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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor mit einer Endplatte, die auf einer Stirnfläche eines Rotorkerns angeordnet ist, und einen Elektromotor mit dem Rotor.
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Stand der Technik
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Ein Elektromotor enthält einen Rotor, der um eine Drehachse rotiert, und einen Stator, der um den Rotor herum angeordnet ist. Bei einem Rotor des Standes der Technik ist eine Struktur bekannt mit einer sich entlang der Rotationsachse erstreckenden Welle, einem an der Welle befestigten Rotorkern und mit am Rotorkern befestigten Magneten.
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Auch bekannt sind Endplatten an Stirnflächen auf beiden Seiten in Richtung der Rotationsachse des Rotorkerns. Die Endplatten sind so geformt, dass sie Stirnflächen auf beiden Seiten in axialer Richtung des Rotorkerns einschließen. Derartige Endplatten sind mit Befestigungsmitteln, wie Bolzen, befestigt (siehe beispielsweise japanische offengelegte Patentanmeldung
2006-238531 A und offengelegte japanische Patentanmeldung
2012-120422 A ).
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Mehrzahl von an einem Rotorkern befestigten Magneten sind so angeordnet, dass beispielsweise die Magnetpole an Außenflächen abwechselnd N-Pole und S-Pole sind. Damit ein Elektromotor effizient rotiert, verläuft der magnetische Fluss vom N-Pol auf der Außenfläche eines Magneten durch den Statorkern des Stators in Richtung auf den S-Pol eines weiteren Magneten. Das heißt: die Linie der Magnetkraft ist vorzugsweise von der Außenfläche des einen Magneten über den Statorkern zur Außenfläche eines anderen Magneten gerichtet.
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Dabei sind auf beiden Seiten in axialer Richtung des Rotorkerns angeordnete Endplatten in Kontakt mit Stirnflächen der am Rotorkern befestigten Magnete. Auch können die Endplatten mit einer kleinen Lücke in Bezug auf die Magnete angeordnet sein. Sind die Endplatten aus einem Material mit Magnetismus geformt, erstreckt sich eine Linie der Magnetkraft vom N-Pol des einen Magneten durch die Endplatten in Richtung auf den S-Pol desselben Magneten. Die Linie der Magnetkraft wird bestimmt durch den N-Pol und den S-Pol von einem Magneten und es besteht das Problem des Verlustes von Magnetfluss. Geht Magnetfluss verloren, dann wird die vom Elektromotor erzeugte, das Drehmoment bewirkende magnetische Kraft reduziert. Da die Schleife des Magnetflusses durch die Endplatten verläuft, können die Endplatten Wärme erzeugen und auch sogenannte Eisenverluste.
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Deshalb sind beim Stand der Technik die den Rotorkern einfassenden Endplatten aus einem Material geformt, welches keinen Magnetismus hat. Beispielsweise sind die Endplatten des Rotorkerns aus Edelstahl, Aluminium oder dergleichen geformt. Edelstahl, Aluminium oder dergleichen sind aber wertvollere Materialien als Materialien mit Magnetismus, wie Eisen, und dies verteuert den Rotor.
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Ein Rotor gemäß einer Ausführung der vorliegenden Beschreibung enthält einen Rotorkern, der um eine Rotationsachse rotiert, eine Mehrzahl von Magneten, die durch den Rotorkern abgestützt sind, und Endplatten, welche Stirnflächen auf beiden Seiten des Rotorkerns einfassen. Jede der Endplatten ist aus einem Material mit Magnetismus geformt. Die Endplatten haben einen rückgesetzten Abschnitt, der in einem Bereich ausgeformt ist, welcher der Mehrzahl von Magneten gegenüberliegt und welcher eine Form aufweist derart, dass eine Fläche der Endplatte Abstand hat von einer Stirnfläche eines jeden der mehreren Magnete. Der rückgesetzte Abschnitt enthält zumindest einen Rücksprung, der in einem Endbereich in radialer Richtung der Endplatte ausgeformt ist, und/oder eine Ausnehmung, die gegenüber einem Teil der Endplatte, der in Kontakt mit dem Rotorkern steht, zurückgesetzt sind.
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Ein Elektromotor gemäß einer Ausführung der vorliegenden Beschreibung enthält den oben beschriebenen Rotor und einen Stator, in dem der Rotor angeordnet ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematischer Querschnitt eines Elektromotors in einer Ebene parallel zur Drehachse gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, eines Magneten und einer Endplatte gemäß einem ersten Rotor.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Darstellung des Rotorkerns, des Magneten und einer Endplatte des ersten Rotors.
