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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehrere Magnetpole aufweisenden Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine und auf ein Herstellungsverfahren eines solchen Rotors.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In Bezug auf einen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, der mehrere Permanentmagnete an der Umfangsfläche eines laminierten Eisenkerns aufweist, der an der Umfangsfläche der Rotorwelle befestigt ist, wurde bereits eine Konfiguration vorgeschlagen, bei der beide Achsenrichtungsenden jedes Permanentmagneten mit einer Abdeckung aus einem nicht-magnetischen Material abgedeckt sind (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Bei dem herkömmlichen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, ist die nicht-magnetische Abdeckung, die an dem Rotor vorgesehen ist, an dem Permanentmagneten mit Hilfe eines Klebestoffs befestigt. Bei dem herkömmlichen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, die auf die zuvor beschriebene Art und Weise konfiguriert ist, kann die Position des Permanentmagneten in der Umfangsrichtung des Rotors sicher festgelegt werden, indem der laminierte Eisenkern und der Permanentmagnet aneinander befestigt werden, und indem der Permanentmagnet und die Abdeckung aneinander befestigt werden.
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Als alternativer herkömmlicher Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine wurde zudem bereits eine Konfiguration beschrieben, bei der die Permanentmagneten an der Umfangsfläche eines Jochs angeordnet sind, wobei die Außenflächen der Permanentmagneten mit einem Befestigungsring aus einem nicht-magnetischen Material abgedeckt sind, und der Befestigungsring mit Hilfe eines Befestigungselementes, wie beispielsweise ein Bolzen, an das Joch gedrückt und befestigt wird, und zwar in einer Richtung vom Umfang zur radialen Innenseite des Jochs (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
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Bei dem herkömmlichen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, die in dem Patentdokument 2 offenbart ist, wird der Befestigungsring von dem Umfang des Jochs in das Joch gedrückt, und es wird eine Haltekraft auf den Permanentmagneten ausgeübt, so dass die Position des Permanentmagneten in der Umfangsrichtung gesichert ist.
- [Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP 2001-025193 A
- [Patentdokument 2] Offengelegtes japanisches Gebrauchsmuster Nr. JP S55-120285 U
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Im Falle des herkömmlichen Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine) der im Patentdokument 1 beschrieben ist, kann die Position des Permanentmagneten in der Umfangsrichtung nicht sicher fixiert werden, während der Klebstoff härtet oder wenn dieser keine ausreichende Haftkraft aufweist. Die Position in der Umfangsrichtung des Permanentmagneten hat einen wesentlichen Einfluss auf das Cogging Torque der umlaufenden elektrischen Maschine; entsprechend bestand ein Problem dahingehend, dass, wenn die Position in der Umfangsrichtung des Permanentmagneten nicht an einer vorbestimmten Position fixiert werden kann, eine Verschlechterung oder Fluktuation des Cogging Torque hervorgerufen wird, so dass Vibrationen oder Geräusche bei der umlaufenden elektrischen Maschine auftreten.
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Bei dem herkömmlichen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, der im Patentdokument 2 offenbart ist, ist ein Befestigungselement zum Befestigen des Befestigungsrings erforderlich, wie beispielsweise ein Bolzen; entsprechend werden die Materialkosten, die Verarbeitungskosten und dergleichen höher. Zudem ist es erforderlich, den Raum zwischen dem Permanentmagneten größer als die Größe des Befestigungselementes auszubilden; entsprechend wird das Moment verschlechtert, wenn nicht die physikalische Konstitution der umlaufenden elektrischen Maschine geändert wird. Zudem verursacht eine Kompensation der Verschlechterung des Momentes die physische Vergrößerung der umlaufenden elektrischen Maschine, beispielsweise die Abmessung der Welle der umlaufenden elektrischen Maschine.
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Die
JP 2003/299279 A ist ein Dokument des Stands der Technik, das den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet. Weiteren Stand der Technik bilden die
US 6750580 B2 ,
JP S63-023543 A ,
WO 2007/133499 A2 ,
DE 29 510 521 U1 ,
EP 0 212 552 A2 ,
US 5140210 A ,
US 2002/0101126 A1 ,
JP 2001/169485 A ,
US 5760520 A ,
JP 2006/353063 A ,
JP 2004/173341 A ,
US 4617726 A ,
DE 199 03 251 A1 ,
FR 2853155 A1 ,
JP H06-245418 A ,
JP 2002/204540 A ,
JP 2007/236160 A und
JP 2004/343817 A .
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme des herkömmlichen Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine lösen; es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine zu schaffen, bei der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht wird, und der weder eine physikalische Vergrößerung noch eine Erhöhung der Kosten nach sich zieht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht, einfach und ohne höhere Kosten hergestellt werden kann.
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Ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der mehrere Magnetpole aufweist, die an einem Rotoreisenkern befestigt und in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns voneinander beabstandet angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen rohrförmigen, nicht-magnetischen Ring aufweist, der an Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen befestigt ist, und dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Ring mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, die an die entsprechenden Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen anstoßen.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der mehrere Magnetpole aufweist, die an einem Rotoreisenkern befestigt und in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns voneinander beabstandet angeordnet sind, und einen nicht-magnetischen Ring umfasst, der mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, die an die entsprechenden Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen anstoßen, ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte des Befestigens eines rohrförmigen, nicht-magnetischen Rings mit mehreren Innendurchmesserwölbungsbereichen an Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des befestigten, nicht-magnetischen Rings umfasst, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der mehrere Magnetpole, die an einem Rotoreisenkern befestigt und in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns voneinander beabstandet angeordnet sind, und einen nicht-magnetischen Ring umfasst, der mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, die an die entsprechenden Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen anstoßen, ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte des Aufpressens eines in etwa zylindrischen, nicht-magnetischen Rings auf Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des aufgepressten, nicht-magnetischen Rings umfasst, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt, und dadurch gekennzeichnet, dass der in etwa zylindrische, nicht-magnetische Ring aufgrund des Aufpressens derart deformiert wird, dass die Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen des nicht-magnetischen Rings erzeugt wird.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung, der mehrere Magnetpole, die an einem Rotoreisenkern befestigt und in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns voneinander beabstandet angeordnet sind, und einen nicht-magnetischen Ring umfasst, der mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, die an die entsprechenden Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen anstoßen, ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte des Aufschrumpfens eines in etwa zylindrischen, nicht-magnetischen Rings auf Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des aufgeschrumpften, nicht-magnetischen Rings umfasst, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt, und dadurch gekennzeichnet, dass der in etwa zylindrische, nicht-magnetische Ring aufgrund des Aufschrumpfens derart deformiert wird, dass die Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen des nicht-magnetischen Rings erzeugt wird.
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Bei einem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Magnetpolen sicher an vorbestimmten Positionen an dem Rotor befestigt werden, da ein nicht-magnetischer Ring mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, die an die entsprechenden Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen anstoßen; entsprechend wird eine umlaufende elektrische Maschine erzeugt, bei der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht wird, und die weder mit einer physikalischen Vergrößerung noch mit höheren Kosten einhergeht.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Befestigens eines rohrförmigen, nicht-magnetischen Rings, der mehrere Innendurchmesserwölbungsbereiche aufweist, an Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des befestigten, nicht-magnetischen Rings, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt; entsprechend kann eine umlaufende elektrische Maschine einfach hergestellt werden, bei der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht wird, und die weder mit einer physikalischen Vergrößerung noch mit höheren Kosten einhergeht.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Aufpressens eines in etwa zylindrischen, nicht-magnetischen Rings auf Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des aufgepressten, nicht-magnetischen Rings, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt, und der in etwa zylindrische, nicht-magnetische Ring wird aufgrund des Aufpressens derart deformiert, dass die Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen des nicht-magnetischen Rings erzeugt wird; entsprechend kann der nicht-magnetische Ring mit der Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen einfach hergestellt werden, wobei eine umlaufende elektrische Maschine einfach hergestellt werden kann, bei der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht wird, und die weder mit einer physikalischen Vergrößerung, noch mit höheren Kosten einhergeht.
