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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer einer rotierenden elektrischen
Maschine, insbesondere einen Läufer
einer rotierenden, elektrischen Maschine mit Kommutator, und ein
Verfahren zur Herstellung des Läufers.
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Zu
den globalen Umweltthemen gehört
seit einigen Jahren die infolge eines Anstiegs von Kohlendioxid
in der Luft hervorgerufene globale Erwärmung. Bei Fahrzeugen wird
man den Anforderungen an eine Reduktionen in Größe und Gewicht zur Verbesserung
der Kraftstoffeffizienz eindeutig gerecht, denn tatsächlich ist
die Menge der eingesetzten Materialien entsprechend einer Verbesserung
der Ausbeute der für
Produkte verwendeten Rohstoffe reduziert worden. Somit kann die
Menge während
eines Fertigungsprozesses der Produkte erzeugte Menge an Kohlendioxid
reduziert.
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Weil
der Produktionsaufwand von Fahrzeugteilen groß ist, wird die Entstehung
von Kohlendioxid weitgehend reduziert, indem man versucht, einer
Reduktion in Größe und Gewicht
der Teile und einer Verbesserung der Ausbeute gerecht zu werden.
Bei einem Fahrzeugstarter z. B., der zu den elektromagnetischen
Vorrichtungen gehört,
weist ein Startermotor ein verhältnismäßig schweres
Gewicht auf. Durch die Größen- und Gewichtsreduktion
und die Verbesserung der Materialausbeute des Startermotors wird zur
Reduktion des Kohlendioxids beigetragen. Bisher ist man also der
Größen- und
Gewichtseinsparung des Startermotors erfolgreich gerecht worden.
Doch hat sich bei der Verbesserung der Ausbeute bisher noch kein
ausreichender Erfolg gezeigt.
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Im
Allgemeinen wird ein Gleichstrom-Kommutierungsmotor für den Startermotor
verwendet. Die Ausbeute eines Läuferkerns
ist im Startermotor sehr gering. Herkömmlicherweise ist der Läuferkern aus
einem Stapel von dünnen
Stahlblechen gebildet. Das Blech wird durch Stanzen eines viereckigen Stahlblechs
mit einer vorbestimmten Abmessung erzeugt. Wenn der runde Läufer aus
dem viereckigen Stahlblech gebildet ist, beträgt die Ausbeute π/4, und es
werden tatsächlich
näherungsweise
40 % bis 50 % des Materials verworfen.
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In
der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP B2-61-11065 ist beispielsweise
ein Fertigungsverfahren für
einen Läufer
einer rotierenden elektrischen Maschine zum Verbessern der Ausbeute
des Blechs vorgeschlagen. Im Allgemeinen wird ein Ständer der rotierenden
elektrischen Maschine, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist,
insbesondere ein Ständerkern
einer elektrischen Maschine mit Drehfeld, durch schraubenlinienförmiges Wickeln
eins Blechs in Form eines Riemens erzeugt. In der JP-B2-61-11065 wird dieses
Verfahren angewendet, um den Läuferkern
einer rotierenden elektrischen Maschine herzustellen. Insbesondere
ist das Riemenblech für
den Läuferkern
in Form eines Kamms ausgebildet und weist lange Zähne auf.
Das Riemenblech ist aus einem Basismetallblech gefertigt. In dem
Basismetallblech liegen zwei Riemenbleche einander gegenüber und
sind so angeordnet, dass die Zähne
eines ersten Blechs mit den Zähnen
eines zweiten Blechs ineinander greifen. Der Läuferkern wird durch schraubenlinienförmiges Wickeln
von entweder dem ersten oder dem zweiten Blech hergestellt.
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An
den Enden der Zähne
sind Kerben ausgebildet. Die Riemenbleche sind in dem Basismetallblech
derart angeordnet, dass die Zähen
einander gegenüberliegen.
Das heißt,
dass die Kerben des ersten Blechs nicht mit den Kerben des zweiten Blechs
zusammenpassen. Folglich wird das Material um die Kerben herum verworfen.
