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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Rotor einer rotierenden Maschine, die ein
Stromgenerator oder ein Elektromotor ist. Insbesondere betrifft
die Erfindung einen Rotor mit einem Wellenmittel, das darin einteilig
angebracht ist, und mit einer Vielzahl von Permanentmagneten und
einer Vielzahl von magnetischen Elementen, die darin angeordnet
sind.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
Beispiel eines Rotors, der eine rotierende Maschine bildet, die
ein Stromgenerator oder ein Elektromotor ist, umfasst eine Drehwelle,
eine relativ dickwandige Hülse,
die auf die Drehwelle aufgesetzt und an dieser angebracht ist, Permanentmagnete und
magnetische Elemente, die radial und in Umfangsrichtung abwechselnd
an einem äußeren Umfangsabschnitt
der Hülse
angeordnet sind, und ein Paar von Seitenabdeckungen, die an axial
gegenüberliegenden
Seitenflächen
der Hülse,
von jedem der Permanentmagnete und von jedem der magnetischen Elemente
angeordnet sind und die Hülse,
die Permanentmagnete und die magnetischen Elemente halten, während die
Hülse,
die Permanentmagnete und die magnetischen Elemente in einer axialen Richtung
sandwichartig eingefügt
sind. Die Hülse und
das Paar von Seitenabdeckungen sind jeweils aus einem nichtmagnetischen
Material wie z. B. austenitischem Edelstahl oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
Jedes der magnetischen Elemente besteht aus einem Laminat aus Metallplatten,
die ein magnetisches Material umfassen, beispielsweise elektromagnetischen
Stahlplatten.
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Die
Hülse ist
an der Drehwelle verkeilt und dadurch einteilig mit dieser gekoppelt.
An einer äußeren Umfangsoberfläche der
Hülse sind
Nuten ausgebildet, die in einer Umfangsrichtung beabstandet sind und
sich in einer axialen Richtung erstrecken. In einer radial inneren
Position entsprechend jeder der Nuten in jedem der magnetischen
Elemente mit dem Laminat aus elektromagnetischen Stahlplatten ist
ein Vorsprung ausgebildet, der sich radial einwärts erstreckt. Jedes der magnetischen
Elemente ist derart angeordnet, dass das magnetische Element keine
relativen Drehungen relativ zur Hülse, die mit der Drehwelle
gekoppelt ist, durchführen
kann, da der Vorsprung des magnetischen Elements in die entsprechende Nut
eingesetzt ist, die in der äußeren Umfangsoberfläche der
Hülse ausgebildet
ist. Jedes der magnetischen Elemente weist einen Vorsprung auf,
der sich von jedem der Permanentmagnete radial nach außen erstreckt.
In jedem der Vorsprünge
ist ein Flanschabschnitt, der sich zweiseitig in Umfangsrichtung nach
außen
erstreckt, ausgebildet. Unter dieser Bedingung soll ein Zustand
betrachtet werden, in dem jedes der magnetischen Elemente an der
Hülse angeordnet
ist und jeder der Permanentmagnete in einen radialen Raum eingesetzt
ist und in diesem gehalten wird, welcher in der Umfangsrichtung
von jedem der magnetischen Elemente ausgebildet ist. In diesem Zustand
wird ein radial äußeres Ende
von jedem der Permanentmagnete durch jeden der gegenüberliegenden
Flanschabschnitte mit Abstand in der Umfangsrichtung gehalten, so
dass der Permanentmagnet nicht radial nach außen austritt. Zwischen dem
Paar von Seitenabdeckungen sind eine Vielzahl von Durchgangsbolzen
derart angeordnet, dass sie durch eine der Seitenabdeckungen, jedes
der magnetischen Elemente und die andere Seitenabdeckung verlaufen.
Ein Endabschnitt von jedem der Durchgangsbolzen ist durch eine Mutter
festgeklemmt. Folglich sind die axial gegenüberliegenden Seitenflächen von
jedem der Permanentmagnete und der magnetischen Ele mente, die am äußeren Umfangsabschnitt
der mit der Drehwelle gekoppelten Hülse angeordnet sind, zwischen
das Paar von Seitenabdeckungen zusammen mit der Hülse eingequetscht,
wodurch die Permanentmagnete, die magnetischen Elemente und die
Hülse einteilig
mit der Drehwelle miteinander verbunden sind. Eine radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente ist eine bogenförmige Oberfläche mit
im Wesentlichen der gleichen Form. Diese radial äußeren Stirnflächen sind
mit einem Abstand in der Umfangsrichtung an einer kreisförmigen äußeren Umfangsoberfläche mit
demselben Achsenzentrum wie die Drehwelle angeordnet (d. h. dem
zwischen den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden benachbarten Flanschabschnitten
gebildeten Abstand).
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Der
vorangehende herkömmliche
Rotor besteht jedoch aus vielen Arten und einer großen Anzahl
von Komponenten, wie z. B. der Drehwelle, der Hülse, den Keilen zum Koppeln
der Drehwelle und der Hülse,
der Vielzahl von Permanentmagneten, der Vielzahl von magnetischen
Elementen, dem Paar von Seitenabdeckungen und der Vielzahl von Durchgangsbolzen
und Muttern. Daneben müssen
diese Verschiedenartigkeiten der vielen Komponenten zusammengetragen
und zusammengefügt
werden. Folglich ist die Anzahl der Komponenten groß und die Arbeitsstunden
für die
Montage sind viele. Die Montagearbeit ist mühselig und die Arbeitslast
ist schwer. Eine relativ lange Montagezeit ist erforderlich, was die
Herstellungskosten insgesamt verstärkt. Außerdem liegt die radial äußere Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete zur Außenseite von einem Abstand
frei, der zwischen den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Flanschabschnitten
des magnetischen Elements gebildet ist, und ist somit nicht vollständig abgedichtet.
Eine Oberflächenbehandlung zum
Oxidationsschutz ist an dieser Stelle erforderlich. In dieser Hin sicht
kann ebenso eine Kostensteigerung nicht vermieden werden.
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GB 1 503 708 offenbart einen
Rotor einer rotierenden Maschine mit einem Körperabschnitt aus einem nichtmagnetischen
Material mit einem darin montierten Wellenmittel, Permanentmagneten
und magnetischen Elementen, die radial und in Umfangsrichtung abwechselnd
in engem Kontakt miteinander angeordnet sind. Bei dieser Anordnung
erstrecken sich jedoch die Permanentmagnete radial nach außen bis
zu einer kreisförmigen äußeren Umfangsoberfläche des
Rotors. Folglich wird der magnetische Fluss zwischen benachbarten
magnetischen Elementen durch das nichtmagnetische Material nicht unterbrochen.
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FR 1 150 327 zeigt einen
Rotor einer rotierenden Maschine mit einem Körperabschnitt, der aus einem
nichtmagnetischen Material ausgebildet ist, und mit einem darin
angebrachten Wellenmittel, Permanentmagneten und magnetischen Elementen,
die in Umfangsrichtung abwechselnd in engem Kontakt miteinander
angeordnet sind. Vier Vorsprünge
von magnetischen Elementen erstrecken sich in Umfangsrichtung über die
Permanentmagnete und Umfangsspalte zwischen gegenüberliegenden
Vorsprüngen
von benachbarten magnetischen Elementen und sind mit Segmenten des
Körperabschnitts gefüllt. Bei
dieser Anordnung sind jedoch die Abstände zwischen den vier Vorsprüngen von
benachbarten magnetischen Elementen, die mit nichtmagnetischem Material
des Körperabschnitts
gefüllt
sind, relativ groß,
so dass die Dichte des magnetischen Flusses an der Grenze zwischen
den benachbarten magnetischen Elementen und den Segmenten des Körperabschnitts
konzentriert ist, so dass Änderungen der
Dichte des magnetischen Flusses abrupt sind und ein Vordrehmoment
aufgrund von plötzlichen Änderungen
der Dichte des magnetischen Flusses auftritt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Rotor einer
rotierenden Maschine zu schaffen, der gleichmäßige Rotationseigenschaften besitzt,
dessen Aufbau einfach ist und dessen Komponenten in einer kleinen
Anzahl vorliegen; und der mit niedrigeren Kosten als bei den früheren Technologien
hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch den unabhängigen
Anspruch gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
zum genauen Erläutern
von Ausführungsformen
des Rotors einer rotierenden Maschine, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist,
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen klar.
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Ein
Rotor einer rotierenden Maschine kann umfassen:
einen Körperabschnitt,
der Wellenmittel, die darin im Wesentlichen einteilig angebracht
sind, und eine im Wesentlichen kreisförmige äußere Umfangsoberfläche und
gegenüberliegende
Seitenflächen
aufweist und aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet ist;
und
Permanentmagneten und magnetische Elemente, die einteilig
mit dem Körperabschnitt
vorgesehen und radial und in Umfangsrichtung abwechselnd in engem
gegenseitigen Kontakt angeordnet sind, wobei:
jeder der Permanentmagnete
vollständig
in den Körperabschnitt eingebettet
ist; und
jedes der magnetischen Elemente nur eine freiliegende
radial äußere Stirnfläche besitzt,
während
seine anderen Oberflächen
in den Körperabschnitt
eingebettet sind.
