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Querverweis zu zugehöriger Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 3. Juni 2016 angemeldeten japanischen Patentanmeldung
JP 2016-112287 und nimmt deren Priorität in Anspruch, wobei auf deren gesamten Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotor einer elektrischen Drehmaschine, die z.B. in einem Kraftfahrzeug, einem Lastkraftwagen etc. eingebaut ist und als ein Elektromotor oder als ein elektrischer Generator angewendet wird.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Eine elektrische Drehmaschine, die einen Stator, um den eine Statorwicklung gewickelt ist, und einen Rotor hat, der drehbar in einem Zustand angeordnet ist, bei dem er dem Stator mit einem elektromagnetischen Zwischenraum in einer radialen Richtung zugewandt ist, ist als eine typische elektrische Drehmaschine bekannt. Ein Lundell-Rotor, der einen Feldkern mit einer Vielzahl an klauenförmigen Magnetpolabschnitten und eine Feldwicklung hat, ist als ein Rotor der elektrischen Drehmaschine bekannt. An dem Feldkern sind ein zylindrischer Nabenabschnitt, der an einer Drehwelle fixiert ist und Magnetpole ausgebildet, die an einer Außenumfangsseite des Nabenabschnittes angeordnet sind und abwechselnd verschiedene Polaritäten in einer Umfangsrichtung haben. Die Feldwicklung ist um die Außenumfangsseite des Nabenabschnittes gewickelt, um eine elektromagnetische Kraft durch Energiebeaufschlagung zu erzeugen.
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Patentdokument 1 offenbart einen röhrenartigen Magnetpolrohrabschnitt (ein rohrartiges Element), der einen Stapel aus mehreren weichen Magnetplatten in einer axialen Richtung hat und an einer Außenumfangsseite von klauenförmigen Magnetpolabschnitten eines Feldkerns angeordnet ist. Dieses rohrartige Element hat an einer Fläche der Außenradiusseite einen konvexen Abschnitt, der der Konturform des klauenförmigen Magnetpolabschnittes entspricht, und einen konkaven Abschnitt, der einem Luftzwischenraum zwischen Benachbarten der klauenförmigen Magnetpolabschnitte entspricht. Der konvexe Abschnitt und der konkave Abschnitt des rohrartigen Elementes sind in einer geneigten Form verbunden. Somit kann gemäß dem rohrartigen Element aus Patentdokument 1, wenn ein Rotor dreht, eine Schwankung bei einem magnetischen Fluss, die an einem Stator wirkt, so gemildert werden, dass ein magnetisches Rauschen reduziert werden kann.
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Darüber hinaus beschreibt Patentdokument 2 eine derartige Technik, bei der eine bandplattenförmige weiche magnetische längliche Platte mit einem runden Loch oder einem Schlitz spiralartig zu einem Stapel in einer axialen Richtung gewickelt ist, um einen Rotorkern auszubilden.
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Auflistung des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: JP 2009-148 057 A
- Patentdokument 2: JP 2001-359 263 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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An einem Element, das an einer Außenumfangsseite der klauenförmigen Magnetpolabschnitte eines Feldkerns angeordnet ist, wie beispielsweise das in Patentdokument 1 beschriebene rohrartige Element, sind Abschnitte, an denen ein sogenanntes Floating (ein Zwischenraum) von einer Außenumfangsfläche des klauenförmigen Magnetpolabschnittes vorhanden ist, und Abschnitte vorhanden, an denen kein Floating in dem Fall einer unzureichenden Rundheit vorhanden ist. Aus diesem Grund sind ein starker Abschnitt und ein nicht starker Abschnitt im Hinblick auf eine Stärke (Festigkeit) im Hinblick auf ein Schwingungswiderstandsvermögen vorhanden.
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Genauer gesagt wird in vielen Fällen ein Klappergeräusch der klauenförmigen Magnetpolabschnitte aufgrund einer Schwingung als ein Faktor zum Verringern eines Leistungsvermögens eines Lundell-Motors erachtet. In dem Fall von Patentdokument 1 tritt eine solche Situation mit Leichtigkeit häufig auf. In dieser Situation nimmt an dem Abschnitt, an dem das Floating vorhanden ist, ein magnetischer Widerstand durch den Luftzwischenraum zu, und ein Vermindern der magnetischen Kraft tritt demgemäß ebenfalls auf.
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Darüber hinaus ist in der in Patentdokument 2 beschriebenen Technik die bandplattenförmige weiche magnetische längliche Platte mit dem Rundloch oder dem Schlitz spiralartig gewickelt, um den zylindrischen Rotorkern auszubilden. In diesem Fall nimmt der Faktor der Spannungskonzentrationsfaktor an einem verdrehten (plastisch verformten) Abschnitt zu, und daher ist dies im Hinblick auf die Festigkeitsgestaltung offensichtlich ungünstig. Darüber hinaus ist ein Zwischenraum an dem verdrehten Abschnitt ausgebildet, und aus diesem Grund ist das Leistungsvermögen als eine Komponente der magnetischen Schaltung verringert. Als ein Ergebnis ist es offensichtlich, dass ein magnetischer Körper aufgeraut wird und das magnetische Leistungsvermögen sich verringern wird.
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Die vorliegende Erfindung soll, um das Problem zu lösen, einen Rotor einer elektrischen Drehmaschine schaffen, der so aufgebaut ist, dass eine Verbesserung eines Moments aufgrund einer Verringerung des magnetischen Widerstandes und ein Vermeiden eines Verringerns der Festigkeit aufgrund einer Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte verwirklicht werden kann durch Beseitigen eines Zwischenraums zwischen einem rohrartigen Element, das an einer Außenumfangsseite der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angeordnet ist, und jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt.
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In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Rotor einer elektrischen Drehmaschine: einen Feldkern mit einem rohrartigen Nabenabschnitt, einer Vielzahl an Scheibenabschnitten, die nach außen in einer radialen Richtung von einem in einer axialen Richtung gesehen Endabschnitt des Nabenabschnittes vorragen bei einem vorbestimmten Abstand in einer Umfangsrichtung, und einer Vielzahl an klauenförmigen Magnetpolabschnitten, die jeweils in der axialen Richtung von Außenumfangsendabschnitten der Scheibenabschnitte zu einer Außenumfangsseite des Nabenabschnittes vorragen und abwechselnd auf verschiedene Polaritäten in der Umfangsrichtung magnetisiert sind; eine Feldwicklung, die um die Außenumfangsseite des Nabenabschnittes gewickelt ist, um eine magnetomotorische Kraft durch Aufbringen von Energie erzeugen; und ein rohrartiges Element, das so angeordnet ist, dass es einen Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte bedeckt, wobei das rohrartige Element eine Vielzahl an Stahlplatten hat, die in der axialen Richtung gestapelt sind, und so aufgebaut ist, dass ein Innendurchmesser in einem stetigen Zustand kleiner ist als ein Außendurchmesser der klauenförmigen Magnetpolabschnitte.