- 4 ist ein perspektivisches Schnittbild des Rotorkerns, des Magneten und der Endplatte eines Teils des ersten Rotors.
- 5 zeigt perspektiv die Endplatte des ersten Rotors.
- 6 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab des Rotorkerns, des Magneten und der Endplatten des ersten Rotors.
- 7 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen des ersten Rotors.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Endplatte eines zweiten Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 9 ist eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab der Endplatte des zweiten Rotors.
- 10 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab eines Rotorkerns, eines Magneten und einer Endplatte gemäß einem dritten Rotor eines Ausführungsbeispiels.
- 11 zeigt perspektivisch eine Endplatte eines vierten Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 12 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab eines Rotorkerns, eines Magneten und der Endplatten gemäß dem vierten Rotor.
- 13 zeigt perspektivisch eine Endplatte gemäß einem fünften Rotor eines Ausfü h ru ngsbeispiels.
- 14 ist eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab auf eine Endplatte des fünften Rotors.
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BESCHREIBUNG VON EINZELHEITEN
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Ein Rotor und ein Elektromotor gemäß Ausführungsbeispielen werden mit Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben. 1 zeigt schematisch einen Schnitt eines Elektromotors mit einem ersten Rotor gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei der Schnitt entlang einer Ebene geführt ist, die parallel verläuft zur Rotationsachse. Ein Elektromotor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält einen Rotor, der um eine Rotationsachse 51 dreht, und einen Stator 6, in dem der Rotor angeordnet ist. Beim in 1 gezeigten Beispiel ist ein erster Rotor 1 vorgesehen.
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Der erste Rotor 1 enthält eine Welle 11, die um die Rotationsachse 51 dreht. Die Welle 11 hat Säulenform. Der Stator 6 enthält beispielsweise einen Statorkern, in dem eine Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlplatten in einer Richtung geschichtet sind, in welcher sich die Welle 11 erstreckt. Der Stator 6 wird durch den Statorkern abgestützt und enthält eine Mehrzahl von Spulen, die in Umfangsrichtung verteilt sind. Der Stator 6 ist an einem Gehäuse 3 befestigt. Die Welle 11 wird durch Lager 4, 5 abgestützt. Die Lager 4, 5 werden durch das Gehäuse 3 abgestützt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, eines Magneten und einer Endplatte des ersten Rotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 3 ist eine Explosionsdarstellung des Rotorkerns, des Magneten und der Endplatte des ersten Rotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Entsprechend den 1 bis 3 ist der erste Rotor 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Rotor vom Typ mit Oberflächenmagneten, bei dem ein Magnet 13 auf einer Oberfläche des Rotorkerns 12 angeordnet ist.
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Der Rotor 1 enthält den Rotorkern 12, der an der Welle 11 befestigt ist. Der Rotorkern 12 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält einen zylindrischen Abschnitt 12a mit Zylinderform. Der Rotorkern 12 dreht um die Rotationsachse 51. Der Rotorkern 12 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist aus einem einzigen Bauteil mit Magnetismus geformt. Beispielsweise kann der Rotorkern 12 geformt sein durch spanabhebende Bearbeitung eines Bauteils, welches Eisen als Hauptkomponente enthält. Die Struktur des Rotorkerns ist nicht auf eine solche Form eingeschränkt. Der Rotorkern kann beispielsweise auch gebildet sein durch einen Schichtkörper, in dem eine Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlschichten in einer Richtung geschichtet sind, in welcher sich die Drehachse erstreckt.
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Der Rotor 1 enthält eine Mehrzahl von Magneten 13, die vom Rotorkern 12 getragen sind. Die mehreren Magnete 13 sind auf der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 10 angeordnet. Der Magnet 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein plattenförmiger Permanentmagnet. Die Mehrzahl der Magnete 13 ist in gleichmäßigen Intervallen über die Umfangsrichtung verteilt. Die Anzahl der Magnete hängt von der Anzahl der Pole des Rotors ab. In Abhängigkeit von der Anzahl der Pole des Rotors kann jede geeignete Anzahl von Magneten am Rotorkern befestigt sein.
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Ein Magnet 13 erstreckt sich von einem Ende zum anderen Ende in der Richtung, in welcher sich die Rotationsachse 51 des Rotorkerns 12 erstreckt. Die Länge eines Magneten 13 in Richtung der Rotationsachse 51 ist so bemessen, dass sie gleich ist der Länge des Rotorkerns 12 oder kürzer ist als diese. Beispielsweise sind die mehreren Magnete 13 so angeordnet, dass sich die N-Pole und die S-Pole in Umfangsrichtung abwechseln.
