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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Axialspaltmotor.
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Hintergrundtechnik
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Herkömmlicherweise waren zum Beispiel Axialspaltmotoren bekannt, die einen Rotor, der um eine Drehachse drehbar ist, und einen Stator enthalten, der derart angeordnet ist, dass er dem Rotor von wenigstens einer seiner Seiten in Bezug auf die Richtung der Drehachse gegenüberliegt, wobei für einen Feldfluss durch einen Permanentmagneten des Rotors eine Flussschleife über den Stator gebildet wird (siehe zum Beispiel das Patentdokument).
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Zum Beispiel umfasst ein Rotor 100 in einem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Axialspaltmotor, wie in 17 gezeigt ist, einen Rotorrahmen 101 aus einem nicht magnetischen Material, mehrere fächerförmige Permanentmagnete 102 und mehrere fächerförmige Eisenkerne 103. Die Permanentmagnete 102 sind in Öffnungsabschnitte 101a in dem Rotorrahmen 101 eingepasst, so dass sie an ihrem Platz darin befestigt sind, und die Eisenkerne 103 sind in Öffnungsabschnitten 101b in dem Rotorrahmen 101 eingepasst, so dass sie an ihrem Platz darin befestigt sind. Außerdem sind S-Pole und N-Pole abwechselnd auf Magnetpoloberflächen der Permanentmagnete 102 angeordnet. Der Axialspaltmotor versucht, eine hocheffiziente Erzeugung eines Drehmoments zu realisieren.
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Dokument der verwandten Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: JP-A-2001-136721 (5).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Probleme, die die Erfindung lösen soll
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Wenn in einem Axialspaltmotor im Übrigen ein Spalt zwischen Permanentmagneten und einem Rotorrahmen hergestellt wird, werden die Permanentmagnete durch die Zentrifugalkraft oder Anziehungskraft verschoben oder gelockert, wenn ein sich Rotor dreht. Aufgrund dessen sind die Permanentmagnete herkömmlicherweise mit einem Klebstoff an dem Rotorrahmen befestigt. Andererseits sind die Permanentmagnete 102 und die Eisenkerne 103 in dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Axialspaltmotor nur an ihrem Platz befestigt, indem sie in den Rotorrahmen 101 eingepasst sind, es bestand die Möglichkeit, dass die Permanentmagnete 102 und Eisenkerne 103 verschoben oder gelockert werden, wenn der Motor sich mit hohen Drehzahlen dreht.
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Die Erfindung wurde angesichts dieser Gegebenheiten gemacht, und eine ihrer Aufgaben ist es, bereitzustellen: einen Axialspaltmotor, der die Anzahl von Herstellungsschritten aufgrund dessen, dass Permanentmagnete nicht mit einem Klebstoff befestigt werden brauchen, verringern kann und verhindern kann, dass Permanentmagnete vorschoben oder gelockert werden, so dass die Permanentmagnete innerhalb eines Rotorrahmens in einer sicheren Weise positioniert werden können, und ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors für den Motor bereitzustellen.
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Mittel zum Lösen des Problems
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In der Absicht, das Ziel zu erreichen, wird gemäß Anspruch 1 der Erfindung ein Axialspaltmotor (zum Beispiel ein Axialspaltmotor 10 in einer Ausführungsform, die später beschrieben wird) bereitgestellt, der aufweist:
einen Rotor (zum Beispiel einen Rotor 11 in der später beschriebenen Ausführungsform), der geeignet ist, sich um eine Drehachse zu drehen; und
einen Stator (zum Beispiel einen Stator 12 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird), der angeordnet ist, um dem Rotor in Bezug auf die Richtung einer Drehachse von wenigstens einer seiner Seiten gegenüber zu liegen, wobei:
der Rotor aufweist:
mehrere Hauptmagnetabschnitte (zum Beispiel Hauptmagnetabschnitte 41 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird), die in der Richtung der Drehachse magnetisiert werden und die in vorgegebenen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;
mehrere Jochabschnitte (zum Beispiel Jochabschnitte 42 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird), die in Bezug auf die Richtung der Drehachse auf wenigstens einer Seite der mehreren Hauptmagnetabschnitte angeordnet sind; und
einen Rotorrahmen (zum Beispiel ein Rotorrahmen 30 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) mit mehreren Rippen (zum Beispiel Rippen 31 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird), die einzeln zwischen den Hauptmagnetabschnitten angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen und die sich in einer Radialrichtung erstrecken, und einem Innenzylinderabschnitt (zum Beispiel einem Innenzylinderabschnitt 32 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) und einem Außenzylinderabschnitt (zum Beispiel einem Außenzylinderabschnitt 33 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird), die jeweils auf Innendurchmesserseiten und
Außendurchmesserseiten der mehreren Rippen bereitgestellt sind, wobei wenigstens der Innenzylinderabschnitt aus einer Druckgusslegierung gefertigt ist; und
wobei die Hauptmagnetabschnitte jeweils einen Verschiebungsschutzabschnitt an ihrer Innenumfangsseite haben, um die Verschiebung der Position des Hauptmagnetabschnitts zu verhindern.
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Gemäß einer in Anspruch 2 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, wobei eine Platte zur Verhinderung des Eintritts einer Druckgusslegierung (zum Beispiel eine Druckgusseintrittsschutzplatte 79 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) zwischen dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens und den Hauptmagnetabschnitten angeordnet ist.
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Gemäß einer in Anspruch 3 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, wobei der Verschiebungsschutzabschnitt eine Nut in einem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse einer Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts ist, die sich in einer Umfangsrichtung erstreckt.
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Gemäß einer in Anspruch 4 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 3 bereitgestellt, wobei eine Umfangslänge der Nut kürzer als eine Umfangslänge der Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts ist.
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Gemäß einer in Anspruch 5 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, wobei der Verschiebungsschutzabschnitt des Hauptmagnetabschnitts aus abgeschrägten Abschnitten (zum Beispiel den abgeschrägten Abschnitten 41c in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) besteht, die durch abgeschrägte Gewindeecken des Hauptmagnetabschnitts zwischen der Innenumfangsoberfläche und beiden Umfangsseitenoberflächen ausgebildet sind.
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Gemäß einer in Anspruch 6 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, wobei:
der Rotor ferner mehrere Hilfsmagnetabschnitte (zum Beispiel Hilfsmagnetabschnitte 43 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) aufweist, die einzeln zwischen den Jochabschnitten liegen, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung liegen und die in der Richtung der Drehachse und einer Richtung, die in rechten Winkeln zu einer Radialrichtung seht, magnetisiert werden; und
die Hilfsmagnetabschnitte jeweils einen unterschiedlichen Verschiebungsschutzabschnitt (eine Nut 43a in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) haben, der auf ihrer Innenumfangsseite bereitgestellt ist, um die Verschiebung der Position des Hilfsmagnetabschnitts zu verhindern.
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Gemäß einer in Anspruch 7 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 6 bereitgestellt, wobei der unterschiedliche Verschiebungsschutzabschnitt des Hilfsmagnetabschnitts eine Nut in einem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse einer Innenumfangsoberfläche des Hilfsmagnetabschnitts ist, der sich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt.
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Gemäß einer in Anspruch 8 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 6 bereitgestellt, wobei der unterschiedliche Verschiebungsschutzabschnitt des Hilfsmagnetabschnitts aus abgeschrägten Abschnitten (zum Beispiel den abgeschrägten Abschnitten 43c in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) besteht, die durch abgeschrägte Gewindeecken des Hilfsmagnetabschnitts zwischen der Innenumfangsoberfläche und seinen beiden Umfangsseitenoberflächen ausgebildet sind.
