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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Stator, der
für einen Motor verwendet wird, und insbesondere auf eine
Technik eines Aufbaus eines Stators, der einen Magnetpulverkern
verwendet.
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Hintergrund des Standes der
Technik
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Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2004-328 965 offenbart eine Technik eines Aufbaus eines
Stators unter Verwendung von geteilten Kernen, die durch Sintermagnetpulver
ausgebildet sind. Genauer gesagt wird ein Stator zusammengebaut,
indem abwechselnd trapezförmige geteilte Kerne angeordnet
werden.
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Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2003-224 940 offenbart eine Technik eines Aufbaus eines
Stators, bei dem ein konkaves Teil eines Zahnes mit einem konvexen
Teil in Eingriff gelangt, das an der Innenumfangsfläche
einer ringförmigen Kernrückseite vorgesehen ist.
Bei diesem Verfahren wird zumindest entweder die Kernrückseite oder
der Zahn aus Magnetpulver ausgebildet.
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Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2005-39 992 offenbart eine Technik eines Aufbaus eines
Stators, indem eine Vielzahl von geteilten Kernen kombiniert werden,
die jeweils einen Zahn aufweisen. Bei diese Technik ist ein gekrümmtes
konkaves Teil an einer Seitenfläche des geteilten Kerns
vorgesehen, und ein gekrümmtes konvexes Teil ist an der
anderen Seitenfläche von diesem vorgesehen, wobei die benachbarten
geteilten Kerne miteinander in Eingriff gebracht werden, um eine
externe Kraft über eine Fläche mit großem
Flächeninhalt aufzunehmen, und wobei dadurch eine Spannungskonzentration
vermieden wird. Jeder der geteilten Kerne ist hergestellt, indem
Laminatmaterialien aufgebaut worden sind.
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Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. Hei 11-275 830 offenbart eine Technik zum Fixieren
eines gelappten Teils der benachbarten geteilten Kerne an einem
Rahmen mittels Schrauben. Bei dieser Technik werden Oberflächen,
die als Magnetflussbahnen dienen, sicher in Kontakt miteinander
gebracht, um zu ermöglichen, dass der Magnetfluss mit Leichtigkeit
durch diese hindurchtritt.
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Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. Hei 11-127 549 beschreibt eine Technik zum Fixieren
eines Stators, indem eine Vielzahl an Zähnen mit einer
zylindrischen Kernrückseite in Eingriff gebracht werden.
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Ein
Magnetpulverkern hat eine unzureichende Festigkeit (Beanspruchbarkeit)
gegenüber einer hohen Spannung, da die Anwendung eines
verlustarmen Materials die Festigkeit verringert. Jedoch offenbaren
die vorstehend erwähnten Patentdokumente keine Technik
zum Verringern der mechanischen Spannung, die an dem Magnetpulverkern
wirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannungskonzentration
(eine mechanischen Spannung) an einem Stator zu verhindern, der
einen Magnetpulverkern verwendet.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass eine Technik
verwirklicht wird zum Erzielen sowohl einer ausreichenden Festigkeit
eines Stators, der einen Magnetpulverkern verwendet, als auch einer
Raumeinsparung des Stators.
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Der
Stator gemäß der vorliegenden Erfindung weist
einen Statorkern, der zu einer zylindrischen Form aufgebaut ist
und in dem eine Vielzahl an Teilkernen (geteilte Kerne), die durch
einen Magnetpulverkern ausgebildet sind, in der Umfangsrichtung angeordnet
sind; und ein Verstärkungselement auf, das mit den Teilkernen
in Verbindung steht, wobei das Verstärkungselement ein
ringförmiges Element ist, das der zylindrischen Form des
Statorkerns entspricht und das aus einem Material hergestellt ist, das
eine Festigkeit hat, die höher als die Festigkeit des Magnetpulverkerns
ist.
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Der
Stator ist ein Teil, der in einem Motor verwendet wird. In dem Motor
wird ein Rotor durch einen elektromagnetischen Vorgang zwischen
dem Rotor und dem Stator gedreht. Der Stator ist so angeordnet,
dass er den Rotor (üblicherweise an der Außenseite
des Rotors) umgibt.
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Der
Stator hat den Statorkern zum Erzeugen eines magnetischen Flusses
(magnetisches Feld), der an dem Rotor wirkt, und das Verstärkungselement
zum Verstärken der Festigkeit des Statorkerns. Das Verstärkungselement
kann als ein Teil der Bahn für den magnetischen Fluss dienen.
Der Statorkern weist eine Vielzahl an Zähnen auf und hat
Kernrückseiten, die an der Rückseite der Zähne
vorgesehen sind. Eine Spule (Wicklung) ist um jeden der Zähne herum
gewunden, und eine geeignete elektrische Stromstärke wird
dazu gebracht, dass sie in der Spule fließt, so dass der
Zahn als ein Magnetpol fungiert. Außerdem ist die Kernrückseite
an der Rückseite von jedem der Zähne vorgesehen
und wirkt als die Bahn für den magnetischen Fluss zwischen
den Zähnen. Der Statorkern ist zu einer zylindrischen Form
ausgebildet, indem die geteilten Kerne in der Umfangsrichtung in
einer zylindrischen Form angeordnet werden.
