DE112017005750T5

DE112017005750T5 - Rotor für eine rotierende elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors für eine rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE112017005750T5
Application number: DE112017005750.7T
Authority: DE
Inventors: Satoru NAKADA; Akira Hashimoto; Atsushi Sakaue; Takashi Umeda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-08-29
Also published as: WO2018092628A1; KR20190061063A; CN109923759A; JPWO2018092628A1

Abstract

Ein Rotor (100a) für eine rotierende elektrische Maschine weist Folgendes auf: Ein Joch (1) mit zylindrischer Form; eine Halterung, die an einer Innenumfangsfläche des Jochs (1) montiert ist; und eine Vielzahl von Permanentmagneten (2), die auf der Halterung in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung des Jochs (1) angeordnet sind. Die Halterung weist geteilte Halter (21, 22) auf, die durch Teilung in Umfangsrichtung oder Axialrichtung des Jochs (1) erhalten werden. Jeder der geteilten Halter (21, 22) weist Folgendes auf: einen Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er mindestens einen von der Vielzahl von Permanentmagneten (2) zu hält, und einen Öffnungsbereich (14), der zwischen jedem von der Vielzahl von Permanentmagneten (2) und dem Joch (1) gebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor, der für eine rotierende elektrische Maschine zu verwenden ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere auf einen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine vom Typ Außenläufer, bei dem der Rotor auf der äußeren Umfangsseite eines Stators in einer Hebemaschine für einen Aufzug angeordnet ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung des Rotors.
STAND DER TECHNIK
Als Typ einer rotierenden elektrischen Maschine gibt es einen Außenläufer-Typ, bei dem Zahnbereiche eines Stators in die Richtung des Außenumfangs ragen und ein Rotor auf der äußeren Umfangsseite des Stators angeordnet ist. In der rotierenden elektrischen Maschine vom Typ Außenläufer sind mehrere Permanentmagnete an der Innenumfangsfläche des im Rotor angeordneten zylindrischen Jochs montiert.
In diesem Fall variieren die Einbaulagen der Permanentmagnete, oder die Permanentmagnete schwingen aufgrund eines auf die Permanentmagnete wirkenden Drehmoments. Dadurch entstehen Qualitätsprobleme, wie etwa verminderter Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine und Beschädigungen der Magneten.
Um die oben beschriebenen Probleme zu vermeiden, ist die Positionierung der Permanentmagnete auf der Innenumfangsfläche des Jochs wichtig. Wenn das Joch selbst zur Positionierung der Permanentmagnete einer Bearbeitung unterzogen wird, ist es erforderlich, die Innenumfangsfläche des Jochs in eine polyedrische Form zu bringen. Damit wird die Verarbeitung kompliziert, was die Verarbeitungskosten nachteilig erhöht.
Unter Berücksichtigung des vorstehend beschriebenen Problematik hat man eine rotierende elektrische Maschine entwickelt, bei der ein Abstandsring als Element zur Positionierung der Permanentmagnete an der Innenumfangsfläche des Jochs montiert wird, um die Positionierung der Permanentmagnete und die Aufnahme des Drehmoments zu erreichen, das sonst von den Permanentmagneten ohne Bearbeitung des Jochs aufgenommen wird (siehe z.B. Patentdokument 1).
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2009-278 838 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Gemäß dem Patentdokument 1 ist es erforderlich, den Abstandsring in polyedrischer Form zu bearbeiten, wenn der Abstandsring aus Metall besteht. Daher ist die Verarbeitung kompliziert, was die Verarbeitungskosten nachteilig erhöht.
Wenn ein Distanzring aus einem Harz verwendet wird, um die Verarbeitungskosten zu reduzieren, muss der Distanzring eine große Dicke aufweisen, um die notwendige Festigkeit zu gewährleisten, was zur Bildung eines Spiels zwischen dem Joch und den Permanentmagneten führt. Dadurch entsteht das Problem, dass die magnetische Flussdichte reduziert wird, was einen niedrigeren Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine nach sich zieht.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben beschriebenen Probleme konzipiert und hat die Aufgabe, einen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine vom Typ Außenläufer anzugeben, bei der der Rotor auf der äußeren Umfangsseite des Stators angeordnet ist, und ein Verfahren zur Herstellung des Rotors aufzuzeigen, das in der Lage ist, die Bildung eines Spiels zwischen dem Joch und den Permanentmagneten auf der Innenumfangsfläche des Jochs zu verhindern und zugleich die Verarbeitungskosten zu reduzieren.
Mittel zum Lösen der Probleme
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rotor für eine rotierende elektrische Maschine angegeben, der Folgendes aufweist: ein Joch mit zylindrischer Form; eine Halterung, die an einer Innenumfangsfläche des Jochs montiert ist; und eine Vielzahl von Permanentmagneten, die an der Halterung in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung des Jochs angeordnet sind, wobei die Halterung aus solchen Halterungen gebildet ist, die durch Teilung in Umfangsrichtung oder Axialrichtung des Jochs erhalten werden, und wobei jede der Halterungen aus geteilten Haltern Folgendes aufweist: einen Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er mindestens einen der Vielzahl von Permanentmagneten hält; und einen Öffnungsbereich, der zwischen jedem der Vielzahl von Permanentmagneten und dem Joch gebildet ist.
