DE112020001924T5

DE112020001924T5 - Drehende elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Kerns

Info

Publication number: DE112020001924T5
Application number: DE112020001924.1T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kinashi; Hiroki Konishi
Original assignee: Ichinomiya Denki Co Ltd
Current assignee: Ichinomiya Denki Co Ltd
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-02-17
Also published as: US20220209611A1; JP6687272B1; JP2020188541A; CN113924712B; CN113924712A; WO2020230594A1

Abstract

[Aufgabe] Einen Verlust einer drehenden elektrischen Maschine zu vermindern, indem ein Auftreten eines Wirbelstroms in einem Schweißabschnitt der drehenden elektrischen Maschine erschwert wird.[Lösung] Eine drehende elektrische Maschine 10 umfasst einen Rotor 31, der einen Magneten 40 an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst, einen Statorkern 42, der mehrere Zähne 44 aufweist, die dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors 31 über einen Spalt zugewandt sind, einen elektrischen Isolator 45, der einen Teil einer Oberfläche des Statorkerns 42 bedeckt, und mehrere Spulen 39, die über den elektrischen Isolator 45 um den Statorkern 42 gewickelt sind. Der Statorkern 42 weist mehrere Stahlplatten 42A auf, die in einer axialen Richtung 102 gestapelt sind. Mindestens zwei der mehreren Stahlplatten 42A, der mehreren Stahlplatten 42A, welche in der axialen Richtung 102 benachbart zueinander sind, sind an einer Position auf der Oberfläche des Statorkerns 42 verschweißt, wobei die Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises liegt, der in dem Statorkern 42 erzeugt wird. Die mehreren Stahlplatten 42A sind an einer Position auf der Oberfläche des Statorkerns 42, an der jeder Zahn 44 dem Rotor 31 zugewandt ist, nicht verschweißt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehende elektrische Maschine, welche ein Elektromotor oder ein Generator ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns.
Allgemeiner Stand der Technik
In einem Elektromotor vom Innenrotortyp wird ein Kern eines Stators für gewöhnlich durch Stapeln mehrerer Stahlplatten gebildet. Es wird hauptsächlich eine Struktur verwendet, in der ein Stift-Crimpabschnitt auf jeder der gestapelten Stahlplatten gebildet ist. Der Stift-Crimpabschnitt ist von einer Oberfläche der Stahlplatte ausgespart und steht von der anderen Oberfläche der Stahlplatte vor. Die mehreren Stahlplatten werden durch Einpassen eines jeden Stift-Crimpabschnitts in einer Stapelrichtung miteinander gekoppelt.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2018-11410
Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Wenn eine Drehzahl des Elektromotors erhöht wird, wird ein für den Elektromotor erforderliches Drehmoment verringert. Aufgrund dessen kann eine Größe des Elektromotors verringert werden. Wenn die Drehzahl des Elektromotors zunimmt, nimmt ein Verlust des Elektromotors infolge eines Wirbelstroms, der in der Stahlplatte erzeugt wird, zu. Als Reaktion, zum Beispiel, wenn eine dünne Stahlplatte verwendet wird, die eine Dicke von 0,3 mm oder weniger aufweist, kann der Wirbelstrom, der in einer Dickenrichtung von jeder Stahlplatte erzeugt wird, vermindert werden. Jedoch ist es schwierig, den Stift-Crimpabschnitt auf der dünnen Stahlplatte zu bilden.
Es ist denkbar, dass die gestapelten Stahlplatten anstatt des Stift-Crimpabschnitts durch Verschweißen unter Verwendung eines Lasers oder dergleichen gekoppelt werden. Da die mehreren Stahlplatten in der Dickenrichtung jedoch durchgehend sind, nimmt ein Wirbelstrom, der in einem Schweißabschnitt erzeugt wird, zu.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Umstände gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mittel zum Vermindern eines Verlusts einer drehenden elektrischen Maschine bereitzustellen, indem ein Auftreten eines Wirbelstroms in einem Schweißabschnitt der drehenden elektrischen Maschine erschwert wird.
Lösung der Aufgabe
(1) Eine drehende elektrische Maschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; einen Kern, der mehrere Zähne umfasst, die dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; einen Isolator, der einen Teil einer Oberfläche des Kerns bedeckt; und mehrere Spulen, die über den Isolator um den Kern gewickelt sind. Der Kern umfasst mehrere Stahlplatten, die in der ersten Richtung gestapelt sind. Jede der mehreren Stahlplatten weist eine Dicke von 0,3 mm oder weniger in der ersten Richtung auf. Mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind an einer Position auf der Oberfläche des Kerns verschweißt, wobei sich die Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises befindet, der in dem Kern erzeugt wird. Die mehreren Stahlplatten sind an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
Mit der obigen Ausgestaltung wird verhindert, dass ein magnetischer Fluss, der von dem Magneten emittiert wird, durch den Schweißabschnitt hindurch verläuft.
(2) Der Kern umfasst mehrere Stahlplatteneinheiten, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist. Jede der Stahlplatteneinheiten ist in der ersten Richtung gestapelt. Die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind verschweißt.
Mit der obigen Ausgestaltung ist es möglich, die Anzahl von Schweißabschnitten in dem Kern verhältnismäßig zu vermindern.
(3) Ferner ist ein Harzformkörper bereitgestellt, der einen Abschnitt von jedem der Zähne umgibt, wobei sich der Abschnitt nahe dem Spalt befindet.
Mit der obigen Ausgestaltung ist es möglich, zu verhindern, dass ein Abschnitt von jedem Zahn geöffnet wird, wobei sich der Abschnitt nahe dem Spalt befindet.
(4) Eine drehende elektrische Maschine gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; drei oder mehr geteilte Kerne, die jeweils Folgendes umfassen: ein Joch, das von dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors in einer zweiten Richtung, die die Achsenlinie schneidet, abgetrennt ist; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer dritten Richtung, die die erste Richtung und die zweite Richtung schneidet, erstrecken, wobei die zwei Zähne dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; drei oder mehr Isolatoren, die jedes der Joche bedecken; und drei oder mehr Spulen, die über jeden der Isolatoren jeweils um das Joch gewickelt sind. Jeder der geteilten Kerne umfasst mehrere Stahlplatten, die in der ersten Richtung gestapelt sind. Jede der mehreren Stahlplatten weist eine Dicke von 0,3 mm oder weniger in der ersten Richtung auf. Mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem geteilten Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des geteilten Kerns verschweißt, wobei sich der Schweißabschnitt an einem Ende des Jochs in der dritten Richtung befindet. Die mehreren Stahlplatten sind an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
Mit der obigen Ausgestaltung kann ein Wirbelstrom vermindert werden.
