DE102015102166B4

DE102015102166B4 - Rotor eines Elektromotors mit Magneten, die an einer Außenumfangsfläche des Rotorkerns angebracht sind, Elektromotor und Herstellungsverfahren eines Rotors für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE102015102166B4
Application number: DE102015102166.8A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Shimamori
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2035-02-17
Also published as: US20150244217A1; CN104868623B; DE102015102166A1; CN104868623A; JP5808445B2; JP2015159639A; US9385566B2; CN204481588U

Abstract

Rotor (2) eines Elektromotors (1), umfassend einen zylinderförmigen Rotorkern (20) und mehrere Magneten (4), die in vorgegebenen Intervallen auf einer Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) angeordnet sind, wobei
die Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) mit mehreren Vorsprüngen (22) zum Positionieren der mehreren Magneten (4) in der Umfangsrichtung des Rotorkerns (20) ausgebildet ist,
jeder der mehreren Vorsprünge (22) nur über einen Teil der Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) in der Höhenrichtung parallel zur Drehachse (RA) des Rotorkerns (20) verläuft,
der Rotorkern (20) ein mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil (201), welches eine Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge (22) verlaufen, und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil (202) enthält, welches eine gekrümmte Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge (22) nicht verlaufen, und
der Rotorkern (20) einen Nutabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen (22) positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist,
jeder der mehreren Magneten (4) eine flache konfrontierende Seitenfläche (41), welche zur Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) hinweist, aufweist, und
die konfrontierende Seitenfläche (41) zu der flachen Bodenfläche des Nutabschnitts des mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teils (201) hinweist während sie mit der gekrümmten Außenumfangsfläche des vorsprungslosen zylindrischen Teils (202) verbunden wird,
wobei, dass das zylindrische Teil (201) aus einem separaten Rohrglied ausgebildet ist, welches an der Außenumfangsfläche die mehreren Vorsprünge (22) zur Positionierung der Magnete aufweist.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor eines Elektromotors mit Magneten, die an einer Außenumfangsfläche eines Rotorkerns angebracht sind, einen Elektromotor und ein Herstellungsverfahren eines Rotors für einen Elektromotor.
1. Beschreibung des Stands der Technik
Im Allgemeinen wird ein Elektromotor einer Art, die an der Außenumfangsfläche eines Rotorkerns angebrachte Permanentmagneten aufweist, SPM-Motor („surface permanent magnet motor“) genannt. Dahingehend beschreibt JP 2013-165 548 A einen Rotor eines SPM-Motors, der segmentartige Permanentmagneten aufweist, die durch ein warmaushärtendes Bindemittel an der Außenumfangsfläche eines Rotorkerns befestigt sind. In dieser Hinsicht setzt ein herkömmlicher SPM-Motor entweder einen Magneten mit einer konfrontierenden Seitenfläche zum Rotorkern hin ein, der aus einer gekrümmten Fläche zum Folgen der Außenumfangsfläche des Rotorkerns ausgebildet ist, oder einen Magneten mit einer konfrontierenden Seitenfläche, die aus einer flachen Oberfläche ausgebildet ist. Der SPM-Motor von JP 2013-165 548 A setzt den ersteren Magneten ein, wobei jedoch die Herstellung eines derartigen Magneten einen zusätzlichen Prozess zum Ausbilden der gekrümmten konfrontierenden Seitenfläche erfordert. Daher kann vom Gesichtspunkt der Herstellungskosten her ein Magnet mit einer flachen konfrontierenden Seitenfläche vorteilhaft sein.
Jedoch erfordert das richtige Anordnen eines Magneten mit flacher konfrontierender Seitenfläche die vorherige Ausbildung von Führungsvorsprüngen zum Positionieren der Magneten an der Außenumfangsfläche des Rotorkerns. 10 ist eine Perspektivansicht, die einen herkömmlichen Rotor R zeigt, welcher mehrere Führungsvorsprünge P zum Positionieren von mehreren Magneten M aufweist. Der Einfachheit halber zeigt 10 nur einen einzigen Magneten M, und die restlichen Magneten M sind weggelassen. Ferner ist 11 eine vergrößerte Querschnittansicht entlang einer vertikal zu einer Drehachse RA des Rotors R von 10 verlaufenden Ebene, die einen Magneten M und seine nähere Umgebung zeigt.. Wie in 10 gezeigt, ist die Außenumfangsfläche des Rotorkerns C bei einem herkömmlichen Rotor R mit mehreren Führungsnuten G ausgebildet, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jede der Führungsnuten G verläuft entlang der gesamten Länge in der Höhenrichtung des Rotorkerns C.