Weiterhin wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine angegeben, das folgende Schritte umfasst: Montieren eines unteren Rings und eines oberen Rings, die voneinander getrennt sind, an einer Innenumfangsfläche eines Jochs, das eine zylindrische Form aufweist, so dass der untere Ring und der obere Ring jeweils eine ringförmige Form bilden; und Drücken einer Form gegen den unteren Ring und den oberen Ring, wobei die Form so ausgebildet ist, dass sie Permanentmagnet-Haltebereiche bildet, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie einen unteren Bereich und einen oberen Bereich eines jeden der Vielzahl von Permanentmagneten halten, während das Joch gedreht und die Form in eine axiale Richtung oder eine radiale Richtung des Jochs bewegt wird, um eine Halterung zu bilden, die aus geteilten Haltern mit den Permanentmagnet-Haltebereichen gebildet ist.
Weiterhin wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine angegeben, das Folgendes umfasst: Montieren einer Vielzahl von Permanentmagneten in einem unmagnetisierten Zustand in einer Halterung, die aus geteilten Haltern besteht, die jeweils Folgendes aufweisen: einen Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er jeden der Vielzahl von Permanentmagneten hält; und einen Öffnungsbereich, der so ausgebildet ist, dass er eine Fläche von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten auf der Jochseite in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Jochs bringt; Magnetisieren von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten nachdem Innenumfangsflächen der Vielzahl von Permanentmagneten mit einer nichtmagnetischen Abdeckung abgedeckt worden sind; Montieren der Halterung auf der Innenumfangsfläche des Jochs, während die Innenumfangsflächen der Vielzahl von Permanentmagneten mit der Abdeckung abgedeckt werden; und in engen Kontakt Bringen von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten mit der Innenumfangsfläche des Jochs durch den Öffnungsbereich.
Effekt der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Halterung, die auf der Innenumfangsfläche des Jochs mit der zylindrischen Form anzuordnen ist, aus den geteilten Haltern gebildet, die jeweils den Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er jeden von der Vielzahl von Permanentmagneten hält, und den Öffnungsbereich aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er die Fläche von jedem der Permanentmagnete auf der Jochseite in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Jochs bringt.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration werden die Permanentmagnete direkt mit der Innenumfangsfläche des Jochs in Kontakt gehalten. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Spiel auftritt, so dass die magnetische Flussdichte nicht reduziert wird. Somit kann ein Rotor für eine rotierende elektrische Maschine gebaut werden, der bei reduzierten Prozesskosten in der Lage ist, die Festigkeit zum Zeitpunkt der Montage der Permanentmagnete zu gewährleisten, ohne den Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine zu verringern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Vertikalschnitt des Rotors gemäß 1 entlang seines Durchmessers;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors, um einen Zustand zu veranschaulichen, in dem einige Permanentmagnete aus dem in 1 dargestellten Rotor entfernt sind;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines geteilten Halters des Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Permanentmagneten des Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors, um einen Zustand zu veranschaulichen, in dem einige Permanentmagnete aus dem in 6 dargestellten Rotor entfernt sind;
8 ist eine perspektivische Teilansicht der Halterung, die in 7 dargestellt ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Schrittes bei der Herstellung des Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Schrittes bei der Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
11 ist eine Ansicht einer Hebemaschine für einen Aufzug mit einem Rotor für eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden ein Rotor für eine rotierende elektrische Maschine und ein Verfahren zur Herstellung des Rotors für eine rotierende elektrische Maschine gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine
Ausführungsform 1
Die Dimension einer Hebemaschine für einen Aufzug wird durch die Verbesserung der Wickeltechnik immer geringer. Dadurch kann die Hebevorrichtung zwischen der Kabine und dem Schacht installiert werden, und eine Hebevorrichtung kann auf den Markt gebracht werden, die keinen Maschinenraum benötigt. Es besteht jedoch ein wachsender Bedarf an einer weiteren Reduzierung der Dimensionen einer Hebevorrichtung, um die Flexibilität hinsichtlich der Anordnung in einem Gebäude zu erhöhen.
Zu den Wartungsbaugruppen eines Aufzugs gehört auch eine Bremse. Bremsen sind solche eines externen Kontakttyps und dazu ausgebildet, die Drehung des Rotors von der äußeren Umfangsseite des Rotors aus zu stoppen, oder eine Bremse eines internen Spreiztyps, die dazu ausgebildet ist, die Drehung des Rotors von der inneren Umfangsseite des Rotors aus zu stoppen. Im Falle einer Bremse vom Typ des externen Kontakttyps in einer rotierenden elektrischen Maschine vom Innenläufer-Typ, in der der Rotor auf der inneren Umfangsseite des Stators angeordnet ist, muss der Rotor axialer Richtung über die Stirnflächen des Stators hinaus vorstehen, damit der Rotor mit der Bremse von der äußeren Umfangsseite her gestoppt werden kann.