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Vorzugsweise
weist jedes der magnetischen Elemente einen Vorsprung auf, der sich
von jedem der Permanentmagnete radial nach außen erstreckt, ein Raumabschnitt
ist in Umfangsrichtung durch die benachbarten Vorsprünge von
einer radial äußeren Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete nach außen ausgebildet, der Körperabschnitt
ist so angeordnet, dass er die Raumabschnitte und einen Spalt unter
radial inneren Seitenflächen
von jedem der Permanentmagnete und jedem der magnetischen Elemente
und einer äußeren Umfangsoberfläche des Wellenmittels
füllt und
so dass er axial gegenüberliegende
Seitenflächen
von jedem der Permanentmagnete und jedem der magnetischen Elemente
mit einer vorbestimmten Dicke abdeckt, und die freiliegende radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente liegt mit der äußeren Umfangsoberfläche des
Körperabschnitts
im Wesentlichen in einer Ebene.
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Vorzugsweise
sind Überhänge, die
sich in in Umfangsrichtung einander annähernden Richtungen von in Umfangsrichtung
gegenüberliegenden
Seitenflächen
von benachbarten magnetischen Elementen erstrecken und einem Umfangsspalt
dazwischen gegenüberliegen,
in radial äußeren Kantenabschnitten der
benachbarten magnetischen Elemente ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist auch ein Segment des Körperabschnitts
so angeordnet, dass es den Raumabschnitt füllt, der durch die radial äußere Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete, die Seitenflächen der benachbarten magnetischen
Elemente, die radial außerhalb
der Stirnfläche
in Umfangsrichtung einander gegenüberliegen, und die gegenüberliegenden
Oberflächen
und radial inneren Seitenflächen der
in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Überhänge definiert
ist; und die freiliegenden radial äußeren Stirnflächen der
magnetischen Elemente sind in gleichen Intervallen durch die Segmente
des Körperabschnitts
unterteilt, die so angeordnet sind, dass sie die Umfangsspalte zwischen
den gegenüberliegenden Überhängen füllen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer rotierenden Maschine;
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2 ist
eine Schnittansicht auf der Linie A-A von 1;
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
auf der Linie B-B von 2;
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4 ist
eine Draufsicht auf den Rotor mit radialen Kugellagern, die an einer
Drehwelle montiert sind;
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5 ist
eine Draufsicht auf eine elektromagnetische Stahlplatte zum Bilden
der magnetischen Elemente, die im Rotor angeordnet werden sollen;
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts C von 5;
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7 ist
eine Draufsicht auf einen im Rotor angeordneten Permanentmagneten;
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8 ist
eine Seitenansicht des Permanentmagnets, wenn er in 7 von
oben betrachtet wird;
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9 ist
eine Ansicht, die aus einer axialen Richtung einen Zustand zeigt,
in dem eine Hülse
an einem Achsenzentrum gemeinsam mit einem Achsenzentrum eines magnetischen
Materials angeordnet ist, das aus einem Laminat der in 5 dargestellten
elektromagnetischen Stahlplatten besteht;
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10 ist
eine Seitenansicht der Hülse,
wobei ihre Hälfte
relativ zu ihrer Achse abgebrochen ist;
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11 ist
eine Schnittansicht, die aus einer axialen Richtung einen Zustand
zeigt, in dem eine äußere Umfangsoberfläche eines
Zwischenprodukt des Rotors (eines Zwischenprodukts des Rotors ohne
darin angebrachte Drehwelle), das durch Spritzgießen geformt
wird, wie in 9 gezeigt, durch Schneiden teilweise
entfernt wurde;
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12 ist
eine Ansicht des Zwischenprodukts des Rotors, das in 11 dargestellt
ist, aus einer radial äußeren Richtung
betrachtet;
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13 ist
eine teilweise abgebrochene Ansicht des durch Anbringen einer Drehwelle
am in 12 dargestellten Zwischenprodukt
des Rotors fertiggestellten Rotors;
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14 ist
eine Draufsicht wie 6, die einen wesentlichen Abschnitt
einer weiteren elektromagnetischen Stahlplatte zum Bilden der magnetischen
Elemente, die im Rotor angeordnet werden sollen, zeigt; und
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15 ist
eine Draufsicht wie 6, die einen wesentlichen Abschnitt
von noch einer weiteren elektromagnetischen Stahlplatte zum Bilden
der magnetischen Elemente, die im Rotor angeordnet werden sollen,
zeigt.
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16 ist
eine Draufsicht wie 6, die einen wesentlichen Abschnitt
einer Ausführungsform der
elektromagnetischen Stahlplatte zum Bilden der magnetischen Elemente,
die im Rotor angeordnet werden sollen, zeigt;
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17 ist
eine teilweise Schnittansicht, die aus einer axialen Richtung einen
wesentlichen Abschnitt des Rotors zeigt, der durch Spritzgießen unter Verwendung
der in 16 gezeigten elektromagnetischen
Stahlplatte geformt wird;
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18 ist
eine teilweise Schnittansicht, die aus einer axialen Richtung einen
wesentlichen Abschnitt eines modifizierten Beispiels des in 17 gezeigten
Rotors zeigt; und
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19 ist
eine teilweise Schnittansicht, die aus einer axialen Richtung einen
wesentlichen Abschnitt eines weiteren modifizierten Beispiels des
in 17 gezeigten Rotors zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein
Beispiel einer rotierenden Maschine, bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und Verfahren zur Herstellung dieser
werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben.
In 1 bis 15 sind im Wesentlichen dieselben
Abschnitte mit denselben Ziffern gezeigt.
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Eine
rotierende Maschine, die vollständig
mit der Ziffer 2 angegeben ist und die ein Stromgenerator ist,
weist einen Rotor 4, ein Paar von Gehäuseelementen 6 und 8 und
einen Stator 10 auf, wie in 1 bis 4 gezeigt.
Der Rotor 4 besteht aus einer Drehwelle 12, die
einteilig über
eine Hülse 14 angebracht
ist, einer Vielzahl von Permanentmagneten 16, einer Vielzahl
von magnetischen Elementen 18 und einem Körperabschnitt 20.
Jeder der Permanentmagnete 16 ist vollständig in
den Körperabschnitt 20 eingebettet,
während
von jedem der magnetischen Elemente 18 nur eine radial äußere Stirnfläche freiliegt,
und deren andere Oberflächen
alle in den Körperabschnitt 20 eingebettet
sind.
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Die
Konfiguration (fertiggestellte Konfiguration) des Rotors 4 wird
konkreter beschrieben. Mit Bezug auf 2 bis 4 umfasst
der Körperabschnitt 20 ein
nichtmagnetisches Material wie z. B. eine Aluminiumlegierung oder
eine Zinklegierung, in den Ausführungsformen
z. B. eine Aluminiumlegierung. Wie später beschrieben wird, weist
der Körperabschnitt 20 die
Hülse 14,
jeden der Permanentmagnete 16 und jedes der magnetischen
Elemente 18 auf, die durch Spritzgießen darin einteilig eingebettet
werden, und weist eine äußere Umfangsoberfläche mit einer
im Wesentlichen kreisförmigen
Gestalt und gegenüberliegende
Seitenflächen,
die sich senkrecht zu einer axialen Richtung erstrecken, auf. Am
Körperabschnitt 20 ist
die Hülse 14 einteilig
angebracht. Die Hülse 14 ist
derart angeordnet, dass sie ein Achsenzentrum gemeinsam mit der äußeren Umfangsoberfläche des
Körperabschnitts 20 aufweist,
und ist derart angeordnet, dass die gesamte äußere Umfangsoberfläche der
Hülse abgesehen
von ihren axial gegenüberliegenden
Endabschnitten mit dem Körperabschnitt 20 bedeckt
ist. Die Drehwelle 12 ist in ein Durch gangsloch 14a der
Hülse 14 eingepresst (siehe 10),
wodurch die Drehwelle 12 einteilig am Körperabschnitt 20 über die
Hülse 14 angebracht ist.
Die Hülse 14 und
die Drehwelle 12 bilden ein Wellenmittel, so dass das Wellenmittel
am Körperabschnitt 20 im
Wesentlichen einteilig angebracht ist. Die Länge der Drehwelle 12 ist
derart festgelegt, dass die Drehwelle 12 von den gegenüberliegenden Seitenflächen des
Körperabschnitts 20 um
vorbestimmte Längen
axial nach außen
vorsteht.
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Im
Körperabschnitt 20 sind
die Vielzahl der Permanentmagnete 16 und die Vielzahl der
magnetischen Elemente 18 einteilig eingebettet. Jeder der Permanentmagnete 16 liegt
im Wesentlichen in derselben Form vor und jedes der magnetischen
Elemente 18 liegt im Wesentlichen in derselben Form vor.
Die Permanentmagnete 16 und die magnetischen Elemente 18 sind
radial im Körperabschnitt 20 mit
gleichen Abständen
und in Umfangsrichtung abwechselnd in engem gegenseitigen Kontakt
angeordnet. In diesem angeordneten Zustand liegen die axial gegenüberliegenden
Seitenflächen
von jedem der Permanentmagnete 16 und von jedem der magnetischen
Elemente 18 im Wesentlichen in denselben Ebenen. Die Formulierung "axiale Richtung" bedeutet die axiale
Richtung gemeinsam mit der Drehwelle 12, der Hülse 14,
des Körperabschnitts 20 und
folglich die axiale Richtung des Rotors 4. Nachstehend soll "die axiale Richtung", wenn nicht anders
festgelegt, die obige Richtung bedeuten.
