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Die Erfindung betrifft einen Motor, der einen Rotor mit eingebetteten Permanentmagneten aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Motors.
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Wenn Permanentmagneten vom gesinterten Typ bei einem Motor mit eingebetteten Permanentmagneten verwendet werden, dann wird der Motor mit einem Verfahren hergestellt, bei dem Permanentmagneten in Schlitze eingesetzt werden, die in einem Läuferkern ausgebildet sind, und die Lücken oder Spalten, die durch Fehler in ihrer Form hervorgerufen werden, mit einem Füllmittel und/oder einem Bindemittel ausgefüllt werden; weiterhin wird ein Verfahren zum Fixieren der Permanentmagneten an dem Läuferkern verwendet, wobei mechanische Verbindungsmethoden eingesetzt werden, die Schrauben und Muttern verwenden, oder aber andere Verbindungsmethoden. Bei all diesen Verfahren treten aber nachteilige Faktoren bei der Herstellung der Permanentmagneten und der Verbesserung der Produktivität bei der Montage der Motoren auf.
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In einem Falle, in welchem die Permanentmagneten mit einem Einsetzverfahren hergestellt werden, bei dem ein pulverförmiges Material von Permanentmagneten eingespritzt wird, ist es erforderlich, den Rotor mit einer hohen Temperatur von 500°C oder mehr für eine lange Zeitdauer zu beaufschlagen. Dabei treten die Probleme auf, dass die Kosten der Ausrüstung hoch werden, dass die Zuverlässigkeit durch das Auftreten von Restspannungen und Deformationen verringert wird, was durch das Aufbringen von Wärme auf den Rotor hervorgerufen wird, und so weiter.
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14 zeigt einen Stand der Technik gemäß der
JP H10-112 946 A , um derartige Probleme zu lösen, wobei eine Struktur eines Läufers eines bürstenlosen Gleichstrommotors von dem Typ angegeben ist, bei dem Permanentmagneten eingebettet sind. Gemäß der Anordnung in
14 werden Permanentmagneten, die hergestellt werden, indem man Magnetpulver, das eine harte magnetische Phase und weiche magnetische Phase hat, mit einem Harz bindet, in Schlitze
2 eingesetzt, die an vier Positionen in einem Läuferkern
1 ausgebildet sind. Danach werden die Permanentmagneten an dem Läuferkern
1 befestigt, entweder durch Klebemittel oder durch mechanische Verbindungseinrichtungen unter Verwendung von Schrauben und Muttern.
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Dabei trat jedoch das Problem auf, dass Ausfälle oder Fehler auftraten, hervorgerufen durch Abschälen, Ausbrüche und dergleichen bei den Permanentmagneten, und zwar während des Betriebes mit hoher Drehzahl über einen langen Zeitraum, auch wenn derartige Verbindungsverfahren verwendet wurden.
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Aus der
DE 42 40 995 A1 ist ein Permanentmagnetrotor bekannt, der einen laminierten, zylindrischen Rotorkörper aus ferromagnetischem Material aufweist, bei dem zur Vereinfachung der Fertigung die Permanentmagnete von in Nuten im Rotorkörper eingegossenem oder eingespritztem Magnetmaterial gebildet ist. Um eine ausreichend hohe Magnetisierung des Magnetmaterials in den zur Verfügung stehenden Magnetisierungseinrichtungen sicherzustellen, sind die Nuten im Querschnitt etwa T-förmig ausgebildet, wobei der radial ausgerichtete Mittelteil am Rotorumfang mündet und der Querteil zur Rotorachse hin liegt. Die quer zum T-Mittelteil verlaufenden Querflanken sind dort kreisbogenförmig mit in der Rotorachse liegendem Krümmungsmittelpunkt gekrümmt und die radialen Abmessungen von T-Mittelteil und T-Querteil annähernd gleich groß bemessen.
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Aus der
EP 0 569 594 A1 ist ein Läuferkern für einen Rotor bekannt, bei dem der Rotor eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist, die insgesamt in drei Gruppen eingeteilt sind, wobei diese Gruppen in ihrer Axialanordnung gegeneinander versetzt sind.
