 als Hilfszähne dienen, auf die keine Spulen gewickelt sind, und die zweiten Magnetzähne 2 (siehe 13), auf die die Spulen 3 gewickelt sind, zwischen die aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 41 eingeführt werden, um die ersten Magnetzähne 41 miteinander zu verbinden.
Obwohl die ersten Magnetzähne 41 bei dem vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel jeweils den Aussparungsbereich 53 und den vorspringenden Bereich 54 an gegenüberliegenden Enden des Jochbereichs 51 aufweisen, können erste Magnetzähne mit eben ausgebildeten Endflächen 13, wie denen des ersten Ausführungsbeispiels (2), anstelle der ersten Magnetzähne 41 verwendet werden.
Bei der Erfindung, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 beschrieben worden ist, beinhaltet der Anker 100 der rotierenden elektrischen Maschine bei einer Hauptform (erstes Ausführungsbeispiel) eine Vielzahl von ersten Magnetzähnen 1, die in Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine Seite an Seite angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von zweiten Magnetzähnen 2, die mit den ersten Magnetzähnen 1 verbunden sind. Jeder erste Magnetzahn 1 weist den in Umfangsrichtung verlaufenden Jochbereich 11 sowie den Zahnbereich 12 auf, der sich von dem zentralen Teil des Jochbereichs 11 in Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine nach innen erstreckt.
Die Verbindungsbereiche 14 sind entlang der inneren Ränder (in den Darstellungen entlang der unteren Ränder) von beiden Endflächen 13 jedes Jochbereichs 11 ausgebildet, wobei die an den Endflächen 13 der Jochbereiche 11 jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 ausgebildeten Verbindungsbereiche 14 zusammen das Verbindungsteil 16 bilden. Die zweiten Magnetzähne 2 erstrecken sich entlang der vorstehend genannten Radialrichtung, wobei das Passungsteil 21 in der äußeren Endfläche (in der Darstellung der oberen Endfläche) jedes zweiten Magnetzahns 2 ausgebildet ist.
Die einzelnen zweiten Magnetzähne 2 werden mit den ersten Magnetzähnen 1 verbunden, indem die Passungsteile 21 auf die jeweiligen Verbindungsteile 16 gepaßt werden. Diese Konstruktion des Ankers 100 ermöglicht eine Verbesserung der Herstellungseffizienz, da die Anzahl der zum Zusammenbauen der Magnetzähne 1, 2 erforderlichen Herstellungsschritte stark reduziert ist.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine der Gruppen der Verbindungsteile 16 und der Passungsteile 21 mit einer nutartigen Formgebung ausgebildet, während die andere Gruppe mit einer vorspringenden Formgebung ausgebildet ist. Da nur eines von dem Verbindungsteil 16 und dem damit zusammengepaßten Passungsteil 21 die vorstehende Formgebung aufweist, die sich über einen Teil der gesamten axialen Länge der ersten und der zweiten Magnetzähne 1, 2 erstreckt, wird es einfacher, jeden der zweiten Magnetzähne 2 zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 einzuführen, wobei sich das Passungsteil 21 in einfacher Weise an dem Verbindungsteil 16 anbringen läßt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der sich in Umfangsrichtung erstreckende vorspringende Bereich 54 an dem einen Ende des Jochbereichs 51 jedes ersten Magnetzahns 41 ausgebildet, während der Aussparungsbereich 53 an dem anderen Ende des Jochbereichs 51 ausgebildet ist, wobei der vorspringende Bereich 54 jedes ersten Magnetzahns 41 in den Aussparungsbereich 53 des benachbarten ersten Magnetzahns 41 eingepaßt ist. Diese Konstruktion verhindert in effektiver Weise eine radiale Verlagerung der einander benachbarten ersten Magnetzähne 41, so daß die Herstellung von Ankern mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die Aussparungsbereiche 53 und die vorspringenden Bereiche 54 der einander benachbarten ersten Magnetzähne 41 in der vorstehend beschriebenen Weise sicher ineinandergepaßt sind. Diese Konstruktion ermöglicht auch ein Unterdrücken eines Reluktanzanstiegs, wie dieser potentiell verursacht wird, indem ein Kern entlang der Umfangsrichtung in mehrere Magnetzähne unterteilt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Anker 100 eine Vielzahl von ersten Magnetzähnen 41 auf, die in biegsamer Weise nach Art einer Kette miteinander verbunden sind, und zwar mittels der flexiblen Gelenke 54, die entlang von äußeren Rändern der beiden Endflächen des Jochbereichs 62 jedes ersten Magnetzahns 61 angeordnet sind. Diese Konstruktion ermöglicht ein kontinuierliches Wickeln der Spulen 3, so daß sich auf diese Weise eine Steigerung der Produktionseffizienz erzielen läßt. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion besteht in einer einfacheren Handhabbarkeit der ersten Magnetzähne 61.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Spulen 3 einzeln um die Zahnbereiche 12 der ersten Magnetzähne 1 und um die zweiten Magnetzähne 2 gewickelt. Diese Konstruktion ermöglicht die Herstellung von Ankern mit Spulen, die um einzelne Magnetzähne gewickelt sind, mit hoher Herstellungseffizienz.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung dient eine der Gruppen der ersten Magnetzähne 41 (1) sowie der zweiten Magnetzähne 2 als Hauptzähne, auf die die Spulen 3 gewickelt sind, während die andere Gruppe die Funktion von Hilfszähnen hat, auf die keine Spulen gewickelt sind. Diese Konstruktion ermöglicht die Herstellung von Ankern mit verbesserter Montierbarkeit, bei denen Hauptzähne und Hilfszähne abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung weist jedes Paar der das Verbindungsteil 16 bildenden Verbindungsbereiche 14 eine vorstehende Formgebung auf, die in Erstreckungsrichtung des Zahnbereichs 12 vorsteht, während das Passungsteil 21 eine Formgebung nach Art einer Schwalbenschwanznut aufweist, in die das vorstehende Verbindungsteil 16 eingepaßt wird. Diese Konstruktion ermöglicht eine einfache Verbindung der ersten Magnetzähne 1 und der zweiten Magnetzähne 2 unter Bildung eines einzigen Gebildes.
SIEBENTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 1, 2, 4, 5 und 6 ist jedes Verbindungsteil 16, 57, 67 aus einem Paar einander benachbarter vorstehender Verbindungsbereiche 14, 55, 65 gebildet, so daß die zweiten Magnetzähne 2 (Hilfszähne 71) unter großer Kraftausübung zwischen den aufeinander folgenden ersten Magnetzähnen 1, 41, 61 eingesetzt werden müssen, während die nutartigen Passungsteile 21, 22 auf die vorstehenden Verbindungsteile 16, 57, 67 aufgesetzt werden. Ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im folgenden erläutert wird, ist insbesondere dafür gedacht, die Aufgabe der Anbringung von einzelnen Passungsteilen an Verbindungsteilen zu vereinfachen.
19 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 20 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hauptbereichs des Ankers 100 der 19, wobei Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Raum 160 zwischen einander benachbarten Verbindungsbereichen 14 vorhanden, die zusammen ein Verbindungsteil 16 bilden, wie dies in den 19 und 20 gezeigt ist. Diese Konstruktion erlaubt eine elastische Verformung der Verbindungsbereiche 14, wenn diese in das jeweilige nutartige Passungsteil 21 eingeführt werden.
Auf Grund der Ausbildung des zwischen den einander benachbarten Verbindungsbereichen 14 gebildeten Raums 160 wird das Verbindungsteil 16 elastisch verformt, wenn es in das betreffende Passungsteil 21 eingepaßt wird, so daß es einfacher ist, jeden zweiten Magnetzahn 2 zwischen einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 einzuführen und dabei das Passungsteil 21 auf das Verbindungsteil 16 zu passen. Bei dieser Konstruktion kann der zweite Magnetzahn 2 in einfacher Weise in Radialrichtung des Ankers 100 eingeführt werden.
ACHTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
21 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 22 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hauptbereichs des Ankers 100 der 21, 23 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der ersten Magnetzähne 1 der 21, 24 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung von einem der zweiten Magnetzähne 2 der 21, und 25 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der Breite jeder an dem ersten Magnetzahn 1 gebildeten Aussparung 140 und der Breite W2 jedes zweiten Magnetzahns 2, wobei Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Paar Aussparungen 140 in gegenüberliegenden Endflächen 13 eines Jochbereichs 11 jedes ersten Magnetzahns 1 ausgebildet, während vorstehende Verbindungsbereiche 14 entlang von inneren Rändern (unteren Rändern gemäß der Darstellung in 23) der Endflächen 13 ausgebildet sind, wie dies in den 22 bis 25 gezeigt ist.
