DE102019006908A1

DE102019006908A1 - Verfahren zum Herstellen eines Rotors

Info

Publication number: DE102019006908A1
Application number: DE102019006908.0A
Authority: DE
Inventors: Kohei Yoshida; Shinya Sano
Original assignee: Mitsui High Tec Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Mitsui High Tec Inc; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-04-09
Also published as: JP6933624B2; JP2020061808A; US11146154B2; FR3086871B1; CN111010001B; CN111010001A; FR3086871A1; US20200112237A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors weist das Montieren mehrerer Kernelemente an einer Welle in einem Zustand auf, in dem die Welle in ein Wellenloch eingesetzt ist, das sich in einer Höhenrichtung durch die mehreren Kernelementen erstreckt. Ein Innendurchmesser des Wellenlochs ist größer als ein Außendurchmesser der Welle. Das Verfahren weist das Zusammenpressen der mehreren gestapelten Kernelemente in der Höhenrichtung auf, um einen Stapel zu bilden, in dem die mehreren Kernelemente benachbart zueinander angeordnet sind und das Wellenloch mit der Welle in Eingriff steht.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors.
Hintergrund
Der Rotor wird gebildet, indem eine Welle in ein Wellenloch des gestapelten Rotorkerns eingeführt wird. Im Allgemeinen wird er durch Stapeln mehrerer Stanzteile erhalten, die durch Stanzen einer Metallplatte (beispielsweise eines Elektrostahlblechs) in eine vorgegebene Form erhalten werden. Daher kann es sein, dass das Stanzteil aufgrund einer während des Stanzvorgangs in der Metallplatte erzeugten Verformung nicht flach ist. Allgemein ist die Dicke der Metallplatte nicht vollkommen gleichmäßig und variiert geringfügig. Daher kann sich das im Stanzteil ausgebildete Wellenloch in einem Zustand befinden, in dem es sich in Bezug auf die Höhenrichtung des Stanzteils schräg erstreckt. Wenn die mehreren Stanzteile gestapelt werden, um einen gestapelten Rotorkern zu bilden, kann es daher sein, dass das Wellenloch des gestapelten Rotorkerns nicht gerade ist.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-161209 offenbart ein Verfahren zur Schrumpfpassung einer Welle in ein Wellenloch, um die Welle sanft in ein nicht gerades Wellenloch einzuführen. Insbesondere beinhaltet das Verfahren das Erwärmen des gestapelten Rotorkerns auf eine vorgegebene Temperatur, das Erweitern des Wellenlochs durch Wärmeausdehnung des gestapelten Rotorkerns, das Einsetzen der Welle in das erweiterte Wellenloch und das Vermindern der Temperatur des gestapelten Rotorkerns.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors, mit dem ein Rotor einfach und effizient herstellbar ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: Montieren mehrerer Kernelemente an einer Welle in einem Zustand, in dem die Welle in ein Wellenloch eingesetzt ist, das sich in einer Höhenrichtung durch die mehreren Kernelemente erstreckt, wobei ein Innendurchmesser des Wellenlochs größer ist als ein Außendurchmesser der Welle, und Zusammenpressen der mehreren gestapelten Kernelemente in der Höhenrichtung, um einen Stapel zu bilden, in dem die mehreren Kernelemente benachbart zueinander angeordnet sind und das Wellenloch mit der Welle in Eingriff steht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Rotors kann der Rotor einfach und effizient hergestellt werden.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum Darstellen eines Beispiels eines Rotors;
2 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in 1;
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Stapels;
4 zeigt eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Beispiels einer Rotorherstel lungs Vorrichtung;
5 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines Zustands, in dem ein Wellenelement durch eine Haltevorrichtung gehalten wird;
6 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines Zustands, in dem Blöcke durch eine Pressvorrichtung an einer Welle montiert werden;
7 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines auf 6 folgenden Schritts;
8 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines Zustands, in dem Permanentmagnete durch eine Magnetbefestigungseinrichtung in Magneteinsatzlöchern des Stapels montiert werden;
9 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines Zustands, in dem eine Endflächenplatte durch eine Schweißeinrichtung mit einem gestapelten Rotorkern verbunden wird;
10 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Rotors;
11 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines weiteren Beispiels des Verfahrens zum Herstellen eines Rotors;
12 zeigt eine Querschnittansicht zum Beschreiben eines anderen Beispiels des Verfahrens zum Herstellen eines Rotors.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Beschreiben eines anderen Beispiels der Haltevorrichtung und des Wellenelements.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Komponenten oder ähnliche Komponenten, die die gleiche Funktion haben, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht wiederholt beschrieben werden.
Konfiguration des Rotors
Zunächst wird die Konfiguration eines Rotors 1 unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, weist der Rotor 1 einen gestapelten Rotorkern 2 (Kernhauptkörper), ein Wellenelement 3 und eine Endflächenplatte 4 auf. Der Rotor 1 ist mit dem Stator kombiniert, um einen Elektromotor (Motor) zu bilden. Der Rotor 1 wird in diesem Beispiel für einen IPM- (Interior Permanent Magnet) Motor verwendet.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, weist der gestapelte Rotorkern 2 einen Stapel 10, mehrere Permanentmagnete 12 und mehrere verfestigte Harze 14 auf.
In dem Stapel 10 sind mehrere Blöcke B (Kernelemente) in Folge stapelförmig angeordnet. In dem in den 1 bis 3 dargestellt Beispiel sind sechs Blöcke B1 bis B6 von der Oberseite zur Unterseite in dieser Folge angeordnet und so als Stapel 10 gestapelt. In einer Stapelrichtung der Blöcke B (im Folgenden einfach als „Stapelrichtung“ bezeichnet) werden die benachbarten Blöcke B miteinander verbunden und integriert.
Der Stapel 10 kann durch sogenanntes Rotationsstapeln konfiguriert werden. „Rotationsstapeln“ bezieht sich auf das Stapeln mehrerer Blöcke B, während die Winkel der Blöcke B relativ verschoben werden. Das Rotationsstapeln wird hauptsächlich ausgeführt, um die Dickenabweichung des Stapels 10 auszugleichen. Der Winkel des Rotationsstapelns kann auf beliebige Größen eingestellt werden.
Der Block B ist ein Stapel, in dem mehrere Stanzteile W gestapelt sind, wie in den 2 und 3 dargestellt ist. Das Stanzteil W ist ein plattenartiger Körper, der durch Stanzen eines Elektrostahlblechs ES in einer vorgegebenen Form erhalten wird und eine dem Stapel 10 entsprechende Form hat.
