DE69535188T2

DE69535188T2 - Herstellungsverfahren für einen permanentmagnetrotor

Info

Publication number: DE69535188T2
Application number: DE69535188T
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagate; Akihito Seiko Epson Corporation UETAKE; Yoshihiko Seiko Epson Corporation YAMAGISHI
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2015-04-01
Also published as: EP0712198B1; DE69535188D1; CN1178365C; EP0712198A4; JP3309393B2; CN1128089A; CN1312606A; EP0712198A1; CN1078763C; WO1995033298A1; KR960702669A

Description

Stand der Technik
Im Allgemeinen haben Permanentmagnet-Rotoren Permanentmagnete für ein Feld sowie ein Joch zum Ausbilden von magnetischen Wegen, und sie sind ausgebildet durch Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld in in dem Joch ausgebildete Schlitze.
Ein herkömmlicher Permanentmagnet und ein zugehöriges Herstellverfahren sind in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 0 657 984 A beschrieben.
JP 05022881 offenbart das Erhitzen eines Nd-Fe-Permanentmagneten einer elektrischen Drehmaschine auf eine Temperatur höchstens gleich dem Curie-Punkt, sofortiges Magnetisieren des Magneten sowie Abschrecken des Magneten mittels der mit flüssigem Sauerstoff gekühlten Welle.
25 zeigt einen herkömmlichen Permanentmagnet-Rotor in einem explodierten Zustand. Ein herkömmlicher Permanentmagnet-Rotor 221 hat ein Joch 222 sowie Permanentmagnete 223 für ein Feld. Das Joch 222 ist ausgebildet durch Laminieren einer großen Anzahl von Silizium-Stahlblechen 224. Das Joch 222 hat magnetische Pole 225, die an seinem Außenumfang ausgebildet sind. An den Grundteilen der magnetischen Pole 225 sind jeweilige Schlitze 226 in dem gleichen Abstand von einer drehbaren Welle 230 ausgebildet, um die Permanentmagnete 223 für das Feld einzusetzen. Außerdem ist jedes Silizium-Stahlblech 224 gepresst, um Verstemm-Abschnitte 227 auszubilden, die in gleichmäßigen Abständen ausgenommen sind. Die Silizium-Stahlbleche 224 sind integral laminiert durch wechselseitiges Presspassen der Verstemm-Abschnitte 227.
Die Permanentmagnete 223 für das Feld sind auf eine Größe ausgebildet, in der sie in den Schlitzen 226 untergebracht werden können. Beim Montieren oder Zusammenfügen der Permanentmagnete 223 für das Feld wird das Joch 222 an der drehbaren Welle 230 schrumpfgepasst, wenn eine Temperatur des Jochs 222 reduziert wird, ein Klebstoff wird auf die Oberflächen der Permanentmagnete 223 für das Feld aufgebracht, welche dann in die Schlitze 26 eingesetzt werden, wobei ihre gleichen magnetischen Pole einander gegenüberliegen, wie in der Zeichnung dargestellt. Ein Pfeil Q in der Zeichnung bezeichnet die Richtung, in welcher die Permanentmagnete 223 für das Feld eingesetzt werden.
Andererseits sind für den Permanentmagnet-Rotor 221, welcher aufgrund seiner Anwendungsbedingungen keinen Klebstoff verwenden kann, die Magnete 223 so ausgebildet, dass sie in die Schlitze 126 ohne jeden Zwischenraum eingepasst werden. Wenn eine Temperatur des Jochs 222 reduziert wird, werden die Magnete 223 in der in der Zeichnung dargestellten Richtung Q mittels einer pneumatischen Einrichtungen gedrückt, so dass sie in die Schlitze 226 hinein gezwungen werden. Außerdem wird ein nichtmagnetisches Ausgleichsgewicht 231, das den gleichen Durchmesser hat wie der maximale Durchmesser des Jochs 222, an der drehbaren Welle an einem Ende des Jochs 222 pressgepasst und dort befestigt.
In dem oben beschriebenen herkömmlichen Permanentmagnet-Rotor, der den Klebstoff verwendet, der an dem Außenumfang der Permanentmagnete für das Feld aufgebracht wird, und diese in die Schlitze des Jochs einsetzt, können die magnetisierten Permanentmagnete für das Feld nur schwierig in die Schlitze eingesetzt werden, weil sie mittels der magnetischen drehbaren Welle angezogen werden, und die magnetisierten Permanentmagnete für das Feld werden so eingesetzt, dass ihre Nord- und Südpole in die falschen Richtungen zeigen.
Außerdem besteht ein Problem, dass, wenn der Permanentmagnet-Rotor in einem Kühlmittel oder einem unter Druck setzenden Fluid betrieben wird, sich der Klebstoff durch das Kühlmittel oder das unter Druck setzende Fluid löst und die Permanentmagnete für das Feld herausfallen.
Um das Ausgleichsgewicht an dem Ende des Jochs anzubringen, wird dieses außerdem im Allgemeinen an der drehbaren Welle befestigt, aber eine genaue Presspassgröße zwischen dem Ausgleichsgewicht und der drehbaren Welle ist erforderlich, weil das Ausgleichsgewicht die Gestalt eines Fächers hat. Wenn das Ausgleichsgewicht an der drehbaren Welle angebracht ist, ist, da das Ausgleichsgewicht eine solche Gestalt hat, dass der maximale Außendurchmesser des Jochs bedeckt ist, der Durchlauf des Kühlmittels zwischen magnetischen Polen unterbrochen, und es ist notwendig, den Kühlmittelkanal an einer anderen Position vorzusehen, beispielsweise dem Außendurchmesser des Stators. Außerdem kann das Ausgleichsgewicht nur befestigt werden, nachdem das Joch an der drehbaren Welle angebracht worden ist.
Andererseits wird bei dem herkömmlichen Permanentmagnet-Rotor, der die Permanentmagnete für das Feld direkt in die Schlitze des Jochs zwingt, ohne einen Klebstoff zu verwenden, eine große Kraft verwendet, um die Permanentmagnete für das Feld presszupassen, und diese Kraft führt manchmal zu einem Zerbrechen der Permanentmagnete für das Feld.
Außerdem muss der oben beschriebene Permanentmagnet-Rotor eine große Bearbeitungspräzision haben, um die Permanentmagnete für das Feld in den Schlitzen des Jochs einzupassen, im Hinblick auf eine dimensionale Konsistenz, wodurch es schwierig wird, den Permanentmagnet-Rotor herzustellen.
Außerdem wird, um die oberflächenbehandelten (plattierten) Permanentmagnete für das Feld in das Joch hinein presszupassen, die Plattierung entfernt. Als Ergebnis bestehen Nachteile insofern, als eine Befestigungsstärke vermindert ist und Rost auftritt.
Im Hinblick auf die oben beschriebene Situation ist es ein erstes Ziel, einen Permanentmagnet-Rotor zu schaffen, der verhindert, dass die Permanentmagnete für das Feld herausfallen aufgrund eines Kühlmittels oder eines unter Druck setzenden Fluids, und der leicht hergestellt werden kann.
Bezüglich eines Kompressors ist eine Technologie im Allgemeinen bekannt, dass ein Antriebsmotor und eine Kompressionseinrichtung in Reihe mit einem abgedichteten Behälter vorgesehen sind, in welchem ein Kühlmittel und ein Öl fließen, und Permanentmagnete für das Feld in einen Rotor des Antriebsmotors hinein gesetzt sind.
26 ist eine Längsschnittansicht, die einen herkömmlichen Kühlkompressor zeigt. Dieser Kühlkompressor, der insgesamt mit der Bezugsziffer 500 bezeichnet ist, ist versehen mit einem abgedichteten Behälter 510, in welchem ein Kühlmittel fließt. Der Behälter 510 beinhaltet eine Kompressionseinrichtung (nicht dargestellt) sowie einen Antriebsmotor 520, die vertikal in Reihe vorgesehen sind.
Der Antriebsmotor 520 weist einen Rotor 700 auf, einen Stator 600 sowie eine Antriebswelle 710. Der Stator 600 weist einen Statorkern 610 sowie eine Anregungsspule 620 auf. Der Rotor 700 beinhaltet ein Rotorjoch 720, Permanentmagnete 730 für ein Feld, einen Abstandshalter 740 sowie einen Ausgleich 750. Das Rotorjoch 720 ist ausgebildet durch Laminieren einer großen Anzahl von Silizium-Stahlblechen 760. Das Rotorjoch 720 hat an seinem Außenumfang magnetische Pole 770, und die magnetischen Pole 770 haben an ihren Grundteilen Schlitze 780 zum Einsetzen der Permanentmagnete 730 für das Feld.
Die Magnete 730 sind in einer solchen Größe ausgebildet, dass sie in die Schlitze 780 eingesetzt werden können, und ihre Oberflächen sind unbehandelt.
Um einen Kühlkompressor zu montieren, wird das Rotorjoch 720 an der Antriebswelle 710, die zuvor innerhalb des abgedichteten Behälters 510 vorgesehen worden ist, schrumpfgepasst. Genauer gesagt wird das Rotorjoch 720 auf ungefähr 450°C aufgeheizt, um eine Öffnung für die drehbare Welle in der Mitte zu erweitern, so dass diese einen geringfügig großen Durchmesser hat, und das Rotorjoch wird dann an der drehbaren Welle 710 angepasst, während es noch heiß ist. Wenn das Rotorjoch 720 abgekühlt wird, zieht sich die ausgeweitete Öffnung für die drehbare Welle zusammen, und ihre Durchgangsöffnung hält die drehbare Welle 710 fest. Wenn der Kompressor verwendet wird, steigt eine Temperatur des Kompressors auf ungefähr 130°C an, aber da sich die drehbare Welle 710 ebenfalls ausdehnt, wird das Festhalten der drehbaren Welle 710 mittels des Rotorjochs 720 nicht vermindert.
Außerdem werden die Magnete 730 in das Rotorjoch 720 eingesetzt. Genauer gesagt werden nach dem Abkühlen des Rotorjochs 710 die Magnete 730, die weder magnetisiert sind noch oberflächenbehandelt und in Rost verhinderndem Papier eingewickelt sind, in die Schlitze 780 eingesetzt. Nach dem Einsetzen der Permanentmagnete 730 für das Feld wird der nichtmagnetische Abstandshalter 740 an das Ende des Rotorjochs 720 pressgepasst, um die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung zu befestigen, und das magnetische Ausgleichsgewicht 750 zum Aufrechterhalten einer dynamischen Balance der Kompressionseinrichtung wird pressgepasst um das Ende des Abstandshalters 740 herum. In der Zeichnung bezeichnet der Pfeil Q die Richtung, in der die Permanentmagnete 730 für das Feld eingesetzt werden.
Nach dem Anbringen der oben beschriebenen Komponenten wird ein Deckel (nicht dargestellt) des abgedichteten Behälters 510 verschlossen, ein hoher Strom wird an die Anregungsspule 620 angelegt, die drehbare Welle 710 wird arretiert, die Magnete 730 werden magnetisiert, und heiße Luft wird geblasen, um das Innere des abgedichteten Behälters 510 zu trocknen, um Feuchtigkeit zu verdampfen.
Da der oben beschriebene Stand der Technik die Permanentmagnete für das Feld einsetzt, deren Oberflächen nicht behandelt sind, in die Schlitze des Rotorjochs hinein, ist es recht schwierig, zu verhindern, dass Rost auftritt, bis die Permanentmagnete für das Feld angebracht sind, und selbst nach dem Einsetzen in die Schlitze hinein besteht, da ein Kühlmittel und ein Öl unter Druck gesetzt werden, so dass sie innerhalb eines Druckbehälters fließen, wo ein Motor arbeitet, ein Nachteil, dass diese in das Innere des Materials für die Permanentmagnete für das Feld eindringen und die Magnete verschmelzen.
Im Hinblick auf eine solche Situation ist es neuerdings bekannt geworden, die Oberflächen der Permanentmagnete für das Feld, die für den Kompressor verwendet werden, zu behandeln. In diesem Fall werden die beiden gegenüberliegenden Flächen jedes Magneten durch nadelförmige Befestigungselektroden verklemmt, ein Strom wird an die Elektroden angelegt, und der Magnet wird eingetaucht, so dass er nickelplattiert wird, in einem Plattierbad, aber die Teile des Magnetmaterials, die in Kontakt mit den Befestigungselektroden sind, werden dabei nicht plattiert, so dass das Magnetmaterial dort frei liegt.
Wenn die Permanentmagnete für das Feld, die elektrisch nickelplattiert worden sind, in die Schlitze des Rotorjochs eingesetzt werden, ist es notwendig, ein Reparaturmaterial auf die Elektrodenmarkierungen aufzubringen, um zu verhindern, dass an den Elektrodenmarkierungen Rost auftritt (die Plattierung mit dem auf die Elektrodenmarkierungen aufgebrachten Reparaturmaterial wird im Folgenden als Nickelplattierung mit Elektrodenmarkierungen bezeichnet), aber selbst wenn die Reparatur ausgeführt worden ist, besteht ein Problem, dass sich das Reparaturmaterial in das Kühlmittel oder Öl hinein löst. Außerdem schält sich bei einer hohen Temperatur für die Schrumpfpassung und das Trocknen mit heißer Luft das Reparaturmaterial leicht ab aufgrund eines Unterschieds im Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Reparaturmaterial und der Plattierung, und aufgrund eines Unterschieds im Material verminderten Wärmewiderstandsfestigkeit ist das dimensionale Management der Magnete einschließlich der reparierten Teile schwierig.