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Gemäß diesem Aufbau hat das rohrartige Element die vielen Stahlplatten, die in der axialen Richtung gestapelt sind, und ist so aufgebaut, dass der Innendurchmesser in dem stetigen Zustand geringer ist als der Außendurchmesser der klauenförmigen Magnetpolabschnitte.
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Somit wird, wenn das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht ist, eine Innenumfangsfläche des rohrartigen Elementes zu einem engen Kontakt mit den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte gedrückt, und daher wird kein Zwischenraum (kein Luftspalt) zwischen jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt und dem rohrartigen Element ausgebildet. Bei diesem Aufbau kann eine Verbesserung des Moments aufgrund eines Verringerns des elektrischen Widerstands und ein Vermeiden eines Verringerns der Festigkeit aufgrund einer Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte verwirklicht werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine axiale Schnittansicht einer elektrischen Drehmaschine, die mit einem Rotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotors des ersten Ausführungsbeispiels.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotors des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem ein rohrartiges Element entfernt ist.
- 4 zeigt eine Vorderansicht des Rotors des ersten Ausführungsbeispiels unter Betrachtung aus einer axialen Richtung, wobei das rohrartige Element entfernt ist.
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines stetigen Zustandes des rohrartigen Elementes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem das rohrartige Element des ersten Ausführungsbeispiels an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht ist.
- 7 zeigt eine Ansicht zur Beschreibung einer Maßbeziehung zwischen einem Feldkern und dem rohrartigen Element im ersten Ausführungsbeispiel.
- 8 zeigt eine Ansicht zur Beschreibung einer Maßbeziehung zwischen einem Feldkern und einem rohrartigen Element in einer ersten Abwandlung.
- 9 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben des Zustandes des an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebrachten rohrartigen Elementes und des Zustandes der klauenförmigen Magnetpolabschnitte im ersten Ausführungsbeispiel.
- 10 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben des Zustandes des verformten klauenförmigen Magnetpolabschnittes, wenn eine Zentrifugalkraft in dem Rotor des ersten Ausführungsbeispiels wirkt.
- 11 zeigt eine charakteristische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Temper-Temperatur nach Ausführen eines Abschreckens von Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4% und einer Streckgrenze.
- 12 zeigt eine charakteristische Darstellung einer Beziehung zwischen der Temper-Temperatur nach dem Abschrecken und einer Bruchfestigkeit, wenn ein Stangenmaterial als ein Balken genommen wird und eine Bruchkraft senkrecht auf eine Längsrichtung des Balkens aufgebracht wird.
- 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines stetigen Zustandes eines rohrartigen Elementes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem das rohrartige Element des zweiten Ausführungsbeispiels an dem Außenumfang von klauenförmigen Magnetpolabschnitten angebracht ist.
- 16 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben des Zustandes, bei dem das rohrartige Element mit dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte im zweiten Ausführungsbeispiel verbunden ist.
- 17 zeigt eine Ansicht zum Beschreiben eines Zustandes, bei dem ein rohrartiges Element mit dem Außenumfang von klauenförmigen Magnetpolabschnitten in einer zweiten Abwandlung verbunden ist.
- 18 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer dritten Abwandlung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele eines Rotors einer elektrischen Drehmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung spezifisch unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein Rotor einer elektrischen Drehmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben. Der Rotor des ersten Ausführungsbeispiels ist beispielsweise in einer elektrischen Drehmaschine eingebaut, die als ein Wechselstromgenerator 1 eines Fahrzeugs angewendet wird und, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, ein Gehäuse 10, einen Stator 20, einen Rotor 30, einen Feldwicklungsenergiezuführmechanismus, einen Gleichrichter 45, etc. hat.
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Das Gehäuse 10 umfasst ein vorderes Gehäuse 11 und ein hinteres Gehäuse 12, wobei sowohl das vordere Gehäuse 11 als auch das hintere Gehäuse 12 eine mit einem Boden versehene zylindrische Form haben, die an einem Ende offen ist. Das vordere Gehäuse 11 und das hintere Gehäuse 12 sind mit einer Schraube 13 befestigt, wobei die Öffnungen miteinander verbunden sind. Der Stator 20 hat einen kreisringförmigen Statorkern 21 mit vielen nicht gezeigten Schlitzen und Zähnen, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und eine Ankerwicklung 25 mit Drei-Phasen-Wicklungen, die um die Schlitze des Statorkerns 21 gewickelt sind. Der Stator 20 ist an Innenumfangswandflächen des vorderen Gehäuses 11 und des hinteren Gehäuses 12 fixiert, wobei der Stator 20 durch die Innenumfangswandflächen in einer axialen Richtung sandwichartig angeordnet ist.
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Der Rotor 30 ist im Inneren des Stators 20 in einer radialen Richtung angeordnet und ist drehbar zusammen mit einer Rotorwelle 31 vorgesehen, wobei die Rotorwelle 31 an dem Gehäuse 10 durch ein Paar an Lagern 14 drehbar gestützt ist. Der Rotor 30 ist ein Lundell-Rotor mit einem Feldkern 32 mit einem Paar an Polkernen 32a, 32b und einer Feldwicklung 33. Der Rotor 30 wird durch eine an einem vorderen Endabschnitt der Drehwelle 31 fixierte Riemenscheibe 31A durch einen in einem Fahrzeug eingebauten nicht gezeigten Verbrennungsmotor drehbar angetrieben. Der Feldwicklungsenergiezuführmechanismus ist eine Vorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie elektrische Energie zu der Feldwicklung 33 zuführt, und hat ein Paar an Bürsten 41, ein Paar an Schleifringen (Gleitringe oder Rutschringe) 42, einen Regulator 43 etc.