Die in der Stapelrichtung einander benachbarten Stanzteile W werden durch Verbindungslaschenabschnitten 18 befestigt. Die in Stapelrichtung einander benachbarten Blöcke B werden nicht durch den Verbindungslaschenabschnitt 18 befestigt. Insbesondere weisen, wie in 2 dargestellt ist, die Verbindungslaschenabschnitte 18 Verbindungslaschen 20, die an Stanzteilen W ausgebildet sind, die nicht die unterste Schicht des Blocks B sind, und Durchgangslöcher 22 auf, die im Stanzteil W ausgebildet sind, das die unterste Schicht des Blocks B ist. Die Verbindungslasche 20 weist eine an der Vorderseite des Stanzteils W ausgebildete Vertiefung und einen an der Rückseite des Stanzteils W ausgebildeten Vorsprung auf. Die Vertiefung der Verbindungslasche 20 eines Stanzteils W ist mit einem Vorsprung der Verbindungslasche 16a eines weiteren Stanzteils W verbunden, das der Oberfläche des einen Stanzteils W benachbart ist. Der Vorsprung der Verbindungslasche 20 eines Stanzteils W ist mit der Vertiefung der Verbindungslasche 20 eines anderen Stanzteils W verbunden, das der Rückseite des einen Stanzteils W benachbart ist. Ein Vorsprung der Verbindungslasche 20 des Stanzteils W, das der untersten Schicht des gestapelten Rotorkerns 2 benachbart ist, ist mit dem Durchgangsloch 22 verbunden. Das Durchgangsloch 22 hat eine Funktion zum Verhindern, dass der als nächstes herzustellende Block B durch die Verbindungslasche 20 in Bezug auf den bereits hergestellten Block B befestigt wird, wenn die Blöcke B fortlaufend hergestellt werden.
Diese Stanzteile W können anstatt durch den Verbindungslaschenabschnitt 18 durch verschiedene andere bekannte Verfahren befestigt werden. Beispielsweise können die mehreren Stanzteile W unter Verwendung eines Klebstoffs oder eines Harzmaterials miteinander verbunden werden oder können durch Schweißen miteinander verbunden werden. Andernfalls kann eine vorläufige Verbindungslasche an dem Stanzteil W vorgesehen sein, wobei die mehreren Stanzteile W durch die vorläufige Verbindungslasche befestigt werden können, um den Stapel 10 zu erhalten, woraufhin die vorläufige Verbindungslasche vom Stapel entfernt werden kann. Die „vorläufige Verbindungslasche“ bezeichnet eine Verbindungslasche, die zum vorläufigen Integrieren der mehreren Stanzteile W verwendet wird und im Herstellungsprozess des gestapelten Rotorkerns 2 entfernt wird.
Wie in 1 dargestellt ist, hat der Stapel 10 eine zylindrische Form. Ein den Stapel 10 durchdringendes Wellenloch 10a ist in der Mitte des Stapels 10 derart ausgebildet, dass es sich entlang der Mittelachse Ax erstreckt. Das heißt, das Wellenloch 10a erstreckt sich in der Stapelrichtung des Stapels 10. Die Stapelrichtung ist auch die Erstreckungsrichtung der Mittelachse Ax. In der vorliegenden Ausführungsform dreht sich der Stapel 10 um die Mittelachse Ax, so dass die Mittelachse Ax auch eine Drehachse ist.
Wie in 2 dargestellt ist, erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform in jedem Block B das Wellenloch 10a geradlinig schräg entlang einer vorgegebenen Richtung. Infolge des Verbindens der Wellenlöcher 10a der jeweiligen Blöcke B miteinander wird jedoch das Wellenloch 10a des Stapels 10 als Ganzes gebogen. Das heißt, das Wellenloch 10a hat insgesamt eine nicht geradlinige Form.
Im Stapel 10 sind mehrere Magneteinsatzlöcher 16 (Durchgangslöcher) ausgebildet. Wie in den 1 und 3 dargestellt ist, sind die Magneteinsatzlöcher 16 in vorgegebenen Abständen entlang des Außenumfangsrands des Stapels 10 angeordnet. In 2 durchdringt das Magneteinsatzloch 16 den Stapel 10, so dass es sich entlang der Mittelachse Ax erstreckt. Das heißt, das Magneteinsatzloch 16 erstreckt sich in der Stapelrichtung. Ähnlich wie das Wellenloch 10a erstreckt sich das Magneteinsatzloch 16 in einer geraden Linie schräg entlang einer vorgegebenen Richtung in jedem Block B, weist jedoch insgesamt eine nicht geradlinige Form auf.
Die Form des Magneteinsatzlochs 16 ist ein Langloch, das sich in der vorliegenden Ausführungsform entlang des Außenumfangsrandes des Stapels 10 erstreckt. Die Anzahl der Magneteinsatzlöcher 16 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform sechs. Die Positionen, die Formen und die Anzahl der Magneteinsatzlöcher 16 können gemäß der Verwendung und der erforderlichen Leistung des Motors und dergleichen geändert werden.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, werden die Permanentmagnete 12 nacheinander in jedes Magneteinsatzloch 16 eingesetzt. Die Form des Permanentmagneten 12 ist nicht besonders eingeschränkt, ist jedoch in der vorliegenden Ausführungsform eine rechteckige Parallelepipedform. Der Typ des Permanentmagneten 12 kann gemäß der Verwendung des Motors, der erforderlichen Leistung und dergleichen bestimmt werden. Beispielsweise kann der Permanentmagnet ein gesinterter Magnet oder ein Verbundmagnet sein.
Das verfestigte Harz 14 wird erhalten durch Verfüllen des Magneteinsatzlochs 16 mit dem geschmolzenen Harzmaterial (geschmolzenes Harz), nachdem der Permanentmagnet 12 eingesetzt wurde, und anschließendes Verfestigen des geschmolzenen Harzes. Das verfestigte Harz 14 hat eine Funktion zum Fixieren des Permanentmagneten 12 im Magneteinsatzloch 16 und eine Funktion zum Verbinden der in der Stapelrichtung (vertikalen Richtung) benachbarten Stanzteile W (Blöcke B). Beispiele des Harzmaterials, das das verfestigte Harz 14 bildet, sind ein wärmehärtbares Harz und ein thermoplastisches Harz. Spezifische Beispiele des wärmehärtbaren Harzes sind eine Harzzusammensetzung, die ein Epoxidharz, einen Härtungsinitiator und ein Additiv enthält. Beispiele für das Additiv sind ein Füllstoff, ein Flammschutzmittel und ein spannungsherabsetztendes Mittel.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, weist das Wellenelement 3 eine Welle 3a und einen Flansch 3b auf. Die Welle 3a hat eine zylindrische Form. Der Endabschnitt der Welle 3a (der Abschnitt, der sich vom Flansch 3b nach oben erstreckt) ist in das Wellenloch 10a des gestapelten Rotorkerns 2 eingesetzt.
Der Flansch 3b hat eine Scheibenform und ist an der Welle 3a derart vorgesehen, dass er in der radialen Richtung der Welle 3a nach außen hervorsteht. Der Flansch 3b hat eine Funktion zum Halten des gestapelten Rotorkerns 2, in den die Welle 3a eingesetzt ist. Das heißt, eine untere Endfläche S1 des Stapels 10 steht in Kontakt mit der oberen Fläche des Flansches 3b. Der Durchmesser des unteren Abschnitts des Flanschs 3b ist in Richtung zum Basisabschnitt (einem Abschnitt, der sich vom Flansch 3b nach unten erstreckt) der Welle 3a vermindert und weist insgesamt eine Kegelstumpfform auf. Der Hals 3c (der Abschnitt zwischen dem unteren Abschnitt des Flanschs 3b und dem Basisabschnitt der Welle 3a) des Flanschs 3b hat eine vertiefte gekrümmte Oberfläche, wie in 5 dargestellt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Flanschs 3b derart festgelegt, dass er ungefähr dem Außendurchmesser des Stapels 10 gleicht. Wenn der gestapelte Rotorkern 2 durch den Flansch 3b gehalten wird, überlappt daher das untere Ende des Magneteinsatzlochs 16 den Flansch 3b und wird durch den Flansch 3b verschlossen.