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Gemäß einer in Anspruch 9 dargelegten Erfindung wird ein Axialspaltmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, wobei:
der Rotor ferner einen Außenring (zum Beispiel einen Außenring 50 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) mit unterschiedlichen Rotorrahmen-Montagelochabschnitten (zum Beispiel unterschiedlichen Rotorrahmen-Montagelochabschnitten 51 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) aufweist, die in seiner Innenumfangsoberfläche ausgebildet sind; und
der Rotorrahmen nach außen vorstehende Vorsprünge (zum Beispiel nach außen vorstehende Vorsprünge 35 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) hat, die durch Gießen darauf ausgebildet werden, um in die unterschiedlichen Rotorrahmen-Montagelochabschnitte in dem Außenring einzutreten.
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Gemäß einer in Anspruch 10 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors bereitgestellt, der einen Rotor, der um eine Drehachse drehbar ist, und einen Stator, der angeordnet ist, dass er dem Rotor von wenigstens einer seiner Seiten in Bezug auf die Richtung einer Drehachse zugewandt ist, aufweist, wobei der Rotor mehrere Hauptmagnetabschnitte, die in die Richtung der Drehachse magnetisiert werden und die in vorgegebenen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet werden, mehrere Jochabschnitte, die wenigstens auf einer Seite der mehreren Hauptmagnetabschnitte in Bezug auf die Drehachse angeordnet sind, und einen Rotorrahmen mit mehreren Rippen, die einzeln zwischen den Hauptmagnetabschnitten angeordnet sind, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung liegen und die sich in eine Radialrichtung erstrecken, und einen Innenzylinderabschnitt und einen Außenzylinderabschnitt, die jeweils auf Innendurchmesserseiten und Außendurchmesserseiten der mehreren Rippen bereitgestellt sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist:
wenigstens Positionieren der mehreren Hauptmagnetabschnitte mit den Verschiebungsschutzabschnitten auf ihren Innenumfangsseiten, um die Verschiebung der Positionen der Hauptmagnetabschnitte und der mehreren Jochabschnitte in Formen (zum Beispiel einer ersten und zweiten Form 80, 81 in der Ausführungsform, die später beschrieben wird) zu verhindern; und
wenigstens Gießen einer Druckgusslegierung in die Formen, um sie zu dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens zu gießen, während bewirkt wird, dass die Druckgusslegierung in die Verschiebungsschutzabschnitte eintritt.
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Gemäß einer in Anspruch 11 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß Anspruch 10 bereitgestellt, wobei:
eine Druckgusseintrittsschutzplatte zwischen dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens und den Hauptmagnetabschnitten angeordnet wird; und
die Druckgusseintrittsschutzplatte in dem Gießschritt entsprechend der Form der Verschiebungsschutzabschnitte verformt wird.
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Gemäß einer in Anspruch 12 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß Anspruch 10 bereitgestellt, wobei
eine Gusslegierungseintrittsschutzplatte mit vorläufig verformten Abschnitten, die geeignet ist, im Voraus in den Verschiebungsschutzabschnitten der Hauptmagnetabschnitte aufgenommen zu werden, zwischen dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens und der Hauptmagnetabschnitte aufgenommen wird.
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Gemäß einer in Anspruch 13 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß Anspruch 10 bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte aufweist:
Ausbilden eines Schichtelements, das die mehreren Jochabschnitte und die Gusslegierungseintrittsschutzplatte bildet, die zwischen dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens und den Hauptmagnetabschnitten angeordnet wird, durch Wickeln eines bandähnlichen Blechs aus elektromagnetischem Stahl.
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Gemäß einer in Anspruch 14 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß Anspruch 10 bereitgestellt, wobei:
der Rotor ferner mehrere Hilfsmagnetabschnitte aufweist, die einzeln zwischen den Jochabschnitten liegen, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung liegen und die in der Richtung der Drehachse und einer Richtung, die in rechten Winkeln zu einer Radialrichtung seht, magnetisiert werden; und
die mehreren Hilfsmagnetabschnitte, die jeweils einen unterschiedlichen Verschiebungsschutzabschnitt auf ihrer Innenumfangsseite haben, um die Verschiebung der Position des Hilfsmagnetabschnitts zu verhindern, in dem Positionierungsschritt in den Formen positioniert werden; und
die Druckgusslegierung in dem Gießschritt ferner auch in die verschiedenen Verschiebungsschutzabschnitte eintritt.
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Gemäß einer in Anspruch 15 dargelegten Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß Anspruch 14 bereitgestellt, wobei
eine Gusslegierungseintrittsschutzplatte mit unterschiedlichen vorläufig verformten Abschnitten, die geeignet sind, im Voraus in den unterschiedlichen Verschiebungsschutzabschnitten der Hilfsmagnetabschnitte untergebracht zu werden, zwischen dem Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens und den Hilfsmagnetabschnitten angeordnet wird.
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Vorteil der Erfindung
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Wenn gemäß den Erfindungen in den Ansprüchen 1 bis 10 der Innenzylinderabschnitt des Rotorrahmens durch Gießen der Gusslegierung in die Formen hergestellt wird, kann durch das Eintreten der Druckgusslegierung in die Verschiebungsschutzabschnitte der Hauptmagnetabschnitte die Verschiebung oder die Lockerung der Hauptmagnetabschnitte verhindert werden, ohne die Hauptmagnetabschnitte mit einem Klebstoff zu befestigen. Durch diesen Aufbau kann die Erzeugung von anomalen Geräuschen unterdrückt werden, die ansonsten durch Schwingungen auftreten würde, die in den Hauptmagnetabschnitten durch die Zentrifugalkraft oder Trägheitskraft erzeugt werden, wenn der Rotor sich mit hohen Drehzahlen dreht.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 2 wird der Kontakt der Gusslegierung mit seitlichen Oberflächen der Hauptmagnetabschnitte durch die Gusslegierungseintrittsschutzplatte verhindert, wodurch es ermöglicht wird, die Unterbrechung Magnetflussströmung durch die Druckgusslegierung zu verhindern.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 3 wird die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte wenigstens in der Richtung der Drehachse durch die Nuten verhindert, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Schwingungen zu unterdrücken. Außerdem kann in dem Fall, dass die Gusslegierungseintrittsschutzplatte bereitgestellt wird, die gleiche Platte leicht an den Hauptmagnetabschnitten druckbefestigt werden, wenn die Druckgusslegierung gegossen wird.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 4 wird die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte nicht nur in der Richtung der Drehachse sondern auch in der Umfangsrichtung verhindert, und selbst, wenn der Drehzustand des Rotors geändert wird (plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt oder umgekehrt gedreht wird), kann die Erzeugung von Schwingungen unterdrückt werden.
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Da gemäß der Erfindung von Anspruch 5 die Druckgusslegierung die Hauptmagnetabschnitte von ihren beiden Umfangsseiten durch die abgeschrägten Abschnitte hält, wird auch eine Verschiebung in Umfangsrichtung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte verhindert, wodurch selbst, wenn der Drehzustand des Rotors geändert wird (plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt oder umgekehrt gedreht wird), die Erzeugung von Schwingungen unterdrückt werden kann.
