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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor, der mit einem Kurzschlussläuferleiterkörper versehen ist und zum Beispiel für einen Induktionsmotor verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren für diesen.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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In jüngster Zeit besteht ein steigender Bedarf an einem elektrischen Drehmotor, der bei einer hohen Geschwindigkeit betreibbar ist. Wenn ein Elektromotor bei einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, erhöht sich eine Zentrifugalkraft, die auf Komponenten des Rotors wirkt, was zu einer Verformung eines Leiterendrings oder möglicherweise zu dessen Bruch führt. Um dies zu verhindern, wird zum Beispiel ein Verstärkungselement an den Leiterendring angefügt (vgl.
JP H03 - 261 354 A ,
JP H10 - 127 022 A ,
JP 2 838 896 B2 und
JP 2 911 315 B2 ). Ein solches Verstärkungselement muss jedoch besonders ausgelegt werden, abhängig von der Form des Rotors und insbesondere von der Form des Leiterendrings. Demgemäß wird die Anzahl von Komponenten, die verwaltet werden müssen, erhöht, was zu erhöhten Kosten führt. Wenn der Rotor eine komplizierte Form aufweist, werden dadurch die Kosten zur Herstellung des Verstärkungselements erhöht. Des Weiteren, wenn ein Eisenkern des Rotors abgeschrägt werden soll, dann kann der Grad an Abschrägung aufgrund einer Einschränkung beschränkt sein, die auf die Größe und die Form des Verstärkungselements bezogen ist.
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Es soll ebenfalls Bezug auf Kazuhiko Sakaki, „Overview of cold spray technology and cold sprayed light metals coatings“, Journal of Japan Institute of Light Metals, Ausgabe 56, Nr. 7 (2006), Seiten 376 bis 385 Bezug genommen werden, in dem das Prinzip eines Kaltspritzvorgangs, und ein Vorgang zum Ausbilden von Aluminium-/Titanbeschichtungen und Eigenschaften von derartigen Beschichtungen beschrieben sind.
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Gemäß der Erfindung sind ein Rotor, insbesondere ein Rotor, der ohne Rücksichtnahme auf eine Form eines Leiterendrings verstärkt werden kann, und ein Herstellungsverfahren für diesen vorgesehen.
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Die Druckschrift
DE 195 21 700 A1 zeigt einen Rotor, der umfasst: einen zylindrischen Eisenkern, der ein Durchgangsloch zur Aufnahme der Drehwelle aufweist, und einen Kurzschlussläuferleiterkörper, der eine Vielzahl von leitfähigen Stangen und ein Paar von ringförmigen Leiterendringen umfasst, die bei beiden Enden der Vielzahl von leitfähigen Stangen vorgesehen sind. Die leitfähigen Stangen erstrecken sich entlang einer Richtung, in der die Drehwelle aufgenommen wird, und sind bei einem Außenumfang des Eisenkerns bei bestimmten Intervallen angeordnet.
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Die Druckschrift
JP 2012-019634 A zeigt einen Rotor mit Kurzschlusskäfig, wobei das Paar von Kurzschlussendringen durch Kaltspritzen ausgebildet wird. Zu diesem Zweck werden leitfähige Partikel in festem Zustand auf die axialen Endabschnitte des Rotorkerns und um die axial überstehenden Teile der Rotorstäbe gespritzt.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung werden eine Vorrichtung (Rotor) und ein Herstellungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Vorzugsweise wird ein Rotor vorgesehen, wobei der Rotor umfasst: einen zylindrischen Eisenkern, der ein Durchgangsloch zum Empfangen einer Drehwelle aufweist, und einen Kurzschlussläuferleiterkörper, der eine Vielzahl von leitfähigen Stangen und ein Paar von ringförmigen Leiterendringen umfasst, die bei beiden Enden der Vielzahl von leitfähigen Stangen vorgesehen sind, wobei sich die leitfähigen Stangen entlang einer Richtung erstrecken, in der die Drehwelle empfangen wird, und bei einem Außenumfang des Eisenkerns bei bestimmten Intervallen angeordnet sind, wobei eine leitfähige Verstärkungsschicht sich auf zumindest einen Teil einer Außenfläche des Leiterendrings erstreckt, wobei die leitfähige Verstärkungsschicht durch Spritzen von leitfähigen Partikeln in einer festen Phase auf die Außenfläche des Leiterendrings ausgebildet wird.