Die Endflächenplatte 4 ist ein plattenartiger Körper mit einer Ringform, in deren Mitte ein Durchgangsloch 4a ausgebildet ist. Die Endflächenplatte 4 wird an einer oberen Endfläche S2 des Stapels 10 in einem Zustand angeordnet, in dem die Welle 3a durch das Durchgangsloch 4a eingeführt ist. Die Endflächenplatte 4 kann mit dem Stapel 10 verbunden und damit integriert sein. Die Endflächenplatte 4 kann beispielsweise aus Edelstahl oder Aluminium konfiguriert sein.
Der Außendurchmesser der Endflächenplatte 4 ist derart festgelegt, dass er ungefähr dem Außendurchmesser des Stapels 10 gleicht. Wenn daher die Endflächenplatte 4 an dem gestapelten Rotorkern 2 gehalten wird, überlappt das obere Ende des Magneteinsatzlochs 16 die Endflächenplatte 4 und wird durch die Endflächenplatte 4 verschlossen.
Herstellungsvorrichtung für den Rotor
Nachstehend wird die Herstellungsvorrichtung 100 für den Rotor 1 unter Bezug auf die 4 bis 9 beschrieben.
Die Herstellungsvorrichtung 100 ist eine Vorrichtung zum Herstellen des Rotors 1 aus dem Elektrostahlblech ES (Werkstückplatte), das eine bandartige Metallplatte ist. Die Herstellungsvorrichtung 100 weist eine Abwickelvorrichtung 110, eine Zufuhrvorrichtung 120, eine Stanzvorrichtung 130, eine Pressvorrichtung 140, eine Magnetbefestigungsvorrichtung 150, eine Schweißvorrichtung 160 und eine Steuerung Ctr (Steuereinheit) auf.
Die Abwickelvorrichtung 110 hält ein Bandmaterial 111 drehbar in einem Zustand, in dem das Bandmaterial 111, das ein bandförmiges Elektroblech ES ist, das in einer Spulenform gewickelt ist, montiert wird. Die Zufuhrvorrichtung 120 weist ein Paar Rollen 121 und 122 auf, die das Elektrostahlblech ES von oben und unten sandwichartig umschließen. Das Rollenpaar 121 und 122 drehen sich und stoppen basierend auf einem Befehlssignals von der Steuerung Ctr und führen das Elektrostahlblech ES intermittierend sequentiell in Richtung zur Stanzvorrichtung 130.
Die Stanzvorrichtung 130 arbeitet basierend auf einem Befehlssignal von der Steuerung Ctr. Die Stanzvorrichtung 130 hat eine Funktion zum sequentiellen Stanzen von durch die Zufuhrvorrichtung 120 intermittierend zugeführten Elektrostahlblechen ES zum Ausbilden eines Stanzteilst W und eine Funktion zum sequentiellen Stapeln der durch die Stanzverarbeitung erhaltenen Stanzteile W zum Herstellen des Blocks B.
Wenn der Block B von der Stanzvorrichtung 130 ausgegeben wird, wird der Block B auf einer Fördereinrichtung Cv angeordnet, die sich zwischen der Stanzvorrichtung 130 und der Pressvorrichtung 140 erstreckt. Die Fördereinrichtung Cv arbeitet basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr und transportiert den Block B zur Pressvorrichtung 140. Der Block B kann durch eine von der Fördereinrichtung Cv verschiedene Einrichtung zwischen der Stanzvorrichtung 130 und der Pressvorrichtung 140 transportiert werden. Beispielsweise kann der Block B durch eine menschliche Bedienungsperson in einem Zustand manuell transportiert werden, in dem er in einem Behälter angeordnet ist.
Die Pressvorrichtung 140 arbeitet basierend auf einem Befehlssignal von der Steuerung Ctr. Die Pressvorrichtung 140 hat eine Funktion zum Pressen der mehreren Blöcke B, die durch das Wellenelement 3 gehalten werden. In der Pressvorrichtung 140 wird das Wellenelement 3 durch eine Haltevorrichtung 5 gehalten, wie in 5 dargestellt ist.
Die Haltevorrichtung 5 ist ein plattenartiger Körper und weist eine Vertiefung 5a und ein Durchgangsloch 5b auf. Die Vertiefung 5a hat eine Form, die der Außenform des Flanschs 3b entspricht, und ist von oben betrachtet im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser der Vertiefung 5a ist derart festgelegt, dass er geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Flanschs 3b.
Das Durchgangsloch 5b ist in der Mitte der Vertiefung 5a ausgebildet. Das heißt, das Durchgangsloch 5b erstreckt sich von der Bodenfläche der Vertiefung 5a zur Unterseite der Haltevorrichtung 5. Das Durchgangsloch 5b hat eine Form, die der Außenform des Basisabschnitts der Welle 3a entspricht, und ist von oben betrachtet im Wesentlichen kreisförmig. Der Durchmesser des Durchgangslochs 5b ist derart festgelegt, dass er geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Basisabschnitts der Welle 3a.
Ein oberer Endrand 5c des Durchgangslochs 5b ist mit der Bodenfläche der Vertiefung 5a verbunden, während er gekrümmt ist. Daher hat der obere Endrand 5c eine hervorstehende gekrümmte Oberfläche. Die Krümmung eines Teils des oberen Endrandes 5c ist im Wesentlichen die gleiche wie die Krümmung eines Teils des Halses 3c. Wenn daher der Basisabschnitt der Welle 3a in das Durchgangsloch 5b eingeführt ist, stehen die Abschnitte, in denen die Krümmungen des Halses 3c und des oberen Endrandes 5c im Wesentlichen gleich sind, miteinander in Kontakt, der Basisabschnitt der Welle 3a steht jedoch nicht in Kontakt mit dem Durchgangsloch 5b, und der Flansch 3b steht nicht in Kontakt mit der Vertiefung 5a. Daher ist das Wellenelement 3 auf der Haltevorrichtung 5 derart angeordnet, dass sich die Welle 3a entlang der vertikalen Richtung erstreckt.
Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, weist die Pressvorrichtung 140 ein Sandwichelement 141 und einen Hebemechanismus 142 auf. Das Sandwichelement 141 ist über dem Flansch 3b und der Oberseite der Haltevorrichtung 5 derart angeordnet, dass es dem Flansch 3b und der Oberseite der Haltevorrichtung 5 zugewandt ist. Das Sandwichelement 141 ist ein plattenartiger Körper und weist eine Vertiefung 141a auf. Die Vertiefung 141a ist in der Mitte der unteren Fläche des Sandwichelements 141 ausgebildet. Die Vertiefung 141a hat eine Form, die der Außenform des Endabschnitts der Welle 3a entspricht, und ist von unten betrachtet im Wesentlichen kreisförmig. Der Innendurchmesser der Vertiefung 141a ist derart festgelegt, dass er geringfügig größer ist als die Außenform des Endabschnitts der Welle 3a.
Der Hebemechanismus 142 ist mit dem Sandwichelement 141 verbunden. Der Hebemechanismus 142 arbeitet basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr und bewegt das Sandwichelement 141 in der vertikalen Richtung hin- und hergehend. Das heißt, der Hebemechanismus 142 ist dafür konfiguriert, das Sandwichelement 141 auf und ab zu bewegen, um das Sandwichelement 141 in die Nähe des Flanschs 3b und der Haltevorrichtung 5 zu bringen und von diesen wegzubewegen. Der Hebemechanismus 142 ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Hebemechanismus in der Lage ist, das Sandwichelement 141 auf und ab zu bewegen, und kann beispielsweise ein Aktuator oder ein Luftzylinder sein.
