DE102007000411A1

DE102007000411A1 - Motor

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Publication number: DE102007000411A1
Application number: DE102007000411A
Authority: DE
Inventors: Masafumi Kariya Sakuma; Katsuhiro Kariya Tsuchiya; Tomohiro Kariya Fukushima; Akinori Kariya Hoshino; Tetsuya Kariya Morita
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-02-28
Also published as: JP2008035616A; US20080024019A1; CN101114779A

Abstract

Ein Motor umfasst einen Stator mit einem Statorkern, um den eine Spule gewickelt ist, und ein schwingungsdämpfendes Element, das zwischen der Spule und dem Statorkern bereitgestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor einer Leistungserzeugungsvorrichtung bzw. eines Leistungsgenerators, einen elektrischen Motor oder dergleichen.
Ein bekannter Motor weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator ist durch einen Statorkern aufgebaut, um den eine Spule gewickelt ist. Der Rotor ist bei einem Innenumfang oder bei einem Außenumfang des Stators, der einen vorbestimmten Raum aufweist, angeordnet und Dauermagnete sind in einem Rotorkern des Rotors eingebettet. Bei einem großem Motor, wie bspw. einem, der in einem Hybridtypfahrzeug und dergleichen verwendet wird, wird ein großer Statorkern verwendet. Wenn unter diesen Umständen ein Einheitstyp-Statorkern verwendet wird, kann eine Materialausbeute verringert sein. Somit werden in jüngster Zeit oftmals geteilte Kerne eingesetzt, die bei Jochabschnitten geteilt sind. Ebenso werden der Statorkern und der Rotorkern durch Aufschichten von Stahlblechen aufgebaut.
Ein bekannter Stator ist in der JP 2002-084698 A offenbart. Der Stator ist in Zähne aufgeteilt, wobei Zähne miteinander bei dünnwandigen Verbindungsabschnitten verbunden sind, die in einer Kernrückseite des Statorkerns bereitgestellt sind. Die verbundenen Zähne sind geschichtet, wobei sie sich entlang einer einzelnen geraden Linie ausdehnen, und die Spule ist intensiv um jeden Zahn gewickelt, nachdem ein Isolationsmaterial darin eingefügt ist. Dann werden die verbundenen Zahnlagen bei den dünnwandigen Verbindungsabschnitten gebogen, die jeweils als ein Haltepunkt dienen, um den Stator eines elektrischen Motors aufzubauen. Bei dem vorstehend genannten Stator eines elektrischen Motors werden die Isolationsmaterialien, die in die jeweiligen Zähne eingefügt werden, durch ein nichtleitendes Material mit einer hohen mechanischen Stärke ausgebildet. Zusätzlich ist eine Kontaktoberfläche einer Schlitzöffnung in jeder Schlitzöffnung des Isolationsmaterials bereitgestellt, das bei einem Spitzenende des Schlitzes angeordnet ist. Die Isolationsmaterialien der benachbarten Zähne werden bei den Kontaktoberflächen gegeneinander gestoßen, wenn der Statorkern bei den dünnwandigen Verbindungsabschnitten gebogen wird. Eine Verbesserung hinsichtlich der Steifigkeit wird durch das Gegeneinanderstoßen der benachbarten Isolationsmaterialen bei jeder Schlitzöffnung erreicht, wobei hierdurch versucht wird, eine Verringerung von Schwingungen und Geräuschen in einem Motor zu erreichen.
Es ist ebenso ein anderer Statorkern bekannt. Eine Vielzahl von Stahlbändern wird durch ein Stahlblech ausgebildet und Zahnabschnitte sowie Kernrückseitenabschnitte werden bei jedem Stahlband ausgebildet. Der Statorkern wird aufgebaut, indem die Stahlbänder spiralförmig in einer Art und Weise gewunden und geschichtet werden, dass die Zahnabschnitte und die Kernrückseitenabschnitte jeder Lage und die Zahnabschnitte und die Kernrückseitenabschnitte der benachbarten Lage exakt zueinander überlappt werden.
Es wird allgemein gesagt, dass ein Motor mit einem Statorkern, der durch geteilte Kerne aufgebaut ist, große Schwingungen und laute Geräusche verursacht. Der Grund hierfür ist eine Verringerung der Steifigkeit, die durch das Aufteilen des Kerns verursacht wird. Wie es in der JP-2002-084698 offenbart ist, wird die Steifigkeit durch das Gegeneinanderstoßen der Zähne bei der Innenumfangsseite des Statorkerns verbessert. Um jedoch das Gegeneinanderstoßen der geteilten Oberflächen der geteilten Kerne und das Gegeneinanderstoßen bei der Innenumfangsseite gleichzeitig zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Abmessungsgenauigkeit des Kerns zu verbessern. Somit kann die Verbesserung zu einer Kostenerhöhung führen.