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Der Rotorkern 12 enthält einen Arretierabschnitt 12b, der sich in Richtung der Rotationsachse 51 erstreckt. Der Arretierabschnitt 12b ist so geformt, dass er radial von dem zylindrischen Abschnitt 12a vorsteht. Der Arretierabschnitt 12b ist so geformt, dass er sich von einer End-Stirnfläche zur anderen End-Stirnfläche in Richtung der Rotationsachse 51 des Rotorkerns 12 erstreckt. Der Arretierabschnitt 12b ist so geformt, dass er in Kontakt steht mit einer Seitenfläche des Magneten. Die Arretierabschnitte 12b sind so geformt, dass sie jeweils einen Magneten 13 in Umfangsrichtung einfassen (einklemmen). Ein Magnet 13 ist zwischen zwei Arretierabschnitten 12b angeordnet. Ein Magnet 13 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist am Rotorkern 12 mit einem Haftmittel befestigt. Zusätzlich kann der Magnet 13 auch am Rotorkern 12 dadurch befestigt werden, dass er zwischen zwei Arretierabschnitten 12b eingeklemmt ist, ohne dass notwendigerweise ein Haftmittel eingesetzt ist. Ist der Magnet 13 am Rotorkern 12 mit einem Haftmittel befestigt, dann ist eine Bewegung des Magneten 13 in Umfangsrichtung durch das Haftmittel unterbunden. Deshalb brauchen bei einer solchen Ausführung am Rotorkern 12 die Arretierabschnitte 12b, welche einen Magneten 13 einfassen, nicht ausgeformt zu sein.
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Der Rotor 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält zwei Endplatten 14, die so angeordnet sind, dass sie Stirnflächen auf beiden Seiten des Rotorkerns 12 in Richtung der Rotationsachse 51 zwischen sich einschließen. Jede der Endplatten 14 hat Ringform und entspricht so dem Querschnitt des Rotorkerns 12. Jede der Endplatten 14 hat ein Loch 14c, in welches die Welle 11 eingeführt werden kann. In Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel wird die Endplatte 14, die in Richtung gemäß dem Pfeil 61 (untere Seite in 2) angeordnet ist, als die eine Endplatte bezeichnet, während die Endplatte 14, die in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil 61 (in 2 oben) angeordnet ist, als die andere Endplatte bezeichnet wird.
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4 zeigt ein Schnittbild in perspektivischer Darstellung des Rotorkerns, der Magnete und der Endplatten des ersten Rotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Entsprechend den 2 bis 4 sind die zwei Endplatten 14 miteinander verbunden über Bolzen 31 als Befestigungsmittel. Die Bolzen 31 sind unter gleichmäßigen Abständen über die Umfangsrichtung verteilt.
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In einer in den 2, 3 und 4 unten angeordneten Endplatte 14 ist ein Loch 26 mit einem Gewinde ausgeformt, in welches der Bolzen 31 einschraubbar ist. Ein Durchgangsloch 12c zum Durchführen des Bolzens 31 ist im zylindrischen Abschnitt 12a des Rotorkerns 12 ausgeformt. Ein Einführungsabschnitt 25 zur Abstützung des Kopfes des Bolzens 31 ist in der anderen Endplatte 14, in den 2 bis 4 also oben, ausgeformt. Das Loch 26, das Durchgangsloch 12c und der Einführungsabschnitt 25 sind zueinander fluchtend angeordnet.
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Ein Verfahren zum Anbringen der Endplatte 14 am Rotorkern 12 ist nicht auf das beschriebene Verfahren zur Befestigung mittels eines Bolzens 31 eingeschränkt, vielmehr kann jedes geeignete Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Endplatte am Rotorkern durch Schweißung, Klebung, Schrumpfpassung auf einer ebenen Umfangsfläche des Rotorkerns oder durch Presssitz auf der inneren Umfangsfläche des Rotorkerns oder dergleichen befestigt werden. Auch muss der Rotorkern nicht aus einem geschichteten Körper elektromagnetischer Stahlscheiben gebildet sein, sondern kann auch durch spanabhebende Bearbeitung eines Einzelbauteils geformt werden. In solchen Fällen braucht der Bolzen nicht durch den Rotorkern geführt zu werden und ein mit Gewinde versehenes Sackloch kann in dem Rotorkern ausgeformt werden. Damit kann der Bolzen im Gewindeloch fixiert werden.
