DE112010000934T5

DE112010000934T5 - Ankerkern

Info

Publication number: DE112010000934T5
Application number: DE112010000934T
Authority: DE
Inventors: Yoshinari Asano; Nobuyuki Kifuji; Tomonori Kikuno; Shin Nakamasu; Ryuuji Yasumoto
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-09-27
Also published as: KR20110119751A; US20110316381A1; KR101224716B1; CN102326317A; US8736135B2; WO2010098336A1; JP2010200555A; CN102326317B; JP4710993B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist ein Ankerkern, der leicht in einer Hochtemperaturumgebung oder in einer Umgebung, in welcher der Ankerkern in Kontakt mit einem Kühlmedium ist, benutzt werden kann. Zähne (10) sind ringförmig um eine Drehachse (P) angeordnet. Das Joch (20) weist Durchgangslöcher (21) auf. Die Durchgangslöcher (21) sind in einer Radialrichtung um die Drehachse (P) und in einer Axialrichtung entlang der Drehachse (P) offen. Die Zähne (10) sind durch die Durchgangslöcher (21) eingeführt. Eine Metallplatte (30) ist so angeordnet, dass sie dem Joch (20) in der Axialrichtung gegenüberliegt. Eine Verstärkungsplatte (30) ist an den Zähnen (10) befestigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ankerkern.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1 offenbart einen Anker. Der Anker weist Zähne, ein Joch und Spulen auf. Die Zähne sind ringförmig um eine Achse herum angeordnet. Das Joch weist Durchgangslöcher auf, welche es den Zähnen ermöglichen, durch diese in einer Axialrichtung eingeführt zu werden. Die Spulen sind um die Zähne gewunden. Das Durchgangsloch ist an der inneren Umfangsseite in einer radialen Richtung offen. Dies verringert Wirbelströme, die dem Joch aufgrund der magnetischen Flüsse, die in den Zähnen in der Axialrichtung fließen, auftreten.
Um die Zähne daran zu hindern aus dem Joch entlang der Axialrichtung herauszufallen und um die Festigkeit des Ankers zu verbessern, sind die Zähne, das Joch und die Spulen einstückig mit Kunstharz umgossen. Für den Kunstharzguss werden die Zähne, das Joch und die Spulen in eine vorher bestimmte Gussform aufgenommen, und ein Kunstharz wird darein eingegossen und ausgehärtet.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-28855
Patentdokument 2: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-28854
Patentdokument 3: Internationale Veröffentlichung WO 03/047069

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Die Erfindung, die in Patentdokument 1 offenbart ist, ist nur schwer in einer Hochtemperaturumgebung zu benutzen, da die Zähne, das Joch und die Spulen einstückig mit Kunstharz umgossen sind. Ferner kann bei einer Verwendung, bei welcher der Anker in Kontakt mit einem Kühlmedium steht, das Kunstharz in das Kühlmedium schmelzen (extrahiert werden).
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ankerkern zur Verfügung zu stellen, der auch in einer Hochtemperaturumgebung oder in einer Umgebung, in welcher der Ankerkern in Kontakt mit einem Kühlmedium steht, leicht zu benutzen ist.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt weist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung auf: mehrere Zähne (10), die ringförmig um eine vorher festgelegte Achse (P) angeordnet sind; ein Joch (20) mit mehreren Durchgangslöchern (21), die in einer radialen Richtung um die Achse herum und in einer Axialrichtung entlang der Achse offen sind und durch welche die mehreren Zähne eingeführt sind, wobei das Joch (20) aus mehreren magnetischen Stahlscheiben (201), die in der Axialrichtung geschichtet sind oder aus einem Massekern gebildet ist; und eine Metallplatte (30), die so angeordnet ist, dass sie dem Joch (20) in der Axialrichtung gegenüberliegt und die an den mehreren Zähnen 10 befestigt ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß dem ersten Gesichtspunkt, wobei die mehreren Zähne (10) mehrere Magnetkörper (101) aufweisen, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) geschichtet sind.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß dem ersten und zweiten Gesichtspunkt, bei dem die Metallplatte (30) nicht magnetisch ist.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß dem dritten Gesichtspunkt, bei dem die Metallplatte aus rostfreiem Stahl besteht.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß einem beliebigen unter dem ersten bis vierten Gesichtspunkt, bei dem die mehreren Zähne und die Metallplatte (30) nur an einem Ende der mehreren Zähne (10) in der Radialrichtung um die Achse (P) verschweißt sind.
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß einem beliebigen unter den ersten bis vierten Gesichtspunkten, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) und die Metallplatte (30) entlang eines gesamten Umfangs des wenigstens einem der mehreren Zähne (10), entlang der Achse (P) gesehen, verschweißt sind.
Gemäß einem siebten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß dem ersten, dritten oder vierten Gesichtspunkt, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) mehrere magnetische Platten (101) aufweist, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse geschichtet sind, und bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne und die Metallplatte (30) an einem Abschnitt verschweißt sind, der zwischen zwei benachbarten der mehreren magnetischen Platten liegt.
Gemäß einem achten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß einem beliebigen unter den ersten bis siebten Gesichtspunkten, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) das Joch (20) zusammen mit der Metallplatte (30) in der Axialrichtung einbettet.
Gemäß einem neunten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß einem beliebigen unter dem ersten bis achten Gesichtspunkt, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähen (10) mehrere Magnetkörper (101) aufweist, die einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) geschichtet sind, und bei dem die Metallplatte (30) ein Loch (31), in das der wenigstens eine der mehreren Zähne in der Axialrichtung eingeführt ist, und eine Vorspannstruktur (33) aufweist, die an dem Umfang des Lochs vorgesehen ist, wobei die Vorspannstruktur (33) den wenigstens einen der mehreren Zähne von außen nach innen in einer Schichtrichtung der mehreren Magnetkörper vorspannt.
Gemäß einem zehnten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern nach einem beliebigen unter den ersten bis neunten Gesichtspunkten, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) einen Ausnehmungsabschnitt (11) aufweist, der in einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) offen ist, und bei dem die Metallplatte (30) ein Loch (31) aufweist, in welches der wenigstens eine der mehreren Zähne in der Axialrichtung eingeführt ist, und auch eine Vorspannstruktur aufweist, wobei die Vorspannstruktur den wenigstens einen der mehreren Zähne von außen nach innen in so einer Richtung vorspannt, dass der wenigstens eine der mehreren Zähne in Eingriff mit dem Ausnehmungsabschnitt gebracht wird.
Gemäß einem elften Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern gemäß einem beliebigen unter dem ersten, dritten und vierten Gesichtspunkt, bei dem die mehreren Zähne (10) Massekerne sind, die isolierende Materialien aufweisen, wobei die Metallplatte (30) aus einem gesinterten Metall ausgebildet ist und die mehreren Zähne und die Metallplatte durch Versintern verbunden sind.
Gemäß einem zwölften Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern nach einem beliebigen unter den ersten bis elften Gesichtspunkten, bei dem eine äußere Umfangskante der Metallplatte (30) an einer äußeren Seite des Jochs, wenn von der Achse aus gesehen, angeordnet ist und die Metallplatte an einem vorher festgelegten Gehäuse (C10) von außen befestigt ist.
Gemäß einem dreizehnten Gesichtspunkt ist ein Ankerkern der vorliegenden Erfindung der Ankerkern nach einem beliebigen unter den ersten bis zwölften Gesichtspunkten, bei dem die Metallplatte (30) ein Teil eines Kompressormechanismus (C44) ist.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung kann ein Anker ausgebildet werden, indem Spulen um die Zähne gewunden werden. Ein Feldelement ist an dem Anker mit einem vorher festgelegten Abstand davon in der Axialrichtung angeordnet und somit kann eine elektrische drehende Maschine ausgebildet werden. In der elektrischen drehenden Maschine fließen magnetische Flüsse in den Zähnen entlang der Axialrichtung. Aufgrund der magnetischen Flüsse wirkt eine Schubkraft auf die Zähne, welche sich entlang der Axialrichtung fortbewegt.
Das Durchgangsloch, das in der Radialrichtung offen ist, führt zu einer Verschlechterung in der Festigkeit des Jochs, und das Joch, das aus magnetischen Stahlscheiben oder einem Massekern ausgebildet ist, führt zu einer Verschlechterung in der Festigkeit im Vergleich zu einem, das aus einer Masse aus Eisen und Stahl ausgebildet ist. Jedoch kann, da die Zähne an der Metallplatte befestigt sind, eine axiale Position der Zähne unabhängig von der Festigkeit des Jochs festgelegt werden. Dies kann ein Verschieben der Zähne gegen die Schubkraft unterdrücken, was nicht nur von der Festigkeit des Jochs abhängt. Auch kann, da die Zähne an der Metallplatte befestigt sind, eine Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung oder eine Verwendung in einem elektrischen Kompressormotor (z. B. einer Klimaanlage, einer Kühlanlage oder ähnlichem), die in Kontakt mit einem Kühlmedium sind, erleichtert werden.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung können Wirbelströme verringert werden, die durch Magnetflüsse, die innerhalb der Zähne in der Axialrichtung fließen, verursacht werden.
Gemäß dem dritten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung fließen Magnetflüsse nur kaum in der Metallplatte und daher kann das Auftreten eines Wirbelstromverlusts in der Metallplatte reduziert werden.
Gemäß dem vierten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung wird rostfreier Stahl für die Metallplatte benutzt. Der rostfreie Stahl hat einen hohen Volumenwiderstand und kann Wirbelströme verringern, die durch ein sehr geringes Leck an Magnetflüssen verursacht werden.
