DE112021000071T5

DE112021000071T5 - Kernstück, Stator-Kern, Stator und sich drehende Elektromaschine

Info

Publication number: DE112021000071T5
Application number: DE112021000071.3T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Saito; Tomoyuki Ueno
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US12021412B2; WO2021225050A1; CN114207992A; DE112021002667T5; JP6987327B1; JP2022019830A; CN114207992B; US20230134477A1; CN115398777A; WO2021225049A1; US11581763B2; JPWO2021225049A1; JPWO2021225050A1; US20220352768A1; US20230143036A1; CN115173590A

Abstract

Ein Kernstück, das kreisförmig angeordnet ist, um einen Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine mit Axialspalt zu bilden, umfasst: ein erstes Element in einer Säulenform, das sich in einer Axialrichtung des Stator-Kerns erstreckt; ein zweites Element in einer Plattenform, das an einer ersten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist; und ein drittes Element in einer Plattenform, das an einer zweiten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist, wobei das erste Element eine Umfangsfläche aufweist, die mit dem zweiten Element und dem dritten Element verbunden ist, das zweite Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, das dritte Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, und das erste Element, das zweite Element und das dritte Element durch einen einstückig geformten Grünling gebildet werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernstück, einen Stator-Kern, einen Stator und eine sich drehende Elektromaschine.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Mai 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-082831 , die durch Bezugnahme in vollem Umfang in dieses Dokument aufgenommen ist.
Stand der Technik
Die PTL 1 offenbart einen Stator-Kern für einen Axialspaltmotor. Der Stator-Kern umfasst ein Joch, Zähne und einen Flanschabschnitt.
Zitationsliste
Patentliteratur
PTL 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-44829
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Kernstück gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kernstück, das kreisförmig angeordnet ist, um einen Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp zu konstruieren, und umfasst ein erstes Element in einer Säulenform, das sich in einer Axialrichtung des Stator-Kerns erstreckt; ein zweites Element in einer Plattenform, das an einer ersten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist; und ein drittes Element in einer Plattenform, das an einer zweiten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist, wobei das erste Element eine Umfangsfläche aufweist, die mit dem zweiten Element und dem dritten Element verbunden ist, das zweite Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, das dritte Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, und das erste Element, das zweite Element und das dritte Element durch einen einstückig geformten Grünling gebildet sind.
Ein Stator-Kern gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp und hat eine Vielzahl von Kernstücken, die kreisförmig angeordnet sind, und jedes der Vielzahl von Kernstücken ist das Kernstück gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Stator gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp und umfasst den Stator-Kern gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Spule, die auf jedem der ersten Elemente im Stator-Kern angeordnet ist.
Eine sich drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine sich drehende Elektromaschine vom Axialspalttyp, die einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor und der Stator so angeordnet sind, dass sie einander in einer Axialrichtung gegenüberstehen, und der Stator der Stator gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Darstellung eines Kernstücks gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Darstellung eines Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Ansicht des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform von der Seite einer Innenumfangsfläche aus gesehen.
4 ist eine IV-IV-Querschnittansicht des in 3 gezeigten Kernstücks.
5 ist eine V-V-Querschnittansicht des in 3 gezeigten Kernstücks.
6 ist eine VI-VI-Querschnittansicht des in 3 gezeigten Kernstücks.
7 ist eine Draufsicht, die eine Öffnungskante einer Matrize einer Form zur Herstellung des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Querschnittansicht, die eine Darstellung einer Form zur Herstellung eines ersten Elements im Kernstück gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Querschnittansicht, die eine Darstellung einer Form zur Herstellung eines zweiten Elements in dem Kernstück gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Querschnittansicht, die eine Darstellung einer Form zur Herstellung eines dritten Elements im Kernstück gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Darstellung eines Stator-Kerns gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Darstellung eines Stators gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Schnittdarstellung, die eine Darstellung einer sich drehenden Elektromaschine gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Schnittdarstellung, die eine Darstellung einer sich drehenden Elektromaschine gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.

Ausführliche Beschreibung
[Das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem]
Eine Verbesserung der Produktivität eines Stator-Kerns ist erwünscht. Es wird erwartet, dass die Produktivität eines Stator-Kerns durch integrales Formen eines Jochteils, von Zähnen und eines Flanschteils verbessert wird. Ein optimales Produktionsverfahren für das integrale Formen eines Jochteils, von Zähnen und eines Flanschteils ist jedoch noch nicht ausreichend untersucht worden.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kernstück bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Produktivität aufweist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator-Kern, einen Stator und eine sich drehende Elektromaschine bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Produktivität aufweisen.
[Vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung]
Ein Kernstück, ein Stator-Kern, ein Stator und eine sich drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnen sich durch hervorragende Produktivität aus.
«Beschreibung der Ausführungsformen»
Zunächst werden die Aspekte der vorliegenden Erfindung zusammengefasst.

(1) Ein Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kernstück, das kreisförmig angeordnet ist, um einen Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp zu bilden, und umfasst ein erstes Element in einer Säulenform, das sich in einer Axialrichtung des Stator-Kerns erstreckt; ein zweites Element in einer Plattenform, das an einer ersten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist; und ein drittes Element in einer Plattenform, das an einer zweiten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist, wobei das erste Element eine Umfangsfläche aufweist, die mit dem zweiten Element und dem dritten Element verbunden ist, das zweite Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, das dritte Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, und das erste Element, das zweite Element und das dritte Element durch einen einstückig geformten Grünling gebildet werden.

Das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich durch eine hervorragende Produktivität aus.
Ein herkömmliches Kernstück wird gebildet, indem ein Grünling zusammengefügt wird, in dem ein erstes Element und ein zweites Element aus einem Stück geformt sind, und ein drittes Element separat von dem Grünling gebildet wird. Alternativ wird ein herkömmliches Kernstück durch das Zusammenfügen eines Grünlings gebildet, bei dem ein erstes Element und ein drittes Element einstückig geformt sind und ein zweites Element separat von dem Grünling ausgebildet ist. Das heißt, ein herkömmliches Kernstück muss durch die Herstellung von mindestens zwei Elementen und das Zusammenfügen der Elemente gebildet werden. Daher sind für die Herstellung eines herkömmlichen Kernstücks eine große Anzahl von Schritten und eine lange Produktionszeit erforderlich. Außerdem sind für die Herstellung eines herkömmlichen Kernstücks mindestens zwei Formen erforderlich.
Im Gegensatz dazu muss das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht eine Vielzahl von Elementen kombinieren, da das Kernstück aus dem Grünling gebildet ist, in dem das erste Element, das zweite Element und das dritte Element einstückig geformt sind. Daher kann das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mit weniger Schritten und in kürzerer Zeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Kernstück hergestellt werden. Außerdem kann das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mit einer einzigen Form hergestellt werden, da das Kernstück durch den Grünling gebildet ist, in dem das erste Element, das zweite Element und das dritte Element einstückig geformt sind. Daher ist es möglich, die Kosten für die Herstellung und Wartung der Form zu reduzieren, und es ist möglich, das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zu einem niedrigen Preis zu produzieren.
Ein Grünling eines herkömmlichen Kernstücks wird hergestellt, indem das in die Formöffnung der Matrize der Form gefüllte Rohmaterialpulver mit Hilfe des oberen Stempels und des unteren Stempels druckgeformt wird. Die Pressrichtung ist die Richtung entlang der Axialrichtung des Stator-Kerns in dem Kernstück, nämlich die Richtung parallel zu dem ersten Element und dem zweiten Element. Bei dem Grünling werden die Oberfläche an der ersten Stirnseite und die Oberfläche an der zweiten Stirnseite in der Axialrichtung des Stator-Kerns von der oberen Endfläche des unteren Stempels und der unteren Endfläche des oberen Stempels gebildet. Bei dem Grünling werden die Oberfläche auf einer ersten Richtungsseite und die Oberfläche auf einer zweiten Richtungsseite einer Umfangsrichtung des Stator-Kerns durch die Innenumfangsfläche des unteren Stempels gebildet. Bei dem Grünling werden die Oberfläche auf einer Außenumfangsseite und die Oberfläche auf einer Innenumfangsseite des Stator-Kerns durch die Innenumfangsfläche der Formöffnung der Matrize gebildet. Das heißt, die erste Endfläche in Axialrichtung des ersten Elements und die erste Endfläche in Axialrichtung des zweiten Elements werden durch die obere Endfläche des unteren Stempels gebildet. Die zweite Endfläche der Axialrichtung des zweiten Elements wird durch die untere Endfläche des oberen Stempels gebildet. Die Oberfläche auf der ersten Richtungsseite und die Oberfläche auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung des ersten Elements werden durch die Innenumfangsfläche des unteren Stempels gebildet. Die Oberfläche an der Außenumfangsseite und die Oberfläche an der Innenumfangsseite des ersten Elements und des zweiten Elements werden durch die Innenumfangsfläche der Formöffnung der Matrize gebildet. Die Entnahmerichtung des Grünlings aus der Form ist die gleiche Richtung wie die Pressrichtung und ist die Richtung entlang der Axialrichtung des Stator-Kerns in dem Kernstück, nämlich die Richtung parallel zu dem ersten Element und dem zweiten Element.
Das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann nicht durch das herkömmliche Herstellungsverfahren entlang der gleichen Richtung wie die Pressrichtung und die Entnahmerichtung des Kernstücks hergestellt werden. Dies liegt daran, dass sowohl das zweite Element als auch das dritte Element einen Vorsprungabschnitt aufweisen, und die Vorsprungabschnitte von der Innenumfangsfläche der Formöffnung der Matrize erfasst werden, und das Kernstück nicht aus der Form fallen kann.
Obwohl die Einzelheiten später beschrieben werden, kann das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, indem die Pressrichtung und die Entnahmerichtung entlang der radialen Richtung des Stator-Kerns festgelegt werden. Bei dem Kernstück werden die Oberfläche an der Außenumfangsseite und die Oberfläche an der Innenumfangsseite des Stator-Kerns durch die untere Endfläche des oberen Stempels und die obere Endfläche des unteren Stempels gebildet. Bei dem Kernstück werden die Oberfläche auf der ersten Richtungsseite und die Oberfläche auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung des Stator-Kerns und die Oberfläche auf der ersten Stirnseite und die Oberfläche auf der zweiten Stirnseite in der Axialrichtung des Stator-Kerns durch die Innenumfangsfläche der Formöffnung der Matrize gebildet. In diesem Fall werden die Vorsprungabschnitte nicht von der Innenumfangsfläche der Formöffnung der Matrize erfasst, auch wenn das zweite Element und das dritte Element jeweils einen Vorsprungabschnitt aufweisen. Daher kann das Kernstück aus der Form entnommen werden.
(2) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks umfasst sowohl das erste Element, als auch das zweite Element und das dritte Element: eine Außenumfangsfläche, die sich auf einer Außenumfangsseite des Stator-Kerns befindet; eine Innenumfangsfläche, die sich auf einer Innenumfangsseite des Stator-Kerns befindet; eine erste Seitenfläche, die sich auf einer ersten Richtungsseite der Umfangsrichtung des Stator-Kerns befindet und mit der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche verbunden ist; und eine zweite Seitenfläche, die sich auf einer zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung des Stator-Kerns befindet und mit der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche verbunden ist, und in jedem des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements ist eine Länge zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in der Außenumfangsfläche länger als eine Länge zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in der Innenumfangsfläche, und jede der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in jedem des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements umfasst: eine erste parallele Fläche, die mit der Außenumfangsfläche verbunden ist; eine zweite parallele Fläche, die mit der Innenumfangsfläche verbunden ist; und eine erste geneigte Fläche, die mit der ersten parallelen Fläche und der zweiten parallelen Fläche verbunden ist, und in jedem des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements sind die erste parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die erste parallele Fläche der zweiten Seitenfläche parallel zueinander; die zweite parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die zweite parallele Fläche der zweiten Seitenfläche parallel zueinander sind; und die erste parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die zweite parallele Fläche der ersten Seitenfläche parallel zueinander sind.
Das Kernstück hat eine hohe relative Dichte. Der Grund dafür ist der folgende. Die erste parallele Fläche und die zweite parallele Fläche können durch einen geraden Abschnitt entlang der Pressrichtung des oberen Stempels und des unteren Stempels in der Formöffnung der Matrize der Form gebildet werden, wie später noch genauer beschrieben wird. Daher kann auf das Rohmaterialpulver, das das Kernstück bildet, ausreichend Druck ausgeübt werden.
Das Kernstück zeichnet sich durch seine hohe Produktivität aus. Der Grund dafür ist der folgende. Die erste geneigte Fläche kann durch einen sich verjüngenden Abschnitt gebildet werden, der die Pressrichtung des oberen Stempels und des unteren Stempels in der Formöffnung der Matrize der Form kreuzt, wie später noch genauer beschrieben wird. Da die Formöffnung der Matrize einen geraden Abschnitt aufweist, wird verhindert, dass der obere Stempel und der untere Stempel mit der Innenumfangsfläche des konischen Abschnitts in Kontakt kommen. Daher wird die Lebensdauer der Form verlängert, und die Anzahl der Kernstücke, die mit einer Form hergestellt werden können, erhöht sich.
(3) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) ist im ersten Element, zweiten Element und dritten Element ein Winkel, der von einer verlängerten Ebene der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche in der ersten Seitenfläche gebildet wird, größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20°, und ein Winkel, der von einer verlängerten Ebene der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche in der zweiten Seitenfläche gebildet wird, ist größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20°.
Das Kernstück erleichtert das Aufwickeln von Drähten auf die Umfangsfläche des ersten Elements und vereinfacht die Bildung eines Stators, da der im ersten Element gebildete Winkel dem obigen Bereich genügt bzw. in diesen fällt. Das Kernstück lässt sich leicht kreisförmig anordnen, und vereinfacht die Bildung eines Stator-Kerns, da der im zweiten Element gebildete Winkel dem obigen Bereich genügt. Das Kernstück kann Schwankungen in der Dichte des Kernstücks unterdrücken, da der im dritten Element gebildete Winkel dem obigen Bereich genügt.
(4) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) oder obigem Punkt (3) umfasst sowohl der Vorsprungabschnitt des zweiten Elements als auch der Vorsprungabschnitt des dritten Elements: einen ersten Vorsprungabschnitt, der auf der ersten Richtungsseite der Umfangsrichtung vorsteht; und einen zweiten Vorsprungabschnitt, der auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung vorsteht, wobei ein Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element größer ist als ein Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts in dem dritten Element, ein Vorsprungbetrag des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element größer ist als ein Vorsprungbetrag des zweiten Vorsprungabschnitts in dem dritten Element, die erste geneigte Fläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von einer ersten imaginären Ebene nach außen vorsteht, die erste geneigte Fläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von einer zweiten imaginären Ebene nach außen vorsteht, die erste imaginäre Ebene eine Ebene ist, die einen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche und einen Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten parallelen Fläche und der Innenumfangsfläche in der ersten Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts im zweiten Element verbindet, und die zweite imaginäre Ebene eine Ebene ist, die einen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche und einen Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten parallelen Fläche und der Innenumfangsfläche in der zweiten Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts im zweiten Element verbindet.