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5 zeigt perspektivisch eine Endplatte gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 5 zeigt die eine Endplatte 14 der beiden Endplatten 14. Wie oben beschrieben, ist der Einführungsabschnitt 25 in der anderen Endplatte 14 anstelle des Loches 26 ausgeformt. Die andere Endplatte 14 hat eine Ausnehmung 14a ähnlich der einen Endplatte 14. Andere Konfigurationen der anderen Endplatte 14 ähneln denen der einen Endplatte 14.
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6 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt des Rotorkerns, des Magneten und der Endplatte, wobei der erste Rotor an einer Stelle geschnitten ist, an der der Bolzen eingeführt ist. Entsprechend den 5 und 6 ist die Endplatte 14 bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Material geformt, welches Magnetismus aufweist. Beispielsweise ist die Endplatte 14 aus einem Material geformt, welches Eisen als Hauptkomponente enthält, wie C-Stahl.
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Die Endplatte 14 hat den Rücksprung 14a als einen rückgesetzten Abschnitt in Bezug auf eine Fläche, die in Kontakt mit dem Rotorkern 12 ist. Der rückgesetzte Abschnitt hat eine Form, mit der ein Freiraum erzeugt wird auf Seiten einer Stirnfläche 13a des Magneten 13. Der rückgesetzte Abschnitt hat eine Form, bei der eine Oberfläche der Endplatte 14 Abstand hat von der Stirnfläche 13a des Magneten 13. Der rückgesetzte Abschnitt ist in zumindest einem Bereich der Endplatte ausgeformt, welcher den Magneten 13 zugekehrt ist (ihnen gegenüberliegt). Im ersten Rotor 1 ist der Rücksprung 14a in einem äußeren Umfangsabschnitt in Radialrichtung der Endplatte 14 ausgeformt. Insbesondere ist der Rücksprung 14a über den gesamten äußeren Umfang der Endplatte ausgeformt. Der Rücksprung 14a ist so geformt, dass er sich entlang der Umfangsrichtung des Endplatte 14 erstreckt.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Länge des Magneten 13 in Richtung der Rotationsachse 51 ein wenig kürzer als die Länge des Rotorkerns 12. Die Endplatte 14 drückt den Rotorkern 12 durch den Kontakt mit der Stirnfläche des Rotorkerns 12. Kommen die Endplatten 14 in Kontakt mit den Magneten 13, pressen die Endplatten 14 die Magneten 13 in der Richtung, in welcher die Endplatten 14 die Magneten 13 einklemmen. Im Ergebnis könnte ein Magnet 13 brechen. Deshalb sind bei dem Rotor 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Magneten 13 kürzer ausgeformt, um nicht durch die Endplatten 14 gepresst zu werden.
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Der erste Rotor 1 ist so gestaltet, dass die Länge des Rücksprunges 14a in Radialrichtung kürzer ist als die maximale Stärke des Magneten 13 in Radialrichtung. Die Endplatte 14 enthält einen Stützabschnitt 14b, der so gestaltet ist, dass er dem Magneten 13 gegenüberliegt. Der Stützabschnitt 14b liegt nahe an der Stirnfläche 13a des Magneten 13. Der Stützabschnitt 14b ist so geformt, dass er den Magneten 13 abstützt bei Kontakt mit dem Magneten 13, wenn dieser sich in Richtung der Rotationsachse 51 bewegt. Der Stützabschnitt 14b ist in einem Bereich um den Rücksprung 14a gebildet. Beim ersten Rotor 1 ist der Stützabschnitt 14b in einem Bereich radial innen in Bezug auf den Rücksprung 14a geformt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Magnet 13 durch ein Haftmittel am Rotorkern 12 befestigt.
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Eine kleine Lücke wird zwischen dem Stützabschnitt 14b und der Endplatte 14 sowie der Stirnfläche 13a des Magneten 13 gelassen.
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Die Endplatte 14 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist aus einem Material mit Magnetismus geformt. Deshalb ist es nicht erforderlich, ein höherwertiges Material, wie Edelstahl oder Aluminium, zu verwenden. Kommt die Stirnfläche 13a eines Magneten 13 in die Nähe einer Endplatte 14 mit Magnetismus oder kommt sie in Kontakt mit dieser über eine erhebliche Fläche, dann kann Magnetfluss des Magneten 13 auslecken. Das heißt: es kann eine Magnetflusslinie durch einen Magneten 13 gebildet werden, die durch das Innere der Endplatte 14 geht.