Gemäß dem fünften Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung fließen Magnetflüsse in den Zähnen in der Axialrichtung im Joch entlang der Umfangsrichtung. Auch wenn Wärme, die durch Schweißen erzeugt wird, durch die Metallplatte auf das Joch übertragen wird, um dementsprechend eine thermische Verformung des Jochs zu verursachen, wird das Verschweißen durchgeführt, um somit einen magnetischen Flusspfad zu vermeiden, so dass eine Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften der Anker unterdrückt werden kann.
Gemäß dem sechsten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung kann eine Anbringkraft zum Anbringen der Zähne und der Metallplatte aneinander vergrößert werden.
Gemäß dem siebten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung führt das Verschweißen der Zähne und der Metallplatte aneinander auch zu einer Befestigung zweier benachbarter magnetischer Platten aneinander.
Gemäß dem achten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung kann das Befestigen des Jochs durch die Zähne und die Metallplatte durchgeführt werden.
Gemäß dem neunten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung kann eine Abmessungsgenauigkeit der Zähne in der Schichtrichtung der magnetischen Körper schlechter als eine Abmessungsgenauigkeit davon in einer Richtung senkrecht zu der Schichtrichtung sein. Da die Metallplatte ein Druckelement zum Drücken der Zähne in der Schichtrichtung aufweist, kann ein Abmessungsfehler in den Zähnen in der Schichtrichtung akzeptiert werden. Dies kann eine enge Kontakteigenschaft zwischen den Zähnen und der Verstärkungsplatte verbessern, um somit eine Fixierkraft zum Fixieren der Zähne und der Verstärkungsplatte aneinander verbessern.
Gemäß dem zehnten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung wird eine Andrückstruktur der Metallplatte und des Ausnehmungsabschnitts des Zahns miteinander in Eignriff gebracht. Dies hindert den Zahn daran, aus der Metallplatte in der Axialrichtung herauszugeraten.
Gemäß dem elften Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung wird ein Massekern, der einen Isolator enthält, für die Zähne benutzt, um Wirbelströme zu reduzieren, während ein versintertes Metall für die Metallplatte benutzt wird, und wobei diese durch Verbinden durch versintern einstückig ausgebildet werden. Dadurch wird nicht nur das Herstellen der Zähne und der Metallplatte, sondern auch das Befestigen dieser Elemente unter Benutzung einer Versinterungsvorrichtung durchgeführt.
Gemäß dem zwölften Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung ist die Metallplatte an einem Gehäuse befestigt und es ist daher nicht nötig, das Joch an dem Gehäuse zu befestigen, wenn der Ankerkern an dem Gehäuse befestigt wird. Dies erschwert es, dass eine Spannung in dem Joch aufgrund des Befestigens an dem Gehäuse auftritt, wodurch eine Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften des Jochs nur geringfügig entsteht.
Gemäß dem dreizehnten Gesichtspunkt des Ankerkerns der vorliegenden Erfindung kann ein Anker ausgebildet werden, indem Spulen um die Zähne gewunden werden. Ein Feldelement wird so an dem Anker mit einem vorher festgelegten Abstand dazwischen in der Axialrichtung angeordnet, und somit kann eine elektrische drehende Maschine ausgebildet werden. In einer Verwendung dieser elektrischen drehenden Maschine, die an einem Kompressor angebracht ist, bildet die Metallplatte einen Teil eines Kompressormechanismus. Daher kann die Komponentenzahl reduziert werden, was zu einer Verringerung in den Herstellkosten beiträgt.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung nach stärker bewusst werden, wenn sie in der Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1: Perspektivansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Ankerkerns darstellt.
2: Explosionsperspektivansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration des Ankerkerns darstellt.
3: Perspektivansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration des Ankerkerns darstellt.
4: Diagramm, das ein Beispiel eines Verschweißabschnitts zeigt, an dem ein Zahn und eine Verstärkungsplatte miteinander verschweißt sind.
5: Diagramm, das ein Beispiel des Verschweißabschnitts zeigt, an dem der Zahn und die Verstärkungsplatte miteinander verschweißt sind.
6: Diagramm, das ein Beispiel des Verschweißabschnitts zeigt, an dem der Zahn und die Verstärkungsplatte miteinander verschweißt sind.
7: Diagramm, das eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns in einem Querschnitt entlang einer radialen Richtung zeigt.
8: Diagramm, das eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns zeigt, wenn dieser entlang der Axialrichtung betrachtet wird.
9: Umfangsquerschnittsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
10: Umfangsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
11: Radiale Ansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
12: Radiale Ansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
13: Radiale Ansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
14: Umfangsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
15: Umfangsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
16: Umfangsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
17: Umfangsansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns darstellt.
18: Diagramm, das eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns, wenn entlang der Axialrichtung betrachtet, darstellt.
19: Diagramm, das eine konzeptuelle Konfiguration eines Teils des Ankerkerns, wenn entlang der Axialrichtung betrachtet, darstellt.
20: Vertikale Querschnittansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Kompressors darstellt.
21: Vertikale Schnittansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration eines Kompressors darstellt.
AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
1 und 2 zeigen eine konzeptuelle Konfiguration als Beispiel eines Ankerkerns gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 zeigt eine Perspektivansicht des Ankerkerns und 2 zeigt Bestandteile des Ankerkerns, die in einer Axialrichtung getrennt sind (im Folgenden als eine Axialrichtung bezeichnet), die sich entlang einer Drehachse P erstreckt. Dieser Ankerkern 1 weist mehrere Zähne 10, ein Joch 20 und eine Verstärkungsplatte 30 auf.
Die mehreren Zähne 10 sind weichmagnetische Körper (z. B. Eisen) und sind ringförmig um die Drehachse P angeordnet. Das Joch 20 ist ein weichmagnetischer Körper (z. B. Eisen) und weist mehrere Durchgangslöcher 21 auf, durch welche die mehreren Zähne 10 jeweils entlang der Axialrichtung eingeführt sind. Das Joch 20 koppelt die mehreren Zähne in einer Umfangsrichtung magnetisch miteinander. Die Zähne 10 erstrecken sich vom Joch 20 zu einer Seite in die Axialrichtung. Nicht dargestellte Spulen sind um die Zähne 10 an der einen Seite des Jochs 20 in der Axialrichtung gewunden. Ein Strom fließt in den Spulen und dadurch fließen magnetische Flüsse in den Zähnen 10 in der Axialrichtung, während magnetische Flüsse in dem Joch 20 in der Umfangsrichtung fließen.
In dem Beispiel, das in 1 und 2 dargestellt ist, sind die Zähne 10 aus magnetischen Stahlscheiben 101 ausgebildet, die in einer Radialrichtung (im Folgenden einfach als Radialrichtung bezeichnet) um die Drehachse P an Positionen von dieser geschichtet sind. In 1 und 2 ist nur eine obere Oberfläche der magnetischen Stahlscheiben 101, die in einem Zahn 10 enthalten sind, dargestellt und die magnetischen Stahlscheiben, die in den anderen Zähnen 10 enthalten sind, sind nicht dargestellt. In den Zeichnungen weist der Einfachheit halber jede Stahlscheibe 101 eine relativ große Dicke in der Radialrichtung auf. Z. B. ist in 1 die Anzahl der magnetischen Stahlscheiben 101, die in dem Zahn 10 geschichtet sind, mehrere Zehn, welches einen Vereinfachung ist. In der Realität können mehr magnetische Scheiben 101 geschichtet sein. Das Gleiche trifft auch auf die anderen Zeichnungen zu und bezieht sich nicht nur auf die Zähne 10, sondern auch auf andere Komponentenelemente, die aus magnetischen Stahlscheiben ausgebildet sind.
Im Gegensatz zu dem Beispiel, das in 1 und 2 dargestellt ist, können die Zähne 10 aus magnetischen Stahlscheiben 101, die in einer Umfangsrichtung geschichtet (im Folgenden einfach eine Umfangsrichtung genannt), um die Drehachse P an Positionen von dieser ausgebildet sein. In jedem Fall können, wenn der Zahn 10 aus magnetischen Stahlscheiben 101 ausgebildet ist, die in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse P geschichtet sind, Wirbelströme, die in dem Zahn 10 aufgrund von magnetischen Flüssen, die in dem Zahn 10 in der Axialrichtung fließen, entstehen, reduziert werden.
Der Zahn 10 ist nicht notwendigerweise aus den magnetischen Stahlscheiben 101 ausgebildet, aber kann auch z. B. ein Massekern sein. Da ein isolierendes Material (wie z. B. ein Kunstharz) bewusst in dem Massekern während des Gießens eingebettet wird, weist der Massekern einen hohen elektrischen Widerstand auf. Dies verringert Wirbelströme.
Das Durchgangsloch 21 ist an der Drehachse P-Seite (im Folgenden auch als eine innere Umfangsseite bezeichnet) oder an der Seite (im Folgenden auch eine äußere Umfangsseite genannt), die der Drehachse P in der Radialrichtung gegenüberliegt, offen. Dieses kann Wirbelströme, die in dem Joch 20 um die Zähne 10 herum, wenn entlang der Axialrichtung gesehen, auftreten, unterdrücken, welche durch die magnetischen Flüsse, die in den Zähnen 10 entlang der Axialrichtung fließen, verursacht werden. In dem Beispiel, das in 1 und 2 dargestellt ist, ist das Durchgangsloch 21 an der inneren Umfangsseite offen.
In dem Beispiel, das in 1 und 2 gezeigt ist, ist das Joch 20 aus magnetischen Stahlscheiben 201, die in der Axialrichtung geschichtet sind, ausgebildet. Dieses verhindert das Auftreten von Wirbelströmen in dem Joch 20 aufgrund von Magnetflüssen, die in dem Joch 20 in der Umfangsrichtung fließen. Dies ist jedoch nicht essentiell und z. B. kann das Joch 20 aus einem Massekern ausgebildet sein.