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Gemäß den Erfindungen der Ansprüche 6 bis 14 kann die effektive Flusserzeugungsgröße durch Verwenden im Wesentlichen des Halbach-Aufbaus durch die Flusslinsenwirkung, der die Richtung der Flüsse der Hauptmagnetabschnitte beschränkt, relativ erhöht werden. Außerdem kann durch den Eintritt des Druckgussformwerkzeugs in die verschiedenen Verschiebungsschutzabschnitte der Hilfsmagnetabschnitte die Verschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte verhindert werden.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 7 wird die Verschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte zumindest in die Richtung der Drehachse durch die Nuten verhindert, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Schwingungen zu unterdrücken. Außerdem kann in dem Fall, in dem die Gusslegierungseintrittsschutzplatte bereitgestellt wird, die gleiche Platte leicht an den Hilfsmagnetabschnitten druckbefestigt werden, wenn die Druckgusslegierung gegossen wird.
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Da die Druckgusslegierung gemäß der Erfindung von Anspruch 8 die Hilfsmagnetabschnitte von ihren beiden Umfangsseiten durch die abgeschrägten Abschnitte hält, wird auch eine Umfangsverschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte verhindert, wodurch, selbst wenn die Drehrichtung des Rotors geändert wird plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt oder umgekehrt gedreht wird), die Erzeugung von Schwingungen unterdrückt werden kann.
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Da gemäß der Erfindung von Anspruch 9 der Außenring mit dem Rotorrahmen integriert wird, wenn der Rotorrahmen durch Gießen ausgebildet wird, wird die Verpressarbeit des Außenrings auf den Rotorrahmen unnötig gemacht. Außerdem wird die Verschiebung oder Lockerung der Jochabschnitte und der Hauptmagnetabschnitte, die andernfalls auftreten würden, wenn der Rotor sich mit hohen Drehzahlen dreht, durch den Außenring verhindert.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 11 wird der Kontakt der Druckgusslegierung mit seitlichen Oberflächen der Hauptmagnetabschnitte durch die Gusslegierungseintrittsschutzplatte verhindert, wodurch es ermöglicht wird, die Unterbrechung der Magnetflussströmung durch die Druckgusslegierung zu verhindern. Da ferner die Gusslegierungseintrittsschutzplatte durch den Druck, der erzeugt wird, wenn die Druckgusslegierung in die Formen gegossen wird, verformt wird, wird es dadurch ermöglicht, die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte zu verhindern.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 12 kann die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte durch die vorläufig verformten Abschnitte verhindert werden. Ferner kann in dem Fall, in dem die Gusslegierungseintrittsschutzplatte bereitgestellt wird, die gleiche Platte in einer sichereren Weise an den Hauptmagnetabschnitten pressbefestigt werden, wenn die Druckgusslegierung in die Formen gegossen wird.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 13 können die Jochabschnitte und die Gusslegierungseintrittsschutzplatte leicht gefertigt werden, und die Jochabschnitte und der Rotorrahmen können leicht miteinander integriert werden.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 15 kann die Verschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte durch die verschiedenen vorläufig verformten Abschnitte verhindert werden. Ferner kann in dem Fall, dass die Gusslegierungseintrittsschutzplatte bereitgestellt wird, die gleiche Platte in einer sichereren Weise an den Hilfsmagnetabschnitten druckbefestigt werden, wenn die Druckgusslegierung in die Formen gegossen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Gesamtperspektivansicht eines Axialspaltmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Axialspaltmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Rotors in 2.
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4 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Hauptteils, der einen Zustand zeigt, in dem Hauptmagnetabschnitte und Hilfsmagnetabschnitte in ein Schichtelement eingesetzt sind.
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5A ist eine Draufsicht, die eine innerste Schicht eines bandähnlichen elektromagnetischen Stahls zeigt, 5B ist eine Draufsicht, die eine Zwischenschicht davon zeigt, und 5C ist eine Draufsicht, die eine äußerste Schicht davon zeigt.
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6 ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem das bandähnliche Blech aus elektromagnetischem Stahl zu einem Schichtelement gewickelt ist.
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7A ist eine Perspektivansicht des Hauptmagnetabschnitts, und 7B ist eine Perspektivansicht des Hilfsmagnetabschnitts.
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8 ist eine entlang der Linie VIII-VIII in 2 genommene Schnittansicht eines Rotors.
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9 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Rotor durch Gießen ausgebildet ist.
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10 ist eine Draufsicht, die eine innerste Schicht eines Blechs aus elektromagnetischem Stahl gemäß einem modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt.
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11A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils, die einen Zustand zeigt, in dem ein Hauptmagnetabschnitt in ein Schichtelement eingesetzt ist, und 11B ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, die einen Zustand zeigt, in dem ein Rotorrahmen gebildet wird, indem ab dem in 11A gezeigten Zustand ferner eine Druckgusslegierung gegossen wird.
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12 ist eine Perspektivansicht eines Hauptmagnetabschnitts gemäß einem anderen modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
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13 ist eine Perspektivansicht eines Hauptmagnetabschnitts eines Rotors eines Axialspaltmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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14A ist eine Draufsicht einer innersten Schicht eines bandähnlichen Blechs aus elektromagnetischem Stahl des in 13 gezeigten Rotors, 14B ist eine Draufsicht, die eine Zwischenschicht (zweite bis N-te Schicht) davon zeigt, 14C ist eine Draufsicht, die eine Zwischenschicht (ab der N + 1-ten Schicht) davon zeigt, und 14D ist eine Draufsicht, die eine äußerste Schicht davon zeigt.
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15A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils, die einen Zustand zeigt, in dem die Hauptmagnetabschnitte in ein Schichtelement eingesetzt sind, und 15B ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, die einen Zustand zeigt, in dem ferner durch Gießen einer Druckgusslegierung ab dem in 15A gezeigten Zustand ein Rotorrahmen ausgebildet wird.
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16 ist eine Perspektivansicht eines Hilfsmagnetabschnitts gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform.
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17 ist eine Vorderansicht, die einen herkömmlichen Rotor zeigt.
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Art zum Ausführen der Erfindung
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Ausführungsformen von Axialspaltmotoren gemäß der Erfindung werden hier nachstehend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Beachten Sie, dass die Zeichnungen derart zu betrachten sind, dass die angegebenen Bezugsnummern richtig ausgerichtet sind.
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<Erste Ausführungsform>
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Ein Axialspaltmotor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, einen im Wesentlichen ringförmigen Rotor 11, der drehbar um eine Drehachse O des Axialspaltmotors 10 bereitgestellt ist, und ein Paar Statoren 12, die derart angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen, um dazwischen den Rotor 11 von seinen beiden Seiten in Bezug auf die Richtung der Drehachse O zu halten, und die Statorwicklungen mit mehreren Phasen haben, die jeweils rotierende Felder zum Drehen des Rotors 11 haben.
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Dieser Axialspaltmotor 10 wird als eine Antriebsquelle zum Beispiel in einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug installiert, und seine Ausgangswelle ist mit einer Eingangswelle eines (nicht gezeigten) Getriebes verbunden, so dass die Antriebsleistung des Axialspaltmotors 10 auf über das Getriebe (nicht gezeigte) Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen wird.
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Außerdem arbeitet der Axialspaltmotor 10 in dem Fall, dass die Antriebskraft von den Antriebsrädern an den Axialspaltmotor 10 übertragen wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, als ein Generator, um eine sogenannte Bremsrückgewinnungskraft zu erzeugen, und die dynamische Energie einer Fahrzeugkarosserie wird als elektrische Energie zurück gewonnen (Rückgewinnungsenergie). Ferner wird in einem Hybridfahrzeug zum Beispiel in dem Fall, dass eine Drehwelle des Axialspaltmotors 10 mit einer Kurbelwelle eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors verbunden ist, die Ausgabe des Verbrennungsmotors an den Axialspaltmotor übertragen. Dann, wenn dies stattfindet, arbeitet der Axialspaltmotor 10 auch als der Generator und erzeugt dynamische Energie.