Somit gestaltet es sich schwierig, einen Materialausschuss vollständig zu
reduzieren. Auch in einem für
die Herstellung eines Kerns verwendeten Riemenblech, in dem die Seitenwände der
Zähne,
die die Schlitze begrenzen bzw. definieren, parallel sind, oder
bei einem Kern mit einer großen
Anzahl von Schlitzen, wie z. B. einem Läuferkern eines Starters, insbesondere
eines Magnettyps, gestaltet es sich schwierig, zwei Riemenbleche
in dem Basismetallblech so anzuordnen, dass die Zähne des
ersten Blechs mit den Zähnen
des zweiten Blechs in Eingriff stehen.
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10 zeigt
ein Beispiel eines Basismetallblechs für einen Läuferkern eines Starters. In
dem Basisblech sind zwei Bleche derart angeordnet, dass die Zähne einander
gegenüberliegen.
Jedes Blech ist, wie in 11 gezeigt
ist, schraubenlinienförmig gewickelt.
Die Zähne
des ersten Blechs befinden sich nicht mit den Zähnen des zweiten Blechs in
Eingriff. Daher gestaltet es sich schwierig, bei diesem Verfahren
die Ausbeute zu verbessern. Dementsprechend werden die Bleche, die
in 10 gezeigt sind, nicht weithin verwendet. Zudem
ist es bei dem in JP-B2-61-11065 verwendeten Blech schwierig, dieses
Blech schraubenlinienförmig
zu wickeln, da die auf der Seite gegenüber den Zähnen gebildeten Vorsprünge kurz
sind.
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In
der Druckschrift
JP
02 023048 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenkerns
für eine elektrische
Maschine offenbart, wobei ein längliches magnetisches
Platinenelement, das zu einer Blattfeder gewickelt ist, an einer
Seite durch eine Presse gestanzt wird, wodurch ein kontinuierlicher
Zahnbereich gebildet wird. Das Platinenelement, das mit diesem Zahnbereich
ausgebildet ist, wird durch eine Biegemaschine nach außen oder
innen gebogen und zu einem Kern laminiert. Durch Wickeln des Platinenelements
nach außerhalb
wird ein Läuferkern
gebildet, wohingegen durch Wickeln des Platinenelements nach innen
ein Statorkern gebildet wird.
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Ferner
offenbart die US-Patentschrift 4,894,905 ein Verfahren zum Bilden
eines Ankerkerns einer rotierenden elektrischen Maschine, bei dem
ein bandförmiges
Metallblech zum Bilden eines Kernblechs eine Mehrzahl von Rillen
aufweist, die entlang einer Längskante
eines Kernblechs ausgebildet werden, wenn das Metallblech zu einer
kreisförmigen
Form ausgebildet wird. Das Metallblech wird um einen Formungskörper herum
gewickelt, auf dem sich Vorsprünge
befinden, so dass die Rillen mit den Vorsprüngen jeweils in Eingriff gelangen.
Dann werden die Rillen, die sich an der inneren Kante der Scheibe öffnen, so
verformt, dass sie geschlossen werden können, beispielsweise durch
Bügeln
der inneren Umfangskante der Scheibe.
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Die
GB-A 2 030 896 offenbart ein Kernherstellungsverfahren gemäß dem Oberbegriff
nach Anspruch 1 und 15. Zwei Materialbleche für die Kerne werden aus einem Basisblech
gestanzt. Die Zähne der
Materialbleche sind in dem Basisblech ineinander verschachtelt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände geschaffen,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Basisblech
für einen
Läufer
einer rotierenden elektrischen Maschine zu schaffen, bei dem ein
Läuferkern
aus einem schraubenlinienförmig
gewickelten Blech konstruiert ist, das problemlos gewickelt und
mit einer verbesserten Ausbeute hergestellt werden kann, und ein
Verfahren zur Herstellung eines Läufers einer rotierenden elektrischen
Maschine zu schaffen, bei dem ein Läuferkern mit einer verbesserten
Ausbeute problemlos hergestellt werden kann.
