DE112016005510T5

DE112016005510T5 - Rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE112016005510T5
Application number: DE112016005510.2T
Authority: DE
Inventors: Toru Ogawa; Hideaki Arita; Akihiro Daikoku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2019-02-14
Also published as: US10819169B2; CN108370178B; US20180323663A1; CN108370178A; WO2017094271A1

Abstract

Es wird eine rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt gezeigt, die Folgendes aufweist: einen Rotor; einen Stator mit einem Statoreisenkern, wobei der Statoreisenkern aufweist: einen Kernrücken mit einer Hohlscheibenform; und mehrere Zähne, die sich axial von einer axialen Fläche des Kernrückens erstrecken und in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die mehreren Zähne distale Enden aufweisen, die dem Rotor axial zugewandt sind; ein Gehäuse mit einem Boden, auf dem eine andere axiale Fläche des Kernrückens aufgesetzt ist, die eine, der einen axialen Fläche des Kernrückens axial gegenüberliegende Fläche ist; und ein Befestigungsteil, das am Boden an einer vom Kernrücken radial verschobenen Stelle befestigt und so ausgebildet ist, dass es die eine axiale Fläche des Kernrückens in Richtung Boden drückt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt, die einen Rotor und einen Stator aufweist, die sich axial gegenüberstehen, und ein Herstellungsverfahren dafür.
STAND DER TECHNIK
Bisher war eine rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt bekannt, die einen Rotor, einen dem Rotor axial zugewandten Stator und ein Gehäuse mit daran befestigtem Stator aufweist und bei der der Stator mit einem Klebstoff am Gehäuse befestigt ist (siehe z.B. Patentdokument 1).
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-154610 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Ein Problem besteht jedoch darin, dass die Fixierung des Stators am Gehäuse mit Klebstoff bei steigender Umgebungstemperatur zu einer Abnahme der Fixierfestigkeit zwischen Stator und Gehäuse führt.
Die vorliegende Erfindung gibt eine rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt an, die eine Verbesserung der Fixierfestigkeit zwischen einem Stator und einem Gehäuse ermöglicht, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
Mittel zum Lösen der Probleme
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt angegeben, die Folgendes aufweist: einem Rotor; einen Stator, der einen Statoreisenkern enthält, wobei der Statoreisenkern Folgendes aufweist: einen Kernrücken mit einer Hohlscheibenform; und mehrere Zähne, die sich axial von einer axialen Fläche des Kernrückens erstrecken und in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die mehreren Zähne jeweils distale Enden aufweisen, die dem Rotor axial zugewandt sind; ein Gehäuse mit einem Boden, auf dem eine andere axiale Fläche des Kernrückens aufliegt, die eine der einen axialen Fläche des Kernrückens axial gegenüberliegende Fläche ist; und ein Befestigungsteil, das am Boden an einer vom Kernrücken radial verschobenen Stelle befestigt und so ausgebildet ist, dass es die eine axiale Fläche des Kernrückens in Richtung Boden drückt.
Effekt der Erfindung
Bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt der vorliegenden Erfindung drückt das am Gehäuse befestigte Befestigungsteil den Kernrücken in Richtung Boden des Gehäuses und ermöglicht so eine Verbesserung der Fixierfestigkeit zwischen Stator und Gehäuse.
Figurenliste

1 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Hauptteils einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Hauptteils der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Stators gemäß 1;
4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Befestigungsteils zur Befestigung des Stators gemäß 2 an einem Gehäuse;
5 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Stator mit Hilfe des Befestigungsteils gemäß 4 am Gehäuse befestigt ist;
6 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels eines Statoreisenkerns gemäß 3;
7 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern gemäß 6 am Gehäuse befestigt ist;
8 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern gemäß 6 am Gehäuse befestigt ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns gemäß 3;
10 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern gemäß 9 am Gehäuse befestigt ist;
11 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns gemäß 9;
12 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Befestigungsteils gemäß 4;
13 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Stators, der mit Hilfe des Befestigungsteils gemäß 12 an einem Gehäuse befestigt werden soll;
14 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Befestigungsteils gemäß 10;
15 ist eine perspektivische Darstellung eines Statoreisenkerns einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Wirbelstroms, der im Statoreisenkern gemäß 15 erzeugt wird;
17 ist eine perspektivische Darstellung eines Wirbelstroms, der in einem Statoreisenkern aus axial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten erzeugt wird;
18 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Statoreisenkerns einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels eines Befestigungsteils zur Befestigung des Stators gemäß 18 am Gehäuse;
20 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung des Befestigungsteils gemäß 19;
21 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns gemäß 18;
22 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Befestigungsteils zur Befestigung des Stators gemäß 21 am Gehäuse;
23 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung des Befestigungsteils gemäß 22;
24 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns gemäß 18;
25 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Befestigung des Statoreisenkerns und des Befestigungsteils am Gehäuse;
26 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens, um eine Wicklung auf dem Statoreisenkern mit einem radial innenseitigen Befestigungsbereich anzubringen, und
27 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahren zur Befestigung des Statoreisenkerns gemäß 26 am Gehäuse zusammen mit dem Befestigungsteil.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung eines Hauptteils einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß 1. Bei der ersten Ausführungsform ist die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt eine rotierende elektrische synchron-Maschine mit Permanentmagneten.
Die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt besitzt einen Rotor 1, einen dem Rotor 1 axial zugewandten Stator 2 und ein Gehäuse 3, an dem der Stator 2 befestigt ist. Das Gehäuse 3 ist in 1 nicht dargestellt, der Rotor 1 nicht in 2. Der Rotor 1 ist auf einer Welle befestigt (nicht abgebildet). Die Welle besteht aus einem massiven Magnetkörper, z.B. aus Eisen. Die beiden axialen Enden der Welle werden vom Gehäuse 3 über ein Lagerpaar drehbar gelagert (nicht abgebildet). Die Welle kann (auch) aus einem nichtmagnetischen Körper bestehen.