Ferner ist ein Führungsvorsprung P zwischen jeden zwei der angrenzenden Führungsnuten G, G vorgesehen. Zum Ausbilden derartiger Führungsnuten G muss Nutschneiden über die gesamte Länge des Rotorkerns C ausgeführt werden, und daher erhöht sich die Bearbeitungsstundenleistung, und Herstellungskosten können sich aufgrund der erhöhten Bearbeitungsstundenleistung ebenfalls erhöhen. Solche erhöhten Herstellungskosten treten in dem Fall besonders hervor, in dem der Elektromotor eine hohe Anzahl von Polen aufweist. Ferner berühren, wenn die Magneten M nach ihrer Magnetisierung am Rotorkern C angebracht sind, die flachen konfrontierenden Seitenflächen CS der Magneten M die flachen Bodenflächen BS der Führungsnuten G aufgrund der Anziehungskraft eng, und daher wird das Bindemittel B, wie in 11 gezeigt, schließlich aus dem Intervall zwischen diesen Flächen CS und BS entfernt. Infolgedessen fällt die Verbindungsstärke, die auf die Magneten einwirkt, ab, und daher besteht die Neigung, dass die Zentrifugalkraft, die die Drehbewegung des Rotors R begleitet, bewirkt, dass die Magneten M vom Rotorkern C abspringen.
Ein Elektromotor mit einem Rotor gemäß Anspruch 1 ist aus der DE100 53 694A1 bekannt. Weitere Hintergrundinformationen zum Stand der Technik können den Dokumenten DE 100 09 151 A1 , DE102 40 580A1 , DE 10 2008 040 348 A1 , DE 102 15 251 A1 und JP 2002- 361 678 A entnommen werden.
Es wurde daher ein Elektromotor gesucht, bei dem die Bearbeitungsstundenleistung zum Ausbilden von Vorsprüngen zum Positionieren von Magneten verringert sein kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt einen Rotor eines Elektromotors mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu Herstellung eines derartigen Rotors mit den Merkmalen der Ansprüche 8 oder 9 zur Verfügung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors vorgesehen, der einen zylinderförmigen Rotorkern und mehrere Magneten umfasst, die in vorgegebenen Intervallen auf einer Außenumfangsfläche des Rotorkerns angeordnet sind, wobei die Außenumfangsfläche des Rotorkerns mit mehreren Vorsprüngen zum Positionieren der mehreren Magneten in der Umfangsrichtung des Rotorkerns ausgebildet ist, wobei jeder der mehreren Vorsprünge nur über einen Teil der Außenumfangsfläche des Rotorkerns in einer Höhenrichtung parallel zur Drehachse des Rotorkerns verläuft, und wobei der Rotorkern ein mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil, welches eine Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge verlaufen, und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil enthält, welches eine Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge nicht verlaufen, wobei der Rotorkern einen Nutabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist, jeder der mehreren Magneten eine flache konfrontierende Seitenfläche, welche zur Außenumfangsfläche des Rotorkerns hinweist, aufweist, und die konfrontierende Seitenfläche zu der flachen Bodenfläche des Nutabschnitts des mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teils hinweist während sie mit der gekrümmten Außenumfangsfläche des vorsprungslosen zylindrischen Teils verbunden wird, wobei, dass das zylindrische Teil aus einem separaten Rohrglied ausgebildet ist, welches an der Außenumfangsfläche die mehreren Vorsprünge zur Positionierung der Magnete aufweist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil an jedem der beiden Endteile in der Höhenrichtung des Rotorkerns angeordnet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil an einem Mittelteil in der Höhenrichtung des Rotorkerns angeordnet ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors gemäß dem vierten Aspekt vorgesehen, wobei die konfrontierende Seitenfläche von jedem der mehreren Magneten ferner mit einer Bodenfläche eines Nutabschnitts verbunden ist, der zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen positioniert ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors gemäß einem des erste bis fünften Aspekts vorgesehen, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil und das vorsprungslose zylindrische Teil des Rotorkerns aus voneinander separaten Gliedern ausgebildet sind.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors gemäß dem sechsten Aspekt vorgesehen, wobei das vorsprungslose zylindrische Teil aus einem Laminatkörper aus Elektrostahlblechen ausgebildet ist.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung ist ein Elektromotor vorgesehen, der einen Rotor gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts umfasst.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors eines Elektromotors gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts vorgesehen, umfassend: Vorbereiten eines zylindrischen Glieds zum Bearbeiten in den Rotorkern; Durchführen von Drehen um eine Mittelachse des zylindrischen Glieds an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Glieds zum Ausbilden eines Teils mit kleinem Durchmesser des zylindrischen Glieds und eines Teils mit großem Durchmesser mit einem Außendurchmesser, der größer als das Teil mit kleinem Durchmesser ist; und Durchführen von Nutschneiden entlang der Mittelachse auf der Außenumfangsfläche des Teils mit großem Durchmesser des zylindrischen Glieds zum Ausbilden eines Nutabschnitts, der zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist, und Ausbilden des zylindrischen Teils aus einem separaten Rohrglied, welches an der Außenumfangsfläche die mehreren Vorsprünge zur Positionierung der Magnete aufweist.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors eines Elektromotors gemäß dem sechsten oder siebten Aspekt vorgesehen, umfassend: Vorbereiten eines zylindrischen Glieds zum Bearbeiten in das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil; Vorbereiten eines weiteren zylindrischen Glieds zum Bearbeiten in das vorsprungslose zylindrische Teil; Durchführen von Nutschneiden entlang einer Mittelachse des zylindrischen Glieds auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Glieds zum Ausbilden eines Nutabschnitts, der zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen positioniert ist; und Verbinden des zylindrischen Glieds und des weiteren zylindrischen Glieds miteinander.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittansicht eines Elektromotors, der einen Rotor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 ist eine Perspektivansicht des Rotors im Elektromotor von 1.