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Ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Aufschrumpfens eines in etwa zylindrischen, nicht-magnetischen Rings auf Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen und des Ausbildens eines sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs an wenigstens einem der Achsenrichtungsendbereiche des aufgeschrumpften, nicht-magnetischen Rings, der sich einwärts in der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings erstreckt, und der in etwa zylindrische, nicht-magnetische Ring wird aufgrund des Aufschrumpfens derart deformiert, dass die Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen des nicht-magnetischen Rings erzeugt wird; entsprechend kann der nicht-magnetische Ring mit der Mehrzahl von Innendurchmesserwölbungsbereichen einfach hergestellt werden, so dass auch eine umlaufende elektrische Maschine einfach hergestellt werden kann, bei der weder eine Verschlechterung noch eine Fluktuation des Cogging Torque verursacht wird, und die weder mit einer physikalischen Vergrößerung noch mit höheren Kosten einhergeht.
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Die zuvor genannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine erläuternde Längsschnittansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine erläuternde Querschnittsansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine teilweise vergrößerte erläuternde Querschnittsansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine erläuternde Ansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im nicht montierten Zustand;
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9 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 ist eine erläuternde Längsschnittansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 ist ein Satz von erläuternden Ansichten, die einen nicht magnetischen Ring des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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13 ist eine erläuternde Längsschnittansicht des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
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14 ist eine erläuternde Längsschnittansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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15 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären eines Herstellungsverfahrens für einen Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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16 ist ein Satz von erläuternden Ansichten zum Erklären des Herstellungsverfahrens eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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17 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären eines Herstellungsverfahrens eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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18 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären eines Herstellungsverfahrens eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 ist eine erläuternde Längsschnittansicht, die den Rotor zeigt; 3 ist eine erläuternde Querschnittsansicht, die den Rotor zeigt. Gemäß den 1 und 2 ist eine Rotorwelle 1 einer umlaufenden elektrischen Maschine drehbar mit Hilfe von Lagern (nicht dargestellt) gehalten, die jeweils in einem Paar von Haltern (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Ein Rotoreisenkern 2, der rohrförmig mit ringförmigen magnetischen dünnen Platten, die in der radialen Richtung laminiert sind, konfiguriert ist, und die Rotorwelle 1, die in das zentrale Durchgangsloch des Rotoreisenkerns 2 mit Hilfe eines Verfahrens zum Erzeugen einer Presspassung oder dergleichen eingesetzt ist, sind integral miteinander verbunden.
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Eine Endplatte 21 ist an einem Ende in Achsenrichtung des Rotoreisenkerns 2 mittels Crimpen oder dergleichen befestigt. Wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, ist der Rotoreisenkern 2 derart ausgebildet, dass sein Querschnitt eine Form eines regelmäßigen Zehnecks aufweist, und ist an seiner Außenumfangsfläche mit zehn Magnetpolbefestigungsbereichen 22 versehen, die aus rechteckigen flachen Flächen gebildet sind, die sich jeweils in der Achsenrichtung des Rotoreisenkerns 2 erstrecken.
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Ein Magnetpol 3, der aus einem Permanentmagneten ausgebildet ist, umfasst eine Bodenfläche, die aus der rechteckigen flachen Fläche ausgebildet ist, vier Seitenflächen, die aus flachen Flächen ausgebildet sind, die sich nahezu senkrecht zu der Bodenfläche erstrecken, und eine Außenumfangsfläche, die mit den Seitenflächen verbunden und in etwa bogenförmig in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns 2 ausgebildet ist. Zehn Magnetpole 3 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau sind an dem Rotoreisenkern 2 derart befestigt, dass ihre entsprechenden Bodenflächen mit Hilfe eines Klebstoffs an die entsprechenden Magnetpolbefestigungsbereiche 22 des Rotoreisenkerns 2 geklebt sind. Diese zehn Magnetpole sind in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns 2 in Bezug auf die Mittelachse der Rotorwelle 1 gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet, wobei Spalte 10 zwischen diesen ausgebildet sind.
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Ein nicht-magnetischer Ring 4, der aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, bei dem es sich um ein nicht-magnetisches Material handelt, ist derart befestigt, dass er die Außenumfangsflächen der zehn Magnetpole 3, die an dem Rotoreisenkern 2 befestigt sind, abdeckt. Der nicht-magnetische Ring 4 umfasst so viele Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 wie Magnetpole 3 und hat einen rohrförmigen Körper, wobei dieser Innendurchmesserwölbungsbereich 41 sanfte Kantenlinien desselben bilden, deren Querschnitt etwa die Form eines regelmäßigen Zehnecks aufweist.
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Die Innenfläche des nicht-magnetischen Rings 4 berührt die entsprechenden Außenumfangsflächen der Magnetpole 3, wodurch eine Vorspannungskraft auf jeden der Magnetpole 3 ausgeübt wird, die einwärts der radialen Richtung des nicht-magnetischen Rings 4 wirkt. Zudem ist der nicht-magnetische Ring 4 derart konfiguriert, dass Bereiche 42 mit kleinem Durchmesser an den entsprechenden Positionen ausgebildet sind, die in etwa den Mitten zwischen den Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 entsprechen, und die Innenumfangsfläche des Bereichs 42 mit kleinem Durchmesser entspricht dem minimalen Radius des nicht-magnetischen Rings 4, und die Innenumfangsfläche des Innendurchmesserwölbungsbereichs 41 entspricht dem maximalen Radius des Innendurchmesserwölbungsbereichs 41. Die Beziehung zwischen der Umfangslänge L des umschriebenen Kreises für die Magnetpole 3 und die Innenumfangslänge L1 des nicht-magnetischen Rings 4 sind derart gewählt, dass L > L1 ist.
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Der Radius der Innenumfangsfläche der Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 des nicht-magnetischen Rings 4 ist derart gewählt, dass sie gleich dem Abstand zwischen der Mittelachse des Rotoreisenkerns 2 und der bogenförmigen Außenumfangsfläche der Magnetpole 3 ist; basierend auf der Zugkraft des nicht-magnetischen Rings 4 wird eine Vorspannkraft auf jeden der Magnetpole 3 einwärts in der radialen Richtung des Rotoreisenkerns 2 ausgeübt, wodurch die Magnetpole 3 an den entsprechenden Magnetpolbefestigungsbereichen 22 des Rotoreisenkerns 2 befestigt werden.
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Zudem hat der nicht-magnetische Ring 4, wie es zuvor beschrieben wurde, in etwa die Form eines regelmäßigen Zehnecks mit den Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 und den Bereichen 42 mit kleinem Durchmesser, und jeder der Bereiche 42 mit kleinem Durchmesser ist in dem Spalt 10 zwischen benachbarten Magnetpolen 3 angeordnet; entsprechend ist die Umfangsposition jedes der Magnetpole 3 auf dem Rotoreisenkern 2 fest begrenzt. Somit ändert sich die Umfangsposition jedes der Magnetpole 3 auf dem Rotoreisenkern 2 nicht aufgrund von Vibrationen der umlaufenden elektrischen Maschine während ihres Betriebs.