In einer rotierenden elektrischen Maschine vom Typ Außenläufer, bei der der Rotor auf der äußeren Umfangsseite des Stators angeordnet ist, muss dagegen nur die äußere Umfangsfläche des auf der äußeren Umfangsseite angeordneten Rotors mit einer Bremse gehalten werden. Der Außenläufer-Typ hat daher den Vorteil, dass die Dimension der Hebemaschine für einen Aufzug reduziert werden kann.
Eine andere Servicebaugruppe, abgesehen von einer der Bremse, ist eine Scheibe. Die Bremse vom internen Spreiztyp ist aufwändig zu warten, da die Wartung jeweils in gegenläufigen Richtungen für die Bremse und die Scheibe durchgeführt werden muss, während die Bremse des Außenkontakt-Typs eine gute Wartbarkeit aufweist, da die Wartung der Bremse in der gleichen Richtung wie die der Scheibe durchgeführt werden kann.
Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere die Eigenschaften und die Herstellbarkeit des Rotors in einer Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine vom Typ Außenläufer verbessert, die sich durch eine einfache Reduzierung der Dimension und eine ausgezeichnete Wartbarkeit auszeichnet, sowie das Verfahren zur Herstellung der rotierenden elektrischen Maschine, beispielsweise bei einer Hebemaschine für einen Aufzug.
Ein Rotor 100 einer rotierenden elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt ist und weist Folgendes auf: Ein Joch 1, eine Vielzahl von Permanentmagneten 2 und eine Halterung 4. Das Joch 1 hat eine zylindrische Form. Die Vielzahl der Permanentmagneten 2 ist in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung des Jochs 1 angeordnet. Die Halterung 4 wird an einer Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 montiert. Die Halterung 4 wird gebildet, indem beispielsweise sechs geteilte Halter 5 ringförmig über den gesamten Umfang angeordnet werden. Jeder der geteilten Halter 5 weist Führungsbereiche 6, einen unteren Brückenbereich 7 und einen oberen Brückenbereich 8 auf.
Die Führungsbereiche 6 sind auf beiden Seiten von jedem der Permanentmagnete 2 angeordnet. Der untere Brückenbereich 7 und der obere Brückenbereich 8 verbinden die Führungsbereiche 6 miteinander. Jeder der geteilten Halter 5 kann einen einzelnen Permanentmagneten 2 halten. Die Permanentmagnete 2 stehen in direktem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1. Die Führungsbereiche 6, der untere Brückenbereich 7 und der obere Brückenbereich 8 bilden einen Permanentmagnet-Haltebereich. Der Permanentmagnet 2 wird in den Permanentmagnet-Haltebereich in axialer oder radialer Richtung des Rotors 100 eingesetzt und darin gehalten.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 auch ohne das Joch 1 durch maschinelle Bearbeitung in eine polyedrische Form zu bringen, positioniert werden. Weiterhin wird das Drehmoment, das auf die Permanentmagnete 2 wirkt, von der Halterung 4 aufgenommen, so dass Vibrationen des Rotors 100 vermieden werden können. Weiterhin werden die Permanentmagnete 2 direkt mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 in Kontakt gehalten.
Daher wird die magnetische Flussdichte nicht durch einen Freiraum zwischen den Permanentmagneten 2 und dem Joch 1 reduziert und somit der Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine nicht gesenkt. Darüber hinaus wird die bei der Montage der Permanentmagnete 2 erreichte Festigkeit erhalten und sichergestellt.
Der in 1 gezeigte Rotor 100 weist, wie im Schnitt gemäß 2 dargestellt, einen Scheibenhaltebereich 9 auf, der auf der inneren Umfangsseite des Jochs 1 angeordnet ist. Das Joch 1 und der Scheibenhaltebereich 9 sind über einen Kupplungsbereich 10 miteinander verbunden und integral ausgebildet. Eine Scheibe 11 ist am Außenumfang des Scheibenhaltebereichs 9 montiert.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die rotierende elektrische Maschine vom Typ Außenläufer, zu der der Rotor gemäß der ersten Ausführungsform gehört, als Hebevorrichtung für einen Aufzug realisiert werden.
Der Rotor gemäß der ersten Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, entspricht einem Rotor, bei dem einige der Permanentmagnete 2 von einem der geteilten Halter 5 des in 1 dargestellten Rotors 100 entfernt worden sind. Jeder der geteilten Halter 5 weist die Führungsbereiche 6 auf, und jeder der Führungsbereiche 6 hat Umfangspositions-Definitionsflächen 12. Die Permanentmagnete 2 stehen in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3, wenn die Umfangspositions-Definitionsflächen 12 und die Permanentmagnete 2 miteinander in Kontakt stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in Umfangsrichtung positioniert werden. Weiterhin kann von der Halterung 4 ein Drehmoment in Umfangsrichtung aufgenommen werden, das beim Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine auf die Permanentmagnete 2 wirkt. Dadurch kann eine Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Jeder Teil des geteilten Halters 5, der von den Führungsbereichen 6, dem unteren Brückenbereich 7 und dem oberen Brückenbereich 8 umgeben ist, dient als Öffnungsbereich 14. Durch das Einsetzen der Permanentmagnete 2 in die Öffnungsbereiche 14 können die Permanentmagnete 2 in direktem, engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 gehalten werden.
