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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetisieren von
Magnetkörpern,
die zwischen angrenzenden klauenförmigen Magnetpolen einer dynamoelektrischen
Maschine angeordnet sind.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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9 ist
ein Querschnitt eines herkömmlichen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators, 10 ist eine
Perspektivansicht des Rotors in 9 und 11 ist
eine Explosionsansicht des Rotors in 10. Dieser
Fahrzeug-Wechselstromgenerator umfasst: ein Gehäuse 3, mit einer vorderen
Aluminiumklammer bzw. -stütze 1 und
einer hinteren Aluminiumklammer bzw. -stütze 2; eine Welle 6,
die in dem Gehäuse 3 angeordnet
ist, an deren einem Ende eine Riemenscheibe 4 befestigt
ist; einen Lundell-Rotor 7, der an der Welle 6 befestigt
ist; Gebläse 5,
die an beiden Enden des Rotors 7 befestigt sind; einen
Stator 8, der an der Innenwand des Gehäuses 3 befestigt ist;
Schleifringe 9, die an dem anderen Ende der Welle 6 befestigt
sind, zum Zuführen
von elektrischem Strom an den Rotor 7; ein Paar von Bürsten 10,
die sich in Kontakt mit den Schleifringen 9 bewegen; einen
Bürstenhalter 11,
der die Bürsten 10 aufnimmt; einen
Gleichrichter 12 in elektrischem Kontakt mit dem Stator 8,
zum Umwandeln eines in dem Stator 8 erzeugten Wechselstroms
in einen Gleichstrom; ein Wärmeabfuhrelement 17,
das über
dem Bürstenhalter 11 angebracht
ist; und einen Regler 18, der an dem Wärmeabfuhrelement mit einem
Klebemittel angebracht ist, zum Anpassen der Größenordnung des in dem Stator 8 erzeugten
Wechselstroms.
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Der
Rotor 7 umfasst: eine Rotor-Spule bzw. -Wicklung 13,
die einen auf einen Spulenkörper 30 gewickelten
Draht 31 umfasst, zum Erzeugen eines Magnetflusses durch
das Durchleiten eines elektrischen Stroms durch den Draht 31;
und einen Polkern 14, der angeordnet ist, um die Rotor-Spule 13 abzudecken,
wobei in ihm durch den Magnetfluss, der durch die Rotor-Spule 13 erzeugt
wird, Magnetpole erzeugt werden. Der Polkern 14 umfasst
einen ersten Polkernkörper 21 und
einen zweiten Polkernkörper 22,
die wechselseitig ineinandergreifen. Der erste Polkernkörper 21 ist
mit einer Vielzahl von ersten klauenförmigen Magnetpolen 23 ausgebildet,
die um einen Umfangsabschnitt von ihm herum gleichmäßig beabstandet
sind. Wie der erste Polkernkörper 21,
ist der zweite Polkernkörper 22 aus
Eisen hergestellt und ist mit einer Vielzahl von zweiten klauenförmigen Magnetpolen 24 ausgebildet,
die um einen Umfangsabschnitt von ihm herum gleichmäßig beabstandet sind.
Ein Magnetkörper 33,
der in Richtungen magnetisiert ist, die eine Leckage des Magnetfluss
zwischen den klauenförmigen
Magnetpolen 23, 24 verringern, ist zwischen den
wechselseitig ineinandergreifenden ersten klauenförmigen Magnetpolen 23 und
zweiten klauenförmigen
Magnetpolen 24 eingeführt.
Der Magnetkörper 33 ist
so geformt, dass er sich im Zickzack umfänglich windet und ist aus Kunststoffmagneten gebildet.
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Der
Stator 8 umfasst: einen Statorkern 15; und eine
Ständerwicklung 16,
die aus einem in dem Statorkern 15 gewickelten Draht besteht,
wobei in ihr durch Änderungen
in dem Magnetfluss, die in der Rotor-Spule 13 entstehen,
wenn sich der Rotor 7 dreht, ein Wechselstrom erzeugt wird.
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Bei
einem Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit dem obigen Aufbau wird
ein Strom aus einer Batterie (nicht gezeigt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 an
die Rotor-Spule 13 zugeführt, wobei ein Magnetfluss
erzeugt wird, und die ersten klauenförmigen Magnetpole 23 in
dem ersten Polkernkörper 21 werden
mit einem Nordpol (N) magnetisiert, und die zweiten klauenförmigen Magnetpole 24 in
dem zweiten Polkernkörper 22 werden
mit einem Südpol (S)
magnetisiert. Zur gleichen Zeit wird, weil die Riemenscheibe 4 durch
den Motor angetrieben wird und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht
wird, auf die Ständerwicklung 16 ein
rotierendes Magnetfeld übertragen
und eine elektromotorische Kraft entsteht in der Ständerwicklung 16.