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Jedes
der magnetischen Elemente 18, die aus einem magnetischen
Material ausgebildet sind, besteht aus einem Laminat aus einer Vielzahl
von elektromagnetischen Stahlplatten mit im Wesentlichen derselben
Form, z. B. einem Laminat aus einer Vielzahl von Silicium-Stahlplatten. Jedes
der magnetische Elemente 18 weist eine radial äußere Stirnfläche mit
einer bogenförmigen
Gestalt, die zur Drehwelle 12 konzentrisch ist, eine radial
innere Stirnfläche,
die sich tangential linear erstreckt, und in Umfangsrichtung gegenüberliegende
Seitenflächen,
die sich radial erstrecken, auf. Im Umfangszentrum der radial inneren
Stirnfläche
ist ein Austrittsverhinderungsvorsprung 18a, der radial
nach innen vorsteht, so ausgebildet, dass er sich im axial ganzen
Bereich erstreckt. Ein radial innerer Vorderendabschnitt von jedem
der Vorsprünge 18a fächert radial
nach innen auf, wenn er aus der axialen Richtung betrachtet wird.
Axial betrachtet ist jede der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen
der radial äußeren Abschnitte
in den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen
zu einer geraden Linie, die durch das Achsenzentrum verläuft und
auch durch das Umfangszentrum zwischen den Seitenflächen verläuft, parallel,
eine der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen der
radial inneren Abschnitte in den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen
ist zur geraden Linien parallel und die andere der Seitenflächen bildet
eine Aushöhlung
in einem stumpfen Winkel zur geraden Linie. Axial betrachtet weist
die andere Seitenfläche
im inneren Abschnitt die Höhlung
auf, die durch zwei linear geneigte Oberflächen gebildet ist. Zwischen
den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen in
den äußeren Abschnitten
ist ein Raumabschnitt (ein Körperabschnitt-Füllraumabschnitt)
ausgebildet, der eine fast quadratische, rechteckige Form aufweist,
wenn er axial betrachtet wird. Zwischen den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen in
den inneren Abschnitten ist ein Raumabschnitt (ein Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt) mit
einer im Allgemeinen rechteckigen Form ausgebildet, der eine radiale
Länge aufweist,
die geringfügig
größer ist
als eine Umfangsbreite, wenn er axial betrachtet wird. Die Umfangsbreite
des Körperabschnitt-Füllraumabschnitts
ist größer als die
Umfangsbreite (maximale Breite) des Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitts.
An der radialen Grenze zwischen beiden Arten von Raumabschnitten sind
r-förmige,
abgestufte Abschnitte ausgebildet.
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Die
Form von jedem der magnetischen Elemente 18 kann in einer
anderen Weise ausgedrückt werden.
Jedes der magnetischen Elemente 18 weist einen Vorsprung 18b auf,
der sich von jedem der Permanentmagnete 16 radial nach
außen
erstreckt (siehe 3). Außerhalb der radial äußeren Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete 16 sind mit dem Körperabschnitt 20 zu
füllende
Raumabschnitte (Körperabschnitt-Füllraumabschnitte)
in der Umfangsrichtung durch die jeweiligen Vorsprünge 18b ausgebildet.
Ebenso sind Raumabschnitte zum Einsetzen und Halten der Permanentmagnete 16 in
engem Kontakt (Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitte) in
Umfangsrichtung durch jeweilige Abschnitte 18c (siehe 3)
radial einwärts
von den Vorsprüngen 18b in
den magnetischen Elementen 18 ausgebildet.
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Jeder
der Permanentmagnete 16, beispielsweise vom Nd-Fe-B-Typ,
ist in den vorstehend beschriebenen Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt
eingesetzt und wird in diesem gehalten, wobei sich der Permanentmagnet
in einem nichtmagnetisierten Zustand befindet. Wie in 7 und 8 gezeigt,
liegt jeder der Permanentmagnete 16 in Form eines langgestreckten,
rechteckigen Parallelepipeds vor. Wie aus der obigen Beschreibung
klar ist, erstreckt sich jedoch eine der Seitenflächen, die
jeden der Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitte bilden, linear,
während
die andere der Seitenflächen
eine Aushöhlung
mit stumpfem Winkel bildet, die durch zwei geneigte Oberflächen gebildet
ist. Beide Seitenflächen
von jedem der einzu setzenden Permanentmagnete 16 liegen
folglich auch in einer entsprechenden Form vor. Aus einer Längsrichtung
(einer Auf-und-Ab-Richtung
in 7) betrachtet (nämlich in 8)
sind konkreter eine Stirnfläche 16a und
die andere Stirnfläche 16b des Permanentmagnets 16 voneinander
beabstandet und erstrecken sich parallel und linear, wobei sich eine
Seitenfläche 16c linear
erstreckt, so dass sie die eine Stirnfläche 16a und die andere
Stirnfläche 16b senkrecht
schneidet, und die andere Seitenfläche eine Wölbung 16f mit stumpfem
Winkel aus zwei sich linear erstreckenden geneigten Oberflächen 16d und 16e bildet.
Eine Stirnfläche 16g und
die andere Stirnfläche 16h in
der Längsrichtung
des Permanentmagnets 16 erstreckt sich jeweils linear,
so dass sie zur einen Stirnfläche 16a und
zur anderen Stirnfläche 16b senkrecht
ist, wie in 7 gezeigt. Die Querschnittsform
des Permanentmagnets 16 (im Wesentlichen dieselbe Form
wie die in 8 gezeigte Form) ist so festgelegt,
dass sie über
den Abstand vom einen Ende zum anderen Ende in der Längsrichtung
im Wesentlichen dieselbe ist. In der dargestellten Ausführungsform
sind in Längsrichtung
gesehen (in 8) die Breite der einen Stirnfläche 16a und
die Breite der anderen Stirnfläche 16b so
festgelegt, dass sie im Wesentlichen gleich sind, die Länge zwischen
der einen Stirnfläche 16a und
der anderen Stirnfläche 16b (d.
h. die Länge
der einen Seitenfläche 16c)
ist so festgelegt, dass sie etwa die Summe (zweimal die Breite der
einen Stirnfläche 16a oder der
anderen Stirnfläche 16b +α) ist und
die Länge
in Längsrichtung
(die Länge
zwischen der einen Stirnfläche 16g und
der anderen Stirnfläche 16h)
ist so festgelegt, dass sie etwa 10-mal die Breite der einen Stirnfläche 16a oder
der anderen Stirnfläche 16b ist.
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Mit
Bezug auf 2 bis 4 ist jeder
der Permanentmagnete 16, die wie vorstehend beschrieben
gebildet sind, in den Permanentmagnet- Einsetz/Halte-Raumabschnitt zwischen
den benachbarten magnetischen Elementen 18 eingesetzt und
in diesem gehalten. In die im Raumabschnitt gebildeten Aushöhlung ist
die Wölbung 16f des
Permanentmagnets 16 eingesetzt und in Eingriff gebracht.
Diese Aushöhlungs-Wölbungs-Eingriffsstruktur
verhindert zuverlässig
den radialen Einwärts-
und Auswärtsaustritt
von jedem der Permanentmagnete 16, die zwischen die magnetischen
Elemente 18 eingesetzt sind, wodurch der Halt von jedem
der Permanentmagnete 16 sichergestellt wird und die Montagearbeit erleichtert
wird. Wenn jeder der Permanentmagnete 16 zwischen den benachbarten
magnetischen Elementen 18 montiert wurde, liegt die radial äußere Stirnfläche (16a)
von jedem der Permanentmagnete 16 in Umfangsrichtung auf
fast derselben Höhe
wie jeder der abgestuften Abschnitte, der sich in Umfangsrichtung
erstreckt und einen Teil des Körperabschnitt-Füllraumabschnitts
definiert. Andererseits liegt die radial innere Stirnfläche (16b)
in Umfangsrichtung auf fast derselben Höhe wie die radial innere Stirnfläche des
magnetischen Elements 18, die das radial innere Ende des
Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitts definiert.
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Der
Körperabschnitt 20,
der eine Aluminiumlegierung, ein nichtmagnetisches Material, umfasst, ist
derart angeordnet, dass er den Spalt zwischen den radial inneren
Oberflächen
von jedem der Permanentmagnete 16 und jedem der magnetischen Elemente 18 und
der äußeren Umfangsoberfläche der
Hülse 14 (der
Spalt bildet einen im Wesentlichen ringförmigen Raum) und dem obigen
Körperabschnitt-Füllraumabschnitt füllt, und
auch so, dass er die axial gegenüberliegenden
Seitenflächen
von jedem der Permanentmagnete 16 und von jedem der magnetischen
Elemente 18 über
eine vorbestimmte Dicke bedeckt. Eine solche Anordnung kann leicht durch
Gießen,
vorzugs weise Spritzgießen,
durchgeführt
werden. Jedes der magnetischen Elemente 18 ist derart ausgebildet,
dass nur seine radial äußere Stirnfläche eine
freiliegende Oberfläche
bildet, die vom Körperabschnitt 20 erscheint,
und die radial äußere Stirnfläche liegt
im Wesentlichen mit der äußeren Umfangsoberfläche des
Körperabschnitts 20 in einer
Ebene. Das heißt,
jeder der Permanentmagnete 16 und jedes der magnetischen
Elemente 18 sind durch den Körperabschnitt 20 integriert.
Von diesen ist jeder der Permanentmagnete 16 vollständig in
den Körperabschnitt 20 eingebettet,
während
nur die radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 freiliegt und die anderen
Stirnflächen von
diesen alle in den Körperabschnitt 20 eingebettet sind.