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Die
vorstehend erwähnte
Aufgaben werden mit dem Gegenstand von Anspruch 1 sowie mit dem Verfahren
von Anspruch 15 gelöst.
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Gemäß einer
Ausführungsform,
ist ein Läuferkern
aus einem schraubenlinienförmig
gewickelten Blech konstruiert. Das Blech weist im Wesentlichen die
Form eines Riemens auf. Das Blech bildet Zähne aus, die sich von einer
ersten Seite zu deren mittlerem Verbindungsabschnitt in einer Richtung
im wesentlichen senkrecht zu einer Längsrichtung des Blechs erstrecken,
und Vorsprünge,
die von einer zweiten Seite des mittleren Verbindungsabschnitts
in der Richtung entgegengesetzt zu den Zähnen vorstehen. Die Vorsprünge sind
voneinander beabstandet und definieren Ausnehmungen zwischen ihnen.
Jeder Zahn weist eine im Wesentlichen trapezförmige Form oder eine im Wesentlichen
rechteckige Form auf. Jeder Vorsprung und jede Ausnehmung weisen die
gleiche Abmessung in Bezug auf eine Mittellinie auf, die zwischen
einer ersten Linie durch die Oberseiten der Vorsprünge und
einer zweiten Linie durch die Unterseiten der Ausnehmungen gleichmäßig beabstandet
ist. Das heißt,
dass die Abmessung der Zahnoberseite gleich der Abmessung der Zahnbasis ist.
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Das
Blech wird in einem Zustand, in dem die Vorsprünge und Ausnehmungen in einer
radialen Innenseite angeordnet sind, schraubenlinienförmig gewickelt.
Dement sprechend wird eine Ausbeute des Blechs verbessert und das
Blech bei geringerem Kraftaufwand problemlos gewickelt.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser verständlich,
in der identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Basisblech für einen
Läuferkern
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Läuferkerns,
der durch ein schraubenlinienförmiges
Wickeln eines Materialblechs des Basisblechs gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;
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3 eine vergrößerte Teilansicht eines Endes
von einem Vorsprung des Materialblechs gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3B eine
schematische Querschnittsansicht eines Läuferkerns, auf dem die Leiter
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung befestigt sind;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht eines Läufers mit dem Läuferkern
der ersten Ausführungsform;
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5 eine
schematische Querschnittsansicht einer rotierenden elektrischen
Maschine mit dem in 4 gezeigten Läufer;
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6 eine
Draufsicht eines Basisblechs für einen
Läuferkern
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Draufsicht auf ein Basisblech für einen
Läuferkern
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
entlang der Linie VIII-VIII erstellte Querschnittansicht eines Materialblechs
des Basisblechs, das in 7 gezeigt ist;
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9 eine
Teilquerschnittsansicht eines Läuferkerns,
der durch schraubenlinienförmiges
Wickeln des in 7 gezeigten Materialblechs hergestellt
wird;
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10 eine
Draufsicht auf ein Basisblech des einschlägigen Stands der Technik; und
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11 eine
Endansicht eines Läuferkerns des
einschlägigen
Stands der Technik.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein
Läuferkern
eines Läufers
einer rotierenden elektrischen Maschine der Ausführungsform wird durch schraubenlinienförmiges Wickeln
eines Materialblechs hergestellt. Das Materialblech ist eines von einem
paar von Materialblechen 1, 2, das in dem Basisblech 10,
das in 1 gezeigt ist, enthalten ist.
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Unter
Bezugnahme auf 1 weist ein jedes der Materialbleche 1, 2 Zähne 11,
einen Zwischenverbindungsabschnitt 15 und befestigende
Vorsprungs- und Ausnehmungsabschnitte 20 auf. Die Zähne 11 erstrecken
sich von einer ersten Seite des Verbindungsabschnitts 15.
Jeder Zahn 11 weist eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt
bzw. Form oder eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Der Zahn 11 weist
an seinem Ende Nägel 12 auf,
um Leiter einzuschränken,
die aus dem Läuferkern
herausge langen können.