Außerdem tendieren, da die Nickelplattierung mit den Elektrodenmarkierungen, welche die befestigten Elektroden verwendet, einen Plattierungsstrom auf die Enden der Permanentmagnete für das Feld konzentriert, die Enden im Allgemeinen dazu, eine dickere Plattierung zu haben als die Mitte (20 μm bis 50 μm), so dass es schwierig wird, die Größe der Dicke zu handhaben, und wenn der plattierte Film dick wird, nimmt eine Restspannung in dem Film zu, wodurch ein Nachteil einer Verschlechterung der Anhaftung verursacht wird.
Andererseits gibt es ohne die Verwendung der oben beschriebenen elektroplattierten Permanentmagnete für das Feld einen Fall des Einsetzens von nichtelektronisch plattierten Permanentmagnete für das Feld in ein Rotorjoch hinein. In diesem Fall werden die nichtelektronisch plattierten Permanentmagnete für das Feld separat erhitzt, das Rotorjoch wird an der drehbaren Welle schrumpfgepasst, dann werden die erhitzten Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze des Rotorjochs hineingesetzt. Um die nichtelektronisch plattierten Permanentmagnete für das Feld zu verwenden, gibt es Nachteile, dass ein Prozess eine lange Zeit dauert und es schwierig ist, die Magnete zu befestigen, weil drei Schritte für die thermische Behandlung der nichtelektronisch plattierten Permanentmagnete für das Feld ausgeführt werden, das Schrumpfpassen des Rotorjochs an der drehbaren Welle und das Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze des Rotorjochs hinein.
Ein zweites Ziel ist es, einen Permanentmagnet-Rotor und ein zugehöriges Herstellverfahren zu schaffen, bei welchen elektroplattierte Permanentmagnete für ein Feld und nichtelektrisch plattierte Permanentmagnete für ein Feld einen Permanentmagnet-Rotor verbessern, der in die Schlitze eines Rotorjochs eingesetzt ist, und ein zugehöriges Herstellverfahren; wenn die elektroplattierten Permanentmagnete für das Feld verwendet werden, ist die Plattierung im Wesentlichen gleichmäßig in der Mitte und an den Enden der Permanentmagnete für das Feld und hat keine Elektrodenmarkierung; und der Prozess kann vereinfacht werden, und die Herstellzeit kann verkürzt werden, welche auch auf die nichtelektronisch plattierten Permanentmagnete für das Feld angewandt werden.
Die Erfindung des Anspruchs 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagnet-Rotors mit einem Rotorjoch, das eine große Anzahl von laminierten Stahlblechen hat, das 2n magnetische Pole am Außenumfang hat (n ist eine positive ganze Zahl), und in dem Schlitze zum Einbringen von elektroplattierten Permanentmagneten für ein Feld an den Grundteilen der magnetischen Pole im Wesentlichen im gleichen Abstand von einer Öffnung für eine drehbare Welle vorgesehen sind,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Einbringen von Seltene-Erde-Permanentmagneten in die Schlitze des Rotorjochs;
Erwärmen des Rotorjochs auf eine Temperatur oberhalb einer Curie-Temperatur des Permanentmagneten, aber unterhalb einer Temperatur zum Halten der Leistungsfähigkeit des Materials für den Permanentmagneten;
Anpassen des erwärmten Rotorjochs an der drehbaren Welle; und
Magnetisieren der Permanentmagnete.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Permanentmagnet-Rotor in einem explodierten Zustand zeigt.
2 ist eine Schnittansicht eines Permanentmagnet-Rotors.
3 ist eine Schnittansicht, die ein um 90 Grad verdrehtes Silizium-Stahlblech zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die ein um 90 Grad verdrehtes Silizium-Stahlblech zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die einen Permanentmagnet-Rotor zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die einen Permanentmagnet-Rotor zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Schnittansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Kompressor zeigt, welcher einen Permanentmagnet-Rotor verwendet.
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Musters, das in einem Herstellverfahren für einen Permanentmagnete für ein Feld verwendet wird.
14 sind Schnittansichten, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigen.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Musters, das in einem Herstellverfahren für einen Permanentmagnete für ein Feld verwendet wird.
16 sind Schnittansichten, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigen.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die den Permanentmagnet-Rotor gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem explodierten Zustand zeigt.
18 sind Diagramme, die einen Permanentmagnete für ein Feld zeigen, wobei (a) eine perspektivische Ansicht ist, (b) eine Schnittansicht in der Mitte und (c) eine Schnittansicht an einem Ende.
19 ist eine Konzeptansicht einer Konstruktion, welche eine Elektroplattiereinrichtung zeigt.
20 ist ein Diagramm, das eine Dicke der plattierten Schicht auf einem Magneten zeigt.
21 ist eine Konzeptansicht einer Konstruktion, welche eine andere Elektroplattiereinrichtung zeigt.
22 ist eine Konzeptansicht einer Konstruktion, welche eine andere Elektroplattiereinrichtung zeigt.
23 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und einer Temperatur zur thermischen Behandlung einer nichtelektrischen Nickelplattierung zeigt.
24 ist eine Schnittansicht, die zeigt, wie ein Rotorjoch eines Permanentmagnet-Rotors an einem Kompressor angebracht wird.
25 ist eine perspektivische Ansicht, die einen herkömmlichen Permanentmagnet-Rotor in einem explodierten Zustand zeigt.
26 ist eine Längsschnittansicht, welche einen herkömmlichen Kühlkompressor zeigt.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Es werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen einige Ausführungsformen beschrieben.
1 zeigt einen Permanentmagnet-Rotor in einem explodierten Zustand gemäß dieser Ausführungsform. Ein Permanentmagnet-Rotor 1 hat ein Rotorjoch 2 sowie zwei Paare von Plattenpermanentmagneten 3a, 3b, 3c und 3d für ein Feld. Das Rotorjoch 2 ist ausgebildet durch Ausstanzen vieler Silizium-Stahlbleche 4 mittels eines Stempels und Laminieren dieser Bleche zu einem Körper.
Ein Ende des Rotorjochs 2 ist gemacht aus einem Silizium-Stahlblech 24, das die gleiche Gestalt mit den Silizium-Stahlblechen 4 hat. Genauer gesagt ist ein Ende des Rotorjochs 2 aus dem Silizium-Stahlblech 24 gemacht, das um 90 Grad verdreht ist im Uhrzeigersinn um eine Öffnung 7 für eine drehbare Welle herum mit Bezug auf die Silizium-Stahlbleche 4. Das Rotorjoch 2 hat vier magnetische Pole 5a, 5b, 5c und 5d, die nach außen hervorstehen, radial an dem Außenumfang ausgebildet. Die magnetischen Pole 5a, 5b, 5c und 5d haben an ihren Grundteilen zwei Paare von Schlitzen 6a, 6b, 6c und 6d zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld.
In der Mitte des Rotorjochs 2 ist außerdem die Öffnung 7 für die drehbare Welle (im folgenden auch einfach "Öffnung 7") ausgebildet, um eine drehbare Welle dort hindurchzuführen, und Abstände von dieser Öffnung 7 zu den Schlitzen 6a, 6b und 6c sind gleich. Bei jedem Silizium-Stahlblech 4 sind Teile ausgenommen, um Verstemm-Abschnitte 8 zu bilden, und zwar in gleichen Abständen, und diese Verstemm-Abschnitte 8 sind wechselseitig pressgepasst, um die Silizium-Stahlbleche 4 zu einem Körper zusammen zu laminieren. Außerdem sind Öffnungen 9 zwischen den Schlitzen 6a, 6b, 6c und 6d und der Öffnung 7 für die drehbare Welle ausgebildet.
die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld sind zu einem Hexahedron gebildet mit einem rechteckigen Querschnitt, eine seitliche Neigung 10 ist so ausgebildet, dass sie die gleiche Neigung und die gleiche Größe hat an zwei Kanten mit einem größeren Flächenbereich als an anderen Kanten. Die Neigungen 10 sind an den Permanentmagneten 3a, 3c für das Feld ausgebildet, so dass sie zu der Öffnung 7 hinweisen, und an den Permanentmagneten 3b, 3d für das Feld in einer radialen Richtung. Auf die gleiche Art und Weise sind zwei Neigungen 15 so ausgebildet, dass sie die gleiche Neigung und die gleiche Größe haben, an den Seiten der Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d, so dass sie zu den Permanentmagnete für das Feld passen.
Die Permanentmagnete für das Feld werden in die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d (in der in der Zeichnung dargestellten Richtung R) eingesetzt, und die Silizium-Stahlbleche werden integral pressgepasst mittels der Verstemm-Abschnitte 8 mit einem Silizium-Stahlblech 14, das im Uhrzeigersinn um 90 Grad um die Öffnung 7 herum gedreht ist, und das die Silizium-Stahlbleche überlagert. Dann wird ein Ausgleichsgewicht 11 angebracht, wobei Öffnungen 12 des Ausgleichsgewichts 11 mit den Öffnungen am Ende des Rotorjochs 2 ausgerichtet sind, nichtmagnetische Niete 13, die länger sind als das Rotorjoch, werden eingesetzt, so dass sie durch das Silizium-Stahlblech 24 hindurchtreten, und 2 bis 5 mm der Niete, die von dem Silizium-Stahlblech 24 aus hervorstehen, werden gequetscht, um die Niete zu befestigen. So wird der Rotor insgesamt fixiert.
In dieser Ausführungsform befindet sich zumindest eines der Stahlbleche (das Silizium-Stahlblech 14) an den Enden des Rotorjochs 2 so positioniert, dass eine Phase der Schlitzpositionen verändert ist (um 90 Grad in der Richtung im Uhrzeigersinn) mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche (die Silizium-Stahlbleche 4), und das Stahlblech mit den Schlitzen mit einer anderen Phase verhindert, dass die Permanentmagnete für das Feld aus den Schlitzen herausfallen.
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen beschrieben, um das Stahlblech an den Enden des Rotorjochs so vorzusehen, dass die Phase der Schlitzpositionen verändert ist mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche, um zu verhindern, dass die Permanentmagnete für das Feld aus den Schlitzen herausfallen.
Wenn das Stahlblech einen Schlitz an allen magnetischen Polen hat, (1) sind die Schlitze an den magnetischen Polen mit einigen Nordpolen oder einigen Südpolen im gleichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und die Schlitze an den magnetischen Polen mit Nord- und Südpolen haben einen unterschiedlichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und zumindest eines der Stahlbleche an den Enden des Jochs ist so vorgesehen, dass es um 360°/2n mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche gedreht ist.

(2) Die Schlitze an den magnetischen Polen mit einigen Nordpolen oder einigen Südpolen sind in einem unterschiedlichen Abstand von der Öffnung der drehbaren Welle, und ein Paar von Schlitzen an den magnetischen Polen mit Nord- und Südpolen haben den gleichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und zumindest eines der Stahlbleche an den Enden des Jochs ist so vorgesehen, dass es um 720°/2n mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche verdreht ist.
(3) Die Schlitze an all den magnetischen Polen haben einen unterschiedlichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und zumindest eines der Stahlbleche an den Wänden des Jochs ist so vorgesehen, dass es um 360° × m/2n, wobei m eine ganze Zahl von 1 bis n ist, mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche verdreht ist.

Wenn das Stahlblech einen Schlitz an jedem zweiten magnetischen Pol hat, (1) sind die Schlitze an den magnetischen Polen mit einigen Nordpolen oder einigen Südpolen in dem gleichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und zumindest eines der Stahlbleche an den Enden des Jochs ist vorgesehen, dass es um 360°/2n mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche verdreht ist.

(2) Die Schlitze an einem bestimmten magnetischen Pol und einem von dem ersteren um (n – 2) beabstandeten magnetischen Pol haben den gleichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, zumindest eines der Stahlbleche an den Enden des Jochs ist so vorgesehen, dass es um 360°/2n mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche verdreht ist.
(3) Die Schlitze an all den magnetischen Polen haben einen unterschiedlichen Abstand von der Öffnung für die drehbare Welle, und zumindest eines der Stahlbleche an den Enden des Jochs ist so vorgesehen, dass es um 360° × m/2n, wobei m eine ganze Zahl zwischen 1 und n ist, mit Bezug auf die anderen laminierten Stahlbleche verdreht ist.

2 zeigt eine Querschnittsansicht des Silizium-Stahlblechs 4 mit den darin eingesetzten Permanentmagneten für das Feld. Die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d sind an den Grundteilen der magnetischen Pole 5a, 5b, 5c und 5d des Silizium-Stahlblechs 4 in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von der Öffnung 7 des Rotorjochs vorgesehen. Die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld sind jeweils in die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d eingesetzt. Die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld haben ein in der radialen Richtung magnetisiertes magnetisches Feld.
