DE102017103261B4

DE102017103261B4 - Motorrotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102017103261B4
Application number: DE102017103261.4A
Authority: DE
Inventors: Akira NISHIFUKUMOTO
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2037-02-18
Also published as: DE102017103261A1; CN206595791U; US20170244308A1; JP6298086B2; JP2017153245A; US10476359B2; CN107124052B; CN107124052A

Abstract

Motorrotor (1; 2), umfassend einen Rotorkern (10; 20) mit mehreren Stanzlöchern (15; 25; 35; 36; 37; 38), mehrere Magnete (11: 21), die an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns (20) angeordnet sind oder im Inneren des Rotorkerns (10) angeordnet sind, und ein Harz (12, 22) zur Fixierung der mehreren Magnete an dem Rotorkern, wobeijedes der Stanzlöcher in einer Draufsicht wenigstens einen ersten Innenflächenabschnitt (15a; 35a; 36a; 37a; 38a), der mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises (19a) übereinstimmt, und wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitt (15b; 35b; 36b; 37b; 38b), der nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises übereinstimmt, aufweist, und sich der zweite Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht von einem Endpunkt (P1) eines Bogens, der einem Mittelpunktwinkel von weniger als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt (P2) des Bogens erstreckt und außerhalb des perfekten Kreises verläuft,wobei eine Umfangslinie des wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitts (15b; 35b; 36b; 37b; 38b) auf einem achsensymmetrischen geschlossenen Streckenzug liegt, und wobei ein Mittelpunkt des perfekten Kreises auf einer Symmetrieachse des geschlossenen Streckenzuges liegt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motorrotor und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Beschreibung des Stands der Technik
Der Rotor eines Elektromotors (zum Beispiel eines Synchronmotors) weist einen Rotorkern, der ein Joch bildet, und Dauermagnete, die an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns oder im Inneren des Rotorkerns gehalten werden, auf. Bekannte Verfahren zur Fixierung der so angeordneten Dauermagnete an dem Rotorkern umfassen zum Beispiel ein Verfahren, bei dem ein Klebstoff verwendet wird, und ein Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Harz durch eine Spritzgussmaschine eingespritzt wird und das Harz dann gehärtet wird.
Wenn das bisher bekannte Verfahren zur Magnetfixierung durch Einspritzen eines Harzes eingesetzt wird, besteht die Gefahr, dass durch einen äußerst hohen Einspritzdruck ein Teil des Rotorkerns verformt werden kann. Ein Verfahren zur Unterdrückung einer solchen Verformung des Rotorkerns zur Zeit des Einspritzens des Harzes ist zum Beispiel aus den folgenden Patentdokumenten bekannt.
In der JP 2007 - 159 245 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Element zur Unterdrückung der Verformung des Rotorkerns in einem vertieften Abschnitt einer Spritzgussform bereitgestellt ist und das Element an den Rotorkern angelegt wird, um die Stärke des Rotorkerns zu unterstützen.
In der JP 2002 - 247 784 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem bei einem Rotor mit eingebetteten Magneten an der Rotorachsenseite eines Dauermagnets ein Raum zurückbelassen wird und ein Harzmaterial in den Raum eingespritzt wird, wodurch die auf einen laminierten Eisenkern ausgeübte Presskraft abgeschwächt wird. Weitere Hintergrundinformationen zum Stand der Technik können den Dokumenten JP 2010-119 260 A , DE 20 14 616 A , 02/ 097 952 A1 und DE 85 23 309 U1 entnommen werden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Andererseits ist die Bereitstellung eines Aufbaus bekannt, bei dem Stanzlöcher zur Verringerung des Trägheitsmoments des Rotors gebildet sind, um die Beschleunigungsleistungsfähigkeit eines Elektromotors zu verbessern. 6 und 7 sind Draufsichten, die jeweils Teile von herkömmlichen Motorrotoren 6 und 7 zeigen. In vielen Fällen sind die Stanzlöcher 65, 75 wie in 6 und 7 gezeigt in der Form eines perfekten Kreises gebildet. Wenn die Dauermagnete 61, 71 unter Verwendung eines Harzes 62, 72 an dem Rotorkern 60, 70 mit den perfekt rund geformten Stanzlöchern 65, 75 fixiert werden, wird in jedes Stanzloch 65, 75 ein perfekt rund geformter Stift als Element zur Unterdrückung einer Verformung des Rotorkerns 60, 70 eingesetzt.