Die Nägel 12 werden
in Bezug auf eine Längslinie
des Zahns 11, die mit einer radialen Linie des Läuferkerns übereinstimmt,
zu einer im Wesentlichen V-Form ausgebildet, wenn das Materialblech 1, 2,
gewickelt wird. Die Zähne 11 und
der Verbindungsabschnitt 15 definieren magnetische Wege in
einem Läuferkern.
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Die
Vorsprünge
und Ausnehmungsabschnitte 20 umfassen einen Mehrzahl von
Vorsprüngen 21. Die
Vorsprünge 21 erstrecken
sich in einer Richtung entgegengesetzt zu den Zähnen 11 von einer
zweiten Seite des Verbindungsabschnitts 15. Die Vorsprünge 21 sind
in einer Längsrichtung
des Materialblechs 1, 2 voneinander beabstandet,
so dass zwischen den benachbarten Vorsprüngen 21 die Ausnehmungen 22 ausgebildet
sind.
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Wie
in 1 gezeigt ist, werden zwei Materialbleche 1, 2 in
einem Zustand kombiniert bzw. zusammengeführt, in dem die Vorsprünge und
Ausnehmungsabschnitte 20 miteinander in Eingriff stehen. Ferner
sind die Vorsprünge 21 und
die Ausnehmungen 22 so ausgebildet, dass sie in Bezug auf
eine Mittellinie A-A die gleichen Formen oder Abmessungen aufweisen.
Das heißt,
dass die Abmessung einer Zahnoberseite im Wesentlichen mit der Abmessung einer
Zahnbasis in Bezug auf die Mittellinie A-A identisch ist. Hier ist
die Mittellinie A-A zwischen einer ersten Linie durch die Oberseite
der Vorsprünge 21 und
einer zweiten Linie durch die Unterseiten der Ausnehmungen 22 gleich
beabstandet. In den beiden Materialblechen 1, 2 können die
in Eingriff stehenden Abschnitte so ausgebildet sein, dass sie durch
ein Verfahren wie z. B. Pressen einander vollständig angepasst werden. Alternativ
können
kleine Zwischenräume
zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Abschnitten der beiden
Bleche 1, 2 ermöglicht werden. Es ist weniger
wahrscheinlich, dass dies Auswirkungen auf die vorliegende Erfindung
hat. Zudem ist es nicht immer notwendig, dass die Anzahl der Zähne 11 gleich
der Anzahl der Vorsprünge 21 oder
der Ausnehmungen 22 in dem Materialblech 1, 2 ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird das Materialblech 1, 2 schraubenlinienförmig gewickelt
und somit der Läuferkern 30 erzeugt.
Das Materialblech 1, 2 ist derart gewickelt, dass
die Vorsprünge 21 und
die Ausnehmungen 22 in einer radialen Innenseite angeordnet
sind. In dem in 2 gezeigten Läuferkern 30 sind
Zwischenräume 23 zwischen
den Vorsprüngen 21 ausgebildet,
die in einer Umfangsrichtung des Läuferkerns 30 benachbart
angeordnet sind.
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Hier
werden die Materialbleche 1, 2 von einem einzelnen
Basisblech 10 durch Stanzen wie z. B. durch Pressen gebildet.
Zwei Materialbleche 1, 2, die aus dem einzelnen
Basisblechs 10 erzeugt werden, werden voneinander getrennt
und schraubenlinienförmig
gewickelt. Somit werden zwei separate Kerne 30 erzeugt.
Das Materialblech 1, 2 ist derart gewickelt, dass
die Vorsprünge 21 radial
an der Innenseite angeordnet sind und die Zähne 11 radial an der Außenseite
des Kerns 30 angeordnet sind. Die Zähne 11 bilden zwischen
sich Schlitze auf dem äußeren Umfang
des Kerns 30.