Die Verstärkungsplatte 30 ist aus einem Metall (wie z. B. Eisen, rostfreiem Stahl oder Aluminium) ausgebildet. Die Verstärkungsplatte 30 hat z. B. eine plattenähnliche Form und ist so angeordnet, dass sie dem Joch 20 an der anderen Seite (der Seite gegenüberliegend der Spulenseite) in der Axialrichtung gegenüberliegt. Die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 sind metallurgisch oder mechanisch aneinander befestigt. Obwohl das Joch 20 aus den magnetischen Stahlscheiben 201 ausgebildet ist, die in der Axialrichtung geschichtet sind, kann eine hinreichende Festigkeit des Ankerkerns sichergestellt werden, indem die Dicke jeder einzelnen der magnetischen Stahlscheiben 201 und auch die Dicke der Verstärkungsplatte 30 erhöht wird. Außerdem weist, im Gegensatz zu dem Joch 20, das aus einem Massekern ausgebildet ist, das aus einem isolierten feinen Eisenpulver hergestellt ist, die Verstärkungsplatte 30 eine Festigkeit eines Metalls auf. Das Joch 20 und die Verstärkungsplatte 30 können aneinander durch Verschweißen, Verkleben oder ähnliches befestigt sein oder können aber auch nicht aneinander befestigt sein.
Die Verstärkungsplatte 30 ist nicht dafür gedacht, als ein magnetischer Pfad zu dienen, welcher die Zähne 10 in der Umfangsrichtung verbindet. Der magnetische Pfad ist durch das Joch 20 implementiert. Dieses Merkmal kann z. B. durch ein Anpassen der Dicke des Jochs 20 in der Axialrichtung erzielt werden. Da die Verstärkungsplatte 30 nicht als ein magnetischer Pfad wirken muss, ist es nicht nötig, ein Material und eine Struktur (z. B. eine magnetische Stahlscheibe oder einen Massekern) zum Zweck des Reduzierens von Wirbelströmen zu benutzen und die Verstärkungsplatte 30 kann aus einem kostengünstigen Metall ausgebildet werden. Damit kein magnetischer Fluss durch die Verstärkungsplatte 30 hindurchtreten kann, kann die Verstärkungsplatte 30 aus einem nicht-magnetischen Metall (wie z. B. rostfreiem Stahl oder Aluminium) ausgebildet sein. Die Verstärkungsplatte 30, die aus einem nicht-magnetischen Metall ausgebildet ist, kann ein Leck magnetischer Flüsse in die Verstärkungsplatte 30 hinein verhindern und kann einen Wirbelstromverlust innerhalb der Verstärkungsplatte 30 reduzieren, obwohl ein Material und eine Struktur der Verstärkungsplatte 30 nicht den Zweck haben, Wirbelströme zu reduzieren. Vorzugsweise ist die Verstärkungsplatte 30 aus rostfreiem Stahl ausgebildet. Rostfreier Stahl hat einen höheren Volumenwiderstand als Aluminium und ist dafür geeignet, Wirbelströme zu reduzieren, die durch sehr geringe Lecks an magnetischen Flüssen verursacht werden.
In dem Ankerkern 1 sind nicht dargestellte Spulen um die Zähne 10 gewunden und somit ist ein Anker ausgebildet. Ein nicht dargestelltes Feldelement ist an dem Anker mit einem vorher festgelegten Abstand dazwischen in der Axialrichtung angeordnet, um somit eine elektrische drehende Maschine auszubilden. In der elektrischen drehenden Maschine fließen magnetische Flüsse in den Zähnen 10 entlang der Axialrichtung. Eine Antriebskraft wirkt auf die Zähne 10 entlang der Axialrichtung aufgrund der magnetischen Flüsse.
Wie oben beschrieben, ist das Durchgangsloch 21 in der Radialrichtung offen. Dies kann das Entstehen von Wirbelströmen in dem Joch 20 unterdrücken, aber das Durchgangsloch 21, das in der Radialrichtung offen ist, führt zu einer verschlechterten Festigkeit des Jochs 20. Das Joch 20, das aus den magnetischen Stahlscheiben 201 oder dem Massekern ausgebildet ist, führt zu einer Verschlechterung in der Festigkeit im Vergleich zu dem Joch 20, das aus einer Masse aus Eisen und Stahl ausgebildet ist. Jedoch sind die Zähne 10 an der Verstärkungsplatte 30 befestigt und daher kann die Position der Zähne 10 mit Bezug auf die Axialrichtung unabhängig von der Festigkeit des Jochs 20 festgelegt werden. Bevorzugt ist die Querschnittsfläche eines Jochs 31 der Verstärkungsplatte 30, welche später beschrieben werden wird, geringer als die Querschnittsfläche des Durchgangslochs 21 des Jochs 20. Dies kann die Festigkeit der Verstärkungsplatte 30 weiter verbessern. Daher kann, auch wenn eine hinreichende Festigkeit nicht durch das Joch 20 alleine erzielt wird, eine Schwingung und ein Herausrutschen der Zähen 10 aufgrund der Schubkraft unterdrückt werden. Außerdem ist, da ein Metall für die Verstärkungsplatte 30 gewählt wurde, eine Benutzung in einer heißen Umgebung oder eine Benutzung in einem hermetischen Kompressorelektromotor (z. B. eine Klimaanlage, eine Kühlanlage oder ähnlichem) in Kontakt mit einem Kühlmedium gut möglich.
Z. B. ist es nötig, um die Festigkeit mittels des Harzgusses sicherzustellen, dass der Ankerkern 1 und die Spulen, die nicht dargestellt sind, vollständig mit einem Harz bedeckt sind. Bei dieser Ausführungsform wird ein Metall, das eine höhere Festigkeit als ein Kunstharz aufweist, für die Verstärkungsplatte 30 benutzt und daher kann die Festigkeit einfach dadurch sichergestellt werden, dass die Verstärkungsplatte 30 nur an der Seite des Jochs 20 vorgesehen ist, die der Seite der Zähen 10 gegenüberliegt. Außerdem reicht es aus, nur die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander zu befestigen. Daher kann, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Ankerkern 1 und die Spulen vollständig aus Harz gegossen sind, ein Einfluss des Drucks und ähnlichem, der auf den Ankerkern 1 und die Spulen wirkt, auf einen Bereich (nahe Bereiche, in denen die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander befestigt sind) des Ankerkerns 1 begrenzt werden. Ferner kann die Anbringfestigkeit stabil oberhalb eines bestimmten Niveaus gehalten werden. Im Fall des Harzgusses wirkt ein Harz als ein Verstärkungselement zum Aufrechterhalten der Festigkeit. In dem Ankerkern 1 kann andererseits ein Metall als ein Verstärkungselement wirken und daher kann die Dicke des Verstärkungselements reduziert werden.
Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel des Verbindens der Zähne 10 und der Verstärkungsplatte 30 aneinander beschrieben. Z. B. sind die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 metallurgisch aneinander z. B. durch Verschweißen befestigt. In dem Beispiel, das in 2 dargestellt ist, weist die Verstärkungsplatte 30 die Löcher 31 auf, durch welche die Zähne 10 in der Axialrichtung eingeführt sind. Die Löcher 31 sind durch die Verstärkungsplatte 30 hindurch in der Axialrichtung ausgebildet. In einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse P weist das Loch 31 z. B. eine längliche Form auf, deren Längsseite sich entlang der Radialrichtung erstreckt.
Die Zähne 10 sind so angeordnet, dass sie durch das Joch 20 und die Verstärkungsplatte 30 in der Axialrichtung durch die Durchgangslöcher 21 und die Löcher 31 hindurchdringen. 3 ist eine konzeptuelle Perspektivansicht des Ankerkerns, wenn von der Seite der Verstärkungsplatte 30 aus gesehen. Die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 sind aneinander durch Verschweißen von der anderen Seite (der Seite gegenüberliegend zu den Spulen) in der Axialrichtung befestigt. In dem Beispiel, das in 3 dargestellt ist, sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an einem außen offen liegenden Abschnitt (der Schweißabschnitt 40 in 3) an einer Grenze zwischen einem Axialende des Zahns 10 und des Lochs 31, die einander benachbart sind, verschweißt. Das Verschweißen zwischen den Zähnen 10 und der Verstärkungsplatte 30 behindert eine die Benutzung in einer Hochtemperaturumgebung und die Benutzung in einem Zustand, in dem sie mit einem Kühlmedium in Kontakt ist.
Das Verschweißen wird durch eine beliebige Schweißmethode erzielt und Beispiele davon weisen auf Gasschweißen, Lichtbogenschweißen, Elektroschlackeschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen, Feuerschweißen/Reibungsdruckschweißen/Explosionsschweißen und Hartlöten/Weichlöten. Insbesondere ist Laserschweißen bevorzugt, da sich aufgrund eines geringen Hitzeeintrags nur ein geringes Anschwellen aufgrund des Schweißens und ein kleiner Durchmesser der Schweißnaht ergibt. Plasmalichtbogenschweißen ist bevorzugt, da es ein präzises Schweißen darstellt. In einem Fall, in dem die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander durch Schweißen befestigt sind, ist es wünschenswert, dass die Verstärkungsplatte 30 aus einem Eisenmaterial oder einem nicht magnetischen rostfreien Stahl ausgebildet ist, der leicht zu schweißen ist. Die Zähne 10, welche die geschichteten magnetischen Stahlscheiben 101 aufweisen, können an der Verstärkungsplatte 30 angeschweißt werden.