(5) Jeder der geteilten Kerne umfasst drei oder mehr Stahlplatteneinheiten, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist. Die drei oder mehr Stahlplatteneinheiten sind in der ersten Richtung gestapelt. Die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind an dem Schweißabschnitt verschweißt. Einer und ein anderer der zwei Schweißabschnitte, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, befinden sich an einem Ende und einem anderen Ende des Jochs in der dritten Richtung.
Mit der obigen Ausgestaltung ist es möglich, die Anzahl von Schweißabschnitten in dem Kern verhältnismäßig zu vermindern.
(6) Jeder der Zähne weist eine Oberfläche auf, die sich entlang der zweiten Richtung von zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt.
(7) Die drehende elektrische Maschine umfasst ferner einen Harzformkörper, der jeden der Zähne auf einer Erstreckungsendseite von jedem der Zähne umgibt.
Mit der obigen Ausgestaltung ist es möglich, zu verhindern, dass ein Abschnitt von jedem der Zähne geöffnet wird, wobei sich der Abschnitt nahe dem Spalt befindet.
(8) Eine drehende elektrische Maschine gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; drei oder mehr geteilte Kerne, die jeweils Folgendes umfassen: ein Joch, das von dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors in einer zweiten Richtung, die die Achsenlinie schneidet, abgetrennt ist; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer dritten Richtung, die die erste Richtung und die zweite Richtung schneidet, erstrecken, wobei die zwei Zähne dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; drei oder mehr Isolatoren, die jedes der Joche bedecken; und drei oder mehr Spulen, die über jeden der Isolatoren jeweils um das Joch gewickelt sind. Jeder der geteilten Kerne umfasst mehrere Stahlplatten, die in der ersten Richtung gestapelt sind. Mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Kerns verschweißt, wobei sich der Schweißabschnitt an einem Ende des Jochs in der dritten Richtung befindet. Die mehreren Stahlplatten sind an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist. Jeder der Zähne weist eine Oberfläche auf, die sich entlang der zweiten Richtung von den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt.
(9) Jeder der geteilten Kerne umfasst drei oder mehr Stahlplatteneinheiten, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist. Die drei oder mehr Stahlplatteneinheiten sind in der ersten Richtung gestapelt. Die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sind an dem Schweißabschnitt verschweißt. Einer und ein anderer der zwei Schweißabschnitte, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, befinden sich an einem Ende und einem anderen Ende des Jochs in der dritten Richtung.
(10) Die drehende elektrische Maschine umfasst ferner einen Harzformkörper, der jeden der Zähne auf einer Erstreckungsendseite von jedem der Zähne umgibt.
(11) Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns bereit, wobei das Verfahren einen Schweißschritt des Stapelns mehrerer Stahlplatten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatten umfasst, wobei die mehreren Stahlplatten jeweils eine ebenflächige Form des Kerns und eine Dicke von 0,3 mm oder weniger aufweisen. Ein Schweißkörper, der in dem Schweißschritt erzeugt wird, umfasst ein Joch und einen Zahn, der sich von dem Joch in einer zweiten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet. In dem Schweißschritt werden mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, mittels einer Schweißvorrichtung an einer Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Joch erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Jochs verschweißt, und werden nicht an dem Zahn verschweißt. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner: Bedecken einer Oberfläche des Schweißkörpers mit einem Isolator; und Wickeln eines Metalldrahts um den Isolator.
(12) Die Schweißvorrichtung bildet einen Schweißabschnitt, der einen Schweißpunktdurchmesser von 0,2 mm oder mehr und 0,3 mm oder weniger aufweist.
(13) Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Stapelungsschritt des Verbindens mehrerer Stahlplatten mit einem Klebstoff und des Stapelns der mehreren Stahlplatten; einen Formgebungsschritt des Bildens einer Stahlplatteneinheit durch Stanzen der mehreren gestapelten Stahlplatten zu einer Form des Kerns; und einen Schweißschritt des Bildens des Kerns durch Stapeln der mehreren Stahlplatteneinheiten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatteneinheiten miteinander. Der Kern umfasst: ein Joch, das sich in einer dritten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer zweiten Richtung erstrecken, die die erste Richtung und die dritte Richtung schneidet. Jeder der Zähne weist eine Oberfläche auf, die sich entlang der zweiten Richtung von den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt. In dem Schweißschritt werden mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Kerns verschweißt, wobei sich der Schweißabschnitt an den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung befindet. Die mehreren Stahlplatten sind an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
(14) Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Schweißschritt des Stapelns mehrerer Stahlplatten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatten, wobei die mehreren Stahlplatten jeweils eine ebenflächige Form des Kerns aufweisen. Ein Schweißkörper, der in dem Schweißschritt erzeugt wird, umfasst ein Joch und einen Zahn, der sich von dem Joch in einer zweiten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet. In dem Schweißschritt werden mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einer Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Joch erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Jochs verschweißt, und werden nicht an dem Zahn verschweißt. Das Herstellungsverfahren umfasst ferner Folgendes: Bedecken einer Oberfläche des Schweißkörpers mit einem Isolator; und Wickeln eines Metalldrahts um den Isolator in einem Zustand, in dem eine Spannvorrichtung an einem Abschnitt des Zahns angebracht ist, der sich nahe einer Zahnspitzenoberfläche befindet, und ein Abschnitt des Zahns, der sich nahe einer Zahnspitze befindet, in der ersten Richtung fixiert ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Verlust einer drehenden elektrischen Maschine zu vermindern, indem ein Auftreten eines Wirbelstroms in einem Schweißabschnitt der drehenden elektrischen Maschine erschwert wird.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht, die Ausgestaltungen einer drehenden elektrischen Maschine 10 und einer Steuerung 37 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts der drehenden elektrischen Maschine 10 entlang einer Linie II-II in 1, bei Betrachtung aus einer axialen Richtung 102.
3 eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von Magneten 40 in 1 und eine Magnetfeldverteilung in einem Statorkern 42 zeigt.
4 eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines geschlossenen Magnetkreises 42C in dem Statorkern 42 zeigt.
5 eine schematische Ansicht, die einen Herstellungsprozess des Statorkerns 42 zeigt.
6 eine schematische Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel eines Stators 33 zeigt.
7 eine schematische Ansicht eines geteilten Kerns 71 in 6, bei Betrachtung aus einer Zentrifugalrichtung 111.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die nachstehend beschriebene Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und es muss nicht erwähnt werden, dass die Ausführungsform zweckmäßig verändert werden kann, ohne den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu verändern.