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Vorzugsweise erstreckt sich die leitfähige Verstärkungsschicht weiterhin auf zumindest einem Teil einer Außenfläche des Eisenkerns.
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Vorzugsweise werden die leitfähigen Partikel der leitfähigen Verstärkungsschicht aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt.
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Vorzugsweise ist das nicht-magnetische Material Edelstahl, Titan oder eine Titanlegierung.
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Vorzugsweise wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Rotors vorgesehen, wobei der Rotor einen zylindrischen Eisenkern, der ein Durchgangsloch zum Empfangen einer Drehwelle aufweist, und einen Kurzschlussläuferleiterkörper umfasst, der eine Vielzahl von leitfähigen Stangen und ein Paar von ringförmigen Leiterendringen umfasst, die bei beiden Enden der Vielzahl von leitfähigen Stangen vorgesehen sind, wobei sich die leitfähigen Stangen entlang einer Richtung erstrecken, in der die Drehwelle empfangen wird, und bei einem Außenumfang des Eisenkerns bei bestimmten Intervallen angeordnet sind, wobei das Verfahren umfasst: Spritzen von leitfähigen Partikeln in einer festen Phase auf zumindest einen Teil einer Außenfläche des Leiterendrings, um darauf eine leitfähige Verstärkungsschicht auszubilden.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren Spritzen von leitfähigen Partikeln in einer festen Phase auf zumindest einen Teil einer Außenfläche des Eisenkerns, um weiterhin darauf eine leitfähige Verstärkungsschicht auszubilden.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Lichte der ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung deutlicher werden, wie sie durch die Zeichnungen gezeigt sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- 2 einen Vorgang zum Ausbilden einer leitfähigen Verstärkungsschicht;
- 3 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- 4 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- 5 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- 6 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
- 7 eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist womöglich nicht jedes Element maßstabsgetreu gemäß der praktischen Anwendung zum besseren Verständnis oder zur Erleichterung der Beschreibung gezeigt.
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1 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der Rotor 10 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Eisenkern 12 und einen Kurzschlussläuferleiterkörper 14. Ein Durchgangsloch 18 ist in dem Eisenkern 12 zum Empfangen einer Drehwelle 16 mit einer Drehachse X ausgebildet. Der Kurzschlussläuferleiterkörper 14 umfasst eine Vielzahl von leitfähigen Stangen 20 und ein Paar von ringförmigen Leiterendringen 22. Die leitfähigen Stangen 20 erstrecken sich entlang einer Richtung, in der die Drehwelle 16 empfangen wird, und sind bei einem Außenumfang des Eisenkerns 12 bei bestimmten Intervallen angeordnet. Die ringförmigen Leiterendringe 22 sind jeweils bei beiden Endabschnitten 20a und 20a der leitfähigen Stangen 20 ausgebildet.
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Der Rotor 10 kann einen Induktionsmotor zusammen mit einem Stator ausbilden, der nicht gezeigt ist. Der Stator umfasst mehrere Phasen von Spulen. Wenn zum Beispiel dreiphasiger Wechselstrom durch die Spulen fließt, erzeugt der Stator ein magnetisches Drehfeld. Demgegenüber wird Strom in den leitfähigen Stangen 20 des Kurzschlussläuferleiterkörpers 14 erzeugt. Das magnetische Drehfeld und der Strom interagieren miteinander, um eine Drehantriebskraft zum Drehen des Rotors 10 zu erzeugen.
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Der Eisenkern 12 wird durch Stapeln einer Vielzahl von Plattenelementen in der Richtung der Drehachse X ausgebildet. Die Plattenelemente können zum Beispiel durch Stanzen von Siliziumstahlplatten ausgebildet werden. Der Eisenkern 12 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 24 versehen, die sich entlang der Richtung der Drehachse X erstrecken und bei bestimmten Intervallen in einer Umfangsrichtung des Eisenkerns 12 angeordnet sind.