Der Rotor 1 besitzt einen Permanentmagnet-Haltekörper 11 und mehrere Permanentmagneten 12. Der Permanentmagnet-Haltekörper 11 hat eine Hohl- oder Hohlscheibenform. Die mehreren Permanentmagnete 12 sind am Permanentmagnet-Haltekörper 11 befestigt. Der Permanentmagnet-Haltekörper 11 ist so auf der Welle befestigt, dass die Achse des Permanentmagnet-Haltekörpers 11 und die Achse der Welle sich überlappen. Die mehreren Permanentmagnete 12 sind in einem radial mittleren Teil des Permanentmagnet-Haltekörpers 11 in Umfansrichtung in gleichen Abständen angeordnet.
In axialer Richtung gesehen hat jeder Permanentmagnet 12 eine Fächerform, deren Umfangslänge mit zunehmender Annäherung an die radial äußere Seite des Permanentmagnet-Haltekörpers 11 zunimmt. Jeder Permanentmagnet 12 ist in axialer Richtung so magnetisiert, dass die axiale Endfläche zu einem Nord- oder Südpol wird. Die mehreren Permanentmagnete 12 sind so angeordnet, dass sich die Nord- und Südpole in axialer Richtung in Umfangsrichtung abwechseln.
Obwohl ein Stator 2 in 1 dargestellt ist, enthält diese rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt ein Paar Statoren 2, die axial getrennt voneinander angeordnet sind. Der Rotor 1 ist zwischen den beiden Statoren 2 angeordnet. Ein Stator 2 des Statorpaares 2 steht einer Fläche der beiden axialen Endflächen des Rotors 1 gegenüber, und ein weiterer Stator 2 des Statorpaares 2 steht einer anderen Fläche der beiden axialen Endflächen des Rotors 1 gegenüber.
3 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Stators 2 gemäß 1. Der Stator 2 enthält einen Statoreisenkern 21 und eine Statorwicklung (nicht abgebildet). Die Statorwicklung ist auf dem Statoreisenkern 21 vorgesehen. Die Statorwicklung wird als drehmomenterzeugende Antriebswicklung eingesetzt.
Der Statoreisenkern 21 enthält einen Kernrücken 211 und mehrere Zähne 212. Der Kernrücken 211 hat eine Hohlscheibenform. Die mehreren Zähne 212 erstrecken sich axial von einer axialen Fläche des Kernrückens 211. Zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen 212 ist ein Schlitz 213 ausgebildet. Der Schlitz 213 ist ein Raum, in dem die Statorwicklung angeordnet werden soll. Der Statoreisenkern 21 ist so am Gehäuse 3 befestigt, dass sich die Achse des Statoreisenkerns 21 und die Achse der Welle überlappen (zusammenfallen). Die vielen Zähne 212 sind in einem radial zwischenliegenden Teil des Kernrückens 211 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Der Stator 2 ist so angeordnet, dass die distalen Enden der Zähne 212 dem Rotor 1 zugewandt sind.
In axialer Richtung gesehen haben die Zähne 212 jeweils eine Fächerform, deren Umfangslänge mit zunehmender Annäherung an die radial äußere Seite des Kernrückens 211 zunimmt. Ein vom Zahn 212 erzeugter magnetischer Fluss nimmt mit der Annäherung an die radial äußere Seite zu. So kann die magnetomotorische Kraft der Permanentmagnete 12 effektiv genutzt werden. Die distalen Enden der Zähne 212 zeigen zum Rotor 1 mit einem definierten Spalt, der mit dem Rotor 1 gebildet wird.
Ein Leiterdraht wird jeweils um den Zahn 212 gewickelt, ohne über den Schlitz 213 hinauszuragen, um die Statorwicklung zu bilden. Das heißt, die Statorwicklung wird in einem so genannten konzentrierten Verdrahtungsverfahren um den Zahn 212 gewickelt. Die Statorwicklungen der jeweiligen Phasen sind um separate Zähne 212 gewickelt. Die Endwindungen der Statorwicklungen der jeweiligen Phasen sind so eingestellt, dass sie sich nicht in Umfangsrichtung überlappen. Die Statorwicklungen sind Phasenspulen mit mehreren Phasen.
Diese rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt hat zum Beispiel drei Phasen und 2:3 Sequenzen. Die jeweiligen Statorwicklungen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase werden in der angegebenen Reihenfolge mit Strömen mit einer Phasendifferenz von 120° zueinander versorgt. Hierdurch wird im Stator 2 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt.
Wie in 2 dargestellt, weist das Gehäuse 3 einen Boden 31 und einen zylindrischen Bereich 32 auf. Der Boden 31 hat eine Hohlscheibenform. Der zylindrische Bereich 32 ist an einer Umfangskante des Bodens 31 befestigt und erstreckt sich axial vom Boden 31. Das Gehäuse 3 besteht aus einem nicht-magnetischen Körper. Eine weitere Axialfläche des Kernrückens 211, die der einen Axialfläche des Kernrückens 211 axial gegenüberliegt, ist auf dem Boden 31 gelagert. Der Boden 31 und die andere Axialfläche des Kernrückens 211 stehen in engem Kontakt zueinander.
Wie durch einen Pfeil A in 1 gezeigt, tritt ein vom Nordpol des Permanentmagneten 12 erzeugter Magnetfluss in das distale Ende des Zahns 212 des Statoreisenkerns 21 ein, das dem Nordpol des Permanentmagneten 12 zugewandt ist, und fließt weiter axial durch den Zahn 212 in den Kernrücken 211. Der in den Kernrücken 211 eingedrungene Magnetfluss fließt in Umfangsrichtung durch den Kernrücken 211 und tritt in das am Nordpol des Permanentmagneten 12 anliegende Sockelende des Zahns 212 ein. Der magnetische Fluss, der in das Sockelende des Zahns 212 eingedrungen ist, fließt axial durch den Zahn 212 in den Südpol des Permanentmagneten 12. Der vom Permanentmagneten 12 erzeugte Magnetfluss durchläuft den Statoreisenkern 21 dreidimensional.