Es gibt jedoch Fälle, in denen von den Blickpunkten des Trägheitsmoments des Rotors, des Ausmaßes des magnetischen Flusses, der durch das Innere des Rotorkerns verläuft, oder der Stärke des Rotorkerns her für die Stanzlöcher komplexe Formen eingesetzt werden. 8 und 9 sind Draufsichten, die jeweils herkömmliche Motorrotoren 8 und 9 mit komplex geformten Stanzlöchern 85 und 95 zeigen. Wie in 9 gezeigt sind beim Einsetzen von verformungsunterdrückenden Elementen (Stiften) 89, die den komplexen Formen der Stanzlöcher 85 entsprechen, in die jeweiligen Stanzlöcher 85 für die verformungsunterdrückenden Elemente 89 strenge Abmessungs- und Positionstoleranzen erforderlich, damit jedes verformungsunterdrückende Element 89 in jedes der mehreren Stanzlöcher 85 eingesetzt werden kann. Es besteht daher das Problem, dass nicht nur die Kosten für die Herstellungseinrichtungen zunehmen, sondern auch die Arbeitsleistungsfähigkeit abnimmt.
Wenn andererseits wie in 9 gezeigt in jedes komplex geformte Stanzloch 95 ein perfekt rund geformtes verformungsunterdrückendes Element (ein Stift) 99 eingesetzt wird, tritt das verformungsunterdrückende Element 99 so mit dem Stanzloch 95 in Kontakt, dass in den Bereichen A Linienkontakte gebildet werden. Als Ergebnis wird der Einspritzdruck auf diese Linienkontaktabschnitte konzentriert und ist es daher nicht möglich, eine ausreichende Verformungsunterdrückungswirkung zu erhalten. Und da darüber hinaus Bereiche wie der Bereich B, in denen das verformungsunterdrückende Element 99 nicht mit einer Seitenwand 95a des Stanzlochs 95 in Kontakt steht, entstehen, kann sich das verformungsunterdrückende Element 99 darin bewegen und ist es daher nicht möglich, eine ausreichende Stützstärke bereitzustellen.
Entsprechend besteht ein Bedarf an Techniken, die die Verformung eines Rotorkerns zur Zeit des Einspritzens des Harzes unterdrücken können, während durch die Bereitstellung komplex geformter Stanzlöcher eine raschere Beschleunigung eines Motorrotors erreicht wird, ohne die Kosten für die Herstellungseinrichtungen zu erhöhen und ohne die Arbeitsleistungsfähigkeit zu verschlechtern.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nach einer ersten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung wird ein Motorrotor bereitgestellt, der einen Rotorkern mit mehreren Stanzlöchern, mehrere Magnete, die an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns angeordnet sind oder im Inneren des Rotorkerns angeordnet sind, und ein Harz zur Fixierung der mehreren Magnete an dem Rotorkern umfasst, wobei jedes der Stanzlöcher in einer Draufsicht wenigstens einen ersten Innenflächenabschnitt, der mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises übereinstimmt, und wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitt, der nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises übereinstimmt, aufweist, und sich der zweite Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht von einem Endpunkt eines Bogens, der einem Mittelpunktwinkel von weniger als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt des Bogens erstreckt und außerhalb des perfekten Kreises verläuft, wobei eine Umfangslinie des wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitts (15b; 35b; 36b; 37b; 38b) auf einem achsensymetrischen geschlossenen Streckenzug liegt, und wobei ein Mittelpunkt des perfekten Kreises auf einer Symmetrieachse des geschlossenen Streckenzuges liegt.
Nach einer zweiten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsweise darstellt, wird ein Motorrotor bereitgestellt, bei dem der erste Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht mit einem Kreisbogen übereinstimmt, der einem Mittelpunktwinkel von mehr als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt.
Nach einer dritten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsweise darstellt, wird ein Motorrotor bereitgestellt, bei dem wenigstens zwei erste Innenflächenabschnitte vorhanden sind, und die beiden ersten Innenflächenabschnitte so angeordnet sind, dass sie einander in der Umfangsrichtung oder radial um eine Achse des Rotors gegenüberliegen.
Nach einer vierten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsweise darstellt, wird ein Motorrotor bereitgestellt, bei dem wenigstens drei erste Innenflächenabschnitte vorhanden sind, und die drei ersten Innenflächenabschnitte in einer Draufsicht mit Kreisbögen übereinstimmen, die sich jeweils in einem von drei Bereichen befinden, welche durch Teilen des perfekten Kreises um seine Mitte in drei gleiche Teile definiert sind.
Nach einer fünften Ausführungsweise, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsweise darstellt, wird ein Motorrotor bereitgestellt, bei dem sich der erste Innenflächenbereich in einem Bereich befindet, der dem Magnet gegenüberliegt.