[Schematische Ausgestaltung der drehenden elektrischen Maschine 10]
Wie in 1 gezeigt, ist die drehende elektrische Maschine 10 ein Elektromotor, und insbesondere ein bürstenloser Motor 30 vom Innenrotortyp. Der bürstenlose Motor 30 umfasst einen Rotor 31, eine Welle 32, einen Stator 33 und dergleichen innerhalb eines Gehäuses 36. Der bürstenlose Motor 30 ist über einen Kabelbaum 38 elektrisch mit einer Steuerung 37 verbunden. Die Steuerung 37 legt über den Kabelbaum 38 eine Wechselspannung mit einer beliebigen von einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase an jede der zwölf Spulen 39 des bürstenlosen Motors 30 an.
[Rotor 31]
In 1 und 2 ist der Rotor 31 um eine Achsenlinie 104 drehbar. Die Achsenlinie 104 ist in 1 durch eine strichpunktierte Linie angegeben. Eine axiale Richtung 102, in der sich die Achsenlinie 104 erstreckt, ist ein Beispiel einer ersten Richtung. Der Rotor 31 umfasst einen Rotorkern 49. Der Rotorkern 49 ist ein gestapelter Körper, in dem mehrere dünne Stahlplatten, die jeweils eine im Wesentlichen ringartige Form aufweisen, in der axialen Richtung 102 gestapelt sind. Insbesondere ist die Stahlplatte eine elektromagnetische Stahlplatte. Der Rotorkern 49 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und umfasst eine äußere Umfangsoberfläche 53 (ein Beispiel für einen äußeren Umfangsabschnitt) und eine innere Umfangsoberfläche 55. Die äußere Umfangsoberfläche 53 und die innere Umfangsoberfläche 55 sind im Wesentlichen säulenartige Oberflächen, die voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die äußere Umfangsoberfläche 53 und die innere Umfangsoberfläche 55 teilen sich die Achsenlinie 104 als eine Mittelachse. Die innere Umfangsoberfläche 55 definiert eine Durchgangsbohrung 54.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Rotor 31 acht Magnete 40. Jeder Magnet 40 ist ein Permanentmagnet. Bei Betrachtung aus der axialen Richtung 102 sind die acht Magnete 40 an dem Rotorkern 49 in einem gleichen Winkelintervall in einer Umfangsrichtung 105 um die Achsenlinie 104 angeordnet. Genauer gesagt sind die acht Magnete 40 so angeordnet, dass N-Pole und S-Pole abwechselnd an der äußeren Umfangsoberfläche 53 in der Umfangsrichtung 105 (siehe 2) erscheinen, und sind von der äußeren Umfangsoberfläche 53 freigelegt (siehe 3). Die acht Magnete 40 weisen untereinander die gleiche Form auf und weisen eine Länge auf, die sich über beide Endoberflächen in der axialen Richtung 102 in dem Rotor 31 erstreckt (siehe 1).
[Welle 32]
Wie in 1 gezeigt, ist die Welle 32 ein Element, das eine säulenartige Form aufweist, die länger als der Rotor 31 in der axialen Richtung 102 ist. Die Welle 32 weist im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie ein Durchmesser der Durchgangsbohrung 54 auf, die in dem Rotorkern 49 gebildet ist. Die Welle 32 ist in der Durchgangsbohrung 54 eingesetzt. Beide Enden der Welle 32 stehen aus der Durchgangsbohrung 54 in der axialen Richtung 102 vor. In diesem eingesetzten Zustand ist die Welle 32 an der inneren Umfangsoberfläche 55 des Rotorkerns 49 befestigt. Die Welle 32 wird von dem Gehäuse 36 auf beiden Seiten in der axialen Richtung 102 über zwei Lager 52 gestützt, die in dem Gehäuse 36 vorgesehen sind. Dementsprechend ist die Welle 32 zusammen mit dem Rotor 31 in Bezug auf das Gehäuse 36 in der Umfangsrichtung 105 drehbar. Ein Ende der Welle 32 in der axialen Richtung 102 steht aus dem Gehäuse 36 in der axialen Richtung 102 vor.
[Schematische Ausgestaltung des Stators 33]
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst der Stator 33 einen Statorkern 42 (ein Beispiel für einen Kern), zwölf elektrische Isolatoren 45 (ein Beispiel für einen Isolator) und zwölf Spulen 39. In 2 sind nur drei elektrische Isolatoren 45 und eine Spule 39 gezeigt.
[Statorkern 42]
Der Statorkern 42 ist so angeordnet, dass er die äußere Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 umgibt, und weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Geschlossene Magnetkreise 42C, die von den N-Polen zu den S-Polen (siehe 4) an der äußeren Umfangsoberfläche 53 verlaufen, sind im Inneren des Statorkerns 42 gebildet. In 4 sind nur zwei geschlossene Magnetkreise 42C gezeigt. Der Statorkern 42 umfasst ein Statorjoch 43 und zwölf Zähne 44. In 2 und 3 ist ein Bezugszeichen 44 nur einem Zahn zugefügt.
Das Statorjoch 43 weist eine zylindrische Form auf und weist eine äußere Umfangsoberfläche 61 und eine innere Umfangsoberfläche 62 auf. Die äußere Umfangsoberfläche 61 und die innere Umfangsoberfläche 62 sind im Wesentlichen säulenartige Oberflächen, die voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die äußere Umfangsoberfläche 61 und die innere Umfangsoberfläche 62 teilen sich die Achsenlinie 104 als eine Mittelachse. Die innere Umfangsoberfläche 62 weist einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 ist.
Die zwölf Zähne 44 weisen untereinander die gleiche Form auf. Bei Betrachtung aus der axialen Richtung 102 sind die zwölf Zähne 44 auf der inneren Umfangsoberfläche 62 in einem gleichen Winkelintervall in der Umfangsrichtung 105 angeordnet. Jeder Zahn 44 erstreckt sich von der inneren Umfangsoberfläche 62 hin zu der Achsenlinie 104 in einer Erstreckungsrichtung 108, die parallel zu einer radialen Richtung 103 ist. Die radiale Richtung 103 ist eine Richtung, die orthogonal zu der Achsenlinie 104 ist. In 2 und dergleichen ist nur ein Beispiel der radialen Richtung 103 gezeigt. Die Erstreckungsrichtung 108 ist ein Beispiel für eine zweite Richtung. In 2 bis 4 ist nur ein Pfeil gezeigt, der die Erstreckungsrichtung 108 angibt. Ein Erstreckungsende von jedem Zahn 44 ist eine Zahnspitzenoberfläche 44A. Jede Zahnspitzenoberfläche 44A ist von der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 und jedem Magneten 40 abgetrennt. Das heißt, dass jeder Zahn 44 der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 über einen Spalt zugewandt ist. In 2 und 3 ist das Bezugszeichen 44A nur einer Zahnspitzenoberfläche zugefügt.