Mit dem Kernstück ist es einfach, einen Stator-Kern mit einer großen Magnetpfadfläche herzustellen. Der Grund dafür ist der folgende.
Der Stator-Kern wird durch kreisförmige Anordnung mehrerer Kernstücke gebildet. Als Stator-Kern ist ein solcher bekannt, der durch das Zusammenfügen eines ersten Kernstücks und eines zweiten Kernstücks gebildet ist, die in der Umfangsrichtung so aneinandergrenzen, dass sie in Kontakt miteinander sind.
Das Kernstück, bei dem sowohl die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts als auch die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts eine erste parallele Fläche, eine zweite parallele Fläche und eine erste geneigte Fläche aufweist und die erste geneigte Fläche nicht den Vorsprungabschnitt aufweist, ist beispielsweise wie folgt. Wenn man bei der kreisförmigen Anordnung der Kernstücke versucht, die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element des ersten Kernstücks und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element des zweiten Kernstücks miteinander in Kontakt zu bringen, kommen ein erster Eckabschnitt des ersten Kernstücks und ein zweiter Kernabschnitt des zweiten Kernstücks miteinander in Kontakt. Der erste Eckabschnitt ist ein Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts und der Innenumfangsfläche im zweiten Element. Der zweite Eckabschnitt ist ein Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts und der Innenumfangsfläche im zweiten Element. Daher ist es unmöglich, die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts im zweiten Element des ersten Kernstücks und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts im zweiten Element des zweiten Kernstücks ausreichend miteinander in Kontakt zu bringen.
Im Gegensatz dazu hat in dem Kernstück sowohl die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts als auch die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts eine erste parallele Fläche, eine zweite parallele Fläche und eine erste geneigte Fläche, und die erste geneigte Fläche umfasst einen Abschnitt, der nach außen von der ersten imaginären Ebene und der zweiten imaginären Ebene vorsteht. Bei der kreisförmigen Anordnung des Kernstücks ist es möglich, den ersten Eckabschnitt des ersten Kernstücks und den zweiten Kernabschnitt des zweiten Kernstücks daran zu hindern, miteinander in Kontakt zu kommen, selbst wenn die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts im zweiten Element des ersten Kernstücks und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts im zweiten Element des zweiten Kernstücks miteinander in Kontakt gebracht werden. Daher ist es möglich, die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element des ersten Kernstücks und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element des zweiten Kernstücks ausreichend miteinander in Kontakt zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (4) weist die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element wenigstens ein Element auf, das aus der Gruppe bestehend aus einer Aussparung oder einem Vorsprung, einer Stufe und einer zweiten geneigten Fläche ausgewählt ist, und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element weist wenigstens ein Element auf, das aus der Gruppe bestehend aus einem Vorsprung, der der Aussparung der ersten Seitenfläche entspricht, oder einer Aussparung, die dem Vorsprung der ersten Seitenfläche entspricht, einer Stufe, die der Stufe der ersten Seitenfläche entspricht, und einer zweiten geneigten Fläche, die der zweiten geneigten Fläche der ersten Seitenfläche entspricht, ausgewählt ist.
Mit dem Kernstück ist es einfach, einen Stator-Kern mit einer großen Magnetpfadfläche zu bilden. Der Grund dafür ist der folgende. Das erste Kernstück und das zweite Kernstück, die in Umfangsrichtung des Stator-Kerns aneinander angrenzen, können mittels der Stufen oder mittels der Aussparung und des Vorsprungs ineinander eingepasst oder mittels der zweiten geneigten Flächen miteinander in Kontakt gebracht werden. Dadurch ist es möglich, das erste Kernstück und das zweite Kernstück ausreichend miteinander in Kontakt zu bringen und somit die Kontaktfläche zwischen dem ersten Kernstück und dem zweiten Kernstück zu vergrößern.
(6) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (4) oder obigem Punkt (5) hat das dritte Element eine erste Endfläche, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Seite befindet, die dem zweiten Element zugewandt ist, und die erste Endfläche ist so geformt, dass sie eine konvexe Form in Richtung der gegenüberliegenden Seite aufweist.
Das Kernstück kann eine sich drehende Elektromaschine gestalten, die wenig Geräusche und Vibrationen erzeugt. Der Grund dafür ist der folgende. In einer sich drehenden Elektromaschine sind ein Stator und ein Rotor so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Ein Stator ist so konfiguriert, dass eine Spule auf jedem ersten Element eines Stator-Kerns angeordnet ist. Der Stator-Kern wird durch kreisförmige Anordnung mehrerer Kernstücke zusammengesetzt. Da die erste Endfläche des Kernstücks so geformt ist, dass sie eine konvexe Form hat, wird eine abrupte Änderung des magnetischen Flusses des Magneten des Rotors, der von dem Kernstück aufgenommen wird, auf einfache Weise unterdrückt. Da eine abrupte Änderung des magnetischen Flusses leicht unterdrückt wird, wird das Rastmoment leicht reduziert. Da das Rastmoment gering ist, verstärken sich die Geräusche und Vibrationen nur schwer.
(7) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) bis obigem Punkt (6) hat die Außenumfangsfläche des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements eine gekrümmte Fläche, die zur Außenumfangsseite hin konvex ist, und die Innenumfangsfläche des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements hat eine gekrümmte Fläche, die zur Innenumfangsseite hin konvex ist.
Das Kernstück kann Schwankungen in der Dichte des Kernstücks unterdrücken.
(8) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) bis obigem Punkt (7) sind eine erste Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt des zweiten Elements und der Umfangsfläche des ersten Elements und eine zweite Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt des dritten Elements und der Umfangsfläche des ersten Elements abgerundet.
Das Kernstück kann von den Verbindungen aus nur schwer beschädigt werden, da die erste und die zweite Verbindung abgerundet sind.
(9) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (8) haben die erste Verbindung und die zweite Verbindung Biegeradien von mehr als oder gleich 0,2 mm und weniger als oder gleich 4,0 mm.
Das Kernstück kann die Belastung, die zum Zeitpunkt der Herstellung des Kernstücks auf die Form wirkt, verringern, da die Biegeradien der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung größer oder gleich 0,2 mm sind. Das Kernstück erleichtert das Wickeln der Spule zum Zeitpunkt der Bildung des Stators und erleichtert die Erhöhung der Anzahl der Wicklungen der Spule, da die Biegeradien der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung kleiner oder gleich 4,0 mm sind.
(10) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) bis obigem Punkt (9) hat sowohl das zweite Element als auch das dritte Element eine erste Endfläche, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Seite befindet, auf der die Elemente einander zugewandt sind, und sowohl im zweiten Element als auch im dritten Element sind ein Eckabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche und der ersten Endfläche und ein Eckabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche und der ersten Endfläche abgeschrägt.
Das Kernstück kann an den Eckabschnitten nur schwer beschädigt werden, da die Eckabschnitte abgeschrägt sind.
(11) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) bis obigem Punkt (10) ist eine Gesamtfläche der Außenumfangsfläche im ersten Element, zweiten Element und dritten Element größer als das 1-fache und kleiner als oder gleich dem 4-fachen einer Gesamtfläche der Innenumfangsfläche im ersten Element, zweiten Element und dritten Element.
Das Kernstück lässt sich leicht kreisförmig anordnen und leicht zu einem Stator-Kern zusammensetzen, da die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche mehr als das 1-fache der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche beträgt. Das Kernstück lässt sich leicht herstellen, da die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche kleiner oder gleich dem 4-fachen der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche ist. Da der Anteil der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche relativ groß ist, ist der Bereich, der das Kernstück durch den unteren Stempel herausdrückt, zum Zeitpunkt der Entnahme des Kernstücks aus der Form groß. Daher ist es einfach, eine Beschädigung des Kernstücks zum Zeitpunkt der Entnahme des Kernstücks aus der Form zu verhindern.
(12) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks gemäß obigem Punkt (2) bis obigem Punkt (11) ist unter den Positionen, die durch Unterteilung des Kernstücks in drei Abschnitte mit einer imaginären Ebene entlang der zweiten parallelen Fläche der ersten Seitenfläche und mit einer imaginären Ebene entlang der zweiten parallelen Fläche der zweiten Seitenfläche erhalten werden, der Unterschied in der relativen Dichte zwischen einer ersten Position auf der ersten Richtungsseite der Umfangsrichtung und einer zweiten Position auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung und einer dritten Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position kleiner oder gleich 5,0%.
Das Kernstück hat im Wesentlichen einheitliche physikalische Eigenschaften, wie z. B. magnetische Eigenschaften im Inneren des Kernstücks, da der Unterschied in der relativen Dichte gering ist.
(13) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks ist bei dem ersten Element, dem zweiten Element und dem dritten Element der Unterschied in der relativen Dichte zwischen einem Element mit der größten relativen Dichte und einem Element mit der kleinsten relativen Dichte kleiner als oder gleich 5%.
Das Kernstück hat im Wesentlichen einheitliche physikalische Eigenschaften, wie z. B. die magnetischen Eigenschaften im Inneren des Kernstücks, da der Unterschied in der relativen Dichte gering ist.
(14) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks hat der Grünling eine relative Dichte von mehr als oder gleich 85 %.
Das Kernstück kann eine sich drehende Elektromaschine vom Axialspalttyp bilden, die ausgezeichnete magnetische Eigenschaften wie die Sättigungsflussdichte aufweist, da das Kernstück eine relative Dichte von mehr als oder gleich 85 % aufweist und somit eine hohe Dichte hat. Darüber hinaus weist das Kernstück hervorragende mechanische Eigenschaften wie z. B. Festigkeit auf.
(15) Gemäß einer Ausführungsform des Kernstücks ist der Grünling durch eine Anhäufung aus einer Vielzahl beschichteter weichmagnetischer Partikel mit einer Isolierbeschichtung auf den Oberflächen der weichmagnetischen Partikel konfiguriert, und die weichmagnetischen Partikel sind Partikel auf Eisenbasis, die aus mindestens einem Metall gebildet sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus reinem Eisen, einer Legierung auf Fe-Si-Basis, einer Legierung auf Fe-AI-Basis und einer Legierung auf Fe-Si-Al-Basis besteht.
Das Kernstück hat eine hohe Dichte und eine ausgezeichnete Maßgenauigkeit. Dies liegt daran, dass sich weichmagnetische Partikel beim Formen des Grünlings leicht verformen lassen, da die oben genannten Materialien relativ weich sind.
(16) Ein Stator-Kern gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp und hat eine Vielzahl von Kernstücken, die kreisförmig angeordnet sind, und jedes der Vielzahl von Kernstücken ist eines der Kernstücke gemäß obigem Punkt (1) bis obigem Punkt (15).
Der Stator-Kern zeichnet sich durch eine hervorragende Produktivität aus, da jedes der mehreren kreisförmig angeordneten Kernstücke das Kernstück mit hervorragender Produktivität ist.
(17) Gemäß einer Ausführungsform des Stator-Kerns sind die Abweichungen in der Länge zwischen einer Oberfläche auf der ersten Stirnseite und einer Oberfläche auf der zweiten Stirnseite in der Axialrichtung in jedem der mehreren Kernstücke kleiner oder gleich 0,1 mm.
Im Stator-Kern sind die Abweichungen in der Länge sehr gering. Daher kann der Stator-Kern eine sich drehende Elektromaschine bilden, die wenig Geräusche und Vibrationen erzeugt. Der Grund dafür ist der folgende. In einer sich drehenden Elektromaschine, wie zuvor beschrieben, sind ein Stator, der durch die Anordnung einer Spule auf dem ersten Element jedes Kernstücks des Stator-Kerns gebildet ist, und ein Rotor so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Da die Längenänderung im Stator-Kern klein ist, ist die Abweichung im Abstand zwischen dem Stator und dem Rotor klein. Da die Abweichung im Abstand klein ist, ist auch die Drehmomentwelligkeit klein. Da die Drehmomentwelligkeit gering ist, verstärken sich Geräusche und Vibrationen nur schwer.
(18) Ein Stator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Stator einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp und umfasst den Stator-Kern gemäß obigem Punkt (16) oder obigem Punkt (17) und eine Spule, die auf jedem der ersten Elemente in dem Stator-Kern angeordnet ist.
Der Stator zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, da der Stator einen Stator-Kern enthält, der sich durch eine hohe Produktivität auszeichnet.
(19) Eine sich drehende Elektromaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine sich drehende Elektromaschine vom Axialspalttyp, die einen Rotor und einen Stator enthält, wobei der Rotor und der Stator so angeordnet sind, dass sie einander in einer Axialrichtung gegenüberliegen, und der Stator der Stator gemäß dem obigen Punkt (18) ist.
Die sich drehende Elektromaschine zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, da die sich drehende Elektromaschine einen sehr produktiven Stator enthält.
«Details der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung»
Die Einzelheiten der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnet das gleiche Bezugszeichen identische Elemente.
«Erste Ausführungsform»
[Kern]
Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 wird ein Kernstück 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Wie später unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird, sind die Kernstücke 1 der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig angeordnet, um einen Stator-Kern 7 zu bilden. Obwohl die Einzelheiten später beschrieben werden, wird der Stator-Kern 7 in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt verwendet, wie später unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben wird. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Kernstück 1 der vorliegenden Ausführungsform ein erstes Element 10 in Form einer Säule, ein zweites Element 20 in Form einer Platte und ein drittes Element 30 in Form einer Platte. Das erste Element 10 erstreckt sich in der Axialrichtung des Stator-Kerns 7. Das zweite Element 20 ist an einer ersten Stirnseite in der Axialrichtung des ersten Elements 10 angeordnet. Das dritte Element 30 ist an einer zweiten Stirnseite in der Axialrichtung im ersten Element 10 angeordnet. Ein Merkmal des Kernstücks 1 der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass das zweite Element 20 und das dritte Element 30 jeweils bestimmte Vorsprungabschnitte 21, 31 aufweisen und das erste Element 10, das zweite Element 20 und das dritte Element 30 durch einen einstückig geformten Grünling gebildet sind. Der Begriff „einstückig geformt“ bedeutet, dass das erste Element 10, das zweite Element 20 und das dritte Element 30 aus einem Stück durch Formen ohne mechanische Verbindung mit einer Schraube oder dergleichen oder Verklebung mit einem Klebstoff oder dergleichen geformt sind. Die Einzelheiten werden im Folgenden beschrieben.
Die Richtung entlang der Radialrichtung des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1 ist als X-Achsenrichtung definiert.
Die Richtung entlang der Axialrichtung des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1 ist als Z-Achsenrichtung definiert.
