DE112014007152T5

DE112014007152T5 - Elektrische Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112014007152T5
Application number: DE112014007152.8T
Authority: DE
Inventors: Tomoki Sagayama; Ryuichi Shimomura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2017-07-27
Also published as: CN107078575A; US10320252B2; JPWO2016075739A1; US20180233975A1; JP6359116B2; CN107078575B; WO2016075739A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, die das Auftreten von Schaden an einem Drehmomentwandler unterdrücken kann, während sie Erhöhungen in den radialen Abmessungen eines Rotors durch das Absorbieren von Lasten unterdrückt, die von einem Verbrennungsmotor herrühren, unter Verwendung einer Rotornabe, um Lasten zu reduzieren, die auf einen Drehmomentwandler wirken. Der Rotor der elektrischen Rotationsmaschine nach der vorliegenden Erfindung weist auf: einen zylindrischen Rotorkern, der durch Laminieren elektromagnetischer Stahlscheiben so hergestellt ist, dass er eine zylindrische Form hat, Magnete, die jeweils in mehreren Magnetaufnahmeöffnungen aufgenommen sind, die umfänglich so ausgebildet sind, dass sie axial durch eine äußere Umfangsseite des Rotorkerns hindurchgehen, wobei die Magnete an dem Rotorkern unter Verwendung eines Klebstoffs befestigt sind, und einem Rotorkern mit: einem zylindrischen Rotorring, der den Rotorkern hält, einem ringförmigen Anbringungsabschnitt, der mit der Kurbelwelle so verbunden ist, dass er koaxial an einem ersten axialen Ende innerhalb des Rotorrings vorgesehen ist, und einer Verbindungsplatte, welche den Rotorring und den Anbringungsabschnitt verbindet, und wobei die Verbindungsplatte so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu einem zweiten axialen Ende der Rotornabe hin konvex ist und die eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, die in Reihe mit einem Drehmomentwandler zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Hauptwelle eines Getriebes vorgesehen ist und die mechanische Leistung von dem Verbrennungsmotor zu dem Getriebe überträgt und betrifft insbesondere eine Rotornabenkonstruktion, die Verringerungen in der Steifigkeit und der Spannungsverteilung in einer Rotornabe erzielen kann.
Stand der Technik
In gewöhnlichen Übertragungsvorrichtung für mechanische Leistung in Hybridfahrzeugen sind ein Umformer und ein Drehmomentwandler in Reihe zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Hauptwelle eines Getriebes verbunden und laden eine Batterie und führen Energierückgewinnung durch regeneratives Bremsen durch, indem der Umformer als Generator fungiert, und starten den Verbrennungsmotor und unterstützen die Verbrennungsmotorleistung, indem der Umformer als ein Motor fungiert (siehe z.B. Patentdokument 1).
Jedoch ist in der gewöhnlichen Übertragungsvorrichtung für mechanische Leistung in Hybridfahrzeugen, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, da der Verbrennungsmotor, der Umformer und der Drehmomentwandler in Reihe in einer geraden Linie vorgesehen sind, der direkte Abstand vom Verbrennungsmotor zum Drehmomentwandler lang. Somit werden Lasten, die auf den Drehmomentwandler wirken, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, insbesondere die Lasten der Biegemomente, vergrößert und es gibt das Risiko, dass der Drehmomentwandler beschädigt wird.
In Anbetracht solcher Zustände wurden gewöhnliche Übertragungsvorrichtungen für mechanische Leistung in Hybridfahrzeugen vorgeschlagen, bei denen ein Drehmomentwandler innerhalb eines Rotors eines Umformers vorgesehen ist (siehe z.B. Patentdokument 2). In der gewöhnlichen Übertragungsvorrichtung für mechanische Leistung in Hybridfahrzeugen, die in Patentdokument 2 beschrieben wird, werden, da der direkte Abstand von dem Verbrennungsmotor zu dem Drehmomentwandler verkleinert werden kann, Lasten, die auf den Drehmomentwandler wirken, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, verringert, was das Auftreten von Schaden an dem Drehmomentwandler unterdrückt.
Zitationsliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift H5-30605
Patentdokument 2: Japanische Offenlegungsschrift 2003-70207

Darstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Es gab jedoch bei der gewöhnlichen Übertragungsvorrichtung für mechanische Leistung in Hybridfahrzeugen, die in Patentdokument 2 beschrieben wird, da der Drehmomentwandler in dem Rotor des Umformers vorgesehen ist, ein Problem, dass radiale Abmessungen des Rotors vergrößert werden, was die Größe des Umformers erhöht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Rotationsmaschine bereitzustellen, die das Auftreten von Schaden an einem Drehmomentwandler unterdrückt, während sie Vergrößerungen in den radialen Abmessungen eines Rotors in einer Konfiguration unterdrückt, in welcher der Rotor und der Drehmomentwandler in Reihe zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Hauptwelle eines Getriebes verbunden sind, indem sie Lasten absorbiert, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, unter Verwendung einer Rotornabe, um Lasten zu verringern, die auf den Drehmomentwandler wirken.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Rotor auf, der mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors so verbunden ist, dass er durch eine mechanische Leistung des Verbrennungsmotors in Drehung versetzt wird. Der Rotor weist auf: einen zylindrischen Rotorkern, der so hergestellt ist, dass er eine zylindrische Form hat, indem elektromagnetische Stahlscheiben laminiert werden, Magnete, die jeweils in mehrere Magnetaufnahmeöffnungen aufgenommen sind, die umfänglich so vorgesehen sind, dass sie axial durch eine äußere Umfangsseite des Rotorkerns hindurchgehen, wobei die Magnete an dem Rotorkern unter Verwendung eines Klebstoffs befestigt sind, und eine Rotornabe, welche aufweist: einen zylindrischen Rotorring, der den Rotorkern hält, einen ringförmigen Anbringungsabschnitt, der mit der Kurbelwelle so verbunden ist, dass er koaxial an einem ersten axialen Ende innerhalb des Rotorrings vorgesehen ist, und eine Verbindungsplatte, die den Rotorring und den Anbringungsabschnitt verbindet, und wobei die Verbindungsplatte so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu einem ersten axialen Ende oder einem zweiten axialen Ende der Rotornabe hin konvex ist und sie eine Dicke hat, die sich kontinuierlich oder diskontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite oder von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite verringert.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, da die Dicke der Verbindungsplatte sich kontinuierlich oder diskontinuierlich von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite oder von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite verringert, eine Seite der Verbindungsplatte in der Nähe des Rotorrings oder eine Seite in der Nähe des Anbringungsabschnitts einen dünnsten Abschnitt. Wenn Lasten, die vom Verbrennungsmotor herrühren, auf die Rotornabe wirken, verformt sich der dünnste Abschnitt der Verbindungsplatte und absorbiert die jeweiligen Kräfte. Somit werden, wenn der Rotor der vorliegenden elektrischen Rotationsmaschine und ein Drehmomentwandler in Reihe zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und einer Hauptwelle eines Getriebes vorgesehen sind, dann die Lasten, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, durch die Verformung des dünnsten Abschnitts der Verbindungsplatte absorbiert, was die Lasten verringert, die zur Seite des Drehmomentwandlers übertragen werden. Somit ist es nicht nötig, den Drehmomentwandler innerhalb des Rotors vorzusehen, was ermöglicht, dass Vergrößerungen in den Außendurchmesserabmessungen des Rotors unterdrückt werden.
Da die Verbindungsplatte so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu dem ersten axialen Ende oder dem zweiten Ende der Rotornabe konvex ist, werden Spannungen, die an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Verbindungsplatte und dem Rotorring und an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Verbindungsplatte und dem Anbringungsabschnitt konzentriert sind, zerstreut, was ermöglicht, dass die Ermüdungsfestigkeit erhöht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Halbschnitt, der einen Umformer nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Rotornabe in dem Umformer nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
3 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, und
6 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Rotornabe zeigt, die für einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden.
Ausführungsform 1
1 ist ein Halbschnitt, der einen Umformer nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Rotornabe in dem Umformer nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 weist ein Umformer 100, der als eine elektrische Rotationsmaschine dient, auf: einen Stator 1, einen Rotor 5, der innerhalb des Stators 1 so vorgesehen ist, dass er koaxial mit dem Stator 1 ist, und einen Sensorabschnitt 20, der eine Drehgeschwindigkeit des Rotors 5 erfasst.
Der Stator 1 weist auf: einen ringförmigen Statorkern 2 und eine Statorspule 3, die an dem Statorkern 2 angebracht ist. Der Statorkern 2 wird durch Laminieren und Vereinigen von elektromagnetischen Stahlscheiben hergestellt und wird in ein zylindrisches Eisengestell 4 eingeführt, um durch Presspassen oder Schrumpfen gehalten zu werden.
Der Rotor 5 weist auf: einen zylindrischen Rotorkern 6, der einen kleineren Durchmesser als der Statorkern 2 hat, Dauermagnete 7, die an dem Statorkern 6 so angebracht sind, dass magnetische Pole gebildet werden, und eine Rotornabe 10, die den Rotorkern 6 hält. Der Rotorkern 6 wird durch Laminieren und Vereinigen von elektromagnetischen Stahlscheiben hergestellt, die in eine ringförmige Form gestanzt wurden. Mehrere Magnetaufnahmeöffnungen 8 sind jeweils im Rotorkern 6 mit einem gleichmäßigen Winkelabstand entlang des Umfangs ausgebildet, um axial durch den Rotorkern 6 hindurchzugehen. Die Dauermagnete 7 sind in alle Magnetaufnahmeöffnungen 8 eingesetzt und an dem Rotorkern 6 unter Verwendung von Klebstoff 9 befestigt.