3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die ein vorsprungsloses zylindrisches Teil des Rotorkerns im Rotor von 1 zeigt.
4 ist eine Perspektivansicht, die eine Modifikation eines Rotors der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
5 ist ein erstes Diagramm zum Erläutern eines Prozesses zum Ausbilden eines Kerns in einem veranschaulichenden Verfahren zum Herstellen eines Rotors der vorliegenden Ausführungsform.
6 ist ein zweites Diagramm zum Erläutern eines Prozesses zum Ausbilden eines Kerns in einem veranschaulichenden Verfahren zum Herstellen eines Rotors der vorliegenden Ausführungsform.
7 ist ein drittes Diagramm zum Erläutern eines Prozesses zum Ausbilden eines Kerns in einem veranschaulichenden Verfahren zum Herstellen eines Rotors der vorliegenden Ausführungsform.
8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen beispielhaften Rotorkern in einem Rotor einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Modifikation eines Rotorkerns in einem Rotor der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Perspektivansicht, die einen herkömmlichen Rotor zeigt.
11 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Teil des Rotors von 10 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Es ist zu beachten, dass die folgende Erläuterung den technischen Umfang der Erfindungen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, oder die Bedeutung von Begriffen usw. nicht einschränkt.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7 ein Elektromotor beschrieben, der einen Rotor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Elektromotor, der den Rotor der vorliegenden Ausführungsform umfasst, ist ein Elektromotor, der Antriebskraft mithilfe eines Rotors und eines Stators erzeugt, die aufeinander einwirken. Insbesondere ist der Elektromotor ein SPM-Motor, der eine Struktur aufweist, bei der Permanentmagneten auf der Außenumfangsfläche eines Rotorkerns angebracht sind. 1 ist eine Querschnittansicht eines Elektromotors 1, der einen veranschaulichenden Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform umfasst. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Elektromotor 1 einen Rotor 2, der um eine vorgegebene Drehachse R drehen kann, und einen Stator 3, der konzentrisch mit dem Rotor 2 zum Umgeben des Rotors 2 angeordnet ist. Der Stator 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ein zylinderförmiges Jochteil 31 und mehrere Zähne 32 auf, die vom Jochteil 31 zum Rotor 2 hin vorstehen. Diese Zähne 32 weisen eine Statorwicklung (nicht gezeigt) auf, die um sie herumgewickelt ist. Das Jochteil 31 und die mehreren Zähne 32 können einstückig durch Stapeln von Elektrostahlblechen ausgebildet sein.
2 ist eine Perspektivansicht eines Rotors 2 im Elektromotor 1 von 1. Wie in 1 und 2 gezeigt, weist der Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform einen zylinderförmigen Rotorkern 20 und mehrere Magneten 4 auf, die in vorgegebenen Intervallen auf der Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20 angeordnet sind. Insbesondere weist der Rotor 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform 30 Magneten 4 auf, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 20 angeordnet sind. 2 zeigt jedoch der Einfachheit halber nur einen einzigen Magneten 4, und die restlichen Magneten sind weggelassen. Die Magneten 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind Neodymmagneten oder Ferritmagneten oder andere Permanentmagneten. Wie in 2 gezeigt, weist jeder Magnet 4 der vorliegenden Ausführungsform eine flache Plattenform auf, die parallel zur Drehachse RA des Rotors 2 verläuft. Ferner verlaufen die Magneten 4 des vorliegenden Beispiels über die gesamte Länge des Rotorkerns in der Höhenrichtung parallel zur Drehachse RA. Ferner weisen die Magneten 4 des vorliegenden Beispiels flache konfrontierende Seitenflächen zur Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20 hin auf (siehe auch 3). Im Folgenden kann die radiale Richtung des Rotorkerns 20 einfach als „radiale Richtung“ bezeichnet sein, während die Umfangsrichtung des Rotorkerns 20 einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet sein kann. Zudem kann die Höhenrichtung des Rotorkerns 20 einfach als „Höhenrichtung“ bezeichnet sein.