In einem Rahmen 107 aus einer Strich-Zweipunktlinie in 2 ist ein Teil des Statorkerns 42 schematisch gezeigt, bei Betrachtung eines Querschnitts entlang einer strichpunktierten Linie IIB-IIB aus einer Richtung eines Pfeils 106. Wie in dem Rahmen 107 gezeigt, ist der Statorkern 42 ein gestapelter Körper, in dem mehrere Stahlplatten 42A (insbesondere elektromagnetische Stahlplatten) in der axialen Richtung 102 gestapelt sind. Jede Stahlplatte 42A weist vorzugsweise eine Dicke von 0,3 mm oder weniger in der axialen Richtung 102 auf. Zwei benachbarte Stahlplatten 42A der mehreren Stahlplatten 42A werden an einem Schweißabschnitt 42B mittels eines Lasers oder dergleichen verschweißt. Die zwei benachbarten Stahlplatten 42A sind zwei Stahlplatten 42A, die in der axialen Richtung 102 benachbart zueinander sind.
Wie in dem Rahmen 107 gezeigt, befindet sich der Schweißabschnitt 42B an einer Position auf der Oberfläche der Stahlplatte 42A, wobei die Position als die äußere Umfangsoberfläche 61 der Oberfläche des Statorkerns 42 dient. Wie in 4 gezeigt, befindet sich der Schweißabschnitt 42B an einer Position der Stahlplatte 42A, wobei sich die Position außerhalb des geschlossenen Magnetkreises 42C, der in dem Statorkern 42 erzeugt wird, auf der Oberfläche des Statorkerns 42 befindet. Wie in dem Rahmen 107 gezeigt, sind die mehreren Stahlplatten 42A an einer Position, die als eine Oberfläche des Zahns 44 dient, auf der Oberfläche des Statorkerns 42 nicht verschweißt. Genauer gesagt sind die mehreren Stahlplatten 42A an einer Position, die der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 zugewandt ist und als die Zahnspitzenoberflächen 44A in jedem Zahn 44 dient, nicht verschweißt.
Wie in 2 gezeigt, befindet sich der Schweißabschnitt 42B ebenfalls an einer Position auf der Oberfläche der Stahlplatte 42A, an der eine virtuelle Linie 109 die äußere Umfangsoberfläche 61 (ein Beispiel für eine äußere Oberfläche des Kerns) des Statorjochs 43 schneidet. Die virtuelle Linie 109 ist eine Linie, die die Zahnspitzenoberfläche 44A von jedem Zahn 44 schneidet, und ist parallel zu der radialen Richtung 103 und der Erstreckungsrichtung 108. Die virtuelle Linie 109 ist außerdem die strichpunktierte Linie IIB-IIB in 2. Genauer gesagt schneidet die virtuelle Linie 109 eine Mitte der Zahnspitzenoberfläche 44A in der Umfangsrichtung 105.
Wie in dem Rahmen 107 in 2 gezeigt, wird ein Teil der benachbarten Stahlplatten 42A, die in den mehreren Stahlplatten 42A umfasst sind, mittels des Lasers oder dergleichen verschweißt, und die verbleibenden benachbarten Stahlplatten 42A werden mit einem Klebstoff 42D verbunden.
Wie in dem Rahmen 107 in 2 gezeigt, umfasst der Statorkern 42 mehrere Stahlplatteneinheiten 42E. Jede Stahlplatteneinheit 42E umfasst m Stücke der Stahlplatten 42A, welche in der axialen Richtung 102 gestapelt und mit dem Klebstoff 42D verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind, wenn m = 3, drei Stahlplatten 42A mit dem Klebstoff 42D verbunden, um eine Stahlplatteneinheit 42E zu bilden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die drei Stahlplatteneinheiten 42E in der axialen Richtung 102 gestapelt. Die Stahlplatten 42A, die sich an einem Ende in der axialen Richtung 102 in jeder Stahlplatteneinheit 42E befinden und in der axialen Richtung 102 benachbart zueinander sind, sind an dem Schweißabschnitt 42B verschweißt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Statorkern 42 zwölf geteilte Kerne 42F, die für jeden Zahn 44 geteilt sind. In 2 und 3 sind die Bezugszeichen 42E nur drei geteilten Kernen zugefügt. Eine Teilungsposition ist eine Position, an der eine virtuelle Fläche 110 das Statorjoch 43 schneidet. Die virtuelle Fläche 110 ist eine virtuelle Ebene, die durch eine Zwischenposition zwischen zwei Zähnen 44, die in der Umfangsrichtung 105 benachbart zueinander sind, und die Achsenlinie 104 verläuft. In 2 und 3 ist nur eine virtuelle Fläche 110 gezeigt. Ein Zahn 44 erstreckt sich von der inneren Umfangsoberfläche 62 von jedem geteilten Kern 42F. Zwei geteilte Kerne 42F, die in der Umfangsrichtung 105 benachbart zueinander sind, sind mit einem Klebstoff (nicht gezeigt) oder dergleichen verbunden.
[Elektrischer Isolator 45]
Die zwölf elektrischen Isolatoren 45 bedecken einen Teil der Oberfläche des Statorkerns 42. Jeder der zwölf elektrischen Isolatoren 45 bedeckt einen Abschnitt von jedem der zwölf Zähne 44. Jeder elektrische Isolator 45 bedeckt einen Abschnitt der Oberfläche des entsprechenden Zahns 44 mit Ausnahme der Zahnspitzenoberfläche 44A. Jeder elektrische Isolator 45 bedeckt zudem einen Teil der inneren Umfangsoberfläche 62 des Statorjochs. In jedem elektrischen Isolator 45 sind beide Endabschnitte in der radialen Richtung 103 länger in der Umfangsrichtung 105 als ein Zwischenabschnitt zwischen den Endabschnitten. Dementsprechend wird verhindert, dass sich die Spule 39, die um den Zwischenabschnitt gewickelt ist, von dem Zahn 44 löst. Jeder elektrische Isolator 45 ist mit einem Harzformkörper ausgeführt, der an dem entsprechenden Zahn 44 befestigt ist. Der Harzformkörper ist ein geformtes Produkt aus einem Harz, das eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist.