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Jeder Stator 12 umfasst einen im Wesentlichen ringförmigen plattenförmigen Jochabschnitt 21, mehrere T-Stücke 22, ..., 22, die von Positionen auf einer gegenüberliegenden Oberfläche des Jochabschnitts 21, der dem Rotor 11 gegenüberliegt, in Richtung des Rotors 11 entlang der Richtung der Drehachse O vorstehen, die in vorgegebenen Abständen in einer Umfangsrichtung positioniert sind, und (nicht gezeigte) Statorwicklungen, die nach Bedarf zwischen den T-Stücken 22, 22 installiert sind.
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Jeder Stator 12 ist zum Beispiel von einem 6N-Typ, in dem es sechs Hauptpole (zum Beispiel U+, V+, W+, U–, V–, W–) gibt, und die Statoren 12 sind derart festgelegt, dass die U+, V+ und W+ Pole des einen Stators 12 den U–, V–, W– Polen des anderen Stators 12 in Bezug auf die Richtung der Drehachse O gegenüberliegen. Zum Beispiel sind relativ zu dem Paar von Statoren 12, 12 die einander in Bezug auf die Richtung der Drehachse O gegenüberliegen, drei T-Stücke 22, 22, 22 eines der Statoren 12, die einem der U+, V+, W+ und der U–, V–, W– Pole gegenüberliegen, und drei T-Stücke 22, 22, 22 des anderen Stators 12, die einem der U+, V+, W+ Pole und U–, V–, W– Pole gegenüberliegen, derart festgelegt, dass sie einander in Bezug auf die Richtung der Drehachse O gegenüberliegen, so dass die Energiespeisung der T-Stücke 22 des Stators 12, der dem anderen Stator 12 in Bezug auf die Richtung der Drehachse O gegenüberliegt, und die Energiespeisung der T-Stücke 22 des anderen Stators 12 hinsichtlich des elektrischen Winkels umgekehrt sind.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, umfasst der Rotor 11 einen Wellenabschnitt 55, mehrere Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41, mehrere Hilfsmagnetabschnitte 42, ..., 42, einen Rotorrahmen 30, der aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist, und einen Außenring 50.
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Wie in 5A bis 5C gezeigt, bestehen die mehreren Jochabschnitte 42, ..., 42 aus einem Schichtelement 71, zu dem ein bandähnliches Blech aus elektromagnetischem Stahl 60 gewickelt ist. Rippenausschnitte 63 sind nur in einer innersten Schicht und einer äußersten Schicht ausgebildet, und Hauptmagnetausschnitte 61, Hilfsmagnetabschnittsausschnitte 62 und Rippenabschnitte 63 sind in Zwischenschichten, die zwischen der innersten Schicht und der äußersten Schicht des bandähnlichen Blechs aus elektromagnetischem Stahl 60 eingeschoben sind, durch Stanzen unter Verwendung einer Druckformmaschine ausgebildet. Wie in 6 gezeigt, wird das bandähnliche Blech aus elektromagnetischem Stahl 60 mit einem Wickelanfangsabschnitt 64, der vorübergehend an einem Wickelkern 70 befestigt ist, um den Wickelkern 70 gewickelt und wird an einem Wickelabschlussabschnitt 65 geschnitten und wird an eine darunter liegende Schicht geschweißt, wodurch das bandähnliche Blech aus elektromagnetischem Stahl 60 zu dem Schichtelement 71 gewickelt wird.
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Außerdem wird das bandähnliche Blech aus elektromagnetischem Stahl 60 um den Wickelkern 70 gewickelt, und folglich nimmt seine Länge in Längsrichtung von einer ersten Schicht, die auf einer radial innersten Seite liegt, zu einer zweiten Schicht zu einer dritten Schicht und so weiter zu. Aufgrund dessen wird in 5A bis 5C unter der Annahme, dass auf einen Mitte-Mitte-Abstand zwischen den dem Umfang nach benachbarten Rippenausschnitten 63 als ein Abstand P Bezug genommen wird, ein Abstand P in jeder Schicht festgelegt, um allmählich radial auswärts zuzunehmen.
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In dem Schichtelement 71, zu dem das bandähnliche Blech aus elektromagnetischem Stahl 60 gewickelt ist, sind an einem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse, mehrere im Wesentlichen fächerförmige Hauptmagnetabschnitteinsetzlöcher 72, ..., 72, die durch die Hauptmagnetabschnittausschnitte 61 ausgebildet sind, und mehrere im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Rippenaufnahmelöcher 73, ..., 73, die durch die Rippenausschnitte 63 ausgebildet sind, in der Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen abwechselnd bereitgestellt. Außerdem sind auf jeder Seite des Schichtelements 71 in Bezug auf die Richtung der Drehachse mehrere im Wesentlichen fächerförmige Jochabschnitte 42, ..., 42 und mehrere im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Hilfsmagnetabschnittsaufnahmeabschnitte 74, ..., 74, die durch die Hilfsmagnetabschnittausschnitte 62 ausgebildet sind, so dass sie sich axial nach außen öffnen, in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung abwechselnd bereitgesellt (siehe 4). Die innerste Schicht des elektromagnetischen Stahlblechs 60 bildet eine Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79, die zwischen einem Innenzylinderabschnitt 32 des Rotorrahmens 30, der später beschrieben wird, und den mehreren Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 bereitgestellt ist.
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Außerdem sind die mehreren Jochabschnitte 42, ..., 42 auf beiden Seiten der mehreren Hauptmagnetabschnitteinsetzlöcher 72, ..., 72 in Bezug auf die Richtung der Drehachse angeordnet, und die mehreren Hilfsmagnetabschnittaufnahmeabschnitte 74, 74 sind auf beiden Seiten der mehreren Rippenaufnahmelöcher 73, ..., 73 in Bezug auf die Richtung der Drehachse angeordnet. Das Hauptmagnetabschnitteinsetzloch 72 und das Rippenaufnahmeloch 73 sind durch einen axialen Verbindungsabschnitt 75 unterteilt, der die Jochabschnitte 42 miteinander verbindet, die auf beiden Seiten des Hauptmagnetabschnitteinsetzlochs 72 liegen. Außerdem sind der Hilfsmagnetabschnittaufnahmeabschnitt 74 und das Rippenaufnahmeloch 73 durch einen Umfangsverbindungsabschnitt 76 unterteilt, der die Jochabschnitte 42 miteinander verbindet, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen.
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Die mehreren im Wesentlichen fächerförmigen Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41, die jeweils die gleichen Abmessungen wie die jedes der Hauptmagneteinsetzlöcher 72, ..., 72 in dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Schichtelement 71 haben, sind einzeln in die Hauptmagneteinsetzlöcher 72, ..., 72 eingesetzt. Außerdem sind die mehreren im Wesentlichen rechteckigen Parallelepiped-Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43, die jeweils im Wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die jedes der Hilfsmagnetabschnittaufnahmeabschnitte 74, ..., 74 haben, einzeln in die Hilfsmagnetabschnittaufnahmeabschnitte 74, ..., 74 eingesetzt.
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Beachten Sie, dass in dieser Ausführungsform das elektromagnetische Stahlblech 60 von der innersten Schicht zu den Zwischenschichten des Schichtelements 71 gewickelt wird und dann die jeweiligen Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 in es eingesetzt werden, woraufhin das elektromagnetische Stahlblech 60 schließlich gewickelt wird, um die äußerste Schicht zu verlegen.