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Der
geteilte Kern weist üblicherweise zumindest einen Zahn
und die Kernrückseite an seiner rückseitigen Fläche
auf. Der geteilte Kern wird durch das Ausbilden eines Magnetpulverkerns
hergestellt. Typischerweise wird, indem der Magnetpulverkern, der
magnetisches Pulver wie beispielsweise Eisenpulver und ein Isolationsmaterial
wie beispielsweise ein Harz (Kunststoff) enthält, mittels
einer Modellierform verfestigt, und der geteilte Kern mit einer
geometrischen Form, die der Modellierform entspricht, wird ausgebildet.
Bei dem Formungsvorgang kann eine anschließende Behandlung
wie beispielsweise ein Sintern oder ein Anlassen (Ausglühen)
ausgeführt werden. Bei der Herstellung des geteilten Kerns ist
es vom Gesichtspunkt der Vereinfachung des Herstellvorgangs erwünscht,
den Zahn und die Kernrückseite einstückig auszubilden.
Jedoch kann beispielsweise von dem Gesichtspunkt der Vereinfachung
des Wickelns einer Spule um den Zahn der geteilte Kern so hergestellt
werden, dass der Zahn und die Kernrückseite separat ausgebildet
werden und der Zahn an der Kernrückseite angebaut wird,
nachdem eine Spule um den Zahn gewickelt worden ist.
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Das
Verstärkungselement ist zu einer Ringform ausgebildet,
die der Form des Statorkerns entspricht (die Form des Verstärkungselementes
kann eine zylindrische Form in ähnlicher Weise wie die Form
des Stators sein, jedoch wird sie als Ringform in dem Sinne bezeichnet,
dass eine Form ebenfalls umfasst ist, die keine Dicke hat, die so
groß wie die Dicke des Stators ist). Das Verstärkungselement
ist mit der Kernrückseite des einzelnen geteilten Kerns verbunden,
wobei dies in diesem Zusammenhang eine Rolle beim Verstärken
der Festigkeit des Stators spielt. Das Verstärkungselement
ist aus einem Material hergestellt, das eine Festigkeit aufweist,
die höher als die Festigkeit des Magnetpulverkerns ist.
Ein Element mit einer Festigkeit, die höher als die Festigkeit
des Magnetpulverkerns ist, bedeutet ein Element mit einer hohen
Festigkeit pro Flächeneinheit, Volumeneinheit oder Masseeinheit.
In der vorliegenden Beschreibung ist die Festigkeit als ein Maß bezeichnet,
bei dem es weniger wahrscheinlich ist, dass ein Gegenstand einer
elastischen oder plastischen Verformung durch eine angemessene externe
Kraft ausgesetzt wird, oder ein Maß, bei dem ein Gegenstand nicht
bricht. Als Beispiele der Festigkeit können eine Zugfestigkeit,
die einer Zugkraft Widerstand entgegenbringt, eine Kompressionsfestigkeit,
die einer Kompressionskraft Widerstand entgegenbringt, eine Scherfestigkeit,
die einer Scherkraft Widerstand entgegenbringt, und dergleichen
genannt werden. Das Material mit einer Festigkeit, die höher
als die Festigkeit des Magnetpulverkerns ist, wird relativ durch
die Eigenschaften des Magnetpulverkerns geändert, wobei
aber noch derartige Materialien als Beispiele dafür dienen,
wobei kaltgewalzte Stahlbleche (SPCC), Aluminium, Duralumin und
dergleichen hierbei genannt werden können.
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Der
Magnetpulverkern hat im Allgemeinen eine derartige Eigenschaft,
dass die Kompressionsfestigkeit relativ hoch ist, jedoch die Zugfestigkeit
relativ niedrig ist. Von diesem Gesichtspunkt kann gesagt werden,
dass es wirkungsvoll ist, dass ein Element mit einer relativ hohen
Zugfestigkeit als das Verstärkungselement verwendet wird,
und es außerdem wirkungsvoll ist, dass das Verstärkungselement und
der Statorkern miteinander so verbunden sind, dass die Zugkraft,
die an dem Magnetpulverkern wirkt, absorbiert (aufgenommen) wird.
Des Weiteren hat der Magnetpulverkern im Allgemeinen eine derartige
Eigenschaft, dass die Festigkeit unter hoher mechanischer Spannung
abnimmt. Aus diesem Gesichtspunkt wird es als wünschenswert
erachtet, dass ein Element, dessen Festigkeit nicht unter hoher
mechanischer Spannung abnimmt, als das Verstärkungselement
verwendet wird. Außerdem kann gesagt werden, dass das Verstärkungselement
und der Statorkern vorzugsweise miteinander so verbunden sind, dass
die an dem Magnetpulverkern wirkende mechanische Spannung absorbiert
(aufgenommen) wird.