[Spule 39]
Wie in 2 gezeigt, ist jede Spule 39 über den elektrischen Isolator 45 um jeden Zahn 44 gewickelt. Genauer gesagt ist jede Spule 39 um den Zwischenabschnitt des elektrischen Isolators 45 gewickelt. Eine Wechselspannung mit einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase wird von der Steuerung 37 (siehe 1) an jede Spule 39 angelegt. Ein magnetisches Drehfeld wird in einem Raum gebildet, der von den zwölf Zähnen 44 umgeben ist. Dementsprechend dreht sich der Rotor 31.
[Verfahren zur Herstellung eines Statorkerns 42]
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Statorkerns 42 mit Bezug auf 5 beschrieben. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Stapelungsschritt, einen Formgebungsschritt, einen Schweißschritt und dergleichen.
In dem Stapelungsschritt werden mehrere Stahlplatten mit einem Klebstoff verbunden und gestapelt. Einzelheiten des Stapelungsschritts sind wie folgt.
Wie in 5 gezeigt, werden drei Wicklungsspulen 21A in einer Zuführvorrichtung 21 angeordnet. In der Zuführvorrichtung 21 können mehrere Wicklungsspulen 21A angeordnet werden, die nicht auf die drei Wicklungsspulen 21A beschränkt sind. Ein Stahlband, das eine Dicke von 0,3 mm oder weniger aufweist, wird um jede Wicklungsspule 21A gewickelt. Die Zuführvorrichtung 21 führt drei Stahlbänder in einem Zustand, in dem Positionen der drei Stahlbänder in einer Breitenrichtung ausgerichtet sind, einem Walzenpaar 23 zu. Eine Beschichtungsvorrichtung 22 ist zwischen der Zuführvorrichtung 21 und dem Walzenpaar 23 angeordnet. Die Beschichtungsvorrichtung 22 bringt einen Klebstoff, wie einen Epoxidharzklebstoff, auf Verbindungsflächen der drei Stahlbänder auf. Das Walzenpaar 23 presst die drei Stahlbänder, die dem Walzenpaar 23 zugeführt werden, von einer vorderen Oberflächenseite und einer hinteren Oberflächenseite. Folglich werden die drei Stahlbänder verbunden und in einer Richtung orthogonal zu den Oberflächen davon gestapelt.
In dem Formgebungsschritt werden mehrere gestapelte Stahlbänder (im Folgenden als ein gestapelter Körper aus den Stahlbändern bezeichnet) zu einer vorbestimmten Form, die dem geteilten Kern 42F mit den Zähnen 44 entspricht, gestanzt, wodurch eine Stahlplatteneinheit 44E hergestellt wird. Einzelheiten des Formgebungsschritts sind wie folgt.
Der gestapelte Körper aus den Stahlbändern wird in einer Pressformungsvorrichtung 25 angeordnet und wird in der Pressformungsvorrichtung 25 befördert. Die Pressformungsvorrichtung 25 stanzt den gestapelten Körper aus den Stahlbändern wiederholt mit einem Formkörper, der der vorbestimmten Form entspricht. Folglich stellt die Pressformungsvorrichtung 25 mehrere Stahlplatteneinheiten 44E her.
In dem Schweißschritt werden die mehreren Stahlplatteneinheiten 44E gestapelt und miteinander verschweißt. Einzelheiten des Schweißschritts sind wie folgt.
Die mehreren Stahlplatteneinheiten 44E werden in der Pressformungsvorrichtung 25 zu einer Form des geteilten Kerns 42F gestapelt. Eine Schweißvorrichtung 26 ist in der Pressformungsvorrichtung 25 vorgesehen und verschweißt die Schweißabschnitte 42B der geteilten Kerne 42F, um einen Schweißkörper (d. h. den geteilten Kern 42F) herzustellen.
Der Formgebungsschritt und der Schweißschritt werden wiederholt, um zwölf geteilte Kerne 42F herzustellen.
Die zwölf elektrischen Isolatoren 45 werden von einer Formungsvorrichtung (nicht gezeigt) hergestellt. Die zwölf elektrischen Isolatoren 45 werden nacheinander an zwölf Schweißkörpern (d. h. den geteilten Kernen 42F) angebracht. An jedem Schweißkörper wird eine Spannvorrichtung angebracht. Insbesondere verhindert die Spannvorrichtung, dass eine Seite der Zahnspitzenoberflächen 44A der mehreren Stahlplatteneinheiten 44E, die in jedem Schweißkörper umfasst sind, geöffnet wird. Jeder der Schweißkörper, an denen die Spannvorrichtung angebracht wird, wird in einer Spulenwicklungsvorrichtung angeordnet. Die Spulenwicklungsvorrichtung 28 wickelt einen Metalldraht um jeden elektrischen Isolator 45. Folglich werden die zwölf geteilten Kerne 42F, um die die Spulen 39 jeweils gewickelt werden, hergestellt, und die zwölf geteilten Kerne 42F werden fertiggestellt. Die zwölf geteilten Kerne 42F werden in der Umfangsrichtung 105 mit einem Klebstoff oder dergleichen zusammengefügt. Folglich wird der Stator 33 fertiggestellt.
[Betriebswirkungen der drehenden elektrischen Maschine 10]
In der drehenden elektrischen Maschine 10 (d. h. dem bürstenlosen Motor 30) sind die mehreren Stahlplatten 42A an den Schweißabschnitten 42B verschweißt. Die mehreren Stahlplatten 42A sind an einer Position auf der Oberfläche des Statorkerns 42, an der jeder Zahn 44 der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 zugewandt ist, nicht verschweißt. Die Schweißabschnitte 42B befinden sich an Positionen außerhalb oder auf einer Außenseite der geschlossenen Magnetkreise 42C, die in dem Statorkern 42 erzeugt werden. In dem Statorkern 42 ist eine magnetische Flussdichte an den Schweißabschnitten 42B und an Abschnitten um die Schweißabschnitte 42B herum vermindert (siehe schraffierter Abschnitt in 3). Demnach vermeidet der gesamte oder ein Großteil des magnetischen Flusses, der durch den Statorkern 42 (d. h. den geschlossenen Magnetkreis 42C (siehe 4)) verläuft, jeden Schweißabschnitt 42B. Mit anderen Worten befinden sich die Schweißabschnitte 42B an Positionen, an denen die magnetische Flussdichte, die in dem Statorkern 42 erzeugt wird, vergleichsweise gering ist, während sich der Rotor 31 um die Achsenlinie 104 dreht. Dementsprechend ist es möglich, einen Verlust der drehenden elektrischen Maschine 10 zu vermindern, indem ein Auftreten eines Wirbelstroms in dem Schweißabschnitt 42B der drehenden elektrischen Maschine 10 (d. h. dem bürstenlosen Motor 30) erschwert wird. Gemäß der drehenden elektrischen Maschine 10 wird, durch Verschweißen an den Schweißabschnitten 42B, ein Wirkungsgrad der drehenden elektrischen Maschine 10 verbessert, da ein Wirbelstromverlust auch bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise 5.000 U/min oder mehr) nicht übermäßig groß ist.