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Wie
in 3A angezeigt ist bildet jeder Vorsprung 21 einen
Bogenabschnitt 24 an dessen Oberseite, der in 1 in
einem Kreis B dargestellt ist. Der Bogenabschnitt 24 weist
eine Krümmung
entsprechend einer Krümmung
einer äußeren Umfangsoberfläche einer
Läuferwelle
auf, die an der radialen Innenseite des Läuferkerns 30 befestigt
ist. Somit stellen die Bogenabschnitte 24 eine ausreichende Haltekraft
zum Halten der Läuferwelle
innerhalb des Läuferkerns 30 bereit.
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Die
Zähne 11,
die Vorsprünge 21 und
der Verbindungsabschnitt 15 weisen die nachstehend Abmessungsrelation
auf. Wie in 1 gezeigt ist, erfüllen eine
Zahnhöhe
H und eine Gesamtabmessung T des Vorsprungs 21 und des
Verbindungsabschnitts 15 in Bezug auf eine Richtung senkrecht
zu der Längsrichtung
des Materialblechs 1, 2 eine Beziehung 2 × H ≤ T.
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Wie
in 4 gezeigt ist, bilden der Läuferkern 30 und die
Läuferwelle 31 einen
Läufer 100 einer
rotierenden elektrischen Maschine. Eine Mehrzahl von oberen Leitern 41 und
unteren Leitern 42 ist in den Schlitzen befestigt, die
zwischen den Zähnen 11 auf
der radialen Außenseite
des Läuferkerns 30 ausgebildet
sind. Die oberen Leiter 41 und die unteren Leiter 42 erstrecken
sich im Allgemeinen in den Schlitzen in einer axialen Richtung des
Läufers 100 und
biegen sich im Wesentlichen senkrecht an den axialen Enden des Läuferkerns 30.
Somit bilden die Enden oder oberen Leiter 41 und der unteren
Leiter 42 äußere Leiterabschnitte 41a und
innere Leiterabschnitte 42a, die sich in axialer Richtung
des Läuferkerns 30 entlang
axialen Endoberflächen
des Kerns 30 erstrecken. Ferner sind die äußeren Leiterabschnitte 41a und
die unteren Leiterabschnitte 42a an den jeweiligen Enden 51,
die radial innerhalb des Läuferkerns 30 angeordnet
sind, elektrisch und mechanisch verbunden. Eine erste Isolierplatine 43 ist zwischen
den äußeren Leiterabschnitten 41a und den
inneren Leiterabschnitten 42a vorgesehen. Eine zweite Isolierplatine 44 ist
zwischen den inneren Leiterabschnitten 42a und der axialen
Endoberfläche des
Kerns 30 vorgesehen.
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Dementsprechend
bilden der obere Leiter 41 und die äußeren Leiterabschnitte 41a einen
im Wesentlichen U-förmigen
Leiter, und der untere Leiterabschnitt 42 und die inneren
Leiterabschnitte 42a bilden einen im Wesentlichen U-förmigen Leiter.
Die U-förmigen Leiter
sind auf dem Kern 30 befestigt, so dass der Läuferkern 30 durch
die äußeren und
inneren Leiterabschnitte 41a, 42a in der axialen
Richtung sandwichartig befestigt ist. Nachdem die U-förmigen Leiter
an den Kern 30 befestigt worden sind, werden die Nägel 12,
die an den Enden der Zähne 11 ausgebildet
sind, in der radial inneren Richtung gebogen, um die Leiter 41, 42 einzuschränken, so
dass sie nicht aus den Schlitzen herausgelangen oder sich in der
radial nach außen
laufenden Richtung expandieren, wie in 3B gezeigt
ist. Hier weisen die Nägel 12 derartige
Abmessungen auf, dass ein Abstand S zwischen dem Nagel 12 eines
ersten Zahns 11 und dem Nagel 12 eines benachbarten
zweiten Zahns 11 kleiner ist als eine Umfangsbreite W des
Leiters 41, 42, der zwischen dem ersten Zahn 11 und
dem zweiten Zahn 11 befestigt ist, und zwar in einem Zustand, wo
die Nägel 12 gebogen
sind.