Der Aufbau, bei dem dünne Plattenelemente spiralförmig gewunden und geschichtet werden, wie es in der JP H11-299136 A beschrieben ist, kann bei Rotorkernen angewendet werden. Wenn ein Rotorkern aufgebaut wird, indem die dünnen Plattenelemente spiralförmig gewunden und geschichtet werden, ist es erforderlich, das Bilden eines Freiraums zwischen den geschichteten dünnen Plattenelementen zu verhindern, um eine Zentrifugalkraftwiderstandsfähigkeit sicherzustellen. Somit ist es erforderlich, Endplatten so anzuordnen, dass sie in Kontakt mit vollständigen axialen Endoberflächen des Kerns sind, um eine axiale Druckkraft zum Verbinden der dünnen Plattenelemente miteinander bereitzustellen. Bei dem Kern, der durch spiralförmiges Winden und Schichten der dünnen Plattenelemente aufgebaut ist, treten, wie es in 13 gezeigt ist, Höhenunterschiede 121p in der axialen Richtung bei den Anfangs- und Endabschnitten der Windung auf. Um Endplatten 123a und 123b in den Zustand zu versetzen, dass die axialen Höhenunterschiede 121p vorhanden sind, müssen die Endplatten 123a und 123b in Kontakt mit einer vollständigen Oberfläche des Rotorkerns 121 sein. Aus diesem Grund ist es erforderlich, genaue Formen der Endplatten 123a und 123b zum Füllen der axialen Höhenunterschiede 121p bereitzustellen. Als Ergebnis werden die Formen der Endplatten 123a und 123b kompliziert, wobei dies zu einer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit und der Ausbeute führt. Auch sind zusätzliche Aufgaben bei dem Herstellungsprozess erforderlich und die Kosten des Motors steigen an.
Es besteht ein Erfordernis für einen Motor, der eine zugehörige Leistungsfähigkeit verbessert und Kosten verringert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Motor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Motor gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Motor einen Stator mit einem Statorkern, der durch eine Spule umwickelt ist, und ein schwingungsdämpfendes Element, das zwischen der Spule und dem Statorkern bereitgestellt ist.
Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung ist der Motor mit dem Stator, der durch Wickeln der Spule um den Statorkern aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsdämpfenden Elemente zwischen der Spule und dem Statorkern bereitgestellt sind.
Gemäß dem Aufbau der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch den Motor verursachte Geräusche zu verringern. Der Grund hierfür ist, dass die Schwingungen des Statorkerns durch die Schwingungsdämpfungsfunktion, die zwischen der Spule und dem Statorkern angeordnet ist, schnell gedämpft werden, wobei somit die Schwingungen des Stators eigentlich verhindert werden.
Die vorstehend genannten und zusätzliche Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich. Es zeigen:
1 einen Querschnitt, der schematisch einen Aufbau eines Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
2 eine Draufsicht, die schematisch einen Aufbau eines Stators in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn sie von einer axialen Richtung aus betrachtet wird,
3A bis 3C Darstellungen, die den Aufbau des Stators in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 3A ein Querschnitt ist, 3B eine Draufsicht ist, die von einer Innenumfangsseite aus betrachtet wird, und 3C ein Querschnitt ist, der entlang einer Linie zwischen III-III' entnommen ist,
4A und 4B Darstellungen, die schematisch einen Aufbau einer Baugruppe (ausschließlich einer Spule) eines Statorkerns und einer Kernhalteeinrichtung in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 4A eine Draufsicht ist, die von der axialen Richtung aus betrachtet wird, und 4B ein vergrößerter Querschnitt ist, der entlang einer Linie zwischen IV-IV' entnommen ist,
5 eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht, die schematisch einen Aufbau des Statorkerns in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
6 einen Querschnitt, der schematisch einen Aufbau eines Rotors in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
7 einen Querschnitt, der schematisch einen Aufbau eines Rotorkerns in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn er von der axialen Richtung aus betrachtet wird,
8 eine fragmentarische Draufsicht, die schematisch den Rotorkern, der durch Ausstanzen einer Platte hergestellt wird, in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
9 eine fragmentarische Draufsicht, die den Rotor in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn sie von einer Außenumfangsseite des Rotors aus betrachtet wird,
10 einen Graphen, der ein Ergebnis einer radialen Geräuschrichtungsmessung zeigt, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen geändert wird,
11 einen Graphen, der ein Ergebnis einer radialen Schwingungsrichtungsmessung zeigt, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen geändert wird,
12A bis 12C Darstellungen, die einen Aufbau eines Stators in einer Modifikation des Motors gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei 12A ein Querschnitt ist, 12B eine Draufsicht ist, die von einer Innenumfangsseite betrachtet wird, und 12C ein Querschnitt ist, der entlang einer Linie XII-XII' entnommen ist,
13 eine fragmentarische Draufsicht, die einen Rotor in einem Motor gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, wenn sie von einer Außenumfangsseite aus betrachtet wird, und