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Gemäß diesem
Aufbau können die an den geteilten Kernen wirkenden mechanischen
Spannungen durch das Verstärkungselement verteilt werden, so
dass ein Stator mit einer hohen Festigkeit im Vergleich zu dem Fall
hergestellt werden kann, bei dem das Verstärkungselement
nicht verwendet wird. Insbesondere kann (können), indem
ein Material, dessen Festigkeit nicht unter hoher Spannung abnimmt, als
das Verstärkungselement verwendet wird, ein Stator (und
ein Motor) hergestellt werden, der (die) sowohl einen gewissen Grad
an Festigkeit als auch einen gewissen Grad an Raumeinsparvermögen
erreicht (erreichen).
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der geteilte Kern und der Verstärkungskern
miteinander mittels eines Verbindungselementes verbunden, das aus
einem Material hergestellt ist, das eine höhere Festigkeit
als das Material des Magnetpulverkerns hat. Mit dem Verbindungselement
ist ein drittes Element gemeint, das zum Zwecke des Verbindens verwendet
wird. Als Beispiele des Verbindungselementes können ein Niet
(Stift), eine Schraube, ein Verbindungselement und dergleichen genannt
werden. Des weiteren kann eine Behandlung ausgeführt werden,
durch die die Verbindung steif gestaltet wird: beispielsweise können
der Niet und das Verstärkungselement miteinander verschweißt
werden.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der geteilte Kern und das Verstärkungselement
jeweils mit einem Lochaufbau versehen, und der geteilte Kern und
das Verstärkungselement sind miteinander verbunden, indem das
Verbindungselement in den Lochaufbau eingeführt wird. Insbesondere
kann in dem Fall, bei dem das Verbindungselement in den Lochaufbau
durch eine Presspassung (Hineintreiben) oder ein Einschrauben eingeführt
wird, ein Effekt zum Verbessern der Festigkeit vorhergesagt werden.
Als das Verbindungselement wird ein schlankes geradlinig geformtes
Element wie beispielsweise ein Niet oder eine Schraube (oder ein
Bolzen) verwendet, und zwar aus dem Gesichtspunkt der Einfachheit
des Einführens in das Loch. Des Weiteren kann ein U-förmiges
Element oder dergleichen ebenfalls verwendet werden.
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In
einem Modus des Status gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Lochaufbau, der an dem geteilten Kern vorgesehen
ist, einstückig zum Zeitpunkt des Ausbildens des geteilten
Kerns ausgebildet worden. Dadurch wird der Bedarf an einem Ausbilden
des Lochaufbaus durch eine spätere Ausbildung beseitigt.
Dieser Modus kann nicht in dem Fall angewendet werden, bei dem der
Stator hergestellt wird, indem flache gewalzte Magnetstahlbleche
laminiert werden. Es kann hierbei gesagt werden, dass dieser Modus
einen Vorteil dahingehend bietet, dass es möglich ist,
ihn lediglich dann vorzusehen, wenn der Magnetpulverkern verwendet
wird.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Lochaufbau (Lochstruktur), der in dem geteilten
Kern vorgesehen ist, so ausgebildet, dass er ungefähr senkrecht
zu der Oberfläche des geteilten Kerns ist. Das Verbindungselement wird
so eingeführt, dass es ungefähr senkrecht zu der Oberfläche
des geteilten Kerns ist. Der Ausdruck "ungefähr senkrecht"
bedeutet, dass es sich bei einem Winkel innerhalb von 10° vorzugsweise
innerhalb von 3° von einer Senkrechten befindet. Dadurch
wird im Allgemeinen bewirkt, dass die Spannung an der Oberfläche
des Statorkerns in einem relativ gut ausgeglichenen Zustand wirkt.
Außerdem ist in einem Modus des Stators gemäß der
vorliegenden Erfindung der Lochaufbau, der in dem geteilten Kern
vorgesehen ist, so ausgebildet, dass er ungefähr senkrecht
zu der Rundungsrichtung eines Rotors ist, der mit dem Stator ein
Paar bildet. Das Verbindungselement wird so eingeführt,
das es ungefähr senkrecht zu der Rundungsrichtung des Rotors
ist. Dadurch wird das Verbindungselement einer Kraft aus der Richtung
ausgesetzt, die senkrecht zu der Drehreaktionskraft (Moment) steht,
die durch den Stator aufgenommen wird. Dadurch kann selbst dann,
wenn der Rotor sich in irgendeiner Richtung dreht oder sogar zu
dem Zeitpunkt einer Beschleunigung oder Verzögerung, eine
Kraft in stabiler Weise von dem geteilten Kern zu dem Verbindungselement
(und zu dem Verstärkungselement) übertragen werden.