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Wenn eine Drehkraft von dem Verbrennungsmotor zu der Riemenscheibe 31A über einen nicht gezeigten Riemen etc. übertragen wird, dreht der Rotor 30 in einer vorbestimmten Richtung zusammen mit der Drehwelle 31 in dem Fahrzeugwechselstromgenerator 1, der den vorstehend beschriebenen Aufbau hat. In diesem Zustand werden ein erster und ein zweiter klauenförmiger Magnetpolabschnitt 323a, 323b des ersten und zweiten Polkerns 32a, 32b in einer derartigen Weise angeregt, dass eine Anregungsspannung auf die Feldwicklung 33 des Rotors 30 von den Bürsten 41 durch die Schleifringe 42 aufgebracht (angelegt) wird. Als ein Ergebnis werden NS-Magnetpole abwechselnd entlang der Drehumfangsrichtung des Rotors 30 ausgebildet. Demgemäß wird ein sich drehendes Magnetfeld an der Ankerwicklung 25 des Stators 20 vorgesehen, und dadurch wird eine elektromotorische Wechselstromkraft an der Ankerwicklung 25 erzeugt. Die elektromotorische Wechselstromkraft, die an der Ankerwicklung 25 erzeugt wird, wird zu einer nicht gezeigten Batterie geliefert, nachdem sie durch den Gleichrichter 45 zu einem Gleichstrom gleichgerichtet worden ist.
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Nachstehend ist ein charakteristischer Aufbau des Rotors 30 des ersten Ausführungsbeispiels detailliert unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben. Wie dies in den 1 bis 4 und 10 gezeigt ist, hat der Rotor 30 des ersten Ausführungsbeispiels die Drehwelle 31, die an dem Gehäuse 10 durch das Paar an Lager 14, 14 drehbar gestützt ist, den Feldkern 32, der durch das Paar an Polkernen 32a, 32b aufgebaut ist, die an dem Außenumfang der Drehwelle 31 sitzen und dort fixiert sind, die Feldwicklung 33, die um einen Nabenabschnitt 321 (321a, 321b) des Feldkerns 32 gewickelt ist, eine Vielzahl an Permanentmagneten 34, die jeweils zwischen klauenförmigen Magnetpolabschnitten 322 (322a, 322b) benachbart in der Umfangsrichtung des Feldkerns 32 angeordnet sind, und ein rohrartiges Element 35, das so angeordnet ist, dass es den Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 des Feldkerns 32 bedeckt. Der Rotor 30 ist drehbar in einem Zustand vorgesehen, bei dem er einer Innenumfangsseite des Stators 20 in der radialen Richtung zugewandt ist.
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Wie dies in den 1 und 3 gezeigt ist, hat der Feldkern 32 den ersten Polkern 32a, der an einer vorderen Seite (die linke Seite in 1) der Drehwelle 31 fixiert ist, und den zweiten Polkern 32b, der an einer hinteren Seite (die rechte Seite in 1) der Drehwelle 31 fixiert ist. Der erste Polkern 32a hat einen zylindrischen ersten Nabenabschnitt 321a, erste Scheibenabschnitte 322a und die ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a. Der erste Nabenabschnitt 321a ist so aufgebaut, dass er einen magnetischen Feldfluss (Magnetfeldfluss) in der axialen Richtung radial im Inneren der Feldwicklung 33 zuführt. Die ersten Scheibenabschnitte 322a ragen nach außen in der radialen Richtung von dem vorderen Endabschnitt des ersten Nabenabschnittes 321a in der axialen Richtung unter vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung vor, wodurch ein magnetischer Feldfluss in der radialen Richtung zugeführt wird. Jeder erste klauenförmige Magnetpolabschnitt 323a ragt in der axialen Richtung von einem Außenumfangsendabschnitt des ersten Scheibenabschnittes 322a zu einer Außenumfangsseite des ersten Nabenabschnittes 321a so vor, dass er die Feldwicklung umgibt, wodurch ein Magnetfluss mit dem Statorkern 21 ausgetauscht wird.
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Der zweite Polkern 32b hat die gleiche Form wie der erste Polkern 32a und hat einen zweiten Nabenabschnitt 321b, zweite Scheibenabschnitte 322b und zweite klauenförmige Magnetpolabschnitte 323b. Der erste Polkern und der zweite Polkern 32a, 32b sind aus weichen magnetischen Körpern ausgebildet.
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Der erste Polkern 32a und der zweite Polkern 32b sind in einem Zustand, bei dem eine hintere Endfläche des ersten Polkerns 32a in der axialen Richtung und eine vordere Endfläche des zweiten Polkerns 32b in der axialen Richtung miteinander in Kontakt stehen, so zusammengebaut, dass die erste klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a und die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323b in einer versetzten Weise einander zugewandt sind. In dieser Weise sind die ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a des ersten Polkerns 32a und die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323b des zweiten Polkerns 32b in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Der erste Polkern und der zweite Polkern 32a, 32b haben jeweils acht klauenförmige Magnetpolabschnitte 323, und bilden im ersten Ausführungsbeispiel einen Lundell-Rotorkern mit 16 Polen (N-Pol: 8, S-Pol: 8).
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Die Feldwicklung 33 ist um die Außenumfangsflächen des ersten und zweiten Nabenabschnittes 321a, 321b gewickelt, wobei die Feldwicklung 33 von dem Feldkern 32 elektrisch isoliert ist und durch den ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitt 323a, 323b umgeben ist. Die Feldwicklung 33 ist so aufgebaut, dass sie eine elektromotorische Kraft an einem Nabenabschnitt 321 erzeugt durch Anwenden einer Feldstromstärke If von einer nicht gezeigten Feldstromsteuerschaltung. Demgemäß sind Magnetpole mit verschiedenen Polaritäten an den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323a und den zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323b des ersten und zweiten Polkerns 32a, 32b ausgebildet. Im ersten Ausführungsbeispiel wird der erste klauenförmige Magnetpolabschnitt 323a als ein S-Pol magnetisiert, und der zweite klauenförmige Magnetpolabschnitt 323b wird als ein N-Pol magnetisiert.