14A bis 14C Darstellungen, die schematisch einen Aufbau eines Stators in dem Motor gemäß dem Stand der Technik veranschaulichen, wobei 14A eine Querschnittsdarstellung ist, 14B eine Draufsicht ist, die von einer Innenumfangsseite betrachtet wird, und 14C ein Querschnitt ist, der entlang einer Linie zwischen XIV-XIV' entnommen ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
(Ausführungsbeispiel 1)
Ein Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung ist unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. In 1 ist ein Querschnitt gezeigt, der schematisch einen Aufbau des Motors gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 veranschaulicht. In 2 ist eine Draufsicht gezeigt, die schematisch einen Aufbau eines Stators in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn sie von einer axialen Richtung aus betrachtet wird. In den 3A bis 3C sind Darstellungen gezeigt, die den Aufbau des Stators in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Genauer gesagt ist in 3A ein Querschnitt gezeigt, in 3B ist eine Draufsicht gezeigt, die von einem Innenumfang des Stators betrachtet wird, und in 3C ist ein Querschnitt gezeigt, der entlang einer Linie III-III' entnommen ist. In den 4A und 4B sind Darstellungen gezeigt, die schematisch einen Aufbau einer Baugruppe (ausschließlich einer Spule und dergleichen) eines Statorkerns und einer Kernhalteeinrichtung in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. In 4A ist eine Draufsicht gezeigt, die von der axialen Richtung aus betrachtet wird, und in 4B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung gezeigt, die entlang einer Linie IV-IV' entnommen ist. In 5 ist eine vergrößerte fragmentarische Draufsicht gezeigt, die schematisch einen Aufbau des Statorkerns in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn sie von der axialen Richtung betrachtet wird. In 6 ist ein Querschnitt gezeigt, der schematisch einen Aufbau eines Rotors in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 7 ist eine Draufsicht gezeigt, die schematisch einen Aufbau eines Rotorkerns in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn sie von der axialen Richtung aus betrachtet wird. In 8 ist eine fragmentarische Draufsicht gezeigt, die den Rotorkern, der durch Ausstanzen eines Stahlblechs erzeugt wird, in dem Motor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 9 ist eine fragmentarische Draufsicht gezeigt, die den Rotor gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn sie von einem Außenumfang des Rotors betrachtet wird.
Unter Bezugnahme auf 1 ist der Motor 1 ein bürstenloser Typ und weist einen Stator 10 und einen Rotor 20 auf.
Der Stator 10 ist ein Stator, der im Allgemeinen in einer kreisförmigen oder einer zylindrischen Form (siehe 1 bis 5) ausgebildet ist. Der Stator 10 weist einen Statorkern 11, ein isolierendes bzw. nichtleitendes Element 13, eine Spule 14, Sammelringe bzw. Stromsammelringe (bus ring) 15, eine Kernhalteeinrichtung 16 und schwingungsdämpfende Elemente 17 (siehe 1 bis 4) auf.
Ein geteilter Kern 12 ist ein Bauelement, das in einen Zahnabschnitt 11a bei einem zugehörigen Jochabschnitt 11b in einer Richtung geteilt ist, die eine Umfangsrichtung des Statorkerns 11 schneidet. Die geteilten Kerne 12 sind so verbunden, dass sie eine ringförmige Form bilden, und sind in die Kernhalteeinrichtung 16 (siehe 4 und 5) hineingepackt, um den Statorkern 11 zu bilden. Die Position jedes geteilten Kerns 12 kann eingestellt werden, indem er mit den benachbarten geteilten Kernen 12 bei einem Vorsprungabschnitt 12a und einem Vertiefungsabschnitt 12b in Eingriff gebracht wird. Jeder Vorsprungabschnitt 12a und jeder Vertiefungsabschnitt 12b sind bogenförmig ausgebildet, um ineinander einzugreifen, damit die Rundheit eines Außenumfangs der kreisförmigen Form, die durch ein Verbinden der geteilten Kerne 12 gebildet wird, sichergestellt ist. Indem die Vorsprungabschnitte 12a und die Vertiefungsabschnitte 12b bogenförmig ausgebildet sind, wird ein Oberflächenmaß zwischen dem Vorsprungabschnitt 12a und dem Vertiefungsabschnitt 12b vergrößert, um den magnetischen Widerstand zu verringern. Jede geteilte Oberfläche des geteilten Kerns 12, die entweder bei einer inneren oder einer äußeren Umfangsseite angeordnet ist, ist mit Ausnahme des Vorsprungabschnitts 12a und des Vertiefungsabschnitts 12b so ausgebildet, dass sie flach ist. Jeder geteilte Kern 12 nimmt einen radialen Druck von der Kernhalteeinrichtung 16 auf, die bei einer diamagnetischen Seite angeordnet ist, wobei der Druck es jedem geteilten Kern 12 ermöglicht, bei geteilten Oberflächen in einer Umfangsrichtung in gegenseitigem Kontakt zu kommen. Dementsprechend stoßen die geteilten Kerne 12 gegeneinander, wobei hierdurch die geteilten Kerne 12 fest integriert sind.
Das isolierende Element 13 ist ein trommelförmiges Element, das zwischen einer Spule 14, dem Statorkern 11 und dem Sammelring 15 eine elektrische Isolierung bereitstellt, wobei es bei dem Zahnabschnitt 11a des Statorkerns 11 angebracht ist (siehe 1 bis 3). Das schwingungsdämpfende Element 17 ist bei jedem Spulenendabschnitt zwischen dem isolierenden Element 13 und dem Zahnabschnitt 11a angeordnet. Hierbei bezeichnet der Spulenendabschnitt einen Abschnitt, der bei beiden axialen Oberflächen des Statorkerns 11 angeordnet ist.