Die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld (im folgenden auch einfach "Permanentmagnete") haben auch zwei große Neigungen 10, die an der gleichen Fläche rechtwinklig zu der Richtung des magnetischen Felds ausgebildet sind. Mit den an der gleichen Fläche ausgebildeten Neigungen 10 können, wenn der Winkel der Neigung eines Permanentmagneten für das Feld verändert wird, beide Seiten des Permanentmagneten für das Feld in dem Schlitz einfach fixiert werden, weil eine Flächenkontaktfixierung hin zu einer Punktkontaktfixierung verändert wird aufgrund eines Unterschieds zwischen der Seitenneigung des Schlitzes und des Seitenneigungswinkels des Permanentmagneten für das Feld.
Die Schlitze 6a und 6c haben zwei Neigungen 15, die an ihren Seiten in der radialen Richtung ausgebildet sind, und zwar mit der gleichen Neigung und Größe. Die Neigungen 10 der Permanentmagnete 3b, 3d für das Feld und die Neigungen 15 des Schlitzes 6a, 6c weisen zu der radialen Richtung hin und sind an der gleichen Position vorgesehen. Wenn die Permanentmagnete 3b, 3d für das Feld in die Schlitze 6a, 6c eingesetzt werden, während die Neigungen 10 der Permanentmagnete 3b, 3d für das Feld der radialen Richtung gegenüberliegen, sind sie miteinander ausgerichtet. Zu dieser Zeit ist der magnetische Pol N.
Andererseits sind die Schlitze 6b, 6d mit den Neigungen 15 auf die gleiche Art und Weise an zwei Stellen ihrer Seiten versehen, so dass diese zu der Öffnung 7 hinweisen. Wenn die Permanentmagnete 3a, 3c für das Feld, die mit den Neigungen 10 versehen sind, in die Schlitze 6b, 6d eingesetzt werden, so dass der magnetische Pol gleich S wird, sind sie miteinander ausgerichtet.
Die Neigungen 10, 15 sind höchstens halb so groß wie die Dicke der Permanentmagnete für das Feld. In dieser Ausführungsform sind andere Kanten 16 ebenfalls mit einer geringen Neigung versehen, aber die Neigungen 15 sind stark geneigt, so dass sie hinsichtlich der Größe der Neigungen unterschieden werden können.
Außerdem sind die Neigungen 10 des Magneten und die Neigungen 15 des Schlitzen in folgt in Beziehung gesetzt, um ein gleichförmiges Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze hinein zu ermöglichen:
Seitenneigung 10 ≥ Seitenneigung 15.
Die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld sind so angeordnet, dass der Außenumfang des Rotorjochs 2 mit einer abwechselnden Magnetisierung von Nord- und Südpolen versehen ist. Außerdem haben die Permanentmagnete 6a, 6b, 6c und 6d für das Feld die Neigungen 10 an der gleichen Position auf der Grundlage der Nord- und Südpole und können so auf der Grundlage eines Typen von Magneten für das Feld produziert werden. Daher ist die Produktion recht einfach. Um die Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch 2 einzusetzen, können diese außerdem in die Schlitze eingesetzt werden, ohne dass die Nord- und Südpole berücksichtigt werden müssten. Es ist bequem, dass die Nord- und Südpole automatisch an dem Außenumfang des Rotorjochs vorgesehen sind.
Jedes Silizium-Stahlblech hat Verstemm-Abschnitte 8 und kann fixiert werden durch Presspassen dieser Verstemm-Abschnitte 8. Die Öffnungen 9 sind außerdem zwischen den Permanentmagneten 6a, 6b, 6c und 6d und der Öffnung 7 vorgesehen. Die Öffnungen 9 sind in dem gleichen Abstand von der Öffnung 7 positioniert, und die Verstemm-Abschnitte 8 sind auf einer Tangente 19–17 zwischen den Öffnungen 9 positioniert. Die Verstemm-Abschnitte 8 ist vorzugsweise in der Nähe der Öffnung 7 innerhalb der Tangente 19–17 ausgebildet, so dass der magnetische Fluss jedes Permanentmagneten für das Feld nicht gestört ist, ein magnetischer Weg kurz gemacht ist, eine magnetische Flussdichte nicht erhöht wird und ein Kernverlust der Silizium-Stahlbleche gering unterdrückt werden kann.
Der Raum zwischen der Öffnung 9 und dem Permanentmagneten für das Feld soll kleiner sein. Im Allgemeinen ist der Raum zwischen der Öffnung 9 und dem Permanentmagneten für das Feld 0,3–5,0 mm, und wünschenswerterweise 0,3–0,5 mm, so dass, wenn das Ausgleichsgewicht befestigt ist, der Rotor akkurat ausgeglichen ist und die Produktion einfach bewerkstelligt werden kann.
Wenn die Öffnung 9 in der Mitte des Permanentmagneten für das Feld positioniert ist, wird der magnetische Fluss innerhalb des Rotors nicht durch die Öffnung 9 gestört, und der Kernverlust des Stahlblechs kann unterdrückt werden, so dass er klein ist.
3 ist ein Diagramm, das ein Silizium-Stahlblech 14 zeigt. Das Silizium-Stahlblech 14 wird erhalten durch Drehen des Silizium-Stahlblechs 4 um 90 Grad um die Öffnung 7 herum. Die Verstemm-Abschnitte 8 des Silizium-Stahlblechs 14 werden mit den Verstemm-Abschnitten 8 des Silizium-Stahlblechs 4 verstemmt. Außerdem sind die Schlitze 6a, 6c, die vertikal an dem Silizium-Stahlblech 4 positioniert sind, an dem Silizium-Stahlblech 14 horizontal positioniert mit der Öffnung 7 als Mittelpunkt, und die an dem Silizium-Stahlblech 4 horizontal positionierten Schlitze 6b, 6d sind an dem Silizium-Stahlblech 14 vertikal positioniert.
4 ist ein Diagramm, das ein Silizium-Stahlblech 24 zeigt. Das Silizium-Stahlblech 24 wird erhalten durch Drehen des Silizium-Stahlblechs 4 um 90 Grad um die Öffnung 7 herum und durch Ausbilden von Öffnungen 18. Die Öffnungen 18 werden ausgebildet durch Ausstanzen anstelle der Verstemm-Abschnitte 8 des Silizium-Stahlblechs 4. Die Öffnungen 18 werden ausgebildet, indem ein Stempel tiefer abgesenkt wird, wenn das Silizium-Stahlblech mittels des Stempels gepresst wird, so dass die Verstemm-Abschnitte vollständig als Öffnung ausgestanzt werden. Außerdem werden die Verstemm-Abschnitte ausgebildet durch flacheres Absenken des Stempels.
5 ist ein Diagramm, das zeigt, dass das Silizium-Stahlblech 14 mit dem Silizium-Stahlblech 4 von oben verstemmt wird.
Die Öffnungen 9 des Silizium-Stahlblechs 14 werden ausgebildet, so dass sie Durchgangsöffnungen sind, so dass die Nieten selbst dann möglich sind, wenn die Silizium-Stahlbleche laminiert sind. Um die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld in der axialen Richtung zu fixieren, sind die Seitenneigungen 15 der Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d in Kontakt mit den Seitenneigungen 16 der Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung, so dass die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung fixiert sind.
Daher wird keine übermäßige Belastung auf die Schlitze aufgebracht. Selbst wenn ein Klebstoff zum Befestigen des Magneten in ein Lösungsmittel hinein oder ein unter Druck setzendes Fluids hinein gelöst wird, fallen die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld nicht aus dem Silizium-Stahlblech heraus. Außerdem können die Permanentmagnete für das Feld fixiert werden unabhängig von der bearbeiteten Präzision der Permanentmagnete für das Feld, und da die Kanten der Permanentmagnete für das Feld fixiert sind, ist der Flächenbereich der Stahlbleche in Kontakt mit den Endfläche der Permanentmagnete für das Feld klein, so dass die magnetischen Flüsse nicht in einer großen Menge auslaufen und kein anderes Element für die Fixierung erforderlich ist.
Außerdem ist, da die magnetischen Flüsse nicht in einer großen Menge auslaufen, die Motorleistung nicht übermäßig beeinträchtigt. Mit dem auf dem Silizium-Stahlblech 4 platzierten Silizium-Stahlblech 14 wird außerdem der Außenumfang des Rotorjochs 2 nicht verformt, und an dem Außenumfang des Rotorjochs verlaufende Kühlmittelkanäle 20 werden nicht gestört, so dass die Notwendigkeit des Vorsehens eines zusätzlichen Kühlkanals an beispielsweise dem Außenumfang des Stators eliminiert wird.
6 ist ein Diagramm, das zeigt, dass das Ausgleichsgewicht 11 an dem Silizium-Stahlblech 14 von oben mittels Nieten angebracht wird.
Die Öffnungen 9 des Silizium-Stahlblechs 14 sind mit den Öffnungen 12 des Ausgleichsgewichts 11 ausgerichtet, und zwei nichtmagnetische Niete 13 sind in die Öffnungen eingesetzt, um das Ausgleichsgewicht 11 zu fixieren. In diesem Fall ist das Ausgleichsgewicht 11, wenn es nicht magnetisch ist, in Kontakt mit dem Silizium-Stahlblech 14 fixiert, aber wenn es magnetisch ist, laufen magnetische Flüsse zwischen den Permanentmagnete 3a, 3b für das Feld aus, weil die Enden der Permanentmagnete für das Feld bedeckt sind, und die Effizienz eines Motors vermindert sich wie folgt.
Die Beziehung zwischen der Effizienz eines Motors und dem Abstand von dem Ende des Silizium-Stahlblechs 14 bis zu dem magnetischen Ausgleichsgewicht 11 ist wie folgt.
Daraus ergibt sich, dass der Effizienzabfall sich vermindert, wenn der Abstand mindestens 1 mm beträgt. Es ist wird bevorzugt, um 2 mm oder mehr zu trennen. Wenn das Ausgleichsgewicht eine Gestalt hat, dass es in einen Umfang 80 (zwischen den Schlitzen mit dem gleichen Pol) fällt, der durch eine Strichpunktlinie angezeigt ist, ist das Ausgleichsgewicht in Kontakt mit dem Ende des Rotorjochs 2, und auf der Außenseite des Umfangs 80 wird die gleiche Motoreffizienz erzielt für ein so genanntes gestuftes Ausgleichsgewicht, das eine Gestalt hat, die um den obigen Abstand von dem Ende des Rotorjochs 2 getrennt ist.
Die Öffnungen 9 und die Öffnungen 12 sind in der Größe wie folgt in Beziehung gesetzt.
Öffnung 9 < Öffnung 12
Die Nieten 13 sind ebenfalls gestuft, so dass sie zu den Öffnungen 9, 12 passen. Insbesondere ist, wenn die Nieten 13 in die Öffnungen 12 pressgepasst sind, das Rotorjoch 2 hinsichtlich der Vibrationsbalance verbessert.
Andererseits können in dem Fall der Verwendung eines nichtmagnetischen Balancegewichts die Öffnungen 9 und 12 so ausgebildet werden, dass sie die gleiche Größe haben, das Balancegewicht 11 ist luftdicht an dem Silizium-Stahlblech 14 angebracht, und der Außenumfang des Balancegewichts ist den magnetischen Polen 5a, 5d überlagert, was einen Widerstand gegen einen Stoß in der axialen Richtung der magnetischen Pole 5a, 5d verbessert.
In der Ausführungsform kann, da der Außendurchmesser des Ausgleichsgewichts 11 innerhalb von Ausnehmungen 20 an dem Außendurchmesser des Rotorjochs 2 positioniert ist, ein Motor, der ein Kühlmittel verwendet, aufgebaut werden, ohne den Kühlmittelkanal der Ausnehmungen 20 zu unterbrechen. Da das Ausgleichsgewicht nicht an der drehbaren Welle befestigt ist, kann das Einsetzen und Fixieren der Magnete und das Fixieren des Ausgleichsgewichts an dem Rotor unabhängig ausgeführt werden, und der letztere Prozess endet mit dem Schrumpfpassen der drehbaren Welle, was eine gesplittete Produktion ermöglicht, und die Flexibilität in der Produktion ist verbessert. Außerdem ist, da das Ausgleichsgewicht nicht an der drehbaren Welle befestigt wird, das Ausgleichsgewicht leichtgewichtig und kompakt, und die Produktion kann kostengünstig erfolgen, ohne dass eine dimensionelle Genauigkeit erforderlich wäre.
7 ist eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform des Permanentmagnet-Rotors der Erfindung mit den eingesetzten Permanentmagneten für das Feld zeigt.
Die Schlitze 6d, 6b, 6a und 6c sind an den Grundteilen von magnetischen Polen 35a, 35b, 35c und 35d eines Silizium- Stahlblechs 34 in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von der Öffnung 7 des Rotorjochs vorgesehen. Permanentmagnete 33a, 33b, 33c und 33d für das Feld sind in diese Schlitze 6d, 6b, 6a und 6c eingesetzt. Die benachbarten Schlitze 6a, 6c haben zwei radial ausgebildete große Neigungen 15. Die Seitenneigungen 15 sind in dem gleichen Winkel geneigt und haben die gleiche Größe, und diese Schlitze haben auch die gleiche Gestalt.