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Aus der
EP 0 333 869 A1 ist ein Rotor für einen Elektromotor bekannt, wobei dieser Rotor aus mehreren Einheits-Rotorelementen aufgebaut ist. Die Einheits-Rotorelemente sind dort in Längsrichtung unterteilt und nebeneinander gegeneinander versetzt angeordnet.
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Aus der
WO 98/40 952 A1 ist ein Rotorkern bekannt, in welchem eine Vielzahl von Kernblechen auf einer Rotorwelle aufeinandergeschichtet und eine Vielzahl von Schlitzen sowie eine Vielzahl von Streifen abwechselnd in radialer Richtung jedes der Kernbleche angeordnet sind, um so einem Mittelpunkt jedes der Kernbleche derart konvex gegenüber zu stehen, dass ein äußerer peripherer Rand zwischen einer äußeren peripheren Kante jedes der Kernbleche und jedem der gegenüberliegenden Enden jedes der Schlitze gebildet ist. Dabei ist ein Beanspruchungskonzentrationsbereich ausgebildet, welcher an einem Bereich des äußeren peripheren Randes vorgesehen ist und eine Breite aufweist, die größer als die der verbleibenden Bereiche des äußeren peripheren Randes ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme bei herkömmlichen Motoren und Läufern zu überwinden und einen Motor mit eingebetteten Permanentmagneten anzugeben, der in der Weise hergestellt werden kann, dass die Zeit zur Herstellung der Permanentmagneten mit hoher Produktivität verkürzt werden kann, wenn die Magneten in den Motor eingebaut werden, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Motors anzugeben.
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Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Motor mit eingebetteten Permanentmagneten angegeben, der folgendes aufweist:
einen Läuferkern aus einem magnetisierbaren Material und Permanentmagneten, die gebildet sind durch Einspritzen von Bindemagneten in Schlitze, die für jeden Pol des Läuferkernes ausgebildet sind,
wobei ein Läufer des Motors mit eingebetteten Permanentmagneten den Läuferkern und die Permanentmagneten aufweist, und
wobei die Permanentmagneten in das Innere des Läufers eingebettet sind,
die Bindemagneten durch dichtes Einbringen eines pulverförmigen Materials von Permanentmagneten in ein Harz hergestellt sind, wobei Brücken vorgesehen sind zum Trennen der Schlitze in Längsrichtung,
wobei der Läuferkern gebildet ist durch Aufeinanderstapeln von Läuferkernblöcken, hergestellt durch Aufeinanderschichten von einer Vielzahl von Läuferblechplatten in der axialen Richtung des Läuferkernes,
wobei die Läuferblechplatten aus einer Vielzahl von magnetisierbaren Materialien gebildet sind,
und wobei jeder der Läuferkernblöcke unabhängig mit eingebetteten Permanentmagneten versehen ist,
wobei Abstandshalter, die jeweils als dünne Schicht der Bindemagneten ausgebildet sind, jeweils an beiden endseitigen Oberflächen der Läuferkernblöcke in der axialen Richtung ausgebildet sind,
wobei die Abstandshalter wechselseitig komplementäre Gestalten von Aussparungen und Vorsprüngen aufweisen,
und wobei die Läuferkernblöcke derart aufeinandergestapelt sind, daß die Aussparungen und Vorsprünge der Abstandshalter in benachbarten Läuferkernblöcken miteinander in Eingriff stehen.
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Bei einer speziellen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das Harz ein thermoplastisches Harz; bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das Harz ein hitzehärtbares Harz.