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Wie in 4 gezeigt ist, positioniert der Hilfsmagnetaufnahmeabschnitt 74 außerdem den Hilfsmagnetabschnitt 43 in Bezug auf die Axialrichtung durch den Verbindungsabschnitt 76, der die Jochabschnitte 42, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, und vorstehende Abschnitte 78 miteinander verbindet, die an distalen Endabschnitten von abfallenden Oberflächen 77 ausgebildet sind, die an gegenüberliegenden Umfangsendabschnitten der Jochabschnitte 42 ausgebildet sind, die in der Umfangsrichtung und in Bezug auf die Umfangsrichtung zwischen gegenüberliegenden Umfangsseitenoberflächen der Jochabschnitte 42, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, benachbart zueinander liegen.
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Durch diesen Aufbau sind die mehreren Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet, und ihre Magnetisierungsrichtungen sind in Richtung der Richtung der Drehachse ausgerichtet, so dass sie sich relativ zu jedem der Hauptmagnetabschnitte 41, 41, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, unterscheiden. Außerdem sind die mehreren Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 zwischen den Jochabschnitten 43, ..., 43 angeordnet, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, und ihre Magnetisierungsrichtungen sind in Richtung der Richtung der Drehachse und einer Richtung, die in rechten Winkeln zu einer Radialrichtung steht, ausgerichtet. Die Magnetisierungsrichtungen der Hilfsmagnetabschnitte 43, 43, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, und die Magnetisierungsrichtungen der Hilfsmagnetabschnitte 43, 43, die in der Richtung der Drehachse benachbart zueinander liegen, unterscheiden sich ebenfalls voneinander.
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Ferner sind die Hilfsmagnetabschnitte 43, 43, die den Jochabschnitt 42, der auf einer Seite jedes Hauptmagnetabschnitts 41 in Bezug auf die Richtung der Drehachse liegt, von seinen beiden Umfangsseiten dazwischen halten, derart angeordnet, dass sie einander an den gleichen Magnetpolen, welche die gleichen wie ein Magnetpol der einen Seite des Hauptmagnetabschnitts 41 sind, gegenüberliegen, während die Hilfsmagnetabschnitte 43, 43, die den Jochabschnitt 42, der auf der anderen Seite des Hauptmagnetabschnitts 41 in Bezug auf die Richtung der Drehachse liegt, von seinen beiden Umfangsseiten dazwischen halten, derart angeordnet sind, dass sie einander an den gleichen Magnetpolen, welche die gleichen wie ein Magnetpol der anderen Seite des Hauptmagnetabschnitts 41 sind, gegenüberliegen. Durch Verwenden dieses Aufbaus konvergieren Flüsse des Hauptmagnetabschnitts 41 und der Hilfsmagnetabschnitte 43, 43 durch die Flusslinsenwirkung, die durch die sogenannte im Wesentlichen Halbach-Anordnung der Permanentmagnete realisiert wird, wodurch effektive Flüsse, die durch die Statoren 12, 12 miteinander verbunden sind, relativ vergrößert werden.
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Da außerdem an den Umfangsendabschnitten jedes der Jochabschnitte 42, ..., 42 abfallende Oberflächen 77 ausgebildet sind, wird der Polbogenwinkel eingestellt, und eine drastische Änderung des Magnetwiderstands zwischen den Statoren 12, 12 wird unterdrückt, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung einer Drehmomentwelligkeit zu unterdrücken.
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Wie in 7A gezeigt, ist eine Nut 41a, die sich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt, an einem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse auf einer Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts 41 als ein Verschiebungsschutzabschnitt zum Verhindern der Verschiebung der Position des Hauptmagnetabschnitts 41 ausgebildet. Eine Umfangslänge dieser Nut 41a ist kürzer festgelegt als eine Umfangslänge der Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts 41.
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Außerdem ist, wie in 7B gezeigt, auch eine Nut 43a, die sich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt, an einem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse einer Innenumfangsoberfläche des Hilfsmagnetabschnitts 43 als ein unterschiedlicher Verschiebungsschutzabschnitt zum Verhindern der Verschiebung der Position des Hilfsmagnetabschnitts 43 ausgebildet.
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Der Rotorrahmen 30 hat mehrere Rippenabschnitte 31, ..., 31, die sich in einer Radialrichtung einzeln innerhalb der Rippenaufnahmelöcher 73, ..., 73 in dem Schichtelement 71 erstrecken und die einzeln zwischen den Hauptmagnetabschnitten 41, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, angeordnet sind, und einen Innenzylinderabschnitt 32 und einen Außenzylinderabschnitt 33, die jeweils auf Innendurchmesserseiten und Außendurchmesserseiten der mehreren Rippen 31, ..., 31 bereitgestellt sind und die durch diese Rippen 31, ..., 31 miteinander verbunden sind.
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Ein Wellenabschnitt 55, der mit einer äußeren Antriebswelle (zum Beispiel einer Eingangswelle eines Getriebes des Fahrzeugs) verbunden ist, ist an einem Flanschabschnitt 56, der diametral in Richtung des Innenzylinderabschnitts 32 des Rotorrahmens 30 erweitert ist, fest mit einem Innenumfangsabschnitt des Innenzylinderabschnitts 32 verbunden. Wie in 3 gezeigt, sind mehrere Rotorrahmenmontagelochabschnitte 57 in einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts 56 ausgebildet, und mehrere einwärts vorstehende Abschnitte 34, die durch Gießen auf der Innenumfangsoberfläche des Innenzylinderabschnitts 32 des Rotorrahmens 30 ausgebildet sind, treten in diese Rotorrahmenmontagelöcher 57 ein.
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Außerdem ist ein ringförmiger Außenring 50, der aus einem nicht magnetischen Material, wie etwa einem Blech aus nichtrostendem Stahl, ausgebildet ist, integral und fest mit einem Außenumfangsabschnitt des Außenzylinderabschnitts 33 verbunden, um eine Ausdehnung der Jochabschnitte 42 radial nach außen, die ansonsten durch die Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn der Rotor 11 sich mit hohen Drehzahlen dreht, auftreten würde, zu unterdrücken. Mehrere verschiedene Rotorrahmenmontagelochabschnitte 51 sind in dem Außenring 50 ausgebildet, um diesen in der Radialrichtung zu durchdringen, so dass mehrere nach außen vorstehende Abschnitte 35, die durch Gießen auf einer Außenumfangsoberfläche des Außenzylinderabschnitts 33 des Rotorrahmens 30 ausgebildet sind, in die verschiedenen Rotorrahmenmontagelochabschnitte 51 eintreten. Außerdem sind die nach innen vorstehenden Abschnitte 34 und die nach außen vorstehenden Abschnitte 35 entlang der Ausdehnungsrichtung der Rippen 31 ausgebildet, um den Fluss der Gusslegierung zu verbessern, wenn sie für den Guss gegossen wird.
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Ferner sind mehrere vorstehende Abschnitte 32a, 32b auf einer Außenumfangsoberfläche des Innenzylinderabschnitts 32 des Rotorrahmens 30 ausgebildet, um in die in den Innenumfangsoberflächen der Hauptmagnetabschnitte 41 ausgebildeten Nuten 41a und die in den Innenumfangsoberflächen der Hilfsmagnetabschnitte 43 ausgebildeten Nuten 43a einzutreten, während die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 durch einen Druck, der erzeugt wird, wenn die Druckgusslegierung zum Gießen gegossen wird, verformt wird.
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Der wie vorstehend beschrieben aufgebaute Rotorrahmen 30 wird durch Gießen unter Verwendung einer nicht magnetischen Druckgusslegierung, wie etwa einer Aluminiumlegierung, in einem derartigen Zustand ausgebildet, dass das Schichtelement 71, in dem die Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 und die Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 eingesetzt sind, der Wellenabschnitt 55 und der Außenring 50 innerhalb einer ersten und zweiten Form 80, 81 aufgenommen werden.