Bei dieser rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt unterscheidet sich die Flussrichtung des magnetischen Flusses von einer rotierenden elektrischen Maschine mit Radialspalt, bei der der magnetische Fluss radial und in Umfangsrichtung innerhalb derselben Ebene zweidimensional verläuft. Das Prinzip der Drehmomenterzeugung bei dieser rotierenden elektrischen Maschine ist jedoch das gleiche wie bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Radialspalt.
4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Befestigungsteils zur Befestigung des Stators 2 gemäß 2 am Gehäuse 3, und 5 ist eine Längsschnittansicht zur Darstellung eines Zustandes, in dem der Stator 2 am Gehäuse 3 mit Hilfe des Befestigungsteils gemäß 4 befestigt ist. Ein Befestigungsteil 4 besitzt einen radial innenseitigen Befestigungsbereich 41, einen Hakenbereich 42a und einen Bolzen oder eine Schraube 43. Der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 ist am Boden 31 auf der radial inneren Seite des Kernrückens 211 befestigt. Der Hakenbereich 42a ist am radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 befestigt, erstreckt sich vom radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 radial nach außen und ist so ausgelegt, dass er den radial inneren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt. Der Bolzen oder die Schraube 43 ist ein Befestigungselement zur Befestigung des radial innenseitigen Befestigungsbereichs 41 am Boden 31.
Der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 hat ein Durchgangsloch 411, das axial hindurchgeht. Der Bolzen oder die Schraube 43 wird in das Durchgangsloch 411 eingesetzt und ein distales Ende des Bolzens oder der Schraube 43 wird in ein im Boden 31 geformtes Schraubenloch eingesetzt. Hiermit wird der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 an der dem Rotor 1 zugewandten Fläche des Bodens 31 befestigt, so dass der Hakenbereich 42a den radial inneren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt.
Der Stator 2 wird mit der vom Befestigungsteil 4 aufgenommenen axialen Presskraft am Gehäuse 3 befestigt. Deshalb wird der Stator 2 ohne Verwendung von z.B. Klebstoff oder Gießharz mechanisch am Gehäuse 3 befestigt. Mit dieser Konfiguration kann der Stator 2 axial von der Seite des Rotors 1 an das Gehäuse 3 montiert werden. Darüber hinaus entfällt ein komplizierter Schritt, wie etwa das Auftragen von Klebstoffen oder das Vergießen. In einer Hochtemperaturumgebung kann die Fixierfestigkeit durch die Verschlechterung der Haftfestigkeit des Klebstoffs oder die Fixierfestigkeit durch den thermischen Abbau des Formharzes beeinträchtigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung fixiert das Befestigungsteil 4 den Stator 2 jedoch mechanisch am Gehäuse 3, um die Fixierfestigkeit des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3 auch im Hochtemperaturbereich zu erhalten.
Die in der Statorwicklung durch Kupferverluste erzeugte Wärme wird über den Statoreisenkern 21 an das Gehäuse 3 übertragen. Das Gehäuse 3 wird durch natürliche Kühlung oder Zwangskühlung wie Wasserkühlung gekühlt. Da das Befestigungsteil 4 in Oberflächenkontakt mit dem Statoreisenkern 21 steht, wird die Wärme vom Statoreisenkern 21 auch auf das Befestigungsteil 4 übertragen. Da das Befestigungsteil 4 in Oberflächenkontakt mit dem Gehäuse 3 steht, wird die Wärme auch vom Befestigungsteil 4 auf das Gehäuse 3 übertragen. Das Befestigungsteil 4 erhöht somit die Kühlwirkung für die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt.
Wie oben beschrieben, weist die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: den Rotor 1; den Stator 2 mit dem Statoreisenkern 21, wobei der Statoreisenkern 21 Folgendes aufweist: den Kernrücken 211 mit seiner Hohlscheibenform; und die mehreren Zähne 212, die sich axial von der axialen Oberfläche des Kernrückens 211 erstrecken und in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die mehreren Zähne 212 die distalen Enden axial dem Rotor 1 zugewandt haben; wobei das Gehäuse 3 den Boden 31 aufweist, auf dem eine andere axiale Fläche des Kernrückens 211, die der einen axialen Fläche des Kernrückens 211 axial gegenüberliegt, aufliegt; und das Befestigungsteil 4, das am Boden 31 an einer vom Kernrücken 211 radial verschobenen Stelle befestigt ist und so ausgebildet ist, dass es die eine axiale Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt. Dadurch kann die Fixierfestigkeit zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 verbessert werden.
Weiterhin besitzt das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41, der am Boden 31 auf der radialen Innenseite des Kernrückens 211 befestigt ist, und den Hakenbereich 42a, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 befestigt ist und so konfiguriert ist, dass er den radial inneren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt. Dadurch kann eine Vergrößerung der radialen Abmessung des Gehäuses 3 verhindert werden.
Das Befestigungsteil 4 kann einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich, einen Hakenbereich und einen Bolzen oder Schraube enthalten. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich wird am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des Kernrückens 211 befestigt. Der Hakenbereich ist am radial aussenseitigen Befestigungsbereich befestigt, erstreckt sich vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich radial nach innen und ist so ausgelegt, dass er den radial äußeren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung des Bodens 31 drückt. Der Bolzen oder Schraube ist ein Befestigungselement zur Befestigung des radial aussenseitigen Befestigungsbereiches 44 am Boden 31. Auch in diesem Fall kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden.