Anders als bei diesem Aufbau kann das Verbindungselement geneigt
(schräg gestellt) eingeführt werden. Dadurch kann
eine Kraft von entweder von vorn oder von hinten in der Drehrichtung
in ausreichender Weise aufgenommen werden. Die Verbindungselemente
können in unterschiedlichen geneigten Richtungen so eingeführt
werden, dass die Kräfte aus beiden Richtungen in der Drehrichtung
in ausreichender Weise aufgenommen werden können.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der geteilte Kern und das Verstärkungselement
jeweils mit einer entsprechenden Eingriffsstruktur versehen, und
der geteilte Kern und das Verstärkungselement werden miteinander durch
den Eingriff der Eingriffsstrukturen verbunden. Genauer gesagt ist
ein vorragender Teil (ein Vorsprungsband oder eine Vorsprungsgruppe
kann ebenfalls verwendet werden) an zumindest entweder dem geteilten
Kern oder dem Verstärkungselement vorgesehen, und ein Lochteil
(ein Durchgangsloch oder eine Nut kann ebenfalls angewendet werden)
ist in dem anderen Element vorgesehen, wobei eine Verbindung hergestellt
wird, indem das Vorsprungsteil mit dem Lochteil in Eingriff gelangt.
Um die Verbindung steif zu gestalten, kann ein Haftmittel verwendet
werden. Außerdem wird in einem Modus des Stators gemäß der
vorliegenden Erfindung die in dem geteilten Kern vorgesehene Eingriffsstruktur
einstückig zum Zeitpunkt des Ausbildens des geteilten Kerns
ausgebildet.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der geteilte Kern mit einem benachbarten geteilten
Kern verbunden, und der geteilte Kern und das Verstärkungselement
sind miteinander an einem Ort verbunden. Da bei diesem Aufbau die
geteilten Kerne miteinander verbunden sind, selbst wenn das Verstärkungselement
und die Kernrückseite des geteilten Kerns an einem Ort
verbunden sind, können Schwingungen, eine Positionsverschiebung
und dergleichen des geteilten Kerns unterdrückt werden.
Der Ausdruck "an einem Ort verbunden" bedeutet "an einem bestimmten
Teil des Ganzen eines verbindbaren Bereiches verbunden". Das Verbindungsteil
muss nicht ein Punkt sein, sondern kann einen gewissen Ausbreitungsgrad
haben, jedoch wird eine große Ausbreitung in linearer oder ebener
Form nicht angenommen. In dem Fall, in dem der geteilte Kern und
das Verstärkungselement miteinander an einem Ort verbunden
sind, ist die Behandlung für die Verbindung leicht. Außerdem
sind in einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden Erfindung
der geteilte Kern und der benachbarte geteilte Kern jeweils mit
einer entsprechenden Kern-mit-Kern-Eingriffsstruktur versehen, wobei
der geteilte Kern und der benachbarte geteilte Kern miteinander
durch den Eingriff der Kern-mit-Kern-Eingriffsstrukturen verbunden
werden, und die Kern-mit-Kern-Eingriffsstruktur wird einstückig
zum Zeitpunkt des Ausbildens des geteilten Kerns ausgebildet.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Verstärkungselement an den zylindrischen
Endflächen des Statorkerns (und den Endflächen
der geteilten Kerne) angeordnet. Mit den Endflächen ist
eine Fläche an einem Ende einer zylindrischen Form gemeint.
Ein Teil des Verstärkungselementes kann sich zu der Seitenfläche
ausbreiten (kann bis dorthin reichen). Jedoch ist die lediglich
an den Endflächen erfolgende Anordnung des Verstärkungselementes
vorteilhaft im Hinblick auf das Verringern der Größe
(Raumeinsparung).
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Verstärkungselement an lediglich einer
zylindrischen Endfläche des Statorkerns angeordnet. Im
Allgemeinen wird, wenn das Verstärkungselement an lediglich
einer Endfläche vorgesehen ist, angedacht, dass eine ausreichende Festigkeit
sichergestellt werden kann und außerdem die Zusammenbautätigkeit
einfach ist. Jedoch ist es in dem Fall, bei dem Wichtigkeit dem
Gleichgewicht (Ausgeglichenheit) zugewiesen wird, oder in dem Fall,
in dem eine ausreichende Festigkeit nicht sichergestellt werden
kann, ebenfalls wirkungsvoll, dass anstelle von diesem Aufbau das
Verstärkungselement an beiden Enden vorgesehen ist.
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Verstärkungselement an der zylindrischen
Außenumfangsfläche des Statorkerns angeordnet.
Das Verstärkungselement kann die gesamte Außenumfangsfläche
bedecken oder kann lediglich einen Teil von dieser bedecken (das heißt,
das Verstärkungselement ist so gestaltet, dass es eine
schmale Breite hat).
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In
einem Modus des Stators gemäß der vorliegenden
Erfindung sind der geteilte Kern und das Verstärkungselement
miteinander an zwei Orten oder an drei oder mehr Orten verbunden.
Dieser Aufbau ist besonders in dem Fall effektiv, bei dem der benachbarte
geteilte Kern nicht verbunden ist. Das heißt, selbst wenn
der benachbarte geteilte Kern nicht verbunden ist, kann der Freiheitsgrad
der Bewegung des geteilten Kerns begrenzt werden, und die Positionsverschiebung
von diesem kann unterdrückt werden. In dem Fall, bei dem
der geteilte Kern und das Verstärkungselement miteinander
an zwei Orten verbunden sind, ist die Verbindung relativ einfach.