Wenn die ersten Magnetzähne 1 in einer zylindrischen Konfiguration angeordnet sind und die Endflächen 13 der aufeinander folgenden ersten Magnetzähne 11 in gegenseitiger Berührung gehalten sind, bilden die Verbindungsbereiche 14 jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 zusammen ein Verbindungsteil 16, und die in den einander benachbarten Magnetzähnen 1 ausgebildeten Aussparungen 140 bilden zusammen einen nutartigen Kanal 141 dazwischen.
Die Breite jeder Aussparung 140 ist derart, daß der durch ein Paar von einander gegenüberliegenden Aussparungen 140 gebildete, nutartige Kanal 141 eine Breite W1 aufweist, die in etwa gleich der Breite W2 jedes zweiten Magnetzahns 2 ist, wie dies in 25 gezeigt ist.
Die 26A und 26B zeigen Draufsichten zur Erläuterung der Art und Weise, wie sich zwei einander benachbarte erste Magnetzähne 1 bewegen, wenn der zweite Magnetzahn 2 zwischen die ersten Magnetzähne 1 eingeführt wird, wobei ein in dem zweiten Magnetzahn 2 ausgebildetes Passungsteil 21 auf das Verbindungsteil 16 gepaßt wird. Wenn das Passungsteil 21 auf das Verbindungsteil 16 gepaßt wird, haben die beiden benachbarten ersten Magnetzähne 1 die Tendenz, sich bei der Konstruktion des vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsbeispiels in den durch die Pfeile A in 26A angedeuteten Richtungen zu bewegen, wobei die einfache Montierbarkeit potentiell gefährdet wird.
Im Gegensatz dazu führen die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 bei dem achten Ausführungsbeispiel keine Schwenkbewegung in den Richtungen der Pfeile A aus, wenn ein äußeres Fixierende des zweiten Magnetzahns 2 in dem nutartigen Kanal 141 (d. h. ein Paar der Aussparungen 140) eingepaßt wird, der zwischen den beiden einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 gebildet ist, wie dies in 26B gezeigt ist.
Der Grund hierfür besteht darin, daß das in den nutartigen Kanal 141 eingeführte äußere Fixierende des zweiten Magnetzahns 2 verhindert, daß sich die einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 in den Richtungen der Pfeile A bewegen. Somit dient die vorstehend beschriebene Konstruktion des achten Ausführungsbeispiels dazu, ein seitliches Neigen der ersten Magnetzähne 1 zu verhindern, um dadurch die einfache Montierbarkeit zu gewährleisten.
Ferner dient die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels, bei dem die zweiten Magnetzähne 2 in die jeweiligen nutartigen Kanäle 141 eingeführt werden, zum Vergrößern der Berührungsflächen zwischen den ersten Magnetzähnen 1 und den zweiten Magnetzähnen 2, so daß es möglich wird, einen Anstieg an magnetischem Verlust (Reluktanz) zu unterdrücken, der potentiell verursacht wird, indem ein Kern entlang der Umfangsrichtung in mehrere Magnetzähne unterteilt wird.
NEUNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Bei dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel wird das Verbindungsteil 16 (ein Paar Verbindungsbereiche 14) in das Passungsteil 21 gepaßt, wenn ein jeweiliger zweiter Magnetzahn 2 zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 eingesetzt wird. Während dieses Zahnverbindungsvorgangs können sich die Verbindungsbereiche 14 plastisch verformen, so daß Spalte zwischen den Verbindungsbereichen 14 und dem Passungsteil 21 entstehen, wie dies in den 27A und 27B gezeigt ist. Wenn solche Spalte erzeugt werden, kann es bei dem zweiten Magnetzahn 2 auf Grund einer auf den Anker 100 ausgeübten externen Kraft zu einem Abheben von den ersten Magnetzähnen 1 kommen, wie dies in 28 gezeigt ist.