Mit anderen Worten, die radial äußeren Stirnflächen der
jeweiligen magnetischen Elemente 18 liegen derart frei,
dass sie in in Umfangsrichtung gleichen Intervallen durch Segmente
des Körperabschnitts 20,
die in die Körperabschnitt-Füllraumabschnitte
gefüllt
sind, unterteilt sind und dass die axial gegenüberliegenden Seitenflächen von
jedem der magnetischen Elemente 18 mit dem Körperabschnitt 20 über eine
vorbestimmte Dicke bedeckt sind. Jeder der nichtmagnetisierten Permanentmagnete 16 kann
von der freiliegenden Oberfläche
von jedem der magnetischen Elemente 18 magnetisiert werden.
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Die
jeweiligen magnetischen Elemente 18 in der fertiggestellten
Form des Rotors 4 nach dem Formen sind als diskontinuierliche
unabhängige
Elemente angeordnet, die in der Umfangsrichtung voneinander getrennt
sind, wie vorstehend angegeben. Vor dem Formen bestehen die magnetischen
Elemente 18 aus einem einzigen magnetischen Material mit
einem Laminat aus Silicium-Stahlplatten, in jeder von denen die
jeweiligen radial äußeren Enden
der Körperabschnitt-Füllraumabschnitte durch bogenförmige dünne Brückenabschnitte miteinander
verbunden sind, wobei die gesamte äußere Umfangskante eine kontinuierliche
kreisförmige
Gestalt herstellt. Ein einziges magnetisches Material, das solche
Silicium-Stahlplatten umfasst, ist in die Hülse 14 und jeden der
Permanentmagnete 16 durch den Körperabschnitt 20 integriert,
um ein Zwischenprodukt des Rotors 4 herzustellen. Dann
wird das Zwischenprodukt so geschnitten, dass die äußere Umfangskante
des Rotors 4 zur Hülse 14,
folglich zur Drehwelle 12, konzentrisch ist, wobei jeder
der Brückenabschnitte
entfernt wird. Folglich wird jedes der Segmente des Körperabschnitts 20,
das in den Raumabschnitt radial einwärts von jedem der Brückenabschnitte
gefüllt wurde
und dessen radial äußere Oberfläche mit
jedem der Brückenabschnitte
in der Anfangsstufe des Formens bedeckt war, an der äußeren Umfangsoberfläche freigelegt.
Die Einzelheiten des Verfahrens zur Herstellung des Rotors 4 werden
später
geboten. Das so bearbeitete Zwischenprodukt des Rotors 4 wird
durch Einpressen der Drehwelle 12 in die Hülse 14 in
die fertiggestellte Form gebracht.
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Der
Rotor 4 der rotierenden Maschine 2 besteht, wie
vorher angegeben, nur aus der Hülse 14 und
der Drehwelle 12, die das Wellenmittel bilden, dem Körperabschnitt 20,
der Vielzahl von Permanentmagneten 16 und der Vielzahl
von magnetischen Elementen 18. Folglich erfordert der Rotor 4 nicht
viele Arten und eine große
Anzahl von Komponenten wie im herkömmlichen Rotor, sondern besteht
nur aus einem Minimum von erforderlichen Komponenten, so dass seine
Struktur einfach ist und seine Anzahl von Komponenten klein ist.
Folglich kann der Rotor mit niedrigeren Kosten als vorher hergestellt werden. Überdies
ist jeder der Permanentmagnete 16 vollständig in
den Körperabschnitt 20 eingebettet (in
diesem versiegelt), wobei somit der Bedarf vermieden wird, eine
Oberflächenbehandlung
zum Oxidationsschutz anzuwenden. In dieser Hinsicht kann ebenso
eine Kostenverringerung erreicht werden. Aufgrund der Konfiguration
des Rotors können
ferner jeder der Permanentmagnete 16 und jedes der magnetischen
Elemente 18 einteilig mit dem Körperabschnitt 20 durch
Gießen
wie z. B. Spritzgießen
geformt werden. Daher ist es nicht erforderlich, viele Arten und
eine große
Anzahl von Komponenten wie bei herkömmlichen Rotoren zusammenzutragen
und zusammenzufügen.
Dies macht die Herstellung sehr leicht und kann die Herstellungszeit
verkürzen.
Folglich kann eine Herstellung mit niedrigeren Kosten als vorher
durchgeführt
werden. Außerdem
ist die Form des Permanentmagnets 16 relativ einfach und
seine Herstellung ist auch relativ leicht.
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Im
Rotor 4 der rotierenden Maschine 2 weist der Körperabschnitt 20 eine
im Wesentlichen kreisförmige äußere Umfangsoberfläche und
beide Seitenflächen
auf. Jeder der Permanentmagnete 16 ist vollständig in
den Körperabschnitt 20 eingebettet, während von
jedem der magnetischen Elemente 18 nur die radial äußere Stirnfläche freiliegt
und dessen andere Oberflächen
in den Körperabschnitt 20 eingebettet
sind. Aufgrund dieser Konfiguration weist der Rotor insgesamt eine
einfache Struktur auf, ist leicht herzustellen und kann mit niedrigen
Kosten hergestellt werden. Im Rotor 4 der rotierenden Maschine 2 weist
jedes der magnetischen Elemente 18 überdies den Vorsprung 18b auf,
der sich von jedem der Permanentmagnete 16 radial nach
außen
erstreckt. Außerhalb
der radial äußeren Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete 16 ist der Raumabschnitt 102A in
Umfangsrichtung durch die benachbarten Vorsprünge 18b ausgebildet.
Der Körperabschnitt 20 ist so
angeordnet, dass er den Spalt zwischen den radial inneren Oberflächen von
jedem der Permanentmagnete 16 und jedem der magnetischen
Elemente 18 und der äußeren Umfangsoberfläche des
Wellenmittels 14 (d. h. den Spalt 182) füllt, auch
die Raumabschnitte 102A füllt und ferner die axial gegenüberliegenden
Seitenflächen
von jedem der Permanentmagnete 16 und jedem der magnetischen
Elemente 18 über
eine vorbestimmte Dicke bedeckt. Die freiliegende radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 liegt im Wesentlichen
mit der äußeren Umfangsfläche des
Körperabschnitts 20 in einer
Ebene. Diese Konfiguration macht es praktisch leicht und möglich, den
Rotor mit niedrigeren Kosten als herkömmliche Rotoren herzustellen.
Im Rotor 4 der rotierenden Maschine 2 ist ferner
der Körperabschnitt 20 in
jedem der Raumabschnitte A gefüllt.
Daher kann der Austritt von jedem der Permanentmagnete 16 radial
nach außen
zuverlässig
verhindert werden und eine magnetische Abschirmung zwischen den
radial äußeren Stirnflächen von
jedem der magnetischen Elemente 18 kann vollständig zuverlässig durchgeführt werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung des Rotors 4, der wie vorstehend
beschrieben konfiguriert ist, wird im einzelnen beschrieben. Der
Rotor 4 besteht aus der Drehwelle 12, der Hülse 14,
der Vielzahl von Permanentmagneten 16, der Vielzahl von
magnetischen Elementen 18 und dem Körperabschnitt 20.
Die anderen Elemente als der Körperabschnitt 20,
deren geschmolzenes Metallmaterial zum Zeitpunkt des Formens durch
Spritzgießen
in eine Form (nicht dargestellt) gegossen und in dieser mit Druck
beaufschlagt wird, werden im Voraus separat hergestellt. Von diesen
weist die Hülse 14 ein
Durchgangsloch 14a und eine Vielzahl von ringförmigen Nuten 14b, die
mit einem Abstand in der axialen Richtung an einer äußeren Umfangsoberfläche der
Hülse ausgebildet
sind, auf, wie in 10 gezeigt. Wenn einteiliges Formen,
wobei die äußere Umfangsoberfläche der Hülse 14 mit
dem Körperabschnitt 20 bedeckt
ist, durchge führt
wurde, wird jede der ringförmigen
Nuten 14b mit einem Segment des Körperabschnitts 20 gefüllt. Folglich
wird der axiale Austritt der Hülse 14 relativ
zum Körperabschnitt 20 zuverlässig verhindert.
Die Drehwelle 12, wie in 13 gezeigt,
weist einen einpressbaren Abschnitt 12a mit einem Außendurchmesser,
der so festgelegt ist , dass der Abschnitt 12a in das Durchgangsloch 14a der
Hülse 14 von
einer Stirnseite in der axialen Richtung eingepresst werden kann,
und einen Flanschabschnitt 12b mit großem Durchmesser, der am anderen
Ende des einpressbaren Abschnitts 12a vorgesehen ist, auf. Der
Flanschabschnitt 12b hat die Funktion eines Positionierungsanschlags,
der wirkt, wenn der einpressbare Abschnitt 12a in die Hülse 14 eingepresst
wird. Jeder der Permanentmagnete 16 wird durch Ausbilden
und Sintern eines Pulvers, das ein Gemisch aus Magnetmaterialien,
z. B. Nd, Fe und B, in vorbestimmten Verhältnissen umfasst, durch Pulvermetallurgie,
die ein an sich gut bekanntes Verfahren sein kann, zu der vorher
mit Bezug auf 7 und 8 beschriebenen
Form ausgebildet. Jeder der Permanentmagnete 16 wurde in
einem solchen freien Zustand nicht magnetisiert.