Diese elektromotorische Wechselstrom-Kraft wird mittels des Gleichrichters 12,
dessen Größenordnung
durch den Regler 18 angepasst wird, in einen Gleichstrom
umgewandelt, und die Batterie wird wieder aufgeladen.
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Bei
einem herkömmlichen
Rotor 7 für
einen Fahrzeug-Generator,
weil die Zentrifugalkraft auf die ersten und zweiten klauenförmigen Magnetpole 23, 24 wirkt,
wenn der Rotor 7 rotiert, wodurch die ersten und zweiten
klauenförmigen
Magnetpole 23, 24 in der Richtung des Pfeils A
in 12 vibrieren, war ein Problem, dass es eine Gefahr
gibt, dass der Magnetkörper 33 an
Stellen beschädigt
wird, wo die Spitzen der klauenförmigen
Magnetpole mit ihm kollidieren, und eine Beschädigung tritt tatsächlich auf,
wenn die Rotationsfrequenz des Rotors 7 zum Beispiel ungefähr 10.000
bis 15.000 U/min beträgt.
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Um
eine derartige Beschädigung
des Magnetkörpers 33 zu
verhindern, kann der Magnetkörper an
dem ersten Polkernkörper 21 und
dem zweiten Polkernkörper 22 mit
einem Klebemittel befestigt werden, aber sogar dann war ein Problem,
dass der Magnetkörper 33 gleichzeitig
Lasten unterschiedlicher Größenordnung
und Richtung, von jedem der klauenförmigen Magnetpole 23, 24 während der
Rotation des Rotors 7, ausgesetzt wird, und es besteht immer
noch eine Gefahr, dass der Magnetkörper 33 beschädigt wird.
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Ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus
DE
298 01 184 U1 bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab die obigen Probleme zu lösen, und
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Magnetisieren des Magnetkörpers
bereitzustellen, so dass der Magnetkörper auf eine hohe Restflussdichte
magnetisiert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Magnetisieren von Magnetkörpern eines
Rotors für
eine dynamolelektrische Maschine bereitgestellt, wobei ein magnetisch
durchlässiges
Element in den Luftspalt zwischen dem ersten Magnetkörper und
dem zweiten Magnetkörper
eingeführt
ist, wenn der erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper
durch ein Durchleiten eines Stroms durch ein Magnetisierungsjoch
magnetisiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
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2 ist
eine Vorderansicht in aufgelösten Einzelteilen
des Rotors in 1;
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors eines alternativen Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
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4 ist
eine Vorderansicht in aufgelösten Einzelteilen
des Rotors in 3;
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5 ist
eine Perspektivansicht eines Verbindungselements von 3;
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6 ist
eine weitergebildete Projektion des Verbindungselements in 5;
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7 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors eines alternativen Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
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8 ist
eine Vorderansicht in aufgelösten Einzelteilen
des Rotors in 7;
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9 ist
eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
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10 ist
eine Perspektivansicht des Rotors in 9;
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11 ist
eine Vorderansicht in aufgelösten Einzelteilen
des Rotors in 10; und
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12 ist
eine Vorderansicht eines Polkernkörpers von 9.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Der
Rotor für
einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator, bei dem das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird, wird nun beschrieben, und Teile und Abschnitte,
welche die gleichen sind wie diejenigen in den 9 bis 11 oder
ihnen entsprechen, werden die gleiche Numerierung erhalten.
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Ausführungsform
1
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
und 2 ist eine Vorderansicht in aufgelösten Einzelteilen
des Rotors in 1.