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In diesem Fall bildet ein Magnetfluss, der an dem Nabenabschnitt 321 des Feldkerns 32 durch die Feldwicklung 33 erzeugt wird, beispielsweise eine magnetische Schaltung, bei der der Magnetfluss, nachdem er von dem ersten Nabenabschnitt 321a des ersten Polkerns 32a zu den ersten Scheibenabschnitten 322a und den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323a geflossen ist, durch die zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323b des zweiten Polkerns 32b von den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323a mittels des Statorkerns 21 fließt und zu dem ersten Nabenabschnitt 321a von den zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323b mittels der zweiten Scheibenabschnitte 322b und der zweiten Nabenabschnitte 321b zurückkehrt. Diese magnetische Schaltung ist so aufgebaut, dass sie eine gegenelektromotorische Kraft des Rotors 30 erzeugt.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, ist ein Zwischenraum, der sich in einer Richtung erstreckt, die zu der axialen Richtung geneigt (schräg) verläuft, zwischen benachbarten der ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a und der zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323b ausgebildet, die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, und der einzelne Permanentmagnet 34 ist in jedem Zwischenraum angeordnet. Jeder Permanentmagnet 34 hat eine rechtwinklige parallelepipedartige Außenform, und die Achse der leichten Magnetisierung von ihm ist in die Umfangsrichtung gerichtet. Darüber hinaus wird jeder Permanentmagnet 34 durch die ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a, 323b in einem Zustand gehalten, bei dem beide Endflächen (Flächen des Einströmens/Ausströmens des magnetischen Flusses) des Permanentmagneten 34 in der Umfangsrichtung jeweils mit Seitenflächen der ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a, 323b in der Umfangsrichtung in Kontakt stehen. Somit ist jeder Permanentmagnet 34 so angeordnet, dass seine Polarität mit den Polaritäten der ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323a, 323b übereinstimmt, die durch Anregung der Feldwicklung 33 abwechselnd vorgesehen werden.
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Wie dies in den 2 und 4 bis 7 gezeigt ist, ist das rohrartige Element 35 in einer zylindrischen Form aus einer Vielzahl an ringförmigen Stahlplatten (weiche magnetische Körper) 36 ausgebildet, die in der axialen Richtung gestapelt sind, wobei es Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 des Feldkerns 32 bedeckt und mit diesen in Kontakt steht, und koaxial zu dem Feldkern 32 angeordnet ist. Das rohrartige Element 35 ist so aufgebaut, dass seine Breite in der axialen Richtung im Wesentlichen gleich der Länge des klauenförmigen Magnetpolabschnittes 323 in der axialen Richtung ist. Somit ist das rohrartige Element 35 mit einer derartigen Größe ausgebildet, dass das rohrartige Element 35 den gesamten Bereich (die gesamte Fläche) der Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 bedeckt.
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Wie dies in 7 gezeigt ist, ist das rohrartige Element 35 so aufgebaut, dass ein Innendurchmesser D1 in einem stetigen Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser D2 der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323. Es ist hierbei zu beachten, dass der stetige Zustand im ersten Ausführungsbeispiel einen Zustand bedeutet, bei dem keine externe Kraft aufgebracht wird, bevor das rohrartige Element 35 an dem Außenumfang des Feldkerns 32 angebracht ist. Das rohrartige Element 35 sitzt auf den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 durch Presspassung und ist in einem Zustand fixiert, bei dem ein vorbestimmter Druck an den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 wirkt. Somit wird selbst dann, wenn der erste klauenförmige Magnetpolabschnitt 323 zu einer Innenradiusseite aufgrund einer Herstelltoleranz zum Ausbilden eines Zwischenraums S, wie dies in 9 gezeigt ist, versetzt wird, ein mechanisches und elektrisches Kuppeln zwischen dem rohrartigen Element 35 und den ersten klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323a bewirkt, und ein Unterstützen des magnetischen Kuppelns und ein Verringern einer Schwingungskraft werden verwirklicht.
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Es ist hierbei zu beachten, dass bei dem Lundell-Rotor wie im ersten Ausführungsbeispiel der klauenförmige Magnetpolabschnitt 323 aufgrund einer Zentrifugalkraft verformt, die dann erzeugt wird, wenn der Rotor 30 dreht, wie dies in 10 gezeigt ist. Darüber hinaus wird, da der klauenförmige Magnetpolabschnitt 323 sich von seiner Basis erstreckt, eine Klapperschwingung in einem ähnlichen Modus auch aufgrund einer Schwingung erzeugt, und die Gesamtkraft aus der Zentrifugalkraft und der Schwingung erhöht die Spannung des klauenförmigen Magnetpolabschnittes 323. Im ersten Ausführungsbeispiel drückt eine Innenradiusfläche des rohrartigen Abschnittes 35 den klauenförmigen Magnetpolabschnitt 323 wie bei einer Feder, und daher wird ein Schwingungsdämpfereffekt erzielt.
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Wenn Einbauchungsabschnitte 35A, die sich zu der Innenradiusseite erheben, an dem rohrartigen Element 35 wie in einer in 8 gezeigten ersten Abwandlung ausgebildet sind, wirkt die Drückkraft der Einbauchungsabschnitte 35A wie bei einer Feder an den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323, und daher wird ein noch günstigerer Dämpfereffekt erzielt.
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Wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, ist das rohrartige Element 35 des ersten Ausführungsbeispiels so aufgebaut, dass eine axiale Länge L1, wenn das rohrartige Element 35 am Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht ist, geringer ist als eine axiale Länge L2 im stetigen Zustand. Das heißt, wenn das rohrartige Element 35 an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht ist, stehen die Stahlplatten 36, die in der axialen Richtung benachbart zueinander sind, vorzugsweise in einem engen Kontakt zueinander, um einen magnetisch dichten Aufbau vorzusehen. Darüber hinaus hat das rohrartige Element 35 zum Reduzieren der Schwingung des rohrartigen Elementes 35 in der axialen Richtung einen Zwischenraum G1 zwischen zumindest einem Paar der Stahlplatten 36, die benachbart in der axialen Richtung sind.
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Die Stahlplatte 36, die das rohrartige Element 35 ausbildet, hat einen ringförmigen magnetischen Körper und eine elektrisch isolierende Lage, die sowohl die Vorderfläche als auch die hintere Fläche des magnetischen Körpers bedeckt. Somit hat das rohrartige Element 35, das aus dem Stapel der vielen Stahlplatten 36 ausgebildet ist, einen Aufbau, bei dem die magnetischen Körper und die elektrisch isolierenden Lagen in der axialen Richtung abwechselnd gestapelt sind. Durch diesen Aufbau kann ein Wirbelstromverlust an dem rohrartigen Element 35 reduziert werden.