Jeder der geteilten Halter 5 hat einen unteren Brückenbereich 7. Der untere Brückenbereich 7 hat Axialpositions-Definitionsflächen 13. Die Permanentmagnete 2 stehen in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3, wenn die Axialpositions-Definitionsflächen 13 und die Permanentmagnete 2 miteinander in Kontakt stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in axialer Richtung positioniert werden. Weiterhin kann die Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Fünf Permanentmagnete 2 sind bei der ersten Ausführungsform, die in FIG. dargestellt ist, am Halter 5 montiert. 4. In diesem Beispiel ist ein Zustand dargestellt, in dem zwei der fünf Permanentmagnete 2 entfernt wurden. Der geteilte Halter 5 hat Radialpositions-Definitionsflächen 15 auf der äußeren Umfangsseite angrenzend an die Umfangspositions-Definitionsflächen 12. Die Permanentmagnete 2 werden in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 gehalten, wenn die Radialpositions-Definitionsflächen 15 und die Permanentmagnete 2 miteinander in Kontakt stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in radialer Richtung positioniert werden. Weiterhin kann eine Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Der geteilte Halter 5 hat Entlastungsbereiche 16 auf der äußeren Umfangsseite (in radialer Richtung) angrenzend an die Radialpositions-Definitionsflächen 15. Die Entlastungsbereiche 16 sind offen, um zu verhindern, dass sie in axialer Richtung mit den Permanentmagneten 2 in Eingriff kommen.
Eine radiale Kontaktfläche 17, die eine Stirnfläche von jedem der Führungsbereiche 6 auf der äußeren Umfangsseite ist, muss mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 in Kontakt gebracht werden. Daher weist der oberste Brückenbereich 8 einen Flanschbereich 8a in radialer Richtung auf. Eine axiale Kontaktfläche 18, die eine untere Stirnfläche des Flanschbereichs 8a in axialer Richtung ist, muss mit einer oberen Stirnfläche des Jochs 1 in axialer Richtung in Kontakt gebracht werden.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration werden die relativen Positionen des Jochs 1 und des geteilten Halters 5 in radialer Richtung und axialer Richtung bestimmt. Daher werden die relativen Positionen des Jochs 1 und der Permanentmagnete 2 in radialer Richtung und axialer Richtung festgelegt.
Obwohl die unteren Brückenbereiche 7 und die oberen Brückenbereiche 8 in den einzelnen Haltern 5 durchgehend sind, kann die erste Ausführungsform auch dann hergestellt werden, wenn der untere Brückenbereich 7 oder der obere Brückenbereich 8 teilweise unterbrochen ist, solange der Halter 5 nicht unterteilt ist.
Ein Harz wird als Material für die Halterung 4 und den geteilten Halter 5 bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann auch in dem Fall, in dem auf die Permanentmagnete 2 ein starker Impuls durch eine Magnetkraft wirkt, wenn die magnetisierten Permanentmagnete 2 in engen Kontakt mit dem Joch 1 gebracht werden, ein Aufprall durch die Elastizität des Harzes absorbiert werden. Dadurch kann eine Belastung der Permanentmagnete 2 reduziert werden, so dass eine Beschädigung der Permanentmagnete 2 verhindert werden kann.
Wie in 5 dargestellt, hat jeder der Permanentmagnete 2 in der ersten Ausführungsform eine Magnet-Außenumfangsfläche 19 und eine Magnet-Innenumfangsfläche 20 auf der Seite gegenüber der Magnet-Außenumfangsfläche 19. Die Magnet-Außenumfangsfläche 19 hat eine bogenförmige Form, während die Magnet-Innenumfangsfläche 20 flach ist. Der Permanentmagnet 2 ist am Joch 1 montiert, wobei die Magnet-Außenumfangsfläche 19 zur äußeren Umfangsseite und die Magnet-Innenumfangsfläche 20 zur inneren Umfangsseite ausgerichtet ist.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration ist die Magnet-Innenumfangsfläche 20 flach. Daher ist die Verarbeitung der Permanentmagnete 2 einfacher als in einem Fall, in dem sowohl die Magnet-Innenumfangsfläche 20 als auch die Magnet-Außenumfangsfläche 19 jeweils in eine bogenförmige Form gebracht werden. Weiterhin kann mit der Ausrichtung der bogenförmigen Magnet-Außenumfangsfläche 19 zur äußeren Umfangsseite hin die Dicke des Harzes zwischen den Radialpositions-Definitionsflächen 15 und der Innenumfangsfläche 3 erhöht werden. Selbst dann, wenn die Permanentmagnete 2 einen starken Impuls durch die Magnetkraft erhalten, wenn die Permanentmagnete 2 in engen Kontakt mit dem Joch 1 gebracht werden, kann somit eine Beschädigung der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Ausführungsform 2
Bei dem oben beschriebenen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform ist zur Montage der Permanentmagnete 2 am Joch 1 der folgende Vorgang erforderlich. Insbesondere werden die Seitenflächen von jedem der Permanentmagnete 2 so gehalten, dass der Permanentmagnet 2 in Bezug auf die axiale Richtung geneigt ist, wenn er tief in das Joch 1 eingeführt wird. Danach muss der Permanentmagnet 2 von der inneren Umfangsseite her angeschoben werden, um parallel zur axialen Richtung zu liegen. Dadurch wird die Montage der Permanentmagnete 2 kompliziert, was zu steigenden Montagekosten führt.