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Vorliegend werden die entsprechenden Konfigurationen des Rotoreisenkerns 2, des Magnetpols 3 und des nicht-magnetischen Rings 4 allgemein beschrieben. Unter der Annahme, dass die Anzahl von Polen des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine, d. h. die Anzahl von Magnetpolen 3, n ist, ist der nicht-magnetische Ring 4 in etwa in der Form eines regelmäßigen n-seitigen Vielecks ausgebildet, und die Magnetpole 3 sind gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung des Rotors angeordnet. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Winkel O zwischen den Achsen, die in Bezug auf die Mittelachse der Rotorwelle 1 durch die entsprechenden Mitten der benachbarten Magnetpole 3 führen, 360°/n.
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Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst der nicht-magnetische Ring 4 in radialer Richtung erstreckende Bereiche 43 und 44, die erzeugt werden, indem beide axialen Endbereiche des nicht-magnetischen Rings 4 einwärts in die radiale Richtung des Rotoreisenkerns 2 gebogen werden, so dass sich beide der Achsenrichtungsendbereiche in dieser Richtung erstrecken; der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 43 stößt an die Endplatte 21 an einen Achsenrichtungsendbereich des Rotoreisenkerns 2 an, und der sich radial erstreckende Bereich 44 stößt an die andere Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 an. Die Beziehung zwischen der Achsenrichtungslinie H des Magnetpolbefestigungsbereichs 22 des Rotoreisenkerns 2 und der Achsenrichtungslänge H1 der Bodenfläche der Magnetpole 3 ist derart gewählt, dass H > H1 ist; der Magnetpol 3 ist derart angeordnet, dass eine Achsenrichtungsendfläche desselben axial innerhalb der Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 angeordnet ist.
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Da die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44, wie es zuvor beschrieben wurde, an den entsprechenden Achsenrichtungsendbereichen des nicht-magnetischen Rings 4 vorgesehen sind, kann die Achsenrichtungslageabweichung des nicht-magnetischen Rings 4 beschränkt werden. Indem eine Achsenrichtungsendfläche des Magnetpols 3 an die Innenfläche des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 43 des nicht-magnetischen Rings 4 stößt, kann zudem die Kraft verstärkt werden, welche die Achsenrichtungsposition des Magnetpols 3 beschränkt.
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Da beide Richtungsendflächen des Magnetpols 3 mit den sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichen 43 und 44 des nicht-magnetischen Rings 4 bedeckt sind, können ferner nicht nur beide Endflächen des Magnetpols 3 vor ankommenden Fremdmaterialien geschützt werden, sondern es kann ferner verhindert werden, dass sich die Magnetpole im gebrochenen Zustand auswärts versprengen. Wie es zuvor beschrieben wurde, ist die Achsenrichtungslänge H1 der Bodenfläche, bei der es sich um eine Fläche handelt, an welcher der Magnetpol 3 an den Eisenkern geklebt ist, kürzer als die Achsenrichtungslänge H des Magnetpolbefestigungsbereichs 22 des Rotoreisenkerns 2 gewählt; daher können die Achsenrichtungsendflächen des Magnetpols 3 axial innerhalb des nicht-magnetischen Rings 4 ebenso wie der Magnetpolbefestigungsbereich 22 des Rotoreisenkerns 2 angeordnet werden, wodurch die Achsenrichtungsendflächen des Magnetpols 3 geschützt werden können.
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Da bei der ersten Ausführungsform für den nicht-magnetischen Ring 4 rostfreier Stahl verwendet wird, kann Gewicht in Bezug auf den nicht-magnetischen Ring 4 eingespart und dessen Robustheit verbessert werden; somit kann die Vorspannkraft, die auf den Magnetpol ausgeübt wird, verbessert werden, und eine hohe Beschränkungskraft kann auf den Magnetpol 3 ausgeübt werden.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau gibt nicht nur der nicht-magnetische Ring 4, der aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, eine Vorspannkraft, die zur Mitte des Rotoreisenkerns 2 gerichtet ist, auf den Magnetpol 3 aus, der aus einem Permanentmagneten ausgebildet ist, sondern auch die Umfangsposition des Magnetpols 3 kann mit Hilfe des Innendurchmesserwölbungsbereichs des nicht-magnetischen Rings 4 beschränkt werden. Entsprechend kann die Anordnungsbegrenzung auf die Magnetpole, die in Bezug auf Messungen des Cogging Torque effektiv ist, einfach ausgeführt werden.
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Zudem sind die Umfangspositionen der Magnetpole 3, die gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns 2 angeordnet sind, unter Verwendung der Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 des nicht-magnetischen Rings 4 beschränkt werden, so dass sich die Positionen nicht ändern; entsprechend wird das Cogging Torque in Bezug auf eine Änderung der Umfangsposition des Magnetpols nicht erhöht, so dass das Cogging Torque verringert werden kann. Da die Magnetpole 3 gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ist zudem die Zugkraft homogen, die in dem nicht-magnetischen Ring 4 erzeugt wird; somit tritt eine Lageabweichung der Magnetpole 3 kaum auf, weshalb die Magnetpole 3 sicher in ihren entsprechend vorbestimmten Positionen gehalten werden können.
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Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 ist eine teilweise vergrößerte erläuternde Querschnittsansicht, die den Rotor zeigt. Gemäß 4 ist ein nicht-magnetischer Ring 4 aus Aluminium, der an den Außenumfangsflächen der Magnetpole 3, die aus einem Permanentmagneten ausgebildet sind, angeordnet ist, derart geformt, dass seine Innenumfangsfläche auf einer tangentialen Linie 12, die an die Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 angelegt ist, die einander benachbart sind, oder auf einer Linie liegt, die von der tangentialen Linie 12 in Richtung des Rotoreisenkerns 2 versetzt ist. Mit anderen Worten ist der Abstand d, wie es in 5 gezeigt ist, in der radialen Richtung des Rotoreisenkerns 2 zwischen der tangentialen Linie 12, die an die Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 gelegt ist, die einander benachbart sind, und der Innenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 derart gewählt, dass d ≥ 0 ist, wobei angenommen wird, dass die Richtung von der tangentialen Linie 12 zu der Mitte des Rotoreisenkerns 2 positiv ist. Die sonstigen Konfigurationen stimmen mit denjenigen des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform überein.
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Wenn die Innenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 mit der tangentialen Linie 12 an die Außenumfänge der einander benachbarten Magnetpole 3 übereinstimmt, wird die Umfangslänge des nicht-magnetischen Rings 4 geometrisch minimal; somit wird nicht nur die Menge der verwendeten Materialien verringert, sondern es werden auch große Vorspannkräfte auf den Magneten in der radialen Richtung und in der Umfangsrichtung ausgeübt, so dass eine robuste Lagebeschränkung erzielt werden kann. Wenn die Innenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 radial ins Innere der tangentialen Linie 12 an die Außenumfänge der einander benachbarten Magnetpole 3 fällt, wird die Kontaktfläche zwischen dem Magnetpol 3 und dem nicht-magnetischen Ring 4 vergrößert, so dass die Lagebeschränkungsgenauigkeit besonders verbessert wird.