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Ein
Rotor 50 umfasst: eine Rotor-Spule 13, die einen
auf einen Spulenkörper 30 gewickelten Draht 31 umfasst,
zum Erzeugen eines Magnetflusses durch das Durchleiten bzw. Durchführen eines elektrischen
Stroms durch den Draht 31; und einen Polkern 14,
der angeordnet ist, um die Rotor-Spule 13 zu bedecken,
wobei in ihm durch den Magnetfluss, der durch die Rotor-Spule 13 erzeugt
wird, Magnetpole erzeugt werden. Der Polkern 14 umfasst
einen ersten Polkernkörper 21 und
einen zweiten Polkernkörper 22,
die wechselseitig ineinandergreifen. Der erste Polkernkörper 21 ist
mit einer Vielzahl von ersten klauenförmigen Magnetpolen 23 ausgebildet, die
um einen Umfangsabschnitt von ihm herum gleichmäßig beabstandet sind. Wie der
erste Polkernkörper 21,
ist der zweite Polkernkörper 22 aus Eisen
hergestellt und ist mit einer Vielzahl von zweiten klauenförmigen Magnetpolen 24 ausgebildet,
die um einen Umfangsabschnitt von ihm herum gleichmäßig beabstandet
sind.
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In
dem ersten Polkernkörper 21 ist
ein erster Magnetkörper 51,
der in Richtungen magnetisiert ist, die eine Leckage des Magnetflusses
mit den zweiten klauenförmigen
Magnetpolen 24 verringern, mit einem Klebemittel an den
Seiten von jedem der ersten klauenförmigen Magnetpole 23 befestigt.
In dem zweiten Polkernkörper 22 ist
ein zweiter Magnetkörper 53,
der in Richtungen magnetisiert ist, die eine Leckage des Magnetflusses
mit den ersten klauenförmigen
Magnetpolen 23 verringern, mit einem Klebemittel an den
Seiten von jedem der zweiten klauenförmigen Magnetpole 24 befestigt,
dem ersten Magnetkörper 51 über einen
Luftspalt 52 zugewandt.
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Der
erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53 sind
so geformt, dass sie sich umfänglich
im Zickzack winden, und sind aus Kunststoffmagneten gebildet.
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Der
erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53,
die aus einem in Kunststoff gemischten Magnetpulver gebildet sind,
werden gemäß dem folgenden
Verfahren magnetisiert.
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Zuerst
wird ein Eisenelement (nicht gezeigt), das ein magnetisch durchdringbares
bzw. durchlässiges
Element ist, in den Luftspalt zwischen dem ersten Magnetkörper 51 und
dem zweiten Magnetkörper 53 eingeführt. Als
nächstes
werden der erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53 magnetisiert,
durch ein Platzieren des Rotors 50 in diesem Zustand im
Inneren eines zylindrischen Magnetisierungsjochs (nicht gezeigt)
und dem unmittelbaren Durchleiten eines Stroms von sagen wir 3.000
A bei 3.000 V durch das Joch.
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Bei
dieser Ausführungsform,
weil das Eisenelement während
der Magnetisierung in den Luftspalt 52 zwischen dem ersten
Magnetkörper 51 und
dem zweiten Magnetkörper 52 eingeführt ist,
wenn der erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53 durch
Ausbilden eines starken Magnetfelds im Innern des Jochs magnetisiert
werden, werden der erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53 auf
eine hohe Flussdichte bzw. magnetische Stromdichte magnetisiert.
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Bei
einem Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit dem obigen Aufbau wird
ein Strom aus einer Batterie (nicht gezeigt) über die Bürsten 10 und die Schleifringe 9 an
die Rotor-Spule 13 zugeführt, wobei ein Magnetfluss
erzeugt wird, und die ersten klauenförmigen Magnetpole 23 in
dem ersten Polkernkörper 21 werden
mit einem Nordpol (N) magnetisiert, und die zweiten klauenförmigen Magnetpole 24 in
dem zweiten Polkernkörper 22 werden
mit einem Südpol (S)
magnetisiert. Zur gleichen Zeit wird, weil die Riemenscheibe 4 durch
den Motor angetrieben wird und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht
wird, auf die Ständerwicklung 16 ein
rotierendes Magnetfeld übertragen
und eine elektromotorische Kraft entsteht in der Ständerwicklung 16.
Diese elektromotorische Wechselstrom-Kraft wird mittels des Gleichrichters 12,
dessen Größenordnung
durch den Regler 18 angepasst wird, in einen Gleichstrom
umgewandelt, und die Batterie wird wieder aufgeladen.
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Wenn
sich der Rotor 50 dreht, wirkt die Zentrifugalkraft auf
die ersten klauenförmigen
Magnetpole 23 und die zweiten klauenförmigen Magnetpole 24, was
Vibrationen in der Richtung von A in 12 hervorruft.