Angesichts des oben genannten Nachteils wird bei der zweiten Ausführungsform jeder der Führungsbereiche 6, die auf den Seitenflächen des Permanentmagneten 2 angeordnet sind, teilweise ausgeschnitten. Auf diese Weise kann der Permanentmagnet 2 am Joch 1 montiert werden, während die Seitenflächen des Permanentmagneten 2 gehalten werden. Dadurch kann dieser Vorgang vereinfacht werden.
Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform weist der Rotor 100a für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 dargestellt ist, ein Joch 1 mit zylindrischer Form, eine Vielzahl von Permanentmagneten 2, die in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung des Jochs 1 angeordnet sind, und die Halterung 4 auf, die an der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 montiert ist.
Die Halterung 4 weist eine untere Halterung 21 und eine obere Halterung 22 auf. Die untere Halterung 21 weist die unteren Führungsbereiche 23 und den unteren Brückenbereich 7 auf. Die unteren Führungsbereiche 23 befinden sich jeweils auf beiden Seiten der Permanentmagnete 2. Der untere Brückenbereich 7 ist so ausgebildet, dass er die unteren Führungsbereiche 23 miteinander verbindet. Die obere Halterung 22 weist obere Führungsbereiche 24 und den oberen Brückenbereich 8 auf.
Die oberen Führungsbereiche 24 befinden sich jeweils auf beiden Seiten der Permanentmagnete 2. Der obere Brückenbereich 8 ist so ausgebildet, dass er die oberen Führungsbereiche 24 miteinander verbindet. Die Permanentmagnete 2 stehen in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1, wenn sie in Kontakt sind mit den unteren Führungsbereichen 23 und den oberen Führungsbereichen 24.
In diesem Fall weist der Permanentmagnet-Haltebereich der unteren Halterung 21 die unteren Führungsbereiche 23, die sich auf beiden Seiten von jedem der Permanentmagnete 2 befinden, und den unteren Brückenbereich 7 auf, der zum Verbinden benachbarter unterer Führungsbereiche 23 ausgebildet ist. Der Permanentmagnet-Haltebereich der oberen Halterung 22 hat die oberen Führungsbereiche 24, die sich auf beiden Seiten von jedem der Permanentmagnete 2 befinden, und den oberen Brückenbereich 8, der zum Verbinden benachbarter oberer Führungsbereiche 24 ausgebildet ist.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2, auch ohne das Joch 1 durch maschinelle Bearbeitung in eine polyedrische Form zu bringen, positioniert werden. Weiterhin wird ein Drehmoment, das auf die Permanentmagnete 2 wirkt, von der Halterung 4 aufgenommen, so dass Vibrationen des Rotors vermieden werden können.
Weiterhin werden die Permanentmagnete 2 direkt in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 gehalten. Daher wird die magnetische Flussdichte nicht durch einen Abstand zwischen den Permanentmagneten 2 und dem Joch 1 reduziert und somit wird der Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine nicht gesenkt. Darüber hinaus wird die bei der Montage der Permanentmagnete 2 erreichte Festigkeit erhalten und si chergestell t.
Der Rotor für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, entspricht einem Rotor, bei dem ein Teil der Permanentmagnete 2 aus der Halterung 4 des in 6 dargestellten Rotors 100a entfernt wurde. Die Permanentmagnete 2 werden in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 gehalten, wenn sie in Kontakt mit unteren Umfangspositions-Definitionsflächen 25 der unteren Führungsbereiche 23 und oberen Umfangspositions-Definitionsflächen 26 der oberen Führungsbereiche 24 stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in Umfangsrichtung positioniert werden. Weiterhin kann ein Drehmoment in Umfangsrichtung, das beim Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine auf die Permanentmagnete 2 wirkt, von der Halterung 4 aufgenommen werden. Dadurch kann eine Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Die Permanentmagnete 2 stehen in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3, wenn sie mit den Axialpositions-Definitionsflächen 13 des unteren Brückenbereichs 7 in Kontakt stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in axialer Richtung positioniert werden. Weiterhin kann eine Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Bei der Halterung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, hat die untere Halterung 21 auf der äußeren Umfangsseite untere Radialpositions-Definitionsflächen 27, angrenzend an die unteren Umfangspositions-Definitionsflächen 25, während die obere Halterung 22 auf der äußeren Umfangsseite obere Radialpositions-Definitionsflächen 28, angrenzend an die oberen Umfangspositions-Definitionsflächen 26 hat. Die Permanentmagnete 2 werden in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 gehalten, wenn die unteren Radialpositions-Definitionsflächen 27 und die oberen Radialpositions-Definitionsflächen 28 mit den Permanentmagneten 2 in Kontakt stehen.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die Permanentmagnete 2 in axialer Richtung positioniert werden. Weiterhin kann eine Vibration der Permanentmagnete 2 verhindert werden.