Die Verbindung an drei Orten (insbesondere drei Orte, die ein Dreieck
bilden) ist dahingehend effektiv, dass der Freiheitsgrad der Bewegung
stark begrenzt werden kann.
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Der
Motor gemäß der vorliegenden Erfindung weist den
vorstehend erwähnten Stator und einen Rotor auf, der im
Inneren des Stators angeordnet wird. Die Anwendung des vorstehend
erwähnten Stators kann einen Motor verwirklichen, der eine
relativ hohe Festigkeit und eine geringe Größe
aufweist.
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Die
vorstehend beschriebenen Modi der vorliegenden Erfindung können
in geeigneter Weise kombiniert werden. Beispielsweise kann der in
der Erfindung des vorstehend erwähnten Motors verwendete
Stator ein beliebiger Stator der vorstehend erwähnten Statoren
sein. Außerdem kann der Stator ein Stator sein, der Merkmale
von vorstehend erwähnten zwei oder mehr Statoren aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines beispielartigen schematischen
Aufbaus eines Stators.
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2 zeigt
eine Explosionsansicht eines geteilten Kerns, der den in 1 gezeigten
Stator bildet.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus eines Stators
eines abgewandelten Beispiels.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geteilten Kerns, der den in 3 gezeigten
Stator bildet.
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5 zeigt
eine erläuternde Ansicht eines Beispiels einer Verbindung
zwischen einem geteilten Kern und einem Verstärkungsring
des in 3 gezeigten Stators.
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Bester Modus zum Ausführen
der Erfindung
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus eines Stators 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Der Stator 10 ist zu einer zylindrischen
Form gestaltet. In der Mitte des Stators 10 ist ein Rotor
angeordnet, so dass ein Motor ausgebildet wird.
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Der
Stator 10 weist einen Statorkern 12 auf, und der
Statorkern 12 ist hergestellt worden, indem achtzehn geteilte
Kerne 20, 22, ... in der Umfangsrichtung angeordnet
worden sind. Jeder der geteilten Kerne 20, 22,
... weist eine Kernrückseite (auch Joch genannt), die die
zylindrische Außenwand des Statorkerns 12 bildet,
und einen Zahn 30, 32, der zu der Innenseite von
der Kernrückseite vorragt, auf. Der Zahn 30, 32,
fungiert als ein Magnetpol zum Steuern der Drehbewegung des Rotors
mittels einer Spule (Wicklung), die um den Zahn herum gewunden worden
ist, und einer elektrischen Stromstärke, die dazu gebracht
wird, dass sie in der Spule fließt, und die Kernrückseite
fungiert als ein Pfad für einen magnetischen Fluss, der
sich zwischen den Magnetpolen erstreckt.
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An
dem oberen Ende des Statorkerns 12 ist ein Verstärkungsring 40 angeordnet,
der aus einem kaltgewalzten Stahlblech hergestellt ist und der als ein
Verstärkungselement dient. Der Verstärkungsring 40 ist
mit der Kernrückseite des geteilten Kerns 20, 22,
... verbunden. Bei diesem Beispiel ist kein Verstärkungsring
an dem unteren Ende des Statorkerns 12 angeordnet. Die
Gründe dafür sind, dass die erforderliche Festigkeit
durch lediglich den Verstärkungsring 40 an dem
oberen Ende sichergestellt werden kann, und dass die Anordnung von
lediglich dem Verstärkungsring 40 an dem oberen
Ende eine Leichtigkeit beim Zusammenbau und eine Raumeinsparung vorsieht.
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2 zeigt
eine Explosionsansicht eines Teils des in 1 gezeigten
Statorkerns 12. 2 zeigt einen geteilten Kern
(Teilkern) 20, einen Teil des Verstärkungsrings 40 und
Nieten 70 und 72 zum Verbinden dieser Elemente
miteinander. Der geteilte Kern 20 weist einen als Vorsprung
geformten Zahn 30 und eine plattenförmige Kernrückseite 50,
die an der Rückseite des Zahnes 30 angeordnet
ist, auf. Der Zahn 30 besteht aus einem Säulenteil 52,
der von einem Abschnitt in der Nähe der Mitte einer Innenwandfläche 56 der
Kernrückseite 50 vorragt, und einem breiten Bogenflächenteil 54,
der an dem Endstückende des Säulenteils 52 vorgesehen
ist. Das Säulenteil 52 ist so gestaltet, dass
es schmaler als die Innenwandfläche 56 ist, und
eine Spule (Wicklung) ist um den Säulenteil 52 herum
gewickelt. Außerdem ist der Bogenflächenteil 54 zu
einer gewölbten Form (Bogenform) so ausgebildet, dass er
nahe zu dem Rotor gelangt, der an seiner Innenseite angeordnet ist.
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Eine
Seitenfläche 58 der Kernrückseite 50 ist so
gestaltet, dass sie flach ist, und sie ist so angeordnet, dass sie
mit der Kernrückseite des benachbarten geteilten Kerns
in Kontakt gelangt, aber sie ist nicht direkt mit diesem verbunden.