Um die mehreren Blöcke B auf dem Endabschnitt der Welle 3a anzupassen (vergl. 6), zieht der Hebemechanismus 142 das Sandwichelement 141 nach oben zurück. Um die auf die Endabschnitte der Welle 3a angepassten mehreren Blöcke B zu pressen ( 7), senkt der Hebemechanismus 142 das Sandwichelement 141 in Richtung zu den mehreren Blöcken B und den Flansch 3b ab. Zu diesem Zeitpunkt ist der Endabschnitt der Welle 3a in der Vertiefung 141a des Sandwichelements 141 aufgenommen, so dass die Welle 3a die Abwärtsbewegung des Sandwichelements 141 nicht behindert.
Die Magnetbefestigungsvorrichtung 150 arbeitet basierend auf einem Befehlssignal von der Steuerung Ctr. Die Magnetbefestigungsvorrichtung 150 hat eine Funktion zum Einsetzen des Permanentmagneten 12 in jedes Magneteinsatzloch 16 und eine Funktion zum Verfüllen das Magneteinsatzlochs 16, in das der Permanentmagnet 12 eingesetzt ist, mit dem geschmolzenen Harz. Wie in 8 dargestellt ist, weist die Magnetbefestigungsvorrichtung 150 ein oberes Werkzeug 151, mehrere Kolben 152 und eine eingebaute Wärmequelle 153 auf.
Das obere Werkzeug 151 ist dafür konfiguriert, den Stapel 10 in der Stapelrichtung (in der Höhenrichtung des Stapels 10) zusammen mit dem Flansch 3b des Wellenelements 3 sandwichartig zu umschließen. Wenn das obere Werkzeug den Stapel 10 zusammen mit dem Flansch 3b sandwichartig umschließt, wird von der Stapelrichtung eine vorgegebene Last auf den Stapel 10 ausgeübt.
Das obere Werkzeug 151 ist ein plattenartiges Element mit einer rechteckigen Form. Das obere Werkzeug 151 weist ein Durchgangsloch 151a und mehrere Aufnahmelöcher 151b auf. Das Durchgangsloch 151a befindet sich in einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt des oberen Werkzeugs 151. Das Durchgangsloch 151a hat eine Form (im Wesentlichen kreisförmig), die der Welle 3a entspricht, und der Endabschnitt der Welle 3a kann in das Durchgangsloch 151a eingeführt werden.
Die mehreren Aufnahmelöcher 151b erstrecken sich durch die obere Form 151 und sind in vorgegebenen Abständen entlang des Umfangs des Durchgangslochs 151a angeordnet. Jedes Aufnahmeloch 151b befindet sich an einer Position, die einem jeweiligen der Magneteinsatzlöcher 16 des Stapels 10 entspricht, wenn der Flansch 3b und das obere Werkzeug 151 den Stapel 10 sandwichartig umschließen. Jedes Aufnahmeloch 151b hat eine zylindrische Form und hat eine Funktion zum Aufnehmen mindestens eines Harzpellets P.
Die mehreren Kolben 152 sind über dem oberen Werkzeug 151 angeordnet. Jeder Kolben 152 ist dafür konfiguriert, durch eine Antriebsquelle (nicht dargestellt) in das entsprechende Aufnahmeloch 151b eingeführt und aus diesem entfernt zu werden.
Die eingebaute Wärmequelle 153 ist zum Beispiel eine Heizung und ist im oberen Werkzeug 151 eingebaut. Wenn die eingebaute Wärmequelle 153 in Betrieb ist, wird die obere Form 151 erwärmt, wobei der mit dem oberen Werkzeug 151 in Kontakt stehende Stapel 10 erwärmt und das in den jeweiligen Aufnahmelöchern 151b aufgenommene Harzpellet P erwärmt wird. Daher schmilzt das Harzpellet P und ändert sich in geschmolzenes Harz.
Die Schweißvorrichtung 160 arbeitet basierend auf einem Befehlssignal von der Steuerung Ctr. Die Schweißvorrichtung 160 hat eine Funktion zum Verschweißen des gestapelten Rotorkerns 2 und der Endflächenplatte 4. Wie in 9 dargestellt ist, kann die Schweißvorrichtung 160 ein Schweißbrenner sein.
Zwischen der Pressvorrichtung 140, der Magnetbefestigungsvorrichtung 150 und der Schweißvorrichtung 160 wird der Stapel 10 oder der gestapelte Rotorkern 2, der durch das Wellenelement 3 gehalten wird, in einem Zustand transportiert, in dem das Wellenelement 3 durch die Haltevorrichtung 5 gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Stapel 10 oder der gestapelte Rotorkern 2 von einer Fördereinrichtung (nicht dargestellt) zusammen mit der Haltevorrichtung 5 über das Wellenelement 3 transportiert werden oder kann manuell durch eine menschlichen Bedienungsperson in einem Zustand transportiert werden, in dem er in einem Behälter angeordnet ist.
Die Steuerung Ctr erzeugt beispielsweise basierend auf einem Programm, das auf einem Speichermedium (nicht dargestellt) gespeichert ist, einer Bedieneingabe durch eine Bedienungsperson oder dergleichen, erzeugt ein Befehlssignal zum Betreiben der Zufuhrvorrichtung 120, der Stanzvorrichtung 130, der Pressvorrichtung 140, der Magnetbefestigungsvorrichtung 150 und der Schweißvorrichtung 160 und überträgt das entsprechende Befehlssignal an diese Komponenten.
Verfahren zum Herstellen eines Rotors
Nachstehend wird unter Bezug auf die 4 bis 10 ein Verfahren zum Herstellen des Rotors 1 beschrieben. Zuerst werden, während die Elektrostahlbleche ES durch die Stanzvorrichtung 130 aufeinanderfolgend gestanzt werden, die Stanzteile W gestapelt, um sequentiell die Blöcke B zu bilden (vergl. Schritt S11 in 10). Dadurch wird der Block B erhalten, in dem das Wellenloch 10a, die Magneteinsatzlöcher 16 und die Verbindungslaschenabschnitte 18 ausgebildet sind. Zu diesem Zeitpunkt ist der Innendurchmesser des Wellenlochs 10a des Blocks B größer festgelegt als der Außendurchmesser der Welle 3a.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn das Stanzteil W von den Elektrostahlblechen ES ausgestanzt wird, das Stanzteil W verformt, und das Stanzteil W wird nicht flach, sondern kann leicht gekrümmt sein. Im Allgemeinen ist die Dicke des Elektrostahlblechs ES nicht vollständig gleichmäßig, sondern variiert geringfügig. Daher können das Wellenloch 10a und das Magneteinsatzloch 16 des Blocks B in einem Erstreckungszustand schräg zur Höhenrichtung des Blocks B ausgerichtet sein. In jeder Figur ist die Neigung stark übertrieben, tatsächlich beträgt sie jedoch einige zehn µm.
Anschließend wird jeder Block B zur Pressvorrichtung 140 transportiert, und die mehreren Blöcke B werden nacheinander am Wellenelement 3 montiert, das durch die Haltevorrichtung 5 gehalten wird. Insbesondere hebt der Hebemechanismus 142 basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr zunächst das Sandwichelement 141 an, so dass sich das Sandwichelement 141 in einem Zustand befindet, in dem es vom Wellenelement 3 und von der Haltevorrichtung 5 getrennt ist. Anschließend werden die Blöcke B nacheinander auf die Welle 3a angepasst, so dass sich der Endabschnitt der Welle 3a in einem Zustand befindet, in dem er in das Wellenloch 10a des Blocks B eingeführt ist (vergl. Schritt S12 in 10).