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Die leitfähige Stange 20 ist innerhalb des Schlitzes 24 des Eisenkerns 12 angeordnet. Beide der Endabschnitte 20a und 20a der leitfähigen Stange 20 werden in den Durchgangslöchern 26 empfangen, die jeweils in den Leiterendringen 22 ausgebildet sind. Vorzugsweise liegen beide Endflächen der leitfähigen Stange 20 jeweils auf den gleichen Ebenen mit Endflächen 22b des Leiterendrings 22. Die leitfähigen Stangen 20 und die Leiterendringe 22 werden aus einem leitfähigen Material ausgebildet, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium und einer Aluminiumlegierung.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Verstärkungsschicht 28 auf einer Außenumfangsfläche 22a der Leiterendringe 22 ausgebildet, wie in 1 gezeigt. Die leitfähige Verstärkungsschicht 28 wird durch Spritzen von leitfähigen Partikeln in einer festen Phase ausgebildet, wie nachstehend ausführlich beschrieben werden wird. Die leitfähigen Partikel werden vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, um ein Streuen eines Magnetflusses durch die leitfähige Verstärkungsschicht 28 zu verhindern. Zum Beispiel können Edelstahl, Titan oder eine Titanlegierung als ein nicht-magnetisches Material verwendet werden, um die leitfähige Verstärkungsschicht 28 auszubilden.
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Die leitfähige Verstärkungsschicht 28, die auf der Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 ausgebildet ist, erhöht die strukturelle Stärke des Leiterendrings 22. Dieser Aufbau ist insbesondere wirksam, wenn eine Drehgeschwindigkeit des Rotors 10 erhöht wird. Wird der Rotor 10 bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht und ist die Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 ohne die leitfähige Verstärkungsschicht 28 freigelegt, stellt die Zentrifugalkraft ein Risiko der Verformung des Leiterendrings 22 oder möglicherweise der Beschädigung des Leiterendrings 22 dar. Im Gegensatz dazu, in dem Rotor 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel, wird die leitfähige Verstärkungsschicht 28 aus einem Material ausgebildet, das eine hohe spezifische Stärke aufweist, wie Edelstahl, Titan oder eine Titanlegierung, wie vorstehend beschrieben. Demgemäß, selbst wenn der Rotor 10 bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, bleibt die strukturelle Stärke des Rotors 10 ausreichend, um eine Beschädigung des Leiterendrings 22 zu verhindern und um die Standzeit des Elektromotors zu erweitern. Zudem, da die leitfähige Verstärkungsschicht 28 direkt auf dem Leiterendring 22 ausgebildet ist, besteht kein Bedarf an einer zusätzlichen Fixiereinrichtung, wie einer Fixierschraube.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Rotors 10 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden. 2 zeigt einen Vorgang zum Ausbilden der leitfähigen Verstärkungsschicht 28. Da Vorgänge, die sich von dem Vorgang des Ausbildens der leitfähigen Verstärkungsschicht 28 unterscheiden, mittels einer bekannten Technik durchgeführt werden, wird deren ausführliche Beschreibung ausgelassen werden.
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2 zeigt einen Teil einer Kaltspritzvorrichtung 30. In dem Ausführungsbeispiel wird die Kaltspritzvorrichtung 30 verwendet, um leitfähige Partikel in einem festen Zustand gemäß einem Kaltspritzvorgang zu spritzen. Der Kaltspritzvorgang umfasst ein Einspritzen von partikelförmigen Substanzen in einen Gasstrom unter hohem Druck und unter normaler Temperatur oder unter erhöhter Temperatur, und ein Aufschlagen der partikelförmigen Substanzen, die in einer festen Phase bleiben, auf eine Zielstruktur, um darauf eine Beschichtung auszubilden. Gemäß einem derartigen Kaltspritzvorgang kann die metallische Beschichtung mit einer hohen Stärke ohne eine Wärmeentartung ausgebildet werden. Als ein Vergleichsbeispiel von Beschichtungsvorgängen ist ein Metallspritzvorgang bekannt. Der Metallspritzvorgang umfasst einen Schritt des Schmelzens von Metall, und erfordert deshalb, dass das Material prompt abgekühlt wird. Wenn jedoch die Temperatur, bei der das Metall abgekühlt wird, nicht geeignet gesteuert wird, dann kann eine wuchernde Kristallstruktur verursacht werden, und im Ergebnis wird die Stärke der Metallschicht beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu, gemäß dem Kaltspritzvorgang, tritt die Wärmeentartung eines leitfähigen Materials nicht auf, wie vorstehend beschrieben, und deshalb kann ein effektiver Verstärkungseffekt erreicht werden.