Wie in 2 gezeigt, sind mehrere Vorsprünge 22 auf der Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20 des vorliegenden Beispiels zum Positionieren von mehreren Magneten 4 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Insbesondere steht jeder der mehreren Vorsprünge 22 von der Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20 in der radialen Richtung zum Durchlaufen zwischen zwei angrenzenden Magneten 4 nach außen vor. Daher wird der Abstand zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen 22 gleich der Abmessung der Magneten 4 in der Breitenrichtung. Die „Breitenrichtung“ bedeutet hier die Richtung, die vertikal zur Höhenrichtung sowie zur radialen Richtung des Rotorkerns 20 verläuft. Ferner ist jeder der Magneten 4 in einer Nut 23 gehalten, die zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen 22 verläuft. Die Nute 23 weisen flache Bodenflächen auf.
Wie in 2 gezeigt, verläuft jeder der mehreren Vorsprünge 22 nur über einen Teil der Außenumfangsfläche 21 in der Höhenrichtung des Rotorkerns 20. Daher enthält der Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels ein zylindrisches Teil, das eine Außenumfangsfläche aufweist, über die mehrere Vorsprünge 22 verlaufen, und ein zylindrisches Teil, das eine Außenumfangsfläche aufweist, über die keine Vorsprünge 22 verlaufen. Diese zylindrischen Teile sind aneinander angrenzend in der Höhenrichtung des Rotorkerns 20 angeordnet. Im Folgenden kann das erstere zylindrische Teil im Rotorkern 20 als „mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil 201“ bezeichnet sein, während das letztere zylindrische Teil als „vorsprungsloses zylindrisches Teil 202“ bezeichnet sein kann. 1 zeigt die Querschnittsform des mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teils 201 als die Querschnittsform des Rotorkerns 20. Wie in 2 gezeigt, enthält der Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels zwei mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teile 201, 201, die jeweils an seinen beiden Endteilen in der Höhenrichtung angeordnet sind, und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil 202, das zwischen diesen mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teilen 201, 201 angeordnet ist. Die drei zylindrischen Teile 201, 201, 202 im Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels sind einstückig aus verschiedenen Metallröhrenmaterialien ausgebildet. Im Folgenden kann der Teil der Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20, der dem vorsprungslosen zylindrischen Teil 202 entspricht, als die „Außenumfangsfläche 212“ bezeichnet sein.
3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 im Rotor 2 von 2 entlang der Ebene, die vertikal zur Drehachse R verläuft, und zeigt einen Magneten 4 und seine nähere Umgebung. Wie in 3 gezeigt, sind die Magneten 4 des vorliegenden Beispiels durch ein Bindemittel 5 mit zumindest der Außenumfangsfläche 212 des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 des Rotorkerns 20 verbunden. Wie oben erläutert sind die konfrontierenden Seitenflächen 41 der Magneten 4 aus flachen Oberflächen ausgebildet, wobei jedoch die Außenumfangsfläche 212 des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 aus einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist. Daher verbleibt, selbst wenn sich diese Oberflächen 41, 212 berühren, ein bestimmter Spalt zwischen ihnen. Insbesondere verbleibt zwischen den konfrontierenden Seitenflächen 41 der Magneten 4 des vorliegenden Beispiels und der Außenumfangsfläche 212 des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 ein Paar Spalte 6, 6, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie in 3 gezeigt, tritt das Bindemittel in die Innenseiten dieser Spalte 6,6 ein, und daher ist es möglich zu verhindern, dass das Bindemittel 5 aus den konfrontierenden Seitenflächen 41 der Magneten 4 und der Außenumfangsfläche 21 des Rotorkerns 20 entfernt wird. Daher ist es gemäß dem Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels möglich, Abspringen der Magneten 4 zu verhindern, das durch ungenügende Verbindungsfestigkeit bewirkt ist, die auf die Magneten 4 einwirkt.