Die Rotornabe 10 wird unter Verwendung eines eisenhaltigen Materials hergestellt und weist auf: einen zylindrischen Rotorring 11, der den Rotorkern 6 hält, einen ringförmigen Anbringungsabschnitt 12, der koaxial innerhalb eines ersten axialen Endes des Rotorrings 11 vorgesehen ist und der an der Kurbelwelle 50 durch Schrauben befestigt ist, und eine Verbindungsplatte 13, die so ausgebildet ist, dass sie sich radial nach außen von einem zweiten Endkantenabschnitt des Anbringungsabschnitts 12 zu einem ersten Ende einer inneren Umfangsoberfläche des Rotorrings 11 erstreckt und sie den Rotorring 11 und den Anbringungsabschnitt 12 verbindet.
Der Rotorring 11 weist auf: einen zylindrischen Abschnitt 11a, der eine konstante Dicke aufweist, wie z.B. eine Dicke von 4 mm, und einen Positionierungsflanschabschnitt 11b, der so ausgebildet ist, dass er radial um einen gesamten Umfang an einem zweiten Ende einer äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a vorsteht. Eine Querschnittsform der Verbindungsplatte 13, welche eine zentrale Achse der Rotornabe 10 aufweist, ist eine gekrümmte Form, die zu einem zweiten axialen Ende der Rotornabe 10 hin konvex ist und eine Dicke von der sich kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert. Insbesondere ist die Querschnittsform der Verbindungsplatte 13, welche die zentrale Achse der Rotornabe 10 aufweist, eine Kreisbogenform, die durch einen Kreisbogen, der einen ersten Krümmungsradius aufweist, und einen Kreisbogen, der einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der größer ist als der erste Krümmungsradius, begrenzt wird, und wobei ein Ende von dieser in der Nähe des Rotorrings 11 am dünnsten ist. Hier ist eine Dicke an einem dünnsten Abschnitt A weniger als 4 mm.
Der Sensorabschnitt 20 weist auf: eine ringförmige Sensorplatte 21 und ein Sensorrad 22, das an einem äußeren Umfangsabschnitt der Sensorplatte 21 befestigt ist. Eine Einpressmutter 23 ist in die Sensorplatte 21 pressgepasst und wird von dieser gehalten.
Um den Rotor 5 zu montieren werden die Dauermagneten 7 zunächst in jede der Magnetaufnahmeöffnungen 8 eingesetzt und die Dauermagneten 7 werden an dem Rotorkern 6 unter Verwendung des Klebstoffs 9 befestigt. Danach werden Endplatten 14 und 15, die aus einem nichtmagnetischen Metallblech in eine ringförmige Form gestanzt wurden, die einen Innendurchmesser hat, welcher der gleiche ist wie ein Innendurchmesser des Rotorkerns 6, an zwei axialen Enden des Rotorkerns 6 vorgesehen und der Rotorkern 6 wird auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 von einem ersten axialen Ende pressgepasst, bis die Endplatte 14 in Kontakt mit dem Positionierungsflanschabschnitt 11b gebracht wird. Somit ist der Rotor 5 montiert. Anschließend wird die ringförmige Sensorplatte 21 über dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 von einem zweiten axialen Ende angebracht, um in Kontakt mit dem Positionierungsflanschabschnitt 11b zu kommen, und wird an dem Rotorring 11 durch Schweißen befestigt. Hierbei bezeichnet die Zahl 24 den Schweißabschnitt.
In dem somit montierten Rotor 5 werden die Endplatten 14 und 15 so hergestellt, dass sie äußere Durchmesserabmessungen haben, welche die Magnetaufnahmeöffnungen 8 abdecken und ein Verstreuen der Dauermagneten 7 verhindern. Die axiale Position des Rotorkerns 6 wird auch mit einer hohen Präzision sichergestellt, indem die Endplatte 14 in Kontakt mit dem Positionierungsflanschabschnitt 11b positioniert wird. Zusätzlich werden die Bewegung in der Umfangsrichtung und die Axialbewegung des Rotorkerns 6 durch Presspassen des laminierten Körpers einschließlich des Rotorkerns 6 und der Endplatten 14 und 15 auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 begrenzt.
Zusätzlich wird, wenn die Umgebungstemperatur des Umformers 100 hoch wird, die Presspass-Befestigungskraft des Rotorkerns 6 und der Endplatten 14 und 15 verringert, und es gibt ein Risiko, dass der Rotorkern 6 und die Endplatten 14 und 15 sich nicht zusammen mit dem Rotorring 11 während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung des Rotors 5 drehen können. Es ist daher wünschenswert, die Umfangsbewegung des Rotorkerns 6 zuverlässig zu begrenzen, indem Keilabschnitte ausgebildet werden, die radial nach innen auf einer inneren Umfangsoberfläche des laminierten Körpers vorstehen, der den Rotorkern 6 und die Endplatten 14 und 15 aufweist, so dass sie sich von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstreckt, durch das Zurücksetzen von Keilnuten, die sich axial in eine äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a des Rotorrings 11 erstrecken, und die Keilabschnitte zusammen mit dem Keilnuten während des Presspassens des Rotorkerns 6 eingepasst werden.
Ein Herstellungsverfahren für die Rotornabe 10 wird nun unter Bezugnahme auf 2 erläutert werden.