Die obere Halterung 22 hat die Entlastungsbereiche 16 auf der äußeren Umfangsseite angrenzend an die oberen Radialpositions-Definitionsflächen 28, während die untere Halterung 21 die Entlastungsbereiche 16 auf der äußeren Umfangsseite, angrenzend an die unteren Radialpositions-Definitionsflächen 27 hat.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration ist die axiale Richtung der Permanentmagnete 2 offen. Daher kann, wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, die Herstellbarkeit verbessert werden, wenn die Permanentmagnete 2 in engen Kontakt mit dem Joch 1 gebracht werden.
Ausführungsform 3
Verfahren zur Herstellung eines Rotors gemäß der zweiten Ausführungsform
In 9 ist ein Fertigungsschritt für den Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt. Konkret wird ein Schritt bei der Herstellung der unteren Halterung 21 und der oberen Halterung 22 dargestellt. In diesem Schritt werden ein unterer Ring 29 und ein oberer Ring 30 an der Innenumfangsfläche des Jochs 1 so montiert, dass der untere Ring 29 und der untere Ring 30 jeweils die ringförmige Form bilden. Danach wird eine Form 31 gegen den unteren Ring 29 und den oberen Ring 30 gedrückt, während das Joch 1 gedreht und die Form 31 in axialer oder radialer Richtung bewegt wird. Auf diese Weise werden die unteren Führungsbereiche 23 und die oberen Führungsbereiche 24 gebildet.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die unteren Führungsbereiche 23 und die oberen Führungsbereiche 24 einfach ausgebildet werden. Weiterhin haben die unteren Führungsbereiche 23 und die oberen Führungsbereiche 24 einheitliche Formen, da sie mit der gleichen Matrize oder Form hergestellt werden. Dadurch wird die Positioniergenauigkeit der Permanentmagnete 2 verbessert.
Vorzugsweise wird für das Material der Halterung 4 in der zweiten Ausführungsform ein Harz verwendet.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann auch in dem Fall, in dem die Permanentmagnete 2 einen starken Impuls durch die Magnetkraft erfahren, wenn die magnetisierten Permanentmagnete 2 in engen Kontakt mit dem Joch 1 gebracht werden, der Aufprall durch die Elastizität des Harzes absorbiert werden. Dadurch kann ein Schlag auf die Permanentmagnete 2 reduziert werden, so dass eine Beschädigung der Permanentmagnete 2 verhindert werden kann. Weiterhin wird die Bildung der unteren Führungsbereiche 23 und der oberen Führungsbereiche 24 durch die Matrize/Form erleichtert.
Ausführungsform 4
Verfahren zur Herstellung eines Rotors gemäß der ersten Ausführungsform
Bei jedem der oben beschriebenen Rotoren für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform werden die Permanentmagnete 2 am Joch 1 montiert, nachdem die Halterung 4 am Joch 1 montiert worden ist. Beim Verfahren zur Montage der Permanentmagnete 2 nach der oben beschriebenen Montage der Halterung 4 müssen die Permanentmagnete 2 einzeln, nacheinander montiert werden. Dadurch wird die Arbeitszeit für die Montage nachteilig erhöht, was zu einer Verringerung der Herstellungseffizienz führt. Weiterhin ist ein Element erforderlich, das zur Montage der Halterung 4 am Joch 1 ausgebildet ist, was zu hohen Materialkosten führt.
Daher wird bei einer vierten Ausführungsform durch die gleichzeitige Montage der Vielzahl von Permanentmagneten 2 am Joch 1 im Vorhinein die Arbeitszeit reduziert, was die Herstellbarkeit zu verbessert.
In 10 ist ein Fertigungsschritt für den Rotor für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vierten Ausführungsform dargestellt. Hier wird ein Schritt zur Montage der Permanentmagnete 2 am Joch 1 in einem Zustand gezeigt, in dem die Permanentmagnete 2 auf den geteilter Haltern 5 montiert sind.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Vielzahl der Permanentmagnete 2 zugleich vorab am Joch 1 montiert werden. Dadurch kann die Herstellbarkeit verbessert werden. Weiterhin ist ein Element, das zur Montage der geteilten Halter 5 am Joch 1 ausgebildet ist, nicht erforderlich, so dass die Materialkosten reduziert werden können.