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Wie
vorher erläutert,
sind die jeweiligen magnetischen Elemente 18 in der fertiggestellten
Form des Rotors 4 nach dem Formen (in dem als Zwischenprodukt
des Rotors 4 in der Ausführungsform geformten Zustand)
als diskontinuierliche, unabhängige
Elemente, die in der Umfangsrichtung voneinander getrennt sind,
angeordnet. Vor dem Formen bestehen die magnetischen Elemente 18 aus
einem einzigen magnetischen Material, das ein Laminat aus Silicium-Stahlplatten
umfasst, in jeder von denen die jeweiligen radial äußeren Enden
der jeweiligen Körperabschnitt-Füllraumabschnitte
durch bogenförmige
dünne Brückenabschnitte
miteinander verbunden sind, wobei die gesamte äußere Umfangskante eine kontinuierliche
kreisförmige
Ge stalt herstellt. Nach dem Formen wird das einzige magnetische
Material in die jeweiligen magnetischen Elemente 18 getrennt,
wie vorstehend beschrieben.
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Mit
Bezug auf 5 und 6 bezeichnet die
Ziffer 100 eine Metallplatte, die ein magnetisches Material
umfasst, oder eine Silicium-Stahlplatte
als Beispiel einer elektromagnetischen Stahlplatte. Die Silicium-Stahlplatte 100 weist
eine Basisform fast wie eine ebene Zwischenlagscheibe insgesamt
auf, die eine vollständig
durchgehende kreisförmige äußere Umfangsoberfläche aufweist,
und weist ein radial einwärts
ausgebildetes Durchgangsloch auf. In der Silicium-Stahlplatte 100 sind
eine Vielzahl von Schlitzen 102 so ausgebildet, dass sie
in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und radial mit gleichem
Abstand angeordnet sind. Das Ende von jedem der Schlitze 102,
die im Wesentlichen in derselben Form ausgebildet sind, ist an einem
radial inneren Ende, folglich in einem Abschnitt, der eine äußere Umfangskante
des Durchgangslochs definiert, offen, und dessen anderes Ende ist
geschlossen, wobei ein bogenförmiger
Brückenabschnitt 104,
der zu einem Achsenzentrum 0 der Silicium-Stahlplatte 100 konzentrisch
ist, zwischen dem anderen Ende und der äußeren Umfangsoberfläche belassen
ist. Axial betrachtet erstreckt sich jede der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen 102a und 102b der
radial äußeren Abschnitte
in jedem der Schlitze 102 linear parallel zu einer geraden
Linie L, die durch das Achsenzentrum 0 der Silicium-Stahlplatte 100 verläuft und
auch durch das Umfangszentrum zwischen den Seitenflächen 102a und 102b verläuft, eine
der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen 102c der
radial inneren Abschnitte erstreckt sich linear parallel zu einer
geraden Linie L und die andere der Seitenflächen bildet eine Aushöhlung 102f in
einem stumpfen Winkel zur geraden Linie L durch zwei geneigte Oberflächen 102d und 102e,
die sich linear erstrecken.
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Zwischen
den Seitenflächen 102a und 102b in
den äußeren Abschnitten
in jedem der Schlitze 102 ist ein Raumabschnitt (der vorstehend
erwähnte
Körperabschnitt-Füllraumabschnitt) 102A ausgebildet, der
in einer fast quadratischen, rechteckigen Form vorliegt, wenn er
axial betrachtet wird. Zwischen einer der Seitenflächen 102c in
den inneren Abschnitten und der anderen der Seitenflächen 102d und 102e ist
ein Raumabschnitt (der vorstehend erwähnte Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt) 102B mit
einer im Allgemeinen rechteckigen Form ausgebildet, der eine radiale
Länge aufweist,
die geringfügig
größer ist
als eine Umfangsbreite, wenn er axial betrachtet wird. Die Umfangsbreite
des Körperabschnitt-Füllraumabschnitts 102A ist
größer als
die Umfangsbreite (maximale Breite, die durch die Stelle der Anwesenheit
der Aushöhlung 102f definiert
ist) des Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitts 102B.
An der radialen Grenze zwischen beiden Arten von Raumabschnitten 102A und 102B sind
abgestufte Abschnitte 102g und 102h mit einer r-Form
ausgebildet. Von der anderen der Seitenflächen (102d und 102e),
die den Raumabschnitt 102B definieren, ist die Seitenfläche 102d in
einer Position radial außerhalb
der Seitenfläche 102e ausgebildet und
die ganze Länge
der Seitenfläche 102d ist
kürzer als
die ganze Länge
der Seitenfläche 102e.
Der Raumabschnitt 102B in jedem der Schlitze 102 weist im
Wesentlichen dieselbe Form auf wie die vorstehend erwähnte Querschnittsform
des Permanentmagnets 16 (siehe 8) (strenger
ist der Permanentmagnet 16 um ein einzupressendes Ausmaß größer als
der Raumabschnitt 102B).
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Da
die Schlitze 102 in der Silicium-Stahlplatte 100 ausgebildet
sind, sind Basen 106, die in Umfangsrichtung durch die
Schlitze 102 voneinander beabstandet sind und radial mit
gleichem Abstand angeordnet sind, in der Silicium-Stahlplatte 100 ausgebildet.
Das radial innere Ende 106a von jeder der Basen 106,
die so ausgebildet sind, dass sie im Wesentlichen dieselbe Form
aufweisen (wobei das radial innere Ende einen Teil der äußeren Umfangskante
des Durchgangslochs der Silicium-Stahlplatte 100 definiert),
erstreckt sich linear in einer zum Durchgangsloch tangentialen Richtung.
Im Umfangszentrum des radial inneren Endes 106a von jeder
der Basen 106 ist ein Austrittsverhinderungsvorsprung 106b,
der radial nach innen vorsteht, ausgebildet. Ein radial innerer
Vorderendabschnitt von jedem der Vorsprünge 106b fächert radial
nach innen auf, wenn er aus der axialen Richtung betrachtet wird.
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Die
so gebildete Silicium-Stahlplatte 100 kann durch Stanzen
einer flachen Platte mittels einer Presse leicht ausgebildet werden.
Eine Vielzahl von Silicium-Stahlplatten 100, die durch
Stanzen ausgebildet werden (z. B. 40 Silicium-Stahlplatten 100,
die 1,0 mm dick sind), werden ausgerichtet und laminiert, um ein
magnetisches Material 180 mit einer im Wesentlichen zylindrischen
Form mit einer kreisförmigen äußeren Umfangsoberfläche auszubilden,
wobei die Schlitze 102 radial mit einem Abstand in der
Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei ein Ende des Schlitzes radial
einwärts
offen ist und dessen anderes Ende geschlossen ist, wobei der bogenförmige Brückenabschnitt 104 zwischen
dem anderen Ende und der äußeren Umfangsoberfläche belassen
ist, das magnetische Material 180 ist nämlich ein Laminat aus mehreren
Silicium-Stahlplatten 100 (siehe 9). Um das
magnetische Material 180 einteilig als Laminat der Silicium-Stahlplatten 100 zu
halten, ist es bevorzugt, ein geeignetes Befestigungsmittel, wie
z. B. Einpfählen
oder Schweißen,
an der äu ßeren Umfangsoberfläche von
jeder der Silicium-Stahlplatten 100 anzuwenden.
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Nach
der Ausbildung des magnetischen Materials 180 durch Laminierung
der Silicium-Stahlplatten 100 wird der Permanentmagnet 16 in
einem nichtmagnetisierten Zustand in den Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt 102B in
jedem der Schlitze 102 eingesetzt und in diesem gehalten,
so dass der Körperabschnitt-Füllraumabschnitt 102A zwischen
dem Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt 102B und dem
Brückenabschnitt 104 belassen
wird (siehe 9). Das Einsetzen von jedem
der Permanentmagnete 16 in den entsprechenden Raumabschnitt 102B wird
in der Ausführungsform
durch Einpressen durchgeführt.
Mit Bezug auf 9 wird der Permanentmagnet 16 in
jeden der Schlitze 102 des magnetischen Materials 180 eingesetzt
und in diesem gehalten, wonach die Hülse 14 auf das Achsenzentrum
des magnetischen Materials 180 ausgerichtet eingesetzt
wird. Das konzentrische Einsetzen des magnetischen Materials 180 und
der Hülse 14 wird
in einer Form (nicht dargestellt) zum Spritzgießen ausgeführt. Ein ringförmiger Raumabschnitt
(Körperabschnitt-Füllraumabschnitt) 182 ist zwischen
der radial inneren Stelle des magnetischen Materials 180 und
der Permanentmagnete 16 und der äußeren Umfangsoberfläche der
Hülse 14 ausgebildet.
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Dann
wird Spritzgießen,
das ein an sich gut bekanntes Verfahren verwenden kann, durch Gießen einer
geschmolzenen Aluminiumlegierung, eines nichtmagnetischen Materials,
in eine Form unter Druck durchgeführt. Das heißt, die
geschmolzene Aluminiumlegierung wird in jeden des Körperabschnitt-Füllraumabschnitts 182 zwischen
dem magnetischen Material 180 und jedem der nichtmag netisierten
Permanentmagnete 16 und der Hülse 14 und in jeden
der Körperabschnitt-Füllraumabschnitte 102A gegossen.
Die axial gegenüberliegenden
Seitenflächen
des magnetischen Materials 180 und von jedem der Permanentmagnete 16 werden
auch mit der Aluminiumlegierung mit einer vorbestimmten Dicke bedeckt.