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Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Motors angegeben, der eine Struktur besitzt, bei der Permanentmagneten in das Innere eines Läufers eingebettet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Fluidisieren von Bindemagneten durch Erhitzen, wobei die Bindemagneten gebildet werden durch dichtes Einbringen eines pulverförmigen Materials von Permanentmagneten in ein thermoplastisches Harz, das eine Schmelzflußrate von 0,3 m3/s oder mehr unter Testbedingungen bei einer Temperatur von 300°C, einer Belastung von 196,133 N einem Innendurchmesser der Düse von 1,0 mm und einer Dicke der Düse von 1,0 mm gemäß der Norm JISK7210 aufweist,
Einspritzen der fluidisierten Bindemagneten in Schlitze, die in einem Läuferkern für jeden Pol des Läuferkernes vorgesehen sind, und
Aushärten der eingespritzten Bindemagneten,
wobei zumindest während des Einspritzens der fluidisierten Bindemagneten in die Schlitze in Längsrichtung der Schlitze Stifte in Abständen zueinander eingesetzt sind,
wobei der Läuferkern gebildet ist durch Aufeinanderstapeln von Läuferkernblöcken, hergestellt durch Aufeinanderschichten von einer Vielzahl von Läuferblechplatten in der axialen Richtung des Läuferkernes,
wobei Abstandshalter jeweils als dünne Schicht der Bindemagneten an beiden endseitigen Oberflächen der Läuferkernblöcke in der axialen Richtung ausgebildet werden, wenn die Bindemagneten in den Schlitzen gebildet werden.
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Gemäß einer anderen Version zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Motors angegeben, der eine Struktur aufweist, bei der Permanentmagneten in das Innere eines Läufers eingebettet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einspritzen von Bindemagneten, die hergestellt werden durch dichtes Einbringen eines pulverförmigen Materials von Permanentmagneten in ein hitzehärtbares Harz, wobei das hitzehärtbare Harz eine Viskosität von 1000 cP bis 10000 cP bei einer Temperatur von 25°C hat, in Schlitze, die in einem Läuferkern für jeden Pol des Läuferkernes ausgebildet sind, und Aushärten der eingespritzten Bindemagneten,
wobei zumindest während des Einspritzens der Bindemagneten in die Schlitze in Längsrichtung der Schlitze Stifte in Abständen zueinander eingesetzt sind,
wobei der Läuferkern gebildet ist durch Aufeinanderstapeln von Läuferkernblöcken, hergestellt durch Aufeinanderschichten von einer Vielzahl von Läuferblechplatten in der axialen Richtung des Läuferkernes,
wobei Abstandshalter jeweils als dünne Schicht der Bindemagneten an beiden endseitigen Oberflächen der Läuferkernblöcke in der axialen Richtung ausgebildet werden, wenn die Bindemagneten in den Schlitzen gebildet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
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1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer Läuferanordnung eines Motors mit eingebetteten Magneten;
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2 einen Graph zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen rheologischen Eigenschaften der Bindemagneten, hergestellt aus einer thermoplastischen Polymermatrix, und einer Füllrate der Bindemagnete in Schlitze;
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3 einen Graph zur Erläuterung des Zusammenhanges zwischen rheologischen Eigenschaften der Bindemagneten, hergestellt aus einer hitzehärtbaren Polymermatrix, und einer Füllrate der Bindemagnete in Schlitze;
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4 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung der Anordnung von Schlitzen;
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5 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einspritzen von Bindemagneten;
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5 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung einer Variation der Anordnung von Permanentmagneten;
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7 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung einer anderen Variation der Anordnung von Permanentmagneten;
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8 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung einer weiteren Variation der Anordnung von Permanentmagneten;
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9 eine Draufsicht einer Läuferanordnung zur Erläuterung einer weiteren Variation der Anordnung von Permanentmagneten;
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10 eine perspektivische Darstellung der Läuferanordnung zur Erläuterung einer Struktur mit versetztem Läuferkern;
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11 eine perspektivische Darstellung einer Läuferanordnung zur Erläuterung einer anderen Struktur eines versetzten Läuferkernes;
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12 eine perspektivische Darstellung einer Läuferanordnung eines Motors mit eingebetteten Magneten gemäß der Erfindung;
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13 eine perspektivische Darstellung von Kernblöcken zur Erläuterung von überlappenden Oberflächen der Kernblöcke einer Läuferanordnung gemäß der Erfindung; und in
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14 eine schematische Darstellung einer Struktur eines Läufers bei einem herkömmlichen Motor mit eingebetteten Magneten.