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Wie gezeigt, umfasst die Kaltspritzvorrichtung 30 ein Zufuhrrohr 38 für leitfähige Partikel zum Zuführen von leitfähigen Partikeln 36 in das Innere 34 eines Gehäuses 32, ein Zufuhrrohr 40 für Arbeitsgas zum Zuführen von Arbeitsgas unter hohem Druck, zum Beispiel mit mehreren Megapascal, und eine Lavaldüse 42 zum Beschleunigen des Arbeitsgases auf Überschallgeschwindigkeit. Leitfähige Partikel, wie Edelstahl, Titan und eine Titanlegierung, die einen Durchmesser von näherungsweise 1 µm bis 50 µm aufweisen, werden als leitfähige Partikel 36 verwendet. Das Arbeitsgas kann zum Beispiel Stickstoffgas, Heliumgas, Luft oder dergleichen sein. Das Arbeitsgas kann durch einen (nicht gezeigten) Heizer aufgewärmt werden, der in der Kaltspritzvorrichtung 30 vorgesehen ist. In diesem Fall wird die Temperatur des Arbeitsgases bei einer Einlassdüse 34a zum Beispiel innerhalb eines Bereichs bis hin zu näherungsweise 1000 Grad Celsius gesetzt, abhängig von den Spezifikationen der Kaltspritzvorrichtung 30. Je höher die Temperatur des Arbeitsgases ist, desto mehr wird die Gasgeschwindigkeit und deshalb eine Spritzgeschwindigkeit der leitfähigen Partikel 36 erhöht. Im Allgemeinen gilt: je höher die Temperatur des Arbeitsgases, desto effizienter werden die leitfähigen Partikel 36 an die Zielstruktur angefügt. Deshalb wird die Temperatur des Arbeitsgases vorzugsweise so hoch wie möglich innerhalb eines Bereichs unterhalb eines Schmelzpunkts der leitfähigen Partikel 36 gesetzt.
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Die Lavaldüse 42 umfasst eine Kehle 42a, bei der ein Querschnitt eines Strömungswegs vergleichsweise klein ist, und der Strömungsweg sich davon graduell hin zu einem Auslass 42b erweitert. Innerhalb der Lavaldüse 42 werden die leitfähigen Partikel 36 bis hin in den Bereich von Geschwindigkeiten zwischen näherungsweise 300 m/s und näherungsweise 1000 m/s beschleunigt. Die leitfähigen Partikel 36 werden aus dem Auslass 42b der Lavaldüse 42 gespritzt und schlagen derart auf eine Zielstruktur auf, die die Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 in dem Ausführungsbeispiel ist, dass die leitfähigen Partikel 36 an die Zielstruktur angefügt werden, während sie in einer festen Phase bleiben. Auf diese Art und Weise wird eine große Anzahl von leitfähigen Partikeln 36 an die Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 angefügt, um die leitfähige Verstärkungsschicht 28 auszubilden. Während des Vorgangs zum Ausbilden der leitfähigen Verstärkungsschicht 28 wird eine Schablone verwendet, um sicherzustellen, dass die leitfähigen Partikel 36 lediglich bei einem gewünschten Abschnitt angefügt werden. Die so ausgebildete leitfähige Verstärkungsschicht 28 weist eine Dicke auf, die in dem Bereich zwischen näherungsweise mehreren Millimetern und mehreren 10 Millimetern liegt, ohne auf diesen eingeschränkt zu sein, so dass die Zielstruktur eine ausreichende Stärke aufweist.
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Die leitfähige Verstärkungsschicht 28 wird zum Beispiel mittels Schneiden in eine gewünschte Form in einem nachfolgenden Vorgang geformt. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, wird eine Außenumfangsfläche der leitfähigen Verstärkungsschicht 28 ausgebildet, um mit einer Ebene bündig zu sein, auf der sich die Außenumfangsfläche 12a des Eisenkerns 12 erstreckt. Gemäß dem Kaltspritzvorgang, in dem die leitfähigen Partikel gespritzt werden, während sie in der festen Phase bleiben, kann die leitfähige Verstärkungsschicht leicht ohne Rücksichtnahme auf die Form der Zielstruktur, wie der Leiterendring 22 und der Eisenkern 12, ausgebildet werden. Des Weiteren, da die leitfähige Verstärkungsschicht direkt auf der Zielstruktur ausgebildet werden kann, kann ein zusätzlicher Vorgang, wie eine Schraubenfixierung, ausgelassen werden.
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Als nächstes werden andere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Sachverhalte, die bereits in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, nach Bedarf ausgelassen werden. Die gleichen Bezugszeichen werden verwendet, um die gleichen oder entsprechende Elemente wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zu bezeichnen.