Nach einer sechsten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Motorrotors, der einen Rotorkern mit mehreren Stanzlöchern, mehrere Magnete, die an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns angeordnet sind oder im Inneren des Rotorkerns angeordnet sind, und ein Harz zur Fixierung der mehreren Magnete an dem Rotorkern umfasst, bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte des derartigen Bildens des Rotorkerns mit den mehreren Stanzlöchern, dass jedes der Stanzlöcher in einer Draufsicht wenigstens einen ersten Innenflächenabschnitt, der mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises übereinstimmt, und wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitt, der mit nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises überstimmt, aufweist, und sich der zweite Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht von einem Endpunkt eines Bogens, der einem Mittelpunktwinkel von weniger als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt des Bogens erstreckt und außerhalb des perfekten Kreises verläuft, wobei eine Umfangslinie des wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitts (15b; 35b; 36b; 37b; 38b) auf einem achsensymetrischen geschlossenen Streckenzug liegt, und wobei ein Mittelpunkt des perfekten Kreises auf einer Symmetrieachse des geschlossenen Streckenzuges liegt; des Anordnens der mehreren Magnete an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns oder im Inneren des Rotorkerns; des Anordnens des Rotorkerns auf einer Formplatte, die Formplatte umfassend mehrere perfekt runde zylinderförmige Elemente, die so in die mehreren Stanzlöcher eingesetzt werden und unbeweglich in den Stanzlöchern gehalten werden, dass der erste Innenflächenabschnitt jedes der mehreren Stanzlöcher in einem Flächenkontakt mit einem Seitenflächenabschnitt eines entsprechenden der mehreren perfekt runden zylinderförmigen Elemente steht; und des Einspritzens des Harzes in die Formplatte, so dass die mehreren Magnete durch das Harz an dem Rotorkern fixiert werden, umfasst.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Motorrotors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Motorrotors nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A ist eine Draufsicht, die ein Stanzloch nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3B ist eine Draufsicht, die ein Stanzloch nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3C ist eine Draufsicht, die ein Stanzloch nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3D ist eine Draufsicht, die ein Stanzloch nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Motorrotors nach der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5A ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kontaktbereich zwischen einem komplex geformten Stanzloch und einem perfekt runden zylinderförmigen Element einer Formplatte nach dem Stand der Technik zeigt.
5B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kontaktbereich zwischen einem komplex geformten Stanzloch und einem perfekt runden zylinderförmigen Element einer Formplatte nach der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines herkömmlichen Motorrotors mit perfekt kreisförmigen Stanzlöchern zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines herkömmlichen Motorrotors mit perfekt kreisförmigen Stanzlöchern zeigt.
8 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines herkömmlichen Motors mit komplex geformten Stanzlöchern zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines herkömmlichen Motors mit komplex geformten Stanzlöchern zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben werden. Über die Zeichnungen hinweg sind gleiche Aufbauelemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird auch angemerkt, dass die hier gegebene Beschreibung den technischen Umfang der Erfindung, der in den beiliegenden Ansprüche beschrieben ist, oder die Bedeutung usw. eines jedweden darin angeführten Ausdrucks nicht beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Motorrotors 1 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Der Motorrotor 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Rotorkern 10, mehrere Dauermagnete 11, die im Inneren des Rotorkerns 10 angeordnet sind, und ein Harz 12 zur Fixierung der Dauermagnete 11 an dem Rotorkern 10. Diese Aufbauelemente werden nachstehend beschrieben werden.
Der Rotorkern 10 ist ein zylinderförmiges Element, das aus einer Schichtung von dünnen magnetischen Platten wie etwa Siliziumstahlplatten aufgebaut ist. Der Rotorkern 10 weist mehrere Magnethalteöffnungen 14, die in gleich beabstandeten Abständen entlang einer Umfangsrichtung gebildet sind und so angeordnet sind, dass sie eine Achsenöffnung 13 umgeben und sich in einer radialen Richtung gesehen dicht an einer äußeren Umfangsfläche 16 des Rotorkerns 10 befinden, und mehrere Stanzlöcher 15, die sich radial an der Innenseite der Magnethalteöffnungen 14 befinden, auf. Jede Magnethalteöffnung 14 ist in einer Draufsicht im Wesentlichen rechteckig geformt und weist ein Paar von Aussparungen 17 an entgegengesetzten Seiten in ihrer Längsrichtung auf. Das Paar von Aussparungen 17 wird verwendet, wenn das Harz 12 eingespritzt wird. Die Magnethalteöffnungen 14 halten die jeweiligen Dauermagnete 11 in der Achsenrichtung des Rotors 1.