Die benachbarten Schlitze 6b, 6d haben zwei große Neigungen 15, die so ausgebildet sind, dass sie zu der Öffnung 7 hinweisen. Auf die gleiche Art und Weise sind diese Schlitze so ausgebildet, dass sie die gleiche Gestalt haben.
Die Schlitze 6d, 6a liegen einander gegenüber mit der Öffnung 7 dazwischen, und diese Schlitze haben die Seitenneigungen an den unterschiedlichen Positionen. Auf die gleiche Art und Weise liegen die Schlitze 6b, 6c einander gegenüber mit der Öffnung 7 zwischen sich, und haben die Neigungen an einer unterschiedlichen Position, wenn sie von der Öffnung 7 aus betrachtet werden. Die Permanentmagnete 33a, 33b, 33c und 33d für das Feld sind in diese Schlitze so eingesetzt, dass der Außenumfang eines Rotorjochs 32 abwechselnd Nord- und Südpole hat.
Vier Verstemm-Abschnitte 8 (8a, 8b, 8c und 8d) sind innerhalb der Permanentmagnete für das Feld ausgebildet. Die jeweiligen Silizium-Stahlbleche sind fixiert durch Presspassen der Verstemm-Abschnitte 8a, 8b, 8c und 8d. Wenn das Silizium-Stahlblech 34 gedreht wird und dem Ende des Jochs 32 überlagert wird, um die Permanentmagnete 33a, 33b, 33c und 33d in der axialen Richtung zu fixieren, kann das Silizium-Stahlblech 34 um 90 Grad und um 180 Brad mit Bezug auf das Silizium-Stahlblech 14 gedreht werden, so dass die Fixierung der Verstemmungen auf eine Verdrehung von 180 Grad nur wie folgt eingeschränkt ist. Insbesondere ist, wenn der Winkel zwischen den Verstemm-Abschnitten 8a und 8c gleich A ist und der Winkel zwischen den Verstemm-Abschnitten 8c und 8d gleich B und diese Winkel nicht gleich sind, ist die Verdrehung auf 180 Grad begrenzt zum Fixieren der Verstemm-Abschnitte, und die Fixierung ist auf vorgeschriebene Permanentmagnete für das Feld beschränkt. Außerdem sind die Anzahl der Verstemmungen und die Anzahl der magnetischen Pole so bestimmt, dass sie gleich sind, und die Winkel A und B sind wie folgt in Beziehung gesetzt. A + B = 180 (Grad) (A ≠ B)
Die Ausführungsform ist beschrieben worden mit den Verstemmwinkeln A und B, die unterschiedlich sind. Es kann aber ein Rotor mit vier Polen vorgesehen werden mit vier Verstemmstellen, die in einem gleichmäßigen Abstand positioniert sind, und die benachbarten Verstemmungen haben eine unterschiedliche Größe, aber die einander gegenüberliegenden Verstemmstellen mit der Öffnung 7 zwischen sich haben die gleiche Größe, so dass ein Stahlblech, das an dem Ende des Rotorjochs fixiert werden soll, nur fixiert werden kann, wenn es um 180 Grad gedreht wird. Das gleiche Ergebnis kann natürlich erzielt werden, wenn die benachbarten Verstemmstellen sich an einer unterschiedlichen Position mit Bezug auf die Öffnung 7 befinden und die Verstemmstellen, die einander gegenüber liegen mit der Öffnung 7 zwischen sich, sich an der gleichen Position befinden.
Die beiden Neigungen 10 der Schlitze sind so beschrieben worden, dass sie gleich geneigt sind, aber wenn nur eine von ihnen unter einem Winkel geneigt ist, der gleich dem Neigungswinkel des Außendurchmessers des Rotorjochs ist, ist es möglich, die Festigkeit von Brücken zu verbessern, die das vordere Ende und das Grundteil des magnetischen Pols verbinden.
8 ist eine Schnittansicht, die zeigt, dass Permanentmagnete für das Feld eingesetzt sind, und zwar gemäß einer anderen Ausführungsform eines Permanentmagnet-Rotors.
Ein Rotorjoch 47 besteht aus einer großen Anzahl von Silizium-Stahlblechen 44, Schlitze 46a, 46b sind an den Grundteilen jedes zweiten magnetischen Pols 45a, 45c des Silizium-Stahlblechs 44 und in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von der Öffnung 7 des Rotorjochs positioniert. Permanentmagnete 43a, 43b für das Feld sind in die Schlitze 46a, 46b eingesetzt, wobei Südpole der Öffnung 7 gegenüber liegen. Die Schlitze 46a, 46b haben zumindest zwei Neigungen 40, 41 an ihren Seiten, und diese Neigungen sind unterschiedlich groß und gegenüberliegend auf einer diagonalen Linie. Die große Neigung 40 ist positioniert auf der Seite der drehbaren Welle. Andere Ecken 42 haben keine Neigung.
Die Permanentmagnete 43a, 43b für das Feld, die in die Schlitze 46a, 46b eingesetzt sind, haben große und kleine Neigungen. Das Silizium-Stahlblech 44 ist um 180 Grad gedreht mit Bezug das Silizium-Stahlblech 14, und Verstemmstellen 48 sind verstemmt, um an dem Ende des Rotorjochs 47 anzubringen. So sind die Permanentmagnete 43a, 43b für das Feld fixiert, wobei das Stahlblech den Ecken 42 überlagert ist.
Wenn die Permanentmagnete für das Feld dick sind in dem Rotorjoch 47, können die Neigungen auf den Seiten der Schlitze und der Magnete groß gemacht werden, so dass die Fixierung fest erfolgen kann. Was die Brücken angeht, die das vordere Ende und das Grundteil des magnetischen Pols 45a verbinden, sind die Neigungen auf den Seiten der Schlitze 46a, 46b so ausgebildet, dass sie eine unterschiedliche Größe haben, so dass Brücken 44a mittels der Neigungen 40, die eine große Neigung haben, so gestaltet werden können, dass sie eine geringe Breite haben, und Brücken 44b neben den Neigungen 41 mit einer geringen Neigung so gemacht werden können, dass sie eine große Breite haben.
Wenn die Brücken 44a zuerst gepresst werden und dann die Brücken 44b gepresst werden aus einem Stahlblech mittels eines Stempels, wird außerdem eine Verbiegung der magnetischen Pole 45a, 45c in der axialen Richtung stark vermindert. Wenn die Neigungen 40, die eine starke Neigung haben, auf der Seite der Öffnung 7 statt in der radialen Richtung ausgebildet sind, werden vorzugsweise die Schwerpunkte der magnetischen Pole 45a, 45c in der radialen Richtung bewegt, so dass die Festigkeit der Brücke verbessert ist.
Die Permanentmagnete 43a, 43b für das Feld haben die gleiche Gestalt mit dem anderen, wenn einer von ihnen gedreht wird, in anderen Worten, die Nord- und Südpole und die Neigungen 40, 41 sind in der Position gleich. Um die Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch 47 einzusetzen, können sie daher in einer Art produziert werden und einfach entlang den Gestalten der Schlitze eingesetzt werden, ohne dass bei dem Positionieren der Nord- und Südpole ein Fehler gemacht wird. So kann der Rotor einfach produziert werden.
In jeder Ausführungsform ist eine Beschreibung der Permanentmagnete für das Feld erfolgt, die zwei große Neigungen haben. Die Neigungen können aber an einer oder drei Stellen ausgebildet sein und einen anderen Winkel haben. Alle Schlitze der magnetischen Pole können außerdem eine unterschiedliche Gestalt haben. Wenn alle Schlitze eine unterschiedliche Gestalt haben, sind die Stahlbleche mit vier magnetischen Polen, die an dem Ende zu platzieren sind, unter einem Verdrehwinkel von 90, 180 oder 270 Grad vorgesehen, so dass die Bewegung der Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung verhindert werden kann, und die Festigkeit des Rotorjochs ist verbessert, weil das Aufbringen von Beanspruchungen von den magnetischen Polen aufgrund einer Zentrifugalkraft variabel ist.
Die obige Ausführungsform ist beschrieben worden an einer Struktur, dass die vier magnetischen Pole an dem Außenumfang des Rotorjochs ausgebildet sind und die Permanentmagnete für das Feld in alle magnetischen Pole eingesetzt sind. Die Ausführungsform ist aber nicht auf eine solche Struktur begrenzt. Diese Ausführungsform kann auf einen Fall angewandt werden, dass gewünschte geradzahlige magnetische Pole ausgebildet sind und ein Permanentmagnet für ein Feld in jeden magnetischen Pol eingesetzt wird. Die Verstemmstellen können kreisförmig sowie quadratisch sein. Die Neigung hat einen Winkel von Grad in dieser Ausführungsform, ist aber nicht darauf begrenzt und kann auch angefast sein. Die Schlitze des Rotorjochs und die Permanentmagnete für das Feld sind als hexahedrale Gestalt beschrieben worden. Kachelförmige Schlitze und kachelförmige Permanentmagnete für das Feld können aber auch verwendet werden mit an den Seiten ausgebildeten Neigungen, und das Stahlblech an dem Ende wird gedreht, so dass die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung dank eines Unterschieds in der Gestalt der Schlitze fixiert werden können.
9 ist eine Schnittansicht, die zeigt, dass Permanentmagnete für das Feld eingesetzt sind, und zwar gemäß einer anderen Ausführungsform eines Permanentmagnet-Rotors.
Ein Rotorjoch 58 ist ausgebildet durch Stanzen einer großen Anzahl von Silizium-Stahlblechen 54 mittels eines Stempels und Laminieren dieser Bleche zu einem Körper. Innerhalb der Silizium-Stahlbleche 54 sind Schlitze 56a, 56b, 56c und 56d an den Grundteilen von magnetischen Polen 55a, 55b, 55c und 55d ausgebildet. Die Schlitze 56a, 56c sind in einem Abstand F weg von der Öffnung 7 ausgebildet, und die Schlitze 56b und 56d sind in einem Abstand E weg von der Öffnung 7 ausgebildet. Die Abstände F und E sind unterschiedlich zueinander, und die Schlitze 56a, 56c sowie die Schlitze 56b, 56d liegen einander gegenüber mit der Öffnung 7 zwischen sich.
Die Schlitze 56a, 56b, 56c und 56d sind so ausgebildet, dass sie die gleiche Dicke haben, und Permanentmagnete 49a, 49b, 49c und 49d, die in die oben genannten Schlitze eingesetzt sind, haben die gleiche Dicke. Um die Permanentmagnete 49a, 49b, 49c und 49d gleichförmig einzusetzen, haben die Dicke (einschließlich der Dicke der Plattierung) der Permanentmagnete für das Feld und die Dicke der Schlitze einen Spalt H.
Der Spalt H ist im Allgemeinen so bestimmt, dass er 0,01 bis 0,3 mm groß ist, weil die Permanentmagnete für das Feld, insbesondere Seltene-Erde-Permanentmagnete, im Allgemeinen plattiert sind, um zu verhindern, dass ein magnetischer Fluss verschlechtert wird aufgrund von Rost und dem Durchdringen eines Kühlmittels. Der Spalt mit dem oben angegebenen Wert ist daher so vorgesehen, dass die Plattierung an einer Ablösung gehindert wird und die Festigkeit sich nicht verschlechtert. Insbesondere tendiert die Dicke der Plattierung an den Permanentmagneten für das Feld dazu, nicht gleichmäßig zu sein, und sie ist dick an den Kanten um ungefähr 0,02 mm auf einer Seite von der Mitte der Permanentmagneten für das Feld. Wenn die Größe klein ist, um die Plattierung abzulösen, korrodiert die abgetrennte Oberfläche leicht durch das Kühlmittel. Daher muss der Spalt A an den Kanten (einschließlich der Dicke der Plattierung) der Permanentmagnete für das Feld und den Kanten der Schlitze 0,01 bis 0,3 mm sein.
Die Schlitze 56a, 56b, 56c und 56d tendieren außerdem dazu, eine geringere Dicke in der Mitte zu haben als an den Kanten, wenn die Rotorgestalt aus einem Stahlblech gepresst ist und ein Druck aufgebracht wird, während die Verstemmstellen gestapelt sind. Wenn ein Spalt zwischen dem Schlitz und dem Permanentmagneten für das Feld vorhanden ist, wird daher ein Spalt von 0,01 bis 0,3 mm beibehalten in der Mitte, und die Plattierung wird nicht entfernt. Im Hinblick auf eine Dickentoleranz des Permanentmagneten für das Feld und eine Dickentoleranz des Schlitzes, abgeleitet von den Produktionskosten des Permanentmagneten für das Feld und den Stempelproduktionskosten für den Schlitz, wurde außerdem höchstens ein Wert von 0,3 mm bestimmt.