Das schwingungsdämpfende Element 17 absorbiert Schwingungen des Statorkerns 11 bei jedem Spulenendabschnitt zwischen dem Statorkern 11 und der Spule 14 (siehe 1 und 3). Das schwingungsdämpfende Element 17 umfasst ein Material mit einer Schwingungsdämpfungseigenschaft, wie bspw. Gummi. Gemäß 3 ist das schwingungsdämpfende Element 17 bei jedem Spulenendabschnitt zwischen dem Statorkern 11 und dem isolierenden Element 13 angeordnet. Die Position des schwingungsdämpfenden Elements 17 ist jedoch nicht auf den Spulenendabschnitt zwischen dem Statorkern 11 und dem isolierenden Element 13 begrenzt, wie es in 3 gezeigt ist. Wie es in 12 gezeigt ist, kann das schwingungsdämpfende Element 17 bei jedem Spulenendabschnitt zwischen dem isolierenden Element 13 und der Spule 14 angeordnet sein. Es ist wünschenswert, dass das schwingungsdämpfende Element 17 ein Material umfasst, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, um eine Wärmeableitung der Spule 14 zu vereinfachen. Ferner ist es wünschenswert, dass das schwingungsdämpfende Element 17 ein Material umfasst, das eine elektrische Isolationseigenschaft aufweist, um die Isolation zwischen der Spule 14 und dem Statorkern 11 sicherzustellen. Ebenso kann das schwingungsdämpfende Element 17 aufgebaut werden, indem mehrere Schwingungsdämpfungsmaterialien und elektrische Isolationsmaterialien geschichtet werden, und es kann aufgebaut sein, indem die Schwingungsdämpfungsmaterialien und die elektrischen Isolationsmaterialien mit dem Statorkern 11 integral ausgebildet werden. In 3 ist jedes schwingungsdämpfende Element 17 zwischen dem Statorkern 11 und der Spule 14 angeordnet. Es ist jedoch möglich, die Schwingungsdämpfungsfunktion zu erreichen, indem ein mechanischer Aufbau ohne Verwendung der schwingungsdämpfenden Elemente 17 bereitgestellt wird. Bspw. werden an Stelle der schwingungsdämpfenden Element 17 elastische herausragende Elemente, die sich von dem isolierenden Element 13 erstrecken, auf Oberflächen des isolierenden Elements 13 bereitgestellt, die bei einer Seite des Statorkerns 11 angeordnet sind.
Die Spule 14 ist aus einem Draht mit einer dielektrischen Beschichtung auf seiner Oberfläche gebildet und ist aufgebaut, indem der Draht um einen Außenumfang des isolierenden Elements 13, das bei dem Statorkern 11 angebracht ist, gewickelt wird (siehe 1 bis 3). Der Draht wird aus beiden Enden der Spule 14 herausgezogen, um mit dem entsprechenden Sammelring 15 elektrisch und mechanisch verbunden zu werden.
Der Sammelring 15 ist ein ringförmiges leitfähiges Element, das mit der Spule 14 verbunden ist (siehe 1 und 3). Die Sammelringe 15 sind bei äußeren Umfangsseiten der Spule 14 angeordnet und an dem isolierenden Element 13 in einer Art und Weise angebracht, dass der Sammelring 15 von einer Motorachsenrichtung eingefügt wird. Die Sammelringe 15 sind gegeneinander isoliert. Jeder Sammelring 15 ist elektrisch mit einem (nicht gezeigten) Anschluss verbunden, der sich bei einer Außenseite einer Motorabdeckung 14 befindet.
Die Kernhalteeinrichtung 16 ist eine ringförmige Halteeinrichtung bzw. Halterung, die den Statorkern 11, der aufgebaut ist, indem die Vielzahl von geteilten Kernen 12 verbunden wird, um die ringförmige Form zu bilden, bei der äußeren Umfangsseite oder bei einer Seite der Motorachsenrichtung hält (siehe 1 bis 4). Die Kernhalteeinrichtung 16 ist an der Motorabdeckung 41 mittels eines Bolzens bzw. einer Schraube 42 fixiert. Die Motorabdeckung 41 ist an einem Kraftmaschinengehäuse 46 mittels eines Bolzens bzw. einer Schraube 48 fixiert. Der (nicht gezeigte) Anschluss ist bei einer Außenseite der Motorabdeckung 41 mittels eines Bolzens bzw. einer Schraube 44 angebracht.
Der Rotor 20 ist ein Innentyprotor, der bei dem Innenumfang des Stators 10 mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist (siehe 1 sowie 6 bis 9). Der Rotor 20 weist einen Rotorkern 21, Dauermagnete 22, Endplatten 23a und 23b, Fixierstifte 24 und ein Formharz 25 auf.