In diesem Ankerkern 1 sind nicht dargestellte Spulen um die Zähne 10 gewunden und somit wird ein Anker ausgebildet. Diese Anker kann z. B. durch das folgende Verfahren zusammengebaut werden. Zunächst wird die Spule um jeden der mehreren Zähne 10 gewunden. Zu diesem Zeitpunkt wird z. B. ein isolierendes Papier oder ähnliches zwischen die Zähne 10 und die Spulen gewickelt. Dieses dient zur elektrischen Isolation der Spulen von den Zähnen 10, um dadurch einen Kurzschluss durch die Zähne zu verhindern. Dann werden die Zähne 10, welche die Spulen darum gewunden haben, durch die Durchgangslöcher 21 eingeführt, um somit das Joch 20 anzuordnen. Dann wird die Verstärkungsplatte 30 dem Joch 20 in der Axialrichtung von der Seite, die den Spulen gegenüberliegt, gegenübergelegt, und die Zähne 10 werden durch Löcher 31 eingeführt, um somit die Verstärkungsplatte 30 anzuordnen. Dann werden die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 miteinander durch Schweißen befestigt.
Somit werden die Spulen gewunden, bevor die Zähne 10 an dem Joch 20 oder der Verstärkungsplatte 30 angebracht werden, und daher ist es leicht, diese mit einer hohen Volumeneffizienz zu winden. Außerdem wird in diesem Verfahren, nachdem die Zähne 10 an dem Joch 20 angeordnet sind, die Verstärkungsplatte 30 angeordnet. Daher kann das Joch 20 einstückig in der Umfangsrichtung sein oder kann in der Umfangsrichtung geteilt sein. Jede dieser Formen ist verwendbar.
Jedoch ist das Verfahren nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Unter der Annahme, dass das Anbringen der Zähne 10 und der Verstärkungsplatte aneinander, das Winden der Spulen um die Zähne 10, und das Anordnen der Zähne 10 und des Jochs 20 aneinander jeweils als ein erster Schritt, ein zweiter Schritt und ein dritter Schritt definiert sind, ist jedes der folgenden Verfahren anwendbar. Z. B. kann das Zusammenbauen in der Reihenfolge des dritten Schritts, des ersten Schritts und des zweiten Schritts durchgeführt werden. Z. B. kann das Anordnen in der Reihenfolge des ersten Schritts, des dritten Schritts und des zweiten Schritts ausgeführt werden. In diesen Fällen wird der Schritt des Verschweißens vor dem zweiten Schritt des Windens der Spulen durchgeführt. Daher kann die Anker zusammengebaut werden, ohne dass Hitze, die durch das Verschweißen verursacht wird, auf die Spulen übertragen wird. Z. B. kann das Zusammenbauen in der Reihenfolge des dritten Schritts, des zweiten Schritts und des ersten Schritts durchgeführt werden. Jedoch ist es in einem Fall des Durchführens des ersten Schritts und des zweiten Schritts vor dem dritten Schritt nötig, das Joch 20 in der Umfangsrichtung zu unterteilen und es zwischen die Verstärkungsplatte 30 und die Spulen von der inneren Umfangsseite oder der äußeren Umfangsseite einzuführen.
4 und 6 sind Diagramme, welche Beispiele der Schweißabschnitte zwischen dem Zahn und der Verstärkungsplatte zeigen. In 4 und 6 ist in einer Ebene, die von der anderen Seite in der Axialrichtung betrachtet wird, ein Teil dargestellt, der einem der Zähne 10 des Ankerkerns 1 entspricht.
In dem in 4 dargestellten Beispiel sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander um den gesamten Umfang des Zahns 10 herum verschweißt, wenn von der anderen Seite in der Axialrichtung betrachtet. Beim Schweißabschnitt 40 ist eine Anbringkraft zum Befestigen des Zahns 10 an der Verstärkungsplatte 30 relativ stark. Beim Schweißabschnitt 40 sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander in der Schichtrichtung der magnetischen Stahlscheiben 101 verschweißt. Anders gesagt sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an Abschnitten zwischen einzelnen der magnetischen Stahlscheiben 101 verschweißt. Daher sind das Befestigen der magnetischen Stahlscheiben aneinander und das Befestigen des Zahns 10 an der Verstärkungsplatte 30 durch das Schweißen in dem Schweißabschnitt 40 erzielt worden. Vom Gesichtspunkt des Befestigens der magnetischen Stahlscheiben 101 aneinander ist es nicht nötig, dass sich das Schweißen um den gesamten Umfang des Zahns 10 herum erstreckt, und daher genügt es letztendlich, dass der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an Abschnitten zwischen einzelnen der magnetischen Stahlscheiben 101 verschweißt sind. Das Verschweißen muss nicht kontinuierlich sein und es kann auch eine punktweise Verschweißung an Punkten entlang des gesamten Umfangs durchgeführt werden, an denen Oberflächen der magnetischen Stahlscheiben 101, die in dem Zahn 10 enthalten sind, miteinander in Kontakt sind.
Hierbei wird in dem Schweißabschnitt 40, der in 4 dargestellt wird, das Schweißen auch an einem Umfangsende des Zahns 10 durchgeführt. Das Schweißen führt zu einer thermischen Dehnung in dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30. Es kann berücksichtigt werden, dass, wenn die thermische Dehnung auch an der Seite des Jochs 20 (und insbesondere in der Nähe einer Grenze zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung) auftritt, sich die magnetischen Eigenschaften in der Nähe der Grenze zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung verschlechtern. Eine solche Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften wird nicht bevorzugt, da ein Bereich in der Nähe der Grenze zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung einen magnetischen Flusspfad bildet.
In dem in 5 dargestellten Beispiel sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an beiden radialen Enden des Zahns 10 verschweißt. Anders gesagt sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an einem inneren Umfangsseitenteil und einem äußeren Umfangsseitenteil der Grenze zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 verschweißt und sind nicht aneinander in der Nähe eines Umfangsteils der Grenze zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 verschweißt. Bei diesem Schweißabschnitt 40 tritt, selbst wenn eine thermische Dehnung aufgrund des Verschweißens auch an der Seite des Jochs 20 auftritt, eine Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften nur selten in der Nähe des Umfangsteils der Grenze zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 auf.
In dem in 6 dargestellten Beispiel sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an den vier Ecken (die vier Ecken des Lochs 31) des Zahns 10 verschweißt, wenn von der anderen Seite in der Axialrichtung betrachtet. In diesem Schweißabschnitt 40 können der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander mit einem relativ kleinen Schweißabschnitt verschweißt sein. Da das Schweißen nicht in der Nähe eines Umfangsteils der Grenze zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 angebracht wird, tritt, auch wenn eine thermische Dehnung aufgrund des Verschweißens auch an der Seite des Jochs 20 auftritt, eine Verschlechterung in den Magnetische Eigenschaften selten in der Nähe des Umfangsteils der Grenze zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 auf. Außerdem ist, da die vier Ecken des Zahns 10 fest sind, die Position des Zahns 10 eindeutig bestimmt.
7 stellt eine andere konzeptuelle Konfiguration als Beispiel des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchgeht und sich entlang der Radialrichtung erstreckt, dar. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist das Loch 31 nicht durch die Verstärkungsplatte 30 hindurch ausgebildet. Das Loch 31 öffnet sich an der Seite des Jochs 20 in der Axialrichtung. Der Zahn 10 ist in das Loch 31 entlang der Axialrichtung eingeführt und ein Ende des Zahns 10 wird in Kontakt mit einer Grundoberfläche des Lochs 31 gebracht. In diesem Ankerkern 1 sind der Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 miteinander in dem Schweißabschnitt 40 verschweißt, an dem das eine axiale Ende des Zahns 10 in Kontakt mit der Grundoberfläche des Lochs 31 ist. Dieses Verschweißen kann dadurch erzielt werden, dass beim Schweißabschnitt 40 die Verstärkungsplatte 30 von deren anderer Seite in der Axialrichtung z. B. durch Laserschweißen aufgeschmolzen wird. Bei der Position, an der das Loch 31 existiert, wird die externe Dicke der Verstärkungsplatte 30 so gewählt, dass sie hinreichend geringer ist als eine Dicke, welche das Laserschweißen behindert.
8 ist eine Draufsicht des Ankerkerns der 7, wenn er von der anderen Seite in der Axialrichtung betrachtet wird. Der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 sind miteinander entlang der Schichtrichtung innerhalb des Zahns 10 verschweißt. Anders gesagt sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander an Abschnitten zwischen einzelnen der magnetischen Stahlscheiben 101 verschweißt. Daher kann auch ein Verbinden der magnetischen Stahlscheiben 101 aneinander erzielt werden. In dem in 8 dargestellten Beispiel sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander am Mittelpunkt des Zahns 10 mit Bezug auf die Umfangsrichtung verschweißt. Die Magnetflüsse, die in dem Zahn 10 in der Axialrichtung fließen, werden an einer Position, an der dieser in Kontakt mit dem Joch 20 gelangt, dazu gebracht, in zwei entgegengesetzte Richtungen der Umfangsrichtung zu fließen. D. h. in einem Abschnitt des Zahns 10, der in dem Joch 20 eingebettet ist, ist der Betrag der Magnetflüsse, der in dem Umfangsmittelpunkt des Zahns 10 fließt, auf der Seite der Verstärkungsplatte 30 gering. Demgemäß wird, auch wenn eine thermische Dehnung aufgrund des Schweißens auch in dem Abschnitt des Zahns 10, der in das Joch 20 eingebettet ist, auftritt, eine Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften aufgrund des Schweißabschnitts 40 nur selten auftreten.