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Der magnetische Körper ist aus einem magnetischen Material mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4 bis 1,05% hergestellt. Genauer gesagt bildet Kohlenstoff enthaltendes Eisen eine martensitische Struktur durch einen Temperschritt (Anlassen) nach dem Härten durch Abschrecken oder Behandeln, und zeigt daher eine hohe Festigkeit auf. Dies ist eine weitgehend bekannte Technik. In der vorliegenden Erfindung wird diese Struktur effektiv angewendet, um eine ideale Form als ein Strukturelement vorzusehen. Das heißt, es kann gesagt werden, dass in der vorliegenden Erfindung elektromagnetisches weiches Eisen, das die martensitische Struktur nicht gänzlich ausbilden kann, kein geeignetes Material ist.
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Für die Stahlplatte 36 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Gruppe des Kohlenstoffstahls oder rostfreien Stahls auf Martensitbasis, die ein Festigkeitsniveau aufzeigt, das gleich wie oder höher als jenes des rostfreien Stahls auf Martensitbasis ist, geeignet. 11 zeigt eine charakteristische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Tempertemperatur (Anlasstemperatur), nachdem ein Abschrecken für Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4% ausgeführt worden ist, und einer Streckgrenze (Fließgrenze). 11 zeigt, dass die Spannung bei einer Temperatur von 200°C für einen Kohlenstoffgehalt von 0,4% ansteigt. Somit kann gesagt werden, dass ein vorteilhafter Effekt bestätigt wird, wenn der Kohlenstoffgehalt 0,4% beträgt.
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Darüber hinaus zeigt 12 eine charakteristische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Tempertemperatur (Anlasstemperatur) nach dem Abschrecken und einer Bruchspannung, wenn ein Stabmaterial (Stangenmaterial) als ein Balken verwendet wird und eine Bruchkraft senkrecht zu einer Längsrichtung des Balkens aufgebracht wird. Die Bruchspannung wird so angewendet, dass eine Spannung aufgebracht wird, wenn das rohrartige Element 35 wahrscheinlich im Ansprechen auf eine Kraft des klauenförmigen Magnetpolabschnittes 323 oder des Permanentmagneten 34 bricht. Gemäß dieser Darstellung hat Kohlenstoffstahl mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, der einen Kohlenstoffgehalt hat, der sich von demjenigen des Kohlenstoffstahls mit niedrigem Kohlenstoffgehalt der Klasse S10C unterscheidet, der typischerweise als ein magnetischer Körper angewendet wird, den besten Bruchspannungswert bei ungefähr 200°C.
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Unter Berücksichtigung der Bruchkraft ist ein Temperaturbereich von ungefähr 80 bis 200°C in der Nähe eines Einbauortes der elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als die Tempertemperatur (Anlasstemperatur) in dem Falle eines Kohlenstoffmengenbereiches von gleich wie oder weniger als 1,35% geeignet. Darüber hinaus ist in dem Fall eines Kohlenstoffmengenbereiches von gleich wie oder weniger als 1,05% ein Temperaturbereich von ungefähr 80 bis 200°C in der Nähe des Einbauortes der elektrischen Drehmaschine des ersten Ausführungsbeispiels als die Tempertemperatur (Anlasstemperatur) auch geeignet. Somit wird ein Element, das eine Kohlenstoffmenge innerhalb der vorstehend beschriebenen Kohlenstoffmenge hat, teilerwärmt aufgrund einer Wärmeerzeugung, die durch beispielsweise die Zentrifugalkraft verursacht wird, oder einen Eisenverlust eines Hochenergiekörpers wie beispielsweise eines Magneten oder einer Magnetpolabschnittsfläche eines Rotors, und wird während des Betriebs getempert (angelassen), und daher wächst es in einem idealen Zustand (Zunahme).
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Gemäß der vorstehend dargelegten Beschreibung kann gesagt werden, dass ein Material auf Eisenbasis, das eine Kohlenstoffmenge von 0,4% bis 1,35% enthält, für die Stahlplatte 36 des rohrartigen Elementes 35 geeignet ist, und ein Material auf Eisenbasis, das eine Kohlenstoffmenge von 0,4% bis 1,05% enthält, für die Stahlplatte 36 des rohrartigen Elementes 35 noch besser geeignet ist. Darüber hinaus sind Materialien, die gemäß JIS-Symbolen als SK, SUP, SWRH, SWRS etc. eingeteilt sind, die jeweils als Kohlenstoffwerkzeugstahl, harter Stahlwalzdraht, Klavierdraht und rostfreier Stahl auf Martensitbasis bezeichnet werden, für die Stahlplatte 36 des rohrartigen Elementes 35 vorzugsweise geeignet.
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Gemäß dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Rotor 30 des ersten Ausführungsbeispiels hat das rohrartige Element 35 die vielen Stahlplatten 36, die in der axialen Richtung gestapelt sind, und der Innendurchmesser D1 im stetigen Zustand ist kleiner als der Außendurchmesser D2 der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323. Somit wird, wenn das rohrartige Element 35 an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht ist, eine Innenumfangsfläche des rohrartigen Elementes 35 zu einem engen Kontakt mit den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 gedrückt, und daher wird kein Zwischenraum (kein Luftspalt) zwischen jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt 323 und dem rohrartigen Element 35 ausgebildet. Durch diesen Aufbau kann eine Verbesserung des Moments aufgrund eines Reduzierens des elektrischen Widerstands und ein Vermeiden eines Verringerns der Festigkeit aufgrund einer Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 verwirklicht werden.
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Darüber hinaus ist im ersten Ausführungsbeispiel das rohrartige Element 35 so aufgebaut, dass die axiale Länge L1, wenn das rohrartige Element 35 an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht ist, geringer ist als die axiale Länge L2 im stetigen Zustand, und es hat einen Zwischenraum G1 zwischen zumindest einem Paar der Stahlplatten 36, die in der axialen Richtung benachbart sind. Gemäß diesem Aufbau kann das rohrartige Element 35 den magnetisch dichten Aufbau, wenn das rohrartige Element 35 angebracht ist, aufweisen und eine Schwingung des rohrartigen Elementes 35 in der axialen Richtung kann reduziert werden.