Der Rotorkern 21 ist ein Kern, der aufgebaut ist, indem bogenförmige Einheitskerne 21a bis 21g gewunden und geschichtet werden. Die Dauermagnete 22 werden in ein jeweiliges Magnetanbringloch 21h eingefügt, das bei dem Rotorkern 21 ausgebildet ist. Die Endplatten 23a und 23b werden für ein Verbinden von Lagen der Einheitskerne 21a bis 21g verwendet und sind bei beiden axialen Seiten des Rotorkerns 21 über das Formharz 25 angeordnet. Jeder Fixierstift 24 ist in Durchgangslöcher, die bei den Endplatten 23a und 23b ausgebildet sind, einem Durchgangsloch, das in dem Formharz 25 ausgebildet ist, sowie einem Durchgangsloch 21i, das bei dem Rotorkern 21 ausgebildet ist, eingefügt. Ferner fixiert der Fixierstift 24 integral die Endplatten 23a und 23b, das Formharz 25, den Dauermagneten 22 und den Rotorkern 21, indem er an beiden zugehörigen Enden gequetscht bzw. gebördelt wird. Die Positionen der Lagen des Rotorkerns 21 werden unter Verwendung der Fixierstifte 24 gehalten, wobei es somit möglich ist, den Rotorkern 21 herzustellen, der eine hervorragende Zentrifugalkraftwiderstandsfähigkeit aufweist.
Das Formharz 25 füllt einen Raum, der zwischen einer Oberfläche des Rotorkerns 21, der einen axialen Höhenunterschied 21p aufweist, und der gegenüberliegenden Endplatte 23a definiert ist, und füllt ebenso einen anderen Raum, der zwischen der anderen Oberfläche des Rotorkerns 21, der einen axialen Höhenunterschied 21p aufweist, und der gegenüberliegenden Endplatte 23b definiert ist. Das Formharz 25 wird durch Formen bzw. Pressen gebildet. Oberflächen des Formharzes 25, die in Kontakt mit den Endplatten 23a und 23b sind, werden so gebildet, dass sie senkrecht zu der axialen Richtung liegen. Eine umfängliche oder radiale Nut oder ein umfänglicher oder radialer Vertiefungsabschnitt kann bei den Oberflächen des Formharzes 25 bereitgestellt werden, die in Kontakt mit den Endplatten 23a und 23b sind. Ferner kann das Formharz 25 eingespritzt werden, um einen Raum zwischen einer inneren Oberfläche jeweiliger Magnetanbringlöcher 21 und dem darin eingefügten Dauermagneten zu füllen. In 6 ist das Formharz 25 getrennt von den Endplatten 23a und 23b und einem Radelement 34 ausgebildet. In Abhängigkeit von der Größe des Motors kann das Formharz 25 jedoch integral mit den Endplatten 23a und 23b sowie dem Rad 34 ausgebildet sein, um bei einer Welle 32 fixiert gehalten zu werden.
Die Endplatte 23b ist integral an dem Radelement 34 mittels einer Vielzahl von Bolzen bzw. Schrauben 35 fixiert. In dem Radelement 34 ist ein eingepasster Abschnitt 34b bereitgestellt, um eine Position einer Rotormitte zu bestimmen. Eine Vielzahl von Anbringlöchern 34a ist bei der inneren Umfangsseite des eingepassten Abschnitts 34b bereitgestellt. Die Anbringlöcher 34a werden an einer Kurbelwelle 31 über die Welle 34 mittels Bolzen bzw. Schrauben 33 befestigt.
Als nächstes sind Einzelheiten des Rotorkerns 21 nachstehend beschrieben.
Der Rotorkern 21 ist ausgelegt, um n Pole in einem Gesamtumfang des Rotors 20 des Motors 1 als eine drehende Maschine (n: Vielfaches von 2) zu bilden. In dem in 7 gezeigten Fall weist die drehende Maschine 20 Pole auf. Jeder Einheitskern 21a bis 21g weist drei Pole auf. Im Allgemeinen weist jeder Einheitskern 21a bis 21g M Pole auf (M: natürliche Zahl ausschließlich Teilern von n). Die Einheitskerne 21a bis 21g werden in einer kontinuierlichen Form ausgebildet, indem eine Stahlplatte, die in einer Bandform ausgebildet ist, wie bspw. ein Siliziumstahlband, ausgestanzt wird. Somit ist es, um die Breite W des Stahlbandes zu verschmälern, wünschenswert, eine geringere Anzahl von Polen in jedem Einheitskern 21a bis 21g zu haben.
Verbindungsabschnitte mit einer Breite von näherungsweise 0,5 bis 5 (mm) sind zwischen jedem Einheitskern 21a bis 21g und dem benachbarten Einheitskernen ausgebildet. Die Breite jedes Verbindungsabschnitts, 0,5 bis 5 (mm), wird durch eine Plattendicke t (mm) der bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g, der Anzahl von Polen M, einem Durchmesser der drehenden Maschine und dergleichen bestimmt. In vielen Fällen ist die Breite auf näherungsweise 1 bis 3 (mm) eingestellt.