Zu diesem Zeitpunkt, weil der erste Magnetkörper 51 an den ersten
klauenförmigen
Magnetpolen 23 befestigt ist und der zweite Magnetkörper 53 an
den zweiten klauenförmigen
Magnetpolen 24 befestigt ist, vibrieren der erste Magnetkörper 51 und der
zweite Magnetkörper 53 zusammen
mit den ersten klauenförmigen
Magnetpolen 23 beziehungsweise den zweiten klauenförmigen Magnetpolen 24,
und der erste Magnetkörper 51 und
der zweite Magnetkörper 53 können nicht
durch Zusammenstöße mit den
Spitzen der klauenförmigen
Magnetpole 23, 24 beschädigt werden.
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Außerdem sind
der obige erste Magnetkörper 51 und
zweite Magnetkörper 53 an
den Wurzeln und Spitzen der klauenförmigen Magnetpole 23, 24 integriert,
aber sie können
durch ein Überbrücken von
Zwischenabschnitten der klauenförmigen
Magnetpole 23, 24, zum Beispiel mit Verbindungsteilen, integriert
werden
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Ausführungsform
2
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors 60 eines alternativen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators, 4 ist eine
Vorderansicht in aufgelösten
Einzelteilen des Rotors 60 in 3, 5 ist
eine Perspektivansicht eines Verbindungselements 61 von 3,
und 6 ist eine weitergebildete Projektion des Verbindungselements 61 in 5.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfassen ein erster Magnetkörper 61 und
ein zweiter Magnetkörper 63 jeweils
ein Verbindungselement 61 und Magnete 67. Jedes
Verbindungselement 61 umfasst einen ringförmigen Abschnitt 64,
trapezförmige
Abschnitte 65, die zwischen der Rotor-Spule 13 und
den klauenförmigen
Magnetpolen 23, 24 positioniert sind, von äußeren Umfangsabschnitten
des ringförmigen Abschnitts 64 hinüber gebogen,
und Magnetaufnahmeabschnitte 66, die durch Biegen beider
schrägen Kanten
von jedem der trapezförmigen
Abschnitte 65 in kastenförmige Querschnitte ausgebildet
sind. In den Magnetaufnahmeabschnitten 66 des ersten Magnetkörpers 61 sind
die Nordseiten der Magneten 67 den ersten klauenförmigen Nord-Magnetpolen 23 zugewandt,
und in den Magnetaufnahmeabschnitten 66 des zweiten Magnetkörpers 62 sind
die Südseiten der
Magneten 67 den zweiten klauenförmigen Süd-Magnetpolen 24 zugewandt.
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Die
obigen Verbindungselemente 61 werden einfach durch Biegen
einer Aluminiumplatte in die in 6 gezeigte
Form ausgebildet, durch ein Pressverfahren.
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Ausführungsform
3
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7 ist
eine Perspektivansicht eines Rotors 70 eines alternativen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators, 8 ist eine
Vorderansicht in aufgelösten
Einzelteilen des Rotors 70 in 7.
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Bei
der Ausführungsform
3 umfassen Verbindungsabschnitte 71 trapezförmige Abschnitte 73,
die zwischen der Rotor-Spule 13 und den klauenförmigen Magnetpolen 23, 24 positioniert
sind, wobei sie mit Flanschen 72 des Spulenkörpers 30 verbunden sind,
und Magnetaufnahmeabschnitte 74 zur Aufnahme von Magneten 67,
die durch Biegen beider schrägen
Kanten von jedem der trapezförmigen
Abschnitte 73 in kastenförmige Querschnitte ausgebildet
sind.
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Außerdem wird
jede der obigen Ausführungsformen
mit der Nutzung eines Rotors eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
als ein Beispiel eines Rotors einer dynamoelektrischen Maschine
erläutert,
aber natürlich
kann die vorliegende Erfindung auch zum Beispiel bei einem Rotor
eines Elektromotors angewandt werden.