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Des Weiteren ist im ersten Ausführungsbeispiel die Stahlplatte 36, die das rohrartige Element 35 ausbildet, aus dem magnetischen Material mit einer Kohlenstoffmenge von 0,4 bis 1,05% hergestellt. Somit werden bei der elektrischen Drehmaschine, die unter einer Umgebung verwendet wird, bei der eine Temperaturänderung zwischen einem Fahrzeugbetriebszustand und einem Fahrzeuganhaltezustand hoch ist, eine Materialverschlechterung im Fahrzeugbetriebszustand und ein Niedrigtemperaturtempern in dem Fahrzeugbetriebsanhaltezustand wiederholt. Somit wird eine Materialzusammensetzung der Stahlplatte 36 automatisch wiederhergestellt. Folglich wird eine Produktfestigkeit bei einem hohen Niveau ohne thermische Verschlechterung sichergestellt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein Rotor 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 13 bis 18 beschrieben. Ein Basisaufbau des Rotors 30 des zweiten Ausführungsbeispiels ist der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel, jedoch unterscheidet sich der Rotor 30 des zweiten Ausführungsbeispiels von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels lediglich im Hinblick auf den Aufbau eines rohrartigen Elementes 37. Nachstehend sind die Unterschiede und wichtige Punkte beschrieben. Es ist hierbei zu beachten, dass die gleichen Bezugszeichen zur Darstellung der Elemente verwendet werden, die die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel sind, und eine detaillierte Beschreibung von ihnen unterbleibt.
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Das rohrartige Element 37 des zweiten Ausführungsbeispiels hat einen Stahldraht 38, der spiralartig gewickelt ist, um einen Stapel in einer axialen Richtung auszubilden. Das rohrartige Element 37 ist so aufgebaut, dass ein Innendurchmesser D3 (14) in einem stetigen Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser D4 (13) der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323. Es ist hierbei zu beachten, dass der stetige Zustand im zweiten Ausführungsbeispiel einen Zustand bezeichnet, bei dem keine externe Kraft aufgebracht wird, bevor das rohrartige Element 37 an dem Außenumfang eines Feldkerns 32 angebracht ist. Das rohrartige Element 37 sitzt auf den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 durch Presspassung und ist in einem Zustand fixiert, bei dem ein vorbestimmter Druck an den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 wirkt. Somit wird selbst dann, wenn der klauenförmige Magnetpolabschnitt 323 zu einer Innenradiusseite aufgrund einer Herstelltoleranz zum Ausbilden eines Zwischenraums S versetzt wird, ein mechanisches und elektrisches Kuppeln zwischen dem rohrartigen Element 37 und den klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323 erzeugt, und eine Unterstützung des magnetischen Kuppelns und eine Reduktion der Schwingungskraft werden verwirklicht (sh. 9).
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Darüber hinaus ist, wie dies in den 14 und 15 gezeigt ist, das rohrartige Element 37 so aufgebaut, dass eine axiale Länge L3, wenn das rohrartige Element 37 an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht ist, kleiner als die natürliche Länge (die axiale Länge des rohrartigen Elementes 37 in einem Zustand, bei dem keine externe Kraft aufgebracht wird, bevor das rohrartige Element 37 an dem Außenumfang des Feldkerns 32 angebracht wird) des rohrartigen Elementes 37 ist. Bei diesem Aufbau wird eine magnetisch dichte Struktur vorgesehen, wenn das rohrartige Element 37 an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 angebracht wird. Des Weiteren hat das rohrartige Element 37, um eine Schwingung des rohrartigen Elementes 37 in der axialen Richtung zu verringern, einen Zwischenraum G2 zwischen zumindest einem Paar der Stahldrähte 38, die in der axialen Richtung des rohrartigen Elementes 37 benachbart sind.
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Der Stahldraht 38, der das rohrartige Element 37 ausbildet, umfasst eine Stahldrahtstange mit einem kreisartigen Querschnitt und eine elektrisch isolierende Lage, die eine Außenumfangsfläche der Stahldrahtstange bedeckt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist die Stahldrahtstange aus einem magnetischen Material gebildet, das vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffmenge) von 0,4 bis 1,35% hat, wobei 0,4 bis 1,05% noch eher bevorzugt werden. Darüber hinaus ist, wie dies in 16 gezeigt ist, das rohrartige Element 37 so aufgebaut, dass benachbarte Wicklungen des Stahldrahtes 38 in der axialen Richtung gekuppelt sind und an einer Innenumfangsseite durch ein Kunststoffhaftmittel 39 fixiert sind, das zwischen der Außenumfangsfläche von jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt 323 und einer Innenumfangsfläche des rohrartigen Elementes 37 aufgetragen ist.
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Gemäß dem Rotor 30 des zweiten Ausführungsbeispiels, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, hat das rohrartige Element 37 den Stahldraht 38, der spiralartig gewickelt ist, um den Stapel in der axialen Richtung auszubilden, und der Innendurchmesser D3 im stetigen Zustand ist kleiner als der Außendurchmesser D4 der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323. Somit ist kein Zwischenraum (kein Luftspalt) zwischen jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt 323 und dem rohrartigen Element 37 ausgebildet. Folglich werden gemäß dem Rotor 30 des zweiten Ausführungsbeispiels vorteilhafte Effekte vorgesehen, die ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel sind, die beispielsweise eine Verbesserung des Moments aufgrund einer Reduktion des elektrischen Widerstandes und ein Vermeiden des Verringerns der Festigkeit aufgrund einer Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte 323 umfassen.
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Des Weiteren ist im zweiten Ausführungsbeispiel das rohrartige Element 37 so gebildet, dass benachbarte Wicklungen des Stahldrahtes 38 in der axialen Richtung gekuppelt sind und an der Innenumfangsseite durch das Kunststoffhaftmittel 39 fixiert sind. Somit kann ein Auftreten eines Defektes wie beispielsweise eine Demontage des rohrartigen Elementes 37 verhindert werden, wenn das Gewicht des rohrartigen Elementes 37 selbst oder eine Stoßlast eingegeben wird oder eine Zusammensetzung sich aufgrund des Temperns ändert.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Abwandlungen können ohne Abweichung vom Umfang der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
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Des Weiteren ist im zweiten Ausführungsbeispiel das rohrartige Element 37 so aufgebaut, dass benachbarte Wicklungen des Stahldrahtes 38 in der axialen Richtung gekuppelt und an der Innenumfangsseite fixiert sind, jedoch können wie in einer in 17 gezeigten zweiten Abwandlung benachbarte Wicklungen des Stahldrahtes 38 in der axialen Richtung gekuppelt und an der Außenumfangsseite fixiert sein, beispielsweise durch das Kunststoffhaftmittel 39, das auf einer Außenumfangsfläche des rohrartigen Elementes 37 aufgetragen wird. Alternativ kann das rohrartige Element 35 des ersten Ausführungsbeispiels wie im zweiten Ausführungsbeispiel so aufgebaut sein, dass benachbarte Stahlplatten 36 in der axialen Richtung gekuppelt und an der Innenumfangsseite oder der Außenumfangsseite durch das Kunststoffhaftmittel etc. fixiert sind.