In der obigen Art und Weise ist gemäß dem Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform der Ausbildungsbereich, in dem die Vorsprünge 22 zum Positionieren der Magneten 4 ausgebildet sind, auf nur einen Teil des Rotorkerns 20 in der Höhenrichtung beschränkt, insbesondere auf nur ein mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil 201. Daher ist es gemäß dem Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Abmessungen der zur Positionierung benutzten Vorsprünge 22 in der Höhenrichtung zu minimieren, und daher ist es möglich, die Bearbeitungsstundenleistung zum Ausbilden dieser Vorsprünge 22 zu verringern. Es ist zu beachten, dass beim Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl und Anordnung des mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teils 201 und des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 des Rotorkerns 20 nicht nur auf das Beispiel von 2 beschränkt sind. Das bedeutet, dass die Anzahl und Anordnung der zylindrischen Teile am Rotorkern 20 zum Verwirklichen von verschiedenen Modifikationen des Rotors 2 geändert werden können. 4 ist eine Perspektivansicht, die eine Modifikation des Rotors 2 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 4 gezeigt, enthält der Rotorkern 20 im Rotor 2 des vorliegenden Beispiels ein einzelnes mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil 201, das am Mittelteil in der Höhenrichtung angeordnet ist, und ein Paar vorsprungslose zylindrische Teile 202, 202, die zum Überspannen des mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teils 201 angeordnet sind. Bei einer derartigen Modifikation ist es ebenfalls möglich, die Abmessung der zur Positionierung benutzten Vorsprünge 22 in der Höhenrichtung zu minimieren, und daher ist es möglich, die Bearbeitungsstundenleistung zum Ausbilden dieser Vorsprünge 22 zu verringern.
Als Nächstes wird das Verfahren zum Herstellen des Rotors 2 der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Das Verfahren zum Herstellen des Rotors 2 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Kernausbildungsprozess zum Ausbilden eines Rotorkerns 20, der die oben angegebene Struktur aufweist. 5 bis 7 sind Diagramme zum Erläutern des Kernausbildungsprozesses in einem veranschaulichenden Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 5 gezeigt, wird im Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels zunächst ein zylindrisches Glied 7 vorbereitet, das in den Rotorkern 20 eingearbeitet werden soll. Das zylindrische Glied 7 des vorliegenden Beispiels wird durch Schneiden eines Metallrohrs aus verschiedenen Metallmaterialien vertikal zu seiner Ausdehnungsrichtung ausgebildet. Im Folgenden kann die parallel zur Mittelachse CA des zylindrischen Glieds 7 verlaufende Richtung als die „Höhenrichtung“ des zylindrischen Glieds 7 bezeichnet sein. Wie in 6 gezeigt, wird im Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels als Nächstes Drehen auf die Außenumfangsfläche 71 des zylindrischen Glieds 7 ausgeführt, um ein Teil 7S mit kleinem Durchmesser des zylindrischen Glieds 7 und ein Teil 7L mit großem Durchmesser des zylindrischen Glieds 7 mit einem Außendurchmesser auszubilden, der größer als das Teil 7S mit kleinem Durchmesser ist. Insbesondere wird während des obigen Drehens ein Schneidwerkzeug T1, das parallel zur Mittelachse CA beweglich ist, an die Außenumfangsfläche 71 des zylindrischen Glieds 7 gedrückt, um die Außenumfangsfläche 71 zu schneiden, während das zylindrische Glied 7 um die Mittelachse CA rotiert wird. Während des Drehens wird die Schneidtiefe des Schneidwerkzeugs T1 zum Ausbilden der Außenumfangsfläche 71 zu einer abgestuften Form, wie durch den Pfeil A60 gezeigt, und dadurch zum Ausbilden des oben genannten Teils 7S mit kleinem Durchmesser und Teils 7L mit großem Durchmesser des zylindrischen Teils 7 variiert. Im Beispiel von 6 führt das Drehen des zylindrischen Glieds 7 zur Ausbildung von zwei Teilen 7L, 7L mit großem Durchmesser, die jeweils an den beiden Endteilen in der Höhenrichtung des zylindrischen Glieds 7 angeordnet sind, und eines Teils 7S mit kleinem Durchmesser, das zwischen diesen Teilen 7L, 7L mit großem Durchmesser angeordnet ist. Die Anzahl und Anordnung usw. des Teils 7S mit kleinem Durchmesser und des Teils 7L mit großem Durchmesser, die durch das Drehen des vorliegenden Beispiels ausgebildet werden sollen, sind jedoch nicht auf das Beispiel von 6 beschränkt.