Wenn die magnetisierten Permanentmagnete 2 am geteilten Halter 5 montiert werden, wirkt zwischen den bereits montierten benachbarten Permanentmagneten 2 eine Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft. Die Montagearbeiten für die Permanentmagnete 2 sind daher nicht einfach. Wenn weiterhin die Permanentmagnete 2 im Haltezustand im geteilten Halter 5 magnetisiert werden, wie dies in 10 dargestellt ist, können die Permanentmagnete 2 von der inneren Umfangsseite des geteilten Halters 5 abgehen und müssen daher auf der inneren Umfangsseite gehalten werden, um sich nicht abzulösen.
Nachdem die unmagnetisierten Permanentmagnete 2 an den geteilten Haltern 5 montiert worden sind, wird darum die innere Umfangsseite der Permanentmagnete 2 mit einer unmagnetischen Abdeckung abgedeckt. Anschließend werden die Permanentmagnete 2 magnetisiert. Danach werden die geteilten Halter 5 am Joch 1 montiert, während die innere Umfangsseite der Permanentmagnete 2 mit der Abdeckung abgedeckt ist und die Permanentmagnete 2 werden in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3 des Jochs 1 gebracht.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Arbeit einfacher durchgeführt werden als in einem Fall, in dem die magnetisierten Permanentmagnete 2 an den geteilter Haltern 5 montiert sind.
Ausführungsform 5
Hebemaschine für Aufzüge mit einem Rotor gemäß der ersten Ausführungsform
In 11 ist eine Hebemaschine für einen Aufzug gemäß einer fünften Ausführungsform dargestellt. Ein Stator 40 ist so angeordnet, dass er einer radial inneren Seite des Rotors 100 gegenüberliegt. Der Stator 40 wird durch Wickeln einer Spule 42 um einen Kern 41 gebildet. Wenn ein Strom durch die Spule fließt, wird ein magnetischer Fluss erzeugt, der ein Drehmoment zwischen Rotor 100 und Stator 40 erzeugt. Der Stator 40 ist an einem Gehäuse 43 montiert.
Zwischen dem Gehäuse 43 und dem Rotor 100 befindet sich ein Lager 44, so dass der Rotor 100 problemlos gedreht werden kann. Ein Winkelfühler 45 ist zwischen dem Gehäuse 43 und dem Rotor 100 angeordnet und kann den Winkel des Rotors zum Stator erfassen. Eine Bremse 46 ist am Gehäuse 43 montiert und kann ein Bremsmoment auf den Rotor 100 ausüben. Die Scheibe 11 ist am Rotor 100 montiert und kann das Drehmoment nach außen übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Joch
2: Permanentmagnet
3: Innenumfangsfläche
4: Halter
5: geteilter Halter
6: Führungsbereich
7: unterer Brückenbereich
8: oberer Brückenbereich
9: Scheibenhaltebereich
10: Kupplungsbereich
11: Scheibe
12: Umfangspositions-Definitionsfläche
13: Axialpositions-Definitionsfläche
14: Öffnungsbereich
15: Radialpositions-Definitionsfläche
16: Entlastungsbereich
17: radiale Kontaktfläche
18: axiale Kontaktfläche
19: Magnet-Außenumfangsfläche
20: Magnet-Innenumfangsfläche
21: untere Halterung
22: obere Halterung
23: unterer Führungsbereich
24: oberer Führungsbereich
25: untere Umfangspositions-Definitionsfläche
26: obere Umfangspositions-Definitionsfläche
27: untere Radialpositions-Definitionsfläche
28: obere Radialpositions-Definitionsfläche
29: unterer Ring
30: oberer Ring
31: Form
40: Stator
41: Kern
42: Spule
43: Gehäuse
44: Lager
45: Winkelfühler
46: Bremse
100: Rotor
100a: Rotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009278838 A [0006]

Claims

Rotor für eine rotierende elektrische Maschine, die Folgendes aufweist: - ein Joch mit einer zylindrischen Form; - eine Halterung, die an einer Innenumfangsfläche des Jochs montiert ist; und - eine Vielzahl von Permanentmagneten, die auf der Halterung in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung des Jochs angeordnet sind, wobei die Halterung aus geteilten Haltern gebildet ist, die durch Teilung in Umfangsrichtung oder in Axialrichtung des Jochs erhalten werden, und wobei jeder der geteilten Halter Folgendes aufweist: einen Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er mindestens einen der Vielzahl von Permanentmagneten hält; und einen Öffnungsbereich, der zwischen jedem on der Vielzahl von Permanentmagneten und dem Joch gebildet wird.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Halterung durch das Anordnen der Vielzahl von geteilter Haltern, die in einem Stück ausgebildet sind, zu einer ringförmigen Form gebildet ist.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Halterung eine untere Halterung und eine obere Halterung aufweist, die voneinander getrennt sind, und wobei der Permanentmagnet-Haltebereich der unteren Halterung in jeder der geteilter Haltevorrichtungen so ausgebildet ist, dass er einen unteren Bereich von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten hält, und der Permanentmagnet-Haltebereich der oberen Halterung in jeder der geteilten Haltevorrichtungen so ausgebildet ist, dass er einen oberen Bereich von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten hält.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Permanentmagnet-Haltebereich Führungsbereiche aufweist, die sich auf beiden Seiten von jedem der Permanentmagnete befinden, und einen unteren Brückenbereich und einen oberen Brückenbereich, die so ausgebildet sind, dass sie benachbarte Führungsbereiche verbinden.