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Die erste und zweite Form 80, 81 werden in der Richtung der Drehachse zweigeteilt und haben seitliche Oberflächen 80a, 81a, 80b, 81b, 80c, 81c, die jeweils axialen Seitenoberflächen des Wellenabschnitts 55, axialen Seitenoberflächen der Jochabschnitte 42 und der Hilfsmagnetabschnitte 43 und axialen Seitenoberflächen des Außenrings 50 entsprechen. Außerdem haben die ersten und zweiten Formen 80, 81 Innenumfangsoberflächen 80d, 81d, die einer Außenumfangsoberfläche des Außenrings 50 entsprechen.
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Stufenabschnitte 82, 83 sind auf Außendurchmesserseiten der seitlichen Oberflächen 80b, 81b der Formen 80, 81 bereitgestellt, die den axial seitlichen Oberflächen der Jochabschnitte 42 und der Hilfsmagnetabschnitte 43 entsprechen, um das Schichtelement 71 zu positionieren, in das die Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 und die Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 eingesetzt sind. Außerdem wird das Schichtelement 71 in Bezug auf die Umfangsrichtung unter Verwendung des Wickelanfangsabschnitts 64 und des Wickelabschlussabschnitts 65 positioniert, um den Fluss der Druckgusslegierung in die Rotorrahmenmontageabschnitte 57 in der Wellenrichtung 55 und die unterschiedlichen Rotorrahmenmontagelochabschnitte 51 in dem Außenring 50 zu verbessern.
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Dann werden die erste und zweite Form 80, 81 in einem derartigen Zustand geschlossen, dass die Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41, die Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43, das Schichtelement 71, der Wellenabschnitt 55 und der Außenring 50 darin aufgenommen werden, und dann wird eine Druckgusslegierung von einem in der zweiten Form 81 bereitgestellten ringförmigen Trichter 84 in einen zwischen den Formen 80, 81 definierten Raum gegossen. Der Trichter 84 ist derart bereitgestellt, dass er zu einer Radialposition, die dem Innenzylinderabschnitt 32 des Außenrahmens 30 entspricht, geöffnet ist. Aufgrund dessen tritt die von dem Trichter 84 gegossene Druckgusslegierung in einen Raum zum Gießen des Innenzylinderabschnitts 32 ein, durchläuft die Rippenaufnahmelöcher 73, die in dem Schichtelement 71 ausgebildet sind, und tritt in einen Raum zum Gießen des Außenzylinderabschnitts 33 ein. Ferner strömt die Druckgusslegierung auch in die Rotorrahmenmontagelochabschnitte 57 in dem Wellenabschnitt 55 und die unterschiedlichen Rotorrahmenmontagelochabschnitte 51 in dem Außenring 50. Durch diese Aktion wird der Rotorrahmen 30, der die Rippen 31, den Innenzylinderabschnitt 32, den Außenzylinderabschnitt 33, die nach innen vorstehenden Abschnitte 34 und den nach außen vorsehenden Abschnitt 35 hat, durch Gießen ausgebildet.
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Da die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 zusätzlich dazu durch einen Druck, der durch die Druckgusslegierung erzeugt wird, die für den Guss gegossen wird, radial nach außen gedrückt wird, wird die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 verformt, um Lücken, die zwischen der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 und den Nuten 41a, die in den Innenumfangsoberflächen der Hauptmagnetabschnitte 41 und den Nuten 43a, die in den Innenumfangsoberflächen der Hilfsmagnetabschnitte 43 ausgebildet sind, zu eliminieren. Aufgrund dessen tritt die Druckgusslegierung in die Nuten 41a in den Hauptmagnetabschnitten 41 und die Nuten 43a in den Hilfsmagnetabschnitten 43 ein, wodurch die mehreren vorstehenden Abschnitte 32a, 32b, die jeweils den Nuten 41a, 43a entsprechen, auf der Außenumfangsoberfläche des Innenzylinderabschnitts 32 des Rotorrahmens ausgebildet werden. Als ein Ergebnis dessen werden die jeweiligen Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 in Bezug auf die Richtung der Drehachse und die Umfangsrichtung durch die mehreren vorstehenden Abschnitte 32a, 32b und die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 positioniert, wodurch die Verschiebung oder Lockerung der jeweiligen Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 verhindert wird.
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Außerdem wird durch die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 verhindert, dass die Druckgusslegierung in direkten Kontakt mit den Magnetabschnitten 41, ..., 41, 43, ..., 43 gebracht wird, wodurch es ermöglicht wird, die Verschlechterung der Koerzitivfeldstärke der Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 zu unterdrücken.
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Folglich umfasst der Rotor 11 gemäß dem Axialspaltmotor 10 und dem Verfahren zur Herstellung seines Rotors dieser Ausführungsform die mehreren Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41, die in die Richtung der Drehachse magnetisiert werden und die in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die mehreren Jochabschnitte 42, ..., 42, die auf beiden Seiten der mehreren Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 in Bezug auf die Richtung der Drehachse angeordnet sind, die mehreren Rippen 31, ..., 31, die einzeln zwischen den Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen, und den Innenzylinderabschnitt 32 und den Außenzylinderabschnitt 33, die jeweils auf den Innendurchmesserseiten und den Außendurchmesserseiten der mehreren Rippen 31, ..., 31 bereitgestellt sind. Dann haben die Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 jeweils die Nut 41a als den Verschiebungsschutzabschnitt, um die Verschiebung der Position des Hauptmagnetabschnitts 41 zu verhindern, auf ihrer Innenumfangsseite. Durch diesen Aufbau tritt die Druckgusslegierung in die Nuten 41a auf den Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 ein, wenn der Rotorrahmen 30 durch Gießen unter Verwendung der Druckgusslegierung ausgebildet wird, wodurch die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 verhindert werden kann, ohne die Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 mit einem Klebstoff zu befestigen. Durch Verwenden dieses Aufbaus kann die Erzeugung von anomalen Gehräuschen unterdrückt werden, die andernfalls aufgrund der Erzeugung von Schwingungen in den Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 durch die Zentrifugalkraft oder Trägheitskraft, die erzeugt wird, wenn der Rotor 11 sich mit hohen Drehzahlen dreht, auftreten würden.
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Da außerdem die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 zwischen dem Innenzylinderabschnitt 32 des Rotorrahmens 30 und den Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 angeordnet ist, wird durch die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 verhindert, dass die Druckgusslegierung in Kontakt mit den seitlichen Oberflächen der Hauptmagnetabschnitte 41 gebracht wird, wodurch es ermöglicht wird, die Unterbrechung der Strömung von Flüssen an den Hauptmagnetabschnitten durch die Druckgusslegierung zu unterbrechen. Wenn das Gießen durchgeführt wird, kann außerdem die Verschlechterung der Koerzitivfeldstärke der Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 unterdrückt werden.
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Da außerdem die Nut 41a, die als der Positionsschutzabschnitt dient, sich an dem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Richtung der Drehachse auf der Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts 41 entlang der Umfangsrichtung erstreckt, kann die Verschiebung oder Lockerung des Hauptmagnetabschnitts 41 wenigstens in der Richtung der Drehachse unterdrückt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Schwingungen zu unterdrücken. Außerdem kann die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 leicht an den Hauptmagnetabschnitten 41, ..., 41 druckbefestigt werden, wenn das Gießen durchgeführt wird.