Wie in 7 gezeigt, wird im Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels als Nächstes Nutschneiden auf jedes der Teile 7L mit großem Durchmesser des zylindrischen Glieds 7 ausgeführt, um mehrere Nuten 73 auszubilden, die in gleichen Intervallen auf den Außenumfangsflächen der Teile 7L mit großem Durchmesser angeordnet werden. Insbesondere wird während des obigen Nutschneidens ein Schneidwerkzeug T2 zum Schneiden der Außenumfangsfläche des Teils 7L mit großem Durchmesser parallel zur Mittelachse CA bewegt, wie durch den Pfeil A70 gezeigt, um dadurch die einzelnen Nuten 73 auszubilden. Ferner wird infolge des obigen Nutschneidens jeder der mehreren Vorsprünge 72 zum Positionieren der mehreren Magneten 4 zwischen zwei angrenzenden Nuten 73 ausgebildet. Auf diese Art und Weise werden beim obigen Nutschneiden nur die Teile 7L, 7L mit großem Durchmesser des zylindrischen Teils 7 durch das Schneidwerkzeug T2 bearbeitet, und dadurch ist es möglich, die Bearbeitungsstundenleistung zum Ausbilden der mehreren Vorsprünge 72 zum Positionieren der mehreren Magneten 4 zu verringern.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 ein Rotor einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Rotor der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die dem Rotor der oben angegebenen Ausführungsform ähnelt, unter Ausnahme der Teile, die unten spezifisch erläutert werden. Daher sind Teilen, die Konfigurationen aufweisen, welche der ersten Ausführungsform ähneln, dieselben Bezugszeichen wie der ersten Ausführungsform zugeordnet, und Erläuterungen der Teile mit ähnlichen Konfigurationen werden ausgelassen.
8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die ein Beispiel eines Rotorkerns 20 im Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 8 gezeigt, enthält der Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels, in derselben Art und Weise wie in 2, zwei mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Vorsprünge 201, 201, die jeweils an den beiden Endteilen in der Höhenrichtung angeordnet sind, und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil 202, das zwischen diesen zylindrischen Teilen 201, 201 angeordnet ist. Die drei zylindrischen Teile 201, 201, 202 im Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels sind jedoch, statt wie in 2 einstückig ausgebildet, aus voneinander getrennten Teilen ausgebildet. Insbesondere sind die drei zylindrischen Teile 201, 201, 202 im Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels separat aus einem Rohrglied ausgebildet, das aus verschiedenen Metallmaterialien hergestellt ist. Unter Bezugnahme auf 8 wird der Kernausbildungsprozess zum Ausbilden des Rotorkerns 20 des vorliegenden Beispiels erläutert. Im Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels werden zunächst die zwei zylindrischen Glieder 8, 8 vorbereitet, die in die zwei mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teile 201, 201 eingearbeitet werden sollen. Als Nächstes wird Nutschneiden auf die Außenumfangsflächen dieser zylindrischen Teile 8, 8 ausgeführt, um mehrere Nute 81 auszubilden, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet werden. Aufgrund des Nutschneidens wird jeder der mehreren Vorsprünge 82 zum Positionieren der mehreren Magneten 4 zwischen zwei angrenzenden Nuten 81 ausgebildet. Als Nächstes wird Gewindeschneiden auf eine Endfläche 83 in der Höhenrichtung von jedem der zylindrischen Glieder 8, 8 ausgeführt, um mehrere Schraubendurchgangslöcher 84 auszubilden, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet werden.
Im Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels wird ein weiteres zylindrisches Glied 9 vorbereitet, das in ein vorsprungsloses zylindrisches Teil 202 eingearbeitet werden soll. Als Nächstes wird Gewindeschneiden auf die beiden Endflächen 91 in der Höhenrichtung des anderen zylindrischen Glieds 9 ausgeführt, um mehrere Schraubensacklöcher 92 auszubilden, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet werden. Als Nächstes werden die zwei zylindrischen Glieder 8, 8 mit dem anderen zylindrischen Glied 9 verbunden, um sie zu einem Rotorkern 20 zusammenzubauen, der zwei mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teile 201, 201 und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil 202 enthält. Während des Zusammenbaus wird jedes der zwei zylindrischen Glieder 8, 8 mit dem anderen zylindrischen Glied 9 durch schraubenartige Verbindungsglieder (nicht gezeigt) verbunden, die in die mehreren Schraubendurchgangslöcher 84 eingeführt werden. Auf diese Art und Weise ist es gemäß dem Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels möglich, das Drehen zum Ausbilden eines Teils mit kleinem Durchmesser und eines Teils mit großem Durchmessers auszuschließen und dadurch den Kernausbildungsprozess zu vereinfachen, solange die zwei zylindrischen Teile 8, 8 und das andere zylindrische Teil 9 mit geeigneten Abmessungen im Voraus vorbereitet werden.