Da der Innendurchmesser des Wellenlochs 10a des Blocks B größer ist als der Außendurchmesser der Welle 3a, wird der Block B glatt angepasst, ohne von der Welle 3a ergriffen zu werden. Zu diesem Zeitpunkt ist, da sich das Wellenloch 10a des Blocks B entlang der Erstreckungsrichtung der Welle 3a erstreckt, der Block B selbst schräg zur Welle 3a angeordnet (vergl. 6). Insbesondere wird, wenn die mehreren Blöcke B an der Welle 3a angepasst werden, während sie durch eine Drehbewegung gestapelt werden, die Neigung der Blöcke B abwechselnd umgekehrt, wie in 6 dargestellt ist.
Anschließend senkt, wie in 7 dargestellt ist, der Hebemechanismus 142 basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr das Sandwichelement 141 ab und drückt auf die mehreren Blöcke B, die auf der Welle 3a angepasst sind (vergl. Schritt S13 von 10). Die Last kann zu diesem Zeitpunkt beispielsweise ungefähr 5 bis 10 Tonnen betragen.
Daher sind die mehreren Blöcke B zwischen dem Flansch 3b und dem Sandwichelement 141 sandwichartig angeordnet, und der Block B selbst erstreckt sich horizontal entlang der oberen Oberfläche des Flansches 3b und der unteren Oberfläche des Sandwichelements 141. Das Wellenloch 10a und das Magneteinsatzloch 16 befinden sich dann in einem Zustand, in dem sie bezüglich der Welle 3a geneigt sind. Daher ist das Wellenloch 10a insgesamt gebogen (nicht geradlinige Form), so dass der innere Umfangsrand des Wellenlochs 10a in die Welle 3a eingreift. Daher können, weil die mehreren Blöcke B mit der Welle 3a in Eingriff stehen, die mehreren Blöcke B sich kaum nach außen spreizen, selbst wenn das Sandwichelement 141 angehoben wird und vom Block B getrennt ist. Somit können die Lücken zwischen den mehreren Blöcken B vermindert werden, und der Stapel 10, in dem die mehreren Blöcke B stapelförmig angeordnet sind, wird auf dem Flansch 3b konfiguriert.
Anschließend wird der Stapel 10 zusammen mit dem Wellenelement 3 und der Haltevorrichtung 5 zur Magnetbefestigungsvorrichtung 150 transportiert. Dann werden die Permanentmagnete 12 in jedes Magneteinsatzloch 16 eingesetzt (vergl. Schritt S14 in 10). Das Einsetzen der Permanentmagnete 12 in jedes Magneteinsatzloch 16 kann durch eine menschliche Bedienperson manuell oder durch eine in der Magnetbefestigungsvorrichtung 150 vorgesehene Roboterhand (nicht dargestellt) basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr ausgeführt werden.
Anschließend wird das obere Werkzeug 151 auf dem Stapel 10 angeordnet, und der Stapel 10 wird durch das obere Werkzeug 151 gedrückt. Die Last kann zu diesem Zeitpunkt beispielsweise etwa 1 bis 10 Tonnen betragen. Dadurch wird der Stapel 10 in der Stapelrichtung zwischen dem oberen Werkzeug 151 und dem Flansch 3b sandwichartig angeordnet. Anschließend wird das Harzpellet P in jedes Aufnahmeloch 151b eingebracht. Wenn sich das Harzpellet P durch die eingebaute Wärmequelle 153 des oberen Werkzeugs 151 in einem geschmolzenen Zustand befindet, wird das geschmolzene Harz durch den Kolben 152 in jedes Magneteinsatzloch 16 eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Stapel 10 durch die eingebaute Wärmequelle 153 beispielsweise auf ungefähr 150°C bis 180°C erwärmt werden.
Wenn sich anschließend das geschmolzene Harz verfestigt, bildet sich das verfestigte Harz 14 in dem Magneteinsatzloch 16 aus. Daher werden die jeweiligen Blöcke B durch das verfestigte Harz 14 integriert, und die Permanentmagnete 12 werden am Stapel 10 montiert (vergl. Schritt S15 in 10). Wenn das obere Werkzeug 151 vom Stapel 10 entfernt wird, ist der gestapelte Rotorkern 2 auf dem Flansch 3b fertiggestellt.
Anschließend wird der gestapelte Rotorkern 2 zusammen mit dem Wellenelement 3 und der Haltevorrichtung 5 zur Pressvorrichtung 140 transportiert. Anschließend senkt der Hebemechanismus 142 basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr das Sandwichelement 141 ab und drückt erneut auf den an der Welle 3a montierten gestapelten Rotorkern 2 (vergl. Schritt S16 in 10). Die Last kann zu diesem Zeitpunkt beispielsweise etwa 1 bis 10 Tonnen betragen. Dadurch wird der gestapelte Rotorkern 2 gegen den Flansch 3b gedrückt, und die untere Endfläche S1 des gestapelten Rotorkerns 2 kommt mit der oberen Fläche des Flansches 3b in Kontakt.
Anschließend wird der gestapelte Rotorkern 2 zusammen mit dem Wellenelement 3 und der Haltevorrichtung 5 zur Schweißvorrichtung 160 transportiert. Daraufhin wird die Endflächenplatte 4 auf der oberen Endfläche S2 des gestapelten Rotorkerns 2 angeordnet, während das Durchgangsloch 4a der Endflächenplatte 4 am Endabschnitt der Welle 3a angepasst ist. Anschließend arbeitet die Schweißvorrichtung 160 basierend auf einem Befehl von der Steuerung Ctr, um zwischen der Endflächenplatte 4 und dem Stapel 10 zu schweißen (vergl. Schritt S17 in 10). Dadurch wird ein Drehkörper konfiguriert, in dem die Endflächenplatte 4 mit dem gestapelten Rotorkern 2 verbunden ist. Daraufhin wird der Rotor 1 fertiggestellt, indem das Wellenelement 3 von der Haltevorrichtung 5 entfernt wird.