Die Richtung, die senkrecht zur X-Achse und zur Z-Achse des Kernstücks 1 verläuft, wird als Y-Achsenrichtung bezeichnet.
In der X-Achsenrichtung ist eine Innenumfangsseite des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1 als X1-Richtung definiert, und eine Außenumfangsseite des Stator-Kerns 7 ist als X2-Richtung definiert.
In der Z-Achsenrichtung ist die Seite des zweiten Elements 20 in Bezug auf das erste Element 10 im Kernstück 1 als Z1-Richtung und die Seite des dritten Elements 30 in Bezug auf das erste Element 10 als Z2-Richtung definiert.
Die Richtung Z1 ist die erste Stirnseite des ersten Elements 10.
Die Richtung Z2 ist die zweite Stirnseite des ersten Elements 10.
In der Y-Achsenrichtung ist die erste Richtungsseite des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1 als Y1-Richtung definiert, und die zweite Richtungsseite des Stator-Kerns 7 ist als Y2-Richtung definiert.
[Erstes Element]
Das erste Element 10 ist ein säulenförmiges Element, das sich in Z-Achsenrichtung erstreckt. Das erste Element 10 bildet die Zähne sowohl in dem Fall, in dem die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 der Einzelrotorkonfiguration mit Doppelstator in der Elektromaschine 9 mit Axialspalt bilden, als auch in dem Fall, in dem die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 der Einzelstatorkonfiguration mit Doppelrotor in der Elektromaschine 9 mit Axialspalt bilden. Die sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt in der Einzelrotorkonfiguration mit Doppelstator wird so zusammengebaut, dass ein Rotor 90 zwischen zwei Statoren 8 eingefügt ist, wie in 13 gezeigt. Die sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt in der Einzelstatorkonfiguration mit Doppelrotor wird so zusammengebaut, dass ein Stator 8 zwischen zwei Rotoren 90 angeordnet ist, wie in 14 gezeigt. Der Einfachheit halber werden im Folgenden ein Einzelstator-Doppelrotor manchmal als DS/SR und ein Einzelstator-Doppelrotor als SS/DR bezeichnet.
Beispiele für die Form des ersten Elements 10 sind ein Prisma und ein Zylinder. Beispiele für ein Prisma sind ein quadratisches Prisma mit einer viereckigen Querschnittsform in der Ebene senkrecht zur Z-Achsenrichtung. Beispiele für quadratische Prismen umfassen ein trapezförmiges Prisma mit trapezförmigem Querschnitt. Der Querschnitt kann in der Z-Achsenrichtung gleichmäßig sein. Der Begriff „trapezförmig“ bezieht sich nicht nur auf geometrisch trapezförmige Formen, sondern auch auf solche, die im Wesentlichen als Trapeze angesehen werden, wie die im vorliegenden Beispiel gezeigte Form mit einem abgerundeten Eckabschnitt. Der Begriff „trapezförmig“ umfasst sowohl Trapeze mit unterschiedlich langen Schenkeln, wie z. B. ein rechtwinkliges Trapez, als auch Trapeze mit gleich langen Schenkeln, wie z. B. ein gleichschenkliges Trapez. Dieser Punkt gilt auch für das später beschriebene zweite Element 20 und das dritte Element 30.
Das erste Element 10 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine trapezförmige Prismenform, bei der die Querschnittsform trapezförmig ist, wie in den 1 und 4 gezeigt. In der Querschnittsform ist die Länge der Seite in X2-Richtung lang, und die Länge der Seite in X1-Richtung ist kurz. Die Querschnittsform des ersten Elements 10 ist in der Z-Achsenrichtung gleichmäßig. Wenn das erste Element 10 die Form eines trapezförmigen Prismas hat, ist es einfach, eine große Querschnittsfläche zu gewährleisten. Es ist auch einfach, den Totraum des Kernstücks 1 zu reduzieren, und es ist einfach, den Stator 8 mit einem hohen Raumfaktor auszubilden.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, hat das erste Element 10 eine Umfangsfläche 11, die mit dem zweiten Element 20 und dem dritten Element 30 verbunden ist. Die in den 1 und 3 gezeigte Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 hat eine Außenumfangsfläche 12, eine Innenumfangsfläche 13, eine erste Seitenfläche 14a und eine zweite Seitenfläche 14b, wie in 4 gezeigt. Die Außenumfangsfläche 12 befindet sich auf der Seite der X2-Richtung. Die Innenumfangsfläche 13 befindet sich auf der Seite der X1-Richtung. Die erste Seitenfläche 14a und die zweite Seitenfläche 14b befinden sich auf den Seiten, die in Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1 voneinander entfernt sind. Mit anderen Worten, die erste Seitenfläche 14a befindet sich auf der Seite der ersten Richtung der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1. Die zweite Seitenfläche 14b befindet sich auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 im Kernstück 1. Die Positionsbeziehungen zwischen der Außenumfangsfläche 12, der Innenumfangsfläche 13, der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b gelten auch für das später beschriebene zweite Element 20 und das dritte Element 30.
Die Außenumfangsfläche 12 ist mit dem Außenumfangsrand der ersten Seitenfläche 14a und dem Außenumfangsrand der zweiten Seitenfläche 14b verbunden. Die Innenumfangsfläche 13 ist mit dem Innenumfangsrand der ersten Seitenfläche 14a und dem Innenumfangsrand der zweiten Seitenfläche 14b verbunden. Mit anderen Worten: Die erste Seitenfläche 14a und die zweite Seitenfläche 14b sind mit der Außenumfangsfläche 12 und der Innenumfangsfläche 13 verbunden.
Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b der Außenumfangsfläche 12 ist länger als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b der Innenumfangsfläche 13. Die Außenumfangsfläche 12 hat eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur Seite der X2-Richtung hin konvex ist. Die Außenumfangsfläche 12 kann auch als ebene Fläche ausgebildet sein. Die Innenumfangsfläche 13 hat eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur Seite der X1-Richtung hin konvex ist. Die Innenumfangsfläche 13 kann eine gekrümmte Fläche haben, die in Richtung der X2-Richtung konvex ist, oder sie kann durch eine flache Oberfläche konfiguriert sein. Die Biegeradien der Außenumfangsfläche 12 und der Innenumfangsfläche 13 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die erste Seitenfläche 14a und die zweite Seitenfläche 14b weisen jeweils eine erste parallele Fläche 141, eine zweite parallele Fläche 142 und eine erste geneigte Fläche 143 auf. Die ersten parallelen Flächen 141 der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b sind parallel zueinander. Die zweiten parallelen Flächen 142 der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 141 der ersten Seitenfläche 14a und die zweite parallele Fläche 142 der ersten Seitenfläche 14a sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 141 und die zweite parallele Fläche 142 sind Flächen, die parallel zur X-Achsenrichtung des Kernstücks 1 verlaufen. Die X-Achsenrichtung ist die Richtung entlang der Geraden, die durch die Mitte des Stator-Kerns 7 verläuft und das Kernstück 1 gleichmäßig in Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 teilt. Die erste parallele Fläche 141 ist mit der Außenumfangsfläche 12 verbunden. Die zweite parallele Fläche 142 ist mit der Innenumfangsfläche 13 verbunden. Die erste geneigte Fläche 143 ist mit der ersten parallelen Fläche 141 und der zweiten parallelen Fläche 142 verbunden.
Vorzugsweise ist die Länge entlang der X-Achsenrichtung der ersten parallelen Fläche 141 und der zweiten parallelen Fläche 142 zum Beispiel größer als oder gleich 0,3 mm und kleiner als oder gleich 25 mm ist, obwohl dies von der Größe des Kernstücks 1 oder ähnlichem abhängt. Wenn die Länge größer oder gleich der oben genannten Untergrenze ist, ist es möglich, eine Beschädigung einer Form 5 zu verhindern, die mit dem Kontakt zwischen einem unteren Stempel 55 und einer Matrize 50 einhergeht, wie später unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird. Obwohl ein Verfahren zur Herstellung des Kernstücks 1 später beschrieben wird, ist es möglich, einen ausreichenden Druck auf das Rohmaterialpulver auszuüben, das das Kernstück 1 bildet, wenn die Länge größer oder gleich der oben genannten Untergrenze ist. Wenn die Länge kleiner oder gleich der obigen Obergrenze ist, ist es möglich, die Querschnittsfläche des ersten Elements 10 zu vergrößern, und somit ist es möglich, das Drehmoment zu verbessern und den Eisenverlust in der Elektromaschine 9 mit Axialspalt zu verhindern. Die Länge entlang der X-Achse der ersten parallelen Fläche 141 und der zweiten parallelen Fläche 142 ist vorzugsweise größer als oder gleich 0,4 mm und kleiner als oder gleich 20 mm, und besonders bevorzugt größer als oder gleich 0,5 mm und kleiner als oder gleich 15 mm. Die vorgenannten bevorzugten Bereiche der Länge entlang der X-Achsenrichtung der ersten parallelen Fläche 141 und der zweiten parallelen Fläche 142 in der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b des ersten Elements 10 gelten auch für eine erste parallele Fläche 241 und eine zweite parallele Fläche 242 in der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b des zweiten Elements 20 und eine erste parallele Fläche 341 und eine zweite parallele Fläche 342 in der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b des dritten Elements 30, wie später beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, ist vorzugsweise ein erster Neigungswinkel θ11 und ein zweiter Neigungswinkel θ12 der ersten geneigten Fläche 143 beispielsweise größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind. Wenn der erste Neigungswinkel θ11 und der zweite Neigungswinkel θ12 größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind, ist es einfach, eine später beschriebene Spule auf die Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 zu wickeln, und somit ist es einfach, den in 11 gezeigten Stator-Kern 7 herzustellen. Der erste Neigungswinkel θ11 und der zweite Neigungswinkel θ12 sind ferner vorzugsweise größer als oder gleich 5,5° und kleiner als oder gleich 18°, und besonders bevorzugt größer als oder gleich 6° und kleiner als oder gleich 16°. Der erste Neigungswinkel θ11 und der zweite Neigungswinkel θ12 sind vorzugsweise derselbe Winkel, können aber voneinander abweichen. Der erste Neigungswinkel θ1 ist der Winkel, der durch eine verlängerte Ebene E11 der ersten parallelen Fläche 141 und der ersten geneigten Fläche 143 in der ersten Seitenfläche 14a gebildet wird. Der zweite Neigungswinkel θ12 ist der Winkel, der durch eine verlängerte Ebene E12 der ersten parallelen Fläche 141 und die erste geneigte Fläche 143 in der zweiten Seitenfläche 14b gebildet wird.
[Zweites Element]
Wie in 1 und 3 gezeigt, ist das zweite Element 20 ein plattenförmiges Element, das an der ersten Stirnseite in Z-Achsenrichtung des ersten Elements 10 angeordnet ist. Das zweite Element 20 stellt ein Joch dar, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist. Das zweite Element 20 bildet einen Flanschabschnitt, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt in der Konfiguration SS/DR vorgesehen ist.
Das zweite Element 20 hat in der vorliegenden Ausführungsform eine trapezförmige Plattenform. Bei der trapezförmigen Plattenform ist die Querschnittsform der Ebene senkrecht zur Z-Achsenrichtung des zweiten Elements 20 trapezförmig. Der Querschnitt kann in der Z-Achsenrichtung gleichmäßig sein. Die Form des zweiten Elements 20 kann eine rechteckige Platte sein, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt der SS/DR-Konfiguration bilden.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, hat das zweite Element 20 einen Vorsprungabschnitt 21. Der Vorsprungabschnitt 21 ragt von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 nach außen. Der Vorsprungabschnitt 21 kann von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 in einem Abschnitt der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 nach außen vorstehen oder von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 über den gesamten Umfang in Umfangsrichtung des ersten Elements 10 nach außen vorstehen. Der Vorsprungabschnitt 21 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Vorsprungabschnitt 211 und einen zweiten Vorsprungabschnitt 212. Der erste Vorsprungabschnitt 211 ragt in die zweite Richtung auf der Umfangsrichtungsseite des Stator-Kerns 7. Der zweite Vorsprungabschnitt 212 ragt in die zweite Richtung auf der Umfangsrichtungsseite des Stator-Kerns 7. Der Vorsprungabschnitt 21 kann anstatt des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 einen Abschnitt, der auf der Seite der X1-Richtung vorsteht, und einen Abschnitt, der auf der Seite der X2-Richtung vorsteht, aufweisen. Der Vorsprungabschnitt 21 kann zusätzlich zu dem ersten Vorsprungabschnitt 211 und dem zweiten Vorsprungabschnitt 212 einen Abschnitt, der auf der Seite der X1-Richtung vorsteht, und einen Abschnitt, der auf der Seite der X2-Richtung vorsteht, aufweisen. In diesem Fall ist der Vorsprungabschnitt 21 kreisförmig angeordnet.
Die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 des zweiten Elements 20 ist länger als die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 des später beschriebenen dritten Elements 30, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist. Die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 des zweiten Elements 20 kann die gleiche sein wie die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 des dritten Elements 30, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt der Konfiguration SS/DR vorgesehen ist. Die Vorsprunglänge ist die Länge entlang der Richtung senkrecht zur Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10. Wenn die Umfangsfläche 11 eine gekrümmte Fläche hat, ist die Vorsprunglänge die Länge entlang der Normalrichtung der gekrümmten Fläche.
Wie in 3 und 5 gezeigt, umfasst das zweite Element 20 eine Außenumfangsfläche 22, eine Innenumfangsfläche 23, eine erste Seitenfläche 24a, eine zweite Seitenfläche 24b, eine erste Endfläche 26 und eine zweite Endfläche 27. Die Positionsbeziehungen zwischen der Außenumfangsfläche 22, der Innenumfangsfläche 23, der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b sind die gleichen wie die Positionsbeziehungen der entsprechenden Flächen im ersten Element 10, wie zuvor beschrieben. Die erste Endfläche 26 und die zweite Endfläche 27 sind so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Die erste Endfläche 26 befindet sich auf der Seite der Z1-Richtung. Die erste Endfläche 26 befindet sich auf der Seite der Z1-Richtung des zweiten Elements 20. Die zweite Endfläche 27 befindet sich auf der Seite der Z2-Richtung. Die zweite Endfläche 27 befindet sich auf der Seite des ersten Elements 10 im zweiten Element 20. Die Positionsbeziehung zwischen der ersten Endfläche 26 und der zweiten Endfläche 27 gilt auch für das später beschriebene dritte Element 30.