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei jeder der Führungsbereiche Umfangspositions-Definitionsflächen aufweist und die Permanentmagnete in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Jochs durch den Öffnungsbereich in einem Zustand gehalten werden, in dem die Umfangspositions-Definitionsflächen und die Permanentmagnete miteinander in Kontakt stehen.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei jeder der Führungsbereiche Radialpositions-Definitionsflächen aufweist, die auf einer äußeren Umfangsseite, angrenzend an die Umfangspositions-Definitionsflächen, angeordnet und jeweils mit den Umfangspositions-Definitionsflächen verbunden sind, und die Permanentmagnete durch den Öffnungsbereich in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Jochs gehalten werden, wenn die Radialpositions-Definitionsflächen und die Permanentmagnete miteinander in Kontakt sind.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei jeder der Führungsbereiche einen Entlastungsbereich auf der äußeren Umfangsseite, angrenzend an die Radialpositions-Definitionsfläche, aufweist und der Entlastungsbereich offen ist, um zu verhindern, dass er in axialer Richtung mit dem Permanentmagneten in Eingriff kommt.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei der untere Brückenbereich eine Axialpositions-Definitionsfläche aufweist und der Permanentmagnet in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Jochs durch den Öffnungsbereich gehalten wird, wenn die Axialpositions-Definitionsfläche und der Permanentmagnet miteinander in Kontakt stehen.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei der Führungsbereich eine radiale Kontaktfläche aufweist, die eine Stirnfläche auf der äußeren Umfangsseite ist, und mit der Innenumfangsfläche des Jochs in Kontakt steht, und wobei der obere Brückenbereich einen in radialer Richtung verlaufenden Flanschbereich und eine axiale Kontaktfläche aufweist, die eine untere Endfläche in axialer Richtung des Jochs ist und mit einer axialen oberen Endfläche des Jochs in Kontakt steht.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der ferner Folgendes aufweist: einen auf der Innenumfangsfläche des Jochs angeordneten Scheibenhaltebereich, wobei das Joch und der Scheibenhaltebereich über einen Kupplungsbereich miteinander verbunden sind, um ein Stück zu bilden und eine Scheibe am Scheibenhaltebereich montiert ist.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeder von der Vielzahl von Permanentmagneten eine Magnet-Außenumfangsfläche und eine Magnet-Innenumfangsfläche auf einer der Magnet-Außenumfangsfläche gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die Magnet-Außenumfangsfläche eine bogenartige Form aufweist und die Magnet-Innenumfangsfläche flach ist, und wobei jeder von der Vielzahl von Permanentmagneten am Joch montiert ist, wobei die Magnet-Außenumfangsfläche zur äußeren Umfangsseite und die Magnet-Innenumfangsfläche zur inneren Umfangsseite ausgerichtet sind.
Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material der Halterung ein Harz aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine, das folgende Schritte aufweist: - Montieren eines unteren Rings und eines oberen Rings, die voneinander getrennt sind, an einer Innenumfangsfläche eines Jochs mit einer zylindrischen Form so, dass der untere Ring und der obere Ring jeweils eine ringförmige Form bilden; und Drücken einer Form, die ausgebildet ist, um Permanentmagnet-Haltebereiche zu bilden, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie einen unteren Bereich und einen oberen Bereich von jedem einer Vielzahl von Permanentmagneten gegen den unteren Ring und den oberen Ring halten, während das Joch gedreht wird und die Form in axialer Richtung oder radialer Richtung des Jochs bewegt wird, um eine Halterung zu bilden, die aus geteilten Haltern mit den Permanentmagnet-Haltebereichen gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine rotierende elektrische Maschine, das folgende Schritte umfasst: - Montieren einer Vielzahl von Permanentmagneten, die sich in einem unmagnetisierten Zustand befinden, an einer Halterung, die aus geteilten Haltern gebildet ist, die jeweils Folgendes aufweisen: einen Permanentmagnet-Haltebereich, der so ausgebildet ist, dass er jeden von der Vielzahl von Permanentmagneten hält; und einen Öffnungsbereich, der so ausgebildet ist, dass er eine Fläche von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten auf der Jochseite in engen Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des Jochs bringt; - Magnetisieren von jedem von der Vielzahl von Permanentmagneten, nachdem Innenumfangsflächen der Vielzahl von Permanentmagneten mit einer nichtmagnetischen Abdeckung abgedeckt worden sind; - Montieren der Halterung auf der Innenumfangsfläche des Jochs, während die Innenumfangsflächen der Vielzahl von Permanentmagneten mit der Abdeckung abgedeckt sind; und in engen Kontakt Bringen von jedem der Vielzahl von Permanentmagneten mit der Innenumfangsfläche des Jochs durch den Öffnungsbereich.
Rotierende elektrische Maschine, die einen Rotor für eine rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einen Stator aufweist.
Hebevorrichtung für einen Aufzug, welche eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 15 aufweist.