6 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines abgeänderten Beispiels des Statoreisenkerns 21 gemäß 3. 7 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern 21 gemäß 6 am Gehäuse 3 befestigt ist. 8 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern 21 gemäß 6 am Gehäuse 3 befestigt ist. Im Bereich des Kernrückens 211, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, sowie im radial inneren Bereich kann eine Nut 214a bis zum radial inneren Ende geformt werden. Die Nut 214a ist so angeordnet, dass ihre Öffnung dem Schlitz 213 zugewandt ist.
Der Hakenbereich 42a wird in die Nut 214a eingesetzt. Der Hakenbereich 42a drückt eine Axialfläche in der Nut 214a in Richtung Boden 31. Mit dem Hakenbereich 42a in der Nut 214a ist der Hakenbereich 42a nicht im Schlitz 213 angeordnet.
Wenn die Nut 214a nicht im Kernrücken 211 gebildet ist, so ist der Hakenbereich 42a im Schlitz 213 angeordnet. Bei dieser Konfiguration wird ein Schlitzbereich, der ein Bereich des Schlitzes 213 ist, in dem die Statorwicklung angeordnet ist, verkleinert. Bei der Bildung der Nut 214a im Kernrücken 211 ist der Hakenbereich 42a nicht im Schlitz 213 angeordnet. Bei dieser Konfiguration wird die Schlitzfläche nicht verkleinert, so dass der Raum, in dem die Statorwicklung angeordnet ist, effektiv genutzt werden kann.
Der Betrag des durch den radial inneren Teil des Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses ist geringer als der Betrag des durch den radial äußeren Teil des Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses. Daher ist beim Kernrücken 211 mit der im radial inneren Teil ausgebildeten Nut 214a der Einfluss auf einen durch die Bildung der Nut reduzierten Magnetweg geringer als bei einem Kernrücken mit einer im radial äußeren Teil ausgebildeten Nut.
9 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines abgeänderten Beispiels des Statoreisenkerns 21 gemäß 3, und 10 ist eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem der Statoreisenkern 21 gemäß 9 am Gehäuse 3 befestigt ist. Im Bereich des Kernrückens 211, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, sowie im radial äußeren Bereich kann eine Nut 214b bis zum radial äußeren Ende geformt werden. Die Nut 214b ist so angeordnet, dass ihre Öffnung dem Schlitz 213 zugewandt ist.
Das Befestigungsteil 4 weist in diesem Fall den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44, einen Hakenbereich 42b und einen Bolzen oder eine Schraube 45 auf. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 wird am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des Kernrückens 211 befestigt. Der Hakenbereich 42b ist am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigt, erstreckt sich radial nach innen vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 und ist so ausgelegt, dass er den radial äußeren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt. Der Bolzen oder die Schraube 45 ist ein Befestigungselement zur Befestigung des radial aussenseitigen Befestigungsbereichs 44 am Boden 31.
Der Hakenbereich 42b wird in die Nut 214b eingesetzt. Der Hakenbereich 42b drückt eine Axialfläche in der Nut 214b in Richtung Boden 31. Mit dem Hakenbereich 42b in der Nut 214b ist der Hakenbereich 42b nicht im Schlitz 213 angeordnet.
Bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt ist der Betrag des durch den radial äußeren Teil des Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses größer als der Betrag des durch den radial inneren Teil des Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses. Somit ist die elektromagnetische Axialkraft im radial äußeren Teil des Kernrückens 211 größer als im radial inneren Teil des Kernrückens 211. Wenn die Nut 214b im radial äußeren Teil des Kernrückens 211 gebildet wird, nimmt die Querschnittsfläche des magnetischen Weges ab und der magnetische Widerstand nimmt gegenüber dem Fall der Bildung der Nut 214a im radial inneren Teil des Kernrückens 211 zu, und es besteht die Gefahr einer Verschlechterung der Motoreigenschaften. Es ist jedoch möglich, die Fixierkraft des Statoreisenkerns 21 am Gehäuse 3 weiter zu verbessern, indem man den Teil des Kernrückens 211, der eine große elektromagnetische Kraft ausübt, gegen den Boden 31 drückt.
11 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns 21 gemäß 9. Der Kernrücken 211 enthält einen Kernrücken-Körper 215 und einen dicken Bereich 216. Der Kernrücken-Körper 215 hat die Nut 214b. Der dicke Bereich 216 ragt aus dem Kernrücken-Körper 215 in die entgegengesetzte Richtung wie der Zahn 212 aus dem Kernrücken-Körper 215 heraus. Der dicke Bereich 216 ist so ausgebildet und angeordnet, dass er in axialer Richtung mit der Nut 214b überlappt.
Bei der rotierende nelektrischen Maschine mit Axialspalt ist der Betrag des durch den radial äußeren Teil des Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses größer als der Betrag des durch den radial inneren Teil der Kernrückens 211 fließenden Magnetflusses. So ist im radial äußeren Teil des Kernrückens 211 der dicke Bereich 216, der in entgegengesetzter Richtung zur Erstreckungsrichtung des Zahns 212 vorsteht, so angeordnet, dass ein Teil des Magnetweges, der einen großen magnetischen Fluss aufweist, ausreichend gesichert werden kann und günstige magnetische Eigenschaften erhält.
Wenn auf jeder der beiden axialen Seiten des Rotors 1 ein Stator 2 angeordnet ist, beeinflusst der Zustand des Statoreisenkerns 21 jedes Stators 2 die Eigenschaften der rotierenden elektrischen Maschine. Der Einsatz des dicken Bereichs 216 zur Umfangspositionierung kann die Montagegenauigkeit verbessern. Der dicke Bereich 216 kann nicht nur im radial äußeren Teil des Kernrückens 211, sondern auch im radial inneren Teil des Kernrückens 211 angeordnet werden, um eine ähnliche Wirkung zu erzielen.
12 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Befestigungsteils 4 gemäß 4, und 13 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Stators 2, der mit Hilfe des Befestigungsteils 4 gemäß 12 am Gehäuse 3 befestigt werden soll. In dem Teil des Kernrückens 211, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, kann eine Nut 214c so geformt werden, dass sie sich vollständig in einem radialen Teil erstreckt. Die Nut 214c ist so angeordnet, dass ihre Öffnung dem Schlitz 213 zugewandt ist.