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Sei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform mit dem zuvor beschriebenen Aufbau stimmt die Innenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 mit der tangentialen Linie 12 an die Außenumfänge der einander benachbarten Magnetpole 3 überein oder fällt ins Innere der tangentialen Linie 12 in der radialen Richtung des Rotors; da die Kontaktfläche zwischen dem Magnetpol 3 und dem nicht-magnetischen Ring 4 zunimmt, wird zudem ein Effekt erzielt, bei dem die Umfangsposition des Magnetpols 3 besonders beschränkt ist, so dass die Genauigkeit der Lageanordnung für den Magnetpol 3 verbessert wird.
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Da der nicht-magnetische Ring 4 gemäß der zweiten Ausführungsform aus Aluminium hergestellt ist, können die Kosten des Rotors weiter verringert werden, und es kann eine Verkleinerung des Rotors erzielt werden. Normalerweise nimmt mit zunehmender Temperatur die Restflussdichte in dem Magnetpol 3, der aus einem Permanentmagneten hergestellt ist, ab; da der nicht-magnetische Ring 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedoch aus Aluminium hergestellt ist, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und da, wie es zuvor beschrieben wurde, die Fläche, an welcher der nicht-magnetische Ring 4 an die Außenumfangsfläche des Magnetpols 3 stößt, vergrößert wurde, indem d größer oder gleich Null gewählt ist, wird die Wärme der Magnetpole 3 effektiv durch den nicht-magnetischen Ring 4 verteilt, die Wärmemenge, die aufgrund der Drehung des Rotors von der Außenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 abgestrahlt wird, kann erhöht werden; entsprechend können nicht nur die demagnetisierungssicheren Eigenschaften des Magnetpols 3 verbessert werden, sondern es können auch die Eigenschaften der umlaufenden elektrischen Maschine verbessert werden.
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Dritte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Ausführungsformen 1 und 2 wird die Lagebeschränkung des Magnetpols 3 durch die mit Hilfe eines Klebestoffs erzeugte Haftkraft zwischen einem Magnetpolbefestigungsbereich 22 eines Rotoreisenkerns 2 und einem Magnetpol 3 und durch die Umfangsrichtungslagebeschränkungskraft eines nicht-magnetischen Rings 4 realisiert; bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der dritten Ausführungsform sind hingegen Positionierungsmechanismen, welche die Umfangsrichtungspositionen der Magnetpole 3 beschränken, in dem Rotoreisenkern 2 vorgesehen.
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Mit anderen Worten, umfasst jeder der Positionierungsmechanismen 6, wie es in 6 gezeigt ist, ein Vorsprungselement, das sich an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 entlang der Welle des Rotoreisenkerns 2 erstreckt und aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wie beispielsweise rostfreier Stahl, Aluminium oder Harz. Zehn Positionierungsmechanismen 6 sind an der Umfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 vorgesehen; die Positionierungsmechanismen 6 sind gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung des Rotoreisenkerns 2 angeordnet.
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Jeder der Positionierungsmechanismen 6 ist mit Hilfe eines Presssitzes in einer O-förmigen Nut 61, die in dem Kantenlinienbereich an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 ausgebildet ist, eingesetzt und derart geformt, dass seine Länge in etwa der Achsenrichtungslänge des Rotoreisenkerns 2 entspricht; wenigstens eine der Seitenflächen des Positionierungsmechanismus 6, die in der Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, stößt an wenigstens eine der Seitenflächen des Magnetpols 3 an, der in die Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, so dass die Umfangsrichtungsposition des Magnetpols 3 beschränkt ist.
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Jeder der Positionierungsmechanismen 6 kann fest in die U-förmige Nut 61 eingesetzt und mit Hilfe eines Klebstoffs verklebt werden, oder kann mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt werden, ohne dass eine U-förmige Nut 61 vorgesehen wird. Ferner kann jeder Positionierungsmechanismen 6 an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 mittels Schweißen oder dergleichen befestigt werden, ohne dass die U-förmige Nut 61 vorgesehen wird. Ansonsten stimmen die anderen Konfigurationen mit denjenigen der ersten oder zweiten Ausführungsform überein.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Umfangsrichtungsposition des Magnetpols 3 sicher beschränkt werden, indem der Magnetpol 3 an den Positionierungsmechanismus 6 anstößt. Durch Kombinieren der Beschränkungskraft aufgrund der Positionierungsmechanismen 6 mit der Umfangsrichtungsbeschränkungskraft, die auf die Magnetpole 3 aufgrund des mehreckigen, nicht-magnetischen Rings 4 mit den Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 ausgeübt wird, kann zudem eine sehr große Lagebeschränkungskraft erzielt werden. Ferner kann das Material, das den Positionierungsmechanismus 6 bildet, willkürlich gewählt werden; indem jedoch ein nicht-magnetisches Material, wie beispielsweise rostfreier Stahl, Aluminium oder Harz verwendet wird, wie es zuvor beschrieben wurde, kann der Kraftflussverlust von dem Magnetpol verringert werden, so dass das Moment verbessert werden kann.
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Vierte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. 7 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8 ist eine erläuternde Ansicht des Rotors im nicht montierten Zustand. Gemäß den 7 und 8 ist ein Positionierungsmechanismus 13 aus einem Vorsprungselement gebildet, das sich radial auswärts von der Außenumfangsfläche eines Rotoreisenkerns 2 erstreckt. Die Positionierungsmechanismen 13 werden integral beim Stanzen einer magnetischen dünnen Platte erzeugt, die in dem Rotoreisenkern 2 integriert ist.
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Zehn Positionierungsmechanismen 13 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau erstrecken sich in der Achsenrichtung entlang der Kantenlinienvorsprünge des Rotoreisenkerns 2; jeder der Positionierungsmechanismen 13 ist derart ausgebildet, dass seine Länge in etwa der Achsenrichtungslänge des Rotoreisenkerns 2 entspricht; wenigstens eine der Seitenflächen des Positionierungsmechanismus 13, die in der Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, stößt an wenigstens eine der Seitenflächen eines Magnetpols 3 an, der zur Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, so dass die Umfangsrichtungsposition des Magnetpols 3 beschränkt ist. Die sonstigen Konfigurationen entsprechen denjenigen der ersten oder zweiten Ausführungsform.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Positionierungsmechanismus 13 zum Positionieren der Umfangsrichtungspositionen des Magnetpols 3 integral mit dem Rotoreisenkern 2 ausgebildet; entsprechend ist die Konfiguration vereinfacht, und die Herstellung kann leicht durchgeführt werden. Ferner kann, wie im Falle der dritten Ausführungsform, eine größere Lagebeschränkungskraft, die auf die Magnetpole 3 ausgeübt wird, erzielt werden, indem die Beschränkungskraft aufgrund der Positionierungsmechanismen 13 mit der Umfangsrichtungsbeschränkungskraft aufgrund des mehreckigen, nicht-magnetischen Rings 4 mit Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 kombiniert wird.
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Fünfte Ausführungsform
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Ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. 9 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 10 ist eine erläuternde Längsschnittansicht, die den Rotor zeigt. Gemäß den 9 und 10 ist ein Positionierungsmechanismus 14 aus einem Vorsprungselement gebildet, dessen Achsenrichtungslänge kurz ist und das sich radial auswärts von der Außenumfangsfläche eines Rotoreisenkerns 2 erstreckt. Drei Positionierungsmechanismen 14 sind voneinander beabstandet in jedem der Kantenlinienbereiche an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 angeordnet. Die Positionierungsmechanismen 14 werden integral mit einer magnetischen dünnen Platte gestanzt, die in dem Rotoreisenkern 2 integriert ist. Zudem sollte klar sein, dass die Anzahl der Positionierungsmechanismen 14, die in jedem der Kantenlinienbereiche an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 vorgesehen ist, willkürlich gewählt werden kann.