Wirkungen
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird die Welle 3a nicht am Stapel 10 montiert, nachdem die mehreren Blöcke B stapelförmig angeordnet sind, um den Stapel 10 zu bilden, sondern die mehreren Blöcke B werden gepresst, nachdem jeder der mehreren Blöcke B auf der Welle 3a montiert ist. Da der Innendurchmesser des Wellenlochs 10a des Blocks B größer ist als der Außendurchmesser der Welle 3a, wird die Welle 3a leicht in die einzelnen Blöcke B eingeführt. Wenn die mehreren Blöcke B gepresst werden, wird das Wellenloch 10a des Stapels 10 als Ganzes nicht geradlinig, greift der Innenumfangsrand des Wellenlochs 10a in die Welle 3a ein und stehen die mehreren Blöcke B mit der Welle 3a in Eingriff. Da die mehreren Blöcke B einfach durch Pressen der mehreren Blöcke B, durch die die Welle 3a eingeführt ist, an der Welle 3a montiert werden, kann der Rotor 1 daher einfach und effizient hergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform können das Befestigen der mehreren Blöcke B an der Welle 3a und das Pressen der mehreren Blöcke B in einer Raumtemperaturumgebung ausgeführt werden. In diesem Fall sind im Vergleich zu einem Fall, in dem die Welle 3a durch Schrumpfpassung am gestapelten Rotorkern 2 montiert wird, die Wärmebehandlung und die Kühlbehandlung des Stapels 10 nicht erforderlich. Daher kann der Rotor 1 effizienter und innerhalb einer kurzen Zeitdauer hergestellt werden. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich „Raumtemperatur“ auf eine Temperatur in einem Zustand, in dem der Außendurchmesser weder erwärmt noch gekühlt wird, und insbesondere auf die Raumtemperatur an einem Ort (Fabrik), an dem der Rotor 1 hergestellt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Blöcke B auf dem Flansch 3b angeordnet, der an der Welle 3a vorgesehen ist, wenn er an der Welle 3a befestigt ist. Daher können die mehreren Blöcke B leicht an der Welle 3a angeordnet werden, und gleichzeitig kann der Druck, wenn die mehreren Blöcke B gepresst werden, durch den Flansch 3b aufgenommen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Welle 3a derart angeordnet, dass sie sich entlang der vertikalen Richtung erstreckt, indem der Flansch 3b durch die Haltevorrichtung 5 gehalten wird. Daher können die mehreren Blöcke B leicht von oben durch die Welle 3a positioniert werden. Dadurch kann die Herstellungseffizienz weiter verbessert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der gestapelte Rotorkern 2 durch Bereitstellen der Permanentmagnete 12 und des verfestigten Harzes 14 im Magneteinsatzloch 16 gebildet, und dann wird der gestapelte Rotorkern 2 durch die Pressvorrichtung 140 erneut gepresst. Dadurch kommt der gestapelte Rotorkern 2 mit dem Flansch 3b in Kontakt. Dadurch wird kaum ein Spalt zwischen dem gestapelten Rotorkern 2 und dem Flansch 3b gebildet, und der gestapelte Rotorkern 2 bewegt sich kaum relativ zur Welle 3a. Infolgedessen kann, wenn der Elektromotor (Motor), der unter Verwendung des fertiggestellten Rotors 1 konfiguriert ist, in Betrieb ist, ein Rattern des Rotors 1 unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Stapel 10 in der Höhenrichtung gepresst, und das geschmolzene Harz wird in das Magneteinsatzloch 16 eingespritzt, so dass die mehreren Blöcke B integriert werden, um den gestapelten Rotorkern 2 zu bilden. Daher wird das in das Magneteinsatzloch 16 eingespritzte Harz verfestigt, so dass die mehreren Blöcke B durch das verfestigte Harz 14 befestigt werden können. Ferner kann beim Einspritzen des geschmolzenen Harzes in das Magneteinsatzloch 16 und Verfestigen des geschmolzenen Harzes der Stapel 10 durch das Harz um das Magneteinsatzloch 16 herum gedrückt und erweitert werden, um das Wellenloch 10a zu verengen. Dadurch greift der Innenumfangsrand des Wellenlochs 10a fester in die Welle 3a ein. Daher können mehrere Blöcke B zuverlässiger auf der Welle 3a montiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die mehreren Blöcke B durch den Flansch 3b gehalten, um das untere Ende des Magneteinsatzlochs 16 durch den Flansch 3b abzudecken, und die Endflächenplatte 4 ist an der oberen Endfläche S2 des Stapels 10 montiert, um das obere Ende der Magneteinsatzlöcher 16 abzudecken. Daher ist das Magneteinsatzloch 16 durch den Flansch 3b abgedeckt, und der Flansch 3b hat eine Funktion zum Blockieren des in das Magneteinsatzloch 16 eingespritzten geschmolzenen Harzes. Daher ist es nicht erforderlich, die Endflächenplatte 4 an der unteren Endfläche S1 des Stapels 10 zu montieren, die dem Flansch 3b zugewandt ist. Infolgedessen kann der Rotor 1 einfach und effizient hergestellt werden.
Im vorliegenden Beispiel werden die Blöcke B, in denen die mehreren Stanzteile W, die aus dem Elektrostahlblech ES ausgestanzt sind, stapelförmig angeordnet sind, weiter gestapelt, um den Stapel 10 zu erhalten. Daher neigt das Wellenloch 10a des gesamten Stapels 10, der durch Pressen der mehreren Blöcke B erhalten wird, eher dazu, sich zu biegen. Daher greift der Innenumfangsrand des Wellenlochs 10a fester in die Welle 3a ein. Infolgedessen können die mehreren Blöcke B zuverlässiger an der Welle 3a montiert werden.
Modifizierte Beispiele
Vorstehendend wurden Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen, ausführlich beschrieben, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung kommen jedoch verschiedene Modifikationen der Ausführungsformen in Betracht.

(1) Der Block B kann durch Rotationsstapeln der mehreren Stanzteile W konfiguriert werden.
(2) In der vorstehenden Ausführungsform wird der Stapel 10 durch Stapeln der mehreren Blöcke B erhalten, der Stapel 10 kann jedoch auch durch Stapeln der mehreren Stanzteile 30 erhalten werden. Das heißt, die Stanzteile W werden nacheinander an der Welle 3a angepasst, und dann können die mehreren Stanzteile W durch die Pressvorrichtung 140 gepresst werden. Außerdem können die mehreren Stanzteile W dabei durch Rotationsstapeln gestapelt werden.
(3) In der vorstehenden Ausführungsform werden die mehreren Blöcke B durch Rotationsstapeln gestapelt, die mehreren Blöcke B können aber auch ohne Rotationsstapeln gestapelt werden. Auch in diesem Fall ist das Wellenloch 10a des Stapels 10 insgesamt gebogen (nicht geradlinig), so dass die mehreren Blöcke B nur durch Pressen der mehreren Blöcken B durch die Pressvorrichtung 140 an der Welle 3a montiert werden können.
(4) Die obere Fläche des Flanschs 3b und die obere Fläche der Haltevorrichtung 5 können im Wesentlichen identisch sein. Wenn der Außendurchmesser des Flansches 3b dem Außendurchmesser des Stapels 10 ungefähr gleicht, kann die obere Fläche des Flansches 3b höher oder niedriger sein als die obere Fläche der Haltevorrichtung 5. Wenn, wie in 11 dargestellt ist, der Außendurchmesser des Flansches 3b kleiner ist als der Außendurchmesser des Stapels 10 und das Magneteinsatzloch 16 des Stapels 10 durch die Endflächenplatte 4 verschlossen ist, die an der Seite der unteren Endfläche S1 des Stapels 10 angeordnet ist, kann die obere Fläche des Flanschs 3b niedriger sein als die obere Fläche der Haltevorrichtung 5. In diesem Fall wird das in das Magneteinsatzloch 16 eingespritzte geschmolzene Harz durch die Haltevorrichtung 5 blockiert, um den gestapelten Rotorkern 2 zu bilden. Wenn dann der gestapelte Rotorkern 2 durch die Pressvorrichtung 140 erneut gepresst wird, wird der Spalt zwischen dem gestapelten Rotorkern 2 und dem Flansch 3b unterdrückt.
(5) Wenn der gestapelte Rotorkern 2 erhalten wird, muss, wenn der gestapelte Rotorkern 2 mit dem Flansch 3b in Kontakt steht, der gestapelte Rotorkern 2 nicht erneut durch die Pressvorrichtung 140 gepresst werden.