In diesem Fall weist das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41, den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44, den Anpressbereich 42c und die Bolzen oder Schrauben auf (nicht abgebildet). Der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 wird am Boden 31 auf der radial inneren Seite des Kernrückens 211 befestigt. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 wird am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des Kernrückens 211 befestigt. Der Anpressbereich 42c wird am radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 und am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigt und in die Nut 214c eingesetzt. Die Bolzen oder Schrauben sind Befestigungselemente zur Befestigung des radial innenseitigen Befestigungsbereichs 41 und des radial aussenseitigen Befestigungsbereichs 44 am Boden 31.
Der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 hat ein Durchgangsloch 411, in das der Bolzen oder die Schraube eingesetzt werden soll. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 hat ein Durchgangsloch 441, in das der Bolzen oder Schraube eingesetzt werden soll. Der radial innenseitiger Befestigungsbereich 41 und der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 stehen in Oberflächenkontakt mit dem Boden 31 und können so die Kühlwirkung für die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt weiter verstärken.
14 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Befestigungsteils 4 gemäß 10. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 kann so gestaltet werden, dass er sich entlang der Außenumfangsfläche des Kernrückens 211 erstreckt. In 14 hat der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 die Hohlscheibenform. Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 erstreckt sich entlang der Außenumfangsfläche des Kernrückens 211 und vergrößert damit die Kontaktfläche zwischen dem radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 und dem Boden 31.
Mit dieser Konfiguration kann der Kühleffekt für die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt weiter verbessert werden. Der radial innenseitiger Befestigungsbereich 41 kann, obwohl nicht abgebildet, so gestaltet werden, dass er sich entlang der Außenumfangsfläche des Kernrückens 211 erstreckt. In diesem Fall kann der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 eine Hohlscheibenform haben.
Bei der oben genannten ersten Ausführungsform kann der Statoreisenkern 21 aus radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten durch Formen eines magnetischen Grünlings zur Form des Statoreisenkerns oder aus einem massiven Magnetkörper geformt werden.
Zweite Ausführungsform
15 ist eine perspektivische Darstellung eines Statoreisenkerns einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Statoreisenkern 21 ist ein gewickelter Eisenkern aus konzentrisch gewickelten bandförmigen elektromagnetischen Stahlplatten. Elektromagnetische Stahlplatten, die in Blechform geschnitten sind, können radial laminiert werden. Der Statoreisenkern 21 besteht in jedem dieser Fälle aus den radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten.
16 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Wirbelstroms, der im Statoreisenkern 21 gemäß 15 erzeugt wird, und 17 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Wirbelstroms, der im Statoreisenkern 21 aus den axial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten erzeugt wird. Ein achsparalleler Magnetfluss durchströmt den Zahn 212, der axial aus dem scheibenförmigen Kernrücken 211 herausragt. Beim Statoreisenkern 21, der aus den axial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten besteht, ist der magnetische Fluss in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Stahlplatten ausgerichtet.
So fließt ein Wirbelstrom in den elektromagnetischen Stahlplatten, so dass es zu Verlusten kommt. Beim Statoreisenkern 21, der aus den radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten besteht, ist auf jeder Stirnseite der elektromagnetischen Stahlplatten eine Isolierschicht angeordnet. Dadurch wird die Fläche für den Wirbelstromfluss kleiner, so dass die Wirbelstromerzeugung reduziert wird. Dadurch kann der Verlust reduziert werden.
Beim Statoreisenkern 21, der aus den axial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten besteht, können die laminierten elektromagnetischen Stahlplatten durch Verstemmen oder Ähnliches mechanisch miteinander verbunden werden. Beim gewickelten Eisenkern aus konzentrisch gewickelten bandförmigen elektromagnetischen Stahlplatten, also dem Statoreisenkern 21 aus den radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten, ist es schwierig, die elektromagnetischen Stahlplatten durch Verstemmen oder Ähnliches mechanisch zu verbinden.
In dem durch radiales Laminieren der elektromagnetischen Stahlplatten gebildeten Eisenkern wird nach dem konzentrischen Wickeln der bandförmigen elektromagnetischen Stahlplatten mit dem daraus ausgestanzten Schlitz 213 der Wicklungsendabschnitt durch Schweißen oder dergleichen vorübergehend verbunden und ein Klebstoff in die Schichten imprägniert, um die elektromagnetischen Stahlplatten aneinander zu fixieren.
Der Kleber hat eine hohe Klebkraft gegen radiale Schälkraft, aber eine geringere Klebkraft gegen axiale Scherkraft im Vergleich zur radialen Schälkraft. Bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt mit dem Statoreisenkern 21, der durch radiales Laminieren der elektromagnetischen Stahlplatten gebildet wird, ist es notwendig, Gegenmaßnahmen gegen die auf den Statoreisenkern 21 wirkende axiale Anziehungskraft zu ergreifen.
Jede bandförmige elektromagnetische Stahlplatte kann in einer Einheit in Umfangsrichtung geschnitten und radial laminiert werden.
Obwohl nicht abgebildet, enthält die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt das in 4 abgebildete Befestigungsteil 4 wie bei der ersten Ausführungsform. Andere Konfigurationen sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, besitzt die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Befestigungsteil 4, das am Boden 31 an einer von dem Kernrücken 211 radial verschobenen Stelle befestigt ist und eine Axialfläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt, und der Statoreisenkern 21 wird aus den radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten gebildet, so dass der im Statoreisenkern 21 erzeugte Wirbelstrom reduziert und die Wirkung der axialen Scherkraft auf den Statoreisenkern 21 reduziert werden kann.