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Eine detaillierte Erläuterung von diversen Ausführungsformen folgt nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 14, wobei die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder ähnlichen Teile verwendet werden und eine erneute Beschreibung dieser Teile weggelassen wird. In ähnlicher Weise werden in der Beschreibung der Ausführungsformen solche Teile, die sich mit denen von vorhergehenden Ausführungsformen überschneiden, weggelassen.
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1. Beispielhafte Ausführungsform
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Läuferanordnung eines Motors, in den Magneten mit vier Polen eingebettet sind, die eine erste beispielhafte Ausführungsform bildet. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Läuferkern bzw. ein aus elektromagnetischem Stahl gefertigtes Läuferblechpaket, in dem eine Vielzahl von Schlitzen 11 und eine Vielzahl von Kraftlinienwegen 12 in der Richtung des Zentrums des Läuferblechpaketes geformt sind, die eine geplante Anordnung besitzen. Die gebogene Führung der Schlitze 11 und Kraftlinienwege 12 ist schematisch in 1 dargestellt, Variationen davon ergeben sich beispielsweise aus 4 und 5 sowie anderen Figuren der Zeichnungen.
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In 1 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem neun Streifen oder Bereiche von Schlitzen 11 und acht Streifen oder Bereiche von Kraftlinienwegen 12 verwendet werden. Magneten, die aus einer Polymermatrix hergestellt sind, in der pulverförmiges Material von Permanentmagneten 2 darin verteilt vorgesehen ist, nachstehend als Bindemagneten 2 (bond magnet) bezeichnet, sind in die Schlitze 11 eingebettet.
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Die Vielzahl von Schichten aus Permanentmagneten, die in jedem Pol vorgesehen sind, beeinflusst die Eigenschaften der Bindemagneten, die zum Einbetten verwendet werden, sowie die Verteilung des Magnetflusses in Luftspalten. Es ist daher erforderlich, in geeigneter Weise die Anzahl der Schlitze 11 und die Anzahl der Kraftlinienwege 12 zu bestimmen, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu verwendenden Bindemagnete und dem Leistungsvermögen eines gewünschten Motors, in den Magneten eingebettet sind, wobei 1 eine von solchen Ausführungsformen zeigt.
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Der Durchmesser des Läuferblechpaketes 1 beträgt 60 mm, und es wird gebildet durch Aufeinanderschichten von dreißig Läuferblechplatten, die aus einer Siliziumstahlplatte mit einer Dicke von 0,35 mm mit einer vorgegebenen Form ausgestanzt sind, wobei jede der Läuferblechplatten mit neun Schlitzen ausgebildet ist, die eine Breite von 0,5 mm in gleichen Abständen von 0,5 mm für die Anzahl der Pole, d. h. vier Gruppen, aufweisen. Die Bindemagneten 2 werden unter einem Druck von 9806,65 N/cm2 (1000 kg-f/cm2) mit einer Geschwindigkeit oder Rate von 35 cm3/s nach einer Erhitzung auf 170°C, bei der sie fluidisiert werden, in eine an einer Spritzgußvorrichtung angebrachte Form gefüllt.
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In diese Form wird das Läuferblechpaket 1 eingesetzt, wobei die Bindemagneten aus der Polymermatrix aus Nylon 12 hergestellt werden und das pulverförmige Material der Permanentmagneten Ferritpulver ist. Magneten zum Orientieren werden in der Form angeordnet, und die Magneten zum Orientieren werden gleichzeitig mit der Herstellung der Bindemagneten magnetisiert.
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2 ist ein Graph zur Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Schmelzflussrate, die rheologische Eigenschaften der Bindemagnete angibt, und einer Füllrate der Bindemagnete in einen Innenraum der Schlitze 11 zu dem Zeitpunkt der Herstellung der Läuferanordnung, wobei die Bindemagneten verwendet werden, die aus einer Vielzahl von thermoplastischen, verschiedene Viskositäten aufweisenden Polymermatrizen hergestellt sind, wie es im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist.