Der Abstand F der Schlitze 56a, 56c von der Mitte der Öffnung für die drehbare Welle und der Abstand E der Schlitze 56b, 56d von der Mitte der Öffnung für die drehbare Welle haben im Allgemeinen einen Unterschied in der Schlitzposition |F – E| gleich 0,3 bis G/2 (G: Dicke des Permanentmagneten für das Feld), vorzugsweise 0,3 bis G/4, um einen Unterschied zwischen magnetischen Oberflächenflussdichten der magnetischen Pole beizubehalten und die Notwendigkeit der Verminderung des effektiven magnetischen Flusses aufgrund eines Auslaufens eines magnetischen Flusses aufgrund der Überlagerung des Silizium-Stahlblechs 54 auf den Permanentmagneten für das Feld. Die Gründe dafür, 0,3 bis G/4 zu wählen, sind, dass bei einem Wert, der die oben genannte Stufe überschreitet, der ausgelaufene magnetische Fluss zunimmt und der effektive magnetische Fluss vermindert wird, was zu einer schwachen Effizienz führt. Wenn die Stahlbleche an dem Ende der Permanentmagnete für das Feld überlagert sind, laufen nämlich magnetische Flüsse von den Magneten bei einem Teil des laminierten Stahlblechs aus, und ein effektiver magnetischer Fluss in dem Durchgang, wo sie ursprünglich strömen sollten von dem Rotorjoch aus, sind steil vermindert, und die Motoreffizienz ist reduziert.
Wenn die Silizium-Stahlbleche laminiert sind, ist es, da ein Unterschied zwischen den Abständen E, F gering ist, schwierig, die Positionen der Schlitze auf der Grundlage des Unterschieds zwischen den Abständen E und F zu bestimmen. Daher ist eine Nut 50 ausgebildet als Markierung zum Laminieren der Silizium-Stahlbleche nur in Öffnungen 51a, die positioniert sind innerhalb der Schlitze 56a, 56c, unter den Öffnungen zum Einsetzen der Nieten. Die Effizienz der Montagearbeit ist so verbessert. Demzufolge markiert diese Ausführungsform eine Schlitzidentifizierungsmarkierung neben einem der Schlitze, der entfernt von der Öffnung für die drehbare Welle oder nahe dieser Öffnung liegt.
Die Nuten 50 sind vorzugsweise ausgebildet innerhalb von Kontaktpunkten 52, 53 auf einer Tangente außerhalb der Öffnungen. Der Strom von magnetischen Flüssen der Permanentmagnete für das Feld wird so nicht unterbrochen. Außerdem können die Vorder- und die Rückseite des Silizium-Stahlblechs gemäß den Positionen der Nuten 50 unterschieden werden. Die Nuten 50 können jede Gestalt haben und können innerhalb der Schlitze ausgebildet sein. Um eine Schlitzidentifizierungsmarkierung innerhalb der Schlitze auszubilden, wird diese vorzugsweise an einer Stelle ausgebildet, die den magnetischen Fluss der Permanentmagnete für das Feld nicht unterbricht, nämlich in der Mitte der Permanentmagnete für das Feld und an einem Punkt 59 auf der Seite der Öffnung 7. Daher kann die Schlitzidentifizierungsmarkierung an dem Schlitz ausgebildet werden, der sich entfernt von der Öffnung für die drehbare Welle oder nahe dieser Öffnung befindet.
10 ist eine Schnittansicht, die das Silizium-Stahlblech 54 an dem Ende des Rotorjochs 58 um 90 Grad verdreht aus dem in 9 dargestellten Zustand zeigt, und die Permanentmagnete für das Feld sind eingesetzt.
Das Silizium-Stahlblech 54 ist mittels der Verstemmstellen fixiert, und Niete sind in die Öffnungen 51, 51b eingesetzt. Um den Permanentmagnete 49a für das Feld in der axialen Richtung zu fixieren, ist eine 90 Grad-Drehung gemacht worden mit Bezug auf den Schlitz 56a des Rotorjochs 58, damit der Schlitz 56b einen Unterschied |F – E| von Abständen von der Öffnung 7 hat, um so zu fixieren.
Die Beziehung zwischen dem Unterschied |F – E| und einen Unterschied H zwischen der Schlitzdicke und der Dicke des Permanentmagneten für das Feld ist ausgedrückt als |F – E| ≥ H. Je größer die Trennung zwischen dem Unterschied |F – E| und dem Unterschied H, desto fester wird die Fixierung der Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung.
In der obigen Ausführungsform sind die Abstände von den vier Schlitzen hin zur Öffnung für die drehbare Welle gleich für die gleichen Pole, aber unterschiedlich für unterschiedliche Pole, aber alle Abstände zwischen der Öffnung für die drehbare Welle und den Schlitzen können für alle vier Schlitze unterschiedlich sein. In diesem Fall wurde festgestellt, dass, wenn ein Unterschied zwischen dem maximalen und dem minimalen Abstand zwischen der Öffnung für die drehbare Welle und den Schlitzen auf höchstens 1 mm gedrückt wird, magnetische Spaltflussdichten des Außendurchmessers des Rotors im Wesentlichen gleich sind, wenn die Permanentmagnete für das Feld mit dem gleichen Energieprodukt eingesetzt werden. Wenn die Schlitze sich an unterschiedlichen Stellen befinden, kann das Stahlblech an dem Ende des Rotorjochs in der axialen Richtung der Permanentmagnete für das Feld fixiert werden durch Drehen auf jeden Winkel ausgewählt aus 90, 180 und 270 Grad.
In der obigen Ausführungsform sind die Permanentmagnete für das Feld beschrieben worden so, dass sie die gleiche Leistung haben. Wenn ein Permanentmagnet für ein Feld mit einer geringen koerzitiven Kraft in einen Schlitz entfernt von der Öffnung für die drehbare Welle eingesetzt wird und ein Permanentmagnet für ein Feld mit einer höheren koerzitiven Kraft als der oben genannte Permanentmagnet für das Feld in einen Schlitz in der Nähe der Öffnung für die drehbare Welle eingesetzt wird, steigt ein Widerstand gegen die Entmagnetisierung der Permanentmagnete für das Feld mit Bezug auf das magnetische Feld, das erzeugt wird, wenn ein Strom durch eine Wicklung hindurch geleitet wird. Durch Ausgestalten wie oben beschrieben kann außerdem ein Magnet mit einem geringen thermischen Widerstand innen gegen Einflüsse der Hitze verwendet werden, die von dem Äußeren des Rotors her wandert.
11 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Permanentmagnet-Rotors der Erfindung zeigt, wobei Permanentmagnete für ein Feld eingesetzt sind.
Ein Rotorjoch 68 ist ausgebildet durch Pressen einer großen Anzahl von Silizium-Stahlblechen 64 mittels eines Stempels und Laminieren dieser Bleche zu einem Körper. Innerhalb dieser Silizium-Stahlbleche 64 sind Schlitze 66a, 66b, 66c und 66d an den Grundteilen von magnetischen Polen 65a, 65b, 65c und 65d ausgebildet. Unter diesen sind die Schlitze 66a und 66b in einem Abstand F weg von der Öffnung 7 ausgebildet, und die Schlitze 66c, 66d sind in einem Abstand E weg von der Öffnung 7 ausgebildet. Der Abstand F der Schlitze 66a und 66b ist unterschiedlich von dem Abstand E der Schlitze 66c und 66d. Permanentmagnete 70a, 70b, 70c und 70d für ein Feld sind in die Schlitze 66a, 66b, 66c und 66d eingesetzt, und der Schlitz 66a liegt dem Schlitz 66c gegenüber mit der Öffnung 7 dazwischen, und der Schlitz 66b liegt dem Schlitz 66d gegenüber mit der Öffnung 7 dazwischen.
Um die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung zu fixieren, wird das Silizium-Stahlblech 64 um 180 Grad mit Bezug auf die anderen Silizium-Stahlbleche gedreht und mit Verstemmstellen 71 (71a, 71b, 71c und 71d) an dem Ende des Rotorjochs 68 fixiert. Wenn das Silizium-Stahlblech überlagert wird, ist es schwierig, die Positionen der Schlitze zu bestimmen auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen den Abständen E und F, weil der Unterschied zwischen den Abständen E und F gering ist. Ebenso wie in den Fällen der 9 und 10 ist daher eine Nut 72 nur an Öffnungen 61a und 61b ausgebildet zum Einsetzen von Nieten innerhalb der Schlitze 66a und 66b als eine Markierung zum Bestimmen der Positionen zum Laminieren der Silizium-Stahlbleche.
Die Anzahl der Verstemmstellen zum Fixieren der jeweiligen Stahlbleche ist außerdem an vier Positionen in der gleichen Anzahl wie die magnetischen Pole innerhalb des Silizium-Stahlblechs ausgebildet. Die Verstemmstellen 71a, 71d und die Verstemmstellen 71b, 71c sind durch einen Winkel A getrennt, und die Verstemmstellen 71a, 71b und die Verstemmstellen 71c, 71d sind durch einen Winkel B getrennt (A ≠ B, A + B = 180 (Grad)),
Um das Silizium-Stahlblech zum Fixieren der Permanentmagnete für das Feld an dem Ende des Rotorjochs zu fixieren, wenn es um 90 Grad gedreht ist, können daher die Verstemmstellen nicht fixiert werden, und die Permanentmagnete für das Feld können auch nicht fixiert werden. Wenn es um 180 Grad gedreht wird, sind aber die Schlitze verschoben, um das Fixieren der Magnete für das Feld zu ermöglichen, und die Verstemmstellen können ebenfalls fixiert werden. Eine falsche Platzierung des Silizium-Stahlblechs an dem Ende des Rotorjochs 58 kann daher verhindert werden durch Bestimmen des Winkels zwischen den oben beschriebenen Verstemmstellen.
Die obige Ausführungsform ist über die Struktur beschrieben worden, dass die vier magnetischen Pole an dem Außenumfang des Rotorjochs ausgebildet sind, und Permanentmagnete für das Feld in alle magnetischen Pole eingesetzt sind. Die Ausführungsform ist aber nicht auf die obige Struktur begrenzt und kann auf einen Fall angewandt werden, dass eine gewünschte geradzahlige Anzahl von magnetischen Polen ausgebildet ist und die Permanentmagnete für das Feld in diese magnetischen Pole hinein gesetzt sind.
12 ist eine Explosionsschnittansicht, die einen Kompressor zeigt, welcher einen Permanentmagnet-Rotor verwendet. Ein abgedichteter Behälter 21, in welchem ein Kühlmittel und ein Öl fließen, hat einen Antriebsmotor 22, der in Reihe oberhalb einer nicht dargestellten Kompressionseinrichtung vorgesehen ist.
Der Antriebsmotor 22 weist einen Permanentmagnet-Rotor sowie einen Stator 30 auf. Der Stator 30 hat einen Statorkern 31 und eine Anregespule 35.
Der Permanentmagnet-Rotor hat ein Rotorjoch 2 und zwei Paare von Plattenpermanentmagneten 3a, 3b, 3c und 3d für ein Feld. Das Rotorjoch 2 weist eine Gruppe von Silizium-Stahlblechen 4 an beiden Enden auf und eine weitere Gruppe von Silizium-Stahlblechen 44 in der Mitte in der laminierten Form. Jedes Stahlblech, das später noch genauer beschrieben wird, wird mittels eines progressiven Stempels ausgestanzt. An dem Außenumfang der Stahlbleche für das Rotorjoch 2 sind vier magnetische Pole 5a, 5b, 5c und 5d radial ausgebildet, die nach außen hervorstehen. Diese magnetischen Pole haben an ihren Grundteilen Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld.
Um einen Kühlkompressor zusammenzufügen, wird das Rotorjoch 2 für einige Minuten erhitzt, bevor es in die drehbare Welle 23 eingesetzt wird. An der drehbaren Welle 23, die innerhalb des abgedichteten Behälters 21 vorgesehen ist, wird das erhitzte Rotorjoch 2 in der Richtung Q angebracht, und die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld werden eingesetzt und fixiert, während das Rotorjoch 2 auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Außerdem wird ein Ausgleichsgewicht 11 um das Ende des Rotorjochs 2 herum pressgepasst.
Nach dem Anpassen der obigen Komponenten wird ein Deckel (nicht dargestellt) des abgedichteten Behälters 21 geschlossen, und die drehbare Welle 23 wird mechanisch fixiert. Durch Leiten eines starken Stroms durch eine Anregespule 35 hindurch werden die Permanentmagnete für das Feld magnetisiert, und heiße Luft wird geblasen, um das Innere des abgedichteten Behälters 21 zu trocknen, um Feuchtigkeit verdampfen zu lassen.