Die Hülse 14,
das magnetische Material 180 und jeder der Permanentmagnete 16 werden folglich
einteilig mit dem resultierenden Körperabschnitt 20 begossen
(siehe 2 und 3). Danach wird das so einteilig
geformte Zwischenprodukt des Rotors 4 aus der Form herausgenommen
und gekühlt.
Dann werden die äußeren Umfangsoberflächen des
Körperabschnitts 20 und
des magnetischen Materials 180 um das Achsenzentrum der
Hülse 14 geschnitten,
um jeden der Brückenabschnitte 104 abzuschneiden
(siehe 11 und 12). Die
so geschnittene äußere Umfangsoberfläche des
Zwischenprodukts des Rotors 4 wird koaxial zur Hülse 14 ausgebildet.
In 6 stellt ein bogenförmiger Abschnitt, der durch
eine Zwei-Punkt-Strichlinie gezeigt ist, eine durch den obigen Schneidvorgang
zu schneidende schnittplanmäßige Oberfläche dar.
Diese Schneidtoleranz wird in einem Grad vorgesehen, in dem zumindest
jeder der Brückenabschnitte 104 des
magnetischen Materials 180 vollständig abgeschnitten wird.
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Mit
Bezug auf 11 und 12 werden
infolge des obigen Schneidvorgangs Segmente des Körperabschnitts 20,
die in die Raumabschnitte 102A radial einwärts von
den Brückenabschnitten 104 gefüllt wurden
und deren radial äußere Oberflächen mit den
Brückenabschnitten 104 anfänglich zum
Zeitpunkt des Formens bedeckt waren, an der äußeren Umfangsoberfläche freigelegt.
Infolge des Schneidens wird überdies
das magnetische Material 180, das aus dem Laminat der Silicium-Stahlplatten 100 besteht,
in eine Vielzahl von magnetischen Elementen 18 umgewandelt,
die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind (entsprechend den
Basen 106 vor der Trennung), und die radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 bildet eine freiliegende
Oberfläche,
die vom Körperabschnitt 20 erscheint,
und liegt im Wesentlichen mit der äußeren Umfangsoberfläche des
Körperabschnitts 20 in
einer Ebene. Falls erforderlich, werden dann die axial gegenüberliegenden
Seitenflächen
des Zwischenprodukts des Rotors 4 abgeschnitten. Dann wird
die Drehwelle 12 in die Hülse 14 im Zwischenprodukt
des Rotors 4 eingepresst, um die Konfiguration (den Aufbau)
des Rotors 4 fertigzustellen (siehe 13). Dann
wird ein Drehausgleich des Rotors 4 durchgeführt, wonach
von der freiliegenden Oberfläche,
die die äußere Umfangsoberfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 ist, jedem der nichtmagnetisierten
Permanentmagnete 16, die in den Körperabschnitt 20 eingebettet
sind, Magnetismus verliehen wird. Der Magnetismus wird auf jede
der freiliegenden Oberflächen
der magnetischen Elemente 18 durch eine Magnetisierungsvorrichtung
(nicht dargestellt) aufgebracht, um eine in Umfangsrichtung heteropolare
Anordnung (N-S) zu erzeugen. Folglich wird die Magnetisierung an
den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen
(einer der Seitenflächen 16c und
den restlichen Seitenflächen 16d und 16e in 8)
des nichtmagnetisierten Permanentmagnets 16, der zwischen
die magnetischen Elemente 18 in Umfangsrichtung in engem
Kontakt eingefügt
ist, durchgeführt,
wodurch Magnetpole an den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Oberflächen
gebildet werden. Diese Magnetisierungswirkung führt zu einer Magnetisierung,
so dass in Umfangsrichtung gegenüberliegende
Seitenflächen
in den magnetisierten Permanentmagneten 16, zwischen die
die magnetischen Elemente 18 sandwichartig eingefügt sind,
homopolar (N-N, S-S) sind (siehe 3).
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Gemäß dem Verfahren
zur Herstellung des Rotors 4 der rotierenden Maschine 2 wird
jeder der Permanentmagnete 16 durch das einzige magnetische
Material 180 gehalten. Dann werden jeder der Permanentmagnete 16 und
das magnetische Material 180 einteilig mit der Hülse 14 durch
den Körperabschnitt 20,
der aus dem geschmolzenen nichtmagnetischen Material (durch Spritzgießen ausgebildet) ausgebildet
wird, geformt. Dann werden die äußeren Umfangsoberflächen des
Körperabschnitts 20 und des
magnetischen Materials 180 abgeschnitten, um die Brückenabschnitte 104 des
magnetischen Materials 180 abzuschneiden. Dadurch wird
das magnetische Material 180 in eine Vielzahl von magnetischen Elementen 18 umgewandelt,
die in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind. Die radial äußere Stirnfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 wird auch so hergestellt,
dass sie eine freiliegende Oberfläche bildet, die vom Körperabschnitt 20 erscheint, und
die freiliegende Oberfläche
wird so angeordnet, dass sie mit der äußeren Umfangsoberfläche des Körperabschnitts 20 im
Wesentlichen in einer Ebene liegt. Dann wird jeder der nichtmagnetisierten
Permanentmagnete 16 von der freiliegenden Oberfläche von
jedem der magnetischen Elemente 18 magnetisiert, wodurch
der Rotor 4 der rotierenden Maschine hergestellt werden
kann. Folglich ist es nicht erforderlich, viele Arten und eine große Anzahl
von Komponenten zusammenzutragen und zusammenzufügen. Die Arbeitsstunden für die Montage
sind gering, die Herstellung wird sehr leicht, die Arbeitslast wird
verringert und die Herstellungszeit kann merklich verkürzt werden.
Folglich kann der Rotor mit niedrigeren Kosten als vorher hergestellt
werden. Der Rotor 4 besteht nur aus dem Wellenmittel, dem
Körperabschnitt,
der Vielzahl von Permanentmagneten und der Vielzahl von magnetischen
Elementen. Folglich erfordert der Rotor 4 nicht viele Arten
und eine große Anzahl
von Komponenten wie beim herkömmlichen Rotor,
sondern besteht nur aus einem Minimum von erforderlichen Komponenten.
Dies ist auch ein Faktor, der die Herstellung erleichtert. Überdies
ist jeder der Permanentmagnete vollständig in den Körperabschnitt 20 eingebettet
(in diesem versiegelt), wobei folglich der Bedarf vermieden wird,
eine Oberflächenbehandlung
zur zum Oxidationsschutz anzuwenden. In dieser Hinsicht kann ebenso
eine Kostensenkung erreicht werden.
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Mit
Bezug auf 1 bis 4 werden
radiale Kugellager (nachstehend einfach als "Lager" bezeichnet) 22 und 24 auf äußere Vorsprünge jenseits beider
Seitenwände
des Körperabschnitts 20 der Drehwelle 12 im
wie vorstehend hergestellten Rotor 4 aufgepresst und an
diesen angebracht. Auf axial gegenüberliegenden Seiten des Körperabschnitts 20 des
Rotors 4 sind ein Paar von Gehäuseelementen 6 und 8 relativ
drehbar an der Drehwelle 12 über die Lager 22 und 24 abgestützt. Die
Gehäuseelemente 6 und 8 weisen
Durchgangslöcher
auf, in die die Lager 22 und 24 eingepresst werden,
wodurch die Gehäuseelemente 6 und 8 relativ
drehbar an der Drehwelle 12 abgestützt werden. Das Paar von Gehäuseelementen 6 und 8 weist
Lüftungslöcher auf.
Zwischen dem Paar von Gehäuseelementen 6 und 8 ist
der Stator 10 derart angebracht, dass er die äußere Umfangsfläche des
Rotors 4 bedeckt, wobei ein Spalt dazwischen vorgesehen
ist. Der Stator 10 mit einer fast zylindrischen Form ist
einteilig aus einem magnetischen Material wie z. B. einem Eisenmaterial oder
einem Stahlmaterial geformt. Im Stator 10 sind Schlitze 30,
die sich axial erstrecken, mit einem Abstand in der Umfangsrichtung
ausgebildet. Eine Wicklung 32 mit einem Bündel von
Kupferdrähten
ist in jeden der Schlitze 30 eingesetzt und wird in diesen gehalten.
Am Stator 10 sind Staubabdeckungen 40 und 42 zum
Bedecken eines äußeren Oberflächenabschnitts
des Rotors 4, der nicht mit dem Stator 10 bedeckt
ist, angebracht. Die Staubabdeckungen 40 und 42 sind
aus einem wärmebeständigen synthetischen
Harz ausgebildet und können
verhindern, dass Staub wie z. B. Eisenpulver an den Rotor 4 usw.
angezogen und in diesen gesaugt wird. An einem Endabschnitt der
Drehwelle 12 sind ein Kühlgebläse 34 und
eine Riemenscheibe zum Drehantrieb einteilig durch eine Schraube 38 angebracht.
Die Riemenscheibe 36 ist antreibend mit einer Antriebsquelle, beispielsweise
einer Kurbelwelle eines Motors, über einen
V-Riemen und andere
Kraftübertragungsmittel (nicht
dargestellt) verbunden. In der so aufgebauten rotierenden Maschine 2 als
Stromgenerator wird, wenn der Motor betätigt wird, der Rotor 4 durch
das Kraftübertragungsmittel,
die Riemenscheibe 36 und die Drehwelle 12 zur
Drehung angetrieben. Folglich wird ein elektrischer Strom in den
Wicklungen 32 erzeugt, die im Stator 10 angeordnet
sind, um elektrische Leistung zu erzeugen. Wenn der Motor gestoppt
wird, wird die Drehung des Rotors 4 gestoppt, um die Erzeugung
von elektrischer Leistung zu beenden.