Wie in 2A gezeigt wird ein Rotornabenvorprodukt 18, das aufweist: einen Rotorring 11, einen Anbringungsabschnitt 12 und eine Verbindungsplatte 13‘, die einen zweiten äußeren Umfangsendabschnitt des Anbringungsabschnitts 12 und einen ersten Endabschnitt einer inneren Umfangsoberfläche des Rotorrings 11 verbindet, zunächst durch Bearbeiten eines Rohlings hergestellt, der z.B. durch Warmumformen hergestellt wurde. Außerdem wird die Verbindungsplatte 13‘ in eine ringförmige flache Platte geformt, in der sich eine Dicke kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, die so vorgesehen ist, dass sie senkrecht zu einer zentralen Achse des Rotorrings 11 ist und sie zwischen dem Rotorring 11 und dem Anbringungsabschnitt 12 abdeckt. Danach wird, wie in 2B gezeigt, die Verbindungsplatte 13‘ durch Pressbearbeitung so geformt, dass sie eine gekrümmte Gestalt hat, die zu einem zweiten axialen Ende des Rotorrings 11 hin konvex ist, um die Rotornabe 10 herzustellen.
Wie in 1 gezeigt wird der Anbringungsabschnitt 12 der Rotornabe 10 des Umformers 100 durch Schrauben (nicht dargestellt) an der Kurbelwelle 50 eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden. Zusätzlich wird der Drehmomentwandler 51 mit der Sensorplatte 21 durch Befestigen einer Schraube 52 an der Einpressmutter 23 verbunden, um eine Vorrichtung zum Übertragen von mechanischer Leistung von einem Kraftfahrzeug zu bilden. Der Rotor 5 und der Drehmomentwandler 51 des Umformers 100 werden somit geradlinig linear zwischen der Kurbelwelle 50 des Verbrennungsmotors und der Hauptwelle 53 eines Getriebes vorgesehen.
In der Vorrichtung zum Übertragen von mechanischer Leistung, die so konfiguriert ist, wird, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird, mechanische Leistung von dem Verbrennungsmotor in den Drehmomentwandler 51 mittels der Kurbelwelle 50 und der Rotornabe 10 eingebracht. Somit wird die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors durch die Umwandlungsbetätigung des Drehmomentwandlers 51 verstärkt und wird zu der Hauptwelle 53 des Getriebes übertragen. Dadurch, dass man den Umformer 100 dazu bringt, als Generator zu wirken, wird eine Batterie geladen oder eine Energierückgewinnung durch regeneratives Bremsen wird durchgeführt. Dadurch, dass man den Umformer 100 dazu bringt, als Motor zu fungieren, wird der Verbrennungsmotor gestartet oder die Ausgabe des Verbrennungsmotors wird unterstützt.
Nach Ausführungsform 1 wird, da die Verbindungsplatte 13 so ausgebildet wird, dass sie einen kreisförmig bogenförmigen Querschnitt hat, in dem sich eine Dicke kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, eine Umgebung eines Verbindungsabschnitts der Verbindungsplatte 13 mit dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 ein dünnster Abschnitt A mit einer geringen Steifigkeit. Somit werden, wenn axiale Lasten und Biegemomente, die in Zylindern des Verbrennungsmotors während des Verpuffens erzeugt werden, auf die Rotornabe 10 über die Kurbelwelle 50 wirken, diese Lasten, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, nicht an den Drehmomentwandler 51 übertragen, da sich der dünnste Abschnitt A der Verbindungsplatte 13 verformt. Demgemäß werden, selbst wenn der Rotor 5 und der Drehmomentwandler 51 des Umformers 100 geradlinig in Reihe zwischen der Kurbelwelle 50 des Verbrennungsmotors und der Hauptwelle 53 des Getriebes vorgesehen sind, Lasten, die auf den Drehmomentwandler 51 wirken, die von dem Verbrennungsmotor herrühren, verringert. Daher wird die Notwendigkeit vermieden, den Drehmomentwandler 51 innerhalb des Rotors 5 aufzunehmen, was es ermöglicht, die radialen Abmessungen des Rotors 5 zu verringern. Das Auftreten von Beschädigungen an dem Drehmomentwandler 51 wird auch unterdrückt, wodurch Verluste durch Ausfälle verringert werden können.