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Beim ersten Rotor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist der Rücksprung 14a als rückgesetzter Abschnitt so geformt, dass ein Freiraum entsteht zwischen dem Magneten 13 und der Endplatte 14. Die Fläche der Endplatte 14 hat also Abstand von der Stirnfläche 13a des Magneten 13 durch die Ausbildung des Rücksprungs 14a. Damit ist es möglich, die Bildung einer Magnetflusslinie (Magnetkraftlinie) in diesem Bereich durch einen der Magnete zu unterdrücken. Ein Elektromotor mit einem derartigen Rotor kann einen Abfall im Drehmoment aufgrund des Verlustes von magnetischem Fluss vermeiden.
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Somit kann bei einem Rotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Auslecken von Magnetfluss und auch der Einsatz eines hochwertigen Materials vermieden werden. Im Ergebnis ist es möglich, einen Rotor und einen Elektromotor bereitzustellen, welche kostengünstig sind und eine gute Leistung aufweisen.
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7 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt des Rotorkerns, des Magneten und der Endplatte zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen des ersten Rotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Eine Arbeitskraft legt den Rotorkern 12 auf die Endplatte 14. Dabei wird der Rotorkern 12 so abgelegt, dass das Durchgangsloch 12c im Rotorkern 12 auf das Loch 26 in der einen Endplatte 14 ausgerichtet ist. Der Rotorkern 12 und die Endplatte 14 werden vorläufig fixiert mit einer Spannvorrichtung oder dergleichen.
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Sodann trägt die Arbeitskraft ein Haftmittel 35 auf den Bereich zwischen den Arretierabschnitten 12b des Rotorkerns 12 auf. Sodann legt die Arbeitskraft den Magneten 13 zwischen die Arretierabschnitte 12b. Die Arbeitskraft schiebt den Magneten 13 zwischen die Arretierabschnitte 12b durch Bewegen des Magneten 13 entsprechend dem Pfeil 62. Das Haftmittel 35 befindet sich zwischen den Magneten und der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 12. Ein Überschuss an Haftmittel 35 wird durch den Magneten 13 in den Rücksprung 14a gedrückt, wie der Pfeil 63 andeutet. Anschließend wird die andere Endplatte 14 positioniert und die zwei Endplatten 14 können mit dem Bolzen 31 am Rotorkern 12 befestigt werden.
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Da beim Stand der Technik kein Rücksprung 14a in der Endplatte 14 ausgeformt ist, gelangt ein Überschuss an Haftmittel über den Zwischenbereich zwischen Magnet und Endplatte nach außen. Eine Arbeitskraft muss überströmendes Haftmittel aus diesem Bereich zwischen Magnet und Endplatte entfernen. Beim ersten Rotor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hingegen gelangt der Überschuss an Haftmittel 35 in den Rücksprung 14a, wie der Pfeil 63 zeigt. Nach außen austretendes Haftmittel 35 ist vermieden. Somit muss dergleichen nicht entfernt werden. Auch wird es nicht erforderlich, einen Überschuss an Haftmittel nach dessen Austrocknung abkratzen zu müssen.
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Ist eine sehr große Menge an Haftmittel 35 beim Einschieben des Magneten 13 zwischen die Arretierabschnitte 12b aufgebracht, kann Haftmittel 35 aus dem Rücksprung 14a radial nach außen austreten. Dann kann eine Arbeitskraft das Haftmittel 35 abwischen oder abkratzen. Dabei tritt aber aufgrund des Rücksprunges 14a eine reduzierte Menge an Haftmittel aus dem Rücksprung 14a aus und somit ist auch insofern der Arbeitsaufwand reduziert.