Die Dauermagnete 11 sind flache plattenförmige Magnete, die jeweils in der Dickenrichtung magnetisiert sind. Ein Paar von Hauptflächen 11a in der Dickenrichtung bildet jeweils N- und S-Pole. Die in der Umfangsrichtung zueinander benachbarten Dauermagnete 11 sind so angeordnet, dass entgegengesetzte Magnetpole zu der äußeren Umfangsfläche 16 gewandt sind. Zwischen dem Dauermagnet 11 und seiner Magnethalteöffnung 14 ist ein Raum 18, der die Aussparungen 17 enthält, gebildet. Der Raum 18 wird mit dem Harz 12 gefüllt.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Dauermagnete 11 an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns gehalten. 2 ist eine Draufsicht, die einen Teil eines Motorrotors 2 nach dieser anderen Ausführungsform zeigt. Der Motorrotor 2 ist dem in 1 gezeigten Motorrotor 1 ähnlich, unterscheidet sich aber darin, dass die mehreren Dauermagnete 21 an der äußeren Umfangsfläche 26 des Rotorkerns 20 angeordnet sind. Die Dauermagnete 21 sind fächerartige flache plattenförmige Magnete. Die mehreren Dauermagnete 21 sind in gleich beabstandeten Abständen so entlang der Umfangsrichtung angeordnet, dass sie die Achse des Rotors 2 umgeben. Radial außerhalb der Dauermagnete 21 ist eine Schutzröhre 24 zum Schutz der Dauermagnete 21 bereitgestellt. Zwischen der Schutzröhre 24 und den Dauermagneten 21 ist ein Raum 28 gebildet. Der Raum 28 wird mit einem Harz 22 gefüllt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 das Harz 12 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. Das Harz 12 ist aus technischen Kunststoffen mit hervorragender Stärke und Fließfähigkeit gewählt. Das Harz 12 wird durch eine nicht gezeigte Spritzgussmaschine in die Aussparungen 17 gespritzt und füllt im Wesentlichen den gesamten Raum 18. Das Harz 12 härtet bei einer vorgeschriebenen Härtungstemperatur und fixiert die Dauermagnete 11 an dem Rotorkern 10. Die Stanzlöcher 15 befinden sich radial an der Innenseite des Harzes 12 und sind so angeordnet, dass sie die Achse des Rotors 1 umgeben.
Die Stanzlöcher 15 befinden sich radial an der Innenseite der Dauermagnete 11 und sind in gleich beabstandeten Abständen so entlang der Umfangsrichtung angeordnet, dass sie die Achse des Rotors 1 umgeben. Die Stanzlöcher 15 sind so gebildet, dass sie in der Achsenrichtung des Rotors 1 durch den Rotorkern 10 verlaufen. Die Stanzlöcher 15 weisen jeweils eine komplexe Form auf, die von den Blickpunkten des Trägheitsmoments des Rotors 1, des Ausmaßes des magnetischen Flusses, der durch das Innere des Rotorkerns 10 verläuft, und der Stärke des Rotorkerns 10 her optimiert sind. In einer Draufsicht weist jedes Stanzloch 15 drei erste Innenflächenabschnitte 15a, die jeweils mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises 19a übereinstimmen, und vier zweite Innenflächenabschnitte 15b, wovon keiner mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, auf.
Bei dem Herstellungsprozess des Rotors 1 stimmen die drei ersten Innenflächenabschnitte 15a jeweils mit drei Seitenflächenabschnitten eines perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 einer Formplatte überein. Da der Einspritzdruck des Harzes 12 durch die drei Seitenflächenabschnitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 getragen wird, kann zu der Zeit des Einspritzens des Harzes eine Verformung des Rotorkerns 10 unterdrückt werden.
In einer Draufsicht erstreckt sich jeder der vier zweiten Innenflächenabschnitte 15b von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbögen, die Winkeln C₁ bis C₄ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegen, zu dem anderen Endpunkt P₂ des Bogens, während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Die Mittelpunktwinkel C₁ bis C₄ sind nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, sind aber Winkel, die kleiner als 180 ° und vorzugsweise kleiner als 150 °, 120 °, 90 °, 60 °, 45 ° oder 30 ° sind. Da nach dieser Ausführungsform das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte während des Herstellungsprozesses des Rotors 1 unbeweglich in dem Stanzloch 15 gehalten wird, kann die Stärke des Rotorkerns 10 während des Einspritzens des Harzes unterstützt werden.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf 3A bis 3D Stanzlöcher nach alternativen Ausführungsformen beschrieben werden. 3A ist eine Draufsicht, die ein Stanzloch 35 nach einer alternativen Ausführungsform zeigt. Das Stanzloch 35 weist einen ersten Innenflächenabschnitt 35a, der mit einem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, und einen zweiten Innenflächenabschnitt 35b, der nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, auf.