In dem Statorkern 42 sind nicht notwendigerweise alle der Stahlplatten 42A verschweißt. Der Statorkern 42 umfasst die mehreren Stahlplatteneinheiten 42E. Daher ist es möglich, die Schweißabschnitte 42B in dem Statorkern 42 verhältnismäßig zu vermindern. Dementsprechend wird verhindert, dass der magnetische Fluss, der von dem Magneten 40 emittiert wird, durch die Schweißabschnitte 42B hindurch verläuft.
In dem Pressformungsschritt werden die Stahlplatteneinheiten 42E durch Stanzen der mehreren Stahlbänder hergestellt, anstatt die Stahlplatte 42A nacheinander durch Stanzen eines Stahlbands herzustellen. Dementsprechend ist die Anzahl der Stanzvorgänge beim Herstellen des Statorkerns 42 beschränkt.
Der elektrische Isolator 45 ist ein Harzformkörper, der an jedem Zahn 44 befestigt ist. In dem Herstellungsprozess des Statorkerns 42 verhindert der elektrische Isolator 45 zusammen mit der Spannvorrichtung, dass die Seite der Zahnspitzenoberflächen 44A der mehreren Stahlplatteneinheiten 44E geöffnet wird. Da die Spule 39 in diesem Stadium um jeden elektrischen Isolator 45 gewickelt ist, wird selbst in einem Endprodukt des Statorkerns 42 verhindert, dass die Seite der Zahnspitzenoberflächen 44A der mehreren Stahlplatteneinheiten 44E geöffnet wird.
Da der Statorkern 42 drei oder mehr geteilte Kerne 42F umfasst, können, verglichen mit einem Fall, in dem der Statorkern 42 die geteilten Kerne 42F nicht umfasst, mehr Statorkerne 42 hergestellt werden.
[Abwandlungsbeispiel]
Als Nächstes wird ein Abwandlungsbeispiel des Stators 33 mit Bezug auf 6 beschrieben. In der folgenden Beschreibung des Abwandlungsbeispiels des Stators 33 werden Unterschiede gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, umfasst der Stator 33 vier geteilte Kerne 71 (ein weiteres Beispiel für den Kern), vier elektrische Isolatoren 72 und vier Spulen 73.
Die vier geteilten Kerne 71 weisen untereinander die gleiche Form auf. Bei Betrachtung aus der axialen Richtung 102 sind die vier geteilten Kerne 71 um die äußere Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 in einem gleichen Winkelintervall in der Umfangsrichtung 105 angeordnet. Abgesehen von diesem Punkt weist jeder geteilte Kern 71 eine untereinander ähnliche Ausgestaltung auf. Daher wird nachfolgend ein geteilter Kern 71 repräsentativ beschrieben. Der geteilte Kern 71 umfasst ein Statorjoch 81 und zwei Zähne 82. Das Statorjoch 81 ist ein Beispiel für ein Joch.
Das Statorjoch 81 ist an einer Position angeordnet, die von einer vorbestimmten Position P1 der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 in einer Zentrifugalrichtung 111 abgetrennt ist. Die vorbestimmte Position P1 ist eine Position eines Punkts in der Umfangsrichtung 105 auf der äußeren Umfangsoberfläche 53. Die Zentrifugalrichtung 111 ist eine Richtung, die von der Achsenlinie 104 hin zu der vorbestimmten Position P1 verläuft, und ist ein weiteres Beispiel für die zweite Richtung. Das Statorjoch 81 erstreckt sich in einer tangentialen Richtung 112 und der axialen Richtung 102 an der vorbestimmten Position P1 der äußeren Umfangsoberfläche 53. Die tangentiale Richtung 112 ist ein weiteres Beispiel für die dritte Richtung. Das Statorjoch 81 weist eine Länge auf, die kleiner als ein Durchmesser der äußeren Umfangsoberfläche 53 in der tangentialen Richtung 112 ist.
Einer und der andere der zwei Zähne 82 erstrecken sich jeweils von einem Ende und dem anderen Ende des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112 hin zu der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 parallel zu der Zentrifugalrichtung 111. Ein Erstreckungsende von jedem Zahn 82 ist eine Zahnspitzenoberfläche 82A. Jede Zahnspitzenoberfläche 82A ist von der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 und jedem Magneten 40 abgetrennt. Das heißt, dass jeder Zahn 82 der äußeren Umfangsoberfläche 53 über einen Spalt zugewandt ist.
Die zwei Zähne 82 sind von zwei Harzformkörpern 74 an Positionen umgeben, die näher an den Zahnspitzenoberflächen 82A als an dem elektrischen Isolator 72 sind. Dementsprechend wird verhindert, dass die Seite der Zahnspitzenoberfläche 82A des Zahns 82 geöffnet wird.
In einem Rahmen 113 aus einer Strich-Zweipunktlinie in 6 ist der geteilte Kern 71 bei Betrachtung aus der tangentialen Richtung 112 schematisch gezeigt. Wie in dem Rahmen 113 gezeigt, ist der geteilte Kern 71 ein gestapelter Körper, in dem mehrere Stahlplatten 71A (insbesondere elektromagnetische Stahlplatten) in der axialen Richtung 102 gestapelt sind. Genauer gesagt bildet eine Kombination von m Stücken Stahlplatten 71A der mehreren Stahlplatten 71A, welche in der axialen Richtung 102 durchgehend sind, eine Stahlplatteneinheit 71C. In diesem Abwandlungsbeispiel sind, wenn m = 3, drei Stahlplatten 71A mit einem Klebstoff 71D verbunden, um eine Stahlplatteneinheit 71C zu bilden. Jede Stahlplatte 71A weist eine Ausgestaltung auf, die ähnlich einer Ausgestaltung von jeder Stahlplatte 42A ist, mit der Ausnahme, dass jede Stahlplatte 71A eine Form aufweist, die sich von einer Form jeder Stahlplatte 42A unterscheidet, und benachbarte Stahlplatten 71A an Schweißabschnitten 71B in jeder Stahlplatteneinheit 71C verschweißt sind.