(6) Beim Erhalten des Stanzteils W durch Stanzen des Elektrostahlblechs ES können Grate Wa am Innenumfangsrand des Wellenlochs 10a des Stanzteils W auftreten, wie in 12 dargestellt ist. Wenn die Welle 3a durch Schrumpfpassung am gestapelten Rotorkern 2 montiert werden soll, werden, um zu verhindern, dass die Welle 3a durch den Grat Wa des Wellenlochs 10a erfasst wird, die mehreren Blöcke B derart gestapelt, dass die Grate Wa des Wellenlochs 10a in der Einführrichtung der Welle 3a zu einer Seite hin hervorstehen. Daher steht der Grat Wa von einer Endfläche des Stapels 10 hervor, und die Endflächenplatte 4 kann kaum mit der Endfläche in Kontakt kommen. Daher können, wie in 12 dargestellt ist, in den Blöcken B, die an beiden Enden zumindest in der Höhenrichtung angeordnet sind, die mehreren Blöcke B an der Welle 3a derart montiert sein, dass die Grate Wa, die am Umfangsrandabschnitt des Wellenlochs 10a ausgebildet sind, nach innen gerichtet sind. In diesem Fall ist der Innendurchmesser des Wellenlochs 10a des Blocks B größer als der Außendurchmesser der Welle 3a, so dass die Welle 3a auch dann leicht in jeden Block eingeführt werden kann, wenn die Grate Wa im Wellenloch 10a vorhanden sind. Daher sind die mehreren Blöcke B an der Welle 3a derart montiert, dass die Grate Wa des Wellenlochs 10a nach innen gerichtet sind, so dass die Endflächenplatte 4 leichter an jeder Endfläche S1 und S2 des Stapels 10 montiert werden kann.
(7) Wie in 13 dargestellt ist, kann der Hals 3c des Flanschs 3b eine polygonale Form haben, und der obere Endrand 5c des Durchgangslochs 5b kann eine dem Hals 3c entsprechende polygonale Form haben. In diesem Fall ist die Welle 3a in Bezug auf ihre Drehachse angeordnet. Daher kann der Versatz der mehreren Blöcke B um die Drehachse der Welle 3a, der mit der Drehbewegung der Welle 3a einhergeht, unterdrückt werden. Wenn die Welle 3a in Bezug auf ihre Drehachse angeordnet werden kann, ist die Drehbewegungsstoppeinrichtung nicht auf den Hals 3c und den oberen Endrand 5c beschränkt, wie in 13 dargestellt ist, sondern es können verschiedene Versatzunterdrückungseinrichtungen verwendet werden.

Beispiel 1. Ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors (1) gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Montieren mehrerer Kernelemente (B) an einer Welle (3a) in einem Zustand, in dem die Welle (3a) in ein Wellenloch (10a) eingesetzt ist, das sich in einer Höhenrichtung durch die mehreren Kernelemente (B) erstreckt, wobei ein Innendurchmesser des Wellenlochs (10a) größer ist als ein Außendurchmesser der Welle (3a); und Zusammenpressen der mehreren gestapelten Kernelemente (B) in der Höhenrichtung, um einen Stapel (10) zu bilden, in dem die mehreren Kernelemente (B) benachbart zueinander angeordnet sind und das Wellenloch (10a) mit der Welle (3a) in Eingriff steht. In diesem Fall wird die Welle (3a) nicht am Stapel (10) montiert, nachdem mehrere Kernelemente (B) gestapelt wurden, um einen Stapel (10) zu bilden, sondern die mehreren Kernelemente (B) werden gepresst, nachdem die mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) montiert sind. Da der Innendurchmesser des Wellenlochs (10a) des Kernelements (B) größer ist als der Außendurchmesser der Welle (3a), kann die Welle (3a) daher leicht in jedes einzelne Kernelement (B) eingeführt werden. Wenn die mehreren Kernelemente (B) gepresst werden, wird das Wellenloch (10a) des Stapels (10) als Ganzes nicht geradlinig, so dass der Innenumfangsrand des Wellenlochs (10a) in die Welle (3a) eingreift und die mehreren Kernelemente (B) mit der Welle (3a) in Eingriff kommen. Daher werden die mehreren Kernelemente (B) durch einfaches Pressen der mehreren Kernelemente (B), durch die die Welle (3a) eingeführt ist, an der Welle (3a) montiert, so dass der Rotor (1) einfach und effizient hergestellt werden kann.
Beispiel 2. In dem Verfahren gemäß Beispiel 1 können das Montieren der mehreren Kernelementen (B) an der Welle (3a) und das Zusammenpressen der mehreren gestapelten Kernelemente (B) zum Bilden des Stapels (10) in einer Raumtemperaturumgebung ausgeführt werden. In diesem Fall sind im Vergleich zu einem Fall, in dem die Welle (3a) durch Schrumpfpassung an dem gestapelten Rotorkern (2) montiert wird, eine Wärmebehandlung und eine Kühlbehandlung des Stapels (10) nicht erforderlich. Daher kann der Rotor (1) effizienter und innerhalb einer kurzen Zeitdauer hergestellt werden.
Beispiel 3. In dem Verfahren gemäß Beispiel 1 oder 2 kann das Montieren der mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) das Anordnen der mehreren Kernelemente (B) auf einem Flansch (3b) aufweisen, der auf der Welle (3a) vorgesehen ist. In diesem Fall können die mehreren Kernelemente (B) in Bezug auf die Welle (3a) leicht angeordnet werden, und gleichzeitig kann der Druck, wenn die mehreren Kernelementen (B) gepresst werden, durch den Flansch (3b) aufgenommen werden.
Beispiel 4. Bei dem Verfahren gemäß Beispiel 3 kann die Welle (3a) derart angeordnet werden, dass sie sich entlang einer vertikalen Richtung erstreckt, indem der Flansch (3b) durch eine Haltevorrichtung (5) gehalten wird. In diesem Fall können die mehreren Kernelemente (B) leicht von oben durch die Welle (3b) angeordnet werden. Aus diesem Grund kann die Herstellungseffizienz weiter verbessert werden.
Beispiel 5. Bei dem Verfahren gemäß Beispiel 3 oder 4 kann die Welle (3a) in Bezug auf eine Drehachse der Welle (3a) angeordnet werden, indem der Flansch (3b) mit einer Haltevorrichtung (5) in Eingriff gebracht wird. In diesem Fall kann der Versatz der mehreren Kernelemente (B) um die Drehachse der Welle (3a), der mit der Drehbewegung der Welle (3a) einhergeht, unterdrückt werden.
Beispiel 6. Das Verfahren gemäß einem der Beispiele 3 bis 5 kann ferner aufweisen: Integrieren der mehreren Kernelemente (B), die den Stapel (10) bilden, um einen Kernhauptkörper (2) zu bilden; und Pressen des Kernhauptkörpers (2) derart, dass er mit dem Flansch (3b) in Kontakt kommt. In diesem Fall bewegt sich der Kernhauptkörper (2) kaum relativ zur Welle (3b), da kaum ein Spalt zwischen dem Kernhauptkörper (2) und dem Flansch (3b) gebildet wird. Wenn der Elektromotor (Motor), der mit dem fertigen Rotor (1) konfiguriert ist, in Betrieb ist, kann daher ein Rattern des Rotors (1) unterdrückt werden.