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Darüber hinaus hat im zweiten Ausführungsbeispiel der Stahldraht 38, der das rohrartige Element 37 ausbildet, den kreisartigen Querschnitt, jedoch kann stattdessen ein Stahldraht 38A mit einem rechtwinkligen Querschnitt in einer in 18 gezeigten dritten Abwandlung angewendet werden.
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Des Weiteren ist in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ein Beispiel beschrieben, bei dem der Rotor 30 der vorliegenden Erfindung bei einem Fahrzeugwechselstromgenerator 1 angewendet ist, jedoch kann die vorliegende Erfindung in gleicher Weise nicht nur bei einem Elektromotor, wie beispielsweise eine in einem Fahrzeug eingebaute elektrische Drehmaschine, sondern auch bei einer elektrischen Drehmaschine angewendet werden, die wahlweise einen elektrischen Generator und einen elektrischen Motor nutzen kann.
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Aspekte der vorliegenden Erfindung
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In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Rotor 30 einer elektrischen Drehmaschine:
- einen Feldkern 32 mit einem rohrartigen Nabenabschnitt 321, einer Vielzahl an Scheibenabschnitten 322, die nach außen in einer radialen Richtung von einem in einer axialen Richtung gesehen Endabschnitt des Nabenabschnittes vorragen bei einem vorbestimmten Abstand in einer Umfangsrichtung, und einer Vielzahl an klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323, die jeweils in der axialen Richtung von Außenumfangsendabschnitten der Scheibenabschnitte zu einer Außenumfangsseite des Nabenabschnittes vorragen und abwechselnd auf verschiedene Polaritäten in der Umfangsrichtung magnetisiert sind;
- eine Feldwicklung 33, die um die Außenumfangsseite des Nabenabschnittes gewickelt ist, um eine magnetomotorische Kraft durch Aufbringen von Energie erzeugen; und
- ein rohrartiges Element 35, das so angeordnet ist, dass es einen Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte bedeckt.
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Das rohrartige Element hat eine Vielzahl an Stahlplatten 36, die in der axialen Richtung gestapelt sind, und ist so aufgebaut, dass ein Innendurchmesser D1 in einem stetigen Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser D2 der klauenförmigen Magnetpolabschnitte.
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Gemäß diesem Aufbau hat das rohrartige Element die vielen Stahlplatten, die in der axialen Richtung gestapelt sind, und ist so aufgebaut, dass der Innendurchmesser im stetigen Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser der klauenförmigen Magnetpolabschnitte. Somit wird, wenn das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht ist, eine Innenumfangsfläche des rohrartigen Elementes zu einem engen Kontakt mit den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte gedrückt, und daher wird kein Zwischenraum (kein Luftspalt) zwischen jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt und dem rohrartigen Element ausgebildet. Bei diesem Aufbau kann eine Verbesserung des Moments aufgrund einer Verringerung des elektrischen Widerstandes und ein Vermeiden des Absinkens der Festigkeit aufgrund von Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte verwirklicht werden.
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In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das rohrartige Element aus dem ersten Aspekt so aufgebaut, dass eine axiale Länge L1, wenn das rohrartige Element am Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte befestigt ist, kleiner als eine axiale Länge L2 im stetigen Zustand ist, und einen Zwischenraum G1 zwischen zumindest einem Paar der Stahlplatten benachbart in der axialen Richtung hat. Gemäß diesem Aufbau kann das rohrartige Element einen magnetisch dichten Aufbau haben, wenn das rohrartige Element befestigt ist. Darüber hinaus kann die Schwingung des rohrartigen Elementes in der axialen Richtung reduziert werden. Es ist hierbei zu beachten, dass sogar dann, wenn der Zwischenraum zwischen den Stahlplatten ein kleiner Zwischenraum zwischen isolierenden Beschichtungsfilmen, die auf den Oberflächen der Stahlplatten vorgesehen sind, ist, ein gewisses Niveau an Schwingungsverringerungseffekt erzielt werden kann. Alternativ kann, wenn das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht wird, der Reibungskoeffizient einer Kontaktfläche zwischen dem rohrartigen Element und dem klauenförmigen Magnetpolabschnitt erhöht werden, ohne dass ein Element zum Fixieren des rohrartigen Elementes vorgesehen wird, und daher kann eine Position in der axialen Richtung fixiert werden. In diesem Zustand wird eine Unregelmäßigkeit aufgrund von Schneidmarkierungen, die im Allgemeinen als Luftzwischenräume an den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte ausgebildet sind, noch eher vorzugsweise genutzt, da die Unregelmäßigkeit frei ausgebildet sein kann.
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In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Rotor 30 einer elektrischen Drehmaschine:
- einen Feldkern 32 mit einem rohrartigen Nabenabschnitt 321, einer Vielzahl an Scheibenabschnitten 322, die nach außen in einer radialen Richtung von einem in einer axialen Richtung gesehen Endabschnitt des Nabenabschnittes vorragen bei einem vorbestimmten Abstand in einer Umfangsrichtung, und einer Vielzahl an klauenförmigen Magnetpolabschnitten 323, die jeweils in der axialen Richtung von Außenumfangsendabschnitten der Scheibenabschnitte zu einer Außenumfangsseite des Nabenabschnittes vorragen und abwechselnd auf verschiedene Polaritäten in der Umfangsrichtung magnetisiert sind;
- eine Feldwicklung 33, die um die Außenumfangsseite des Nabenabschnittes gewickelt ist, um eine magnetomotorische Kraft durch Anwenden von Energie zu erzeugen; und
- ein rohrartiges Element 37, das so angeordnet ist, dass es einen Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte bedeckt.
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Das rohrartige Element hat einen Stahldraht 38, 38A, der spiralartig gewickelt ist, um einen Stapel in der axialen Richtung auszubilden, und es ist so ausgebildet, dass ein Innendurchmesser D3 in einem stetigen Zustand kleiner ist als ein Außendurchmesser D4 der klauenförmigen Magnetpolabschnitte.