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Der
Läufer 100,
der in 4 gezeigt ist, wird bei einer rotierenden elektrischen
Maschine mit Dauermagneten verwendet, wie in 5 gezeigt
ist. An einem Innenumfang eines Jochs 3, das in Form eines im
Wesentlichen mit Unterseite versehenen Zylinders ist, sind magnetische
Pole, die aus Dauermagneten gebildet sind, angeordnet. Die Läuferwelle 31 wird zwischen
einem vorderen Ende 3a des Jochs 3 und einer Endplatte 9 durch
Lager 61 gehalten. Bürsten 6 werden
in Bürstenhaltern 5 gleitend
gehalten, die an der inneren Oberfläche der Endplatte 9 befestigt
sind. Die Bürsten 6 sind
zu der axialen Endfläche
der äußeren Leiterabschnitte 41a des
Läufers 100 durch Federn
vorgespannt, die innerhalb der Bürstenhalter 6 untergebracht
sind. Das Joch 3 ist mit einem befestigenden Gehäuse 8 verbunden,
das teilweise in 5 dargestellt ist. Wenn der
Läufer 100 sich
dreht, zirkuliert Luft in der rotierenden elektrischen Maschine,
wie durch die Pfeile in 5 dargestellt ist. Wenn der
Läufer 100 rotiert,
zirkuliert Luft in der rotierenden elektrischen Maschine, wie durch
die Pfeile in 5 angezeigt wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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6 zeigt
das Basisblech 10 der zweiten Ausführungsform. In der zweiten
Ausführungsform unterscheiden
sich die Formen der Vorsprünge 21 und
der Ausnehmungen 22 der befestigenden Vorsprungs- und Ausnehmungsabschnitte 20 von
jenen der ersten Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist.
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Insbesondere
unterscheiden sich die Formen oder Bereiche der Vorsprünge 21 und
der Ausnehmungen 22 in Bezug auf die Mittellinie A-A zwischen
einer ersten Linie durch die Oberseiten der Vorsprünge 21 und
einer zweiten Linie durch die Unterseiten der Ausnehmungen 22.
Die Formen der miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte 20 sind zwischen
den zwei Materialblechen 1, 2 unterschiedlich.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
werden aus dem einzelnen Basisblech 10 zwei unterschiedlichen
Formen aufweisende Materialschichten 1, 2 gleichzeitig
erzeugt.
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(Dritte Ausführungsform)
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7 bis 9 zeigen
die dritte Ausführungsform
der vorliegende Erfindung. Bei der dritten Ausführungsform weist jedes Materialblech 1, 2 Eingriffsvorrichtungen
wie z. B. gestanzte Vorsprünge 20a auf.
Die Eingriffsvorrichtungen werden zum Eingreifen in oder Zuordnen
von Blechsegmenten verwendet, nachdem das Materialblech 1, 2 schraubenlinienförmig gewickelt
worden ist.
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Der
gestanzte Vorsprung 20a wird durch Halbscheren des Materialblechs 1, 2 in
einer Richtung bossiert, in der die Dicke des Blechs gemessen wird,
wie in 8 gezeigt ist. Die Vorsprünge 20a sind innerhalb
der Vorsprünge 21,
nicht in dem Verbindungsabschnitt 15, ausgebildet. Wenn
das Materialblech 1, 2 schraubenlinienförmig gewickelt
ist, überlappen
die gestanzten Vorsprünge 20a und
gelangen zwischen den Blechsegmenten miteinander in Eingriff, die
in der axialen Richtung geschichtet sind und ineinander eingreifen,
wie in 9 gezeigt ist.
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Gemäß der ersten
bis dritten Ausführungsform
sind die Materialbleche 1, 2 in dem Basisblech 10 derart
angeordnet, dass die befestigenden Vorsprungs- und Ausnehmungsabschnitte 20 einander gegenüberliegen
und miteinander in Eingriff gelangen. Daher steigt die Ausbeute
auf einen höheren Wert
an als bei einem Basisblech, bei dem die Materialbleche derart angeordnet
sind, dass deren Zähne einander
gegenüberliegen.