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Wie
oben erläutert,
umfasst der Rotor für eine
dynamoelektrische Maschine gemäß einem
Aspekt: eine Rotor-Spule,
die einen auf einen Spulenkörper
gewickelten Draht umfasst, zum Erzeugen eines Magnetflusses durch
das Durchleiten eines elektrischen Stroms durch den Draht; einen ersten
Polkernkörper,
der angeordnet ist, um die Rotor-Spule abzudecken, wobei er mit
einer Vielzahl von ersten klauenförmigen Magnetpolen ausgebildet
ist, die gleichmäßig um einen
Umfangsabschnitt von ihm beabstandet sind, wobei sie durch den Magnetfluss
magnetisiert werden; einen zweiten Polkernkörper, der dem ersten Polkernkörper zugewandt
angeordnet ist, wobei er zweite klauenförmige Magnetpole aufweist, die
beabstandet sind, um zwischen den ersten klauenförmigen Magnetpolen ineinanderzugreifen;
einen ersten Magnetkörper,
der an dem ersten Polkernkörper
befestigt ist, wobei er in Richtungen magnetisiert wird, die eine
Leckage des Magnetflusses mit den zweiten klauenförmigen Magnetpolen
an jeder Seitenoberfläche
der ersten klauenförmigen
Magnetpole verringern; und einen zweiten Magnetkörper, der an dem zweiten Polkernkörper befestigt
ist, wobei er dem ersten Magnetkörper über einen
Luftspalt zugewandt ist und in Richtungen magnetisiert wird, die eine
Leckage des Magnetflusses mit den ersten klauenförmigen Magnetpolen an jeder
Seitenoberfläche der
zweiten klauenförmigen
Magnetpole verringern. Deshalb vibriert der erste Magnetkörper zusammen mit
den ersten klauenförmigen
Magnetpolen, und der zweite Magnetkörper vibriert zusammen mit
den zweiten klauenförmigen
Magnetpolen, wobei die Toleranz für hohe Geschwindigkeiten verbessert
wird, durch ein Beseitigen der Gefahr, dass der erste Magnetkörper oder
der zweite Magnetkörper
durch Zusammenstöße mit den
Spitzen der klauenförmigen Magnetpole
beschädigt
werden.
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Gemäß einer
Form des Rotors für
eine dynamoelektrische Maschine können der erste Magnetkörper und
der zweite Magnetkörper
so geformt sein, dass sie sich im Zickzack umfänglich winden und aus Kunststoffmagneten
gebildet sein. Deshalb können der
erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper einfach
durch Spritzgießen
angefertigt werden.
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Gemäß einer
anderen Form des Rotors für eine
dynamoelektrische Maschine, können
der erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper
jeweils umfassen: ein Verbindungselement, das einen ringförmigen Abschnitt,
trapezförmige
Abschnitte umfasst, die zwischen der Rotor-Spule und den klauenförmigen Magnetpolen
positioniert sind, von äußeren Umfangsabschnitten
des ringförmigen
Abschnitts hinüber
gebogen, und Magnetaufnahmeabschnitte, die durch Biegen beider schrägen Kanten
von jedem der trapezförmigen
Abschnitte in kastenförmige
Querschnitte ausgebildet sind; und Magnete, die in den Magnetaufnahmeabschnitten
aufgenommen sind. Deshalb können
der erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper
einfach angefertigt werden.
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Gemäß noch einer
anderen Form des Rotors für
eine dynamoelektrische Maschine, kann das Verbindungselement aus
einer Aluminiumplatte ausgebildet sein. Deshalb können die
Verbindungselemente einfach angefertigt werden und das Gesamtgewicht
kann verringert werden.
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Gemäß einer
anderen Form des Rotors für eine
dynamoelektrische Maschine, können
der erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper
jeweils umfassen: ein Verbindungselement, das trapezförmige Abschnitte
umfasst, die zwischen der Rotor-Spule und den klauenförmigen Magnetpolen
positioniert sind, wobei sie mit Flanschen des Spulenkörpers verbunden
sind, und Magnetaufnahmeabschnitte, die durch Biegen beider schrägen Kanten
von jedem der trapezförmigen
Abschnitte in kastenförmige
Querschnitte ausgebildet sind; und Magnete, die in den Magnetaufnahmeabschnitten
aufgenommen sind. Deshalb ist es möglich, die Verbindungselemente gleichzeitig
aus dem gleichen Material wie den Spulenkörper auszubilden, wenn der
Spulenkörper
ausgebildet wird, was das Herstellungsverfahren vereinfacht.
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Das
Verfahren zum Magnetisieren der ersten und zweiten Magnetkörper eines
Rotors für
eine dynamoelektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst den Schritt des Einführens
eines magnetisch durchlässigen
Elements in den Luftspalt zwischen dem ersten Magnetkörper und
dem zweiten Magnetkörper,
wenn der erste Magnetkörper
und der zweite Magnetkörper
durch Durchleiten eines Stroms durch ein Magnetisierungsjoch magnetisiert werden.
Deshalb können
der erste Magnetkörper und
der zweite Magnetkörper
auf eine hohe Flussdichte magnetisiert werden.