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14 zeigt
einen wesentlichen Abschnitt der Silicium-Stahlplatte 100,
die eine elektromagnetische Stahlplatte ist. In der in 14 gezeigten
Silicium-Stahlplatte 100 (wobei die Silicium-Stahlplatte 100 in
der axialen Richtung betrachtet wird) erstreckt sich jede der in
Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen 1021 und 102j,
die den Körperabschnitt-Füllraumabschnitt 102A bilden,
von jedem der vorstehend erwähnten
Schlitze 102 linear parallel zur vorstehend erwähnten geraden
Linie L. In Umfangsrichtung gegenüberliegende Seitenflächen 102m und 102n,
die den Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt 102B bilden,
liegen auf geraden Linien L1 und L2, die durch das Achsenzentrum 0 verlaufen
und sich radial erstrecken, während die
gerade Linie L in einer symmetrischen Beziehung in Umfangsrichtung
sandwichartig eingefügt
ist. Jeder der Körperabschnitt-Füllraumabschnitte 102A liegt
in einer fast quadratischen rechteckigen Form vor, wenn er axial
betrachtet wird. Jeder der Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitte 102B liegt,
wenn er axial betrachtet wird, in einer im Allgemeinen rechteckigen
Form mit einer größeren radialen
Länge als
einer Umfangsbreite davon vor, und liegt auch in einer im Allgemeinen
trapezförmigen Gestalt
mit einer Umfangsbreite vor, die sich von seinem radial äußeren Ende
in Richtung seines radial inneren Endes allmählich verschmälert.
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Die
Umfangsbreite von jedem der Körperabschnitt-Füllraumabschnitte 102A ist
kleiner als die Umfangsbreite des entsprechenden Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitts 102B (d.
h. die maximale Breite, die durch das radial äußere Ende definiert ist). An
der radialen Grenze zwischen beiden Raumabschnitten 102A und 102B und
am radial äußeren Ende
des Raumabschnitts 102B sind abgestufte Abschnitte 102g und 102h,
die sich in Umfangsrichtung erstrecken, ausgebildet. Der Permanentmagnet 16 (nicht
dargestellt) mit fast derselben Querschnittsform wie der Permanentmagnet-Einsetz/Halte-Raumabschnitt 102B wird
in jeden der Raumabschnitte 102B eingesetzt und in diesem
gehalten. Jeder der Raumabschnitte 102B weist eine Umfangsbreite
am radial inneren Ende auf, die kleiner gemacht ist als die Umfangsbreite
am radial äußeren Ende
davon, und die abgestuften Abschnitte 102g und 102h sind
am radial äußeren Ende
ausgebildet. Folglich kann das Austreten des eingesetzten Permanentmagnets 16 radial
einwärts
und auswärts zuverlässig verhindert
werden, was ein stabiles Halten sicherstellt. Ein radial inneres
Ende 106a von jeder der Basen 106, die in Umfangsrichtung
durch die Schlitze 102 voneinander beabstandet sind und
mit gleichem Abstand radial angeordnet sind, liegt in einer Bogen form
vor, die zum Achsenzentrum 0 konzentrisch ist.
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Die
wie vorstehend gebildeten Silicium-Stahlplatten 100 werden
laminiert, um ein magnetisches Material 180 zu bilden,
wie in den vorherigen Ausführungsformen.
Die Permanentmagnete 16 werden in die Schlitze 102 eingesetzt
und in diesen gehalten. Dann kann der Rotor 4 durch im
Wesentlichen dasselbe Verfahren wie in den vorherigen Beispielen
hergestellt werden und im Wesentlichen dieselben Wirkungen und Effekte
können
erhalten werden. Die Form der in 14 gezeigten
Silicium-Stahlplatte 100 ist im Vergleich zur Form der
Silicium-Stahlplatte 100 in den vorherigen Beispielen vereinfacht.
Folglich ist ihre Herstellung noch leichter und sie kann mit niedrigeren
Kosten hergestellt werden. Die Form des Permanentmagnets 16 ist
auch weiter vereinfacht und seine Herstellung ist noch leichter.
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Wie
in 15 gezeigt, ist ein weiteres Beispiel ausführbar, in
dem die Seitenflächen 102m und 102n des
Raumabschnitts 102B sich parallel zur geraden Linie L erstrecken.
Jeder der Raumabschnitte 102B ist im Wesentlichen rechteckig,
wenn er axial betrachtet wird, und die Querschnittsform des eingesetzten
und gehaltenen Permanentmagnets 16 ist auch fast rechteckig
(länglich).
Folglich ist die Form des Permanentmagnets 16 weiter vereinfacht
und seine Herstellung ist leichter, so dass er mit niedrigeren Kosten
hergestellt werden kann. Der radial einwärtige Austritt des Permanentmagnets 16,
der in den Raumabschnitt 102B eingesetzt ist, kann verhindert
werden, indem das Einsetzen des Permanentmagnets 16 durch
Einpressen durchgeführt
wird. In dem in 15 gezeigten Beispiel ist die
Umfangsbreite an radial äußeren Endabschnitten
der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seitenflächen 102i und 102j,
die den Körperabschnitt-Füllraumabschnitt 102A bilden,
in jedem der Schlitze 102, größer als die Umfangsbreite an
den entsprechenden Enden im Raumabschnitt 102A, der in 14 gezeigt
ist.
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16 zeigt
einen wesentlichen Abschnitt einer Ausführungsform der Silicium-Stahlplatte 100 als
elektromagnetische Stahlplatte. In der in 16 gezeigten
Silicium-Stahlplatte 100 sind die Seitenflächen 102i und 102j des
Raumabschnitts 102A und die Seitenflächen 102m und 102n des
Raumabschnitts 102B so ausgebildet, dass sie sich parallel und
linear in gleichen Abständen
von der geraden Linie L erstrecken. Jeder der Raumabschnitte 102A liegt
in einer fast quadratischen, rechteckigen Form vor, wenn er axial
betrachtet wird. Jeder der Raumabschnitte 102B liegt, wenn
er axial betrachtet wird, in einer im Allgemeinen rechteckigen Form
mit einer größeren radialen
Länge als
eine Umfangsbreite davon, vor. Vorsprünge 102P, die in in
Umfangsrichtung sich einander annähernden Richtungen ausbauchen, sind
an der axialen Grenze zwischen jedem der Raumabschnitte 102A und
dem entsprechenden Raumabschnitt 102B ausgebildet. Jeder
der Vorsprünge
P liegt in einer rechteckigen Form vor, wenn er axial betrachtet
wird. Im Umfangszentrum von jedem der Brückenabschnitte 104 mit
einer bogenförmigen
Gestalt, die zu einem Achsenzentrum 0 der Silicium-Stahlplatte 100 konzentrisch
ist, ist eine Kerbe 104a ausgebildet, die sich von einer
radial inneren Stirnfläche
des Brückenabschnitts 104 radial
nach außen
erstreckt. Jede der Kerben 104a mit im Wesentlichen derselben
Form und Größe weist
Seitenflächen
mit gleicher Länge,
die sich linear parallel in gleichem Abstand von der axialen Linie
L erstrecken, und eine Vorderendfläche, die sich in Umfangsrichtung
zwischen den radial äußeren Enden
der Seitenflächen
erstreckt, auf und liegt in Form eines Kanals vor, wenn sie axial
betrachtet wird. Eine schnittplanmäßige Oberfläche, die durch Zwei-Punkt-Strichlinien
in 16 gezeigt ist, ist so vorgesehen, dass sie fast
durch das axiale Zentrum von jedem der Brückenabschnitte 104 verläuft. Die
schnittplanmäßige Oberfläche ist
natürlich
auf einer kreisförmigen äußeren Umfangsoberfläche mit
einem Achsenzentrum gemeinsam mit dem Achsenzentrum 0 der
Silicium-Stahlplatte 100 angeordnet. Die Vorderfläche der Kerbe 104a ist
so ausgebildet, dass sie in einer Position geringfügig radial
außerhalb
der schnittplanmäßigen Oberfläche liegt.
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Die
wie vorstehend gebildeten Silicium-Stahlplatten 100 werden
laminiert, wodurch ein magnetisches Material 180 (siehe 9)
wie in den vorherigen Ausführungsformen
ausgebildet werden kann. Im Raumabschnitt 102B in jedem
der Schlitze 102 wird ein Permanentmagnet 16 (siehe 17)
mit einer rechteckigen Querschnittsform, die fast dieselbe ist wie
jene des Raumabschnitts 102B, eingesetzt und gehalten.
Dann kann ein Zwischenprodukt des Rotors 4 durch im Wesentlichen
dasselbe Verfahren wie in den vorherigen Ausführungsformen hergestellt werden.
Eine Aluminiumlegierung, ein nicht-magnetisches Material, wird natürlich in
den Raumabschnitt 102A, einschließlich der Kerbe 104a,
gefüllt
und die in jeden der Raumabschnitte 102A gefüllte Aluminiumlegierung
bildet ein Segment des Körperabschnitts 20.
Die äußeren Umfangsoberflächen des Körperabschnitts 20 und
des magnetischen Materials 180 des Zwischenprodukts werden
bis auf die schnittplanmäßige Oberfläche abgeschnitten.