Wenn irgendeiner der zweiten Magnetzähne 2 in dem nutartigen Kanal 141 auf Grund von Spalten zwischen den Verbindungsbereichen 14 und dem Passungsteil 21 locker wird, kann es leicht zu einer Verlagerung der zweiten Magnetzähne 2 und der einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 auf Grund einer externen Kraft während des Montagevorgangs kommen, so daß die Montageeffizienz beeinträchtigt wird.
Wenn der Montagevorgang des Ankers 100 unter Bedingungen beendet wird, in denen Spalte zwischen den Verbindungsbereichen 14 und dem Passungsteil 21 eines beliebigen zweiten Magnetzahns 2 gebildet werden, wie dies in 28 gezeigt ist, kommt es wahrscheinlich zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften, wie zum Beispiel einem Coggingeffekt bzw. einem Hängenbleiben und Drehmomentwelligkeit.
Ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im folgenden beschrieben wird, soll insbesondere eine Konstruktion schaffen, die keine Beeinträchtigung der Montageeffizienz oder der Eigenschaften einer rotierenden elektrischen Maschine verursacht, indem sichergestellt wird, daß keine Spalten zwischen dem Verbindungsteil 16 (einem Paar von Verbindungsbereichen 14) und dem Passungsteil 21 gebildet werden.
Die 29A und 29B zeigen Draufsichten zur Erläuterung der Konstruktion eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und die 30A, 30B, 30C und 30D zeigen Draufsichten zur Erläuterung eines Schritt für Schritt erfolgenden Vorgangs zum Anbringen eines Passungsteils 21 an einem Verbindungsteil 16, wobei Elemente, die mit denen des ersten, siebten und neunten Ausführungsbeispiels identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
In diesen Figuren zeigt 29A eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hauptbereichs des Ankers 100, und 29B zeigt eine vergrößerte fragmentarische Darstellung zur Erläuterung eines Teils des in 29A dargestellten Hauptbereichs.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, die von einem zentralen Teil des Bodens des in Form einer schwalbenschwanzförmigen Nut ausgebildeten Passungsteils 21 wegsteht, das in jedem zweiten Magnetzahn 2 ausgebildet ist, wie dies in den 29A und 29B zu sehen ist. Wie bei dem achten Ausführungsbeispiel ist jedes Verbindungsteil 16 aus einem Paar von Verbindungsbereichen 14 gebildet, bei dem schräg verlaufende ”Außenflächen” mit innenseitigen Wänden des Passungsteils 21 in Berührung gelangen, wenn die Verbindungsbereiche 14 in diese eingepaßt werden.
Die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 ist derart geformt, daß ”Innenflächen” (den Außenflächen gegenüberliegende Seiten) der Verbindungsbereiche 14 mit der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 in Berührung gelangen, wenn die Verbindungsbereiche 14 in das Passungsteil 21 eingepaßt werden.
Jeder zweite Magnetzahn 2 wird zwischen zwei einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 unter Befolgung der in den 30A, 30B, 30C und 30D dargestellten Abfolge eingepaßt. Wenn der zweite Magnetzahn 2 zwischen den beiden einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 hineingedrückt wird, gelangen Ränder des Passungsteils 21 in Berührung mit dem Verbindungsteil 16 (einem Paar von Verbindungsbereichen 14), und die Verbindungsbereiche 14 werden zur Ausführung einer plastischen Verformung in einer derartigen Weise veranlaßt, daß ein Raum 160 zwischen den Verbindungsbereichen 14 schmaler wird, wie dies in 30B gezeigt ist.
Wenn der zweite Magnetzahn 2 weiter eingedrückt wird, wird der Raum 160 zwischen den Verbindungsbereichen 14 auf Grund ihrer verbliebenen Elastizität geringfügig breiter. Die Verbindungsbereiche 14 bleiben jedoch auf Grund der plastischen Verformung näher beieinander, so daß die Innenflächen der Verbindungsbereiche 14 mit der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 in Berührung treten, wie dies in 30C gezeigt ist. Wenn der zweite Magnetzahn 2 ausgehend von dieser Position weiter nach innen gedrückt wird, werden die plastisch verformten Verbindungsbereiche 14 durch die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 zwangsweise nach außen bewegt, wie dies in 30B gezeigt ist.