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Die Positionierungsmechanismen 14 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau erstrecken sich in der Achsenrichtung entlang der Kantenlinienbereiche des Rotoreisenkerns 2; wenigstens eine der Seitenflächen jedes der Positionierungsmechanismen 14, die zu der Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, stößt an wenigstens einer der Seitenflächen eines Magnetpols 3 an, die in der Umfangsrichtung desselben ausgerichtet ist, so dass die Umfangsrichtungsposition des Magnetpols 3 beschränkt ist. Die sonstigen Konfigurationen entsprechen denjenigen der ersten oder zweiten Ausführungsform.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Kombinieren der Beschränkungskraft aufgrund der Positionierungsmechanismen 14 mit der Umfangsrichtungsbeschränkungskraft aufgrund eines mehreckigen, nicht-magnetischen Rings 4 mit Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 nicht nur eine größere Lagebeschränkungskraft erzielt werden, die auf die Magnetpole 3 ausgeübt wird, sondern es kann auch das Volumen des magnetischen Elementes, bei dem es sich um einen Positionierungsmechanismus handelt, der zwischen den Magnetpolen vorhanden ist, kann, verglichen mit dem Volumen, im Falle der vierten Ausführungsform verringert werden; entsprechend kann ein Magnetkraftverlust der Magnetpole verringert werden, und das Moment der umlaufenden elektrischen Maschine kann verbessert werden.
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Sechste Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. 11 ist eine erläuternde Querschnittsansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 12 zeigt erläuternde Ansichten eines nicht-magnetischen Rings für den Rotor. Gemäß 11 ist, wie im Falle der Ausführungsformen 1 bis 5, ein nicht-magnetischer Ring 4 mit Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 und Bereichen 42 mit kleinem Durchmesser versehen, deren Anzahl der Anzahl der Magnetpole 3 entspricht. Positionierungsmechanismen 13, die denjenigen der vierten Ausführungsform entsprechen, sind an der Außenumfangsfläche eines Rotoreisenkerns 2 vorgesehen. Zudem kann der Positionierungsmechanismus 13 in gleicher Weise wie der Positionierungsmechanismus der dritten oder fünften Ausführungsform konfiguriert sein. Ferner können die Positionierungsmechanismen wie im Falle der ersten oder zweiten Ausführungsform weggelassen werden.
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In Bezug auf den nicht-magnetischen Ring 4 wird eine flache Platte 411, die in 12(a) dargestellt und aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, bei dem es sich um ein nicht-magnetisches Material handelt, zunächst in ihrer Längsrichtung gebogen, wie es in 12(b) dargestellt ist, so dass ein in etwa mehreckig geformtes Rohr mit Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 entsteht, deren Anzahl derjenigen der Magnetpole 3 entspricht. In diesem Zustand überlappen beide Endbereiche der flachen Platte 411 einander in einem vorbestimmten Maß.
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Anschließend wird der Überlappungsbereich wie im Falle der ersten Ausführungsform mittels WIG-Schweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder dergleichen verschweißt, so dass ein Verbindungsbereich 413 erzeugt wird.
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Der Verbindungsbereich 413 des nicht-magnetischen Rings 3 ist zwischen den Magnetpolen 3 derart angeordnet, dass er die Magnetpole 3 nicht beeinträchtigt. Selbst wenn die Dicke des Verbindungsbereichs 413 des nicht-magnetischen Rings 4 größer als andere Bereiche desselben ist, stößt der Verbindungsbereich 413 somit nicht an die Außenumfangsfläche des Magnetpols 3 an. Ferner handelt es sich bei der Position des nicht-magnetischen Rings 4 zwischen den Magnetpolen um eine Position, in der die Konturgröße des Rotoreisenkerns 2 minimal ist; daher kann der Außendurchmesser des Verbindungsbereichs 413 kleiner als derjenige eines Maximaldurchmesserbereichs des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet werden.
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Indem der Verbindungsbereich 413 des nicht-magnetischen Rings 4 zwischen den Magnetpolen angeordnet wird, kann die Umfangsposition des Magnetpols 3 ferner sicher beschränkt werden, während ein störender Einfluss zwischen dem Verbindungsbereich 413 und den Magnetpolen 3 vermieden wird. Ferner ist das Positionieren des Verbindungsbereichs 413 zwischen den Magnetpolen eine geeignete Anordnung für den Verbindungsbereich 413 auch hinsichtlich der Robustheit, da, selbst, obwohl der Verbindungsbereich 413 des nicht-magnetischen Rings 4 in Bezug auf die Robustheit anderen Bereichen desselben unterlegen ist, der Verbindungsbereich 413 daran gehindert wird, mit der Außenumfangsfläche des Magnetpols 3 in Kontakt zu kommen, dessen Größe sich so stark ändert, dass eine zusätzliche Robustheit desselben erforderlich ist. Die sonstigen Konfigurationen entsprechen denjenigen einer der Ausführungsformen 1 bis 5.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, wird der nicht-magnetische Ring 4 hergestellt, indem die flache Platte 411 derart gebogen wird, dass die Materialausbeute, verglichen mit dem Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Tiefziehen mittels Pressen oder dergleichen, hoch wird. Ferner ist es möglich, den nicht-magnetischen Ring 4 aus einem Material mit geringer Dicke oder gleichmäßigen Dicke herzustellen; entsprechend kann der nicht-magnetische Ring 4, verglichen mit demjenigen Fall, in dem ein Material mit einer Form des nicht-magnetischen Rings mit einer vorbestimmten Länge ausgeschnitten wird, preiswert hergestellt werden.
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Siebte Ausführungsform
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Ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist eine erläuternde Längsschnittansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 13 umfasst ein nicht-magnetischer Ring 4 einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bereich 43 an einem Axialrichtungsendbereich von diesem, der einwärts in der radialen Richtung desselben gebogen ist und sich in der radialen Richtung desselben erstreckt; und einen sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereich 45, der an dem radial innen liegenden Endbereich des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 43 gebogen ist und sich entlang der Achsenrichtung erstreckt. Die sonstigen Konfigurationen entsprechen denjenigen einer der Ausführungsformen l bis 6.
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Durch Vorsehen des sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereichs 45 in dem nicht-magnetischen Ring 4 kann, wie es zuvor beschrieben wurde, eine Vorspannkraft verbessert werden, die auf mehrere Magnetpole 3 in derjenigen Richtung ausgeübt wird, die zur Mitte eines Rotoreisenkerns 2 ausgerichtet ist. Ferner werden die Variationen der Achsenrichtungslänge des nicht-magnetischen Rings 4 absorbiert, indem die Erstreckungslänge des sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereichs 45 eingestellt wird, so dass die Achsenrichtungslänge zwischen den sich in der radialen Richtung erstreckenden Bereich 43 und 44, die an beiden der Achsenrichtungsendbereiche angeordnet sind, beliebig festgelegt werden kann.
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Da der nicht-magnetische Ring 4 mit dem sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereich 45 versehen ist, wird ferner der Abstand zwischen dem Achsenrichtungsende des sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereichs 45 und der Achsenrichtungsendfläche des Magnetpols 3 groß; entsprechend kann ein Eindringen von Fremdmaterialien und ein Versprengen von Magnetpolsplittern nach einem Bruch des Magnetpols 3 sicher verhindert werden.