Die Außenumfangsfläche 22 ist mit der Außenumfangskante der ersten Seitenfläche 24a, der Außenumfangskante der zweiten Seitenfläche 24b, der Außenumfangskante der ersten Endfläche 26 und der Außenumfangskante der zweiten Endfläche 27 verbunden. Die Außenumfangsfläche 22 des zweiten Elements 20 ist mit der Außenumfangsfläche 12 des ersten Elements 10 verbunden. Die Innenumfangsfläche 23 ist mit der Innenumfangskante der ersten Seitenfläche 24a, der Innenumfangskante der zweiten Seitenfläche 24b, der Innenumfangskante der ersten Endfläche 26 und der Innenumfangskante der zweiten Endfläche 27 verbunden. Die Innenumfangsfläche 23 des zweiten Elements 20 ist mit der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10 verbunden. Die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b sind mit der Außenumfangsfläche 22 und der Innenumfangsfläche 23 verbunden. Die erste Endfläche 26 ist mit der Außenumfangsfläche 22, der ersten Seitenfläche 24a, der zweiten Seitenfläche 24b und der Innenumfangsfläche 23 verbunden. Die zweite Endfläche 27 ist mit der Außenumfangsfläche 22, der ersten Seitenfläche 24a, der zweiten Seitenfläche 24b, der Innenumfangsfläche 23 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 verbunden.
Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Außenumfangsfläche 22 ist länger als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Innenumfangsfläche 23. Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Außenumfangsfläche 22 des zweiten Elements 20 ist länger als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b in der Außenumfangsfläche 11 des ersten Elements 10. Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Innenumfangsfläche 23 des zweiten Elements 20 ist die gleiche wie die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b in der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10.
Die Außenumfangsfläche 22 hat eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur X2-Richtungsseite hin konvex ist. Die Außenumfangsfläche 22 kann durch eine ebene Oberfläche konfiguriert werden. Die Innenumfangsfläche 23 hat eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur X1-Richtungsseite hin konvex ist. Die Innenumfangsfläche 23 kann eine gekrümmte Fläche haben, die zur X2-Richtungsseite hin konvex ist, oder sie kann durch eine flache Oberfläche konfiguriert werden. Die Biegeradien der Außenumfangsfläche 22 und der Innenumfangsfläche 23 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b umfassen jeweils eine erste parallele Fläche 241, eine zweite parallele Fläche 242 und eine erste geneigte Fläche 243. Die ersten parallelen Flächen 241 der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b sind parallel zueinander. Die zweiten parallelen Flächen 242 der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 241 der ersten Seitenfläche 24a und die zweite parallele Fläche 242 der ersten Seitenfläche 24a sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 241 und die zweite parallele Fläche 242 sind Ebenen, die parallel zur X-Achsenrichtung des Kernstücks 1 verlaufen. Die erste parallele Fläche 241 ist mit der Außenumfangsfläche 22 verbunden. Die zweite parallele Fläche 242 ist mit der Innenumfangsfläche 23 verbunden. Die erste geneigte Fläche 243 ist mit der ersten parallelen Fläche 241 und der zweiten parallelen Fläche 242 verbunden.
Wie in 5 gezeigt, ist vorzugsweise ein erster Neigungswinkel θ21 und ein zweiter Neigungswinkel θ22 der ersten geneigten Fläche 243 beispielsweise größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind. Wenn der erste Neigungswinkel θ21 und der zweite Neigungswinkel θ22 größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind, ist es einfach, die Kernstücke 1 kreisförmig anzuordnen, und es ist einfach, den Stator-Kern 7 zu bauen. Der erste Neigungswinkel θ21 und der zweite Neigungswinkel θ22 sind ferner vorzugsweise größer als oder gleich 5,5 °und kleiner als oder gleich 18°, und besonders bevorzugt größer als oder gleich 6° und kleiner als oder gleich 16°. Der erste Neigungswinkel θ21 und der zweite Neigungswinkel θ22 sind vorzugsweise derselbe Winkel, können aber voneinander abweichen. Unter dem ersten Neigungswinkel θ21 ist der Winkel zu verstehen, der durch eine verlängerte Ebene E21 der ersten parallelen Fläche 241 und der ersten geneigten Fläche 243 in der ersten Seitenfläche 24a gebildet wird. Der zweite Neigungswinkel θ22 ist der Winkel, der durch eine verlängerte Ebene E22 der ersten parallelen Fläche 241 und der ersten geneigten Fläche 243 in der zweiten Seitenfläche 24b gebildet wird.
Wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt in der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist, sind bezüglich des ersten Kernstücks 1 und des zweiten Kernstücks 1, die in der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 aneinandergrenzen, die erste Seitenfläche 24a im zweiten Element 20 des ersten Kernstücks 1 und die zweite Seitenfläche 24b im zweiten Element 20 des zweiten Kernstücks 1 in Kontakt miteinander. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die erste geneigte Fläche 243 in der ersten Seitenfläche 24a einen Vorsprungabschnitt 244 aufweist, der von einer ersten imaginären Ebene V21 nach außen vorsteht. Es ist bevorzugt, dass die erste geneigte Fläche 243 in der zweiten Seitenfläche 24b einen Vorsprungabschnitt 244 aufweist, der von einer zweiten imaginären Ebene V22 nach außen vorsteht.
Die erste imaginäre Ebene V21 ist eine Ebene, die einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt in der ersten Seitenfläche 24a des ersten Vorsprungabschnitts 211 verbindet. Der erste Verbindungsabschnitt in der ersten Seitenfläche 24a ist ein Abschnitt, an dem die erste parallele Fläche 241 und die erste geneigte Fläche 243 der ersten Seitenfläche 24a verbunden sind. Der zweite Verbindungsabschnitt in der ersten Seitenfläche 24a ist ein Abschnitt, an dem die zweite parallele Fläche 242 der ersten Seitenfläche 24a und die Innenumfangsfläche 23 verbunden sind. Die zweite imaginäre Ebene V22 ist eine Ebene, die einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt in der zweiten Seitenfläche 24b des zweiten Vorsprungabschnitts 212 verbindet. Der erste Verbindungsabschnitt in der zweiten Seitenfläche 24b ist ein Abschnitt, an dem die erste parallele Fläche 241 und die erste geneigte Fläche 243 der zweiten Seitenfläche 24b verbunden sind. Der zweite Verbindungsabschnitt in der zweiten Seitenfläche 24b ist ein Abschnitt, an dem die zweite parallele Fläche 242 der zweiten Seitenfläche 24b und die Innenumfangsfläche 23 verbunden sind. Die erste imaginäre Ebene V21 und die zweite imaginäre Ebene V22 sind in 5 als Zweipunkt-Kettenlinien dargestellt, die sich diagonal zur Papieroberfläche erstrecken.
Da die erste geneigte Fläche 243 der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b jeweils einen Vorsprungabschnitt 244 aufweist, vergrößert sich tendenziell der Bereich des magnetischen Pfades des Stator-Kerns 7. Der Grund dafür ist der folgende. Ein Kernstück, bei dem die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b jeweils eine erste parallele Fläche 241, eine zweite parallele Fläche 242 und eine erste geneigte Fläche 243 aufweisen und die erste geneigte Fläche 243 keinen Vorsprungabschnitt 244 umfasst, sieht beispielsweise wie folgt aus. Wenn man bei der kreisförmigen Anordnung solcher Kernstücke versucht, die erste Seitenfläche 24a eines ersten Kernstücks und die zweite Seitenfläche 24b eines zweiten Kernstücks, die in Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 aneinandergrenzen, miteinander in Kontakt zu bringen, kommen ein erster Eckabschnitt des ersten Kernstücks und ein zweiter Kernabschnitt des zweiten Kernstücks miteinander in Kontakt. Der erste Eckabschnitt ist ein Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der Innenumfangsfläche 23. Der zweite Eckabschnitt ist ein Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche 24b und der Innenumfangsfläche 23. Daher ist es nicht möglich, die erste Seitenfläche 24a des ersten Kernstücks 1 und die zweite Seitenfläche 24b des zweiten Kernstücks ausreichend miteinander in Kontakt zu bringen. Mit anderen Worten nimmt die Kontaktfläche zwischen der ersten Seitenfläche 24a des ersten Kernstücks 1 und der zweiten Seitenfläche 24b des zweiten Kernstücks ab.
Im Gegensatz dazu weist im Kernstück 1 die erste Seitenfläche 24a eine erste parallele Fläche 241, eine zweite parallele Fläche 242 und eine erste geneigte Fläche 243 auf, und die erste geneigte Fläche 243 hat einen Vorsprungabschnitt 244, der von der ersten imaginären Ebene V21 nach außen vorsteht. Darüber hinaus weist die zweite Seitenfläche 24b des Kernstücks 1 eine erste parallele Fläche 241, eine zweite parallele Fläche 242 und eine erste geneigte Fläche 243 auf, und die erste geneigte Fläche 243 hat einen Vorsprungabschnitt 244, der von der zweiten imaginären Ebene V22 nach außen vorsteht. Wenn man bei der kreisförmigen Anordnung der Kernstücke 1 die erste Seitenfläche 24a des ersten Kernstücks 1 und die zweite Seitenfläche 24b des zweiten Kernstücks 1 miteinander in Kontakt bringt, kann verhindert werden, dass der erste Eckabschnitt des ersten Kernstücks 1 und der zweite Kernabschnitt des zweiten Kernstücks 1 miteinander in Kontakt kommen. Daher ist es möglich, die erste Seitenfläche 24a des ersten Kernstücks 1 und die zweite Seitenfläche 24b des zweiten Kernstücks 1 ausreichend miteinander in Kontakt zu bringen. Mit anderen Worten, die Kontaktfläche zwischen der ersten Seitenfläche 24a des ersten Kernstücks 1 und der zweiten Seitenfläche 24b des zweiten Kernstücks 1 nimmt zu.
Wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der DS/SR-Konfiguration bilden, sind die erste Seitenfläche 24a im zweiten Element 20 des ersten Kernstücks 1 und die zweite Seitenfläche 24b im zweiten Element 20 des zweiten Kernstücks 1 in Kontakt miteinander, wie zuvor beschrieben. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b des Kernstücks 1 jeweils Stufen 240 aufweisen, die wie in 3 gezeigt ineinanderpassen können. Dadurch vergrößert sich tendenziell die Magnetpfadfläche des Stator-Kerns 7. Das erste Kernstück 1 und das zweite Kernstück 1, die in Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 aneinandergrenzen, sind mittels der Stufe 240 der ersten Seitenfläche 24a des ersten Vorsprungabschnitts 211 im zweiten Element 20 des ersten Kernstücks 1 und der Stufe 240 der zweiten Seitenfläche 24b des zweiten Vorsprungabschnitts 212 im zweiten Element 20 des zweiten Kernstücks 1 ineinander eingepasst. Daher ist es möglich, das erste Kernstück 1 und das zweite Kernstück 1 in ausreichendem Maße miteinander in Kontakt zu bringen, und es ist möglich, die Kontaktfläche zwischen den Kernstücken 1 zu vergrößern, die in der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 aneinandergrenzen. Die Stufe 240 der ersten Seitenfläche 24a befindet sich auf der Seite der ersten Endfläche 26. Die Stufe 240 der ersten Seitenfläche 24a ist so konfiguriert, dass sie sich von der ersten Seitenfläche 14a des ersten Elements 10 entfernt (leave), wenn sich die Stufe 240 von der ersten Endfläche 26 der zweiten Endfläche 27 nähert. Andererseits befindet sich die Stufe 240 der zweiten Seitenfläche 24b auf der Seite der zweiten Endfläche 27. Die Stufe 240 der zweiten Seitenfläche 24b ist so konfiguriert, dass sie sich von der zweiten Seitenfläche 14b des ersten Elements 10 entfernt, wenn sich die Stufe 240 von der zweiten Endfläche 27 der ersten Endfläche 26 nähert.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann die erste Seitenfläche 24a des Kernstücks 1 anstelle einer Stufe mindestens eine Aussparung oder einen Vorsprung aufweisen. Die zweite Seitenfläche 24b kann mindestens einen der Vorsprünge aufweisen, die der Aussparung der ersten Seitenfläche 24a entsprechen, oder eine Aussparung, die dem Vorsprung der ersten Seitenfläche 24a entspricht. Das heißt, sowohl die erste Seitenfläche 24a als auch die zweite Seitenfläche 24b können eine Aussparung und einen Vorsprung aufweisen. Entweder eine Seitenfläche der ersten Seitenfläche 24a oder der zweiten Seitenfläche 24b kann nur eine Aussparung aufweisen, und die andere Seitenfläche kann nur einen Vorsprung aufweisen. Die Anzahl und die Form der Aussparungen und Vorsprünge sind nicht besonders begrenzt.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, können die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b des Kernstücks 1 anstatt der Stufen oder Aussparungen und Vorsprünge jeweils zweite geneigte Flächen aufweisen, die miteinander in Kontakt stehen. Zum Beispiel kann die zweite geneigte Fläche der ersten Seitenfläche 24a nach außen geneigt sein, wenn sie sich von der ersten Endfläche 26 der zweiten Endfläche 27 nähert. Und die zweite geneigte Fläche der zweiten Seitenfläche 24b kann nach außen geneigt sein, wenn sie sich von der zweiten Endfläche 27 der ersten Endfläche 26 nähert.
Wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der SS/DR-Konfiguration bilden, sind die Kernstücke 1 kreisförmig angeordnet, so dass sie einander nicht berühren. In diesem Fall müssen die erste Seitenfläche 24a und die zweite Seitenfläche 24b nicht alle Stufen 240, Aussparungen, Vorsprünge und zweiten geneigten Flächen aufweisen, die miteinander verbunden werden können.
Der Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der ersten Endfläche 26 sowie der Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Endfläche 27 sind abgerundet. Der Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche 24b und der ersten Endfläche 26 und der Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche 24b und der zweiten Endfläche 27 sind abgerundet.
Wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist, kann die erste Endfläche 26 durch eine flache Oberfläche gebildet sein. Wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der SS/DR-Konfiguration bilden, kann die erste Endfläche 26 eine flache Oberfläche aufweisen oder in Richtung der Z1-Richtung konvex geformt sein. Mit solchen Kernstücken 1 kann eine sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt konstruiert werden, die wenig Geräusche und Vibrationen erzeugt. Der Grund dafür ist der folgende. In der sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der SS/DR-Konfiguration, wie in 14 gezeigt, sind der Stator 8 und der Rotor 90 so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Wie in 12 gezeigt, umfasst der Stator 8 den Stator-Kern 7 und eine Spule 80. Wie in den 11 und 12 gezeigt, ist der Stator-Kern 7 durch kreisförmiges Anordnen mehrerer Kernstücke 1 gebildet. Wie in 12 dargestellt, ist die Spule 80 auf dem ersten Element 10 jedes Kernstücks 1 angeordnet. Wenn die erste Endfläche 26 des zweiten Elements 20 des Kernstücks 1 so geformt ist, dass sie eine konvexe Form aufweist, wird eine abrupte Änderung des Magnetflusses eines Magneten 95 des Rotors 90, der vom Kernstück 1 aufgenommen wird, in der in 14 gezeigten sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt leicht unterdrückt. Daher ist das Rastmoment leicht zu reduzieren. Da das Rastmoment gering ist, verstärken sich die Geräusche und Vibrationen nicht leicht.