Durch die Ausbildung der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210, die von dem zentralen Teil des Bodens des in Form einer schwalbenschwanzförmigen Nut ausgebildeten Passungsteils 21 wegsteht, das in jedem der zweiten Magnetzähne 2 ausgebildet ist, wird es möglich, einen losen Sitz zwischen dem Passungsteil 21 und den Verbindungsbereichen 14 auf Grund von zwischen den ersten und den zweiten Magnetzähnen 1, 2 entstehenden Spalten beim Einführen des jeweiligen zweiten Magnetzahns 2 zwischen zwei einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 zu verhindern. Diese Konstruktion des neunten Ausführungsbeispiels ermöglicht die Erzielung einer stabilen, einfachen Montage sowie die Erzielung von stabilen magnetischen Eigenschaften.
Wenn die beiden Verbindungsbereiche 14 des Verbindungsteils 16 durch die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 in der vorstehend beschriebenen Weise nach außen gedrückt werden, kann der zweite Magnetzahn 2 auf Grund der restlichen Elastizität der Verbindungsbereiche 14 entlang der Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine zurück nach innen gezwängt werden.
Von dem Standpunkt der Montageeffizienz sowie der Eigenschaften der rotierenden elektrischen Maschine ist es somit bevorzugt, den Anker 100 in einer derartigen Weise auszubilden, daß eine innere Endfläche jedes zweiten Magnetzahns 2, die einer äußeren Endfläche von diesem gegenüberliegt, in der das Passungsteil 21 ausgebildet ist, von einer inneren Endfläche der Zahnbereiche 12 der einander benachbarten ersten Magnetzähne in Richtung auf deren Jochbereich 11 zurückgesetzt ist, und zwar um einen bestimmten Betrag Hd, wie dies in 31 gezeigt ist.
Während die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 bei dem vorstehend erläuterten neunten Ausführungsbeispiel eine rechteckige, vorstehende Formgebung aufweist, kann die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 auch mit einer im Querschnitt rechteckigen trapezförmigen Konfiguration ausgebildet sein, wie dies in 32 gemäß einer weiteren bevorzugten Modifizierung des Ausführungsbeispiels dargestellt ist.
Diese Modifizierung des Ausführungsbeispiels ermöglicht eine effektive Nutzung des Raums 160 zwischen den Verbindungsbereichen 14 jedes Verbindungsteils 16 als magnetischen Weg, da der Raum 160 von der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 ausgefüllt ist.
Während die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 mit einer im Querschnitt vorstehenden Formgebung in dem neunten Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen als Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 vorgesehen ist, kann auch ein gerades Stangenelement 211 vorgesehen sein, das sowohl mit den Innenflächen der Verbindungsbereiche 14 als auch mit dem Boden des Passungsteils 21 in Berührung gelangt, wobei dies anstatt der Ausbildung der vorstehenden Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 möglich ist und gemäß noch einer weiteren Modifizierung dieses Ausführungsbeispiels in 33 dargestellt ist. Diese Modifizierung bietet die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie das vorstehend beschriebene neunte Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen.
Weiterhin ist es auch möglich, einen losen Sitz zwischen einem jeweiligen zweiten Magnetzahn 2 und den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 zu verhindern, indem ein harzartiges Material 212, wie zum Beispiel Kunststoffkleber, eingespritzt oder aufgebracht wird, um einen von den Verbindungsbereichen 14 und dem Passungsteil 21 umschlossenen Raum auszufüllen, wie dies in den 34A und 34B gezeigt ist.
Während das neunte Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben worden ist, bei denen ein Paar von Aussparungen 140 in jedem ersten Magnetzahn 1 gebildet ist und Spulen 3 um die einzelnen zweiten Magnetzähne 2 gewickelt sind, ist die vorstehende Konstruktion der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 des neunten Ausführungsbeispiels und dessen Modifikationen auch bei den zuvor beschriebenen Konstruktionen des sechsten und des siebten Ausführungsbeispiels anwendbar, bei denen keine Aussparungen in den einzelnen ersten Magnetzähnen 1 ausgebildet sind und/oder keine Spulen um die zweiten Magnetzähne (Hilfszähne 71) gewickelt sind.
ZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
35 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung der Konstruktion eines Ankers 100 einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 36 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer bevorzugten Modifizierung des zehnten Ausführungsbeispiels, wobei Elemente, die mit denen der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel identisch sind oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion des neunten Ausführungsbeispiels verhindert einen losen bzw. lockeren Sitz zwischen einem jeweiligen zweiten Magnetzahn 2 und dem benachbarten ersten Magnetzahn 1 durch Ausbilden der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 an dem zentralen Teil des Bodens des an jedem zweiten Magnetzahn 2 ausgebildeten Passungsteils 21 mit einer Nut mit schwalbenschwanzförmiger Formgebung.
Im Gegensatz dazu sind bei dem zehnten Ausführungsbeispiel eine Nut 131 und ein Vorsprung 132 an einander gegenüberliegenden Endflächen 13 eines Jochbereichs 11 jedes ersten Magnetzahns 1 ausgebildet, so daß der an der Endfläche 13 jedes ersten Magnetzahns 1 ausgebildete Vorsprung 132 in die in der Endfläche 13 des benachbarten ersten Magnetzahns 1 ausgebildete Nut 131 paßt, wie dies in 35 gezeigt ist.
Diese Konstruktion des zehnten Ausführungsbeispiels dient zum Verhindern eines Anschwellens nach außen oder einer radialen Verlagerung der ersten Magnetzähne 1 als Ergebnis einer Verschiebung zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen 13 der einander benachbarten ersten Magnetzähne 1 auf Grund einer von außen aufgebrachten Kraft.
Bei der in 36 dargestellten Modifizierung des zehnten Ausführungsbeispiels weist jeder zweite Magnetzahn 2 eine in dem Passungsteil 21 ausgebildete Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 auf. Diese Kombination aus der Nut 131, dem Vorsprung 132 und der Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung 210 dient zum Verhindern einer gegenseitigen Verlagerung zwischen den einander benachbarten ersten Magnetzähnen 1 sowie zwischen den ersten Magnetzähnen 1 und den zweiten Magnetzähnen 2 auf Grund einer externen Kraft.
Während in den dargestellten Beispielen (35 und 36) der zehnten Ausführungsform ein Paar Aussparungen 140 in jedem ersten Magnetzahn 1 ausgebildet ist und Spulen 3 um die einzelnen zweiten Magnetzähne 2 gewickelt sind, können die Nuten 131 und die Vorsprünge 132 auch bei den vorstehend beschriebenen Konstruktionen des sechsten und des siebten Ausführungsbeispiels vorgesehen werden, bei denen keine Aussparungen in den einzelnen ersten Magnetzähnen 1 ausgebildet sind und/oder keine Spulen um die zweiten Magnetzähne (Hilfszähne 71) gewickelt sind.

Claims

Anker (100) für eine rotierende elektrische Maschine, mit: – einer Vielzahl erster Magnetzähne (1), die Seite an Seite entlang einer Umfangsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind; und – einer Vielzahl zweiter Magnetzähne (2), wobei jeder der zweiten Magnetzähne (2) zwei einander benachbarte erste Magnetzähne (1), die sich auf beiden Seiten davon befinden, miteinander verbindet, wobei jeder der ersten Magnetzähne (1) folgendes aufweist: – einen in Umfangsrichtung verlaufenden Jochbereich (11), wobei die Endflächen (13) von zwei voneinander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) direkt Seite an Seite angeordnet sind; – einen Zahnbereich (12), der sich von einem zentralen Teil des Jochbereichs (11) entlang einer Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung nach innen erstreckt; und – ein Paar von Verbindungsbereichen (14), die entlang von inneren Rändern der beiden Endflächen des Jochbereichs (11) ausgebildet sind, wobei die Verbindungsbereiche (14), die an den einander gegenüber liegenden Endflächen (13) der Jochbereiche (11) jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) ausgebildet sind, zusammen ein Verbindungsteil (16) bilden, wobei jeder der zweiten Magnetzähne (2) in Radialrichtung verläuft und ein Passungsteil (21) aufweist, welches an einer äußeren Endfläche jedes zweiten Magnetzahns (2) gebildet ist; wobei jedes Paar zueinander benachbarter Verbindungsbereiche (14) die das Verbindungsteil (16) bilden, eine vorstehende Formgebung aufweist, die in Erstreckungsrichtung des Zahnbereichs (12) nach außen vorsteht, während das Passungsteil (21) die Formgebung einer schwalbenschwanzförmigen Nut aufweist; und wobei jeder zweite Magnetzahn (2) die Endflächen (13) der Jochbereiche (11) von zwei einander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) miteinander verbindet, indem die Verbindungsteile (16) der einander benachbarten Magnetzähne (1) mit den jeweiligen Passungsteilen (21) zusammengepaßt sind.