Das Befestigungsteil 4 kann einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich, der am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des Kernrückens 211 befestigt ist, einen Hakenbereich, der sich radial nach innen vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich erstreckt und den radial äußeren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt, und einen Bolzen (oder eine Schraube), der ein Befestigungselement zur Befestigung eines radial aussenseitigen Befestigungsbereichs 44 am Boden 31 ist, enthalten. Auch in diesem Fall kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden.
Weiterhin kann die Nut 214a, wie in 6 dargestellt, im Bereich des Kernrückens 211, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, sowie im radial inneren Bereich bis zum radial inneren Ende ausgeformt werden.
Außerdem kann die Nut 214b, wie in 9 dargestellt, im Bereich des Kernrückens 211, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, sowie im radial äußeren Bereich so geformt werden, dass sie sich bis zum radial äußeren Ende erstreckt. In diesem Fall weist das Befestigungsteil 4, wie in 10 dargestellt, den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44, der am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des Kernrückens 211 befestigt ist, den Hakenbereich 42b, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigt ist, sich radial nach innen vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 erstreckt und den radial äußeren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt, und den Bolzen oder die Schraube 45 auf, der bzw. die ein Befestigungselement zur Befestigung des radial aussenseitigen Befestigungsbereichs 44 am Boden 31 ist.
Bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt ist die im radial äußeren Teil des Kernrückens 211 erzeugte Magnetkraft größer als die im radial inneren Teil des Kernrückens 211 erzeugte Magnetkraft. So wird mit dem Befestigungsteil 4 der radial äußere Teil des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 gepresst, während die axiale Haltekraft des Kernrückens 211 durch das Befestigungsteil 4 gewährleistet ist, und die radial innen liegende Seite des Statoreisenkerns 21 zur Platzierung der Lager oder dergleichen genutzt, so dass eine Volumenreduzierung der rotierenden elektrischen Maschine ermöglicht wird.
Wenn die Nut 214b in dem Teil des Kernrückens 211 gebildet wird, der jedem Schlitz 213 zugewandt ist, sowie dem radial äußeren Teil, wie in 11 dargestellt, kann der Kernrücken 211 den Kernrücken-Körper 215 mit der Nut 214b und den dicken Bereich 216 umfassen, der aus dem Kernrücken-Körper 215 in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung vorsteht, in der sich der Zahn 212 vom Kernrücken-Körper 215 erstreckt. In diesem Fall ist der dicke Bereich 216 so angeordnet, dass er in axialer Richtung mit der Nut 214b überlappt. Der dicke Bereich 216 kann nicht nur im radial äußeren Teil des Kernrückens 211, sondern auch im radial inneren Teil des Kernrückens 211 angeordnet werden.
Weiterhin kann, wie in 14 dargestellt, das Befestigungsteil 4 den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 und den am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigten Hakenbereich 42b umfassen, der sich vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 radial nach innen erstreckt und den radial äußeren Teil einer axialen Fläche des Kernrückens 211 in Richtung Boden 31 drückt, und der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 kann so geformt werden, dass er sich entlang der äußeren Umfangsfläche des Kernrückens 211 erstreckt.
Der radial aussenseitige Befestigungsbereich 44 erstreckt sich entlang der Außenumfangsfläche des Kernrückens 211 und vergrößert damit die Kontaktfläche zwischen dem radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 und dem Boden 31. Mit dieser Konfiguration kann der Kühleffekt der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt weiter verbessert werden. Obwohl nicht gesondert abgebildet, kann das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 enthalten, und der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 kann so geformt werden, dass er sich entlang der Innenumfangsfläche des Kernrückens 211 erstreckt.
Dritte Ausführungsform
18 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Statoreisenkerns einer rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt ist die Drehmoment-erzeugende Fläche die Gegenfläche des Rotors 1 und des Stators 2, und daher ist die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt insofern vorteilhaft, als sie eine flache Struktur mit einer großen radialen und einer kleinen axialen Dimension hat.
Wenn das Befestigungsteil 4 im Schlitz 213 zur Erzeugung der axialen Presskraft wie bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform angeordnet ist, kann die axiale Dimension des Statoreisenkerns 21 vergrößert werden, um den Platz für die Anbringung der Statorwicklung oder den Bereich der magnetischen Bahn im Kernrücken 211 sicherzustellen.
Bei dieser rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt weist der Statoreisenkern 21 den Kernrücken 211 mit der Hohlscheibenform und mehrere Zähne 212 auf, die sich axial von einer axialen Fläche des Kernrückens 211 erstrecken. Der Kernrücken 211 weist den Kernrücken-Körper 215 mit den Zähnen 212 und einen radial innenseitigen Überstandbereich 217 auf, der sich vom Kernrücken-Körper 215 radial nach innen erstreckt.
Ähnlich wie die erste Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, weist das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41, der am Boden 31 auf der radialen Innenseite des radial innenseitigen Überstandbereichs 217 befestigt ist, den Hakenbereich 42a, der an dem radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 befestigt ist und eine axiale Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich 217 in Richtung des Bodens 31 drückt, und den zur Befestigung des radial innenseitigen Befestigungsbereichs 41 am Boden 31 konfigurierten Bolzen oder die Schraube (nicht abgebildet) auf. Der radial innenseitige Befestigungsbereich 41 besitzt ein Durchgangsloch 411, in das der Bolzen oder die Schraube eingesetzt werden soll. Andere Konfigurationen sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben, weist der Kernrücken 211 bei der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Kernrücken-Körper 215 mit den Zähnen 212 und den radial innenseitigen Überstandbereich 217 auf, der sich vom Kernrücken-Körper 215 radial nach innen erstreckt, so dass die Querschnittsfläche des magnetischen Pfades im Kernrücken 211 vergrößert und der Magnetwiderstand verringert werden.