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3 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem Rotor 50 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Verstärkungsschicht 52 weiterhin auf einer Endfläche 22b des Leiterendrings 22 zusätzlich zu der Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel kann die leitfähige Verstärkungsschicht 52 auf einem bestimmten Abschnitt nach Bedarf mit Hilfe einer Schablone ausgebildet werden, wie vorstehend beschrieben. Die leitfähigen Partikel 36 können aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgespritzt werden, wenn Stellungen der Kaltspritzvorrichtung 30 oder des Rotors 50 verändert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können beide der Außenumfangsfläche 22a und der Endfläche 22b des Leiterendrings 22 ohne Rücksichtnahme auf die Form des Leiterendrings 22 verstärkt werden.
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4 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 60 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem Rotor 60 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Verstärkungsschicht 62 auf einer Innenumfangsfläche 22c des Leiterendrings 22 zusätzlich zu der Außenumfangsfläche 22a und der Endfläche 22b des Leiterendrings 22 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, kann die leitfähige Verstärkungsschicht 62 auf einem bestimmten Abschnitt nach Bedarf mit Hilfe einer Schablone ausgebildet werden. Die leitfähigen Partikel 36 können aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgespritzt werden, wenn Stellungen der Kaltspritzvorrichtung 30 oder des Rotors 60 verändert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können die Außenumfangsfläche 22a, die in Endfläche 22b und die Innenumfangsfläche 22c des Leiterendrings 22 ohne Rücksichtnahme auf die Form des Leiterendrings 22 verstärkt werden.
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5 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 70 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem Rotor 70 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein ringförmiger Ausgleichsring 72 in einer Lücke zwischen der Innenumfangsfläche 22c des Leiterendrings 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 16 vorgesehen. Der Ausgleichsring 72 wird verwendet, um Mängel in dem Rotor zu verringern, die aus einem fehlerhaften Herstellungsprozess herrühren, z.B. eine Kavität oder dergleichen, die während eines Spritzgusses des Leiterendrings 22 ausgebildet wurde. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Verstärkungsschicht 74 auf der Endfläche 22b des Leiterendrings 22 und einer Endfläche des Ausgleichsrings 72 ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, kann die leitfähige Verstärkungsschicht 74 auf einem bestimmten Abschnitt mit Hilfe einer Schablone ausgebildet werden. Die leitfähigen Partikel 36 können aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgespritzt werden, wenn Stellungen der Kaltspritzvorrichtung 30 oder des Rotors 70 verändert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können beide des Leiterendrings 22 und des Ausgleichsrings 72 ohne Rücksichtnahme auf die Formen des Leiterendrings 22 und des Ausgleichsrings 72 verstärkt werden.
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6 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 80 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel umfasst der Rotor 80 gemäß dem Ausführungsbeispiel einen ringförmigen Ausgleichsring 72, der in einer Lücke zwischen einer Innenumfangsfläche 22c des Leiterendrings 22 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 16 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die leitfähige Verstärkungsschicht 82 auf der Außenumfangsfläche 22a des Leiterendrings 22 zusätzlich zu der Endfläche 22b des Leiterendrings 22 und der Endfläche des Ausgleichsrings 72 ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, kann die leitfähige Verstärkungsschicht 82 auf einem bestimmten Abschnitt mit Hilfe einer Schablone ausgebildet werden. Die leitfähigen Partikel 36 können aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgespritzt werden, wenn Stellungen der Kaltspritzvorrichtung 30 oder des Rotors 80 verändert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können beide des Leiterendrings 22 und des Ausgleichsrings 72 ohne Rücksichtnahme auf die Formen des Leiterendrings 22 und des Ausgleichsrings 72 verstärkt werden.
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7 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Rotor 90 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem Rotor 90 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Verstärkungsschicht 92 auf der Außenumfangsfläche 12a des Eisenkerns 12 zusätzlich zu der Außenumfangsfläche 22a, der Endfläche 22b und der Innenumfangsfläche 22c des Leiterendrings 22 ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, kann die leitfähige Verstärkungsschicht 92 auf einem bestimmten Abschnitt mit Hilfe einer Schablone ausgebildet werden. Die leitfähigen Partikel 36 können aus mehreren verschiedenen Richtungen aufgespritzt werden, wenn Stellungen der Kaltspritzvorrichtung 30 oder des Rotors 80 verändert werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können beide des Leiterendrings 22 und des Eisenkerns 12 ohne Rücksichtnahme auf die Formen des Leiterendrings 22 und des Eisenkerns 12 verstärkt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rotor 90 bei einem Elektromotor anwendbar, der bei einer hohen Geschwindigkeit betreibbar ist, ohne ein Material des Eisenkerns 12 zu verändern.