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Da ferner die Umfangslänge der Nut 41a kürzer als die Umfangslänge der Innenumfangsoberfläche des Hauptmagnetabschnitts 41 ist, kann die Verschiebung oder Lockerung des Hauptmagnetabschnitts 41 nicht nur in die Richtung der Drehachse, sondern auch in die Umfangsrichtung unterdrückt werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Erzeugung von Schwingungen auch dann zu unterdrücken, wenn der Drehzustand des Rotors 11 geändert wird (plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt, umgekehrt gedreht wird).
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Außerdem umfasst der Rotor 11 ferner die mehreren Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43, die in der Richtung der Drehachse und der Richtung, die in rechten Winkeln zu der Radialrichtung ist, magnetisiert werden und die einzeln zwischen den Jochabschnitten 42, ..., 42 angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander liegen. Die Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 haben als den unterschiedlichen Positionsschutzabschnitt zur Verhinderung der Verschiebung der Position des Hilfsmagnetabschnitts 43 auf ihrer Innenumfangsseite jeweils den Nutabschnitt 43a. Folglich kann durch Verwenden im Wesentlichen des Halbach-Aufbaus durch die Flusslinsenwirkung, die die Richtung der Flüsse der Hauptmagnetabschnitte 41, ..., 41 beschränkt, die effektive Flusserzeugungsmenge relativ erhöht werden. Außerdem kann die Verschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 durch den Eintritt der Druckgusslegierung in die Nuten 43a in den Hilfsmagnetabschnitten 43, ..., 43 verhindert werden.
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Da sieh außerdem die Nut 43a, die als der unterschiedliche Verschiebungsschutzabschnitt wirkt, an dem Zwischenabschnitt in Bezug auf die Drehachse der Innenumfangsoberfläche jedes der Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 entlang der Umfangsrichtung erstreckt, kann die Verschiebung oder Lockerung der Hilfsmagnetabschnitte 43, ..., 43 zumindest in der Richtung der Drehachse verhindert werden, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Schwingungen zu unterdrücken. Außerdem kann die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 leicht an den Hilfsmagnetabschnitten 43, ..., 43 druckgefestigt werden.
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Ferner umfasst der Rotor 11 weiter den Außenring 50 mit den unterschiedlichen Rotorrahmenmontagelochabschnitten 51, die in seiner Innenumfangsoberfläche ausgebildet sind, und der Rotorrahmen 30 hat die nach außen vorstehenden Abschnitte 35, die durch Gießen in die unterschiedlichen Rotorrahmenmontagelochabschnitte 51 eintreten. Durch Verwenden dieses Aufbaus wird der Außenring 50 mit dem Rotorrahmen 30 integriert, wenn das Gießen durchgeführt wird, wodurch es ermöglicht wird, die Notwendigkeit des Verpressens des Außenrings 50 auf den Rotorrahmen 30 zu vermeiden. Außerdem kann die Verschiebung der Positionen der Jochabschnitte 42 und der Hauptmagnetabschnitte 41, die andernfalls auftreten würde, wenn der Rotor 11 sich mit hohen Drehzahlen dreht, verhindert werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Verschiebung oder Lockerung der Jochabschnitte 42 und der Hauptmagnetabschnitte 41 zu unterdrücken.
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Außerdem können unter Verwendung des Schichtelements 71, das derart gefertigt ist, dass es mehrere Jochabschnitte 42 und die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 umfasst, die als ein Ergebnis des Wickelns des bandähnlichen Blechs aus elektromagnetischem Stahl 60 zwischen dem Innenzylinderabschnitt 32 des Rotorrahmens 30 und den Hauptmagnetabschnitten 41 angeordnet ist, die Jochabschnitte 42 und die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 leicht hergestellt werden, und die Jochabschnitte und der Rotorrahmen 30 können leicht miteinander integriert werden.
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Wie in 10, 11A und 11B gezeigt, können als ein erstes modifiziertes Beispiel dieser Ausführungsform vorläufig verformte Abschnitte 79a, die in eine V-Form niedergedrückt oder gefaltet sind, im Voraus auf der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 ausgebildet werden, die sich in Positionen, die den Nuten 41a der Hauptmagnetabschnitte 41 entsprechen, auf die innerste Schicht des elektromagnetischen Stahlblechs 60 stützt.
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Durch Verwenden dieses Aufbau in einem derartigen Zustand, dass die Hauptmagnetabschnitte 41, wie in 11A gezeigt ist, innerhalb des Schichtelements 71 angeordnet sind, passen die vorläufig verformten Abschnitte 79a in die entsprechenden Nuten 41a. Wenn außerdem der Rotorrahmen 30 durch Gießen innerhalb der Form 80 ausgebildet wird, drückt die Druckgusslegierung, wie in 11B gezeigt, mit einem Druck, der erzeugt wird, wenn die Druckgusslegierung beim Durchführen des Gießens in die Form 80 gegossen wird, gegen die vorläufig verformten Abschnitte 79a der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79, und vorstehende Abschnitte 32a werden auf einer Außenumfangsoberfläche des Innenzylinderabschnitts 32 des Rotorrahmens 30 gebildet, so dass sie in die Nuten 41a der Hauptmagnetabschnitte 41 passen.
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Durch Ausbilden der vorläufig verformten Abschnitte 79a in der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 in der vorstehend beschriebenen Weise, kann die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte 41 in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung durch die Reibungskraft, die zwischen den vorläufig verformten Abschnitten 79a und den Nuten 41a, die in Kontakt miteinander gebracht werden, erzeugt wird, verhindert werden, selbst wenn die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 aufgrund eines niedrigen Drucks beim Durchführen des Gießens nicht verformt wird. Da außerdem die vorläufig verformten Abschnitte 79a in die Nuten 41a eintreten, kann die Verschiebung oder Lockerung der Hauptmagnetabschnitte 41 in der Richtung der Drehachse ebenfalls verhindert werden.
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Wenn außerdem eine Lücke zwischen dem vorläufig verformten Abschnitt 79a in der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 und der Nut 41a in dem Hauptmagnetabschnitt 41 vorhanden ist, kann der vorläufig verformte Abschnitt 79a, wenn das Gießen durchgeführt wird, durch Verformen des vorläufig verformten Abschnitts 79a an der Nut 41a in dem Hauptmagnetabschnitt 41 druckbefestigt werden.
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Außerdem kann die Nut 41a, wie in 12 gezeigt ist, als ein anderes modifiziertes Beispiel dieser Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass sie sich entlang einer ganzen Umfangslänge der Innenumfangsoberfläche erstreckt. In diesem Fall kann ebenfalls durch den Eintritt der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 in die Nut 41a als ein Ergebnis, dessen, dass sie verformt wird, die Verschiebung oder Lockerung des Hauptmagnetabschnitts 41 in der Richtung der Drehachse verhindert werden.
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<Zweite Ausführungsform>
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird hier nachstehend unter Bezug auf 13 bis 15 beschrieben. Beachten Sie, dass gleichen Bestandteilabschnitten wie denen der ersten Ausführungsform gleiche Bezugsnummern gegeben werden, und ihre Beschreibung wird hier weggelassen.
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Ein Rotor 11 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform in den Formen eines Hauptmagnetabschnitts 41 und eines Schichtelements 71. Wie nämlich in 13 gezeigt ist, hat der Hauptmagnetabschnitt 41 ein Paar abgeschrägter Abschnitte 41c, die sich durch abgeschrägte Gewindeecken zwischen einer Innenumfangsoberfläche und beiden Umfangsseitenoberflächen des Hauptmagnetabschnitts 41 erstrecken.