In der Draufsicht stimmt der erste Innenflächenabschnitt 35a mit einem Kreisbogen überein, der einem Winkel C₅ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegt. Der Mittelpunktwinkel C₅ ist nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, ist aber ein Winkel, der größer als 180 ° und vorzugsweise größer als 210 °, 240 °, 270 °, 300 ° oder 330 ° ist. Da der Einspritzdruck des Harzes 12 während des Herstellungsprozesses des Rotors nach dieser alternativen Ausführungsform durch einen größeren Flächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte getragen wird, kann eine Verformung des Rotorkerns zur Zeit des Einspritzens des Harzes wirksam unterdrückt werden. Da darüber hinaus das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte unbeweglich in dem Stanzloch 35 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns unterstützt werden.
In der Draufsicht erstreckt sich der zweite Innenflächenabschnitt 35b von einem Endpunkt P₁ eines Bogens, der einem Winkel C₆ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt P₂ , während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Der Mittelpunktwinkel C₆ ist nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, ist aber ein Winkel, der kleiner als 180 ° und vorzugsweise kleiner als 150 °, 120 °, 90 °, 60 °, 45 ° oder 30 ° ist. Da nach dieser alternativen Ausführungsform das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte während des Herstellungsprozesses des Rotors unbeweglich in dem Stanzloch 35 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns unterstützt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3B ein Stanzloch 36 beschrieben werden. 3B ist eine Draufsicht, die das Stanzloch 36 nach einer anderen alternativen Ausführungsform zeigt. Das Stanzloch 36 weist zwei erste Innenflächenabschnitte 36a, die jeweils mit einem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmen, und zwei zweite Innenflächenabschnitte 36b, wovon keiner mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, auf.
Die beiden ersten Innenflächenabschnitte 36a sind zueinander in der Umfangsrichtung über die Achse des Rotors entgegengesetzt angeordnet. Da die beiden ersten Innenflächenabschnitte 36a jeweils mit zwei Seitenflächenabschnitten des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte übereinstimmen, kann bei dem Herstellungsprozess des Rotors der Einspritzdruck des Harzes 12 in der Umfangsrichtung durch die beiden Seitenflächenabschnitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 getragen werden.
In der Draufsicht erstreckt sich jeder der beiden zweiten Innenflächenabschnitte 36b von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbogen, die Winkeln C₇ und C₈ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegen, zu dem anderen Endpunkt P₂ , während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Die Mittelpunktwinkel C₇ und C₈ sind nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, sind aber Winkel, die kleiner als 180 ° und vorzugsweise kleiner als 150 °, 120 °, 90 °, 60 °, 45 ° oder 30 ° sind. Da nach dieser alternativen Ausführungsform das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte während des Herstellungsprozesses des Rotors unbeweglich in dem Stanzloch 36 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns unterstützt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3C ein Stanzloch 37 beschrieben werden. 3C ist eine Draufsicht, die das Stanzloch 37 nach einer anderen alternativen Ausführungsform zeigt. Das Stanzloch 37 weist zwei erste Innenflächenabschnitte 37a, die jeweils mit einem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmen, und zwei zweite Innenflächenabschnitte 37b, wovon keiner mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, auf.
Die beiden ersten Innenflächenabschnitte 37a sind zueinander um die Achse des Rotors radial entgegengesetzt angeordnet. Da die beiden ersten Innenflächenabschnitte 37a jeweils mit den beiden Seitenflächenabschnitten des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte übereinstimmen, kann bei dem Herstellungsprozess des Rotors der Einspritzdruck des Harzes 12 in der radialen Richtung durch die beiden Seitenflächenabschnitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 getragen werden.
Einer der beiden ersten Innenflächenabschnitte 37a befindet sich in einem Bereich D, der dem Magnet 11 gegenüberliegt. Bei dem Herstellungsprozess des Rotors stimmt der erste Innenflächenabschnitt 37a, der sich in dem Bereich D befindet, mit einem Kreisbogen des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte in dem Bereich D überein. Entsprechend dient der Seitenflächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 zur Unterdrückung einer Verformung des Rotorkerns in dem Bereich D, in dem sich der Rotorkern leicht verformen kann.