Da die Verbindungsplatte 13 so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zum zweiten axialen Ende hin konvex ist, bei der sich die Dicke kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, werden Spannungen, die sich an Verbindungsabschnitten zwischen der Verbindungsplatte 13 und dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 und an Verbindungsabschnitten zwischen der Verbindungsplatte 13 und dem Anbringungsabschnitt 12 konzentrieren, verringert. Insbesondere werden Spannungen, die sich an einem Verbindungsabschnitt zwischen einer Oberfläche der Verbindungsplatte 13, die zu dem ersten axialen Ende zeigt, und dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11, einem Verbindungsabschnitt zwischen einer Oberfläche der Verbindungsplatte 13, die zu dem zweiten axialen Ende zeigt, und dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11, einem Verbindungsabschnitt zwischen einer Oberfläche der Verbindungsplatte 13, die zu dem ersten axialen Ende zeigt, und dem Anbringungsabschnitt 12, und einem Verbindungsabschnitt zwischen einer Oberfläche der Verbindungsplatte 13, die zu dem zweiten axialen Ende zeigt, und dem Anbringungsabschnitt 12 zerstreut. Somit werden Konzentrationen von Spannungen an den Verbindungsabschnitten zwischen der Verbindungsplatte 13 und dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 und den Verbindungsabschnitten zwischen der Verbindungsplatte 13 und dem Anbringungsabschnitt 12 gemildert, wodurch die Ermüdungsfestigkeit erhöht wird. Eine Wärmebehandlung des dünnsten Abschnitts A der Verbindungsplatte 13 wird somit nicht mehr benötigt, wodurch die Bearbeitungskosten der Rotornabe 10 verringert werden können.
Außerdem wird in der obigen Ausführungsform 1 der Rotorkern 6 auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 pressgepasst, wobei der Rotorkern 6 auch lose auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 eingepasst sein kann. In dem Fall ist es nötig, die Bewegung entlang des Umfangs und die Axialbewegung des Rotorkerns 6 zu beschränken. Verfahren zum Beschränken der Bewegung entlang des Umfangs des Rotorkerns 6 weisen zum Beispiel Verfahren auf, in denen Keilabschnitte, die radial nach innen auf einer inneren Umfangsoberfläche des laminierten Körpers vorstehen, der den Rotorkern 5 und Endplatten 14 und 15 aufweist, so ausgebildet sind, dass sie sich von dem ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende erstrecken, Keilnuten, die sich axial erstrecken, so ausgebildet sind, dass sie in einer äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a des Rotorrings 11 zurückgesetzt sind und die Keilabschnitte in die Keilnuten während des Presspassens des Rotorkerns 6 eingepasst werden. Verfahren zum Beschränken der axialen Bewegung des Rotorkerns 6 umfassen z.B. Verfahren, bei denen ein erstes axiales Ende des Rotorrings 11 verstemmt wird. Hierbei können die Keilnuten auf der inneren Umfangsoberfläche des laminierten Körpers ausgebildet sein, der den Rotorkern 6 und die Endplatten 14 und 15 aufweist, und Keilabschnitte können auf der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a ausgebildet sein.
In der obigen Ausführungsform 1 wird der Rotorkern 6 auf dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 durch Presspassen gehalten, aber der Rotorkern 6 kann auch auf dem zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 durch Schrumpfpassen gehalten werden.
In der obigen Ausführungsform 1 wird die Verbindungsplatte 13 durch Pressen so hergestellt, dass sie eine gekrümmte Form hat, aber die Verbindungsplatte 13 kann auch durch spanabhebende Bearbeitung so hergestellt sein, dass sie eine gekrümmte Form hat.
In der obigen Ausführungsform 1 wird der Positionierungsflanschabschnitt 11b auf der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a kontinuierlich um einen Umfang eines gemeinsamen Kreises ausgebildet, aber Positionierungsflanschabschnitte können auch auf der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a diskontinuierlich um dem Umfang eines gemeinsamen Kreises ausgebildet sein.
Ausführungsform 2
3 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 3 weist eine Rotornabe 10A auf: einen Rotorring 11, einen Anbringungsabschnitt 12 und eine Verbindungsplatte 13A, die den Rotorring 11 und den Anbringungsabschnitt 12 verbindet. Die Verbindungsplatte 13A ist so ausgebildet, dass sie sich radial nach außen von einem zweiten Endkantenabschnitt des Anbringungsabschnitts 12 erstreckt, während sich die Dicke kontinuierlich verringert, und sich dann radial nach außen erstreckt, während sie die Dicke beibehält, und sie sich anschließend radial nach außen erstreckt, während sich die Dicke kontinuierlich verringert, um eine innere Umfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts 11a des Rotorrings 11 zu erreichen.
Zusätzlich ist der Rest der Ausgestaltung in einer ähnlichen oder identischen Art zu jender der obigen Ausführungsform 1 ausgebildet.
Der Rotor 5A ist in einer ähnlichen oder identischen Art zu dem Rotor 5 ausgebildet, mit der Ausnahme davon, dass die Rotornabe 10A anstelle der Rotornabe 10 verwendet wird. Die Verbindungsplatte 13A der Rotornabe 10A wird gebildet durch: einen radial inneren gekrümmten Abschnitt 30, der einen kreisförmig bogenförmigen Querschnitt hat, bei dem sich die Dicke kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, und einen ringförmigen flachen Plattenabschnitt 32, der eine konstante Dicke hat, welche den radial inneren gekrümmten Abschnitt 30 und den radial äußeren gekrümmten Abschnitt 31 verbindet. Anders gesagt verringert sich die Dicke der Verbindungsplatte 13A diskontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite. Der ringförmige flache Plattenabschnitt 32 ist senkrecht zu einer zentralen Achse der Rotornabe 10A. Ferner ist ein dünnster Abschnitt A auf dem radial äußeren gekrümmten Abschnitt 31 in einer Umgebung des Rotorrings 11. Eine Querschnittsform der Verbindungsplate 13A, die eine zentrale Achse der Rotornabe 10A enthält, ist eine gekrümmte Form, die zu einem zweiten axialen Ende der Rotornabe 10A hin konvex ist.