Vorzugsweise sind ein Eckabschnitt 28 zwischen der ersten Endfläche 26 und der Innenumfangsfläche 23 und der Eckabschnitt zwischen der ersten Endfläche 26 und der Außenumfangsfläche 22 abgeschrägt. Diese Eckabschnitte können nicht leicht beschädigt werden, da sie abgeschrägt sind. Die Abschrägung kann eine C-Fase oder eine R-Fase sein.
[Drittes Element]
Wie in 1 und 3 gezeigt, ist das dritte Element 30 ein plattenförmiges Element, das an der zweiten Stirnseite in Z-Achsenrichtung des ersten Elements 10 angeordnet ist. Das dritte Element 30 bildet einen Flanschabschnitt sowohl für den Fall, dass die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt mit der Konfiguration DS/SR vorgesehen ist, als auch für den Fall, dass die Kernstücke den Stator-Kern 7 bilden1, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt mit der Konfiguration SS/DR vorgesehen ist.
Das dritte Element 30 hat in der vorliegenden Ausführungsform eine trapezförmige Plattenform. Bei der trapezförmigen Plattenform ist die Querschnittsform der Ebene senkrecht zur Z-Achsenrichtung des dritten Elements 30 trapezförmig. Der Querschnitt kann in der Z-Achsenrichtung gleichmäßig sein. Die Form des dritten Elements 30 kann eine rechteckige Platte sein. Beim Kernstück 1 kann zum Beispiel das erste Element 10 ein trapezförmiges Prisma sein, und mindestens eines der beiden Elemente 20 oder 30 kann eine rechteckige Platte sein.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, hat das dritte Element 30 einen Vorsprungabschnitt 31. Der Vorsprungabschnitt 31 ragt von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 nach außen. Der Vorsprungabschnitt 31 kann von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 in einem Abschnitt der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 nach außen vorstehen oder von der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 über den gesamten Umfang in Umfangsrichtung des ersten Elements 10 nach außen vorstehen. Der Vorsprungabschnitt 31 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Vorsprungabschnitt 311 und einen zweiten Vorsprungabschnitt 312. Der erste Vorsprungabschnitt 311 ragt in die erste Richtung der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7 vor. Der zweite Vorsprungabschnitt 312 ragt in die zweite Richtung der Umfangsrichtung des Stator-Kerns 7. Der Vorsprungabschnitt 31 kann anstelle des ersten Vorsprungabschnitts 311 und des zweiten Vorsprungabschnitts 312 mindestens einen Abschnitt, der auf der Seite in X1-Richtung vorsteht, oder einen Abschnitt, der auf der Seite in X2-Richtung vorsteht, aufweisen. Der Vorsprungabschnitt 31 kann zusätzlich zu dem ersten Vorsprungabschnitt 311 und dem zweiten Vorsprungabschnitt 312 einen Abschnitt, der auf der Seite in X1-Richtung vorsteht, und einen Abschnitt, der auf der Seite in X2-Richtung vorsteht, aufweisen. In diesem Fall ist der Vorsprungabschnitt 31 kreisförmig angeordnet.
Die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 311 und des zweiten Vorsprungabschnitts 312 des dritten Elements 30 ist kürzer als die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 311 und des zweiten Vorsprungabschnitts 312 des zweiten Elements 20, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist, wie zuvor beschrieben. Die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 311 und des zweiten Vorsprungabschnitts 312 des dritten Elements 30 kann die gleiche sein wie die Vorsprunglänge des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 des zweiten Elements 20, wenn die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt mit der Konfiguration SS/DR, wie zuvor beschrieben, vorgesehen ist.
Wie in 6 gezeigt, hat weist dritte Element 30 eine Außenumfangsfläche 32, eine Innenumfangsfläche 33, eine erste Seitenfläche 34a, eine zweite Seitenfläche 34b, eine erste Endfläche 36 und eine zweite Endfläche 37 auf. Die Positionsbeziehungen zwischen der Außenumfangsfläche 32, der Innenumfangsfläche 33, der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b sind die gleichen wie die Positionsbeziehungen der jeweiligen Flächen im ersten Element 10, wie zuvor beschrieben. Die Positionsbeziehung zwischen der ersten Endfläche 36 und der zweiten Endfläche 37 ist die gleiche wie die Positionsbeziehung der entsprechenden Flächen im zweiten Element 20, wie zuvor beschrieben.
Die Außenumfangsfläche 32 ist mit der Außenumfangskante der ersten Seitenfläche 34a, der Außenumfangskante der zweiten Seitenfläche 34b, der Außenumfangskante der ersten Endfläche 36 und der Außenumfangskante der zweiten Endfläche 37 verbunden. Die Außenumfangsfläche 32 des dritten Elements 30 ist mit der Außenumfangsfläche 12 des ersten Elements 10 verbunden. Die Innenumfangsfläche 33 ist mit der Innenumfangskante der ersten Seitenfläche 34a, der Innenumfangskante der zweiten Seitenfläche 34b, der Innenumfangskante der ersten Endfläche 36 und der Innenumfangskante der zweiten Endfläche 37 verbunden. Die Innenumfangsfläche 33 des dritten Elements 30 ist mit der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10 verbunden. Die erste Seitenfläche 34a und die zweite Seitenfläche 34b sind mit der Außenumfangsfläche 32 und der Innenumfangsfläche 33 verbunden. Die erste Endfläche 36 ist mit der Außenumfangsfläche 32, der ersten Seitenfläche 34a, der zweiten Seitenfläche 34b und der Innenumfangsfläche 33 verbunden. Die zweite Endfläche 37 ist mit der Außenumfangsfläche 32, der ersten Seitenfläche 34a, der zweiten Seitenfläche 34b, der Innenumfangsfläche 33 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 verbunden.
Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Außenumfangsfläche 32 ist länger als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Innenumfangsfläche 33. Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Außenumfangsfläche 32 des dritten Elements 30 ist länger als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b in der Außenumfangsfläche 12 des ersten Elements 10. Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Außenumfangsfläche 32 des dritten Elements 30 ist kürzer als die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Außenumfangsfläche 22 des zweiten Elements 20. Die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Innenumfangsfläche 33 des dritten Elements 30 ist die gleiche wie die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b in der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10. Mit anderen Worten, die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b in der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10, die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 24a und der zweiten Seitenfläche 24b in der Innenumfangsfläche 23 des zweiten Elements 20 und die Länge zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b in der Innenumfangsfläche 33 des dritten Elements 30 sind gleich zueinander.
Die Außenumfangsfläche 32 hat eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur X2-Richtungsseite hin konvex ist. Die Außenumfangsfläche 32 kann durch eine ebene Fläche gebildet werden. Die Innenumfangsfläche 33 umfasst eine gekrümmte Fläche, die in der vorliegenden Ausführungsform zur X1-Richtungsseite hin konvex ist. Die Innenumfangsfläche 33 kann eine gekrümmte Fläche aufweisen, die in Richtung der X2-Richtung konvex ist, oder sie kann durch eine flache Oberfläche gebildet werden. Die Biegeradien der Außenumfangsfläche 32 und der Innenumfangsfläche 33 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die Biegeradien von mindestens zwei Außenumfangsflächen der Außenumfangsfläche 12, der Außenumfangsfläche 22 und der Außenumfangsfläche 32 können gleich sein. Natürlich können auch alle Biegeradien der Außenumfangsfläche 12, der Außenumfangsfläche 22 und der Außenumfangsfläche 32 gleich sein. Alle Biegeradien der Außenumfangsfläche 12, der Außenumfangsfläche 22 und der Außenumfangsfläche 32 können voneinander verschieden sein. Die Biegeradien von mindestens zwei Innenumfangsflächen unter der Innenumfangsfläche 13, der Innenumfangsfläche 23 und der Innenumfangsfläche 33 können gleich sein. Natürlich können auch alle Biegeradien der Innenumfangsfläche 13, der Innenumfangsfläche 23 und der Innenumfangsfläche 33 gleich sein. Alle Biegeradien der Innenumfangsfläche 13, der Innenumfangsfläche 23 und der Innenumfangsfläche 33 können voneinander verschieden sein.
Die erste Seitenfläche 34a und die zweite Seitenfläche 34b haben jeweils eine erste parallele Fläche 341, eine zweite parallele Fläche 342 und eine erste geneigte Fläche 343. Die ersten parallelen Flächen 341 der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b sind parallel zueinander. Die zweiten parallelen Flächen 342 der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Seitenfläche 34b sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 341 der ersten Seitenfläche 34a und die zweite parallele Fläche 342 der ersten Seitenfläche 34a sind parallel zueinander. Die erste parallele Fläche 341 und die zweite parallele Fläche 342 sind Ebenen, die parallel zur X-Achsenrichtung des Kernstücks 1 verlaufen. Die erste parallele Fläche 341 ist mit der Außenumfangsfläche 32 verbunden. Die zweite parallele Fläche 342 verbindet sich mit der Innenumfangsfläche 33. Die erste geneigte Fläche 343 ist mit der ersten parallelen Fläche 341 und der zweiten parallelen Fläche 342 verbunden.
Wie in 6 gezeigt, ist es bevorzugt, dass ein erster Neigungswinkel θ31 und ein zweiter Neigungswinkel θ32 der ersten geneigten Fläche 343 beispielsweise größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind. Wenn der erste Neigungswinkel θ31 und der zweite Neigungswinkel θ32 größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° sind, kann die Schwankung in der Dichte der Kernstücke 1 reduziert werden. Der erste Neigungswinkel θ31 und der zweite Neigungswinkel θ32 sind ferner vorzugsweise größer als oder gleich 5,5° und kleiner als oder gleich 18° und besonders bevorzugt größer als oder gleich 6° und kleiner als oder gleich 16°. Der erste Neigungswinkel θ31 und der zweite Neigungswinkel θ32 sind vorzugsweise derselbe Winkel, können aber voneinander abweichen. Der erste Neigungswinkel θ31 ist der Winkel, der durch eine verlängerte Ebene E31 der ersten parallelen Fläche 341 und der ersten geneigten Fläche 343 in der ersten Seitenfläche 34a gebildet wird. Der zweite Neigungswinkel θ32 ist der Winkel, der durch eine verlängerte Ebene E32 der ersten parallelen Fläche 341 und die erste geneigte Fläche 343 in der zweiten Seitenfläche 34b gebildet wird.
Von dem ersten Neigungswinkel θ11, dem ersten Neigungswinkel θ21 und dem ersten Neigungswinkel θ31 können mindestens zwei Neigungswinkel gleich sein. Von dem zweiten Neigungswinkel θ12, dem zweiten Neigungswinkel θ22 und dem zweiten Neigungswinkel θ32 können mindestens zwei Neigungswinkel gleich sein. Natürlich können jeweils der erste Neigungswinkel θ11, der erste Neigungswinkel θ21 und der erste Neigungswinkel θ31 gleich sein. Auch können jeweils der zweite Neigungswinkel θ12, der zweite Neigungswinkel θ22 und der zweite Neigungswinkel θ32 gleich sein. Der erste Neigungswinkel θ11, der erste Neigungswinkelθ 21 und der erste Neigungswinkel θ31 können jeweils voneinander verschieden sein. Der zweite Neigungswinkel θ12, der zweite Neigungswinkel θ22 und der zweite Neigungswinkel θ32 können jeweils voneinander verschieden sein.
Der Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der ersten Endfläche 36 und der Eckabschnitt zwischen der ersten Seitenfläche 34a und der zweiten Endfläche 37 sind abgerundet. Der Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche 34b und der ersten Endfläche 36 und der Eckabschnitt zwischen der zweiten Seitenfläche 34b und der zweiten Endfläche 37 sind abgerundet.
Die erste Endfläche 36 kann aus einer flachen Oberfläche gebildet sein, wie durch eine durchgezogene Linie in 3 angedeutet, oder sie kann so geformt sein, dass sie eine konvexe Form in Richtung der Z2-Richtungsseite hat, wie durch eine Zweipunkt-Kettenlinie in 3 angedeutet, sowohl in dem Fall, dass die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der DS/SR-Konfiguration vorgesehen ist, als auch in dem Fall, dass die Kernstücke 1 den Stator-Kern 7 bilden, der in einer sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der SS/DR-Konfiguration vorgesehen ist. Wenn die erste Endfläche 36 eine konvexe Form hat, ist es möglich, eine sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt zu bilden, die wenig Geräusche und Vibrationen erzeugt. Der Grund dafür ist der folgende. Wie in 13 oder 14 gezeigt, sind in der sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt der Stator 8 und der Rotor 90 so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Wie in 12 dargestellt, umfasst der Stator 8 den Stator-Kern 7 und eine Spule 80. Wie in 11 und 12 gezeigt, wird der Stator-Kern 7 durch kreisförmiges Anordnen mehrerer Kernstücke 1 gebildet. Wie in 12 dargestellt, ist die Spule 80 auf dem ersten Element 10 jedes Kernstücks 1 angeordnet. Durch Ausbilden der ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30 des Kernstücks 1 in eine konvexe Form, wie durch eine Zweipunkt-Linie in 3 angedeutet, wird eine abrupte Änderung des Magnetflusses des Magneten 95 des Rotors 90, der vom Kernstück 1 aufgenommen wird, in der in 13 und 14 gezeigten sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt leicht unterdrückt. Daher ist das Rastmoment leicht zu reduzieren. Da das Rastmoment klein ist, verstärken sich die Geräusche und Vibrationen nicht leicht.
Vorzugsweise sind ein Eckabschnitt 38 zwischen der ersten Endfläche 36 und der Innenumfangsfläche 33 und der Eckabschnitt zwischen der ersten Endfläche 36 und der Außenumfangsfläche 32 abgeschrägt. Diese Eckabschnitte werden nicht leicht beschädigt, da sie abgeschrägt sind. Die Abschrägung kann eine C-Fase oder eine R-Fase sein.
[Verbindung]
Eine erste Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt 21 des zweiten Elements 20 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 und eine zweite Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt 31 des dritten Elements 30 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 sind abgerundet, wie in 3 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Verbindung eine Verbindung zwischen dem ersten Vorsprungabschnitt 211 des zweiten Elements 20 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 und eine Verbindung zwischen dem zweiten Vorsprungabschnitt 212 des zweiten Elements 20 und der Umfangsfläche 11 des ersten Elements 10 auf. Diese Verbindungen sind abgerundet. Die zweite Verbindung weist eine Verbindung zwischen dem ersten Vorsprungabschnitt 311 des dritten Abschnitts 30 und der Umfangsfläche 11 des ersten Abschnitts 10 und eine Verbindung zwischen dem zweiten Vorsprungabschnitt 312 des dritten Abschnitts 30 und der Umfangsfläche 11 des ersten Abschnitts 10 auf. Diese Verbindungen sind abgerundet. Da jede Verbindung eine abgerundete Form hat, wird das Kernstück 1 ausgehend von einer solchen Verbindung nicht leicht beschädigt.