In der Draufsicht erstreckt sich jeder der beiden zweiten Innenflächenabschnitte 37b von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbögen, die Winkeln C₉ und C₁₀ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegen, zu dem anderen Endpunkt P₂ , während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Die Mittelpunktwinkel C₉ und C₁₀ sind nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, sondern sind Winkel, die kleiner als 180 ° und vorzugsweise kleiner als 150 °, 120 °, 90 °, 60 °, 45 ° oder 30 ° sind. Da nach dieser alternativen Ausführungsform das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte während des Herstellungsprozesses des Rotors unbeweglich in dem Stanzloch 37 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns unterstützt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3D ein Stanzloch 38 beschrieben werden. 3D ist eine Draufsicht, die das Stanzloch 38 nach einer anderen alternativen Ausführungsform zeigt. Das Stanzloch 38 weist drei erste Innenflächenabschnitte 38a, die jeweils mit einem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmen, und drei zweite Innenflächenabschnitte 38b, wovon keiner mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, auf.
In der Draufsicht stimmen die drei ersten Innenflächenabschnitte 38a mit Kreisbögen überein, die sich jeweils in einem von drei Bereichen befinden, welche durch Teilen des perfekten Kreises 19a um seine Mitte in drei gleiche Teile definiert sind. Die Mittelpunktwinkel C₁₁ bis C₁₃ der drei ersten Innenflächenabschnitte 38a sind nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, sind aber Winkel, die nicht kleiner als 60 ° aber kleiner als 120 ° und vorzugsweise nicht kleiner als 70 °, 80 ° oder 90 ° aber kleiner als 120 ° sind. Bei dem Herstellungsprozess des Rotors stimmen die drei ersten Innenflächenabschnitte 38a jeweils mit drei Seitenflächenabschnitten des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte überein. Entsprechend kann der Einspritzdruck des Harzes 12 durch die drei Seitenflächenabschnitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 von drei unterschiedlichen Richtungen her getragen werden.
Einer der drei ersten Innenflächenabschnitte 38a befindet sich in einem Bereich D, der dem Magnet 11 gegenüberliegt. Bei dem Herstellungsprozess des Rotors stimmt der erste Innenflächenabschnitt 38a, der sich in dem Bereich D befindet, mit dem Seitenflächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte überein. Entsprechend dient der Seitenflächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 zur Unterdrückung einer Verformung des Rotorkerns in dem Bereich D, in dem sich der Rotorkern leicht verformen kann.
In der Draufsicht erstreckt sich jeder der drei zweiten Seitenflächenabschnitte 38b von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbögen, die einem Winkel von weniger als 180 ° in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegen, zu dem anderen Endpunkt P₂ , während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Der Mittelpunktwinkel ist nicht auf irgendeinen bestimmten Winkel beschränkt, ist aber ein Winkel, der kleiner als 180 ° und vorzugsweise kleiner als 150 °. 120 °, 90 °, 60 °, 45 ° oder 30 ° ist. Da nach dieser alternativen Ausführungsform das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte während des Herstellungsprozesses des Rotors unbeweglich in dem Stanzloch 38 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns unterstützt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 ein Verfahren zur Herstellung des Motorrotors 1 von 1 beschrieben werden. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des Motorrotors 1 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Das hier veranschaulichte Verfahren zur Herstellung des Motorrotors 1 umfasst einen Stanzschritt S40, einen Verpressschritt S41, einen Magnetanordnungsschritt S42, einen Formplattenanordnungsschritt S43, und einen Harzeinspritzschritt S44.
Zuerst werden bei dem Stanzschritt S40 mehrere Stanzlöcher 15 durch mehrere scheibenförmige dünne magnetische Platten hindurch gebildet. Bei diesem Beispiel werden die Stanzlöcher 15 so gebildet, dass jedes Stanzloch 15 in der Draufsicht drei erste Innenflächenabschnitte 15a, die jeweils mit einem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmen, und vier zweite Innenflächenabschnitte 15b, wovon keiner mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises 19a übereinstimmt, aufweist. In der Draufsicht ist jeder der vier zweiten Innenflächenabschnitte 15b so gebildet, dass er sich von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbögen, die den Winkeln C₁ bis C₄ in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegen, zu dem anderen Endpunkt P₂ erstreckt, während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft. Bei dem Stanzschritt S40 werden nicht nur die mehreren Stanzlöcher 15 sondern auch das Achsenloch 13 und die mehreren Magnethalteöffnungen 14 in den dünnen magnetischen Platten gebildet.
Als nächstes werden bei dem Verpressschritt S41 die mehreren dünnen magnetischen Platten miteinander verpresst, um den Rotorkern 10 zu bilden. Dann werden bei dem Magnetanordnungsschritt S42 die Dauermagnete 11 auf eine solche Weise einzeln in jeder Magnethalteöffnung 14 im Inneren des Rotorkerns 11 angeordnet, dass die S- und N-Magnetpole auf eine abwechselnde Weise entlang der Umfangsrichtung gebildet werden. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Dauermagnete 21 wie in 2 gezeigt an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 20 angeordnet.