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Gemäß diesem Aufbau hat das rohrartige Element den Stahldraht, der spiralartig so gewickelt ist, dass er den Stapel in der axialen Richtung ausbildet, und es ist so aufgebaut, dass der Innendurchmesser im stetigen Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser der klauenförmigen Magnetpolabschnitte. Somit wird, wenn das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht wird, eine Innenumfangsfläche des rohrartigen Elementes zu einem engen Kontakt mit Außenumfangsflächen der klauenförmigen Magnetpolabschnitte gedrückt, und daher wird kein Zwischenraum (kein Luftspalt) zwischen jedem klauenförmigen Magnetpolabschnitt und dem rohrartigen Element ausgebildet. Durch diesen Aufbau können eine Verbesserung des Moments aufgrund eines Verringerns des elektrischen Widerstandes und ein Vermeiden eines Absinkens der Festigkeit aufgrund von Schwingung der klauenförmigen Magnetpolabschnitte verwirklicht werden. Darüber hinaus kann das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte angebracht werden, indem der Durchmesser des rohrartigen Elementes aufgeweitet wird, wenn das rohrartige Element angebracht wird, und daher wird der Prozess zum Anbringen des rohrartigen Elementes erleichtert.
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In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das rohrartige Element des dritten Aspektes so aufgebaut, dass eine axiale Länge L3, wenn das rohrartige Element an dem Außenumfang der klauenförmigen Magnetpolabschnitte befestigt ist, kleiner als eine natürliche Länge L4 des rohrartigen Elementes ist, und es einen Zwischenraum G2 zwischen zumindest einem Paar an Wicklungen des Stahldrahtes benachbart in der axialen Richtung hat.
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Gemäß diesem Aufbau kann die Schwingung des rohrartigen Elementes in der axialen Richtung reduziert werden. Es ist hierbei zu beachten, dass das Anbringen des rohrartigen Elementes an den klauenförmigen Magnetpolabschnitten ähnlich wie beim zweiten Aspekt ist.
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In einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das magnetische Material, das das rohrartige Element in einem aus dem ersten bis vierten Aspekt ausbildet, eine Kohlenstoffmenge von 0,4 bis 1,05%. Eine elektrische Drehmaschine, die mit dem Rotor der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, wie beispielsweise ein Motor (Elektromotor), wird in einer Umgebung mit einer hohen Temperaturänderung von einem negativen Wert bis zu gleich wie oder mehr als 100°C angewendet. Somit wird die vorliegende Erfindung so angewendet, dass das rohrartige Element Wärme von der Fläche des klauenförmigen Magnetpolabschnittes als eine Wärmeerzeugungsquelle, einem Permanentmagnet (Dauermagnet) als eine benachbarte Wärmeerzeugungsquelle empfängt oder ein Stator innerhalb eines Anwendungstemperaturbereiches einen Niedrigtemperaturtempereffekt erzeugt, um eine Zusammensetzung automatisch wiederherzustellen. Eine Distorsion aufgrund einer Zentrifugalkraft oder Spannung aufgrund einer Temperaturänderung wird erwärmt durch die sehr hohe Stromstärke zu Beginn eines Leerlaufanhaltens oder eines hohen Eisenverlustes oder Kupferverlustes, und aus diesem Grund wird das rohrartige Element spezifisch einer hohen Temperatur ausgesetzt. Im Allgemeinen ist offensichtlich, dass das gleiche für das dünne rohrartige Element mit geringer Wärmekapazität der vorliegenden Erfindung gilt, wobei das rohrartige Element Wärme von einer Wärmeerzeugungsquelle empfängt, die mit Einschränkungen von 100 bis 200°C gestaltet ist. Durch Wiederholen dieser Bedingung und einem Abkühlen in einem unbeaufsichtigten Zustand des Fahrzeugs werden eine Materialverschlechterung in einem Fahrzeuganwendungszustand und ein Niedrigtemperaturtempern in einem Zustand, bei dem das Fahrzeug nicht angewendet wird, so wiederholt, dass die Materialzusammensetzung automatisch wiederhergestellt wird und die Produktfestigkeit bei einem hohen Niveau ohne thermische Verschlechterung sichergestellt wird.
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In einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das rohrartige Element des ersten bis fünften Elementes so aufgebaut, dass die Stähle (Stahldrähte) benachbart in der axialen Richtung gekuppelt sind und an einer Innenumfangsfläche fixiert sind. Gemäß diesem Aufbau kann ein Auftreten eines Defektes wie beispielsweise ein fehlerhaftes Zusammenbauen des rohrartigen Elementes verhindert werden, wenn das Gewicht des rohrartigen Elementes an sich oder eine Stoßlast eingegeben werden oder sich eine Zusammensetzung aufgrund des Temperns ändert. In den Patentdokumenten 1 und 2, die vorstehend beschrieben sind und einen derartigen Vorschlag nicht unterbreiten, wird in dem Fall, bei dem ein Material, das für ein Niedrigtemperaturtempern gewählt wird und eine Kohlenstoffmenge von gleich wie oder größer als 0,6% hat, spezifisch für die Produktion verwendet, und es besteht eine Wahrscheinlichkeit dahingehend, dass die Abmessungen in der axialen Richtung nicht fixiert sind. Es wird angenommen, dass die Kohlenstoffmenge des in Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Materials eine Kohlenstoffmenge von gleich wie oder geringer als 0,1% ist im Hinblick auf die vorgeschlagenen Gehalte (Anteile) der elektromagnetischen Eigenschaften. Es ist hierbei zu beachten, dass ein Schweißen, ein Haftmittel etc. als ein Fixiermittel angewendet werden kann.
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In einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das rohrartige Element aus dem ersten bis fünften Aspekt so aufgebaut, dass Stähle (Stahldrähte) benachbart in der axialen Richtung gekuppelt sind und an einer Außenumfangsseite fixiert sind. Gemäß diesem Aufbau ist das rohrartige Element an einer Außenumfangsfläche mit einem Haftmittel etc. fixiert, und daher kann ein Auftreten von Rost verhindert werden. Es ist hierbei zu beachten, dass ein Lack als ein Haftmittel etc. als das Fixiermittel angewendet werden kann. Alternativ kann ein Material mit einer Selbstschmelzfunktion angewendet werden, wobei das Material verbunden wird, wenn es erwärmt wird.
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Es ist hierbei zu beachten, dass jedes Element oder ein Bezugszeichen nach dem Element in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zusammenfassung eine Entsprechung zu einem spezifischen Element oder Abschnitt aufzeigt, das oder der in den Ausführungsbeispielen beschrieben ist, und den in den Ansprüchen beschriebenen Aufbau nicht beeinflusst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016112287 [0001]
- JP 2009148057 A [0005]
- JP 2001359263 A [0005]