Vorzugsweise sind der Biegeradius der ersten Verbindung und der Biegeradius der zweiten Verbindung größer als oder gleich 0,2 mm und kleiner als oder gleich 4,0 mm. Da die Biegeradien der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung größer als oder gleich 0,2 mm sind, ist die Belastung der Form zum Zeitpunkt der Herstellung des Kernstücks 1 gering. Da die Biegeradien der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung kleiner als oder gleich 4,0 mm sind, ist es einfach, die Spule 80 zum Zeitpunkt der Bildung des Stators 8 zu wickeln, der später unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wird, und somit ist es einfach, die Anzahl der Wicklungen der Spule 80 zu erhöhen. Der Biegeradius der ersten Verbindung und der Biegeradius der zweiten Verbindung sind vorzugsweise größer als oder gleich 0,3 mm und kleiner als oder gleich 3,0 mm, und besonders bevorzugt größer als oder gleich 0,5 mm und kleiner als oder gleich 2,0 mm. Der Biegeradius der ersten Verbindung und der Biegeradius der zweiten Verbindung können gleich oder verschieden voneinander sein.
[Flächenverhältnis]
Die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche 12, 22, 32 in jeweils dem ersten Element 10, zweiten Element 20 und dritten Element 30 beträgt vorzugsweise mehr als das 1-fache und weniger als oder gleich das 4-fache der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche 13, 23, 33 in jeweils dem ersten Element 10, zweiten Element 20 und dritten Element 30. Das Kernstück 1, bei dem die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche 12, 22, 32 mehr als das 1-fache der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche 13, 23, 33 beträgt, lässt sich leicht kreisförmig anordnen und leicht zu einem Stator-Kern 7 zusammensetzen. Das Kernstück 1, bei dem die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche 12, 22, 32 kleiner oder gleich dem 4-fachen der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche 13, 23, 33 ist, lässt sich leicht herstellen. Da der Anteil der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche 13, 23, 33 33 relativ groß ist, ist der Bereich, der durch den unteren Stempel 55 herausgedrückt wird, zum Zeitpunkt der Entnahme des Kernstücks 1 aus der Form 5 groß. Daher ist es einfach, eine Beschädigung des Kernstücks 1 zum Zeitpunkt der Entnahme des Kernstücks 1 aus der Form 5 zu verhindern. Die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche 12, 22, 32 ist ferner vorzugsweise größer oder gleich dem 1,2-fachen und kleiner oder gleich dem 3,8-fachen, besonders bevorzugt größer oder gleich dem 1,5-fachen und kleiner oder gleich dem 3,5-fachen der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche 13, 23, 33.
[Materialien]
Der Grünling enthält eine Vielzahl von magnetischen Partikeln. Der Grünling wird durch eine Anhäufung aus weichmagnetischen Partikeln gebildet. Der Grünling wird durch Formpressen von weichmagnetischem Pulver mit einer Vielzahl von weichmagnetischen Partikeln hergestellt. Die weichmagnetischen Partikel bestehen aus einer Vielzahl von Eisenpartikeln, die aus reinem Eisen oder einer Legierung auf Eisenbasis bestehen. Reines Eisen bezieht sich auf Fe (Eisen) mit einem Reinheitsgrad von mehr als oder gleich 99 Massenprozent. Eine Legierung auf Eisenbasis enthält mindestens ein Element Si (Silizium) oder AI (Aluminium), und der Rest besteht aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen. Beispiele für eine Legierung auf Eisenbasis umfassen mindestens eine Legierung, die aus der Gruppe bestehend aus einer Fe-Si-Legierung, einer Fe-Al-Legierung und einer Fe-Si-Al-Legierung ausgewählt wird. Beispiele für eine Fe-Si-Legierung sind Siliziumstahl. Beispiele für eine Fe-Si-Al-Legierung sind Sendust. Da die oben genannten Materialien relativ weich sind, lassen sich weichmagnetische Partikel beim Formen des Grünlings leicht verformen. Daher hat das Kernstück 1 eine hohe Dichte und eine ausgezeichnete Maßgenauigkeit. Vorzugsweise wird der Grünling durch eine Anhäufung aus mehreren beschichteten weichmagnetischen Partikeln mit einer Isolierbeschichtung auf der Oberfläche der weichmagnetischen Partikel gebildet. Das heißt, es ist bevorzugt, dass der Grünling durch Formpressen von beschichtetem weichmagnetischem Pulver mit einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln hergestellt wird. Durch die Bildung der Isolierbeschichtung ist es einfach, die elektrische Isolierung zwischen den Partikeln durch die Isolierbeschichtung sicherzustellen. Daher ist es möglich, den durch Wirbelstromverluste verursachten Kernverlust des Grünlings zu reduzieren. Die weichmagnetischen Partikel sind wie zuvor beschrieben. Beispiele für die Isolierbeschichtung sind eine Phosphatbeschichtung und eine Siliziumdioxidbeschichtung.
[Relative Dichte]
Die relative Dichte des Grünlings ist vorzugsweise größer als oder gleich 85 %. Der Grünling mit einer relativen Dichte von größer oder gleich 85 % weist hervorragende magnetische Eigenschaften, wie eine hervorragende Sättigungsmagnetflussdichte, und mechanische Eigenschaften, wie eine hervorragende Festigkeit, auf. Die relative Dichte des Grünlings ist außerdem vorzugsweise größer als oder gleich 90% und besonders bevorzugt größer als oder gleich 93%. Die relative Dichte des Grünlings kann weniger als 100 % betragen. Der Begriff „relative Dichte“ bezieht sich auf den Prozentsatz (%) des Grünlings im Verhältnis zur Reindichte der weichmagnetischen Partikel, aus denen der Grünling besteht.
[Differenz in der relativen Dichte]
An einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position im Kernstück 1 ist der Unterschied in der relativen Dichte zwischen der ersten Position, der zweiten Position und der dritten Position vorzugsweise kleiner als oder gleich 5,0 %. Da das Kernstück 1 einen geringen Unterschied in der relativen Dichte aufweist, sind die physikalischen Eigenschaften, wie z. B. die magnetischen Eigenschaften im Inneren des Kernstücks 1, im Wesentlichen einheitlich. Vorzugsweise ist der Unterschied in der relativen Dichte zwischen der ersten Position, der zweiten Position und der dritten Position so gering wie möglich. Der Unterschied in der relativen Dichte zwischen der ersten Position und der zweiten Position und der dritten Position ist ferner vorzugsweise kleiner als oder gleich 4,0 % und besonders bevorzugt kleiner als oder gleich 3,0 %. Dabei werden, wie in 2 gezeigt, von den Positionen, die durch Unterteilung des Kernstücks 1 in drei Abschnitte durch eine imaginäre Ebene Va entlang der zweiten parallelen Fläche der ersten Seitenfläche und eine imaginäre Ebene Vb entlang der zweiten parallelen Fläche der zweiten Seitenfläche erhalten werden, die Position auf der Seite der ersten Richtung der Umfangsrichtung als die erste Position definiert, die Position auf der Seite der zweiten Richtung der Umfangsrichtung als die zweite Position definiert, und die Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position als die dritte Position definiert.
Vorzugsweise beträgt der Unterschied in der relativen Dichte zwischen dem Element mit der größten relativen Dichte und dem Element mit der kleinsten relativen Dichte unter dem ersten Element 10, dem zweiten Element 20 und dem dritten Element 30 weniger als oder gleich 5,0%. Da der Unterschied in der relativen Dichte im Kernstück 1 gering ist, sind die physikalischen Eigenschaften, wie z. B. die magnetischen Eigenschaften im Kernstück 1, im Wesentlichen gleichmäßig. Vorzugsweise ist der Unterschied in der relativen Dichte zwischen dem Element mit der größten relativen Dichte und dem Element mit der kleinsten relativen Dichte so klein wie möglich. Der Unterschied in der relativen Dichte zwischen dem Element mit der größten relativen Dichte und dem Element mit der kleinsten relativen Dichte ist vorzugsweise kleiner als oder gleich 4,0 % und besonders bevorzugt kleiner als oder gleich 3,0 %.
Vorzugsweise ist der Unterschied in der relativen Dichte zwischen der ersten Position, der zweiten Position und der dritten Position kleiner als oder gleich 5,0 %, und der Unterschied in der relativen Dichte zwischen dem Element mit der größten relativen Dichte und dem Element mit der kleinsten relativen Dichte ist kleiner als oder gleich 5,0 %.
[Herstellungsverfahren]
Das Kernstück 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kernstücks hergestellt werden, das einen Füllschritt und einen Formungsschritt umfasst. Im Füllschritt wird der Hohlraum der Form 5 mit Rohmaterialpulver gefüllt. Im Formungsschritt wird das Rohmaterialpulver im Hohlraum formgepresst. Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 die Form 5 beschrieben, und anschließend jeder Schritt.
[Form]
Die Form 5 umfasst die Matrize 50, einen oberen Stempel 54 und einen unteren Stempel 55. Der mit Rohmaterialpulver zu füllende Hohlraum wird durch die Matrize 50 und den untere Stempel 55 gebildet.
(Matrize)
Die Matrize 50 hat eine Formöffnung 50h. Die Formöffnung 50h ist so angeordnet, dass der obere Stempel 54 und der untere Stempel 55 einander gegenüberliegen. Die Innenumfangsform der Formöffnung 50h entspricht der Form des Kernstücks 1. Der obere Stempel 54 kann unabhängig in vertikaler Richtung relativ zur Matrize 50 verfahren werden. Der untere Stempel 55 kann unabhängig von der Matrize 50 in vertikaler Richtung verfahren werden.
Die Formöffnung 50h hat einen ersten Lochabschnitt 51, der in den 7 und 8 gezeigt ist, einen zweiten Lochabschnitt 52, der in den 7 und 9 gezeigt ist, und einen dritten Lochabschnitt 53, der in den 7 und 10 gezeigt ist. 7 zeigt eine Öffnungskante an der Seite des oberen Stempels 54 in der Formöffnung 50h der Matrize 50. In 7 ist die Matrize 50 zur einfacheren Beschreibung schraffiert dargestellt. 8 bis 10 sind Querschnittansichten, die den Zustand zeigen, in dem das in den Hohlraum gefüllte Rohmaterialpulver mit Hilfe des oberen Stempels 54 und des unteren Stempels 55 formgepresst wird. Die Schnittposition in der Querschnittansicht von 8 entspricht der durch die Schnittlinie VIII-VIII in 7 angegebenen Position. Die Schnittposition in der Querschnittansicht von 9 entspricht der durch die Schnittlinie IX-IX in 7 angegebenen Position. Die Schnittposition in der Querschnittansicht von 10 entspricht der Position, die durch die Schnittlinie X-X in 7 angegeben ist.
Der erste Lochabschnitt 51 hat eine Innenumfangsfläche, die die erste Seitenfläche 14a und die zweite Seitenfläche 14b des ersten Elements 10 bildet. Der zweite Lochabschnitt 52 hat eine Innenumfangsfläche, die die erste Seitenfläche 24a, die zweite Seitenfläche 24b, die erste Endfläche 26 und die zweite Endfläche 27 des zweiten Elements 20 bildet. Der dritte Lochabschnitt 53 hat eine Innenumfangsfläche, die die erste Seitenfläche 34a, die zweite Seitenfläche 34b, die erste Endfläche 36 und die zweite Endfläche 37 des dritten Elements 30 bildet. Der erste Lochabschnitt 51, der zweite Lochabschnitt 52 und der dritte Lochabschnitt 53 sind in einer Reihe in der Richtung orthogonal zu der Richtung, in der der obere Stempel 54 und der untere Stempel 55 einander gegenüberliegen, ausgebildet. Genauer gesagt, steht der zweite Lochabschnitt 52 an der ersten Stirnseite in der orthogonalen Richtung des ersten Lochabschnitts 51 in Verbindung. Auch der dritte Lochabschnitt 53 steht an der zweiten Stirnseite in der orthogonalen Richtung des ersten Lochabschnitts 51 in Verbindung.
Der erste Lochabschnitt 51 umfasst einen ersten geraden Abschnitt 511, einen zweiten geraden Abschnitt 512 und einen konischen bzw. sich verjüngenden Abschnitt 513. Der erste gerade Abschnitt 511, der sich verjüngende Abschnitt 513 und der zweite gerade Abschnitt 512 sind nacheinander in einer Reihe von der Seite des oberen Stempels 54 zur Seite des unteren Stempels 55 ausgebildet. In ähnlicher Weise umfasst der zweite Lochabschnitt 52 einen ersten geraden Abschnitt 521, einen zweiten geraden Abschnitt 522 und einen sich verjüngenden Abschnitt 523. Der erste gerade Abschnitt 521, der sich verjüngende Abschnitt 523 und der zweite gerade Abschnitt 522 sind nacheinander in einer Reihe von der Seite des oberen Stempels 54 zur Seite des unteren Stempels 55 hin ausgebildet. In ähnlicher Weise umfasst der dritte Lochabschnitt 53 einen ersten geraden Abschnitt 531, einen zweiten geraden Abschnitt 532 und einen sich verjüngenden Abschnitt 533. Der erste gerade Abschnitt 531, der sich verjüngende Abschnitt 533 und der zweite gerade Abschnitt 532 werden nacheinander in einer Reihe von der Seite des oberen Stempels 54 zur Seite des unteren Stempels 55 ausgebildet. Das erste gerade Abschnitt 511, 521, 531 bildet einen Abschnitt auf der Seite der Außenumfangsfläche des Kernstücks 1. Der zweite gerade Abschnitt 512, 522, 532 bildet einen Abschnitt auf der Seite der Innenumfangsfläche des Kernstücks 1. Der sich verjüngende Abschnitt 513, 523, 533 bildet einen Abschnitt zwischen der Außenumfangsflächenseite und der Innenumfangsflächenseite des Kernstücks 1.
(Oberer Stempel)
Der obere Stempel 54 hat einen ersten oberen Stempelabschnitt 541, der in 8 gezeigt ist, einen zweiten oberen Stempelabschnitt 542, der in 9 gezeigt ist, und einen dritten oberen Stempelabschnitt 543, der in 10 gezeigt ist. Der erste obere Stempelabschnitt 541 hat eine erste untere Endfläche 541e. Die erste untere Endfläche 541e bildet die Außenumfangsfläche 12 des ersten Elements 10. Der zweite obere Stempelabschnitt 542 hat eine zweite untere Endfläche 542e. Die zweite untere Endfläche 542e bildet die Außenumfangsfläche 22 des zweiten Elements 20. Der dritte obere Stempelabschnitt 543 hat eine dritte untere Endfläche 543e. Die dritte untere Endfläche 543e bildet die Außenumfangsfläche 32 des dritten Elements 30. Der erste obere Stempelabschnitt 541, der zweite obere Stempelabschnitt 542 und der dritte obere Stempelabschnitt 543 können in einer Reihe oder unabhängig voneinander so geformt werden, dass sie unabhängig voneinander angehoben und abgesenkt werden können. Wenn der erste obere Stempelabschnitt 541, das zweite obere Stempelabschnitt 542 und das dritte obere Stempelabschnitt 543 in einer Reihe gebildet werden, werden die erste untere Endfläche 541e, die zweite untere Endfläche 542e und die dritte untere Endfläche 543e in einer Reihe gebildet. Die Form der ersten unteren Endfläche 541e entspricht der Form der Außenumfangsfläche 12 des ersten Elements 10. Die Form der zweiten unteren Endfläche 542e entspricht der Form der Außenumfangsfläche 22 des zweiten Elements 20. Die Form der dritten unteren Endfläche 543e entspricht der Form der Außenumfangsfläche 32 des dritten Elements 30.