Eine obere Endfläche 60 der Kernrückseite 50 ist
ebenfalls so gestaltet, dass sie flach ist, und sie steht in einem
engen Kontakt mit der flachen unteren Fläche des Verstärkungsrings 40.
Außerdem sind an der oberen Endfläche 60 der
Kernrückseite 50 zwei Löcher 62 und 64 ausgebildet,
wobei ein Raum zwischen ihnen besteht, und der Verstärkungsring 40 ist
mit entsprechenden Durchgangslöchern 66 und 68 ausgebildet.
Die Nieten 70 und 72 durchdringen die Durchgangslöcher 66 und 68 und
sitzen in Presspassung in den Löchern 62 bzw. 64,
um den Verstärkungsring 40 und den geteilten Kern 20 miteinander
in einer engen Kontaktform zu fixieren.
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Daher
wirkt eine Scherkraft an der Kernrückseite 50 durch
die Nieten 70 und 72, so dass ein Teil der mechanischen
Spannung entspannt ist. Außerdem wird bewirkt, dass die
Nieten 70 und 72 und der Verstärkungsring
einstückig gestaltet werden durch ein Schweißen,
bevor und nachdem die Nieten 70 und 72 in die
Löcher 62 und 64 pressgepasst werden, um
die Verbindung zwischen ihnen zu verbessern. Die beiden Löcher 62 und 64 sind
so ausgebildet, dass sie senkrecht zu der oberen Endfläche 60 der Kernrückseite 50 sind,
so dass die Nieten 70 und 72 senkrecht zu der
oberen Endfläche 60 der Kernrückseite 50 eingeführt
werden. Daher nehmen die Nieten 70 und 72 eine
Querkraft (eine Kraft in der Richtung, die senkrecht zu dem Niet
steht) von der Kernrückseite 50 zu dem Zeitpunkt
einer Beschleunigung und Verzögerung und zu dem Zeitpunkt
einer normalen Drehung und einer rückwärtsgerichteten
Drehung auf.
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Der
in 2 gezeigte geteilte Kern 20 ist zu einem
einzigen Zeitpunkt durch das Ausbilden eines Magnetpulverkerns hergestellt
worden. Das heißt, der Zahn 30, die Kernrückseite 50 und
die Löcher 62 und 64 werden zum gleichen
Zeitpunkt ausgebildet. Außerdem hat der benachbarte geteilte
Kern ebenfalls die gleiche Form wie der in 2 gezeigte
geteilte Kern 20 und ist durch das Ausbilden des Magnetpulverkerns
in der gleichen Weise hergestellt worden. Die geteilten Kerne (Teilkerne)
sind an dem Verstärkungsring 40 durch die Nieten
befestigt, nachdem eine Spule (Wicklung) um jeden der Zähne
herumgewunden worden ist. Der somit hergestellte Stator wird in
einem Motorgehäuse zusammen mit dem Rotor eingebaut, der
separat hergestellt wird, wodurch der Motor hergestellt wird.
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Der
Motor wird angetrieben, indem eine geeignete elektrische Stromstärke
zu der Wicklung (Spule) geliefert wird. Dadurch wird ein magnetisches
Zusammenspiel (Wechselwirkung) zwischen den Magnetpolen der geteilten
Kerne und dem Rotor bewirkt, wodurch der Rotor beschleunigt oder
verzögert wird. Zu diesem Zeitpunkt nehmen die geteilten Kerne
eine Reaktionskraft auf, die durch die magnetische Wechselwirkung
bewirkt wird. Diese Reaktionskraft wirkt als Spannung (mechanische
Spannung) in den geteilten Kernen.
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Im
Allgemeinen neigt die Festigkeit eines Magnetpulverkerns dazu, dass
sie abnimmt, und zwar aufgrund der Anwendung eines verlustarmen Materials.
Andererseits ist es erforderlich, dass jeder geteilte Kern, das
heißt der Statorkern, in dem die geteilten Kerne angeordnet
sind, eine ausreichende Festigkeit hat (haben), um der (mechanischen) Spannung
Widerstand entgegenzubringen, die durch eine plötzliche
Beschleunigung oder Verzögerung verursacht wird. Jedoch
ist bei dem Magnetpulverkern die Festigkeit und insbesondere die
Festigkeit gegenüber einer Längsdehnung im Vergleich
zu einem flachen gewalzten magnetischen Stahlblech gering. Daher
ergibt sich die Notwendigkeit einer Erhöhung der Größe
des Statorkerns oder des Aufgreifens anderer Maßnahmen
zum Verbessern der Festigkeit.
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Da
jedoch bei dem in 1 und 2 gezeigten
Stator 10 die geteilten Kerne mit dem Verstärkungsring 40 verbunden
sind, wird die an den geteilten Kernen wirkende (mechanische) Spannung
auf einen breiten Bereich nicht nur durch die Kontaktfläche
mit dem benachbarten geteilten Kern, sondern auch durch den Verstärkungsring 40 verteilt.