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Wie außerdem in 14A bis 14D gezeigt, sind in einem bandähnlichen Blech aus elektromagnetischem Stahl 60, das das Schichtelement 71 bildet, eine innerste Schicht und Schichten von einer N + 1-ten Zwischenschicht bis zu einer äußersten Schicht in den gleichen Aufbau wie den der ersten Ausführungsform gestanzt, während Zwischenabschnitte in Bezug auf die Richtung der Drehachse der Zwischenschichten von einer zweiten Schicht zu einer N-ten Schicht durch eine Längsrichtung des elektromagnetischen Stahlblechs 60 geschnitten sind (siehe 14B).
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Durch Verwenden dieses Aufbaus, wie in 15A gezeigt ist, in einem derartigen Zustand, dass die Hauptmagnetabschnitte 41 innerhalb des Schichtelements 71 angeordnet sind, werden von der zweiten Schicht zu der N-ten Schicht, die im Wesentlichen einer radialen Höhe der abgeschrägten Abschnitte 41c entsprechen, keine axialen Verbindungsabschnitte 75 in den Zwischenschichten ausgebildet, und folglich werden Umfangsabschnitte der Rippenausschnitte 63 einer Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79, die aus der innersten Schicht gebildet sind, leicht verformt. Wenn dann durch Gießen ein Rotorrahmen 30 innerhalb einer Form 80 ausgebildet wird, drückt, wie in 15B gezeigt, eine Druckgusslegierung durch einen Druck, der erzeugt wird, wenn die Gusslegierung in die Form 80 gegossen wird, gegen die Umfangsabschnitte der Rippenausschnitte 63 der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 radial nach außen, wodurch die Umfangsabschnitte verformt werden, um den abgeschrägten Abschnitten 41c zu folgen.
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Auf diese Weise hat der Hauptmagnetabschnitt 41 die abgeschrägten Abschnitte 41c zwischen der Innenumfangsoberfläche und ihren Umfangsseitenoberflächen, wodurch die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 verformt wird, um durch den Druck, der durch die Druckgusslegierung erzeugt wird, die in die Form 80 gegossen wird, den abgeschrägten Abschnitten 41c zu folgen. Aufgrund dessen hält die Druckgusslegierung den Hauptmagnetabschnitt 41 von seinen beiden Umfangsseiten, und daher wird die Verschiebung oder Lockerung des Hauptmagnetabschnitts 41 in der Umfangsrichtung verhindert, wodurch die Erzeugung von Schwingungen unterdrückt werden kann, auch wenn der Drehzustand des Rotors geändert wird (plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt, umgekehrt gedreht wird).
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Die anderen Aufbauten und Funktionen sind ähnliche denen der ersten Ausführungsform.
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Während in dieser Ausführungsform der abgeschrägte Abschnitt 41c als Verschiebungsschutzabschnitt des Hauptmagnetabschnitts 41 wirkend beschrieben wird, kann, wie in 16 gezeigt ist, durch abgeschrägte Abschnitte 43c, die sich durch die abgeschrägten Gewindelecken zwischen einer Innenumfangsoberfläche und Umfangsseitenoberflächen der Hilfsmagnetabschnitte 43 ergeben, ein unterschiedlicher Verschiebungsschutzabschnitt aufgebaut werden. Da in diesem Fall ebenfalls die Druckgusslegierung den Hilfsmagnetabschnitt 43 von seinen beiden Umfangsseiten hält, wird eine Verschiebung dem Umfang nach oder eine Lockerung des Hilfsmagnetabschnitts 43 verhindert, wodurch die Erzeugung von Schwingungen unterdrückt werden kann, selbst wenn der Drehzustand des Rotors geändert wird (plötzlich gestoppt, plötzlich beschleunigt, umgekehrt gedreht wird).
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Beachten Sie, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern nach Bedarf modifiziert werden kann, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen.
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In den vorstehenden Ausführungsformen wird der direkte Kontakt der Druckgusslegierung mit den Magnetabschnitten 41, ..., 41, 43, ..., 43 durch die innerste Schicht, die die Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 ist, und die äußerste Schicht verhindert. Jedoch können Aluminiumlegierungen bei Temperaturen verwendet werden, die die Koerzitivfeldstärke der Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 nicht verschlechtern, und daher können die innerste Schicht und die äußerste Schicht nicht auf dem Schichtelement 71 bereitgestellt werden. Während dies stattfindet, werden als ein Ergebnis dessen, dass die Druckgusslegierung direkt in die Nuten 41a, 43a der Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 eintritt, mehrere vorstehende Vorsprünge 32a, 32b ausgebildet, wodurch es ermöglicht wird, die Verschiebung oder Lockerung der Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 zu verhindern.
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Während in den Ausführungsformen außerdem durch das Schichtelement 71, das durch Wickeln des bandähnlichen Blechs aus elektromagnetischem Stahl 60 ausgebildet wird, die Jochabschnitte 42, ..., 42 ausgebildet werden, können die Jochabschnitte durch Grünlinge einzeln ausgebildet werden. Wenn dies stattfindet, wird eine Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79, die zwischen dem Innenzylinderabschnitt 32 des Rotorrahmens 30 und den Hauptmagnetabschnitten 41 angeordnet ist, getrennt von den Jochabschnitten 42 ausgebildet, die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sind.
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Während in der Ausführungsform ferner die mehreren Rippen 31, ..., 31, der Innenzylinderabschnitt 32 und der Außenzylinderabschnitt 33 des Rotorrahmens 30 durch Gießen unter Verwendung der Druckgusslegierung ausgebildet werden, kann in dieser Erfindung wenigstens der Innenzylinderabschnitt 32 nur durch die Druckgusslegierung ausgebildet werden müssen. Wenn nur der Innenzylinderabschnitt 32 aus der Druckgusslegierung ausgebildet wird, muss in der Gusslegierungseintrittsschutzplatte 79 kein Rippenausschnitt 63 bereitgestellt werden, und folglich können die mehreren Rippen, 31, ..., 31, die getrennt ausgebildet sind, nur an den Rotorrahmen 30 montiert werden müssen, nachdem die Jochabschnitte 42, ..., 42 und die Magnetabschnitte 41, ..., 41, 43, ..., 43 durch Gießen mit dem Innenzylinderabschnitt 32 integriert wurden.
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Außerdem kann in den Ausführungsformen ein Aufbau verwendet werden, in dem ein Stator 12 nur auf einer Seite des Rotors in Bezug auf die Richtung der Drehachse angeordnet ist und ein hinteres Joch auf der anderen Seite angeordnet ist, die keinem Stator 12 gegenüberliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Axialspaltmotor
- 11
- Rotor
- 12
- Stator
- 30
- Rotorrahmen
- 31
- Rippe
- 32
- Innenzylinderabschnitt
- 32a, 32b
- vorstehender Abschnitt
- 41
- Hauptmagnetabschnitt
- 41a
- Nut (Verschiebungsschutzabschnitt)
- 41c
- abgeschrägter Abschnitt (Verschiebungsschutzabschnitt)
- 42
- Jochabschnitt
- 43
- Hilfsmagnetabschnitt
- 43a
- Nut (unterschiedlicher Verschiebungsschutzabschnitt)
- 43c
- abgeschrägter Abschnitt (unterschiedlicher Verschiebungsschutzabschnitt)
- 50
- Außenring
- 51
- unterschiedlicher Rotorrahmenmontagelochabschnitt
- 55
- Wellenabschnitt
- 57
- Rotorrahmenmontageabschnitt
- 71
- Schichtelement
- 72
- Hauptmagnetabschnitteinsetzloch
- 73
- Rippenaufnahmeloch
- 74
- Hilfsmagnetabschnittaufnahmeabschnitt
- 79
- Gusslegierungseintrittsschutzplatte
- 80
- erste Form
- 81
- zweite Form
- O
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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