9 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Modifikation des Rotorkerns 20 im Rotor 2 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Der Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels enthält, wie in 2, zwei mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teile 201, 201, die jeweils an beiden Endteilen in der Höhenrichtung angeordnet sind, und ein einzelnes vorsprungsloses zylindrisches Teil 202, das dazwischen angeordnet ist. Das vorsprungslose zylindrische Teil 202 des vorliegenden Beispiels ist jedoch, statt aus einem Rohrglied, das aus verschiedenen Metallmaterialien hergestellt ist, ausgebildet zu sein, aus einem Laminatkörper ausgebildet, der mehrere Elektrostahlbleche umfasst, die aufeinandergestapelt sind. Durch derartiges Einsetzen eines Laminatkörpers LB aus Elektrostahlblechen als Teil des Rotorkerns 20 ist es möglich, den Wirbelstrom innerhalb des Rotorkerns zu verringern und dadurch die Wärmeerzeugungsmeng des Rotorkerns 20 zu unterdrücken. Ferner kann gemäß dem Rotorkern 20 des vorliegenden Beispiels zusätzlich zum vorsprungslosen zylindrischen Teil 202 oder anstelle des vorsprungslosen zylindrischen Teils 202 zumindest eines der zwei mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teile 201, 201 ebenfalls aus einem Laminatkörper aus mehreren Elektrostahlblechen ausgebildet sein.
Die Prozedur des Kernausbildungsprozesses zum Ausbilden des Rotorkerns 20 des vorliegenden Beispiels gleicht der des Kernausbildungsprozesses zum Ausbilden des Rotorkerns 20 von 8, der oben erläutert ist. Beim Kernausbildungsprozess des vorliegenden Beispiels werden jedoch stangenartige Verbindungsglieder CR in die mehreren Durchgangslöcher TH, die im Laminatkörper LB vorgesehen sind, eingeführt, um die mehreren Elektrostahlbleche aneinander zu befestigen. Wie in 9 gezeigt, können solche stangenartige Verbindungsglieder CR durch die mehreren Durchgangslöcher 84 an jeglichem der zylindrischen Glieder 8 in die mehreren Durchgangslöcher TH im Laminatkörper LB eingeführt werden. Ferner können die Spitzenteile der stangenartigen Verbindungsglieder CR weiter in die mehreren Durchgangslöcher 84 im anderen zylindrischen Glied 8 eingeführt werden. Infolgedessen können die stangenartigen Verbindungsglieder CR ebenfalls zum Verbinden des Laminatkörpers LB, der dem vorsprungslosen zylindrischen Teil 202 entspricht, mit den zwei zylindrischen Gliedern 8, 8, die den mit Vorsprüngen ausgestatteten, zylindrischen Teilen 201 entsprechen, benutzt werden.
AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten, siebten und achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Ausbildungsbereich, in dem die mehreren Vorsprünge zum Positionieren der mehreren Magneten 4 ausgebildet sind, auf nur einen Teil des Rotorkerns in der Höhenrichtung beschränkt, und daher ist es möglich, die Bearbeitungsstundenleistung zum Ausbilden dieser Vorsprünge zu verringern.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Vorsprünge zum Positionieren der mehreren Magneten an den beiden Endteilen in der Höhenrichtung des Rotorkerns ausgebildet, und daher ist es möglich, die mehreren Magneten bezüglich des Rotorkerns akkurat zu positionieren.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Vorsprünge zum Positionieren der mehreren Magneten an einem Mittelteil in der Höhenrichtung des Rotorkerns ausgebildet, und daher ist es möglich, die mehreren Magneten bezüglich des Rotorkerns akkurat zu positionieren.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Freiräume zwischen den konfrontierenden Seitenflächen und der Außenumfangsfläche des vorsprungslosen zylindrischen Teils des Rotorkerns ausgebildet, um zu ermöglichen, dass ein Bindemittel dazwischen eindringt, und daher ist es möglich, die Unzulänglichkeit der Verbindungsfestigkeit, die auf die Magneten einwirkt, zu vermeiden.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die konfrontierenden Seitenflächen der Magneten ferner mit den Bodenflächen der Nutabschnitte zwischen angrenzenden Vorsprüngen verbunden, und daher ist es möglich, die Magneten stabil am Rotorkern zu befestigen.