Wie in dem Rahmen 113 gezeigt, befindet sich jeder Schweißabschnitt 71B an einer Position der Stahlplatte 71A, wobei sich die Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem geteilten Kern 71 erzeugt wird, auf der Oberfläche des geteilten Kerns 71 befindet. Wie in dem Rahmen 113 gezeigt, sind die mehreren Stahlplatten 71A an einer Position, die der äußeren Umfangsoberfläche 53 des Rotors 31 zugewandt ist und als die Zahnspitzenoberflächen 82A in jedem Zahn 82 dient, nicht verschweißt. Jeder Schweißabschnitt 71B befindet sich an einem Ende des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112. Wie in 7 gezeigt, sind die mehreren Schweißabschnitte 71B, in einer Draufsicht aus der Zentrifugalrichtung 111, in einer versetzten Weise ausgerichtet. Insbesondere befindet sich einer der zwei Schweißabschnitte 71B, die in der axialen Richtung 102 benachbart zueinander sind, an einem Ende des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112, und der andere befindet sich an dem anderen Ende des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112.
Wie in 6 gezeigt, sind die vier Spulen 73 nacheinander um die vier Statorjoche 81 gewickelt. Die Spule 73 und das Statorjoch 81 sind durch den elektrischen Isolator 72 elektrisch abgetrennt.
In dem vorstehenden Abwandlungsbeispiel sind die mehreren Schweißabschnitte 71B in der versetzten Weise ausgerichtet (siehe 7). Die mehreren Schweißabschnitte 71B sind jedoch nicht darauf beschränkt und können sich an einem Ende oder dem anderen Ende des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112 befinden. Alternativ können die benachbarten Stahlplatten 71A an beiden Enden (einem Ende und dem anderen Ende) des Statorjochs 81 in der tangentialen Richtung 112 verschweißt sein.
[Weitere Abwandlungsbeispiele]
Obgleich die drehende elektrische Maschine 10 in der Ausführungsform ein Elektromotor ist, kann die drehende elektrische Maschine 10 ein Generator sein.
In der Ausführungsform weist die äußere Umfangsoberfläche 53 des Rotorkerns 49 eine im Wesentlichen säulenartige Form auf. Die äußere Umfangsoberfläche 53 ist nicht darauf beschränkt und kann eine regelmäßige polygonale säulenartige Form aufweisen.
In der Ausführungsform sind durch die acht Magnete 40 in dem Rotorkern 49 acht Magnetpole angeordnet. Die Magnetpole sind nicht darauf beschränkt, und es können zwei Magnetpole in dem Rotorkern 49 angeordnet sein.
In der Ausführungsform ist der Rotor 31 ein Oberflächenpermanentmagnet (SPM-Typ). Das heißt, dass jeder Magnet 40 an der äußeren Umfangsoberfläche 53 angebracht ist und von der äußeren Umfangsoberfläche 53 freigelegt ist. Der Rotor 31 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann ein innenliegender Permanentmagnet (IPM-Typ) sein. Das heißt, dass jeder Magnet 40 in dem Rotorkern 49 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 53 eingebettet sein kann, während er gleichzeitig leicht von der äußeren Umfangsoberfläche 53 abgetrennt ist. Die Formulierung „einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfassend“ ist ein Konzept, das einen Modus (SPM-Typ), in dem jeder Magnet 40 auf der äußeren Umfangsoberfläche 53 in einem Zustand angeordnet ist, in dem er von dem Rotorkern 49 freigelegt ist, und einen Modus (IPM-Typ), in dem jeder Magnet 40 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 53 in einem Zustand angeordnet ist, in dem er von dem Rotorkern 49 nicht freigelegt ist, umfasst.
In der Ausführungsform umfasst der Stator 33 zwölf Sätze von den elektrischen Isolatoren 45 und den Spulen 39, und der Statorkern 42 umfasst die zwölf Zähne 44. Der Stator 33 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann drei oder mehr Sätze von elektrischen Isolatoren 45, Spulen 39 und Zähnen 44 umfassen.
In der Ausführungsform ist ein Teil der benachbarten Stahlplatten 42A verschweißt, und die verbleibenden benachbarten Stahlplatten 42A sind mit dem Klebstoff 42D verbunden. Die benachbarten Stahlplatten 42A sind nicht darauf beschränkt, und es können alle der benachbarten Stahlplatten 42A verschweißt sein.
In der Ausführungsform umfasst der Statorkern 42 die zwölf geteilten Kerne 42F. Die Anzahl der geteilten Kerne 42F ist nicht auf zwölf beschränkt und kann drei oder mehr betragen.
Bezugszeichenliste

10: drehende elektrische Maschine
30: bürstenloser Motor
31: Rotor
40: Magnet
42: Statorkern (Kern)
42A: Stahlplatte
42C: geschlossener Magnetkreis
42E: Stahlplatteneinheit
42F: geteilter Kern
44: Zahn
45: elektrischer Isolator (Isolator)
39: Spule

Claims

Drehende elektrische Maschine, umfassend: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; einen Kern, der mehrere Zähne umfasst, die dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; einen Isolator, der einen Teil einer Oberfläche des Kerns bedeckt; und mehrere Spulen, die über den Isolator um den Kern gewickelt sind, wobei der Kern mehrere Stahlplatten umfasst, die in der ersten Richtung gestapelt sind, jede der mehreren Stahlplatten eine Dicke von 0,3 mm oder weniger in der ersten Richtung aufweist, mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einer Position auf der Oberfläche des Kerns verschweißt sind, wobei die Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises liegt, der in dem Kern erzeugt wird, und die mehreren Stahlplatten an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt sind, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der Kern mehrere Stahlplatteneinheiten umfasst, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist, jede der Stahlplatteneinheiten in der ersten Richtung gestapelt ist, und die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, verschweißt sind.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Harzformkörper, der einen Abschnitt von jedem der Zähne umfasst, wobei sich der Abschnitt nahe dem Spalt befindet.