In Ausführungsform 2 ist die Querschnittsform der Verbindungsplatte 13A, welche die zentrale Achse der Rotornabe 10A aufweist, eine gekrümmte Form, die zu dem zweiten axialen Ende der Rotornabe 10A hin konvex ist, wobei die Dicken des radial inneren gekrümmten Abschnitts 30 und des radial äußeren gekrümmten Abschnitts 31 so ausgebildet sind, dass sie sich kontinuierlich von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite verringern und wobei der dünnste Abschnitt A auf dem radial äußeren gekrümmten Abschnitt 31 in der Umgebung des Rotorrings 11 ist. Demgemäß werden ähnliche oder identische Effekte zu denjenigen der Ausführungsform 1 auch in Ausführungsform 2 erzielt.
Jetzt gibt es eine Reproduzierbarkeit in der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs, und die Form (Abmessungen) des radial inneren gekrümmten Abschnitts 30 und des radial äußeren gekrümmten Abschnitts 31 der Verbindungsplatte 13A sind fest, wenn die axiale Höhe der Verbindungsplatte 13A bestimmt wird. Da der radial innere gekrümmte Abschnitt 30 und der radial äußere gekrümmte Abschnitt 31 der Verbindungsplatte 13A gekrümmte Formen haben, können die Abmessungen des radial inneren gekrümmten Abschnitts 30 und des radial äußeren gekrümmten Abschnitts 31 nicht leicht gemessen werden.
Nach Ausführungsform 2 wird ein radial zentraler Abschnitt der Verbindungsplatte 13A in einen ringförmigen flachen Plattenabschnitt 32 ausgebildet, der senkrecht zu der zentralen Achse der Rotornabe 10A ist. Anders gesagt kann, da der radial zentrale Abschnitt der Verbindungsplatte 13A eine flache Oberfläche ist, die senkrecht zu der zentralen Achse der Rotornabe 10A ist, die axiale Höhe der Verbindungsplatte 13A von der Rotornabe 10A leicht und mit hoher Präzision gemessen werden. Die Abmessungen des radial inneren gekrümmten Abschnitts 30 und des radial äußeren gekrümmten Abschnitts 31 können auch gesteuert werden, indem die axiale Höhe der Verbindungsplatte 13A von der Rotornabe 10A gesteuert wird. Somit werden, da Schritte zum Messen der Abmessungen des radial inneren gekrümmten Abschnitts 30 und des radial äußeren gekrümmten Abschnitts 31, die nach dem Ausbilden der Rotornabe 10A schwer messbar sind, ausgelassen werden können, die Kosten für die Inspektion der Abmessungen verringert, was ermöglicht, dass eine Kostenreduktion für die Rotornabe 13A erzielt werden kann.
Ausführungsform 3
4 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 4 werden Endplatten 14 und 15 von einem Rotor 5B ausgelassen und es wird nur ein Rotorkern 6 über einen Rotorring 11 gepasst und durch einen zylindrischen Abschnitt 11a gehalten.
Insbesondere ist der Rest der Ausgestaltung ähnlich oder identisch zur obigen Ausführungsform 1 ausgebildet.
In Ausführungsform 3 können, da die Rotornabe 10 verwendet wird, ähnliche Effekte zu denen in der obigen Ausführungsform 1 erzielt werden. Da die Dauermagneten 7 an dem Rotorkern 6 unter Verwendung von Klebstoff 9 in dem Rotor 5B befestigt sind, werden Situationen vermieden, bei denen die Dauermagneten 7 während der Drehung des Rotors 5B verstreut werden.
Nach Ausführungsform 3 werden Endpatten 14 und 15 ausgelassen und nur ein Rotorkern 6 wird gehalten, indem er über den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11 gepasst wird. Somit können, da die Anzahl der Komponenten verringert wird, Kosten für Komponenten verringert werden und das Gewicht wird auch verringert, was das Trägheitsmoment verringert.
Ausführungsform 4
5 ist ein Halbschnitt, der einen Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 5 weist eine Rotornabe 10C auf: einen Rotorring 11C, einen Anbringungsabschnitt 12 und eine Verbindungsplatte 13, die einen ersten Endabschnitt einer inneren Umfangsoberfläche des Rotorrings 11C und einen zweiten äußeren Umfangsendkantenabschnitt des Anbringungsabschnitts 12 verbindet. Der Rotorring 11C weist auf: einen zylindrischen Abschnitt 11a, einen Positionierungsflanschabschnitt 11b, der auf einer zweiten Seite einer äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a ausgebildet ist, einen Verstemmungsflanschabschnitt 11c, der als Verstemmabschnitt fungiert, der so ausgebildet ist, dass er eine zylindrische Form hat, die einen Außendurchmesser, der gleich dem zylindrischen Abschnitt 11a ist, und eine Dicke hat, die dünner ist als der zylindrische Abschnitte 11, und der koaxial von einer ersten Endoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a vorsteht.