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Eigenschaften des Füllens der Bindemagneten in die Schlitze werden mit der Schmelzflussrate oder dem MFR-Wert ausgewertet, und zwar bei Testbedingungen mit einer Temperatur von 300°C, einer Belastung von 196,133 N (20 kg-f), einem Düsendurchmesser von 1,0 mm, und einer Düsendicke bzw. Düsenlänge von 1,0 mm, entsprechend der Norm JISK7210. Wenn der MFR-Wert der Bindemagneten 0,3 cm3/s oder höher ist, wird die Füllrate der Bindemagneten in den Innenraum der Schlitze im wesentlichen 100%. Wenn jedoch der MFR-Wert kleiner als 0,3 cm3/s ist, fällt die Füllrate abrupt ab.
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Es wird angenommen, dass die Beziehung zwischen dem MFR-Wert und der Füllrate der Bindemagneten kaum von den Typen und Inhaltsstoffen der Polymermatrizen und der Pulvermaterialien der Permanentmagneten abhängt. Deshalb ist es bevorzugt, dass der MFR-Wert der Bindemagneten, die in die Spalten gefüllt werden, 0,3 cm3/s oder höher ist.
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Es ist auch möglich, ein hitzehärtbares Harz als Polymermatrix zu verwenden. 3 zeigt einen Graphen, der sich auf Bindemagneten bezieht, die eine Vielzahl von hitzehärtbaren, verschiedene Viskositäten aufweisenden Polymermatrizen verwenden, und zwar entsprechend 2. Die Füllrate von Bindemagneten in den Innenraum der Schlitze ist im wesentlichen 100%, wenn die Viskosität 10000 cP oder kleiner ist. Wenn die Viskosität größer als 10000 cP ist, wird die Füllrate abrupt niedriger.
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Die untere Grenze der Viskosität sollte bei ungefähr 1000 cP liegen, und zwar mit Rücksicht auf die Stabilität der Verteilung von Partikeln des Pulvermaterials der Permanentmagneten in der Polymermatrix und Leckagen aus der Form zu dem Zeitpunkt des Einfüllens in die Schlitze. Deshalb ist es wünschenswert, dass die Viskosität eines Bindemagneten in einem Bereich von 1000 cP bis 10000 cP bei einer Temperatur von 25°C liegt.
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Die Materialien des Permanentmagneten können Ferritpulver oder Pulver eines Neodymium-Systems oder Samarium-Kobalt-Systems sein. Die Polymermatrix kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Hitzebeständigkeitstoleranz eines Motors gewählt werden, wobei das oben erwähnte Nylon, Polyphenylensulfid (PPS), Ethylen-Ethylacrylat (EEA) oder dergleichen als thermoplastisches Harz benutzt wird, und Epoxy, Polyimid oder dergleichen als hitzehärtbares Harz benutzt wird.
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Bei geeigneter Auswahl des Pulvermaterials des Permanentmagneten und der Polymermatrix ist es möglich, die Bindemagneten, die extrem variable Eigenschaften besitzen, in das Läuferblechpaket des Motors einzubetten, in den Magneten eingebettet sind.
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Bei der in 1 dargestellten Läuferanordnung sind die Bindemagneten 2 eingebettet durch Verbinden von benachbarten Polen mittels durchgehender Schlitze 11. Es ist auch möglich, die Schlitze 11 in geeigneter Weise zu trennen, indem man Brücken 13 bildet, wie in 4 dargestellt ist. Dies dient dazu, Deformationen der Kraftlinienwege 12 zu vermeiden, die Barrieren zwischen den Schlitzen 11 sind, was verursacht wird durch Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Läuferanordnung und einen Druckunterschied der Bindemagneten zwischen den Schlitzen zum Zeitpunkt des Einspritzens der Bindemagneten 2 in die Schlitze 11 unter hohem Druck.