(Unterer Stempel)
Der untere Stempel 55 hat einen ersten unteren Stempelabschnitt 551, der in 8 gezeigt ist, einen zweiten unteren Stempelabschnitt 552, der in 9 gezeigt ist, und einen dritten unteren Stempelabschnitt 553, der in 10 gezeigt ist. Der erste untere Stempelabschnitt 551 hat eine erste obere Endfläche 551e. Die erste obere Endfläche 551e bildet die Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10. Der zweite untere Stempelabschnitt 552 hat eine zweite obere Endfläche 552e. Die zweite obere Endfläche 552e bildet die Innenumfangsfläche 23 des zweiten Elements 20. Der dritte untere Stempelabschnitt 553 hat eine dritte obere Endfläche 553e. Die dritte obere Endfläche 553e bildet die Innenumfangsfläche 33des dritten Elements 30. Der erste untere Stempelabschnitt 551, der zweite untere Stempelabschnitt 552 und der dritte untere Stempelabschnitt 553 können in einer Reihe oder unabhängig voneinander so geformt werden, dass sie unabhängig voneinander angehoben und abgesenkt werden können. Wenn der erste untere Stempelabschnitt 551, der zweite untere Stempelabschnitt 552 und der dritte untere Stempelabschnitt 553 in einer Reihe gebildet werden, werden die erste obere Endfläche 551e, die zweite obere Endfläche 552e und die dritte obere Endfläche 553e in einer Reihe gebildet. Die Form der ersten oberen Endfläche 551e entspricht der Form der Innenumfangsfläche 13 des ersten Elements 10. Die Form der zweiten oberen Endfläche 552e entspricht der Form der Innenumfangsfläche 23 des zweiten Elements 20. Die Form der dritten oberen Endfläche 553e entspricht der Form der Innenumfangsfläche 33 des dritten Elements 30.
[Füllschritt]
Der durch die Matrize 50 und den untere Stempel 55 gebildete Hohlraum wird mit Rohmaterialpulver gefüllt. Als Rohmaterialpulver kann weichmagnetisches Pulver oder beschichtetes weichmagnetisches Pulver wie zuvor beschrieben verwendet werden. Das Rohmaterialpulver kann neben dem weichmagnetischen Pulver oder dem beschichteten weichmagnetischen Pulver auch ein Bindemittel und ein Schmiermittel enthalten. Ein Schmiermittel kann auf die Innenumfangsfläche der Formöffnung 50h der Matrize 50 aufgetragen werden.
[Formungsschritt]
Das Rohmaterialpulver im Hohlraum wird mit Hilfe des oberen Stempels 54 und des unteren Stempels 55 formgepresst. Die Richtung, in der das Rohmaterialpulver gepresst wird, ist die Richtung entlang der radialen Richtung des Stator-Kerns 7. Je höher der Druck beim Formpressen ist, desto höher ist die relative Dichte des hergestellten Kernstücks 1. Der Druck kann z.B. größer als oder gleich 700 MPa sein, und kann ferner größer als oder gleich 980 MPa sein.
[Weitere Schritte]
Nach dem Formungsschritt kann bei Bedarf eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, durch eine Wärmebehandlung Spannungen zu entfernen, um ein Kernstück 1 mit geringem Verlust herzustellen. Zum Beispiel kann durch eine Wärmebehandlung ein Bindemittel oder ein Schmiermittel entfernt werden. Wenn das Rohmaterialpulver die zuvor beschriebenen beschichteten weichmagnetischen Partikel enthält, ist es bevorzugt, dass die Wärmebehandlungstemperatur kleiner oder gleich der Zersetzungstemperatur der Isolierbeschichtung ist.
[Funktion und Wirkung]
Das Kernstück 1 der vorliegenden Ausführungsform zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, da es aus einem Grünling gebildet ist, bei dem das erste Element 10, das zweite Element 20 und das dritte Element 30 aus einem Stück geformt sind.
«Zweite Ausführungsform»
[Stator-Kern]
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Stator-Kern 7 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Der Stator-Kern 7 der vorliegenden Ausführungsform hat mehrere Kernstücke 1, die kreisförmig angeordnet sind. Jedes der mehreren Kernstücke 1 ist ein Kernstück 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Mehrere Kernstücke 1 sind kreisförmig so zusammengefügt, dass bei in Umfangsrichtung aneinanderstoßenden Kernstücken 1 die Stufe 240 der ersten Seitenfläche 24a im zweiten Element 20 des ersten Kernstücks 1 und die Stufe 240 der zweiten Seitenfläche 24b im zweiten Element 20 des zweiten Kernstücks 1 zueinander passen. Der Stator-Kern 7 wird in der in 13 gezeigten sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und DS/SR-Konfiguration verwendet.
Vorzugsweise beträgt die Längenabweichung zwischen der Oberfläche auf der ersten Stirnseite und der Oberfläche auf der zweiten Stirnseite in der Z-Achsenrichtung in jedem der mehreren Kernstücke 1 weniger als oder gleich 0,1 mm. Die Länge zwischen der Oberfläche an der ersten Stirnseite und der Oberfläche an der zweiten Stirnseite in der Z-Achsenrichtung ist die maximale Länge der Längen zwischen der ersten Endfläche 26 des zweiten Elements 20 und der ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30.
Wenn die Längenabweichung zwischen der ersten Endfläche 26 des zweiten Elements 20 und der ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem der mehreren Kernstücke 1 weniger als oder gleich 0,1 mm beträgt, ist die Längenabweichung sehr gering. Daher kann der Stator-Kern 7 eine sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt bilden, die wenig Geräusche und Vibrationen erzeugt. Der Grund dafür ist wie folgt. Die sich drehende Elektromaschine 9 mit Axialspalt ist so angeordnet, dass Stator 8 und Rotor 90 einander gegenüberliegen, wie in 13 gezeigt. Da die Längenabweichung des Stator-Kerns 7 gering ist, ist auch die Abweichung im Abstand zwischen Stator 8 und Rotor 90 gering. Da die Abweichung im Abstand klein ist, ist auch die Drehmomentwelligkeit klein. Da die Drehmomentwelligkeit gering ist, verstärken sich die Geräusche und Vibrationen nur schwer. Die Längenabweichung wird auf folgende Weise bestimmt. Bei jedem Kernstück 1 wird die Länge von der ersten Endfläche 26 des zweiten Elements 20 bis zur ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30 gemessen. Diese Länge ist die maximale Länge entlang der Z-Achsenrichtung des Kernstücks 1. Die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Länge in jedem der mehreren Kernstücke 1 wird berechnet. Die Differenz wird als die vorgenannte Längenabweichung definiert. Die Längenabweichung zwischen der ersten Endfläche 26 des zweiten Elements 20 und der ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem der mehreren Kernstücke 1 ist ferner vorzugsweise kleiner als oder gleich 0,05 mm und besonders bevorzugt kleiner als oder gleich 0,01 mm.
[Funktion und Wirkung]
Der Stator-Kern 7 der vorliegenden Ausführungsform weist eine ausgezeichnete Produktivität auf, da mehrere Kernstücke 1, die den Stator-Kern 7 bilden, aus dem Kernstück 1 der ersten Ausführungsform, das eine ausgezeichnete Produktivität aufweist, zusammengesetzt sind.
«Dritte Ausführungsform»
[Stator]
Mit Bezug auf 12 wird der Stator 8 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Der Stator 8 der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Stator-Kern 7 und die Spule 80. Als Stator-Kern 7 kann der Stator-Kern 7 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Die Spule 80 ist um das erste Element 10 in jedem Kernstück 1 des Stator-Kerns 7 gewickelt. Der Stator 8 wird in der in 13 gezeigten sich drehenden Elektromaschine 9 mit Axialspalt und der DS/SR-Konfiguration verwendet.
Jede Spule 80 umfasst einen zylindrischen Abschnitt, der aus Wickeldraht besteht. Als Wickeldraht wird beschichteter Runddraht verwendet. Beschichteter Runddraht umfasst einen Leiter aus Runddraht und eine Randbeschichtung am Außenumfang des Leiters. In 12 ist nur der zylindrische Abschnitt jeder Spule 80 in vereinfachter Form dargestellt, und die Darstellung der beiden Endabschnitte des Wicklungsdrahtes wurde weggelassen. Der Stator-Kern 7 kann durch Wickeln von Draht außerhalb des ersten Abschnitts 10 jedes Kernstücks 1 hergestellt werden.
[Funktion und Wirkung]
Der Stator 8 gemäß der dritten Ausführungsform zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, da er den Stator-Kern 7 der zweiten Ausführungsform enthält, der ebenfalls eine hohe Produktivität aufweist.
«Vierte Ausführungsform»
[Sich drehende Elektromaschine]
Mit Bezug auf 13 wird eine sich drehende Elektromaschine 9 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. 13 ist ein Querschnitt durch eine Ebene, die parallel zu einer Drehwelle 91 der sich drehenden Elektromaschine 9 liegt und durch die Mitte der Umfangsrichtung des Kernstücks 1 verläuft. Dieser Punkt gilt auch für 14, die in einer später beschriebenen fünften Ausführungsform gezeigt wird. Die sich drehende Elektromaschine 9 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sich drehende Elektromaschine mit Axialspalt. Die sich drehende Elektromaschine 9 der vorliegenden Ausführungsform hat eine DS/SR-Konfiguration mit einem Rotor 90 und zwei Statoren 8. Mit anderen Worten, in der sich drehenden Elektromaschine 9 sind der Rotor 90 und der Stator 8 so angeordnet, dass sie sich in Axialrichtung gegenüberliegen. Der Rotor 90 und der Stator 8 sind so zusammengesetzt, dass ein Rotor 90 zwischen zwei Statoren 8 eingefügt ist. Als jeder Stator 8 kann der Stator 8 gemäß der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform verwendet werden. Die sich drehende Elektromaschine 9 kann in einem Motor oder einem Generator verwendet werden. Die sich drehende Elektromaschine 9 umfasst ein Gehäuse 92.
Das Gehäuse 92 hat einen zylindrischen Innenraum, der den Stator 8 und den Rotor 90 aufnimmt. Das Gehäuse 92 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 921 und zwei Platten 922. Der zylindrische Abschnitt 921 umgibt die den Außenumfang des Stators 8 und den Außenumfang des Rotors 90. Die Platten 922 sind jeweils an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts 921 angeordnet. Zwei Platten 922 sind an beiden Endflächen des zylindrischen Abschnitts 921 so befestigt, dass die Platten 922 den Stator 8 und den Rotor 90 von beiden Seiten in der Axialrichtung umschließen. Beide Platten 922 haben im mittleren Abschnitt ein Durchgangsloch. Das Durchgangsloch ist mit einem Lager 93 versehen. Die Drehwelle 91 durchdringt das Durchgangsloch mit dem dazwischenliegenden Lager 93. Die Drehwelle 91 dringt in das Innere des Gehäuses 92 ein.
Der Rotor 90 umfasst den Magneten 95 und einen Rotorkörper. Der Rotor 90 ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein flaches, plattenförmiges Element. Die Anzahl der Magnete 95 kann wie in der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl umfassen, oder es kann, anders als bei der vorliegenden Ausführungsform, nur ein Magnet 95 vorgesehen sein. Wenn die Anzahl der Magnete 95 eine Vielzahl umfasst, kann eine bestimmte Anzahl von Magneten 95 mit der Anzahl des Kernstücks 1 identisch sein. Mehrere Magnete 95 sind in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung des Rotorkörpers angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform hat jeder Magnet 95 die Form einer flachen Platte mit einer Oberflächenform, die der Oberflächenform der ersten Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem Kernstück 1 entspricht. Jeder Magnet 95 kann die Form einer konvexen Linse mit einer konvexen Oberfläche in Richtung der Seite jedes Stators 8 aufweisen. Wenn die Anzahl der Magnete 95 eins beträgt, hat der Magnet 95 eine kreisförmige Form. Bei einem Magneten 95 sind der S-Pol und der N-Pol abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet. Der Rotorkörper hält eine Vielzahl von Magneten 95. Der Rotorkörper ist ein kreisförmiges Element. Der Rotorkörper wird von der Drehwelle 91 drehbar gelagert. Die Magnete 95 sind in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des Rotorkörpers angeordnet. Die Magnete 95 sind in der Axialrichtung der Drehwelle 91 polarisiert. Die Magnetisierungsrichtungen der in Umfangsrichtung des Rotorkörpers nebeneinanderliegenden Magnete 95 sind einander entgegengesetzt. Der Rotor 90 dreht sich durch die wiederholte Anziehung und Absto-ßung zwischen dem Magneten 95 und jedem Kernstück 1 durch ein im Stator 8 erzeugtes rotierendes Magnetfeld.
Der Stator 8 ist so angeordnet, dass die erste Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem Kernstück 1 dem Magneten 95 des Rotors 90 gegenüberliegt. Wenn sich der Rotor 90 dreht, empfängt die erste Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem Kernstück 1 einen magnetischen Fluss vom rotierenden Magneten 95. Wie in 3 gezeigt, können Geräusche und Vibrationen der sich drehenden Elektromaschine 9 reduziert werden, wenn die erste Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem Kernstück 1, wie zuvor beschrieben, konvex geformt ist. Der Grund dafür ist der folgende. Da die erste Endfläche 36 des dritten Elements 30 in jedem Kernstück 1 so geformt ist, dass sie eine konvexe Form aufweist, wird eine abrupte Änderung des Magnetflusses des Magneten 95 des Rotors 90, der vom Kernstück 1 aufgenommen wird, leicht unterdrückt. Daher ist das Rastmoment leicht zu reduzieren. Da das Rastmoment klein ist, verstärken sich die Geräusche und Vibrationen nur schwer.
[Funktion und Wirkung]
Die sich drehende Elektromaschine 9 gemäß der vierten Ausführungsform zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus, da sie den Stator 8 der dritten Ausführungsform enthält, der ebenfalls eine hohe Produktivität aufweist.