Der Rotorkern 6 wird auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11C von einem ersten axialen Ende pressgepasst, bis er in Kontakt mit dem Positionierungsflanschabschnitt 11b steht. Zusätzlich wird eine Endplatte 16, die eine äußere Durchmesserabmessung hat, welche nicht die Magnetgehäuseöffnungen 8 abdeckt, auf den zylindrischen Abschnitt 11a des Rotorrings 11C von einem ersten axialen Ende pressgepasst, bis sie in Kontakt mit einer ersten axialen Endoberfläche des Rotorkerns 6 steht. Zusätzlich wird der Verstemmungsflanschabschnitt 11c radial nach außen verstemmt, um den Rotor 5C zu montieren.
Zusätzlich ist der Rest der Ausgestaltung ähnlich oder identisch zu derjenigen nach der obigen Ausführungsform 1 ausgebildet.
In Ausführungsform 4 wirkt eine Verstemmkraft von dem Verstemmungsflanschabschnitt 11c so, dass sie den Rotorkern 6 gegen den Positionierungsflanschabschnitt 11b mittels der Endplatte 16 drückt. Die Endplatte 16 und der Rotorkern 6 werden dadurch zwischen dem Positionierungsflanschabschnitt 11b und dem Verstemmungsflanschabschnitt 11c gedrückt und gehalten, wodurch die axiale Bewegung des Rotorkerns 6 stark beschränkt wird. Da die Dauermagnete 7 an dem Rotorkern 6 unter Verwendung des Klebstoffs 9 in dem Rotor 5C befestigt sind, werden Situationen wie z.B. dass die Dauermagneten 7 während der Drehung des Rotors 5C zerstreut werden vermieden.
Jetzt ist es, wenn die Endplatte 16 so ausgebildet ist, dass sie eine äußere Durchmesserabmessung hat, welche die Magnetgehäuseöffnungen 8 abdeckt, nötig, die Endplatte 16 unter Verwendung eines nichtmagnetischen Materials herzustellen. Demgemäß sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Endplatte 16 und der Rotornabe 10 verschieden, was die Presspass-Befestigungskraft der Endplatte 16 verringert, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
In Ausführungsform 4 kann, da die Endplatte 16 so ausgebildet ist, dass sie eine äußere Durchmesserabmessung hat, welche nicht die Magnetgehäuseöffnungen 8 abdeckt, die Endplatte 16 unter Verwendung eines magnetischen Materials hergestellt werden, das ähnlich oder identisch zu demjenigen der Rotornabe 10C ist. Somit sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Endplatte 16 und der Rotornabe 10 identisch, wodurch Verringerungen in der Presspass-Befestigungskraft der Endplatte 16 unterdrückt werden, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht.
Da die Endplatte 15 in der obigen Ausführungsform 1 ausgelassen wird und eine Endplatte 16, welche eine geringere äußere Durchmesserabmessung hat, anstelle der Endplatte 14 verwendet wird, kann eine Verringerung der Komponentenkosten erzielt werden.
Ferner kann in Ausführungsform 5 die Umfangsbewegung des Rotorkerns 6 und der Endplatte 4 auch durch das Ausbilden von Keilabschnitten, die radial nach innen auf einer inneren Umfangsoberfläche des Rotorkerns 6 und der Endplatte 16 vorstehen, so dass sie sich von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken, durch das Zurücksetzen von Keilnuten, die sich axial in eine äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 11a des Rotorrings 11 erstrecken, und das Einpassen der Keilabschnitte in die Keilnuten während des Presspassens des Rotorkerns 6 und der Endplatte 16 eingeschränkt werden.
Ausführungsform 5
6 ist ein Diagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Rotornabe erläutert, die in einem Rotor eines Umformers nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In dem Herstellungsverfahren für eine Rotornabe nach Ausführungsform 5 werden, wie in 6A gezeigt, ein radial äußerer Teil 41, in dem ein Positionierungsflanschabschnitt 43 an einem zweiten axialen Ende einer äußeren Umfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts 42 ausgebildet ist, und ein radial innerer Teil 45, in dem ein ringförmiger Anbringungsabschnitt 46 einstückig an einer inneren Umfangskante einer Verbindungsplatte 47 ausgebildet ist, bei der eine ringförmige flache Platte, die eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die in einer zweiten axialen Richtung ist, erst hergestellt. Danach wird, wie in 6B gezeigt, eine Rotornabe 40 hergestellt, indem eine äußere Umfangskante des Verbindungsplatte 47 mit dem ersten axialen Ende einer inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 42 durch Verschweißen vereint wird, um den radial äußeren Teil 41 und den radial inneren Teil 45 zu verbinden. Hierbei bezeichnet die Zahl 48 den Verschweißungsabschnitt.