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Ferner ist es möglich, eine Ausführungsform zu benutzen, bei der die Schlitze sich in eine Außenumfangsfläche des Läuferblechpaketes öffnen, um zu verhindern, dass magnetische Streupfade um den Außenumfang des Läuferblechpaketes herum auftreten. 4 zeigt nur ein Beispiel zum Trennen der Schlitze, und deshalb versteht es sich von selbst, dass das Vorgehen nicht auf das in 4 dargestellte Beispiel beschränkt ist. Um die Deformation von Kraftlinienwegen zu vermeiden, die Barrieren zwischen den Schlitzen 11 sind, die zum Zeitpunkt des Einspritzens der Bindemagnete 2 verursacht werden, ist es möglich, die Bindemagneten in einem Zustand einzuspritzen, in welchem Stifte 3 in Längsrichtung der Schlitze in geeigneten Abständen eingesetzt werden, wie es in 5 dargestellt ist. Die Stifte 3 werden an der Form zum Herstellen der Bindemagneten oder an Vorsprüngen oder Aussparungen befestigt, die ordnungsgemäß in den Schlitzen an Positionen zum Befestigen der Stifte angeordnet sind.
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Die Stifte 3 können nach dem Härten der Bindemagneten entfernt werden, oder aber beibehalten werden, ohne sie zu entfernen. In einem Falle, in welchem die Stifte 3 belassen werden, ohne sie zu entfernen, ist es bevorzugt, ein nicht-magnetisierbares Material zu verwenden. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die magnetischen Eigenschaften zu verbessern, weil magnetische Streupfade nicht vorhanden sind, die durch die Brükken 13 gebildet werden, welche bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Trennen der Schlitze vorgesehen sind. Weiterhin ist es möglich, das Verfahren zum Trennen der Schlitze mit dem Verfahren zum Einsetzen der Stifte zu kombinieren.
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Mit einer Konstruktion der oben beschriebenen Art ist es möglich, in beliebiger Weise die Gestalten von Permanentmagneten zu bestimmen, und zwar im Vergleich mit einem herkömmlichen Motor, in den Magneten eingebettet sind. Insbesondere ist es leicht, den Magneten dünn auszubilden.
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Die Bindemagneten 2 werden von den Orientierungsmagneten magnetisiert, die an der Form zu dem Zeitpunkt des Aushärtens nach dem Einspritzen angeordnet sind. Daraufhin werden die Bindemagneten 2 einmal entmagnetisiert, nachdem das Aushärten beendet ist, und später wieder magnetisiert. Es versteht sich von selbst, dass die Verbindungsmagenten 2 nach dem Aushärten magnetisiert werden, ohne eine Magnetisierung durch die Orientierungsmagneten zu verwenden. Zur Magnetisierung kann eine Magnetisierungseinrichtung verwendet werden, die pulsierende magnetische Felder oder dergleichen verwendet.
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Obwohl vorstehend ein Fall beschrieben worden ist, in welchem neun Schlitze 11 und acht Kraftlinienwege 12 verwendet werden, können die Gestalten der Permanentmagneten beliebig bestimmt werden, da ein ausreichender Freiheitsgrad bei der Herstellung der Bindemagneten gegeben ist. Die 6 bis 9 zeigen Variationen der Anordnung von Permanentmagneten. Die Anordnungsmuster von Permanentmagneten sind jedoch nur Beispiele. Da die Permanentmagneten zum Zeitpunkt des Aushärtens fest mit dem Läuferblechpaket in Kontakt stehen, ist es nicht erforderlich, die Permanentmagneten zu befestigen, indem man Bindemittel und/oder Füllstoffe oder mechanische Befestigungseinrichtungen, wie z. B. Schrauben und Muttern, zur Befestigung verwendet.
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Obwohl die Läuferblechplatten bei dem obigen Beispiel durch Ausstanzen aus einer Siliziumstahlplatte hergestellt werden, versteht es sich von selbst, dass insofern keine Einschränkung vorliegt. Beispielsweise können die Läuferblechplatten eine blockähnliche Gestalt haben und aus einem magnetisierbaren Material mit einem geeigneten Verfahren, wie z. B. Ätzen, integral geformt sein.