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Achte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer achten Ausführungsform beschrieben. 14 ist eine erläuternde Längsschnittansicht eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 14 umfasst ein nicht-magnetischer Ring 4 Bereiche 46 und 47 mit großem Durchmesser in der Nähe beider Achsenrichtungsendbereiche, die radial auswärts von anderen Bereichen vorstehen. Die sonstigen Konfigurationen entsprechen denjenigen einer der Ausführungsformen 1 bis 6. Zudem kann, wie im Falle der siebten Ausführungsform der sich in Achsenrichtung erstreckende Bereich 45 ausgebildet sein.
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Bei dem Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der achten Ausführungsform werden die Spalte zwischen den Bereichen 46 und 47 mit großem Durchmesser und dem Statur verkleinert, indem die Bereiche 46 und 47 mit großem Durchmesser des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet werden, wobei lediglich ihre Konturgrößen größer als andere Bereiche ausgebildet werden; somit kann ein Eindringen von Fremdmaterialien von den Achsenrichtungsendbereichen des Rotors verhindert werden. Aufgrund der Bearbeitung zur Ausbildung der Bereiche 46 und 47 mit großem Durchmesser wird der nicht-magnetische Ring 4 ferner versteift; somit können die Lagebeschränkungskraft, die auf die Magnetpole 3 ausgeübt wird, und die Lagebeschränkungskraft, die auf den nicht-magnetischen Ring 4 selbst ausgeübt wird, verbessert werden.
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Neunte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Fall erläutert, in dem der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt wird. Die 15 und 16 sind erläuternde Ansichten zum Erklären eines Herstellungsverfahrens des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird ein Herstellungsverfahren des nicht-magnetischen Rings 4 erläutert. Die flache Platte 411, die in 15(a) dargestellt ist, ist aus rostfreiem Stahl hergestellt, bei dem es sich um ein nicht-magnetisches Material handelt. Die flache Platte 411 hat die Form eines Rechtecks, dessen Längsseite die gleiche Länge wie die Umfangsrichtungslänge des herzustellenden, nicht-magnetischen Rings 4 aufweist, und dessen Querseite die gleiche Länge wie die Achsenrichtungslänge des herzustellenden, nicht-magnetischen Rings 4 aufweist.
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Daraufhin wird die flache Platte 411 aus rostfreiem Stahl, wie es in 15(b) dargestellt ist und zuvor beschrieben wurde, in der Längsseitenrichtung gebogen, so dass der nicht-magnetische Ring erzeugt wird. In diesem Zustand ist die flache Platte 411 derart biegend geformt, dass ein Vieleck mit Innendurchmesserwölbungsbereichen 41 entsteht, deren Anzahl derjenigen der an dem Rotoreisenkern 2 angeordneten Magnetpole 3 entspricht. Daraufhin werden die beiden Endflächen der gebogenen flachen Platte 411 aneinander gelegt und mittels WIG-Schweißen miteinander verbunden, so dass die Herstellung des nicht-magnetischen Rings 4 abgeschlossen ist. Zudem sollte klar sein, dass der Verbindungsbereich 412 der beiden Endflächen der flachen Platte 411 auch mittels Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder dergleichen erzeugt werden kann.
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Wie es zuvor beschrieben wurde, wird der nicht-magnetische Ring 4 hergestellt, indem die flache Platte 411 gebogen wird, so dass die Materialausbeute im Vergleich mit dem Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Tiefziehen mittels Pressbearbeitung oder dergleichen, hoch wird. Zudem ist es möglich, den nicht-magnetischen Ring 4 aus einem Material mit geringer Dicke oder gleichmäßiger dicke herzustellen; entsprechend kann der nicht-magnetische Ring 4, verglichen mit dem Fall, in dem ein Material mit einer Form des nicht-magnetischen Rings mit einer vorbestimmten Länge ausgeschnitten wird, preiswert hergestellt werden.
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Gemäß 16 wird anschließend ein Einführungsbereich 414, dessen Durchmesser nach und nach entlang der Achsenrichtung zunimmt, an einem Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4, wie zuvor beschrieben, erzeugt. Die Bodenflächen der Magnetpole 3, die aus einem Permanentmagneten ausgebildet sind, werden mit Hilfe eines Klebstoffs an die Magnetpolbefestigungsbereiche 22 geklebt, die an der Außenumfangsfläche des Rotoreisenkerns 2 vorgesehen sind. Anstelle eines Klebens der Magnetpole 3 an dem Magnetpolbefestigungsbereich 22 können die Magnetpole 3 an dem Magnetpolbefestigungsbereich 22 auch unter Verwendung irgendeiner Art von Vorrichtung gehalten sein.
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Anschließend wird der nicht-magnetische Ring 4 in die durch den Pfeil A in 5 gekennzeichnete Richtung bewegt, d. h. in Richtung des Rotoreisenkerns 2; mehrere Magnetpole 3 werden in den nicht-magnetischen Ring 4 durch den Einführungsbereich 414 eingesetzt; und anschließend wird der nicht-magnetische Ring 4 an der Außenumfangsfläche der Mehrzahl von Magnetpolen 3 befestigt. In diesem Zustand werden die Magnetpole 3 in den nicht-magnetischen Ring 4 derart eingesetzt, dass die Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 mit den Innenumfangsflächen der Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 des nicht-magnetischen Rings 4 in Kontakt kommen. Da der Einführungsbereich 414 an dem nicht-magnetischen Ring 4 ausgebildet wurde, kann der nicht-magnetische Ring 4 einfach an den Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 befestigt werden.
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Wenn der nicht-magnetische Ring 4 an der Mehrzahl der Magnetpole 3 etwa bis zu einer vorbestimmten Position befestigt wurde, werden anschließend die Achsenrichtungsendbereiche des nicht-magnetischen Rings 4, wie es in 2 dargestellt ist, einwärts in die radiale Richtung des nicht-magnetischen Rings 4 gebogen, um die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44 zu erzeugen, die sich in der radialen Richtung erstrecken; der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 43 stößt an die Endplatte 21 an einem Achsenrichtungsendbereich des Rotoreisenkerns 2 an, und der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 44 stößt an die andere Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 an. Der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, wird auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt.
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Bei dem zuvor beschriebenen Rotorherstellungsverfahren gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Magnetpolen 3 sicher an vorbestimmten Positionen in dem Rotor mit Hilfe des nicht-magnetischen Rings 4 befestigt werden; entsprechend kann eine umlaufende elektrische Maschine in einfacher Art und Weise hergestellt werden, bei der weder eine Verschlechterung, noch eine Schwankung des Cogging Torque verursacht wird, und die weder eine physikalische Vergrößerung, noch höhere Kosten nach sich zieht.
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Zehnte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der zuvor beschriebenen neunten Ausführungsform werden die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41, deren Anzahl derjenigen der Magnetpole entspricht, vorab in dem nicht-magnetischen Ring 4 ausgebildet, woraufhin der nicht-magnetische Ring 4 auf der Mehrzahl der Magnetpole 3 befestigt wird; gemäß der nachfolgend beschriebenen zehnten Ausführungsform wird der nicht-magnetische Ring 4 vorab hingegen als kreisförmiges Rohr ausgebildet, und der nicht-magnetische Ring 4 wird umgeformt, indem er unter Bildung eines Presssitzes auf den Außenumfangsflächen der Mehrzahl der Magnetpole 3, die an dem Rotoreisenkern 2 befestigt sind, angeordnet wird, so dass der nicht-magnetische Ring 4 erzeugt wird, der die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 aufweist, deren Anzahl derjenigen der Magnetpole entspricht.