In Endabschnitten jedes Einheitskerns 21a bis 21g ist ein Vorsprungabschnitt 21j bei einem Ende ausgebildet und ein Vertiefungsabschnitt 21k ist bei dem anderen Ende ausgebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 sind der Vorsprungabschnitt 21j und der Vertiefungsabschnitt 21k in Halbkreisen ausgebildet. Wenn die vorliegende Erfindung ausgeführt wird, ist es wünschenswert, den Aufbau des Rotorkerns 21 zu verwenden, bei dem die Einheitskerne 21a bis 21g spontan miteinander kombiniert werden, wenn die Einheitskerne 21a bis 21g bei den Verbindungsabschnitten gebogen werden. Somit ist es wünschenswert, die Vorsprungs- und Vertiefungsabschnitte 21j und 21k zusätzlich zu dem Halbkreis in spitz zulaufenden Formen, wie bspw. einem Dreieck, auszubilden. Auf jeden Fall ist es wünschenswert, die Vorsprungs- und Vertiefungsabschnitte 21j und 21k so auszubilden, dass der magnetische Widerstand von magnetischen Pfaden, die zwischen den benachbarten Einheitskernen 21a bis 21g oder einem jeweiligen Dauermagneten 22 und dem Stator gebildet werden, zu verringern.
In jedem bogenförmigen Einheitskern 21a bis 21g ist die Anzahl von Polen auf M eingestellt, wobei M Magnetanbringlöcher 21h in den bogenförmigen Einheitskernen 21a bis 21g ausgebildet sind. Durchgangslöcher 21i sind zum Anbringen der Fixierstifte 24 entsprechend den Magnetanbringlöchern 21h ausgebildet. Genauer gesagt ist jedes Durchgangsloch 21i bei einer in 8 gezeigten Position Φ1 ausgebildet, die auf einer Linie liegt, die sich von einer Mitte eines Kreises, der durch die Einheitskerne 21a bis 21g gebildet wird, zu einer wesentlichen Mitte des entsprechenden Magnetanbringloches 21h in einer radialen Richtung erstreckt. Die Position des Durchgangsloches 21i sollte so weit wie möglich von dem Magnetanbringloch 21h entfernt sein, und das Durchgangsloch 21i sollte so ausgebildet sein, dass es den Einheitskernen 21a bis 21g ermöglicht, die mechanische Stärke zu erreichen.
In jedem bogenförmigen Einheitskern 21a bis 21g sind Aussparungsvertiefungsabschnitte 21m bei einer gegenüberliegenden Seite des Stators 10 ausgebildet, um die Einheitskerne 21a bis 21g aufzunehmen. Die Aussparungsvertiefungsabschnitte 21m werden verwendet, um die Lagen der Einheitskerne 21a bis 21g, die in einer Bandform ausgebildet sind, wenn die Einheitskerne 21a bis 21g gewunden und geschichtet sind, hineinzuziehen und sequentiell zusammenzubauen. Jeder Aussparungsvertiefungsabschnitt 21m ist bei einer geeigneten Position ausgebildet, so dass eine Stärke einer Umgebung des Durchgangsloches 21i, die eine durch Umdrehungen verursachte Zentrifugalkraft aufnimmt, die auf die Einheitskerne 21a bis 21g wirkt, durch das Ausbilden des Aussparungsvertiefungsabschnittes 21m nicht beeinflusst wird. Bspw. kann der Aussparungsvertiefungsabschnitt 21m bei einer in 8 gezeigten Position Φ2 ausgebildet sein, die auf einer Linie liegt, die sich von einer Mitte eines Kreises, der durch die Einheitskerne 21a bis 21g gebildet wird, zu einer Mitte zwischen jedem Einheitskern und dem benachbarten Einheitskern in einer radialen Richtung erstreckt.
Die Lagen der bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, werden wie nachstehend beschrieben zusammengebaut. Ein Spitzenende einer ersten Lage der bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g wird bei einem Ende eines (nicht gezeigten) käfigartigen Drehrahmens, das in Eingriff mit den Aussparungsvertiefungsabschnitten 21m ist, mittels eines Magneten oder dergleichen fixiert. Zu diesem Zeitpunkt wird die axiale Bewegungsgröße der Schichtungswindung X auf : X = θ·t/360 (θ: der Winkel, mit dem Lagen gewunden werden, t: Dicke der Einheitskerne) eingestellt.
Wenn die Lagen der Einheitskerne 21a bis 21g in der axialen Richtung der Schichtungswindung eine beliebige bestimmte Anzahl von Malen in der vorstehend beschriebenen Art und Weise geschichtet sind (wie es in 7 gezeigt ist, wird die Schichtung ausgeführt, indem der (nicht gezeigte) käfigartige Drehrahmen nach rechts in dem Ausführungsbeispiel 1 gedreht wird), sind der erste Einheitskern 21a und der Einheitskern 21g um ein Drittel eines jeweiligen Einheitskerns überlappt. Dieses Überlappen verursacht jedes Mal, wenn die Lage des Rotorkerns 21 geschichtet wird, eine Phasenverschiebung. Das heißt, die überlappte Position der bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g wird jedesmal verschoben, wenn die Schichtung ausgeführt wird, wobei die Rotorkernschichtung in einem Zickzackmuster gebildet wird.
Da die drehende Maschine n Pole (n: Vielfaches von 2) aufweist und die Anzahl von Polen jedes Einheitskerns 21a bis 21g auf M eingestellt ist, die eine beliebige natürliche Zahl mit Ausnahme der Teiler von n ist, wird die Zickzackschichtung gebildet. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Schichtung abgeschlossen, sobald die axiale Bewegungsgröße der Schichtungswindung X der Einheitskerne 21a bis 21g einen spezifischen Wert erreicht. Es ist wünschenswert, dass eine Endposition der Schichtungswindung zu einer Position gelangt, die mit dem Spitzenendabschnitt der ersten Lage der bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g in Kontakt ist, um die Gesamtform des Rotors 20 auszugleichen.