Als nächstes wird bei dem Formplattenanordnungsschritt S43 der Rotorkern 10 auf der nicht gezeigten Formplatte angeordnet. Bei diesem Beispiel werden die mehreren perfekt runden zylinderförmigen Elemente 19 so in die mehreren Stanzlöcher 15 eingesetzt, dass die drei ersten Innenflächenabschnitte 15a eines jeden der mehreren Stanzlöcher 15 einen Flächenkontakt mit den drei Seitenflächenabschnitten eines der mehreren perfekt runden zylinderförmigen Elemente 19 aufweisen.
Als nächstes wird bei dem Harzeinspritzschritt S44 das Harz 12 von der nicht gezeigten Spritzgussmaschine in die Formplatte eingespritzt. Bei diesem Beispiel wird das Harz 12 mit einem äußerst hohen Einspritzdruck eingespritzt, damit es im Wesentlichen den gesamten Raum 18 ausfüllt, doch da der Einspritzdruck des Harzes 12 durch die drei Seitenflächenabschnitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 getragen wird, kann zu der Zeit des Einspritzens des Harzes eine Verformung des Rotorkerns 10 unterdrückt werden. Da sich jeder der vier zweiten Innenflächenabschnitte 15b des Stanzlochs 15 in der Draufsicht von einem Endpunkt P₁ eines der Kreisbögen, der einem Winkel von weniger als 180 ° in der Mitte des perfekten Kreises 19a gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt P₂ erstreckt, während er außerhalb des perfekten Kreises 19a verläuft, wird das perfekt runde zylinderförmige Element 19 unbeweglich in dem Stanzloch 19 gehalten und kann daher während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotorkerns 10 unterstützt werden. Bei dem Harzeinspritzschritt S44 härtet das Harz bei einer vorherbestimmten Temperatur. Dies beendet die Herstellung des Motorrotors 1 der vorliegenden Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 5A und 5B wird die vorteilhafte Wirkung des Motorrotors 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. 5A ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kontaktbereich zwischen einem komplex geformten Stanzloch 55 nach dem Stand der Technik und dem perfekt runden zylinderförmigen Element 19 der Formplatte zeigt. 5B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kontaktbereich zwischen dem komplex geformten Stanzloch 15 nach der vorliegenden Ausführungsform und dem perfekt runden zylinderförmigen Element 19 der Formplatte zeigt. Da das Stanzloch 55 bei dem Stand der Technik wie in 5A gezeigt nur entlang einer Linie L mit der Seitenfläche des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 in Kontakt steht, konzentriert sich der Einspritzdruck an der Linie L und ist es daher nicht möglich, die Verformung des Rotorkerns 50 ausreichend zu unterdrücken.
Im Gegensatz dazu stimmt wie in 5B gezeigt der erste Innenflächenabschnitt 15a des Stanzlochs 15 nach der vorliegenden Ausführungsform mit einem Seitenflächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 der Formplatte überein. Da entsprechend der Einspritzdruck des Harzes 12 durch den Seitenflächenabschnitt des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 getragen wird, kann eine Verformung des Rotorkerns 10 zur Zeit des Einspritzens des Harzes unterdrückt werden. Darüber hinaus erstreckt sich in der Draufsicht jeder der zweiten Innenflächenabschnitte 15b des Stanzlochs 15 nach der vorliegenden Ausführungsform von einem Endpunkt P₁ eines Kreisbogens, der einem Winkel von weniger als 180 ° in der Mitte des perfekt runden zylinderförmigen Elements 19 gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt P₂ , während er außerhalb des perfekten Kreises verläuft. Da das perfekt runde zylinderförmige Element 19 der Formplatte unbeweglich in dem Stanzloch 15 gehalten wird, kann während des Einspritzens des Harzes die Stärke des Rotors unterstützt werden.