Gemäß dem fünften und neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich das Drehen zum Ausbilden des vorsprungslosen zylindrischen Teils des Rotorkerns auszuschließen und dadurch den Herstellungsprozess des Rotors zu vereinfachen.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Wirbelstrom zu verringern, der innerhalb des Rotorkerns erzeugt sein kann, und dadurch die Wärmeerzeugungsmenge des Rotorkerns zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedenartig innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche modifiziert werden. Ferner sind die Abmessungen, Formen, Materialien usw. der oben genannten Teile nur Beispiele. Verschiedene Abmessungen, Formen, Materialien usw. können zum Erzielen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

Claims

Rotor (2) eines Elektromotors (1), umfassend einen zylinderförmigen Rotorkern (20) und mehrere Magneten (4), die in vorgegebenen Intervallen auf einer Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) angeordnet sind, wobei die Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) mit mehreren Vorsprüngen (22) zum Positionieren der mehreren Magneten (4) in der Umfangsrichtung des Rotorkerns (20) ausgebildet ist, jeder der mehreren Vorsprünge (22) nur über einen Teil der Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) in der Höhenrichtung parallel zur Drehachse (RA) des Rotorkerns (20) verläuft, der Rotorkern (20) ein mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teil (201), welches eine Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge (22) verlaufen, und ein vorsprungsloses zylindrisches Teil (202) enthält, welches eine gekrümmte Außenumfangsfläche aufweist, über die die mehreren Vorsprünge (22) nicht verlaufen, und der Rotorkern (20) einen Nutabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen (22) positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist, jeder der mehreren Magneten (4) eine flache konfrontierende Seitenfläche (41), welche zur Außenumfangsfläche (21) des Rotorkerns (20) hinweist, aufweist, und die konfrontierende Seitenfläche (41) zu der flachen Bodenfläche des Nutabschnitts des mit Vorsprüngen ausgestattetes, zylindrisches Teils (201) hinweist während sie mit der gekrümmten Außenumfangsfläche des vorsprungslosen zylindrischen Teils (202) verbunden wird, wobei, dass das zylindrische Teil (201) aus einem separaten Rohrglied ausgebildet ist, welches an der Außenumfangsfläche die mehreren Vorsprünge (22) zur Positionierung der Magnete aufweist.
Rotor (2) eines Elektromotors (1) nach Anspruch 1, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil (201) an jedem der beiden Endteile in der Höhenrichtung des Rotorkerns (20) angeordnet ist.
Rotor (2) eines Elektromotors (1) nach Anspruch 1, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil (201) an einem Mittelteil in der Höhenrichtung des Rotorkerns (20) angeordnet ist.
Rotor (2) eines Elektromotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die flache konfrontierende Seitenfläche (41) von jedem der mehreren Magneten (4) ferner mit der flachen Bodenfläche des Nutabschnitts verbunden ist.
Rotor (2) eines Elektromotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil (201) und das vorsprungslose zylindrische Teil (202) des Rotorkerns (20) aus voneinander separaten Gliedern ausgebildet sind.
Rotor (2) eines Elektromotors (1) nach Anspruch 5, wobei das vorsprungslose zylindrische Teil (202) aus einem Laminatkörper aus Elektrostahlblechen ausgebildet ist.
Elektromotor (1), umfassend einen Rotor (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Herstellen eines Rotors (2) eines Elektromotors (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: Vorbereiten eines zylindrischen Glieds (7) zum Bearbeiten in den Rotorkern (20); Durchführen von Drehen um eine Mittelachse des zylindrischen Glieds (7) an der Außenumfangsfläche (71) des zylindrischen Glieds (7) zum Ausbilden eines Teils (7S) mit kleinem Durchmesser des zylindrischen Glieds (7) und eines Teils (7L) mit großem Durchmesser mit einem Außendurchmesser, der größer als das Teil (7S) mit kleinem Durchmesser ist; Durchführen von Nutschneiden entlang der Mittelachse auf der Außenumfangsfläche des Teils (7L) mit großem Durchmesser des zylindrischen Glieds (7) zum Ausbilden eines Nutabschnitts, der zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen (22) positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist; und Ausbilden des zylindrischen Teils (201) aus einem separaten Rohrglied, welches an der Außenumfangsfläche die mehreren Vorsprünge (22) zur Positionierung der Magnete aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Rotors (2) eines Elektromotors (1) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, umfassend: Vorbereiten eines ersten zylindrischen Glieds (8) zum Bearbeiten in das mit Vorsprüngen ausgestattete, zylindrische Teil (201); Vorbereiten eines zweiten zylindrischen Glieds (9) zum Bearbeiten in das vorsprungslose zylindrische Teil (202); Durchführen von Nutschneiden entlang einer Mittelachse des zylindrischen Glieds (8) auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Glieds (8) zum Ausbilden eines Nutabschnitts, der zwischen zwei angrenzenden Vorsprüngen (22) positioniert ist und eine flache Bodenfläche aufweist; und Verbinden des ersten zylindrischen Glieds (8) und des zweiten zylindrischen Glieds (9) miteinander.