Bei dem Basisblech, in dem die Zähne
einander zwischen den Materialblechen gegenüberliegen, beträgt die Ausbeute
60 %. Bei dem Basisblech 10 der ersten und der zweiten Ausführungsform
steigt hingegen die Ausbeute auf 80 % an. Wenn die Vorsprünge 21 der
beiden Materialschichten 1, 2 ferner ausgebildet
sind, um vollständig
miteinander zusammenzupassen, beträgt die Ausbeute an den mit
einander in Eingriff befindlichen Abschnitten 100 %. Dadurch wird
die Ausbeute weiter verbessert.
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Die
Vorsprungs- und Ausnehmungsabschnitte 20 können in
zwei Materialblechen 1, 2 wie bei der zweiten
Ausführungsform
unterschiedliche Formen aufweisen. In diesem Fall können zwei
Läufern
mit unterschiedlichen Spezifikationen oder Eigenschaften gleichzeitig
mit hoher Ausbeute erzeugt werden. Dementsprechend verbessert sich
die Produktivität beim
Erzeugen mehrerer Typen oder Modelle von Läufern.
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Es
ist darüber
hinaus hinreichend bekannt, dass sich die Form des Kerns gemäß einer
Wicklungsspezifikation der rotierenden elektrischen Maschine unterscheidet.
Bei einem Läufer,
in dem ein Paar aus oberen und unteren Leitern in einem Schlitz untergebracht
ist, der in einem sogenannten Läufer mit
einer einzelnen Windung so bezeichnet wird, sind die Zähne beispielsweise
niedrig ausgeführt.
Wenn ein Läuferkern
für einen
solchen Läufer
durch schraubenlinienförmiges
Wickeln des Materialblechs erzeugt wird, ist es schwierig, ein solches
Materialblech schraubenlinienförmig
zu wickeln, da die Abmessung des Verbindungsabschnitts relativ lang
ist. Um dieses Problem zu lösen
ist es erforderlich, den Durchmesser der Läuferwelle zu erhöhen.
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In
den Ausführungsformen
werden hingegen die Zähne 11,
die Vorsprünge 21 und
der Verbindungsabschnitt 15 derart ausgebildet, dass die
Höhe H
der Zähne 11 kleiner
oder gleich der halben Abmessung T des Vorsprungs 21 und
des Verbindungsabschnitts 15 ist (2 × H ≤ T). Dementsprechend kann das
Materialblech 1, 2 ohne weiteres gewickelt werden,
ohne den Anstieg des Durchmessers der Läuferwelle 31 zu erfordern.
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In
den Ausführungsformen
sind die Materialbleche 1, 2 derart ausgebildet,
dass die Zähne 11 an den
Seiten des Basisblechs 10 angeordnet sind. Das heißt, dass
die Zähne 11 sich
nach außerhalb
des Basisblechs 10 erstrecken. Wenn die Nägel 12 so ausgebildet
sind, dass sie sich von den Zähnen 11 nach
außerhalb
erstrecken, verringert sich die Ausbeute an den Seiten des Basisblechs 10.
Bei der Ausführungsform
hingegen sind die Nägel 12 so
ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen in V-Formen erstrecken.
Das heißt,
dass die Nägel 12 in
Bezug auf die radiale Linie des Kerns 30 geneigt sind.
Dementsprechend ist die Abmessung der Nägel 12 in der radialen
Richtung im Vergleich zu den geraden Nägeln reduziert. Daher kann
die Breite des Basisblechs 10 reduziert werden. Dementsprechend
wird die Ausbeute an den Nägeln 12 verbessert.
Ferner werden die Nägel 12 gebogen,
nachdem die Leiter in den Schlitzen befestigt worden sind. Weil
die Nägel 12 so
ausgebildet sind, dass sie sich radial nach außen erstrecken, ist es möglich eine
benötigte
Länge und
Festigkeit sicherzustellen.