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Entsprechend 6 enthält beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Endplatte 14 den Stützabschnitt 14b, der in einem Bereich radial nach innen versetzt in Bezug auf den Rücksprung 14a ausgeformt ist und dem Magneten 13 gegenüberliegt. Lässt die Fixierung des Magneten 13 über das Haftmittel 35 nach, bewegt sich der Magnet 13 entlang der Rotationsachse 51. Der Stützabschnitt 14b ist so geformt, dass er den Magneten abstützt durch den Kontakt mit dem Magneten 13 bei dessen Bewegung. Deshalb wird auch dann, wenn die Fixierung des Magneten 13 über das Haftmittel 35 nachlässt, eine Bewegung des Magneten in Richtung der Rotationsachse 51 vermieden. Insbesondere wird ein Vorstehen des Magneten 13 über die Stirnfläche des Rotorkerns 12 vermieden.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Magnet 13 am Rotorkern 12 mit dem Haftmittel 35 fixiert, jedoch ist dieses Ausführungsbeispiel insoweit nicht einschränkend. Der Magnet 13 braucht nicht mit Haftmittel 35 am Rotorkern 12 fixiert zu werden. Der Magnet 13 kann so positioniert werden, dass er sich geringfügig in Richtung der Rotationsachse 51 bewegt. Da die Endplatte 14 den Stützabschnitt 14b aufweist, ist eine Bewegung und ein Herausragen des Magneten 13 aus der Stirnfläche des Rotorkerns 12 vermieden. Zwar hat beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Stirnfläche 13a des Magneten 13 einen geringen Abstand zum Stützabschnitt 14b der Endplatte 14, jedoch ist dieses Ausführungsbeispiel insoweit nicht einschränkend. Die Stirnfläche 13a des Magneten 13 kann in Kontakt stehen mit dem Stützabschnitt 14b der Endplatte 14 durch Befestigung der Endplatte 14 mit dem Bolzen 31.
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8 zeigt in vergrößertem Maßstab die Endplatte des zweiten Rotors gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel. In der Endplatte 14 des ersten Rotors 1 erstreckt sich der Rücksprung 14a über den gesamten Außenumfang, jedoch liegt insoweit keine Einschränkung vor. Der Rücksprung 14a als rückgesetzter Abschnitt kann auch in zumindest einem Teil des Bereiches ausgeformt sein, wo der Magnet 13 positioniert ist. Der zweite Rotor enthält zwei Endplatten 15. Jede der Endplatten 15 weist mehrere Rücksprünge 15a auf. Die Rücksprünge 15a sind über den Umfang verteilt am Außenumfang der Endplatte 15 ausgeformt.
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9 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Endplatte des zweiten Rotors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In 9 ist ein Bereich 41, in dem ein Magnet 13 angeordnet ist, mit gestrichelter Linie dargestellt. Entsprechend den 8 und 9 entspricht die Position eines Rücksprunges 15a jeweils dem Bereich, wo der zugeordnete Magnet 13 angeordnet ist. Die Länge des Rücksprunges 15a in Umfangsrichtung ist kürzer als die Länge des Magneten 13 in Umfangsrichtung. Ein Stützabschnitt 15b, der dem Magneten 13 gegenüberliegt, ist in einem Bereich um den Rücksprung 15a herum ausgeformt. Die Länge des Rücksprunges 15a in Umfangsrichtung kann die gleiche sein wie die Länge des Magneten 13 in Umfangsrichtung. Andererseits kann auch die Länge des Rücksprunges 15a in Umfangsrichtung länger sein als die Länge des Magneten 13 in Umfangsrichtung.
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Auch beim zweiten Rotor kann ein Verlust von Magnetfluss vermieden werden durch einen Raum, der durch den Rücksprung 15a gebildet ist. Weitere Strukturen, Operationen und Wirkungen entsprechen denen des ersten Rotors und deshalb kann insoweit auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden.
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10 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Rotorkern, einen Magneten und eine Endplatte gemäß einem dritten Rotor des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Der dritte Rotor enthält zwei Endplatten 16, die auf beiden Seiten eines Rotorkerns 12 angeordnet sind. Ein Magnet 13 ist mit Haftmittel am Rotorkern 12 befestigt. Ein Rücksprung 16a ist in dem äußeren Umfangsabschnitt jeder der Endplatten 16 ausgeformt. Die Abmessung des Rücksprungs 16a in radialer Richtung ist länger als die Abmessung des Magneten 13 in radialer Richtung. In der Endplatte 16 ist ein der Stirnseite 13a des Magneten gegenüberliegender Stützabschnitt nicht ausgeformt. Der Magnet 13 ist innerhalb eines Bereiches angeordnet, wo der Rücksprung 16a ausgeformt ist. Der Rücksprung 16a ist so gestaltet, dass die Stirnfläche 13a des Magneten 13 insgesamt Abstand hat von einer Oberfläche der Endplatte 16.
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Die Konfiguration des Rücksprungs 16a des dritten Rotors ist so angepasst, dass der Raum seitlich der Stirnfläche 13a des Magneten 13 größer ist, so dass ein Verlust von Magnetfluss des Magneten 13 stärker vermieden ist. Die weiteren Strukturen, Operationen und Wirkungen des dritten Rotors entsprechen denen des ersten und des zweiten Rotors und brauchen deshalb hier nicht wiederholt beschrieben zu werden.