Hierbei wird bei dem Zahn 10 ein Abschnitt, um den die Spule gewunden ist, als ein Spulenwindungsabschnitt 10a bezeichnet, ein Abschnitt, der in das Joch 10 eingebettet ist, als ein Jocheinbettabschnitt 10b bezeichnet und ein Abschnitt, der in die Verstärkungsplatte 30 eingebettet ist, als ein Verstärkungsplatteneinbettabschnitt 10c bezeichnet.
In dem in 1 bis 3 dargestellten Beispiel weist, wenn es in der Axialrichtung betrachtet ist, ein Spulenwindungsabschnitt 10a eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt auf, während der Jocheinbettabschnitt 10b und der Verstärkungsplatteneinbettabschnitt 10c längliche Formen aufweisen.
Die mehreren Zähne 10 sind so angeordnet, dass die Trapezform des Spulenwickelabschnitts 10a ihre obere Grundfläche (kleiner als die untere Grundfläche) so angeordnet hat, dass sie zu der Seite der Drehachse P zeigt. Dies kann das Verhältnis zwischen der Fläche, die von der Spule belegt wird, und der Fläche zwischen den Zähnen 10, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, wenn in der Axialrichtung betrachtet, vergrößern. Dies trägt zum Verkleinern oder einer erhöhten Effizienz der Anker bei.
Sowohl der Jocheinbettabschnitt 10b als auch das Durchgangsloch 21 des Jochs 20 weisen eine längliche Form auf, wenn in der Axialrichtung betrachtet. In einem Fall, in dem die Zähne 10 aus magnetischen Stahlscheiben 101 ausgebildet sind, ist eine Abmessungsgenauigkeit der Zähne 10 vergleichweise gut in einer Richtung (in diesem Fall der Umfangsrichtung) senkrecht zu der Schichtrichtung. Auch tritt, da der Jocheinbettabschnitt 10b eine längliche Form aufweist, keine Stufe auf. Daher kann, auch wenn es einen Abmessungsfehler in der Länge der Zähne 10 in der Schichtrichtung gibt, eine Lücke zwischen den Zähnen 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung verringert werden. Dieses ermöglicht es, dass die Magnetflüsse erfolgreich von den Zähnen 10 zu dem Joch 20 fließen.
9 zeigt einen Umfangsquerschnitt des Ankerkerns der 1 bis 3, die an einer Position, welche durch den Zahn hindurchtritt, geschnitten ist. Die Breite des Verstärkungsplatteneinbettabschnitt 10c in der Umfangsrichtung ist kleiner als die Breite des Spulenwindungsabschnitts 10a und des Jocheinbettabschnitts 10b in der Umfangsrichtung. Der Verstärkungsplatteneinbettabschnitt 10c ist am Mittelpunkt des Zahns 10 in der Umfangsrichtung angeordnet. Daher ist an beiden Seiten des Zahns 10 in der Umfangsrichtung eine Grenzfläche 30a zwischen der Verstärkungsplatte 30 und dem Zahn 10 senkrecht zu der Axialrichtung ausgebildet. In dieser Struktur werden die Magnetflüsse, die in dem Zahn 10 in der Axialrichtung fließen, dazu gebracht, zu dem Joch 20 hin im Gegensatz zu der Verstärkungsplatte 30 hin zu fließen. Dies liegt daran, dass während die Magnetflüsse, die in dem Zahn 10 in der Axialrichtung fließen, dann in dem Joch 20 in zwei entgegengesetzte Richtungen der Umfangsrichtung (Pfeile in 9) fließen, die Grenzfläche 30a als eine Magnetbarriere in der Axialrichtung an beiden Umfangsseiten des Zahns 10 wirkt. Das Vorhandensein der Grenzfläche 30a erschwert es, dass die Magnetflüsse aus der Grenzfläche 30a in die Verstärkungsplatte 30 fließen. Somit sind die Magnetflüsse wahrscheinlich, dass sie entlang der Grenzfläche 30a zu der Seite des Jochs 20 fließen.
Das Joch 20 ist aus magnetischen Stahlscheiben 201, die in der Axialrichtung geschichtet sind, ausgebildet. Die magnetische Stahlscheibe 201 ist durch Stanzen einer vorher festgelegten magnetischen Stahlscheibe in die Form des Jochs 20 in der Axialrichtung ausgebildet. Obwohl eine magnetische Stahlscheibe normalerweise oberflächenbehandelt ist, wird keine Oberflächenbehandlung an einem Abschnitt, der in der Axialrichtung gestanzt ist (eine Oberfläche 20b, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt), aufgebracht. Eine solche Oberflächenbehandlung erhöht einen Magnetwiderstand. D. h. in dem Joch 20 ist ein Magnetwiderstand in der Oberfläche 20b senkrecht zu der Axialrichtung geringer als ein Magnetwiderstand in der Oberfläche 20a, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt.
Die Breite des Spulenwindungsabschnitts 10a in der Umfangsrichtung ist kleiner oder gleich der Breite des Jocheinbettabschnitts 10b in der Umfangsrichtung. Daher erfahren die Magnetflüsse, die von dem Zahn 10 zu dem Joch 20 fließen, während sie entlang der Oberfläche 20b des Jochs, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt, fließen, einen geringeren Magnetwiderstand, ohne dass sie die Oberfläche 20a senkrecht zu der Axialrichtung queren. D. h. der Fluss der Magnetflüsse wird kaum behindert.
Obwohl in dieser ersten Ausführungsform Verschweißen als ein Beispiel eines metallurgischen Befestigens beschrieben wird, ist dies nicht beschränkend. Z. B. können die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander durch Verbinden durch versintern befestigt werden. 10 zeigt eine konzeptuelle Konfiguration als Beispiel des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchgeht und sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt.
Der Zahn 10 ist aus einem Massekern ausgebildet, der erhalten wird, indem eine Mischung aus einem pulverisierten Metall (wie z. B. Eisen) und einem Isoliermaterial (wie z. B. einem Harz) geformt wird. Die Verstärkungsplatte wird aus einem Sintermetall hergestellt, das durch Versintern und Formen eines Pulvermetalls (wie z. B. Eisen oder rostfreiem Stahl) erhalten wurde. Die Zähne 10 und die Verstärkungsplatte 30 sind miteinander durch Verbinden durch Versintern befestigt. Dieses Verbinden durch Versintern behindert auch nicht die Verwendung in einer Hochtemperaturumgebung und die Verwendung in einem Zustand in Kontakt mit einem Kühlmedium.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform wird eine mechanische Befestigung beschreiben, während die metallurgische Befestigung als ein Beispiel des Befestigens in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Eine Perspektivansicht, die eine konzeptuelle Konfiguration als Beispiel eines Ankerkerns gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, ist derjenigen in 1 identisch. 11 zeigt eine konzeptuelle Konfiguration als Beispiel des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Radialrichtung erstreckt. In 11 ist eine Spule 50, die um den Zahn 10 gewunden ist, mit Strichlinien mit abwechselnden langen und zwei kurzen Strichen dargestellt.
Der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 sind miteinander durch formschlüssige Befestigung (z. B. Verpressen, Aufschrumpfen, Kühlpassen oder ähnlichen) befestigt. Durch ein solches Einpassen ist der Zahn 10 an der Verstärkungsplatte 30 ähnlich zu der ersten Ausführungsform befestigt und daher kann die axiale Position des Zahns 10 unabhängig von der Festigkeit des Jochs 20 festgelegt werden. Daher kann, auch wenn eine hinreichende Festigkeit nicht nur durch das Joch 20 erzielt wird, ein Verschieben des Zahns 10 gegen die Schubkraft unterdrückt werden. Außerdem kann, da der Zahn 10 und die Metallverstärkungsplatte 30 mechanisch aneinander befestigt sind, die Benutzung in einer heißen Umgebung oder die Benutzung in einem hermetischen Kompressorelektromotor (z. B. einer Klimaanlage, einer Kühlanlagen oder ähnlichen) in Kontakt mit einem Kühlmedium erleichtert werden.
In dem in 11 dargestellten Beispiel ist der Zahn 10 aus der magnetischen Stahlscheibe 101 ausgebildet. Bei der Verstärkungsplatte 30 ist eine Vorspannstruktur zum Vorspannen des Zahns 10 von außen nach innen in der Schichtrichtung (in diesem Fall der Radialrichtung) vorgesehen. Als ein Ergebnis werden die magnetischen Stahlscheiben 101 gedrückt und somit kann ein Abmessungsfehler im Zahn 10 in der Schichtrichtung ausgeglichen werden, wodurch eine Kontakteigenschaft zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 verbessert wird. Somit kann eine Befestigungskraft aufgrund des Presspassens verbessert werden.
In einem spezifischeren Beispiel weist die Verstärkungsplatte 30 ein Element 32, das dem Joch in der Axialrichtung gegenüberliegt, und ein Element 33, das von dem Element 32 weg gebogen ist und sich in der Axialrichtung erstreckt, auf.
Das Element 33 ist zwischen den Zahn 10 und dem Joch 20 in der Schichtrichtung der magnetischen Stahlscheiben 101 eingefügt. Das Element 33 ist so geneigt, dass es näher an dem Zahn 10 an einer Position ist, die weiter entfernt von dem Element 32 ist. Z. B. kann das Element 33 einfach als ein Träger, der ein Ende davon an der Seite des Elements 32 befestigt hat, verwirklicht werden. Aufgrund des Vorhandenseins des Zahns 10 ist das Element 33 (Balken) zu dem Element 32 hin deformiert, um den Zahn 10 in der Schichtrichtung aufgrund dieser elastischen Deformation zu drücken. Solch eine Form der Verstärkungsplatte 30 kann leicht z. B. durch Gießen, Versintern und Drehen erzielt werden.