Beispiel 7. Das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 kann ferner das Pressen des Stapels (10) in der Höhenrichtung, das Einspritzen eines geschmolzenen Harzes in ein Durchgangsloch (16), das im Stapel (10) derart ausgebildet ist, dass es sich in der Höhenrichtung erstreckt, und das Integrieren der mehreren Kernelemente (B) aufweisen, die den Stapel (10) bilden, um einen Kernhauptkörper (2) zu bilden. In diesem Fall wird das in das Durchgangsloch (16) eingespritzte geschmolzene Harz verfestigt, so dass die mehreren Kernelemente (B) durch das verfestigte Harz (14) befestigt werden können. Ferner wird beim Einspritzen des geschmolzenen Harzes in das Durchgangsloch (16) und Verfestigen des geschmolzenen Harzes der Stapel (10) durch das Harz um das Magneteinsatzloch (16) gedrückt und erweitert, wodurch das Wellenloch (10a) nach unten verengt wird. Daher greift der Innenumfangsrand des Wellenlochs (10a) fester in die Welle (3a) ein. Dadurch können die mehreren Kernelemente (B) zuverlässiger an der Welle (3a) montiert werden.
Beispiel 8. Das Verfahren gemäß Beispiel 7 kann ferner das Montieren einer Endflächenplatte (4) an einer Endfläche des Kernhauptkörpers (2) aufweisen, wobei das Montieren der mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) das Anordnen der mehreren Kernelemente (B) am Flansch (3b) aufweisen kann, um das Durchgangsloch (16) durch den an der Welle (3a) vorgesehenen Flansch (3b) abzudecken; und das Montieren der Endflächenplatte (4) kann das Montieren der Endflächenplatte (4) an der Endfläche des Kernhauptkörpers (2) aufweisen, so dass der Flansch (3b) und die Endflächenplatte (4) den Kernhauptkörper (2) sandwichartig umschließen und die Endflächenplatte (4) das Durchgangsloch (16) abdeckt. In diesem Fall hat der Flansch (3b), weil der Flansch (3b) das Durchgangsloch (16) abdeckt, eine Funktion zum Blockieren des in das Durchgangsloch (16) eingespritzten geschmolzenen Harzes. Daher ist es nicht erforderlich, die Endflächenplatte (4) an der dem Flansch (3b) zugewandten Seite an der Endfläche des Kernhauptkörpers (2) zu montieren. Daher kann der Rotor (1) einfacher und effizienter hergestellt werden.
Beispiel 9. Bei dem Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 8 kann das Montieren der mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) das Montieren der mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) derart aufweisen, dass in den Kernelementen (B), die in der Höhenrichtung an beiden Enden des Stapels (10) angeordnet sind, Grate (Wa), die an einer Umfangskante des Wellenlochs (10a) ausgebildet sind, nach innen gerichtet sind. Wenn die Welle (3a) durch Schrumpfpassung an dem gestapelten Rotorkern (2) montiert werden soll, sind, um zu verhindern, dass die Welle (3a) von dem Grat (Wa) des Wellenlochs (10a) erfasst wird, mehrere der Kernelemente (B) derart gestapelt, dass die Grate (Wa) des Wellenlochs (10a) in der Einführrichtung der Welle (3a) zu einer Seite hin vorstehen. Aus diesem Grund stehen die Grate (Wa) von einer Endfläche des Stapels (10) hervor und kommt die Endflächenplatte (4) in einigen Fällen kaum mit der Endfläche in Kontakt. Gemäß Beispiel 9 wird jedoch, weil der Innendurchmesser des Wellenlochs (10a) jedes Kernelements (B) größer ist als der Außendurchmesser der Welle (3a), auch wenn die Grate (Wa) im Wellenloch (10a) vorhanden sind, die Welle (3a) leicht in die einzelnen Kernelemente (B) eingeführt. Daher werden die mehreren Kernelemente (B) an der Welle (3a) derart montiert, dass die Grate (Wa) des Wellenlochs (10a) nach innen gerichtet sind, so dass die Endflächenplatte (4) leichter an jeder Endfläche des Stapels (10) montiert werden kann.
Beispiel 10. Bei dem Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 8 kann jedes der mehreren Kernelemente (B) einen Block (B) aufweisen, in dem mehrere Stanzteile (W), die durch Stanzen einer Metallplatte (ES) erhalten werden, gestapelt sind. In diesem Fall neigt das Wellenloch (10a) des Stapels (10), der durch Pressen der mehreren Blöcke (B) erhalten wird, als Ganzes eher dazu, sich zu biegen. Daher greift der Innenumfangsrand des Wellenlochs (10a) fester in die Welle (3a) ein. Daher können die mehreren Blöcke (B) zuverlässiger an der Welle (3a) montiert werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Rotors, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Montieren mehrerer Kernelemente, die ein Wellenloch aufweisen, das sich in einer Höhenrichtung erstreckt, an einer Welle in einem Zustand, in dem die Welle in das Wellenloch eingesetzt ist, wobei ein Innendurchmesser des Wellenlochs größer ist als ein Außendurchmesser der Welle; und Pressen der mehreren gestapelten Kernelemente in der Höhenrichtung, um einen Stapel zu bilden, in dem die mehreren Kernelemente nahe zueinander gebracht sind und das Wellenloch mit der Welle in Eingriff steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Montieren der mehreren Kernelemente an der Welle und das Zusammenpressen der mehreren gestapelten Kernelemente zum Bilden des Stapels in einer Raumtemperaturumgebung ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Montieren der mehreren Kernelemente an der Welle das Anordnen der mehreren Kernelemente auf einem Flansch aufweist, der an der Welle vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Welle derart angeordnet ist, dass sie sich entlang einer vertikalen Richtung erstreckt, indem der Flansch durch eine Haltevorrichtung gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Welle in Bezug auf eine Drehachse der Welle angeordnet wird, indem der Flansch mit einer Haltevorrichtung in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner mit den Schritten: Integrieren der mehreren Kernelemente, die den Stapel aufweisen, um einen Kernhauptkörper zu bilden; und Pressen des Kernhauptkörpers, so dass er mit dem Flansch in Kontakt kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit den Schritten: Pressen des Stapels in der Höhenrichtung; Einspritzen eines geschmolzenen Harzes in ein Durchgangsloch, das im Stapel derart ausgebildet ist, dass es sich in der Höhenrichtung erstreckt; und Integrieren der mehreren Kernelemente, die den Stapel aufweisen, um einen Kernhauptkörper zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit dem Schritt: Montieren einer Endflächenplatte an einer Endfläche des Kernhauptkörpers, wobei das Montieren der mehreren Kernelemente an der Welle das Anordnen der mehreren Kernelemente auf einem Flansch aufweist, der an der Welle derart vorgesehen ist, dass der Flansch das Durchgangsloch abdeckt, und wobei das Montieren der Endflächenplatte das Montieren der Endflächenplatte an der Endfläche des Kernhauptkörpers derart aufweist, dass der Flansch und die Endflächenplatte den Kernhauptkörper sandwichartig anordnen und die Endflächenplatte das Durchgangsloch abdeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Montieren der mehreren Kernelemente an der Welle das Montieren der mehreren Kernelemente an der Welle derart aufweist, dass in den Kernelementen, die in der Höhenrichtung an beiden Enden des Stapels angeordnet sind, an einem Umfangsrand des Wellenlochs ausgebildete Grate nach innen gerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jedes der mehreren Kernelemente einen Block aufweist, in dem mehrere durch Stanzen einer Metallplatte erhaltene Stanzteile gestapelt sind.