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Beim ersten Rotor, beim zweiten Rotor und beim dritten Rotor, wie oben beschrieben, ist der Rücksprung in dem äußeren Umfangsabschnitt der Endplatte ausgeformt, jedoch besteht bei der Ausführung insoweit keine Einschränkung. Der Rücksprung kann in einem Endabschnitt in radialer Richtung der Endplatte ausgeformt sein. Beispielsweise kann der Rücksprung in einem inneren Umfangsabschnitt der Endplatte ausgeformt sein. Das heißt: der Rücksprung kann so ausgeformt sein, dass er von der inneren Umfangsfläche der Endplatte sich in radialer Richtung erstreckt.
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11 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Endplatte eines vierten Rotors gemäß dem Ausführungsbeispiel. 12 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt des Rotorkerns, einer Endplatte und eines Magneten beim vierten Rotor gemäß dem Ausführungsbeispiel. Entsprechend den 11 und 12 hat der vierte Rotor zwei Endplatten 18. Jede der Endplatten 18 hat eine Ausnehmung (Rille) 18a als rückgesetzten Abschnitt mit einer Form, gemäß der eine Oberfläche der Endplatte 18 Abstand hat zur Stirnfläche 13a eines Magneten 13. Die Ausnehmung 18a ist ein Abschnitt, der rückgesetzt ist in Bezug auf den Teil der Endplatte 18, der in Kontakt ist mit dem Rotorkern 12. Die Ausnehmung 18a ist in einem Bereich ausgeformt, wo die Stirnfläche 13a des Magneten 13 angeordnet ist. Die Ausnehmung 18a erstreckt sich in Umfangsrichtung. Die Ausnehmung 18a ist so geformt, dass zumindest ein Teil der Stirnfläche 13a des Magneten 13 nicht mit der Endplatte 18 in Kontakt ist. Andererseits ist die Ausnehmung 18a so gestaltet, dass zumindest ein Teil der Stirnfläche 13a des Magneten 13 nicht bis zur Endplatte 18 reicht. Beim vierten Rotor des Ausführungsbeispiels ist die Ausnehmung 18a gebildet durch eine Kerbe, welche einmal in Umfangsrichtung umläuft.
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11 zeigt die Endplatte 18 mit den Löchern 26. Ähnlich dem Einführabschnitt 25 ist die Ausnehmung 18a in einer Fläche ausgeformt, die in Kontakt steht mit dem Rotorkern 12. Da ähnlich wie beim vierten Rotor zumindest ein Teil der Stirnfläche 13a des Magneten 13 mit einem Raum kommuniziert, der gebildet ist durch die Ausnehmung 18a, kann Verlust von Magnetfluss reduziert werden.
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Wenn beim Herstellen des Rotors der Magnet zwischen Arretierabschnitten positioniert wird, wird Überschuss an Haftmittel in das Innere der Ausnehmung 18a gedrückt. Da die Ausnehmung 18a nicht mit der äußeren Umfangsfläche kommuniziert, ist es möglich, das Austreten von überschüssigem Haftmittel aus dem Rotor zu verhindern. Damit wird die Arbeit des Abwischens oder Abkratzens von überschüssigem Haftmittel vermieden.
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Die Endplatte 18 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält einen Stützabschnitt 18b, der so ausgeformt ist, dass er der Stirnfläche 13a des Magneten 13 zugekehrt ist (ihm gegenüberliegt). Der Stützabschnitt 18b ist in einem Bereich um die Ausnehmung 18a herum ausgeformt. Da die Endplatte 18 den Stützabschnitt 18b enthält, ist eine Bewegung des Magneten 13 in Richtung der Rotationsachse 51 verhindert. Insbesondere wenn der Magnet 13 nicht durch ein Haftmittel fixiert ist, ist ein Herausragen des Magneten 13 aus der Stirnfläche des Rotorkerns 12 verhindert.
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Der vierte Rotor enthält zwar den Stützabschnitt 18b, welcher der Stirnfläche des Magneten 13 gegenüberliegt, jedoch ist die Ausführung nicht hierauf beschränkt. In der Endplatte kann eine Ausnehmung so ausgeformt sein, dass sie nicht den Stützabschnitt enthält. Beispielsweise kann die Stirnfläche des Magneten insgesamt so ausgeformt sein, dass sie im Bereich der Ausnehmung angeordnet ist. Das heißt: die Ausnehmung kann so groß ausgeformt sein, dass die Stirnfläche des Magneten im Bereich der Ausnehmung liegt.