12 zeigt ein anderes konzeptuelles Beispiel eines Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Radialrichtung erstreckt. Im Vergleich zu dem Ankerkern, der in 11 dargestellt ist, sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 miteinander durch Presspassen befestigt und auch miteinander durch Verschweißen befestigt.
In dem in 11 dargestellten Beispiel ist das Element 33 zu der Seite des Zahns 10 hin geneigt, während es sich von dem Element 32 zu einer Seite (Seite der Spule) in der Axialrichtung erstreckt. Als ein Ergebnis ist eine Lücke zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 auf der anderen Seite (derjenigen der Spule 50 gegenüberliegenden Seite) in der Axialrichtung ausgebildet. Daher kann es schwierig sein, den Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 von der anderen Seite in der Axialrichtung zu verschweißen. Natürlich kann Verschweißen auch von der einen Seite in der Axialrichtung ausgeführt werden. Jedoch behindert, wenn der Zahn 10 in das Loch 31 der Verstärkungsplatte 30 eingeführt wird, nachdem die Spule 50 um den Zahn 10 gewunden wurde, die Spule 50 das Verschweißen des Zahns 10 und der Verstärkungsplatte 30 von der einen Seite in der Axialrichtung. In einem solchen Fall ist das Verschweißen von der anderen Seite in der Axialrichtung nötig.
Somit wird in dem in 12 dargestellten Beispiel die magnetische Stahlscheibe 101, die an jedem Ende in der Schichtrichtung angeordnet ist, entlang der Verstärkungsplatte 30 an der anderen Seite in der Axialrichtung gebogen. Das Verschweißen wird in dem Schweißabschnitt 40 ausgeführt, an dem die magnetische Stahlscheibe 101 und die Verstärkungsplatte 30 nahe beieinander angeordnet sind. Da die magnetische Stahlscheibe 101 so gebogen ist, dass sie sich entlang der Verstärkungsplatte 30 erstreckt, kann eine Lücke zwischen der magnetischen Stahlscheibe 101 und der Verstärkungsplatte 30 verkleinert werden und somit wird das Verschweißen von diesen erleichtert.
Die gebogene magnetische Stahlscheibe 101 ist in der Axialrichtung in Kontakt mit der Verstärkungsplatte 30 (und insbesondere mit dem Element 33). Als ein Ergebnis ist der Zahn 10 mit der Verstärkungsplatte 30 in der Axialrichtung arretiert. Dies kann außerdem ein Verschieben des Zahns 10 zu der einen Seite in der Axialrichtung unterdrücken.
13 zeigt ein anderes konzeptuelles Beispiel eines Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Radialrichtung erstreckt. In dem in 13 dargestellten Beispiel sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander durch Presspassen befestigt und auch aneinander durch Verschweißen befestigt. Jedoch erstreckt sich im Vergleich zu dem Ankerkern, der in 12 dargestellt ist, das Element 33 von dem Element 32 zu der anderen Seite in der Axialrichtung. Das Element 33 ist so geneigt, dass es näher an dem Zahn 10 an einer Position ist, die weiter entfernt von dem Element 32 ist. Dieses führt zu einer hohen Kontakteigenschaft des Zahns 10 und der Verstärkungsplatte 30 an der anderen Seite in der Axialrichtung. Daher kann ein Verschweißen leicht von der anderen Seite ausgeführt werden. In 13 wird das Verschweißen nicht an einer Ecke 33a des Elements 33 ausgeführt, die dem Zahn 10 am nächsten ist. Ähnlich zu 12 ist die magnetische Stahlscheibe 101, die an jedem Ende in der Schichtrichtung angeordnet ist, zu der Seite des Elements 33 gebogen und die gebogene magnetische Stahlscheibe 101 und das Element 33 sind verschweißt. Dies kann ferner ein Verschieben des Zahns 10 zu der einen Seite in der Axialrichtung unterdrücken.
Das Element 33 ist nicht zwischen den Zahn 10 und das Joch 20 eingefügt. Dies wird bevorzugt, wenn der Zahn 10 aus magnetischen Stahlscheiben ausgebildet ist, die in der Umfangsrichtung geschichtet sind. In einem Fall, in dem die magnetischen Stahlscheiben 101 in der Umfangsrichtung geschichtet sind, drückt eine Pressstruktur für die Verstärkungsplatte 30 den Zahn 10 in die Umfangsrichtung. Daher ist, gemäß den Beispielen, die in 11 und 12 dargestellt sind, das Element 33 zwischen den Zahn 10 und das Joch 20 in der Umfangsrichtung eingebettet. Dies verhindert den Fluss der Magnetflüsse von dem Zahn 10 zu dem Joch 20 in der Umfangsrichtung. Andererseits sind, gemäß dem in 13 gezeigten Beispiel, das Element 33 und der Zahn 10 zueinander in der Umfangsrichtung benachbart, das Element 33 ist aber nicht zwischen den Zahn 10 und das Joch 20 in der Umfangsrichtung eingebettet. Daher hindert das Element 33 nicht den Fluss der Magnetflüsse von dem Zahn 10 zu dem Joch 20 in der Umfangsrichtung.
14 zeigt eine beispielhafte Konfiguration des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Der Zahn 10 weist einen Ausnehmungsabschnitt 11 auf, der in eine Richtung (hier die Umfangsrichtung) senkrecht zu der Drehachse P offen ist.
Die Verstärkungsplatte 30 weist eine Pressstruktur auf, welche den Zahn 10 in der Richtung (hier die Umfangsrichtung) drückt, in welcher der Ausnehmungsabschnitt 11 offen ist. In dem in 14 dargestellten Beispiel weist die Verstärkungsplatte 30 die Elemente 32 und 33 auf. Die Elemente 32 und 33 sind identisch zu den Elementen 32, 33, die mit Bezug auf 13 beschrieben wurden. Das Element 33 greift mit dem Ausnehmungsabschnitt 11 in der Umfangsrichtung ein. Um eine solche Struktur auszubilden, ist der Zahn 10 in das Loch 31 der Verstärkungsplatte 30 eingeführt. Ein Ende des Zahns 10 an der Seite der Verstärkungsplatte 30 bezüglich dem Ausnehmungsabschnitt 11 ist in das Loch 31 eingeführt, während es das Element 33 zu der Seite des Elements 32 hin ausdehnt. Als ein Ergebnis ist das Element 32 elastisch deformiert und ferner gebogen. Wenn der Ausnehmungsabschnitt 11 die Position des Elements 33 in der Axialrichtung erreicht, schrumpft das expandierte Element 33 in der Umfangsrichtung aufgrund der elastischen Rückstellung und tritt mit dem Ausnehmungsabschnitt 11 in Eingriff. Demgemäß sind der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 miteinander befestigt, um somit den Zahn 10 daran zu hindern, aus der Verstärkungsplatte 30 hinaus zu geraten.
15 zeigt eine andere konzeptuelle Konfiguration als Beispiel des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Im Vergleich zu dem in 14 dargestellten Ankerkern ist die Vorspannstruktur anders. Diese Vorspannstruktur wird durch ein Loch 34, das in der Verstärkungsplatte 30 vorgesehen ist, implementiert. Eine genauere Beschreibung ist wie folgt.
Der Zahn 10 wird durch das Loch 31, das in der Verstärkungsplatte 30 vorgesehen ist, eingeführt, und in dem Loch 31 greift der Ausnehmungsabschnitt 11 mit der Verstärkungsplatte 30 in der Umfangsrichtung ein. Die Verstärkungsplatte 30 weist ein Loch 34 auf, das dem Loch 31 in der Umfangsrichtung benachbart ist. Die Löcher 31 und 34 sind voneinander in der Umfangsrichtung beabstandet. Es ist auch zu erkennen, dass das Loch 34 an einer dem Ausnehmungsabschnitt 11 in der Umfangsrichtung benachbarten Position vorgesehen ist. In einer solchen Verstärkungsplatte 30 ist, an einer Position, in der das Loch 34 vorhanden ist, die axiale Dicke der Verstärkungsplatte 30 durch das Loch 34 reduziert. Daher wird die Festigkeit eines Abschnitts, der dem Loch 34 in der Axialrichtung benachbart ist, verringert, um somit die elastische Deformation der Verstärkungsplatte 30 in der Umfangsrichtung in der Nähe des Lochs 31 zu erleichtern.
16 zeigt eine andere beispielhafte konzeptuelle Konfiguration des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Im Vergleich zu dem in 15 dargestellten Ankerkern ist das Loch 34 an einer Seite in der Axialrichtung offen. In der Verstärkungsplatte 30 ist ein Abschnitt, der an der Seite des Zahns 10 bezüglich dem Loch 34 angeordnet ist, leicht als ein Träger erkennbar, bei dem ein Ende davon abgestützt ist, und wobei dieser Abschnitt von außen nach innen zu dem Zahn in der Umfangsrichtung aufgrund einer elastischen Verformung des Trägers vorgespannt ist. Auch wird in einem Abschnitt, der dem Loch 34 in der Axialrichtung benachbart ist, ähnlich zu 15, eine elastische Deformation in der Umfangsrichtung leicht erzeugt. Die Öffnung kann zu der anderen Seite in der Axialrichtung sein.
Die mit Bezug auf 14 bis 16 beschriebene Vorspannstruktur kann auch als eine Vorspannstruktur zum Absorbieren des Abmessungsfehlers in der Schichtrichtung, die mit Bezug auf 11 bis 13 beschrieben wurde, benutzt werden.