Mit dieser Konfiguration wird der magnetische Flusses, der durch den Magnetkreis fließt, erhöht, was eine Verbesserung der Eigenschaften der rotierenden elektrischen Maschine ermöglicht. Das Befestigungsteil 4 drückt die eine axiale Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich 217 in Richtung des Bodens 31, so dass der Statoreisenkern 21 auch nach dem Anbringen der Statorwicklung auf den Statoreisenkern 21 im Gehäuse 3 montiert werden kann.
19 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Befestigungsteils zur Befestigung des Stators 2 gemäß 18 am Gehäuse, und 20 ist eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung des Befestigungsteils gemäß 19. Das Befestigungsteil 4 kann die Hohlscheibenform haben. Konkret kann das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41, der am Boden 31 auf der radialen Innenseite des radial innenseitigen Überstandbereichs 217 befestigt ist, einen Anpressbereich 46, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 befestigt ist und eine axiale Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich 217 in Richtung des Bodens 31 drückt, und den Bolzen oder Schraube (nicht abgebildet) zur Befestigung des radial innenseitigen Befestigungsbereichs 41 am Boden 31 aufweisen. Obwohl der Anpressbereich 46 in 20 eine ringförmige Form hat, kann es sich auch um einen sich vom radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 radial nach außen erstreckenden Hakenbereich handeln.
21 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns 21 gemäß 18. 22 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Befestigungsteils zur Befestigung des Stators 2 gemäß 21 am Gehäuse. 23 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung des Befestigungsteils gemäß 22. Der Kernrücken 211 kann den Kernrücken-Körper 215 mit den Zähnen 212 und einen radial aussenseitigen Überstandbereich 218 aufweisen, der sich vom Kernrücken-Körper 215 radial nach außen erstreckt.
In diesem Fall kann das Befestigungsteil 4 den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44, der am Boden 31 auf der radial äußeren Seite des radial aussenseitigen Überstandbereichs 218 befestigt ist, und einen Anpressbereich 47 aufweisen, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigt ist und eine axiale Fläche im radial aussenseitigen Überstandbereich 218 in Richtung des Bodens 31 drückt. Obwohl der Anpressbereich 47 in 23 eine ringförmige Form hat, kann es sich um einen Hakenbereich handeln, der sich vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 radial nach innen erstreckt.
24 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung eines geänderten Beispiels des Statoreisenkerns 21 gemäß 18. In 24 sind das Gehäuse 3 und auch das Befestigungsteil 4 zur Befestigung des Statoreisenkern 21 am Gehäuse 3 dargestellt. Der Kernrücken 211 kann den Kernrücken-Körper 215 mit den Zähnen 212, den radial innenseitigen Überstandbereich 217, der sich vom Kernrücken-Körper 215 radial nach innen erstreckt, und den radial aussenseitigen Überstandbereich 218, der sich vom Kernrücken-Körper 215 radial nach außen erstreckt, aufweisen.
In diesem Fall kann das Befestigungsteil 4 den radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 enthalten, der auf der radialen Innenseite des radial innenseitigen Überstandbereichs 217 am Boden 31 befestigt ist, einen Anpressbereich 46, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 befestigt ist und eine Axialfläche im radial innenseitigen Überstandbereich 217 in Richtung Boden 31 drückt, den radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44, der am Boden 31 an der radialen Außenseite des radial aussenseitigen Überstandbereichs 218 befestigt ist, und den Anpressbereich 47, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 befestigt ist und eine Axialfläche im radial aussenseitigen Überstandbereich 218 zum Boden 31 drückt.
In 24 hat der Anpressbereich 46 eine ringförmige Form, jedoch kann es sich auch um einen Hakenbereich handeln, der sich vom radial innenseitigen Befestigungsbereich 41 radial nach außen erstreckt, und der Anpressbereich 47 hat eine ringförmige Form, aber es kann auch ein Hakenbereich sein, der sich vom radial aussenseitigen Befestigungsbereich 44 radial nach innen erstreckt.
Obwohl die Konfiguration der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt mit einem Paar axial getrennter Statoren 2 in jeder der obigen Ausführungsformen beschrieben ist, kann die rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt auch mit einem Stator 2 verwendet werden. In diesem Fall kann die magnetomotorische Kraft der rotierenden elektrischen Maschine mit Axialspalt erhöht werden, wenn ein Element z.B. aus Eisen, das als Kernrücken dient, auf der dem Stator 2 zugewandten Fläche des Rotors 1 vorgesehen ist.
Auch wenn die Konfiguration des Permanentmagneten 12 und des Zahns 212 mit der Fächerform in axialer Richtung in jeder der obigen Ausführungsformen beschrieben ist, sind der Permanentmagnet 12 und der Zahn 212 nicht auf die Fächerformen beschränkt, sondern können z.B. auch rechteckige Formen in axialer Richtung haben.
25 ist eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Befestigung des Statoreisenkerns und des Befestigungsteils am Gehäuse. Der Statoreisenkern 21 und das Befestigungsteil 4 zeichnen sich dadurch aus, dass sie am Gehäuse 3 axial zum Boden hinbewegt werden. Nachdem der Statoreisenkern 21 axial auf das Gehäuse 3 aufgesetzt wurde, wird das Befestigungsteil 4 axial angesetzt und der Statoreisenkern 21 und das Befestigungsteil 4 werden mit Bolzen oder Schrauben o.ä. am Gehäuse 3 befestigt.
26 ist eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bereitstellung der Wicklung auf dem Statoreisenkern einschließlich des radial innenseitigen Befestigungsbereichs, und 27 ist eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Befestigung des Statoreisenkerns gemäß 26 am Gehäuse zusammen mit dem Befestigungsteil.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wickelvorgang zur Bereitstellung der Wicklung auf dem Statoreisenkern 21 ein Statoreisenkern-Fixiervorgang zur Fixierung des Statoreisenkerns 21 und des Befestigungsteils 4 am Gehäuse 3 durchgeführt wird. Der Montagevorgang wird erleichtert, indem der Statoreisenkern 21 nach dem Anbringen der Wicklung auf dem Statoreisenkern 21 am Gehäuse 3 befestigt wird.