Nach Ausführungsform 5 werden, da ein radial äußererer Teil 41, der einem Rotorring entspricht, und ein radial innerer Teil 45, bei dem ein Anbringungsabschnitt 46 und eine Verbindungsplatte 47 zusammen ausgebildet werden, vorbereitet werden und dann eine Rotornabe 40 durch Verbinden des radial äußeren Teils 41 und des radial inneren Teils 45 durch Verschweißen hergestellt wird, Optionen für Verfahren zum Bearbeiten des zylindrischen Teils 42 (des Rotorrings), des Anbringungsabschnitts 46 und der Verbindungsplatte 47 erhöht. Somit kann ein optimales Bearbeitungsverfahren für jedes der Teile gewählt werden, was es ermöglicht, die Kosten zu senken. Ferner kann ein Rohling durch Walzschmieden anstelle von Warmumformen hergestellt werden, was die Produktivität erhöht und was auch die Erhöhung der Materialausbeute ermöglicht.
Zusätzlich wird in jeder der obigen Ausführungsformen eine Verbindungsplatte so ausgebildet, dass sie eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite verringert, aber eine Verbindungsplatte kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von einer radial äußeren Seite zu einer radial inneren Seite verringert.
In jeder der obigen Ausführungsformen ist eine Verbindungsplatte so ausgebildet, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu einem zweiten axialen Ende einer Rotornabe hin konvex ist, aber eine Verbindungsplatte kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu einem ersten axialen Ende einer Rotornabe hin konvex ist.

Claims

Elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor, der mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, so dass er durch eine mechanische Leistung von dem Verbrennungsmotor in Drehung versetzt wird, wobei: der Rotor aufweist: einen zylindrischen Rotorkern, der durch Laminieren elektromagnetischer Stahlscheiben so hergestellt ist, dass er eine zylindrische Form hat, Magnete, die jeweils in mehrere Magnetaufnahmeöffnungen aufgenommen sind, die umfänglich so ausgebildet sind, dass sie axial durch eine äußere Umfangsseite des Rotorkerns hindurchgehen, wobei die Magnete an dem Rotorkern unter Verwendung eines Klebstoffs befestigt sind, und einen Rotorkern mit: einem zylindrischen Rotorring, der den Rotorkern hält, einem ringförmigen Anbringungsabschnitt, der mit der Kurbelwelle so verbunden ist, dass er koaxial an einem ersten axialen Ende innerhalb des Rotorrings vorgesehen ist, und einer Verbindungsplatte, welche den Rotorring und den Anbringungsabschnitt verbindet, und wobei die Verbindungsplatte so ausgebildet ist, dass sie eine gekrümmte Form hat, die zu einem ersten axialen Ende oder einem zweiten axialen Ende der Rotornabe hin konvex ist und die eine Dicke hat, die sich kontinuierlich oder diskontinuierlich von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite oder von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite verringert.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsplatte aufweist: einen ringförmigen flachen Plattenabschnitt, der eine konstante Dicke hat, wobei der ringförmige flache Plattenabschnitt an einer Zwischenposition zwischen dem Anbringungsabschnitt und dem Rotorring vorgesehen ist, einen radial inneren gekrümmten Abschnitt, der den Anbringungsabschnitt und dem ringförmigen flachen Plattenabschnitt verbindet, der eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von der radial inneren Seite zu der radial äußeren Seite vergrößert oder verringert, so dass sie gleich der Dicke des ringförmigen flachen Plattenabschnitts wird, und einen radial äußeren gekrümmten Abschnitt, welcher den Rotorring und den ringförmigen flachen Plattenabschnitt verbindet, der eine Dicke hat, die sich kontinuierlich von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite vergrößert oder verringert, so dass sie gleich der Dicke des ringförmigen flachen Plattenabschnitts wird.
Elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Rotornabe aufweist: einen radial inneren Teil, in dem der Anbringungsabschnitt und die Verbindungsplatte einstückig ausgebildet sind, und einen radial äußeren Teil, der durch den Rotorring gebildet wird, wobei die Rotornabe durch das Vereinen der Verbindungsplatte und des Rotorrings durch Verschweißen ausgebildet wird.
Elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsplatte durch Pressen hergestellt ist, so dass sie eine gekrümmte Form hat.
Elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: ein Positionierungsflanschabschnitt an einer zweiten axialen Seite einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotorrings ausgebildet ist und der Rotorkern durch das Passen über den Rotorring gehalten wird, so dass er in Kontakt mit dem Positionierungsflanschabschnitt ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei nur der Rotorkern durch den Rotorring gehalten wird.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei: eine Endplatte so angebracht ist, dass sie über den Rotorring gepasst wird, so dass sie radial innerhalb der Magnetaufnahmeöffnungen positioniert ist und so dass sie eine erste axiale Endoberfläche des Rotorkerns berührt und die Endplatte und der Rotorkern zwischen einem radial nach außen gerichteten Verstemmungsabschnitt an einem ersten axialen Endabschnitt des Rotorrings und dem Positionierungsflanschabschnitt gedrückt und gehalten werden, so dass die Axialbewegung eingeschränkt ist.