Um das Rotorjoch an der drehbaren Welle anzupassen, wird daher das Rotorjoch erhitzt. Dieses Erhitzen dehnt die Öffnung für die drehbare Welle in der Mitte aus, so dass sie einen geringfügig größeren Durchmesser hat, und das Rotorjoch, welches noch heiß ist, wird an der drehbaren Welle angepasst, so dass das Rotorjoch leicht an der drehbaren Welle angepasst werden kann. Wenn das Rotorjoch abkühlt, zieht sich die Öffnung für die drehbare Welle zusammen, und das Rotorjoch wird an der drehbaren Welle fixiert. Auf die gleiche Art und Weise werden, da die Permanentmagnete für das Feld eingesetzt und fixiert werden, während das Rotorjoch noch heiß ist, oder das Rotorjoch erhitzt wird, um die Schlitze zu erweitern, und die Permanentmagnete für das Feld in die erweiterten Schlitze eingesetzt werden, die Magnete einfach eingesetzt. Wenn das Rotorjoch abgekühlt ist, ziehen sich die Schlitze zusammen, und die Permanentmagnete für das Feld werden mittels der Schlitze fixiert. Da die Ausführungsform die Resthitze verwendet, um die Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze hinein zu fixieren, kann eine Bearbeitungszeit reduziert werden, und ein Werkzeug zum Fixieren der Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung ist nicht erforderlich.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Muster zeigt, welches bei einem Herstellprozess des Permanentmagneten für das Feld verwendet wird.
Ein Muster 28 ist an seinen vier Seiten durch Wände mit einer geeigneten Dicke geschlossen. Magnetisches Pulver 29 für den Permanentmagneten 3 für das Feld wird in der Mitte des Musters 28 platziert, welches dann in einem Sinterofen (nicht dargestellt) platziert und dort auf ungefähr 1000°C für eine bis zwei Stunden erhitzt wird, wobei ein Druck in der Richtung R aufgebracht wird, während ein magnetisches Feld in der Richtung S angelegt wird, und dann weiter für drei Stunden bei ungefähr 600°C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird ein Magnetblock mit einer Dicke L3 in mehrere Permanentmagnete für ein Feld mit einer Dicke L4 zerschnitten, um die Permanentmagnete 3 für das Feld zu produzieren. Da eine Größe L1 des Permanentmagneten für das Feld bestimmt wird durch die Präzision einer Form für L2 des Musters 28, kann eine präzise Größe für L1 einfach und ohne eine zusätzliche Bearbeitung erhalten werden. Andererseits hängt die Dicke L4 des Permanentmagneten für das Feld stark von der Präzision des Schnitts ab. Eine Länge L5 des Permanentmagneten für das Feld wird außerdem stark beeinflusst durch die Größe einer Belastung, die durch eine Presse in der Richtung R aufgebracht wird.
14 zeigt Schnittansichten von Permanentmagnet-Rotoren gemäß weiteren Ausführungsformen, und sie zeigt die Permanentmagnete 3 für das Feld, die unter Verwendung der Resthitze des Rotorjochs 2 eingesetzt werden, wie es oben beschrieben ist.
14(1) zeigt, dass die Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch eingesetzt sind, aber nicht an dem Silizium-Stahlblech 4 fixiert sind, und 14(2) zeigt, wie die Permanentmagnete für das Feld an dem Silizium-Stahlblech 44 des Rotorjochs fixiert sind. In 14(1) hat das Silizium-Stahlblech 4 vier magnetische Pole 5a, 5b, 5c und 5d, die nach außen hervorstehen, radial an dem Außenumfang ausgebildet. Diese magnetischen Pole haben an ihren Grundteilen die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld, und sie haben auch Brücken 4a, um die vorderen Enden und die Grundteile der magnetischen Pole zu verbinden. Das Silizium-Stahlblech 4 hat die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d, die recht breit in der Längsrichtung ausgebildet sind, und die Brücken 4a, die dünn hergestellt sind. Daher besteht ein kleiner Spalt zwischen den Seiten der Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d und den Seiten 3e der Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld.
Andererseits sind, wie in 14(2) dargestellt, Brücken 44a des Silizium-Stahlblechs 44, welche die vorderen Enden und die Grundteile der magnetischen Pole verbinden, breit ausgebildet. Anders als bei dem Silizium-Stahlblech 4 besteht daher kein Spalt zwischen den Seiten der Schlitze und den Seiten der Magnete. Wie oben beschrieben, wird außerdem das Rotorjoch erhitzt, um es an der drehbaren Welle anzubringen, und die Permanentmagnete für das Feld werden in die Schlitze eingesetzt, während die Resthitze noch zur Verfügung steht. Dann wird das Rotorjoch abgekühlt, und die Schlitze ziehen sich zusammen, dann geraten die Seiten 3e der Permanentmagnete für das Feld in Kontakt mit den Seiten der Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d, und die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld werden mittels des Silizium-Stahlblechs 44 fixiert.
Der Permanentmagnet-Rotor wird auch wie folgt produziert.
Insbesondere sind die Schlitze 6a, 6b, 6c und 6d und die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d nicht an ihren Kontaktpunkten fixiert. Um das Rotorjoch an der drehbaren Welle anzupassen, wird das Rotorjoch außerdem erhitzt und dann an der drehbaren Welle angepasst.
In diesem Fall werden die Permanentmagnete für das Feld aus einem Magnetblock erhalten, so dass sie eine vorgeschriebene Dicke L4 haben, und andere Flächen der Magnete werden bestimmt durch das Mustern einer Form zum Ausbilden der Magnete. Da die Magnetdicke L4 stark in Beziehung steht mit der Anwesenheit von Einflüssen durch Hitze und einer Motorleistung, muss sie akkurat sein. Andererseits beeinflussen eine Größe L1 und eine Länge L5 die Motorleistung nicht besonders, selbst wenn ihre Toleranzen groß sind. Daher kann ein Unterschied zwischen dem Magneten und dem Element zum Verhindern der Ablösung des Magneten (Silizium-Stahlbleche 14, 24 an dem Ende des Jochs und andere Elemente) größer sein als der Unterschied in der Dicke zwischen dem Schlitz und dem Magneten, und ein Unterschied in der Breite zwischen dem Schlitz und dem Magneten kann größer sein als der Unterschied in der Dicke zwischen dem Schlitz und dem Magneten.
Außerdem gibt es eine Ausführungsform, dass die Schlitze und die Permanentmagnete für das Feld vorgesehen werden können, ohne dass sie an irgendwelchen kontaktierten Punkten fixiert sind. In diesem Fall werden die Permanentmagnete für das Feld auf eine vorgeschriebene Dicke aus dem Magnetblock bearbeitet oder herausgearbeitet, und andere Flächen der Magnete werden bestimmt durch das Mustern einer Form zum Ausbilden der Magnete. Wenn sie magnetisiert sind, werden die Permanentmagnete für das Feld in den Schlitzen durch die Anziehungskraft fixiert.
In dieser Ausführungsform bestehen die Silizium-Stahlbleche zum Ausbilden des Rotorjochs aus den Silizium-Stahlblechen 4 und den Silizium-Stahlblechen 44, und wenn das Verhältnis der Anzahl der oben beschriebenen Stahlbleche sich verändert, kann eine Festigkeit der Fixierung an den Permanentmagneten für das Feld verändert werden. Eine optimale Festigkeit kann daher geeignet ausgewählt werden gemäß der Größe der Schwingungen, die in der Umgebung verursacht werden, in der der Rotor verwendet wird. Außerdem können auch die Produktionskosten vermindert werden, weil die Größe des Permanentmagneten für das Feld einfach durch Benutzen einer geeigneten Form bestimmt werden kann.
Diese Ausführungsform hat außerdem die folgenden Vorteile durch Vorsehen des Silizium-Stahlblechs 4, in welches die Permanentmagnete für das Feld eingesetzt sind, aber nicht fixiert an beiden Enden des Rotorjochs in der axialen Richtung und durch Vorsehen der Silizium-Stahlbleche 44 zum Fixieren der Permanentmagnete für das Feld im Wesentlichen in der Mitte. Wenn das Rotorjoch auf eine Schrumpfpasstemperatur eingestellt wird und das Rotorjoch an der drehbaren Welle angepasst wird, vermindern die Silizium-Stahlbleche 44 in der Mitte ihre Oberflächentemperatur langsamer als die Silizium-Stahlbleche 4, die an beiden Enden vorgesehen sind, so dass die Permanentmagnete für das Feld einfach eingesetzt werden, und da die Silizium-Stahlbleche 44 in der Mitte eine Brückenbreite haben, die dicker als die Silizium-Stahlbleche 4, vermindern die Brücken 44a ihre Temperatur geringer und leiden unter einer geringeren Verformung. Daher werden die vorderen Enden der Magnetpole nicht verformt, und die Magnete für das Feld haben eine feste Fixierfestigkeit. Eine Zeit zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld kann außerdem lang gemacht werden.
Die Silizium-Stahlbleche 4 und die Silizium-Stahlbleche 44 unterscheiden sich nur in der Größe der Schlitze. Daher können sie mittels eines Typen eines progressiven Stempels produziert werden, um die Schlitze der Silizium-Stahlbleche 44 und dann die Schlitze der Silizium-Stahlbleche 4 herauszustanzen.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Muster zeigt, das in einem Herstellvorgang für einen Permanentmagneten für ein Feld verwendet wird.
In dieser Ausführungsform ist ein Muster 280 an seinen vier Seiten durch Wände mit einer geeigneten Dicke geschlossen, ebenso wie das Muster 28 (siehe 13). Magnetisches Pulver 290 für den Permanentmagneten 103 für das Feld wird in der Mitte des Musters 280 platziert, welches dann in einem Sinterofen (nicht dargestellt) platziert und dort auf ungefähr 1000°C für eine bis zwei Stunden erhitzt wird, wobei ein Druck in der Richtung R aufgebracht wird, während ein magnetisches Feld in der Richtung S angelegt wird, und dann weiter für drei Stunden bei ungefähr 600°C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird ein Magnetblock mit einer Dicke L30 in mehrere Permanentmagnete für ein Feld mit einer Dicke L40 zerschnitten, um die Permanentmagnete 103 für das Feld zu produzieren. Da eine Größe L10 des Permanentmagneten für das Feld bestimmt wird durch die Präzision einer Form für L20 des Musters 280, kann eine präzise Größe für L10 einfach und ohne eine zusätzliche Bearbeitung erhalten werden. Andererseits hängt die Dicke L40 des Permanentmagneten für das Feld stark von der Präzision des Schnitts ab. Eine Länge L50 des Permanentmagneten für das Feld wird außerdem stark beeinflusst durch die Größe einer Belastung, die durch eine Presse in der Richtung R aufgebracht wird.
16 zeigt Schnittansichten von Permanentmagnet-Rotoren gemäß einer anderen Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform werden die oben beschriebenen fächerförmigen Permanentmagnete 103 für das Feld verwendet.
16(1) zeigt, dass die Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch eingesetzt sind, aber nicht an dem Silizium-Stahlblech 104 fixiert sind, und 16(2) zeigt, wie die Permanentmagnete für das Feld an dem Silizium-Stahlblech 114 des Rotorjochs fixiert sind. In 16(1) hat das Silizium-Stahlblech 104 vier magnetische Pole 105a, b, c und d, die nach außen hervorstehen, radial an dem Außenumfang ausgebildet. Diese magnetischen Pole haben an ihren Grundteilen die Schlitze 106a, b, c und d zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld, und sie haben auch Brücken 115, um die vorderen Enden und die Grundteile der magnetischen Pole zu verbinden. Das Silizium-Stahlblech 104 hat die Brücken 115, die lang hergestellt sind. Die Permanentmagnete 103 für das Feld haben Ecken, die unter einem geneigten Winkel geschnitten sind. Daher wird ein Spalt ausgebildet zwischen den Seiten der Schlitze 106a, 106b, 106c und 106d und den geschnittenen Seiten 116 der Permanentmagnete 103 für das Feld.
Andererseits hat, wie in 16(2) dargestellt, das Silizium-Stahlblech 114 Brückenenden 118, die breit ausgebildet sind, und es gibt keinen Spalt zwischen der Schlitzseite und der Magnetseite, anders als bei dem Silizium-Stahlblech 104. Wie oben beschrieben, wird das Rotorjoch erhitzt, um es an der drehbaren Welle anzubringen, und die Permanentmagnete für das Feld werden in die Schlitze eingesetzt, während die Resthitze noch zur Verfügung steht. Wenn das Rotorjoch abgekühlt wird und die Schlitze sich zusammenziehen, dann geraten die geschnittenen Seiten 116 der Permanentmagnete für das Feld in Kontakt mit den Seiten der Schlitze 106a, 106b, 106c und 106d, und die Permanentmagnete 103 für das Feld werden so ausgebildet, dass sie eine solche Größe haben, dass sie an dem Silizium-Stahlblech 114 fixiert werden.
Auf die gleiche Art und Weise wie in der Ausführungsform gemäß 14 bildet diese Ausführungsform daher die Silizium-Stahlbleche für das Rotorjoch durch die Silizium-Stahlbleche 104 und die Silizium-Stahlbleche 114 aus. Das Verhältnis der Anzahl der Stahlbleche wird außerdem verändert, um eine Fixierfestigkeit der Permanentmagnete für das Feld zu verändern. Daher kann eine optimale Festigkeit geeignet ausgewählt werden gemäß harten Nutzungsbedingungen, welche Schwingungen verursachen. Da die Größe der Permanentmagnete für das Feld leicht erhalten werden kann durch Verwenden einer geeigneten Form, können die Herstellkosten gesenkt werden.