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Um
bei einem herkömmlichen
Kern eine ausreichende Festigkeit des Kern sicherzustellen, wird das
schraubenlinienförmig
gewickelte Blech durch eine Vorrichtung gehalten, nachdem es schraubenlinienförmig gewickelt
worden ist, und dann werden die geschichteten Blechsegmente durch
eine Schweißnaht
durch die geschichteten Blechsegmente hindurch befestigt. In dem
schraubenlinienförmig gewickelten
Läuferkern
wird jedoch in dem Materialblech weitgehend eine Rückstellkraft
aufgrund einer Federrückstellkraft
erzeugt, da die Krümmung
der Wicklung kleiner ist als die des Statorkerns. Somit können die
geschichteten Blechsegmente problemlos verschoben werden, wenn sie
durch die Vorrichtung gehalten werden. Wenn die Blechsegmente weitgehend
verschoben sind, ist es wahrscheinlich schwierig, die Leiter an
den Kern zu befestigen. Bei den Ausführungsformen sind jedoch die
im Wesentlichen U-förmigen
Leiter 41, 42 derart befestigt, dass der Kern 30 in
der axialen Richtung sandwichartig angeordnet ist. Daher können die
geschichteten Blechsegmente des Kerns nicht ohne weiters in der
axialen Richtung getrennt werden. Folglich wird die Verschiebung
der Blechsegmente verringert.
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Wie
bei der dritten Ausführungsform
sind ferner die gestanzten Vorsprünge 20a auf den Materialblechen 1, 2 als
Eingriffvorrichtungen ausgebildet. Somit stehen die Blechsegmente
in der Richtung in Eingriff, in der die Blechsegmente geschichtet
werden, während
das Materialblech 1, 2 schraubenlinienförmig gewickelt
wird. Dementsprechend können ferner
die Blechsegmente sicher befestigt werden.
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Wenn
die Eingriffsvorsprünge 20a in
dem Verbindungsabschnitt 15 ausgebildet sind, in dem die Magnetwege
ausgebildet sind, werden die Eingriffsvorsprünge 20a wahrscheinlich
verformt werden, wenn das Materialblech 1, 2 schraubenlinienförmig gewickelt
wird. Folglich ist es schwierig, zwischen Blechsegmenten Eingriff
zu nehmen. Bei den Ausführungsformen
ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass die Eingriffvorsprünge 20a verformt
werden, da die Eingriffsvorsprünge 20a innerhalb
der Vorsprünge 21 ausgebildet
sind. Daher nehmen die Blechsegmente ohne weiteres Eingriff. Dabei
wird die Verschiebung der Blechsegmente reduziert.
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Da
die U-förmigen
Leiter 41, 42 ferner derart befestigt sind, dass
der Läuferkern 20 in
der axialen Richtung sandwichartig angeordnet ist, kann die Festigkeit
des Kerns 30 erhöht
werden, ohne zusätzliche Befestigungseinrichtungen
zum Sichern der schraubenlinienförmig
gewickelten Materialbleche zu verwenden. In dem Kern 30 bilden
die Vorsprünge 21 zwischen
sich Zwischenräume 23.
Die Zwischenräume 23 definieren
Luftdurchlässe
während
der Drehung des Läufers 100.
Dementsprechend verbessert sich die Kühleffizienz der rotierenden
elektrischen Maschine.
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In
der rotierenden elektrischen Maschine mit Magnet ist die Anzahl
der Schlitze größer und
die Menge der Magnetwege kleiner als jene der rotierenden elektrischen
Maschine mit Wicklung. Wenn die vorliegende Erfindung somit auf
die rotierende elektrische Maschine des Magnettyps angewendet wird, passt
das Merkmal der schraubenlinienförmigen Wicklung
der vorliegenden Erfindung sich an die Merkmale der rotierenden
elektrischen Maschine mit Magnet an. Ferner wird die Breite des
Verbindungsabschnitts 15 reduziert. Dementsprechend wird
der Läuferkern 30 bei
geringem Kostenaufwand hergestellt, und das Materialblech 1, 2 wird
problemlos bei geringem Kraftaufwand gewickelt. Außerdem wird eine
deutliche Verbesserung der Ausbeute erzielt.