Anker (100) nach Anspruch 1, wobei sich die vorstehende Formgebung entlang eines Teils der gesamten axialen Länge der ersten und er zweiten Magnetzähne (1, 2) erstreckt.
Anker (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein sich in Umfangsrichtung erstreckender vorspringender Bereich (54) an einem Ende des Jochbereichs (51) jedes ersten Magnetzahns (41) ausgebildet ist, während ein Aussparungsbereich (53) an dessen anderem Ende ausgebildet ist, und wobei der vorspringende Bereich (54) jedes ersten Magnetzahns (41) in den Aussparungsbereich (53) des benachbarten ersten Magnetzahns (41) eingepaßt ist, so dass eine radiale Verlagerung der einander benachbarten ersten Magnetzähne (41) verhindert ist.
Anker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die aufeinander folgenden ersten Magnetzähne (61) durch flexible Gelenke (64), die an beiden Enden des Jochbereichs (62) jedes ersten Magnetzahns (61) angeordnet sind, in einer kettenartigen Konfiguration biegsam miteinander verbunden sind.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Spulen (3) einzeln um die Zahnbereiche (12) der ersten Magnetzähne (1) und um die zweiten Magnetzähne (2) gewickelt sind.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine der Gruppen aus den ersten Magnetzähnen (1) und den zweiten Magnetzähnen (2) die Funktion von Hauptzähnen hat, auf die die Spulen (3) gewickelt sind, während die andere Gruppe die Funktion von Hilfszähnen (71) hat, auf die keine Spulen (3) gewickelt sind.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Endflächen der Jochbereiche (11) jedes aufeinander folgenden Paares von einander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) in gegenseitiger Berührung miteinander angeordnet sind und ein Raum (160) zwischen den einander benachbarten, vorstehenden Verbindungsbereichen (14) gebildet ist.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Paar Aussparungen (140) in den gegenüberliegenden Oberflächen des Jochbereichs (11) jedes ersten Magnetzahns (1) ausgebildet ist und die in jedem aufeinander folgenden Paar von einander benachbarten ersten Magnetzähnen (1) ausgebildeten Aussparungen (140) zusammen einen nutartigen Kanal (141) bilden, in die ein äußeres Fixierende jedes zweiten Magnetzahns (2), an dem das Passungsteil (21) ausgebildet ist, eingesetzt ist.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung (210) an dem Boden des in jedem zweiten Magnetzahn (2) ausgebildeten Passungsteils (21) mit Schwalbenschwanz-Nutform vorgesehen ist, um die darin eingepaßten Verbindungsbereiche (14) gegen innenseitige Wände des Passungsteils (21) mit Schwalbenschwanz-Nutform zu drücken, wobei die Verbindungsbereich-Positioniereinrichtung (210) durch ein vorstehendes, schienenartiges Element oder durch ein Stangenelement (211) gebildet ist.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine innere Endfläche jedes zweiten Magnetzahns (2), die einer äußeren Endfläche von diesem gegenüber liegt, in der das Passungsteil (21) ausgebildet ist, von einer inneren Endfläche der Zahnbereiche (12) der einander benachbarten ersten Magnetzähne (1) um einen bestimmten Betrag zurückgesetzt ist.
Anker (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Nut (131) in der einen Endfläche des Jochbereichs (11) jedes ersten Magnetzahns (1) ausgebildet ist und ein Vorsprung (132) an der gegenüberliegenden Endfläche des Jochbereichs (11) ausgebildet ist, und wobei der an dem Jochbereich (11) jedes ersten Magnetzahns (1) ausgebildete Vorsprung (132) in die in dem Jochbereich (11) des benachbarten ersten Magnetzahns (1) ausgebildete Nut (131) eingepaßt ist.