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Weitere Strukturen, Operationen und Wirkungen des vierten Rotors entsprechen denen des ersten bis dritten Rotors, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
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13 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Endplatte gemäß einem fünften Rotor des vorliegenden Ausführungsbeispiels. In der Endplatte 19 des fünften Rotors sind mehrere Ausnehmungen 19a als rückgesetzte Abschnitte ausgeformt. Die mehreren Ausnehmungen 19a sind unter Abstand zueinander ausgeformt, so dass sie den jeweiligen Erstreckungen der Magnete 13 entsprechen. Die Ausnehmungen 19a sind in Umfangsrichtung ausgeformt. 13 zeigt eine Endplatte 19 mit Löchern 26. Die andere Endplatte 19 mit dem Einführabschnitt 25 enthält die Ausnehmungen 19a, ähnlich denen in der Endplatte 19.
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14 zeigt eine Draufsicht auf die Endplatte zur Erläuterung der Bereiche, wo die mehreren Ausnehmungen ausgeformt sind, und der Bereiche, wo die Magneten beim fünften Rotor angeordnet sind. In 14 ist ein Bereich 41, in dem ein Magnet 13 angeordnet ist, mit gestrichelter Linie dargestellt. Jede der Ausnehmungen 19a ist so geformt, dass sie dem Bereich 41 entspricht, wo der Magnet positioniert ist. Bei diesem Beispiel ist jeweils eine Ausnehmung 19a vorgesehen für einen Magneten 13.
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Die Erstreckung der Ausnehmung 19a in radialer Richtung ist so, dass sie kürzer ist als die maximale Stärke des Magneten 13 in radialer Richtung. Die Umfangslänge der Ausnehmung 19a ist so bemessen, dass sie kürzer ist als die Umfangslänge des Magneten 13. Ein Stützabschnitt 19b der Endplatte 19 wird zwischen den Bereichen 41 gebildet, wo die Magnete angeordnet sind, und zwar seitlich in Umfangsrichtung an der Ausnehmung 19a und auch in radialer Richtung seitlich in Bezug auf die Ausnehmung 19a. Da die Endplatte 19 die Stützabschnitte 19b aufweist, ist eine Bewegung der Magnete in Richtung der Rotationsachse 51 verhindert.
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Bezüglich anderer Strukturen, Operationen und Wirkungen entspricht der fünfte Rotor den ersten bis vierten Rotoren und somit kann eine wiederholte Beschreibung insoweit wegfallen.
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Beim vierten Rotor und beim fünften Rotor gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung in der Endplatte ausgeformt, jedoch liegt insoweit keine Einschränkung auf diese Form vor. Die Ausnehmung kann zumindest in einem Bereich ausgeformt sein, welcher dem Magneten zugekehrt ist. Beispielsweise kann eine punktförmige Ausnehmung dort vorgesehen sein, wo ein Magnet angeordnet ist.
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Bei der Endplatte gemäß der obigen Beschreibung ist die Ausnehmung oder der Rücksprung als rückgesetzter Abschnitt ausgeformt, jedoch liegt insoweit keine Einschränkung vor. Die Ausnehmung und/oder der Rücksprung können in der Endplatte ausgeformt sein. Beispielsweise können eine Ausnehmung und ein Rücksprung abwechselnd in Umfangsrichtung in einer Endplatte vorgesehen sein. Andererseits kann die Ausnehmung in der einen Endplatte und der Rücksprung in der anderen Endplatte ausgeformt sein.
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Der Rotor gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist vom Typ mit Oberflächenmagneten, bei dem eine Mehrzahl von Permanentmagneten in Umfangsrichtung auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotorkerns angeordnet sind, jedoch liegt diesbezüglich keine Einschränkung vor. Die Endplatte mit dem rückgesetzten Abschnitt gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann auch in einem Rotor eingesetzt werden, bei dem ein Permanentmagnet in einen Rotorkern eingebettet ist.
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Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Beschreibung ist es möglich, einen Rotor bereitzustellen, welcher eine Endplatte aufweist mit Magnetismus und welche Verluste von Magnetfluss verhindert, sowie einen Elektromotor mit dem Rotor.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können nach Bedarf kombiniert werden. In den beschriebenen Figuren sind gleiche oder gleichwertige Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die obigen Ausführungsbeispiele begrenzen die Erfindung nicht. Weitere Ausführungsformen enthalten Abwandlungen der in den Patentansprüchen beschriebenen Gegenstände.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006238531 A [0003]
- JP 2012120422 A [0003]