Das heißt, die an den geteilten Kernen wirkende (mechanische)
Spannung nimmt ab, und die Festigkeit, die durch die geteilten Kerne
erforderlich ist, kann niedrig sein. Außerdem wird der
Verstärkungsring 40, an dem die (mechanische)
Spannung von den geteilten Kernen wirkt, hergestellt, indem ein
kaltgewaltzes Stahlblech mit hohen Festigkeitseigenschaften verwendet
wird. Daher kann eine erforderliche Festigkeit durch eine geringe
Querschnittsfläche sichergestellt werden im Vergleich zu
dem Fall, bei dem der Magnetpulverkern für die Verstärkung
verwendet wird. Das heißt, der Stator 10 kann
so hergestellt werden, dass er eine geringe Größe
im Vergleich zu dem Fall hat, bei dem der Stator 10 hauptsächlich
durch den Magnetpulverkern ausgebildet worden ist.
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Nachstehend
ist ein abgewandeltes Beispiel unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 erläutert.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines schematischen Aufbaus eines Stators 80 des
abgewandelten Beispiels. Der Stator 80 wird in annähernd
der gleichen Art und Weise wie der in 1 gezeigte
Stator 10 hergestellt. Genauer gesagt werden achtzehn geteilte
Kerne (Teilkerne), die durch das Ausbilden des Magnetpulverkerns
hergestellt worden sind, in einer zylindrischen Form angeordnet, um
einen Statorkern 82 auszubilden, und der Statorkern 82 wird
durch einen zylindrischen Verstärkungsring 84 verstärkt,
der aus kaltgewalztem Stahlblech hergestellt worden ist. Jedoch
ist in dem Stator 80 anders als bei dem Stator 10 der
Verstärkungsring 84 so vorgesehen, dass er die
gesamte Außenumfangsfläche des Statorkerns 82 bedeckt.
Der Verstärkungsring 84 ist mit dem Statorkern 82 durch
die obere Endfläche des Verstärkungsrings 84 verbunden.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geteilten Kerns 90,
der den Statorkern 82 bildet. Der geteilte Kern 90 ist
in annähernd der gleichen Art und Weise wie der in 2 gezeigte
geteilte Kern 20 aufgebaut und weist einen Zahn 91 und
eine Kernrückseite 92 auf. Jedoch sind keine Löcher
in der oberen Endfläche der Kernrückseite 92 ausgebildet. Außerdem
ist an einer Seitenfläche der Kernrückseite 92 ein
säulenartiges konvexes Teil 94 vorgesehen, das
von dem unteren Ende zu dem oberen Ende reicht. An seiner oberen
Endseite ist ein Vorsprungsteil 96, das von der oberen
Endfläche nach oben vorragt, an dem Endstückende
des konvexen Teils 94 vorgesehen. Des Weiteren ist an der
anderen Seitenfläche der Kernrückseite 92 ein
konkaves Teil (konkaver Abschnitt) 98, das in einer säulenartigen
Form eingedrückt ist, vorgesehen, wobei es von dem unteren
Ende zu dem oberen Ende reicht. Das konvexe Teil 94, das
Vorsprungsteil 96 und das konkave Teil 98 werden
zur gleichen Zeit ausgebildet, bei der der geteilte Kern 90 durch
das Ausbilden des Magnetpulverkerns ausgebildet wird.
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Andere
geteilte Kerne werden in der gleichen Art und Weise wie der in 4 gezeigte
geteilte Kern 90 ausgebildet. Genauer gesagt wird ein konvexes Teil
an einer Seitenfläche von ihnen ausgebildet und ein konkaves
Teil wird an der anderen Seitenfläche von ihnen ausgebildet.
Wenn der Statorkern 82 zusammengebaut wird, gelangen, indem
die benachbarten geteilten Kerne in der nach oben und nach unten
weisenden Richtung gleiten, das konvexe Teil und das konkave Teil
miteinander in Eingriff. Das heißt, der Statorkern 82 wird
so hergestellt, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass er verformt,
da die benachbarten geteilten Kerne miteinander verbunden sind.
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5 zeigt
eine perspektivische ausschnittartige Ansicht zur Erläuterung
eines Zustandes, bei dem der Verstärkungsring 84 mit
dem Statorkern 82 verbunden ist. 5 zeigt
Teile der beiden benachbarten geteilten Kerne 90 und 100 des
Statorkerns 82. Die geteilten Kerne 90 und 100 sind
aneinander in einer eng in Kontakt stehenden Weise fixiert (befestigt),
indem das konvexe Teil und das konkave Teil miteinander in Eingriff
stehen. Die Außenseite der geteilten Kerne 90 und 100 ist
durch den Verstärkungsring 84 umgeben.