Drehende elektrische Maschine, umfassend: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; drei oder mehr geteilte Kerne, die jeweils Folgendes umfassen: ein Joch, das von dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors in einer zweiten Richtung, die die Achsenlinie schneidet, abgetrennt ist; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer dritten Richtung erstrecken, die die erste Richtung und die zweite Richtung schneidet, wobei die zwei Zähne dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; drei oder mehr Isolatoren, die jedes der Joche bedecken; und drei oder mehr Spulen, die über jeden der Isolatoren jeweils um das Joch gewickelt sind, wobei jeder der geteilten Kerne mehrere Stahlplatten umfasst, die in der ersten Richtung gestapelt sind, jede der mehreren Stahlplatten eine Dicke von 0,3 mm oder weniger in der ersten Richtung aufweist, mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem geteilten Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des geteilten Kerns verschweißt sind, wobei sich der Schweißabschnitt an einem Ende des Jochs in der dritten Richtung befindet, und die mehreren Stahlplatten an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt sind, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei jeder der geteilten Kerne drei oder mehr Stahlplatteneinheiten umfasst, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist, die drei oder mehr Stahlplatteneinheiten in der ersten Richtung gestapelt sind, die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an dem Schweißabschnitt verschweißt sind, und einer und ein anderer der zwei Schweißabschnitte, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sich an einem Ende und einem anderen Ende des Jochs in der dritten Richtung befinden.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei jeder der Zähne eine Oberfläche aufweist, die sich entlang der zweiten Richtung von zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt.
Drehende elektrische Maschine nach einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 7, ferner umfassend: einen Harzformkörper, der jeden der Zähne auf einer Erstreckungsendseite von jedem der Zähne umgibt.
Drehende elektrische Maschine, umfassend: einen Rotor, der um eine Achsenlinie drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, wobei der Rotor einen Magneten an einem äußeren Umfangsabschnitt umfasst; drei oder mehr geteilte Kerne, die jeweils Folgendes umfassen: ein Joch, das von dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors in einer zweiten Richtung, die die Achsenlinie schneidet, abgetrennt ist; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer dritten Richtung erstrecken, die die erste Richtung und die zweite Richtung schneidet, wobei die zwei Zähne dem äußeren Umfangsabschnitt des Rotors über einen Spalt zugewandt sind; drei oder mehr Isolatoren, die jedes der Joche bedecken; und drei oder mehr Spulen, die über jeden der Isolatoren jeweils um das Joch gewickelt sind, wobei jeder der geteilten Kerne mehrere Stahlplatten umfasst, die in der ersten Richtung gestapelt sind, mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Kerns verschweißt sind, wobei sich der Schweißabschnitt an einem Ende des Jochs in der dritten Richtung befindet, die mehreren Stahlplatten an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt sind, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist, und jeder der Zähne eine Oberfläche aufweist, die sich entlang der zweiten Richtung von den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei jeder der geteilten Kerne drei oder mehr Stahlplatteneinheiten umfasst, die jeweils m Stücke der Stahlplatten umfassen, die in der ersten Richtung gestapelt und mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind, wobei m eine ganze Zahl von zwei oder höher ist, die drei oder mehr Stahlplatteneinheiten in der ersten Richtung gestapelt sind, die Stahlplatten, die sich an einem Ende in der ersten Richtung in jeder der Stahlplatteneinheiten befinden und in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an dem Schweißabschnitt verschweißt sind, und einer und ein anderer der zwei Schweißabschnitte, die in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, sich an einem Ende und einem anderen Ende des Jochs in der dritten Richtung befinden.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: einen Harzformkörper, der jeden der Zähne auf einer Erstreckungsendseite von jedem der Zähne umgibt.
Verfahren zur Herstellung eines Kerns, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Schweißschritt des Stapelns mehrerer Stahlplatten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatten, wobei die mehreren Stahlplatten jeweils eine ebenflächige Form des Kerns und eine Dicke von 0,3 mm oder weniger aufweisen, wobei ein Schweißkörper, der in dem Schweißschritt erzeugt wird, ein Joch und einen Zahn, der sich von dem Joch in einer zweiten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet, umfasst, und in dem Schweißschritt mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, mittels einer Schweißvorrichtung an einer Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Joch erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Jochs verschweißt werden, und nicht an dem Zahn verschweißt werden, das Herstellungsverfahren ferner Folgendes umfasst: Bedecken einer Oberfläche des Schweißkörpers mit einem Isolator; und Wickeln eines Metalldrahts um den Isolator.
Verfahren zur Herstellung eines Kerns, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Stapelungsschritt des Verbindens mehrerer Stahlplatten mit einem Klebstoff und des Stapelns der mehreren Stahlplatten; einen Formgebungsschritt des Bildens einer Stahlplatteneinheit durch Stanzen der mehreren gestapelten Stahlplatten zu einer Form des Kerns; und einen Schweißschritt des Bildens des Kerns durch Stapeln der mehreren Stahlplatteneinheiten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatteneinheiten miteinander, wobei der Kern Folgendes umfasst: ein Joch, das sich in einer dritten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet; und zwei Zähne, die sich von zwei Enden des Jochs in einer zweiten Richtung erstrecken, die die erste Richtung und die dritte Richtung schneidet, jeder der Zähne eine Oberfläche aufweist, die sich entlang der zweiten Richtung von den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung zu dem Spalt erstreckt, in dem Schweißschritt mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einem Schweißabschnitt außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Kern erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Kerns verschweißt werden, wobei sich der Schweißabschnitt an den zwei Enden des Jochs in der dritten Richtung befindet, und die mehreren Stahlplatten an einer äußeren Oberfläche von jedem der Zähne nicht verschweißt sind, wobei die äußere Oberfläche dem Rotor zugewandt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kerns, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Schweißschritt des Stapelns mehrerer Stahlplatten in einer ersten Richtung und des Verschweißens der mehreren Stahlplatten, wobei die mehreren Stahlplatten jeweils eine ebenflächige Form des Kerns aufweisen, wobei ein Schweißkörper, der in dem Schweißschritt erzeugt wird, ein Joch und einen Zahn, der sich von dem Joch in einer zweiten Richtung erstreckt, die die erste Richtung schneidet, umfasst, und in dem Schweißschritt mindestens zwei Stahlplatten der mehreren Stahlplatten, welche in der ersten Richtung benachbart zueinander sind, an einer Position außerhalb eines geschlossenen Magnetkreises, der in dem Joch erzeugt wird, auf einer Oberfläche des Jochs verschweißt werden, und nicht an dem Zahn verschweißt werden, das Herstellungsverfahren ferner Folgendes umfasst: Bedecken einer Oberfläche des Schweißkörpers mit einem Isolator; und Wickeln eines Metalldrahts um den Isolator in einem Zustand, in dem eine Spannvorrichtung an einem Abschnitt des Zahns angebracht ist, der sich nahe einer Zahnspitzenoberfläche befindet, und ein Abschnitt des Zahns, der sich nahe einer Zahnspitze befindet, in der ersten Richtung fixiert ist.