Da auf diese Weise das perfekt runde zylinderförmige Element 19 als das bestehende verformungsunterdrückende Element verwendet werden kann, wird es möglich, eine Verformung des Rotorkerns zur Zeit des Einspritzens des Harzes zu unterdrücken, während durch die Bereitstellung der komplex geformten Stanzlöcher 15 eine raschere Beschleunigung des Motorrotors 1 erreicht wird, ohne die Kosten für die Herstellungseinrichtungen zu erhöhen und ohne die Arbeitsleistungsfähigkeit zu verschlechtern.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, wird man erkennen, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf die hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem wie in den beiliegenden Ansprüchen definierten Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen

Claims

Motorrotor (1; 2), umfassend einen Rotorkern (10; 20) mit mehreren Stanzlöchern (15; 25; 35; 36; 37; 38), mehrere Magnete (11: 21), die an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns (20) angeordnet sind oder im Inneren des Rotorkerns (10) angeordnet sind, und ein Harz (12, 22) zur Fixierung der mehreren Magnete an dem Rotorkern, wobei jedes der Stanzlöcher in einer Draufsicht wenigstens einen ersten Innenflächenabschnitt (15a; 35a; 36a; 37a; 38a), der mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises (19a) übereinstimmt, und wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitt (15b; 35b; 36b; 37b; 38b), der nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises übereinstimmt, aufweist, und sich der zweite Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht von einem Endpunkt (P₁) eines Bogens, der einem Mittelpunktwinkel von weniger als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt (P₂) des Bogens erstreckt und außerhalb des perfekten Kreises verläuft, wobei eine Umfangslinie des wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitts (15b; 35b; 36b; 37b; 38b) auf einem achsensymmetrischen geschlossenen Streckenzug liegt, und wobei ein Mittelpunkt des perfekten Kreises auf einer Symmetrieachse des geschlossenen Streckenzuges liegt.
Motorrotor (1; 2) nach Anspruch 1, wobei der erste Innenflächenabschnitt (35a) in einer Draufsicht mit einem Kreisbogen übereinstimmt, der einem Mittelpunktwinkel von mehr als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt.
Motorrotor (1; 2) nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei erste Innenflächenabschnitte (36a; 37a) vorhanden sind, und die beiden ersten Innenflächenabschnitte (36a; 37a) so angeordnet sind, dass sie einander in der Umfangsrichtung oder radial um eine Achse des Rotors gegenüberliegen.
Motorrotor (1; 2) nach Anspruch 1, wobei wenigstens drei erste Innenflächenabschnitte (38a) vorhanden sind, und die drei ersten Innenflächenabschnitte (38a) in einer Draufsicht mit Kreisbögen übereinstimmen, die sich jeweils in einem von drei Bereichen befinden, welche durch Teilen des perfekten Kreises um seine Mitte in drei gleiche Teile definiert sind.
Motorrotor (1; 2) nach Anspruch 1, wobei sich der erste Innenflächenbereich (37a; 38a) in einem Bereich (D) befindet, der dem Magnet gegenüberliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Motorrotors (1; 2), der einen Rotorkern (10; 20) mit mehreren Stanzlöchern (15; 25; 35; 36; 37; 38), mehrere Magnete (11: 21), die an einer äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns (20) angeordnet sind oder im Inneren des Rotorkerns (10) angeordnet sind, und ein Harz (12, 22) zur Fixierung der mehreren Magnete an dem Rotorkern umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: derartiges Bilden des Rotorkerns (10; 20) mit den mehreren Stanzlöchern, dass jedes der Stanzlöcher in einer Draufsicht wenigstens einen ersten Innenflächenabschnitt (15a; 35a; 36a; 37a; 38a), der mit einem Kreisbogen eines perfekten Kreises übereinstimmt, und wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitt (15b; 35b; 36b; 37b; 38b), der nicht mit irgendeinem Kreisbogen des perfekten Kreises überstimmt, aufweist, und sich der zweite Innenflächenabschnitt in einer Draufsicht von einem Endpunkt (P₁) eines Bogens, der einem Mittelpunktwinkel von weniger als 180 ° in dem perfekten Kreis gegenüberliegt, zu dem anderen Endpunkt (P₂) des Bogens erstreckt und außerhalb des perfekten Kreises verläuft, wobei eine Umfangslinie des wenigstens einen zweiten Innenflächenabschnitts (15b; 35b; 36b; 37b; 38b) auf einem achsensymmetrischen geschlossenen Streckenzug liegt, und wobei ein Mittelpunkt des perfekten Kreises auf einer Symmetrieachse des geschlossenen Streckenzuges liegt; Anordnen der mehreren Magnete (11; 21) an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns (20) oder im Inneren des Rotorkerns (10); Anordnen des Rotorkerns auf einer Formplatte, die Formplatte umfassend mehrere perfekt runde zylinderförmige Elemente (19), die so in die mehreren Stanzlöcher eingesetzt werden und unbeweglich in den Stanzlöchern gehalten werden, dass der erste Innenflächenabschnitt jedes der mehreren Stanzlöcher in einem Flächenkontakt mit einem Seitenflächenabschnitt eines entsprechenden der mehreren perfekt runden zylinderförmigen Elemente steht; und Einspritzen des Harzes in die Formplatte, so dass die mehreren Magnete durch das Harz an dem Rotorkern fixiert werden.