Als nächstes ist das Ergebnis der Geräusch- und Schwingungsmessung beschrieben. Bei der Messung werden Motoren verwendet, die den Stator gemäß dem Stand der Technik verwenden und den Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 verwenden, und die Anzahl von Motorumdrehungen wird verändert. In 10 ist ein Graph gezeigt, der das Ergebnis der radialen Geräuschmessung zeigt, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen verändert wird. In 11 ist ein Graph gezeigt, der das Ergebnis der radialen Schwingungsmessung zeigt, wenn die Anzahl von Motorumdrehungen verändert wird. Der Stator gemäß dem Stand der Technik (siehe 14) weist einen Statorkern auf, der geteilte Kerne umfasst und die schwingungsdämpfenden Elemente 17 nicht umfasst, die in dem Stator (siehe 3) gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet werden.
Der Motor, der den Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet (siehe 3), weist keinen Spitzenwert, der als ein Resonanzpunkt beobachtet wird, bei einer Motorumdrehung von 1000 bis 3000 Upm auf, die im Allgemeinen verwendet wird. Die Schwingungen und Geräusche werden im Vergleich zu dem Motor, der den Stator gemäß dem Stand der Technik verwendet (siehe 14), deutlich verringert.
Hierbei treten Schwingungen einer zwischen dem Rotor und dem Stator wirkenden Anziehungskraft aufgrund einer Elektrifizierung oder von Rotordrehungen auf und Schwingungen treten in dem Statorkern auf. Insbesondere treten, wenn der Statorkern mittels einer Kernhalteeinrichtung 116, die in 14 bei einer Seite gezeigt ist, bei einem Gehäuse gehalten wird, die Schwingungen, die den fixierten Punkt des Statorkerns als einen Haltepunkt verwenden, d.h. die Schwingungen mit einer axialen (eine vertikale Richtung gemäß 14) Komponente in dem Statorkern 11 auf. Eine der Maßnahmen zum Dämpfen derartiger Schwingungen ist eine Verbesserung der Steifigkeit jedes Bauelements. Wie es bei dem Stator gemäß dem Stand der Technik (siehe 14) beobachtet wird, ist eine Spule 114 eng um jeden geteilten Kern über ein isolierendes Element 113 in einem Motor mit einem Statorkern 111, der durch die geteilten Kerne aufgebaut ist, gewickelt. Zusätzlich ist, um den Spulenfüllfaktor der Spule 114 zu vergrößern, die Spule 114 mit einer hohen Spannung gewickelt. Dementsprechend sind der Statorkern 111 und die Spule 114 im Wesentlichen integriert. Ferner werden in dem Stator gemäß dem Stand der Technik (siehe 14) die geteilten Kerne gehalten und integriert, um die mechanische Stärke sicherzustellen. Als Ergebnis erhält der Stator gemäß dem Stand der Technik eine hohe Steifigkeit. In diesem Zustand verursacht, wenn die Schwingungen in dem Statorkern 111 in Reaktion auf die Schwankungen der auf den Statorkern 111 wirkenden Anziehungskraft auftreten, ein mit einer hohen Steifigkeit integrierter Stator 110 Resonanzbewegungen. Somit tritt ein lautes Geräusch auf. Ebenso ist der Stator gemäß dem Stand der Technik (siehe 14) ausgebildet, um eine hohe Steifigkeit aufzuweisen, wobei somit der Zusammenbau kompliziert ist und das Gewicht und die Kosten vergrößert werden. Demgegenüber sind in dem Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 (siehe 3) die schwingungsdämpfenden Elemente 17 bei den Spulenendabschnitten bereitgestellt, wobei es somit möglich ist, die axialen Schwingungen ohne Verschlechterung des Spulenfüllfaktors auf effektive Weise zu dämpfen. Des Weiteren ist bei dem Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 (siehe 3) die Verbesserung der Steifigkeit der strukturellen Bauelemente nicht erforderlich, wobei es somit möglich ist, die Größe zu verringern.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist es möglich, das Geräusch des Motors zu verringern. Dies ist der Fall, da die Schwingungen des Statorkerns 11 durch die schwingungsdämpfenden Elemente 17, die zwischen der Spule und den Kernen angeordnet sind, schnell gedämpft werden. Somit werden die Schwingungen des Statorkerns 11 eigentlich verhindert.
Ferner wird die Ausgabe des Motors verbessert und es ist möglich, Verringerungen hinsichtlich der Größe, des Gewichts und der Kosten zu erreichen. Da es möglich ist, die Schwingungen und die Geräusche durch die schwingungsdämpfenden Elemente 17 zu verringern, ist die Verbesserung der Steifigkeit der strukturellen Bauelemente nicht erforderlich. Somit ist es möglich, die Verringerungen hinsichtlich der Größe und des Gewichts zu erreichen. Ebenso ist es möglich, die thermische Leitfähigkeit mit den schwingungsdämpfenden Elementen 17 zu verbessern, wobei somit die Wärmeableitung der Spule 14 vereinfacht wird. Dementsprechend ist es möglich den Einschaltstrom und die Spulenstromdichte zu vergrößern. Folglich ist es möglich, die Ausgabe zu verbessern und die Größe und das Gewicht zu verringern.