Dritte Ausführungsform
Eine Perspektivansicht, welche eine als Beispiel gedachte Konzeptuelle Konfiguration einer dritten Ausführungsform darstellt, ist derjenigen in 1 identisch. In der dritten Ausführungsform sind die Zähne 10 und der Verstärkungsplatte 30 auch aneinander gemäß der Methode, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, befestigt. In der vorliegenden Beschreibung wird ein Ankerkern, bei dem die Zähne und die Verstärkungsplatte 30 aneinander durch Verschweißen befestigt sind, als ein Beispiel genommen.
17 zeigt eine andere, als Beispiel gedachte konzeptuelle Konfiguration des Ankerkerns in einem Querschnitt, der durch den Zahn hindurchtritt und sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt. Die Umfangsbreite des Spulenwindeabschnitts 10a ist größer als die Umfangsbreite des Jocheinbettabschnitts 10b. Anders gesagt wirkt der Zahn 10 mit der Verstärkungsplatte 30 zusammen, um das Joch 20 dazwischen in der Axialrichtung einzubetten. Somit ist dadurch, dass der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 aneinander befestigt sind, das Joch 20 zwischen dem Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 eingefügt und auch befestigt. Anders gesagt ist das Joch 20 zwischen dem Zahn 10 und der Verstärkungsplatte 30 in der Axialrichtung eingebettet. Daher ist es nicht nötig, einen Befestigungsabschnitt zur Verfügung zu stellen, der dazu dient, das Joch 20 an dem Zahn 10 oder an der Verstärkungsplatte 30 zu befestigen und somit können die Herstellungskosten verringert werden. Wenn das Joch 20 aus den magnetischen Stahlscheiben 201 ausgebildet ist, kann das Befestigen des Zahns 10 und der Verstärkungsplatte 30 aneinander auch zum Befestigen der magnetischen Stahlscheiben 201 aneinander dienen.
Hierbei quert, da der Zahn 10 und das Joch 20 einander in der Axialrichtung gegenüberliegen, der Fluss der Magnetflüsse in dem Zahn 10 die Oberfläche des Jochs 20, die senkrecht zu der Axialrichtung ist. Als ein Ergebnis wird der Fluss der Magnetflüsse gestört. Insofern ist es wünschenswert, dass die Fläche eines Abschnitts des Jochs 10, der in Kontakt mit dem Joch 20 ist, in der Axialrichtung gering ist. Z. B. ist 18 eine Draufsicht des Ankerkerns 1, der in 17 gezeigt ist, wie in der Axialrichtung gesehen. Hierbei ist in 18 eine Flanschform des Zahns 10 nicht dargestellt. In einem Beispiel, das in 18 dargestellt ist, weist bei dem Spulenwindeabschnitt 10a nur ein Abschnitt an der unteren Grundseite mit der maximalen Umfangsbreite weist eine Breite auf, die größer ist als die Breite des Jocheinbettabschnitts 10b. Dies kann ein Behindern des Flusses der Magnetflüsse unterdrücken, wohingegen der Zahn 10 und die Verstärkungsplatte 30 das Joch 20 befestigen, indem sie das Joch 20 zwischen diesen in der Axialrichtung einbetten.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform wird die Form der Zähne 10 beschrieben. 19 zeigt die Form eines Teils des Ankerkerns 1, wie entlang der Axialrichtung gesehen. Der Jocheinbettabschnitt 10b weist eine im Wesentlichen trapezförmige Form auf. In einem Beispiel, das in 19 gezeigt ist, ist der Jocheinbettabschnitt 10b so angeordnet, dass die obere Grundfläche und die untere Grundfläche der Trapezform des Jocheinbettabschnitts 10b in der Umfangsrichtung sein können. Die obere Grundfläche ist an der inneren Umfangsseite bezüglich der unteren Grundfläche angeordnet.
Das Durchgangsloch 21, das in dem Joch 20 ausgebildet ist, weist eine Form auf, die in der radialen Richtung offen ist und zu der Form des Jocheinbettabschnitts 10b passt. In dem in 19 dargestellten Beispiel weist das Durchgangsloch 21 eine Form auf, die zu der inneren Umfangsseite in der Radialrichtung offen ist und sich entlang der flachen Seite des Jocheinbettabschnitts 10b erstreckt, wenn entlang der Axialrichtung betrachtet.
In dem Jocheinbettabschnitt 10b und dem Durchgangsloch 21 werden, indem der Zahn 10 an die innere Umfangsseite in der Radialrichtung gedrückt wird, der Jocheinbettabschnitt 10b und das Joch 20 in engen Kontakt miteinander gebracht. Somit kann eine Lücke zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung reduziert werden und somit wird der Fluss der magnetischen Flüsse zwischen diesen kaum gestört.
In dem in 19 gezeigten Bespiel weist das Joch 20 eine Vorspannstruktur 22 auf, welche den Zahn 10 von der unteren Grundflächenseite des Jocheinbettabschnitts 10b zu der oberen Grundflächenseite von diesem vorspannt. Die Vorspannstruktur wird z. B. durch ein Anwenden der Vorspannstruktur, die mit Bezug auf 14 bis 16 beschrieben wurde, erzielt. In 19 ist die Vorspannstruktur der 15 als ein Beispiel dargestellt. Insbesondere weist das Joch 20 einen Vorsprung 23 auf, der zu dem Zahn 10 in der Radialrichtung des Lochs 31 hervorragt und ein Loch 24 ist innerhalb des Vorsprungs vorgesehen. Aufgrund einer solchen Vorspannstruktur ist, wenn der Zahn 10 innerhalb des Jochs 20 angeordnet ist, indem er durch dieses hindurch eingeführt ist, der Zahn 10 zu der inneren Umfangsseite in der Radialrichtung vorgespannt, wodurch die Lücke zwischen dem Zahn 10 und dem Joch 20 in der Umfangsrichtung verringert wird.
Fünfte Ausführungsform
20 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Kompressors zeigt, bei dem ein Elektromotor mit dem Ankerkern gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform angewandt wird. Ein in 20 dargestellter Kompressor ist ein Hochdruck-kuppelartiger Drehkompressor. Z. B. wird HFC (Hydrofluorkohlenstoff), Kohlendioxid oder ähnliches als ein Kühlmedium für diese eingesetzt.
Der Kompressor beinhaltet einen geschlossenen Behälter C10, einen Kompressormechanismus C40 und einen Elektromotor 300. Der Kompressormechanismus C40 ist innerhalb des geschlossenen Behälters C10 angeordnet. Der Elektromotor 300 ist innerhalb des geschlossenen Containers C10 und an der oberen Seite des Kompressormechanismus C40 angeordnet. Hierbei bedeutet die obere Seite die obere Seite entlang einer zentralen Achse des geschlossenen Behälters C10 unabhängig davon, ob die zentrale Achse des geschlossenen Behälters C10 in Bezug auf eine Horizontalebene geneigt ist.
Der Elektromotor 300 treibt den Kompressormechanismus C40 über eine Drehachsenwelle C50 an. Der Elektromotor 300 weist einen Anker 100, welcher den Ankerkern 1, der in einem beliebigen unter den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurde, und die Spule 50, ein Feldelement 200 und einen Stator 400 ohne Spule auf. Die Anker 100 ist an dem geschlossenen Behälter C10 befestigt und wirkt als ein Stator und das Feldelement 200 ist an einer Drehwelle 50 befestigt und wirkt als ein Rotor.
Das Feldelement 200 weist die Feldmagnete 202, den Magnetkörper 201 und einen Magnetkörper 203 auf. Die Feldmagnete 202 sind ringförmig um die Welle C50 angeordnet. Die Magnetkörper 201 sind so angeordnet, dass sie dem Feldmagnet 202 in der Axialrichtung auf der Seite der Anker 100 überlagert sind. Der Magnetkörper 201 reduziert einen Verlust, der durch Wirbelströme verursacht wird, und auch eine Demagnetisierung des Feldmagneten 202. Der Magnetkörper 203 ist so angeordnet, dass er den Feldmagneten 202 in der Axialrichtung an der Seite gegenüberliegend zu den Magnetkörpern 201 überlagert wird. Der Magnetkörper 203 ist in der Umfangsrichtung kontinuierlich. Der Magnetkörper 203 schließt einen Teil der Magnetflüsse zwischen den Feldmagneten 202, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, kurz und reduziert somit eine Schubkraft, die auf das Feldelement 200 in der Axialrichtung wirkt.
Der Stator 400 ist mit einem vorher festgelegten Abstand auf der Seite des Feldelements 200, welche der Anker 100 gegenüberliegt, angeordnet und ist an dem geschlossenen Behälter C10 befestigt. Der Stator 400 wirkt als ein Joch des Feldelements 200 zum Reduzieren einer Antriebskraft, die auf den Elektromotor 300 in der Axialrichtung wirkt.
Ein Zuführrohr C30 ist mit einer Seite eines unteren Abschnitts des geschlossenen Behälters C10 verbunden und ein Auslassrohr C20 ist mit einem oberen Abschnitt des geschlossenen Behälters C10 verbunden. Ein Kühlmediumgas (nicht dargestellt) wird durch das Einlassrohr C30 dem geschlossenen Behälter C10 zugeführt und zu einer Ansaugseite des Kompressormechanismus C40 geleitet. Dieser Drehkompressor ist vom vertikalen Typ und weist einen Ölbehälter wenigstens auf einer unteren Seite des Elektromotors 300 auf.
Ein Hochdruckbereich H ist innerhalb des geschlossenen Behälters C10 definiert und der Hochdruckbereich H ist mit einem Hochdruckkühlmediumgas angefüllt, das von dem Kompressormechanismus C40 ausgegeben wird. Der Elektromotor 300 ist in dem Hochdruckbereich H angeordnet.