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Aufbauten der leitfähigen Stangen und der Leiterendringe sind nicht auf jene beschränkt, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurden. Zum Beispiel kann zumindest eine der leitfähigen Stangen und der Leiterendringe durch den vorstehend beschriebenen Kaltspritzvorgang ausgebildet werden. In diesem Fall werden metallische Partikel, wie Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium und eine Aluminiumlegierung aufgespritzt, während sie in einer festen Phase verbleiben, um die leitfähigen Stangen und die Leiterendringe auszubilden.
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Obwohl jeder Schlitz 24 sich in der Richtung parallel zu der Drehachse X in dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen derartigen Aufbau eingeschränkt. Zum Beispiel, falls der Eisenkern 12, der aus gestapelten Platten ausgebildet ist, abgeschrägt wird, d.h. falls der Eisenkern 12 bei seinen beiden Enden in entgegengesetzten Umfangsrichtungen verdreht wird, definiert jeder Schlitz einen spiralförmigen Weg. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird die leitfähige Stange in einer Spiralform entlang des Weges ausgebildet, der durch den Schlitz definiert ist. In dem Ausführungsbeispiel, in dem der Eisenkern bei seinen beiden Enden abgeschrägt ist, ist die Form des Leiterendrings sogar noch komplizierter. Gemäß der Erfindung jedoch, in der die leitfähige Verstärkungsschicht mittels eines Kaltspritzvorgangs ausgebildet wird, kann eine strukturelle Stärke des Rotors nach Bedarf verbessert werden.
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In dem beispielhaften sechsten Ausführungsbeispiel wird die leitfähige Verstärkungsschicht 92 weiterhin auf der Außenumfangsfläche 12a des Eisenkerns 12 ausgebildet. Die leitfähige Verstärkungsschicht, die auf der Außenumfangsfläche 12a des Eisenkerns 12 ausgebildet ist, kann jedoch ebenso bei irgendeinem der anderen Ausführungsbeispiele angewendet werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Erfindung wird die leitfähige Verstärkungsschicht durch Spritzen von leitfähigen Partikeln in einer festen Phase ausgebildet. Demgemäß kann eine verstärkte Struktur leicht ohne Rücksichtnahme auf die Form der Zielstruktur, wie des Leiterendrings, erlangt werden. Des Weiteren, da die leitfähige Verstärkungsschicht direkt auf dem Leiterendring ausgebildet wird, besteht kein Bedarf an einer zusätzlichen Fixiereinrichtung, wie einer Fixierschraube.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Erfindung wird die leitfähige Verstärkungsschicht ebenso auf dem Eisenkern ausgebildet. Deshalb wird die strukturelle Stärke des Rotors weiter erhöht, und kann der Rotor bei einem Elektromotor angewendet werden, der bei hoher Geschwindigkeit betreibbar ist.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen dritten Erfindung wird die leitfähige Verstärkungsschicht aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, und deshalb kann ein Streuen des Magnetflusses oder dergleichen verhindert werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Erfindung werden die Materialien mit ausreichend hoher spezifischer Stärke verwendet, um die leitfähige Verstärkungsschicht auszubilden, und somit kann die leitfähige Verstärkungsschicht mit erhöhter struktureller Stärke vorgesehen werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen fünften Erfindung werden leitfähige Partikel in einer festen Phase aufgespritzt, um die leitfähige Verstärkungsschicht auszubilden. Demgemäß kann die verstärkte Struktur leicht ohne Rücksichtnahme auf eine Form einer Zielstruktur ausgebildet werden, die verstärkt werden soll. Des Weiteren, da die leitfähige Verstärkungsschicht direkt auf dem Leiterendring ausgebildet wird, besteht kein Bedarf an einem zusätzlichen Vorgang, wie einer Schraubenfixierung.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen sechsten Erfindung werden leitfähige Partikel eines Festphasenzustands aufgespritzt, um die leitfähige Verstärkungsschicht auch auf dem Eisenkern auszubilden. Demgemäß wird eine strukturelle Stärke des Rotors ohne zusätzliche Verstärkungseinrichtungen weiter erhöht.
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Obwohl die Erfindung mit ihren beispielhaften Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehenden und verschiedene andere Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen an ihr durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der anhängenden Patentansprüche abzuweichen.