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Die
obere Endfläche des Statorkerns 82 ist durch Kernrückseiten 92 und 102 der
geteilten Kerne 90 und 100 flach gestaltet. Jedoch
ragt an der Grenze der geteilten Kerne 90 und 100 das
Vorsprungsteil 96 des geteilten Kerns 90 nach
oben vor. An diesem Vorsprungsteil 96 sitzt ein Loch in
einem Verbindungsteil 110 des Verstärkungsrings 84 (ist
hineingesetzt). Das Verbindungsteil 110 ist mit dem Hauptteil einstückig
gestaltet, das die Seitenfläche des Statorkerns 82 bedeckt,
und ist zur Innenseite hin unter rechten Winkeln zu dem Hauptteil
gebogen. Daher ist der Verstärkungsring 84 mit
dem Statorkern 82 verbunden, indem das Verbindungsteil 110 mit
dem Vorsprungsteil 96 in Eingriff steht.
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Für
den in 1 und 2 gezeigten Stator 10 sind
der Verstärkungsring 40 und der geteilte Kern miteinander
an zwei Orten mittels zweier Nieten verbunden. Im Gegensatz dazu
sind für den Stator 80 der Verstärkungsring 84 und
der geteilte Kern miteinander an einem Ort mittels eines Vorsprungsteils
verbunden. Jedoch stehen bei dem Stator 80 die benachbarten
geteilten Kerne miteinander in Eingriff, so dass ein Spiel zwischen
den geteilten Kernen verhindert werden kann. Außerdem ist
der Stator 80 so aufgebaut, dass die gesamte Innenumfangsfläche
des Verstärkungsrings 84 mit der gesamten Außenumfangsfläche
des Statorkerns 82 in Kontakt steht, so dass sich ein Vorteil
dahingehend zeigt, dass die gesamte Form stabilisiert ist.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann in verschiedenen
Arten und Weisen weiter abgewandelt werden.
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Als
ein Beispiel kann ein Modus aufgeführt werden, bei dem
der Verstärkungsring, der die Außenumfangsfläche
des Statorkerns 82 bedeckt, wie dies in 3 gezeigt
ist, mit dem Statorkern durch Nieten verbunden ist. In dem Fall,
bei dem die Nieten für die Verbindung verwendet werden,
kann der Aufbau derart gestaltet werden, dass ein gebogenes Teil wie
beispielsweise das in 5 gezeigte Vorsprungsteil 96 an
dem Verstärkungsring vorgesehen ist, und die obere Endfläche
des Statorkerns und der gebogene Teil werden miteinander durch einen
Niet verbunden. Es ist ebenfalls wirkungsvoll, dass kein gebogenes
Teil vorgesehen ist, und die Nieten werden in die Außenumfangsfläche
des Statorkerns pressgepasst, um den Verstärkungsring mit
dem Statorkern zu verbinden.
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Außerdem
ist es wirkungsvoll, dass die Übertragungsorte einer Kraft
zwischen dem Statorkern und dem Verstärkungsring verteilt
werden. In dem Fall, bei dem der geteilte Kern und der Verstärkungsring
miteinander an lediglich einem Ort oder an zwei Orten wie in dem
unter Bezugnahme auf 1 bis 5 erläuterten
Beispiel verbunden sind, wird ebenfalls angenommen, dass die (mechanische) Spannung
in dem geteilten Kern an dem einen oder an den beiden Orten konzentriert
wird. Daher ist es wirkungsvoll, dass eine Verbindung an drei oder mehr
Orten gestaltet wird oder dass eine lineare oder ebene Verbindung
gestaltet wird, um eine Spannungskonzentration zu vermeiden. Außerdem
kann die (mechanische) Spannung verteilt werden, indem eher die
Art und Weise des Kontakts geändert wird als dass der Verbindungsort
verlängert wird. Beispielweise kann, indem die Kontaktfläche
zwischen dem geteilten Kern und dem Verstärkungsring zu
der gleichen Form gestaltet wird, die (mechanische) Spannung durch
die Kontaktfläche übertragen werden. Des Weiteren
ist es effektiv, dass die (mechanische) Spannung verteilt wird,
indem die Durchmesser der Nieten oder der Vorsprungsteile erhöht
werden oder indem ihre Gesamtlängen vergrößert
werden.
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Zusammenfassung
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Ein
Statorkern ist ausgebildet, indem geteilte Kerne (20) in
einer Umfangsrichtung in zylindrischer Form angeordnet sind. An
einer oberen Endfläche (60) einer Kernrückseite
(50) des geteilten Kerns sind Löcher (62, 64)
gestaltet. An der oberen Endfläche ist ein Verstärkungsring
(40) mit Durchgangslöchern (66, 68)
angeordnet und ist mit Nieten (70, 72) verbunden.
Somit wird eine mechanische Spannung nicht nur durch eine Seitenfläche
(58), sondern auch durch den Verstärkungsring
(40) zwischen den benachbarten geteilten Kernen übertragen.
Somit wird die Festigkeit des Stators unter Verwendung eines Magnetpulverkerns
sichergestellt und Raum wird eingespart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-328965 [0002]
- - JP 2003-224940 [0003]
- - JP 2005-39992 [0004]
- - JP 11-275830 [0005]
- - JP 11-127549 [0006]