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Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, in dem der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt wird. Zunächst wird die in 15(a) dargestellte, nicht-magnetische flache Platte 411 längs derart gebogen, dass sie in etwa eine Kreisform aufweist, wodurch der nicht-magnetische Ring 4 in Form des kreisförmigen Rohrs (nicht dargestellt) erzeugt wird. Das Verfahren, bei dem beide der Endflächen der flachen Platte 411, die zu einem kreisförmigen Rohr gebogen wurde, aneinander angelegt werden, und das Verfahren, bei dem der Einführungsbereich 414 an einem Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet wird, entsprechen dem Herstellungsverfahren gemäß der neunten Ausführungsform.
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Daraufhin wird der auf die zuvor beschriebene Weise hergestellte, nicht-magnetische Ring 4 mit der Form eines kreisförmigen Rohrs in Richtung des Rotoreisenkerns 2 bewegt und von dem Einführungsbereich 414 auf den Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 unter Bildung eines Presssitzes befestigt. Dabei wird der nicht-magnetische Ring deformiert, indem seine Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 gedrückt wird, wodurch automatisch der mehreckige, nicht-magnetische Ring erzeugt wird, der die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 aufweist, deren Anzahl derjenigen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 entspricht.
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Das Verfahren, bei dem die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44 an beiden Achsenrichtungsendbereichen des nicht-magnetischen Rings 4, der unter Erzeugung eines Presssitzes angeordnet wurde, ausgebildet werden, bei dem anschließend die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44 an die Endplatte 21 und die Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 angelegt werden, die an den entsprechenden Achsenrichtungsendbereichen des Rotoreisenkerns 2 vorgesehen sind, entspricht dem Herstellungsverfahren gemäß der neunten Ausführungsform, das zuvor beschrieben wurde. Auf die zuvor beschriebene Art und Weise wird der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt.
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Bei dem zuvor beschriebenen Rotorherstellungsverfahren gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es lediglich erforderlich, den nicht-magnetischen Ring 4 auszubilden, der die Form eines kreisförmigen Rohrs und nicht die eines Mehrecks aufweist; entsprechend kann der nicht-magnetische Ring 4 einfach hergestellt werden. Beim Aufpressen stößt die Innenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 ferner an die Mehrzahl von Magnetpole 3 an, so dass Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 ausgebildet werden; entsprechend ist es im Gegensatz zur neunten Ausführungsform, bei der die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 vorab an dem nicht-magnetischen Ring 4 ausgebildet werden, nicht erforderlich, dass die Magnetpole 3 in den nicht-magnetischen Ring 4 derart eingesetzt werden, dass die Positionen des Innendurchmesserwölbungsbereichs 41 und der Außenumfangsfläche des Magnetpols 3 miteinander übereinstimmen; somit ist die Umfangspositionierung nach dem Aufpressen des nicht-magnetischen Rings 4 nicht erforderlich.
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Da sich der nicht-magnetische Ring 4 während des Aufpressens in der Umfangsrichtung erstreckt, können zudem Variationen in dem Außendurchmesser des Rotors einschließlich der Außenumfangsfläche des Magnetpols 3 und in dem Innendurchmesser des nicht-magnetischen Rings 4 absorbiert werden.
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Elfte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der zuvor beschriebenen zehnten Ausführungsform wird der nicht-magnetische Ring 4 in Form eines kreisförmigen Rohrs auf die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 aufgepresst; bei der elften Ausführungsform wird der nicht-magnetische Ring 4 hingegen vorab als kreisförmiges Rohr ausgebildet, und dieser nicht-magnetische Ring 4 wird durch Aufschrumpfen auf die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3, die an dem Rotoreisenkern 2 befestigt sind, deformiert, so dass der nicht-magnetische Ring 4 erzeugt wird, der die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 aufweist, deren Anzahl derjenigen der Magnetpole entspricht.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Fall erläutert, bei dem der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt wird. Zunächst wird der nicht-magnetische Ring 4, wie im Falle des Herstellungsverfahrens gemäß der zehnten Ausführungsform, vorab zu einem kreisförmigen Rohr ausgebildet. Zudem wird der Einführungsbereich 414, dessen Durchmesser nach und nach entlang der Achsenrichtung zunimmt, an einem Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4, wie zuvor beschrieben, erzeugt.
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Daraufhin wird der nicht-magnetische Ring 4, der derart erwärmt wurde, dass er sich thermisch ausdehnt, ausgehend von dem Einführungsbereich 414 in Richtung des Rotoreisenkerns 2 bewegt und auf die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 aufgeschrumpft.
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Anschließend wird der aufgeschrumpfte, nicht-magnetische Ring 4 derart gekühlt, dass er sich zusammenzieht, woraufhin seine Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der nicht-magnetische Ring 4 derart deformiert, dass der mehreckige, nicht-magnetische Ring 4 automatisch ausgebildet wird, der Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 aufweist, deren Anzahl derjenigen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 entspricht.
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Das Verfahren, bei dem die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44 an den beiden Achsenrichtungsendbereichen des nicht-magnetischen Rings 4, der aufgeschrumpft wurde, erzeugt und dann die sich in radialer Richtung erstreckenden Bereiche 43 und 44 entsprechend an die Endplatte 21 und die Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 angelegt werden, die an den entsprechenden Achsenrichtungsendbereichen des Rotoreisenkerns 2 vorgesehen sind, entspricht dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren gemäß der neunten oder zehnten Ausführungsform. In der zuvor beschriebenen Art und Weise wird der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt.
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Bei dem zuvor beschriebenen Rotorherstellungsverfahren gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufgrund der Verwendung der thermischen Ausdehnung des nicht-magnetischen Rings 4 nicht nur der nicht-magnetische Ring 4 einfach an den Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 befestigt werden, sondern der nicht-magnetische Ring 4 muss auch nur als kreisförmiges Rohr ausgebildet werden; aus diesem Grund kann der nicht-magnetische Ring 4 einfach hergestellt werden. Zudem ist es nicht erforderlich, dass die Positionen des Magnetpols 3 und des Innendurchmesserwölbungsbereichs 41 des nicht-magnetischen Rings 4 miteinander übereinstimmen; entsprechend ist das Umfangspositionieren nach dem Aufschrumpfen des nicht-magnetischen Rings 4 nicht erforderlich. Ferner kann die thermische Spannung die Vorspannkraft, die auf die Magnetpole 3 in der Richtung ausgeübt wird, die zur Mitte des Rotoreisenkerns 2 gerichtet ist, erhöhen.
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Zwölfte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren eines Rotors gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, in dem der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt wird. 17 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären eines Herstellungsverfahrens eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 17 wird zunächst eine flache Platte aus einem nicht-magnetischen Material in der Längsrichtung gebogen, dass ein nicht-magnetischer Ring 4 erzeugt wird, der in etwa die Form eines kreisförmigen Rohrs aufweist. Das Herstellungsverfahren entspricht demjenigen der zehnten oder elften Ausführungsform.