Als Wicklung kann eine Spulenanordnung verwendet werden, die durch vorherige Wicklung auf einem Isolierspulenkörper gebildet wird, oder nach dem Anbringen eines Isolators zur Isolierung kann auf jedem Zahn eine Wicklung vorgesehen werden.
Das Befestigungsteil 4 wird mittels Bolzen oder Schraube o. dgl. am Gehäuse 3 befestigt. Das Befestigungsteil 4 ist vorzugsweise in Umfangsrichtung so anzuordnen, dass die Bolzen oder Schrauben in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sind. Bevorzugt wird ein diagonales Anziehen, bei dem die Bolzen oder Schrauben nach temporärem Anziehen aller Bolzen oder Schrauben auf einer Diagonallinie angezogen werden. Die Ebenheit der Gegenfläche des Rotors 1, nämlich des Statoreisenkerns 21 kann durch das diagonale Anziehen verbessert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010154610 A [0003]

Claims

Rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt, die Folgendes aufweist: - einen Rotor; - einen Stator, der einen Statoreisenkern enthält, wobei der Statoreisenkern Folgendes aufweist: - einen Kernrücken mit Hohlscheibenform; und - mehrere Zähne, die sich axial von einer axialen Oberfläche der Kernrückens erstrecken und in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die mehreren Zähne distale Enden aufweisen, die dem Rotor axial zugewandt sind; - ein Gehäuse mit einem Boden, mit dem eine andere Axialfläche des Kernrückens in Kontakt steht; und - ein Befestigungsteil, das so konfiguriert ist, dass es die eine axiale Fläche des Kernrückens in Richtung Boden drückt.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei das Befestigungsteil an einer vom Kernrücken radial verschobenen Stelle am Boden befestigt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Statoreisenkern aus radial laminierten elektromagnetischen Stahlplatten gebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Nut, die zu einer Schlitzseite hin offen ist, so ausgebildet ist, dass sie sich zu einem radial inneren Ende in einem Bereich des Kernrückens, der dem Schlitz zugewandt ist und ein Raum zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen ist, sowie einem radial inneren Bereich erstreckt, und wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial innenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial inneren Seite des Kernrückens am Boden befestigt ist; und - einen Hakenbereich, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche in der Nut in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Nut, die zu einer Schlitzseite hin offen ist, so ausgebildet ist, dass sie sich zu einem radial äußeren Ende in einem Bereich des Kernrückens, der dem Schlitz zugewandt ist, der ein Raum zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen ist, sowie einem radial äußeren Bereich erstreckt, und wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial äußeren Seite des Kernrückens am Boden befestigt ist; und - einen Hakenbereich, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche in der Nut in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei der Kernrücken Folgendes aufweist: - einen Kernrücken-Körper, in dem die Nut gebildet ist; und - einen dicken Bereich, der aus dem Kernrücken-Körper in entgegengesetzter Richtung zur Richtung des Zahnes aus dem Kernrücken-Körper herausragt, wobei der dicke Bereich so angeordnet ist, dass er sich mit der Nut in axialer Richtung überlappt.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Nut, die zu einer Schlitzseite hin offen ist, so ausgebildet ist, dass sie sich radial im ganzen Teil des Kernrückens, der dem Schlitz zugewandt ist, erstreckt, der ein Raum zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen ist, und wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial innenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial inneren Seite des Kernrückens am Boden befestigt ist; - einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial äußeren Seite des Kernrückens am Boden befestigt ist; und - einen Anpressbereich, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich und am radial aussenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche in der Nut in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei der radial innenseitige Befestigungsbereich so ausgebildet ist, dass er sich entlang einer inneren Umfangsfläche des Kernrückens erstreckt.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei der radial aussenseitige Befestigungsbereich so ausgebildet ist, dass er sich entlang einer äußeren Umfangsfläche des Kernrückens erstreckt.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kernrücken Folgendes aufweist: - einen Kernrücken-Körper mit den mehreren Zähnen; und - einen radial innenseitigen Überstandbereich, der sich vom Kernrücken-Körper radial nach innen erstreckt, und wobei das Befestigungsteil mit einer axialen Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial innenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial inneren Seite des radial innenseitigen Überstandbereichs am Boden befestigt ist; und - einen Hakenbereich, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 10, wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial innenseitigen Befestigungsbereich mit Hohlscheibenform, der auf einer radial inneren Seite des radial innenseitigen Überstandbereichs am Boden befestigt ist; und - einen Anpressbereich, der am radial innenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche im radial innenseitigen Überstandbereich in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kernrücken Folgendes aufweist: einen Kernrücken-Körper mit den mehreren Zähnen; und einen radial aussenseitigen Überstandbereich, der sich vom Kernrücken-Körper radial nach außen erstreckt, und wobei das Befestigungsteil mit einer axialen Fläche im radial aussenseitigen Überstand in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 13, wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich, der auf einer radial äußeren Seite des radial aussenseitigen Überstandbereichs am Boden befestigt ist; und - einen Hakenbereich, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche im radial aussenseitigen Überstandbereich in Kontakt steht.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 13, wobei das Befestigungsteil Folgendes aufweist: - einen radial aussenseitigen Befestigungsbereich mit Hohlscheibenform, der auf einer radial äußeren Seite des radial aussenseitigen Überstandbereichs am Boden befestigt ist; und - einen Anpressbereich, der am radial aussenseitigen Befestigungsbereich befestigt ist und mit einer axialen Fläche im radial aussenseitigen Überstandbereich in Kontakt steht.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren einen Statoreisenkern-Befestigungsschritt zur Befestigung des Statoreisenkerns und des Befestigungsteils am Boden des Gehäuses besitzt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren weiterhin einen Wicklungsschritt der Montage einer Wicklung auf dem Statoreisenkern vor dem Statoreisenkern-Befestigungsschritt beinhaltet.