In dieser Ausführungsform ist außerdem das Silizium-Stahlblech 104, in welches die Permanentmagnete für das Feld eingesetzt sind, aber nicht fixiert sind, an jedem Ende des Rotorjochs in der axialen Richtung vorgesehen, und die Silizium-Stahlbleche 114 zum Fixieren der Permanentmagnete für das Feld sind im Wesentlichen in der Mitte vorgesehen, so dass die gleichen Vorteile wie in der Ausführungsform gemäß 14 entstehen. Insbesondere vermindert, wenn das Rotorjoch auf eine Schrumpfpasstemperatur eingestellt wird und an der drehbaren Welle angepasst wird, das Silizium-Stahlblech 114 in der Mitte die Oberflächentemperatur langsamer als die Silizium-Stahlbleche 104 an beiden Enden, so dass die Permanentmagnete für das Feld einfach eingesetzt werden können, und da die Silizium-Stahlbleche 114 in der Mitte die Brückenenden 118 haben, die breiter sind und tiefer als die Silizium-Stahlbleche 104, vermindern die Brücken ihre Hitze langsamer und werden nicht so stark verformt. Daher kann die Fixierfestigkeit der Magnete für das Feld festgemacht werden, ohne die vorderen Enden der magnetischen Pole zu verformen. Durch Vermindern der Neigung der Temperaturverminderung der Resthitze kann außerdem die Zeit verlängert werden, die zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld zur Verfügung steht.
Die Silizium-Stahlblech 104 und die Silizium-Stahlbleche 114 unterscheiden sich nur in der Größe der Schlitze. Daher können sie mittels eines Typen von progressivem Stempel produziert werden, um die Schlitze der Silizium-Stahlbleche 114 und dann die Schlitze der Silizium-Stahlbleche 104 auszustanzen.
17 ist eine Explosionsansicht, die einen Permanentmagnet-Rotor gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt. Ein Permanentmagnet-Rotor 1 dieser Ausführungsform hat ein Rotorjoch 2, das in eine Säule laminiert ist, und zwei Paare von Plattenpermanentmagneten 3 (3a, 3b, 3c und 3d) für ein Feld. Das Rotorjoch 2 ist ausgebildet durch Ausstanzen vieler Silizium-Stahlbleche 4 mittels eines Stempels und Laminieren zu einem Körper. Das Rotorjoch 2 hat vier magnetische Pole 5 (5a, 5b, 5c und 5d), die radial hervorstehen, an dem Außenumfang ausgebildet. Diese magnetischen Pole haben an ihren Grundteilen Schlitze 6 (6a, 6b, 6c und 6d) zum Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld. In der Mitte des Rotorjochs 2 ist außerdem eine Öffnung 7 ausgebildet, so dass eine Antriebswelle dort hindurchtreten kann. Nietdurchgangsöffnungen 13a sind außerdem an dem kürzesten Abstand zwischen den Schlitzen und der Öffnung 7 ausgebildet, um die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung zu fixieren.
Die Permanentmagnete 3a, 3b, 3c und 3d für das Feld sind zu einem Hexahedron mit einem rechteckigen Querschnitt geformt, wie in 18(a) dargestellt, und die Permanentmagnete für das Feld sind an ihren Oberflächen mit einer elektrischen Nickelplattierung M1 versehen. Diese elektrische Nickelplattierung M1 wird durch ein Plattiermittel aufgebracht, das später noch beschrieben wird.
Außerdem sind die Permanentmagnete 3 für das Feld in die Schlitze 3 eingesetzt, um die Permanentmagnete für das Feld in der axialen Richtung zu fixieren, nichtmagnetische Abstandshalter s sind an jedem Ende des Rotorjochs 2 vorgesehen, ein Ausgleichsgewicht 11 ist so positioniert, dass eine dynamische Balance einer Kompressionseinrichtung beibehalten wird, und dann werden das Rotorjoch 2, die Abstandshalter s und das Ausgleichsgewicht 11 zusammen befestigt durch Verstemmen mit den Nieten 13. So wird der Permanentmagnet-Rotor 1 der Ausführungsform montiert.
Die elektrische Nickelplattierung ist eine Elektroplattierung, dass ein plattierter Film im Wesentlichen eine gleichmäßige Dicke hat in einer Mitte 2A des Permanentmagneten 3 für das Feld, gezeigt in 18(b), und an einem Ende 3(b), gezeigt in 18(c), und keine Elektrodenmarkierung hat.
Diese elektrische Nickelplattierung M1 wird beispielsweise wie in 19 dargestellt aufgebracht. Insbesondere wird in einen Behälter 801 hinein, in dem sich eine Lösung 802 befindet, ein Spannfutter 803 mit einer geneigten oberen Fläche 804 platziert, zwei Kugelelektroden 805 werden in der Nähe des Spannfutters 803 vorgesehen, um eine Plattiereinrichtung 800 zu bilden. Der Magnet 3 wird auf der geneigten Fläche 804 angeordnet und nach unten geschickt, gehalten zwischen den Elektroden 805 unter der Lösung 802, und weiter nach unten geschickt, wenn sich die Elektroden drehen. Die Elektroden 805 drehen sich an der fixierten Position, eine Plattierung elektrisch wird zu den Elektroden 805 geleitet, und der Magnet 3 wird elektrisch nickelplattiert. Dabei kann, da die Elektrodenposition an dem Magneten 3 verändert wird, der Magnet 3 gleichmäßig nickelplattiert werden. Da die Elektroden die Gestalt einer Kugel haben, werden sie außerdem hin zu dem Magneten punktkontaktiert, was den plattierten Film reduziert, so dass er ungleichmäßig wird.
Wenn die elektrische Nickelplattierung gemacht wird durch Bewegen der Elektroden, wie es oben beschrieben ist, ist die Elektroplattierung im Wesentlichen gleichmäßig in der Mitte 3A und an dem Ende 3B des Permanentmagneten 3 für das Feld ohne jede Elektrodenmarkierung. Insbesondere können die Permanentmagnete für das Feld, die spitzwinklige Ecken haben, gleichmäßig entlang der Gestalt des Magnetmaterials plattiert werden, ohne dass die Ecken abgerundet werden müssen. Diese Ausführung verwendet die Nickelplattierung, weil die plattierte Schicht erhalten werden kann, die eine höhere Härte hat, und sie kaum abgerieben oder zerkratzt wird. Eine Beschränkung hinsichtlich der Nickelplattierung besteht aber nicht.
In der Ausführungsform beträgt die plattierte Schicht vorzugsweise 5 bis 20 μm, wie in 20 dargestellt, und noch besser 5 bis 10 μm. In 20 zeigt die horizontale Achse ein Intervall eines Magneten in der Längsrichtung, wobei t ein Ende bezeichnet und t/2 eine Mitte. Die vertikale Achse zeigt eine Dicke der plattierten Schicht.
Die auf die Permanentmagnete für das Feld aufzubringende Plattierung soll dünn sein. Wenn die plattierte Schicht dick ist, nimmt ein Spalt zwischen dem Permanentmagneten für das Feld und dem Silizium-Stahlblech zu, so dass die Effizienz von magnetischen Flüssen vermindert wird, und die plattierte zerspringt oder löst sich ab aufgrund der thermischen Ausdehnung und der thermischen Beanspruchung. Wenn die plattierte Schicht dünn ist, ist eine thermische Beanspruchung klein, und auch eine Verzerrung kann klein gemacht werden. Daher ist die plattierte Schicht desto besser, je dünner sie ist. Wenn sie dünner ist als 5 μm, ist aber eine Festigkeit gegen Schwingungen unzureichend, und wenn sie dann an dem Motor verwendet wird, welcher für einen Kompressor eingesetzt wird, besteht der Nachteil, dass sich die plattierte Schicht in dem Betriebsbereich des Kompressors (–20 bis 130°C) ablöst. Wenn die plattierte Schicht andererseits 20 μm überschreitet, ist bekannt, dass die plattierte Schicht zerspringt oder sich abschält aufgrund der thermischen Ausdehnung und der thermischen Beanspruchung. Daher sollte die plattierte Schicht möglichst, wie oben beschrieben, zwischen 5 und 20 μm dick sein. Wenn die plattierte Schicht 5 bis 10 μm dick ist, verursacht insbesondere eine erzwungene Abkühlung nach dem Montieren der Magnete in den Kompressor hinein keine Sprünge in der plattierten Schicht. Wenn die zwangsweise Kühlung nicht ausgeführt wird, kann die plattierte Schicht 5 bis 20 μm betragen.
21 ist ein Diagramm, das eine andere Elektroplattiereinrichtung zeigt, die zu verwenden ist. In diesem Fall werden Walzenspannfutter 803 in einem Behälter 801 platziert, der mit einer Lösung 802 beladen ist, und zwei Walzenelektroden 805, die horizontal entlang der Spannfutter 803 beweglich sind, sind so vorgesehen, dass eine Plattiereinrichtung 800 gebildet wird. Die Elektroden 805 sind mit einem Schieber 806 über Stangen 807 verbunden, so dass sie horizontal beweglich sind. Der Magnet 3 wird in die Lösung 802 eingetaucht, an den Spannfuttern 803 platziert, und zwischen den Elektroden 805 gehalten. In diesem Fall werden die Elektroden 805 gedreht und horizontal bewegt, und dann wird der Magnet 3 elektrisch nickelplattiert. Da die Elektrodenpositionen an dem Magneten 3 verändert werden, werden die Oberflächen des Magneten 3 gleichmäßig nickelplattiert. Wenn die Walzenspannfutter 803 stets in Kontakt mit dem Magneten 3 an der gleichen Stelle sind, wenn dieser daran platziert ist, entstehen nichtplattierte Bereiche, so dass die Walzenspannfutter 803 so ausgestaltet sind, dass sie sich geringfügig vorwärts und rückwärts drehen. So wird der Magnet 3 nach rechts und links schwingen gelassen, und die Positionen der Elektroden 805 verändern sich, so dass die Oberflächen des Magneten 3 im Wesentlichen gleichmäßig nickelplattiert werden, ohne dass Elektrodenmarkierungen entstehen.
22 ist ein Diagramm, das eine noch andere Elektroplattiereinrichtung zeigt, die zu verwenden ist. In diesem Fall wird ein Spannfutter 803, das mit mehreren Elektroden 805 versehen ist, die vertikal beweglich sind, in einem Behälter 801 platziert, in dem sich eine Lösung 802 befinden, und Elektroden 805 stehen von den unteren Bereichen von Stützstangen 807 hervor, die horizontal beweglich sind, so dass eine Plattiereinrichtung 800 gebildet wird. Der Magnet 3 wird in die Lösung 802 eingetaucht und an den Spannfuttern 803 positioniert. In diesem Fall sind die an dem Spannfutter 803 vorgesehenen Elektroden 805 in Kontakt mit einer Fläche 3E, die einen großen Flächenbereich hat, des Magneten 3. Die Elektroden 805, die an den Stützstangen 807 vorgesehen sind, sind außerdem in Kontakt mit Flächen 3D des Magneten 3, die einen kleinen Flächenbereich haben, und einige der Elektroden 805 sind in leitender Verbindung mit dem Magneten, so dass der Magnet 3 elektrisch nickelplattiert wird. Mit anderen Worten werden die Elektroden und der Magnet geeignet und abwechselnd in Berührung gebracht und in leitende Verbindung gebracht, die Elektrodenpositionen an den Magneten 3 werden verändert, und die Oberflächen des Magneten 3 können gleichmäßig nickelplattiert werden.
Da der Magnet und die Elektroden relativ bewegt werden, konzentriert sich daher ein Strom hin zu dem Magneten nicht in der Elektroplattierung, die Oberflächen werden plattiert ohne jegliche Elektrodenmarkierung, und die Mitte und die Enden des Magneten werden gleichmäßig plattiert. Da die Elektroden für eine Bewegung ausgestaltet sind, können außerdem die Permanentmagnete für ein Feld, die spitzwinklige Ecken haben, gleichmäßig entlang der Gestalt des Magnetmaterials plattiert werden, ohne dass die Ecken abgerundet werden müssten.
Wenn die reparierten Punkte für die Elektroden sich auf der Vorderseite und der Rückseite befinden, können die Länge des Rotorjochs 2 und der Magnete in der axialen Richtung daher nicht gleich gemacht werden durch eine herkömmliche Elektroplattierung. Wenn die reparierten Punkte für die Elektroden sich auf der Fläche 3E des Magneten befinden, die eine große Oberfläche hat, muss außerdem ein Spalt zwischen dem Magneten für das Feld und dem Silizium-Stahlblech vergrößert werden, was zu einem Nachteil insofern führt, als sich die Effizienz des magnetischen Flusses verschlechtert. Andererseits hat der Permanentmagnet 3 für das Feld keinen Vorsprung wie beispielsweise den reparierten Punkt für die Elektrode wie im Stand der Technik, so dass der Nachteil vermieden werden kann und das Größenmanagement einfach ausgeführt werden kann.