Eine äußere Umfangskante der Verstärkungsplatte 30 ist an einer äußeren Umfangsseite im Vergleich zu dem Joch 20, wenn von der Drehwelle C50 gesehen, angeordnet und an dem geschlossenen Behälter C10 befestigt. Anders gesagt ist die Verstärkungsplatte 30 an dem geschlossenen Behälter C10 von der äußeren Seite befestigt, wenn von der Drehachse P aus gesehen. Z. B. sind die Verstärkungsplatte 30 und der geschlossene Behälter C10 aneinander durch Aufpressen (z. B. Aufschrumpfen) befestigt. Da eine solche Befestigung es nicht benötigt, dass das Joch 20 an dem geschlossenen Behälter C10 befestigt ist, tritt eine Spannung, die durch das Befestigen des Ankerkerns 1 an dem geschlossenen Behälter C10 verursacht wird, nicht leicht in dem Joch 20 auf. Daher kann eine Verschlechterung in den magnetischen Eigenschaften des Jochs 20 unterdrückt werden.
Die Verstärkungsplatte 30 kann sich in der Axialrichtung an der äußeren Umfangsseite des Jochs 20 erstrecken. D. h. die Verstärkungsplatte 30 ist in einer Schalenform ausgebildet, um somit teilweise oder vollständig das Joch 20 von der äußeren Umgebung davon zu bedecken. Dies kann die Kontaktfläche zwischen der Verstärkungsplatte 30 und dem geschlossenen Behälter C10 verbessern, um somit die Anbringkraft, die durch das Presspassen erzeugt wird, zu verbessern.
Der Kompressormechanismus C40 beinhaltet einen zylindrischen Hauptkörper C41, eine obere Kantenplatte C42 und eine untere Kantenplatte C45. Die obere Kantenplatte C42 und die untere Kantenplatte C45 sind jeweils an oberen und unteren Öffnungsende des Hauptkörpers C41 vorgesehen. Die Drehwelle C50 erstreckt sich durch die obere Kantenplatte C42 und die untere Kantenplatte C45 und ist in den Hauptkörper C41 eingesetzt. Die Drehachsenwelle C50 ist durch eine Lagerung C44, die an der oberen Kantenplatte C42 vorgesehen ist, und durch ein Lager C43, das an der unteren Kantenplatte C45 vorgesehen ist, drehbar gelagert.
Die Drehachse C50 weist einen Kurbelstift C47 innerhalb des Hauptkörpers C41 auf. Ein Kolben C48 wird in Eingriff mit dem Kurbelstift C47 betrieben. Eine Kompressionskammer C46 ist zwischen dem Kolben C48 und einem zugehörigen Zylinder ausgebildet. Der Kolben C48 dreht sich oder wird umgewälzt, während er vom Mittelpunkt weg bewegt wird, um das Volumen der Kompressionskammer C46 zu verändern.
Anschließend wird ein Betrieb des oben genannten Drehkompressors beschrieben. Ein Kühlmediumgas wird durch das Einlassrohr C30 zu der Kompressionskammer C46 zugeführt. Ein Elektromotor 300 betreibt den Kompressormechanismus C40, um das Kühlmediumgas zu komprimieren. Das komprimierte Kühlmediumgas wird zusammen mit einem Kühlöl (nicht dargestellt) von dem Kompressormechanismus C40 zu der oberen Seite des Kompressormechanismus C40 durch ein Auslassloch C49 transportiert, tritt ferner durch den Elektromotor 300 hindurch und wird zu der Außenseite des geschlossenen Behälters C10 durch das Auslassrohr C20 ausgegeben.
Das Kühlmediumgas und auch das Kühlöl bewegen sich oberhalb innerhalb des Elektromotors 300. Das Kühlmediumgas wird zu der oberen Seite des Elektromotors 300 geleitet, während sich das Kühlöl zu einer inneren Wand des geschlossenen Behälters C10 aufgrund einer Zentrifugalkraft, die durch das Feldelement 200 erzeugt wird, bewegt. Das Kühlöl lagert sich an der inneren Wand des geschlossenen Behälters C10 in einem Zustand von feinen Teilchen an, um somit verflüssigt zu werden und kehrt dann zu einer vorgelagerten Seite des Flusses des Kühlmediumgases in dem Elektromotor 300 aufgrund des Wirkens des Schwerkraft zurück.
21 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel eines Kompressors zeigt, in dem ein Elektromotor mit dem Ankerkern gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform eingesetzt wird.
In 21 ist der Anker an der Seite des Kompressormechanismus C40 des Feldelements 200 angeordnet.
Die Verstärkungsplatte 30 bildet einen Teil des Kompressormechanismus C40. In dem in 21 dargestellten Beispiel hat die Verstärkungsplatte 30 eine Funktion der oberen Kantenplatte C42. Anders gesagt sind die Zähne 10 an der oberen Kantenplatte C42 befestigt. Z. B. sind die Zähne 10 metallurgisch oder mechanisch befestigt. Das Befestigen kann durch eine beliebige der Methoden, die in der ersten bis vierten Ausführungsform beschrieben wurden, implementiert werden. Z. B. wird das Befestigen durch Presspassen mit der oberen Kantenplatte C42 erzielt.
Da die Verstärkungsplatte 30 und die obere Kantenplatte C42 durch ein einzelnes Element ausgeführt sind, ist es nicht nötig, eine spezielle Verstärkungsplatte oder eine spezielle obere Kantenplatte C42 zu benutzen. Daher können die Herstellungskosten verringert werden. Die Verstärkungsplatte C30 kann die Funktion des Hauptkörpers C41 haben. Insbesondere können die Zähne 10 metallurgisch oder mechanisch an dem Hauptkörper C41 befestigt sein. Auch in einem solchen Fall können die Herstellungskosten reduziert werden.
Obwohl die Erfindung im Detail beschrieben worden ist, ist die vorherige Beschreibung in allen Gesichtspunkten als Illustration zu verstehen und die vorliegende Erfindung ist nicht drauf beschränkt. Es ist zu bedenken, dass verschiedene Modifikationen, die nicht hierin dargestellt sind, vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Zähne
11: Ausnehmungsabschnitt
20: Joch
21: Durchgangsloch
30: Verstärkungsplatte
31, 34: Loch
33: Element
101, 102: Magnetische Stahlscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-28855 [0004]
JP 2007-28854 [0004]
WO 03/047069 [0004]

Claims

Ankerkern mit: mehreren Zähnen (10), die ringförmig um eine vorher festgelegte Achse (P) angeordnet sind; einem Joch (20), das mehrere Durchgangslöcher (21) aufweist, die in einer Radialrichtung um die Achse und in einer Axialrichtung entlang der Achse offen sind und durch welche die mehreren Zähne eingeführt sind, wobei das Joch (20) aus mehreren magnetischen Stahlscheiben (201), die in der Axialrichtung geschichtet sind, oder aus einem Massekern ausgebildet ist; und einer Metallplatte (30), die so angeordnet ist, dass sie dem Joch (20) in der Axialrichtung gegenüberliegt und an den mehreren Zähnen (10) befestigt ist.
Ankerkern nach Anspruch 1, bei dem jeder der mehreren Zähne (10) mehrere Magnetkörper (101) aufweist, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) geschichtet sind.
Ankerkern nach Anspruch 1, bei dem die Metallplatte (30) nicht-magnetisch ist.
Ankerkern nach Anspruch 3, bei dem die Metallplatte aus rostfreiem Stahl besteht.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die mehreren Zähne und die Metallplatte (30) nur an einem Ende der mehreren Zähne (10) in der Radialrichtung um die Achse (P) herum verschweißt sind.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) und die Metallplatte (30) um einen gesamten Umfang wenigstens eines der mehreren Zähne (10), wenn entlang der Achse (P) betrachtet, verschweißt sind.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) mehrere magnetische Platten (101) aufweist, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse geschichtet sind, und dieser wenigstens eine der mehreren Zähne und die Metallplatte (30) zwischen zwei benachbarten der mehreren magnetischen Platten verschweißt sind.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) das Joch (20) zusammen mit der Metallplatte (30) in der Axialrichtung einbettet.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) mehrere Magnetkörper (101) aufweist, die in einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) geschichtet sind, die Metallplatte (30) ein Loch (31), in das wenigstens einer der mehreren Zähne in der Axialrichtung eingeführt ist, und eine Vorspannstruktur (33) aufweist, die an einem Umfang des Lochs vorgesehen ist, wobei die Vorspannstruktur (33) den wenigstens einen der mehreren Zähne von außen nach innen in einer Schichtrichtung der mehreren Magnetkörper vorspannt.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem wenigstens einer der mehreren Zähne (10) einen Ausnehmungsabschnitt (11) aufweist, der in einer Richtung senkrecht zu der Achse (P) offen ist, die Metallplatte (30) ein Loch (31), in das der wenigstens eine der mehreren Zähne in der Axialrichtung eingeführt ist, und eine Vorspannstruktur aufweist, wobei die Vorspannstruktur den wenigstens einen der mehreren Zähne von außen nach innen in der Richtung vorspannt, um den wenigstens einen der mehreren Zähne in Eingriff mit dem Ausnehmungsabschnitt zu bringen.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, bei dem die mehreren Zähne (10) Massekerne sind, welche isolierende Materialien enthalten, wobei die Metallplatte (30) aus einem versinterten Metall ausgebildet ist und wobei die mehreren Zähne und die Metallplatte durch versintern verbunden sind.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine äußere Umfangskante der Metallplatte (30) an einer äußeren Seite des Jochs angeordnet ist, wenn von der Achse aus betrachtet, und die Metallplatte an einem vorher festgelegten Gehäuse (C10) von außen befestigt ist.
Ankerkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Metallplatte (30) ein Teil eines Kompressormechanismus (C44) ist.