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2. Beispielhafte Ausführungsform
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10 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Läuferanordnung eines Motors mit eingebetteten Magneten gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform. In 10 bezeichnet das Bezugszeichen 14 Markierungen, welche Zwischenpositionen einer Gruppe von Schlitzen angeben, wobei die Markierungen Positionen angeben, die gemeinsam für geschichtete Läuferblechplatten vorhanden sind. In 10 ist ein Verfahren zur Realisierung eines ”versetzten” Kernes oder Läuferblechpaketes angedeutet, mit dem beabsichtigt ist, zu verhindern, dass Schwankungen des Ausgangsdrehmomentes sowie Geräusche durch höhere harmonische Schwingungen auftreten, wobei die Schwankungen und Geräusche in Abhängigkeit von Kombinationen von Abständen von Spulenspalten, die in dem Innendurchmesser einer Ständeranordnung vorgesehen sind, und von Abständen zwischen Magnetpolen an dem Außenumfang der Läuferanordnung verursacht werden.
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Die Markierungen 14 an den Läuferblechplatten oder Kernplatten, welche die Läuferanordnung bilden, sind nacheinander in der Drehrichtung verschoben oder versetzt, wenn diese Läuferblechplatten oder Kernplatten aufeinandergeschichtet werden. In ähnlicher Weise wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, wird das Läuferblechpaket 1 gebildet, indem man die Läuferblechplatten aufeinanderschichtet, während sie nacheinander in der Drehrichtung verschoben bzw. versetzt werden, wobei Bindemagneten 2 in ihre Schlitze eingesetzt sind.
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Es ist zweckmäßig, den Abstand bzw. die Abweichung 5 zwischen den Läuferblechplatten halb so groß wie die Breite der Schlitze 11 oder kleiner zu machen, so dass die Bindemagneten gleichmäßig in die Schlitze eingespritzt werden. Die oben erwähnten Markierungen 14 werden verwendet, um die Beschreibung zu erleichtern. Sie sind daher für die Läuferblechplatten nicht erforderlich. Es versteht sich von selbst, dass Aussparungen mit einer nutförmigen oder kerbenförmigen Gestalt in dem Außenumfang der Läuferblechplatten oder Kernplatten anstelle der Markierungen 14 verwendet werden können, um beispielsweise dem Zweck der Ausrichtung der Läuferblechplatten oder Kernplatten zu dienen.
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Ein anderes Verfahren zum Realisieren eines versetzten Kernes oder Läuferblechpaketes wird nachstehend unter Bezugnahme auf 11 erläutert.
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Es werden Sätze von Läuferblechblöcken aufeinandergeschichtet, die erhalten werden, indem man die Höhe des Läuferblechpaketes mit einer vorgegebenen Anzahl aufteilt. Bindemagneten 2 werden in die Schlitze von jedem der Sätze von Läuferblechblöcken 1a in gleicher Weise eingebettet, wie es im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Die Sätze von Läuferblechblöcken 1a werden aufeinandergestapelt, wobei die jeweiligen Markierungen 14 der Sätze von Läuferblechblöcken 1a in ihrer Drehrichtung verschoben werden, um dadurch eine Läuferblechanordnung zu bilden.
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Wenn man die Läuferblechanordnung in einer derartigen Weise ausbildet, ist es möglich, den Wert des versetzten Läuferblechpaketes unabhängig von den Intervallen der Schlitze zu erhalten. Da außerdem die Bindemagneten 2 eingesetzt werden, nachdem die Höhe des geschichteten Läuferblechpaketes unterteilt worden ist, kann der Druck zum Einspritzen der Bindemagneten 2 in die Schlitze 11 niedrig sein; dadurch werden Kraftlinienwege 12, die Barrieren zwischen den Schlitzen 11 bilden, kaum deformiert.
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Ausführungsform gemäß der Erfindung
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12 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Läuferanordnung für einen Motor mit eingebetteten Magneten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 13 zeigt eine perspektivische Darstellung von Läuferblechblöcken 1a eines Läuferblechpaketes um die überlappenden Oberflächen der Läuferblechblöcke 1a darzustellen. In den 12 und 13 bezeichnet das Bezugszeichen 21 dazwischengesetzte Stücke oder Abstandshalter, die zwischen den einander überlappenden Oberflächen der Läuferblechblöcke 1a gebildet sind. Die Bezugszeichen 21a und 21b bezeichnen dazwischengesetzte Stücke, die jeweils auf zwei Oberflächen angeordnet sind, die zur Überlappung vorgesehen sind, wobei die zwischengesetzten Stücke 21a und 21b die gleich Dicke und komplementäre Gestalten haben, wobei jede der Aussparungen bei jedem der entsprechenden Vorsprünge invertiert ist.