Ein in dieser Ausführungsform zusammengefügter Permanentmagnet-Rotor 1 wird für einige Minuten auf eine Temperatur unterhalb zwischen einem Curie-Punkt des Permanentmagneten 3 für das Feld auf eine Temperatur zum Beibehalten der Plattierleistung oder eine Temperatur zum Beibehalten der Materialleistungsfähigkeit des Permanentmagneten für das Feld erhitzt. Wie es an sich bekannt ist, hat ein ferromagnetisches Material wie beispielsweise ein Magnet einen spontanen Magnetismus, und dieser spontane Magnetismus wird angeordnet durch das Anlegen von externen magnetischen Feldern, und der Magnetismus wird extern sichtbar. Eine Temperatur, dass der spontane Magnetismus ausgelöscht wird, ist aber ein Curie-Punkt.
In dieser Ausführungsform wird der Permanentmagnet-Rotor 1 für einige Minuten erhitzt zwischen einer Temperatur oder oberhalb des Curie-Punkts des Permanentmagneten für das Feld und einer Temperatur unterhalb der Temperatur zum Beibehalten der Materialleistungsfähigkeit des Permanentmagneten für das Feld, und an der drehbaren Welle eines Kühlkompressors angepasst, wie es später beschrieben wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform konzentriert sich ein Strom nicht an dem Magneten, und die Oberflächen werden behandelt ohne jegliche Elektrodenmarkierung in der Elektroplattierung, und die Plattierung kann gleichmäßig auf die Mitte und auf die Enden aufgebracht werden. Da die Elektroden beweglich ausgestaltet sind, können außerdem die Permanentmagnete für das Feld mit spitzwinkligen Ecken gleichmäßig entlang der Gestalt des Magnetmaterials plattiert werden, ohne dass die Ecken rund gemacht werden müssten. Insbesondere braucht, da Ecken 3C durch die Festigkeit der Plattierung selbst zurückgehalten werden, der Permanentmagnet für das Feld selbst seine Materialfestigkeit nicht. Die elektrische Nickelplattierung M1 hat außerdem eine Dicke von zumindest 5 μm und 20 μm oder unterhalb ungefähr in der Mitte 3A des Permanentmagneten für das Feld, und die Permanentmagnete 3 für das Feld werden in das Rotorjoch 2 eingesetzt, was dann auf einer Temperatur oberhalb des Curie-Punkts des Permanentmagneten für das Feld schrumpfgepasst wird. Selbst wenn ein geringfügiger magnetisierter Magnet gemischt wird, kann daher eine Entmagnetisierung auf einer hohen Temperatur ausgeführt werden. Sie haben auch festgestellt, dass durch Aufbringen einer hohen Temperatur die Verbindung an dem Übergang zwischen der Plattierung und dem Permanentmagneten für das Feld verbessert werden kann. Es ist auch festgestellt worden, dass die oben genannte Dicke von zumindest 5 μm und höchstens 20 μm eine minimale Dicke ist, die kaum eine Verzerrung oder Sprünge verursacht aufgrund eines Unterschieds in dem Expansionskoeffizienten zwischen dem Permanentmagneten für das Feld und der Plattierung, wenn der Rotor an der drehbaren Welle angepasst wird, und dass die Plattierung an einem Ablösen aufgrund von Schwingungen nach dem Einsetzen der Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze des Rotorjochs 2 hinein gehindert wird. Es wird besonders bevorzugt, wenn die Plattierung eine Dicke von 5 bis 10 μm hat, und beim erzwungenen Abkühlen wird kein Sprung verursacht, wie oben beschrieben. Da die Elektroplattierung eine Nickelplattierung ist, ist sie außerdem härter als das Material für die Magnete und hat eine Eigenschaft eines weichen Magnetismus. Die Magnete werden daher kaum zerkratzt, bevor oder nachdem sie in das Rotorjoch eingesetzt werden, und die Standzeit ist verbessert. Selbst wenn die Plattierung nach dem Einsetzen der Magnete abgelöst wird, entfernt sie sich nicht so einfach von den Oberflächen des Magnetmaterials, weil die Plattierung magnetisch ist. Für einen Rotor, bei dem die Permanentmagnete für das Feld in die Schlitze des Rotorjochs eingesetzt sind, ist es außerdem sehr vorteilhaft, dass ein magnetischer Spalt zwischen den Schlitzen und den Permanentmagneten für das Feld vermindert werden kann, weil die Elektroplattierung magnetisch ist.
Wenn ein Seltene-Erde-Magnet als Permanentmagnet für das Feld verwendet wird, dient die folgende Ausführungsform als Bezug. Insbesondere wird nach dem Einsetzen von Seltene-Erde-Permanentmagneten für ein Feld in die Schlitze des Rotorjochs hinein der Permanentmagnet-Rotor 1 für einige Minuten zwischen einer Temperatur oberhalb des Curie-Punkts des Permanentmagneten für das Feld und einer Temperatur unterhalb der Temperatur zum Zurückhalten oder Beibehalten der Materialleistungsfähigkeit des Permanentmagneten für das Feld erhitzt, der Rotor 1 wird an der drehbaren Welle angepasst, magnetisiert und auf eine Hilfstrocknungstemperatur (ungefähr 170°C) gebracht. Dabei ist es an sich bekannt, dass der Permanentmagnet für das Feld erhitzt wird, wenn er für einen Motor verwendet wird, und anfänglich magnetisiert wird. Für den Seltene-Erde-Magnet wird, wenn er an der drehbaren Welle des Rotorjochs schrumpfgepasst wird, der spontane Magnetismus aber eliminiert (entmagnetisiert), und durch den späteren Vorgang der Magnetisierung und vorläufigen Trocknung ist es, wenn der Motor verwendet wird und einer vorläufigen Trocknungstemperatur ausgesetzt wird, bekannt, dass die vorgenannte Entmagnetisierung vermieden werden kann.
Als Nickelplattierung ist eine nichtelektronische Nickelplattierung auch bekannt zusätzlich zu der oben beschriebenen Elektroplattierung. Herkömmlicherweise ist außerdem bekannt, das die Permanentmagnete für das Feld, die der nichtelektronischen Nickelplattierung unterzogen worden sind, in die Schlitze des Rotorjochs eingesetzt worden sind. In diesem Fall wird vor dem Einsetzen der nickelplattierten Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch hinein die Nickelplattierung thermisch behandelt.
Insbesondere ist der plattierte Film, der der Nickelplattierung unterzogen worden ist, amorph und nichtmagnetisch, aber wenn er thermisch behandelt worden ist, ist er graduell kristallisiert bei ungefähr 250°C, um einen eutektischen Körper aus Ni3-P zusätzlich zu Nickel zu produzieren, und magnetisiert. Wie in 23 dargestellt, wird eine Härte ebenfalls erzielt als Spitze bei 400°C. Bei einer höheren Temperatur werden aber Kristallpartikel, die einmal fein pulverisiert waren, groß, und die Härte vermindert sich.
Wenn nichtelektronisch plattierte Permanentmagnete für ein Feld herkömmlich verwendet wurden, wurden sie daher thermisch behandelt, das Rotorjoch wurde an der drehbaren Welle schrumpfgepasst, und die Permanentmagnete für das Feld wurden in die Schlitze des Rotorjochs hineingesetzt. Dieser Vorgang dauerte lange, und die Magnete waren schwer zu befestigen.
Es ist festgestellt worden, dass die Spitzenhärte bei 350 bis 400°C erhalten wird und insbesondere bei 400°C in 23, und das Rotorjoch wird an der drehbaren Welle bei 350 bis 400°C schrumpfgepasst, wobei dies gängigerweise bei 350 bis 400°C durchgeführt wird, so dass vorgeschlagen worden ist, dass die thermische Behandlung der Nickelplattierung erfolgt, wenn das Rotorjoch an dem drehbaren Joch (an der drehbaren Welle) schrumpfgepasst wird. Nach dem Einsetzen der nichtelektronisch nickelplattierten Permanentmagnete für das Feld in das Rotorjoch hinein wird daher das Rotorjoch fast der gleichen Temperatur (ungefähr 400°C) ausgesetzt wie die thermische Behandlungstemperatur für die Nickelplattierung, so dass es möglich wird, gleichzeitig die thermische Behandlung der Nickelplattierung und die Schrumpfpassung auszuführen, die zuvor separat ausgeführt wurden. Da die thermische Behandlung der Nickelplattierung und die Schrumpfpassung gleichzeitig ausgeführt werden, kann der Prozess vereinfacht werden und dauert nicht mehr so lange. Diese Ausführungsform hat bestätigt, dass Sprünge in der Plattierung vermindert worden sind.
24 ist eine Schnittansicht, die ein Rotorjoch zeigt, das an einem Kompressor angepasst ist.
Ein Kühlkompressor, der insgesamt mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet ist, hat einen abgedichteten Behälter 210, in welchem ein Kühlmittel fließt. Der Behälter 210 hat eine nicht dargestellte Kompressionseinrichtung und einen Antriebsmotor 220, der vertikal in Reihe damit vorgesehen ist.
Der Antriebsmotor 220 weist einen Rotor 400 auf, einen Stator 300 und eine Antriebswelle 230. Der Stator 300 weist einen Statorkern 310 und eine Anregungsspule 320 auf. Der Rotor 400 beinhaltet ein Rotorjoch, Permanentmagnete für ein Feld, einen Abstandshalter s und ein Ausgleichsgewicht 11, die durch Niete 13 zu einem Körper zusammengefügt sind.
Um einen Kühlkompressor zusammenzufügen, wird der Rotor 400, der auf eine Curie-Temperatur des Permanentmagneten für das Feld oder darüber und auf eine Temperatur unterhalb zwischen einer Temperatur zum Beibehalten der Leistungsfähigkeit (elektrische Nickelplattierung) des Materials des Permanentmagneten für das Feld und eine Temperatur zum Beibehalten der Leistungsfähigkeit (nichtelektrische Nickelplattierung) der Plattierung erhitzt worden ist, in einer Richtung Q an der drehbaren Welle 230 angepasst, die sich innerhalb des abgedichteten Behälters 210 befindet, und abgekühlt.
Dann wird ein Deckel (nicht dargestellt) des abgedichteten Behälters 210 verschlossen, die drehbare Welle 230 wird mechanisch fixiert, ein starker Strom wird durch die Anregungsspule 320 geschickt, die Permanentmagnete für das Feld werden so magnetisiert, und heiße Luft wird ausgeblasen, und das Innere des abgedichteten Behälters 210 zu trocknen, um Feuchtigkeit zu verdampfen.
Durch die obige Konstruktion ist es möglich geworden, separat zu produzieren durch Montieren des Rotors (Anpassen der Permanentmagnete für das Feld an dem Rotorjoch) und Anpassen des Rotors an der drehbaren Welle des Kompressors. So wird der Produktionsprozess vereinfacht und die Zeit verkürzt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, bezieht sich die Erfindung auf einen Permanentmagnet-Rotor, in welchen Permanentmagnete für ein Feld in Grundteile von allen magnetischen Polen eines Rotorjochs oder in die Grundteile jedes zweiten Magnetpols eines Rotorjochs eingesetzt werden, und ein entsprechendes Herstellverfahren, und insbesondere auf einen Permanentmagnet-Rotor, der verhindert, dass die Permanentmagnete für das Feld herausfallen, die Sicherheit und Verlässlichkeit eines Permanentmagnet-Rotors verbessert durch Behandeln der Oberflächen der Permanentmagnete für das Feld, und geeignet ist für einen Motor, der eine hohe Geschwindigkeit benötigt, oder einen Motor, der in einem Druckbehälter verwendet wird, in welchem ein Öl oder Kühlmittel unter Druck fließt.
Insbesondere verhindert ein Permanentmagnet-Rotor, bei welchem zumindest ein Ende des Rotors aus einem Stahlblech gemacht ist, das im Wesentlichen gleich dem Rotorjoch ist, dass die Permanentmagnete für das Feld herausfallen. So wird ein Prozess vereinfacht und eine Produktionszeit verkürzt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagnet-Rotors (1) mit einem Rotorjoch (2), das eine große Anzahl von laminierten Stahlblechen (4) hat, das 2n magnetische Pole (5a, 5b, 5c, und 5d) am Außenumfang hat (n ist eine positive ganze Zahl), und in dem Schlitze (6a, 6b, 6c, und 6d) zum Einbringen von elektroplattierten Permanentmagneten (3a, 3b, 3c, und 3d) für ein Feld an den Grundteilen der magnetischen Pole im wesentlichen im gleichen Abstand von einer Öffnung (7) für eine drehbare Welle vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Einbringen von Seltene-Erde-Permanentmagneten in die Schlitze des Rotorjochs; Erwärmen des Rotorjochs auf eine Temperatur oberhalb einer Curie-Temperatur des Permanentmagneten, aber unterhalb einer Temperatur zum Halten der Leistungsfähigkeit des Materials für den Permanentmagneten; Anpassen des erwärmten Rotorjochs an der drehbaren Welle; und Magnetisieren der Permanentmagnete.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem der Magnetrotor außerdem getrocknet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem das Erwärmen des Rotorjochs für mehrere Minuten ausgeführt wird.