Des Weiteren ist es möglich, einen preiswerten Motor zu erhalten. Höhenunterschiede 21p, die bei den beiden axialen Endoberflächen des Rotorkerns 21 angeordnet sind, werden durch das Formharz 25 gefüllt, wobei es somit möglich ist, die Formen der Endplatten 23a und 23b zu vereinfachen. Folglich werden die Herstellungskosten verringert.
Ebenso werden die Funktionen der herkömmlichen Bauelemente durch das Formharz erreicht, wobei somit die Anzahl von Bauelementen verringert wird. Dementsprechend ist es möglich, die Kosten für die strukturellen Bauelemente zu verringern.
Weiterhin wird das Formharz 25 in jedes Magnetanbringloch 21h eingespritzt, um die Räume zwischen der Innenoberfläche des Magnetanbringloches 21h und dem darin angeordneten Dauermagneten 22 zu füllen, wobei es möglich ist, den Dauermagneten 22 hierdurch zu fixieren.
Weiterhin ist der Rotorkern 21 aufgebaut, indem die bogenförmigen Einheitskerne 21a bis 21g geschichtet und gewunden werden, wobei somit die Materialausbeute im Vergleich zu einer Herstellung eines einheitlichen kreisförmigen Rotorkerns verbessert wird.
Weiterhin wird die axiale Bewegungsgröße des Windens der Einheitskerne 21a bis 21g auf X = θ·t/360 (θ: der Winkel, mit dem Lagen gewunden werden, t: Dicke der Einheitskerne) eingestellt, wobei somit die axiale Bewegungsgröße des Windens der Einheitskerne 21a bis 21g bei dem gesamten Umfang ausgeglichen wird. Als Ergebnis ist es möglich, Ausrichtungsfehler auf Grund der axialen Schichtung, wie bspw. Ausrichtungsfehler des Magnetanbringloches 21h, des Durchgangsloches 21i und dergleichen, zu minimieren.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist der Aufbau des Stators 10 und des Rotors 20 des Motors 1, der ein Innenrotortypmotor ist, beschrieben. Es ist jedoch möglich, den Aufbau auf einen Außenrotortypmotor anzuwenden. Ebenso ist in den 1 bis 9 ein Motor, der in einem Hybridfahrzeug verwendet wird, als ein Beispiel beschrieben. Die Verwendung des Motors ist jedoch nicht auf das Beispiel begrenzt.
Die Prinzipien der bevorzugten Ausführungsbeispiele und Betriebsarten der vorliegenden Erfindung sind in der vorstehenden Beschreibung beschrieben worden. Die Erfindung, die geschützt werden soll, ist jedoch nicht dahingehend auszulegen, dass sie auf die spezifischen offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Ferner ist das hier beschriebene Ausführungsbeispiel eher als Veranschaulichung als als Einschränkung zu betrachten. Variationen und Änderungen können durch Dritte ausgeführt werden und Äquivalente können verwendet werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dementsprechend ist es ausdrücklich beabsichtigt, dass alle derartigen Variationen, Änderungen und Äquivalente, die in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den Patentansprüchen definiert ist, hierdurch umfasst sind.
Ein Motor umfasst einen Stator mit einem Statorkern, um den eine Spule gewickelt ist, und ein schwingungsdämpfendes Element, das zwischen der Spule und dem Statorkern bereitgestellt ist.

Claims

Motor (1) mit: einem Stator (10) mit einem Statorkern (11), um den eine Spule (14) gewickelt ist, und einem schwingungsdämpfenden Element (17), das zwischen der Spule (14) und dem Statorkern (11) bereitgestellt ist.
Motor (1) nach Anspruch 1, mit: einem isolierenden Element (13), das zwischen der Spule (14) und dem Statorkern (11) angeordnet ist, wobei das schwingungsdämpfende Element (17) zwischen dem Statorkern (11) und dem isolierenden Element (13) bereitgestellt ist.
Motor (1) nach Anspruch 1, mit: einem isolierenden Element (13), das zwischen der Spule (14) und dem Statorkern (11) angeordnet ist, wobei das schwingungsdämpfende Element (17) zwischen der Spule (14) und dem isolierenden Element (13) bereitgestellt ist.
Motor (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei das schwingungsdämpfende Element (17) in einer Menge von zwei bereitgestellt ist, die bei Spulenendabschnitten zwischen der Spule (14) und dem Statorkern (11) und beiden axialen Oberflächen des Statorkerns (11) angeordnet sind.
Motor (1) nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, mit: geteilten Kernen (12), die jeweils einen Jochabschnitt (11b) aufweisen, der sich in eine Richtung erstreckt, die eine Umfangsrichtung des Statorkerns (11) schneidet, wobei die geteilten Kerne (12) über die Jochabschnitte (11b) verbunden sind, um den Statorkern (11) zu bilden.