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Wenn die Aussparungen und Vorsprünge wechselseitig zwischen den dazwischengesetzten Stücken 21a und 21b ineinandergreifen, dann ist die Positionsrelation zwischen den Schlitzen und den dazwischengesetzten Stücken 21a oder 21b so eingestellt, dass die Schlitze 11 in einer geraden Linie über die gesamte Höhe der geschichteten Läuferblechanordnung angeordnet ist oder das versetzte Läuferblechpaket in einer ähnlichen Weise ausgebildet ist, wie es im Zusammenhang mit 9 beschrieben worden ist.
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Wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, ist es erforderlich, eine Einrichtung zum Spritzformen oder dergleichen zu verwenden, um durch Einspritzen Bindemagneten 2 in die Schlitze 11 einzufüllen. Um die Bindemagneten 2 in die Schlitze 11 einzufüllen, ist es erforderlich, einen Strömungsweg der Bindemagneten 2 in einen Bereich der Form vorzusehen, um die Bindemagneten gegenüber den überlappenden Oberflächen des Läuferblechblockes zu bilden.
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Indem man die Gestalt des Strömungsweges invers bezüglich der dazwischengesetzten Stücke 21a oder 21b ausbildet, werden die dazwischengesetzten Stücke 21a und 21b vervollständigt, wenn die Bindemagneten 2 in den Schlitzen 11 gebildet werden. Die Dicke der dazwischengesetzten Stücke 21 muß notwendigerweise klein genug sein, um das Verhältnis der gesamten Dicke der Läuferblechplatten zu der aufgeschichteten Höhe der Läuferanordnung beizubehalten, d. h. eine Besetzungsrate der Läuferblechplatten ohne wesentliche Verringerung.
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Mit einer Konstruktion der oben beschriebenen Art ist es möglich, einen Vorgang zum Entfernen von Graten an den überlappenden Oberflächen nach dem Formen der Bindemagneten wegzulassen, und es wird einfacher, eine Drehrichtung bei dem Vorgang des Überlappens der Läuferblechblöcke einzuhalten, so dass die Produktivität verbessert wird.
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Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Motor mit eingebetteten Permanentmagneten mit einer Gestalt mit extrem hohem Freiheitsgrad realisiert werden kann; dabei ist es nicht erforderlich, die Permanentmagneten durch Befestigen zu fixieren, indem man ein Bindemittel und/oder einen Füllstoff verwendet oder indem man eine mechanische Verbindungseinrichtung, wie z. B. Schrauben und Muttern verwendet, da die Permanentmagneten nach dem Aushärten in fester Kontakt mit dem Läuferblechpaket stehen.
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Ein zweiter Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Bindemagneten mit extrem variablen Eigenschaften in ein Läuferblechpaket bei einem Motor eingebettet werden können, der eingebettete Magneten aufweist.
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Ein dritter Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Bindemagneten eingebettet werden können, indem man die Schichthöhen des Läuferblechpaketes unterteilt; der Druck beim Einspritzen der Bindemagneten in die Schlitze kann klein sein; die magnetischen Kraftlinienpfade, die Barrieren zwischen den Schlitzen bilden, werden kaum verformt; und eine bevorzugte Ausführungsform mit versetztem Kern oder Läuferblechpaket kann realisiert werden, indem man nacheinander Phasen von Läuferblechblöcken in ihrer Drehrichtung versetzt, wenn derartige Läuferblechblöcke in der axialen Richtung aufeinander gestapelt werden.
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Ein vierter Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Vorgang zum Entfernen von Graten weggelassen werden kann und dass die Ausrichtung in der Drehrichtung des Läuferblechblockes bei dem Vorgang des überlappenden Anordnens der Läuferblechblöcke einfach wird, so dass die Produktivität verbessert wird.