«Fünfte Ausführungsform»
[Sich drehende Elektromaschine]
Unter Bezugnahme auf 14 wird eine sich drehende Elektromaschine 9 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die sich drehende Elektromaschine 9 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sich drehende Elektromaschine mit Axialspalt. Die sich drehende Elektromaschine 9 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der sich drehenden Elektromaschine 9 der vierten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die sich drehende Elektromaschine eine SS/DR-Konfiguration mit zwei Rotoren 90 und einem Stator 8 aufweist. Mit anderen Worten, in der sich drehenden Elektromaschine 9 sind der Rotor 90 und der Stator 8 so angeordnet, dass sie sich in Axialrichtung gegenüberliegen. Der Rotor 90 und der Stator 8 sind so zusammengesetzt, dass ein Stator 8 zwischen zwei Rotoren 90 angeordnet ist. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf ein Unterscheidungsmerkmal zur vierten Ausführungsform. Die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie bei der vierten Ausführungsform wird weggelassen.
Jeder Rotor 90 umfasst den Rotorkörper, mehrere Magnete 95 und ein hinteres Joch 98. Der Rotorkörper und die mehreren Magnete 95 sind wie in der vierten Ausführungsform beschrieben. Das hintere Joch 98 ist zwischen dem Rotor 90 und der Platte 922 angeordnet. Das hintere Joch 98 ist ein flaches Plattenelement. Das hintere Joch 98 ist aus demselben Grünling wie das zuvor beschriebene Kernstück 1 gebildet oder besteht aus einer laminierten Stahlplatte.
Der Stator 8 umfasst mehrere kreisförmig angeordnete Kernstücke 1, eine auf das erste Element 10 jedes Kernstücks 1 gewickelte Spule 80 und ein Stützelement, das mehrere Kernstücke 1 festhält. Auf eine Darstellung des Stützelements wird verzichtet. Die Kernstücke 1 sind in der Konfiguration des zweiten Elements 20 und des dritten Elements 30 identisch. Das heißt, die Kernstücke 1 weisen den gleichen Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts 211 und des zweiten Vorsprungabschnitts 212 im zweiten Element 20 und den gleichen Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts 311 und des zweiten Vorsprungabschnitts 312 im dritten Element 30 auf. Auch die erste Seitenfläche 24a des ersten Vorsprungabschnitts 211 und die zweite Seitenfläche 24b des zweiten Vorsprungabschnitts 212 im zweiten Element 20 sind nicht mit einer Stufe versehen, wie zuvor beschrieben. Die Spule 80 ist wie in der dritten Ausführungsform beschrieben. Ein Halter hält mehrere Kernstücke 1 so fest, dass die Abstände zwischen den Kernstücken 1 gleichmäßig sind. Dieser Halter verhindert, dass die in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Kernstücke 1 miteinander in Kontakt kommen.
[Funktion und Wirkung]
Die sich drehende Elektromaschine 9 gemäß der fünften Ausführungsform zeichnet sich durch ihre Produktivität aus, da sie einen Stator 8 enthält, der ebenfalls eine hohe Produktivität aufweist, wie die sich drehende Elektromaschine 9 gemäß der vierten Ausführungsform.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung definiert und soll alle Modifikationen innerhalb der entsprechenden Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche umfassen. Zum Beispiel kann die sich drehende Elektromaschine eine solche sein, die einen Rotor und einen Stator umfasst.
Bezugszeichenliste

1: Kernstück
10: Erstes Element
11: Umfangsfläche
12: Außenumfangsfläche
13: Innenumfangsfläche
14a: Erste Seitenfläche
14b: Zweite Seitenfläche
141: Erste parallele Fläche
142: Zweite parallele Fläche
143: Erste geneigte Fläche
20: Zweites Element
21: Vorsprungabschnitt
211: Erster Vorsprungabschnitt
212: Zweiter Vorsprungabschnitt
22: Außenumfangsfläche
23: Innenumfangsfläche
24a: Erste Seitenfläche
24b: Zweite Seitenfläche
240: Stufe
241: Erste parallele Fläche
242: Zweite parallele Fläche
243: Erste geneigte Fläche
244: Vorsprungabschnitt
26: Erste Endfläche
27: Zweite Endfläche
28: Eckabschnitt
30: Drittes Element
31: Vorsprungabschnitt
311: Erster Vorsprungabschnitt
312: Zweiter Vorsprungabschnitt
32: Außenumfangsfläche
33: Innenumfangsfläche
34a: Erste Seitenfläche
34b: Zweite Seitenfläche
341: Erste parallele Fläche
342: Zweite parallele Fläche
343: Erste geneigte Fläche
36: Erste Endfläche
37: Zweite Endfläche
38: Eckabschnitt
5: Form
50: Matrize
50h: Formöffnung
51: Erster Öffnungsabschnitt
511: Erster gerader Abschnitt
512: Zweiter gerader Abschnitt
513: Sich verjüngender Abschnitt
52: Zweiter Öffnungsabschnitt
521: Erster gerader Abschnitt
522: Zweiter gerader Abschnitt
523: Sich verjüngender Abschnitt
53: Dritter Öffnungsabschnitt
531: Erster gerader Abschnitt
532: Zweiter gerader Abschnitt
533: Sich verjüngender Abschnitt
54: Oberer Stempel
541: Erster oberer Stempelabschnitt
541e: Erste untere Endfläche
542: Zweiter oberer Stempelabschnitt
542e: Zweite untere Endfläche
543: Dritter oberer Stempelabschnitt
543e: Dritte untere Endfläche
55: Unterer Stempel
551: Erster unterer Stempelabschnitt
551e: Erste obere Endfläche
552: Zweiter unterer Stempelabschnitt
552e: Zweite obere Endfläche
553: Dritter unterer Stempelabschnitt
553e: Dritte obere Endfläche
7: Stator-Kern
8: Stator
80: Spule
9: Sich drehende Elektromaschine
90: Rotor
91: Drehwelle
92: Gehäuse
921: Zylindrischer Abschnitt;
922: Platte
93: Lager
95: Magnet
98: hinteres Joch
E11, E12, E21, E22, E31, E32: Verlängerte Ebene
Va, Vb: Imaginäre Ebene
V21: Erste imaginäre Ebene
V22: Zweite imaginäre Ebene
θ11, θ21, θ31: Erster Neigungswinkel
θ12, θ22, θ32: Zweiter Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020082831 [0002]

Claims

Kernstück, das kreisförmig angeordnet ist, um einen Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine mit Axialspalt zu bilden, wobei das Kernstück umfasst: ein erstes Element in Form einer Säule, das sich in Axialrichtung des Stator-Kerns erstreckt; ein zweites plattenförmiges Element, das an einer ersten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist; und ein drittes plattenförmiges Element, das an einer zweiten Stirnseite in der Axialrichtung in dem ersten Element angeordnet ist, wobei das erste Element eine Umfangsfläche aufweist, die mit dem zweiten und dem dritten Element verbunden ist, wobei das zweite Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, wobei das dritte Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von der Umfangsfläche des ersten Elements nach außen vorsteht, wobei das erste Element, das zweite Element und das dritte Element aus einem einstückig geformten Grünling gebildet sind.
Kernstück nach Anspruch 1, wobei das erste Element, das zweite Element und das dritte Element jeweils aufweist: eine Außenumfangsfläche, die sich an einer Außenumfangsseite des Stator-Kerns befindet; eine Innenumfangsfläche, die sich an einer Innenumfangsseite des Stator-Kerns befindet; eine erste Seitenfläche, die sich auf einer ersten Richtungsseite einer Umfangsrichtung des Stator-Kerns befindet und mit der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche verbunden ist; und eine zweite Seitenfläche, die sich auf einer zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung des Stator-Kerns befindet und mit der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche verbunden ist, wobei im ersten Element, zweiten Element und dritten Element eine Länge zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in der Außenumfangsfläche größer ist als eine Länge zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche in der Innenumfangsfläche, sowohl die erste Seitenfläche als auch die zweite Seitenfläche im ersten Element, zweiten Element und dritten Element aufweist: eine erste parallele Fläche, die mit der Außenumfangsfläche verbunden ist; eine zweite parallele Fläche, die mit der Innenumfangsfläche verbunden ist; und eine erste geneigte Fläche, die mit der ersten parallelen Fläche und der zweiten parallelen Fläche verbunden ist, und wobei im ersten Element, zweiten Element und dritten Element die erste parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die erste parallele Fläche der zweiten Seitenfläche parallel zueinander sind, die zweite parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die zweite parallele Fläche der zweiten Seitenfläche parallel zueinander sind, und die erste parallele Fläche der ersten Seitenfläche und die zweite parallele Fläche der ersten Seitenfläche parallel zueinander sind.
Kernstück nach Anspruch 2, wobei im ersten Element, zweiten Element und dritten Element ein Winkel, der von einer verlängerten Ebene der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche in der ersten Seitenfläche gebildet wird, größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° ist, und ein Winkel, der von einer verlängerten Ebene der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche in der zweiten Seitenfläche gebildet wird, größer als oder gleich 5° und kleiner als oder gleich 20° ist.
Kernstück nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Vorsprungabschnitt des zweiten Elements und der Vorsprungabschnitt des dritten Elements aufweisen: einen ersten Vorsprungabschnitt, der auf der ersten Richtungsseite der Umfangsrichtung vorsteht; und einen zweiten Vorsprungabschnitt, der auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung vorsteht, ein Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element größer ist als ein Vorsprungbetrag des ersten Vorsprungabschnitts in dem dritten Element, ein Vorsprungbetrag des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element größer ist als ein Vorsprungbetrag des zweiten Vorsprungabschnitts in dem dritten Element, die erste geneigte Fläche des ersten Vorsprungabschnitts im zweiten Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von einer ersten imaginären Ebene nach außen vorsteht, die erste geneigte Fläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element einen Vorsprungabschnitt aufweist, der von einer zweiten imaginären Ebene nach außen vorsteht, die erste imaginäre Ebene eine Ebene ist, die einen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche und einen Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten parallelen Fläche und der Innenumfangsfläche in der ersten Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element verbindet, und die zweite imaginäre Ebene eine Ebene ist, die einen Verbindungsabschnitt zwischen der ersten parallelen Fläche und der ersten geneigten Fläche und einen Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten parallelen Fläche und der Innenumfangsfläche in der zweiten Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element verbindet.
Kernstück nach Anspruch 4, wobei die erste Seitenfläche des ersten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element wenigstens ein Element aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus einer Aussparung oder einem Vorsprung, einer Stufe und einer zweiten geneigten Fläche ausgewählt ist, und die zweite Seitenfläche des zweiten Vorsprungabschnitts in dem zweiten Element wenigstens ein Element aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus einem Vorsprung, der der Aussparung der ersten Seitenfläche entspricht, oder einer Aussparung, die dem Vorsprung der ersten Seitenfläche entspricht, einer Stufe, die der Stufe der ersten Seitenfläche entspricht, und einer zweiten geneigten Fläche, die der zweiten geneigten Fläche der ersten Seitenfläche entspricht, ausgewählt ist.
Kernstück nach Anspruch 4 oder 5, wobei das dritte Element eine erste Endfläche aufweist, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite der dem zweiten Element zugewandten Seite befindet, und die erste Endfläche ist so geformt, dass sie zur gegenüberliegenden Seite hin eine konvexe Form aufweist.
Kernstück nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Außenumfangsfläche des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements jeweils eine gekrümmte Fläche aufweist, die zur Außenumfangsseite hin konvex ist, und die Innenumfangsfläche des ersten Elements, des zweiten Elements und des dritten Elements jeweils eine gekrümmte Fläche aufweist, die zur Innenumfangsseite hin konvex ist.
Kernstück nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei eine erste Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt des zweiten Elements und der Umfangsfläche des ersten Elements und eine zweite Verbindung zwischen dem Vorsprungabschnitt des dritten Elements und der Umfangsfläche des ersten Elements abgerundet sind.
Kernstück nach Anspruch 8, wobei die erste Verbindung und die zweite Verbindung Biegeradien von größer als oder gleich 0,2 mm und kleiner als oder gleich 4,0 mm aufweisen.
Kernstück nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das zweite Element und das dritte Element jeweils eine erste Endfläche aufweisen, die sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Seite befindet, auf der die Elemente einander gegenüberliegen, und in jeweils dem zweiten Element und dritten Element ein Eckabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche und der ersten Endfläche und ein Eckabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche und der ersten Endfläche abgeschrägt sind.
Kernstück nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Gesamtfläche der Außenumfangsfläche im ersten Element, zweiten Element und dritten Element größer als das 1-fache und kleiner oder gleich dem 4-fachen der Gesamtfläche der Innenumfangsfläche in jeweils dem ersten Element, zweiten Element und dritten Element ist.
Kernstück nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei unter den Positionen, die durch Unterteilung des Kernstücks in drei Abschnitte mit einer imaginären Ebene entlang der zweiten parallelen Fläche der ersten Seitenfläche und mit einer imaginären Ebene entlang der zweiten parallelen Fläche der zweiten Seitenfläche erhalten werden, der Unterschied in der relativen Dichte zwischen einer ersten Position auf der ersten Richtungsseite der Umfangsrichtung und einer zweiten Position auf der zweiten Richtungsseite der Umfangsrichtung und einer dritten Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position weniger als oder gleich 5,0 % beträgt.
Kernstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei unter dem ersten Element, dem zweiten Element und dem dritten Element der Unterschied in der relativen Dichte zwischen einem Element mit der größten relativen Dichte und einem Element mit der kleinsten relativen Dichte weniger als oder gleich 5,0 % beträgt.
Kernstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Grünling eine relative Dichte von mehr als oder gleich 85 % aufweist.
Kernstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Grünling aus einer Anhäufung mehrerer beschichteter weichmagnetischer Partikel mit Isolierbeschichtung auf den Oberflächen der weichmagnetischen Partikel gebildet ist, und die weichmagnetischen Partikel Teilchen auf Eisenbasis sind, die aus mindestens einem Metall bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus reinem Eisen, einer Legierung auf Fe-Si-Basis, einer Legierung auf Fe-AI-Basis und einer Legierung auf Fe-Si-AI-Basis besteht.
Stator-Kern einer sich drehenden Elektromaschine vom Axialspalttyp, wobei der Stator-Kern eine Vielzahl von Kernstücken aufweist, die kreisförmig angeordnet sind, wobei jedes der Vielzahl von Kernstücken das Kernstück nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
Stator-Kern nach Anspruch 16, wobei die Längenabweichung zwischen einer Oberfläche an der ersten Stirnseite und einer Oberfläche an der zweiten Stirnseite in Axialrichtung in jedem der Vielzahl von Kernstücken weniger als oder gleich 0,1 mm beträgt.
Stator einer sich drehenden Elektromaschine mit Axialspalt, umfassend: den Stator-Kern nach Anspruch 16 oder 17, und eine Spule, die auf jedem der ersten Elemente des Stator-Kerns angeordnet ist.
Elektromaschine mit Axialspalt, die einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei der Rotor und der Stator so angeordnet sind, dass sie sich in Axialrichtung gegenüberliegen, wobei der Stator der Stator nach Anspruch 18 ist.