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Daraufhin wird an einem Axialrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4, der zu einem kreisförmigen Rohr ausgebildet wurde, der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 44 erzeugt, der derart gebogen ist, dass er sich in der Richtung erstreckt, die zur Mitte eines Rotoreisenkerns 2 ausgerichtet ist. Zudem wird der Einführungsbereich 414 an dem anderen Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet. Der Einführungsbereich 414 kann zeitgleich mit dem sich in radialer Richtung erstreckenden Bereich 44 ausgebildet werden, oder alternativ auch zu einem anderen Zeitpunkt.
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Anschließend wird der nicht-magnetische Ring 4, der auf die zuvor beschriebene Art und Weise hergestellt wurde, ausgehend von dem Einführungsbereich 414 in der in 17 durch einen Fall A gekennzeichneten Richtung, d. h. in Richtung des Rotoreisenkerns 2, auf dem mehrere Magnetpole 3 befestigt sind, auf die Außenumfangsflächen der Mehrzahl der Magnetpole 3 bewegt und anschließend aufgepresst. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rotoreisenkern 2 in den nicht-magnetischen Ring 4 eingesetzt, bis der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 44 des nicht-magnetischen Rings 4 an der Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 anschlägt, so dass der nicht-magnetische Ring 4 auf den Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 befestigt wird.
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Der nicht-magnetische Ring 4 wird deformiert, indem seine Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 gepresst wird, so dass automatisch die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 erzeugt werden, deren Anzahl derjenigen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 entspricht. Daraufhin wird der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 43, der in 2 dargestellt ist, erzeugt und an der Endplatte 21 angelegt. Auf die zuvor beschriebene Art und Weise wird der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt.
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Bei dem zuvor beschriebenen Rotorherstellungsverfahren gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 44 vorab an einem Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet; daher kann das Achsenrichtungspositionieren des nicht-magnetischen Rings 4 unter Verwendung des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 44 als Referenz ausgeführt werden. Durch die Ausbildung des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 44 wird ferner die Steifheit des nicht-magnetischen Rings 4 verbessert; wenn der nicht-magnetische Ring 4 auf die Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 aufgepresst wird, wird der Rotoreisenkern 2 in den nicht-magnetischen Ring 4 derart eingesetzt, dass er an der Achsenrichtungsendfläche des nicht-magnetischen Rings 4 anstößt, wobei verhindert werden kann, dass der nicht-magnetische Ring 4 einem solchen Druck ausgesetzt wird, dass er deformiert wird.
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Dreizehnte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, bei dem der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt wird. 18 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären eines Herstellungsverfahrens eines Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 18 wird, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen 10 bis 12, zunächst die flache Platte 411, die aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, in der Längsrichtung derart gebogen, dass in etwa ein kreisförmiges Rohr erzeugt wird.
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Daraufhin wird an einem Axialrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4, der die Form eines kreisförmigen Rohrs aufweist, ein sich in radialer Richtung erstreckender Bereich 48 ausgebildet, der derart gebogen ist, dass er sich in der Richtung erstreckt, die zur Mitte eines Rotoreisenkerns 2 ausgerichtet ist. Der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 48 wird erzeugt, indem er von der Außenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 in einem Winkel gebogen wird, der größer als 90° ist. Zudem wird der Einführungsbereich 414 an dem anderen Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 erzeugt. Der Einführungsbereich 414 kann zeitgleich mit dem sich in radialer Richtung erstreckenden Bereich 48 ausgebildet werden, oder alternativ auch zu einem anderen Zeitpunkt.
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Anschließend wird der auf die zuvor beschriebene Weise erzeugte, nicht-magnetische Ring 4, ausgehend von dem Einführungsbereich 414, in die in 18 durch einen Pfeil A gekennzeichnete Richtung, d. h. in Richtung des Rotoreisenkerns 2, auf dem mehrere Magnetpole 3 befestigt sind, auf die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 bewegt und daraufhin aufgepresst. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rotoreisenkern 2 in den nicht-magnetischen Ring 4 eingesetzt, bis der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 48 des nicht-magnetischen Rings 4 an der Achsenrichtungsendfläche des Rotoreisenkerns 2 anschlägt und der Biegewinkel des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 48 von der Außenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 etwa 90° wird, so dass der nicht-magnetische Ring 4 an den Außenumfangsflächen der Mehrzahl der Magnetpole 3 befestigt ist.
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Der nicht-magnetische Ring 4 wird deformiert, indem seine Innenumfangsfläche gegen die Außenumfangsflächen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 gedrückt wird, so dass die Innendurchmesserwölbungsbereiche 41 automatisch erzeugt werden, deren Anzahl derjenigen der Mehrzahl von Magnetpolen 3 entspricht. Daraufhin wird der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 43, der in 2 gezeigt ist, ausgebildet und an der Endplatte 21 angelegt. Auf die zuvor beschriebene Weise wird der Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, hergestellt.
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Bei dem zuvor beschriebenen Rotorherstellungsverfahren gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 48 vorab an einem Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 erzeugt, indem er von der Außenumfangsfläche des nicht-magnetischen Rings 4 um einen Winkel gebogen wird, der größer als 90° ist; daher kann die Achsenrichtungspositionierung des nicht-magnetischen Rings 4 unter Verwendung des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 48 als Referenz ausgeführt werden, und indem nach dem Einsetzen des Rotoreisenkerns 2 der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 43 an dem anderen Achsenrichtungsendbereich des nicht-magnetischen Rings 4 ausgebildet wird, gibt der sich in radialer Richtung erstreckende Bereich 48 eine Vorspannkraft auf den nicht-magnetischen Ring 4 in der Achsenrichtung aus, wodurch die Lageabweichung des nicht-magnetischen Rings 4 unterdrückt werden kann.
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Durch die Ausbildung des sich in radialer Richtung erstreckenden Bereichs 48 wird ferner die Steifheit des nicht-magnetischen Rings 4 verbessert; wenn der nicht-magnetische Ring 4 auf die Außenumfangsflächen der Magnetpole 3 aufgepresst wird, wird der Rotoreisenkern 2 in den nicht-magnetischen Ring 4 derart eingesetzt, dass er an die Achsenrichtungsendfläche des nicht-magnetischen Rings 4 anstößt, wodurch verhindert werden kann, dass der nicht-magnetische Ring 4 derart gepresst wird, dass er deformiert wird.
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Abweichende Beispiele der Ausführungsformen 9 bis 13 Die zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren gemäß den Ausführungsformen 9 bis 13 zur Herstellung des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine bezogen sich auf einen Fall, in dem ein Rotor einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt wird; es sollte jedoch klar sein, dass die Herstellungsverfahren gemäß den Ausführungsformen 9 bis 13 zur Herstellung des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine auch auf die Herstellung des Rotors einer umlaufenden elektrischen Maschine gemäß den Ausführungsformen 2 bis 8 angewendet werden können. Jedoch unterscheidet sich das Verfahren zur Herstellung des in den 11 und 12 dargestellten Rotors gemäß der sechsten Ausführungsform dahingehend von den zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren, dass beide Endbereiche des nicht-magnetischen Rings, der mittels Biegen einer flachen Platte erzeugt wurde, einander überlappend angeordnet und miteinander verbunden werden. Wenn der in 13 dargestellte Rotor gemäß der siebten Ausführungsform hergestellt wird, wird zudem der Prozess des Ausbildens des sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereichs 45 den zuvor beschriebenen Prozessen zugefügt; wenn der in 14 dargestellte Rotor gemäß der achten Ausführungsform hergestellt wird, wird den zuvor beschriebenen Prozessen der Prozess des Ausbildens der sich in Achsenrichtung erstreckenden Bereiche 46 und 47 hinzugefügt.