Mit Bezug auf 17 entfernt dieses Schneiden
den radial äußeren Abschnitt
von jedem der Brückenabschnitte 104 und
behält
den radial inneren Abschnitt von jedem der Brückenabschnitte mit dem radialen
Mittelteil davon als Grenze bei. Der Vorderendabschnitt in der Kerbe 104a,
die in jedem der Brückenabschnitte 104 ausgebildet
ist, der geringfügig
radial außerhalb
der schnittplanmäßigen Oberfläche liegt,
und ein Teil der in den Vorder endabschnitt gefüllten Aluminiumlegierung werden
auch abgeschnitten. Mit anderen Worten, die äußeren Umfangsoberflächen des Körperabschnitts 20 und
des magnetischen Materials 180 werden um das Achsenzentrum
abgeschnitten, so dass die Brückenabschnitte 104 in
Umfangsrichtung über
die in die Kerben 104a gefüllte Aluminiumlegierung getrennt
sind. Folglich wird das magnetische Material 180 in die
magnetischen Elemente 18 unterteilt, die in der Umfangsrichtung
voneinander getrennt sind. Die äußere Umfangsoberfläche von
einem Segment des Körperabschnitts 20,
die radial nach außen
mit jedem der Brückenabschnitte 104 bedeckt
ist, liegt nur an der Stelle der Kerbe 104a frei. Dann
kann der Rotor 4 in derselben Weise, wie vorher beschrieben,
fertiggestellt werden.
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Im
Rotor 4 mit dem in 17 gezeigten
Aufbau sind Überhänge 18A,
die sich in in Umfangsrichtung einander annähernden Richtungen von in Umfangsrichtung
gegenüberliegenden
Seitenflächen
erstrecken und einem Umfangsspalt D dazwischen gegenüberliegen,
in radial äußeren Kantenabschnitten von
benachbarten magnetischen Elementen 18 ausgebildet. Jeder
dieser Überhänge 18A ist
ein radial innerer Abschnitt von jedem der Brückenabschnitte 104,
der durch den vorstehend erwähnten
Schneidvorgang hinterlassen wurde. Die freiliegende radial äußere Stirnfläche des
magnetischen Elements 18 umfasst die radial äußeren Stirnflächen der Überhänge 18A.
Ein Segment des Körperabschnitts 20 ist
so angeordnet, dass es den Raumabschnitt 102A füllt, der
durch die radial äußere Stirnfläche von
jedem der Permanentmagnete 16, die Seitenflächen der
benachbarten magnetischen Elemente 18, die in Umfangsrichtung
radial außerhalb
der Stirnfläche
gegenüberliegen,
und die gegenüberliegenden
Oberflächen
und radial inneren Seitenflächen
der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Überhänge 18A definiert
ist. Die freilie genden radial äußeren Stirnflächen der
magnetischen Elemente 18 sind in gleichen Intervallen durch
die Segmente des Körperabschnitts 20,
die so angeordnet sind, dass sie die Umfangsspalte D zwischen den
gegenüberliegenden Überhängen 18A füllen, unterteilt.
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Die
vorher erläuterte
Ausführungsform
der rotierenden Maschine 2, beispielsweise der in 3 gezeigten
rotierenden Maschine 2, umfasst den Rotor 4 ohne Überhänge 18A in
den benachbarten magnetischen Elementen 18 und den Stator 10.
In der rotierenden Maschine 2 bilden die freiliegenden
radial äußeren Stirnflächen der
magnetischen Elemente 18 Magnetpole. Die Magnetpole sind
in Umfangsrichtung abwechselnd heteropolar (N, S, N ...) und in
Umfangsrichtung durch die Segmente des Körperabschnitts 20 mit
einem nichtmagnetischen Material unterteilt. Die Querschnittsfläche des
Segments des Körperabschnitts 20 liegt
in einer fast quadratischen, rechteckigen Form vor und die Umfangsbreite
der freiliegenden, radial äußeren Stirnfläche des
Segments des Körperabschnitts 20 ist
relativ groß,
um einen magnetischen Verlust zu verhindern. Gemäß diesem Aufbau ist jedoch
die Dichte des magnetischen Flusses in der radialen Richtung des
Rotors 4 gewöhnlich
an den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Enden der freiliegenden radial äußeren Stirnfläche des
magnetischen Elements 18, d. h. an der Grenze zwischen
der freiliegenden radial äußeren Stirnfläche des
Segments des Körperabschnitts 20 und
jener der benachbarten magnetischen Elemente 18, konzentriert.
Das heißt,
die Dichte des magnetischen Flusses an der Grenze auf der N-Pol-Seite
der in Umfangsrichtung benachbarten Magnetpole, in die das Segment
des Körperabschnitts 20 sandwichartig
eingefügt
ist, ist auf der positiven Seite hoch, während die Dichte des magnetischen
Flusses an der Grenze auf der S-Pol-Seite auf der negativen Seite
hoch ist. Änderun gen
der Dichte des magnetischen Flusses zwischen beiden Seiten sind
gewöhnlich
abrupt. Wenn die relative Bewegung relativ zum Stator 10 gemäß der Drehung
des Rotors 4 erfolgt, wird ein Vordrehmoment, das sich
zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 10 aufgrund
von plötzlichen Änderungen
der Dichte des magnetischen Flusses entwickelt, übermäßig groß und kann eine gleichmäßige Drehung
mit hoher Geschwindigkeit verhindern.
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Im
Rotor 4 mit dem in 17 gezeigten
Aufbau sind andererseits die Überhänge 18A,
die sich in in Umfangsrichtung einander annähernden Richtungen von in Umfangsrichtung
gegenüberliegenden Seitenflächen erstrecken
und dem Umfangsspalt D dazwischen gegenüberliegen, in den radial äußeren Kantenabschnitten
von benachbarten magnetischen Elementen 18 ausgebildet.
Folglich wird ein geringfügiger
magnetischer Verlust zwischen den Vorderenden der Überhänge 18A verursacht.
Folglich wird die Tendenz zu einer Konzentration der Dichte des
magnetischen Flusses an der Grenze der magnetischen Elemente 18 gemildert. Überdies
werden Änderungen
der Dichte des magnetischen Flusses zwischen der positiven Seite
und der negativen Seite so modifiziert, dass sie relativ mild werden.
Folglich kann das Vordrehmoment während der Drehung des Rotors 4 vermindert
werden. Im Rotor 4 mit dem in 17 gezeigten
Aufbau kann ferner die Anwesenheit der Überhänge 18A die Steifigkeit
des ganzen Rotors 4 erhöhen.
Dies ist während
einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit vorteilhaft.
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18 zeigt
einen wesentlichen Abschnitt eines modifizierten Beispiels des in 17 gezeigten Rotors.
In dem in der vorher beschriebenen 17 gezeigten
Rotor 4 ist die radial innere Oberfläche von jedem der Überhänge 18A,
die an den in Umfangsrichtung gegen überliegenden Seiten von jedem
der magnetischen Elemente 18 ausgebildet sind, eine bogenförmige Oberfläche mit
einem Achsenzentrum gemeinsam mit dem Rotor 4. In dem in 18 gezeigten
Rotor 4 sind andererseits die radial inneren Oberflächen der Überhänge 18A geneigte
Oberflächen 18B,
die von den radial inneren Enden der gegenüberliegenden Vorderendflächen in
Richtung einer radial inneren und in Richtung einer entsprechenden
Seitenfläche
linear geneigt sind. Die anderen Gestaltungen sind im Wesentlichen
dieselben wie in dem in 17 gezeigten
Rotor 4 und folglich wird auf ihre Erläuterungen verzichtet. 19 zeigt
einen wesentlichen Abschnitt eines weiteren modifizierten Beispiels
des in 17 gezeigten Rotors 4.
In dem in 19 gezeigten Rotor 4 sind
die radial inneren Oberflächen
der Überhänge 18A gekrümmte Oberflächen 18C,
die sich von den radial inneren Enden der gegenüberliegenden Vorderendflächen radial nach
innen erstrecken und sich in Richtung einer entsprechenden Seitenfläche erstrecken.
Jede der gekrümmten
Oberflächen 18C nimmt
eine R-Form an, wenn sie axial zum Rotor 4 betrachtet wird.
Die Position des Achsenzentrums der R-Form liegt zwischen den magnetischen
Elementen 18, wenn es axial betrachtet wird. Die gekrümmte Oberfläche 18C ist
nicht auf die R-Form eingeschränkt,
sondern kann eine andere geeignete gekrümmte Oberfläche sein. Andere Gestaltungen
sind im Wesentlichen dieselben wie in dem in 17 gezeigten
Rotor 4 und auf ihre Erläuterungen wird verzichtet.
Der Basisaufbau der in 18 und 19 gezeigten
Rotoren 4 ist im Wesentlichen derselbe wie in dem in 17 gezeigten Rotor 4.
Folglich werden im Wesentlichen dieselben Wirkungen und Effekte
wie jene des in 17 gezeigten Rotors 4 erreicht.
In den in 18 und 19 gezeigten
Rotoren sind die radial inneren Oberflächen der Überhänge 18A die geneigten
Oberflächen 18B oder
die gekrümmten
Oberflächen 18C. Daher
nimmt die radiale Breite des Überhangs 18a allmählich in
Richtung der Seitenfläche
des entsprechenden magnetischen Elements 18 (des Basisendes
des Überhangs 18A)
zu. Folglich wird die radiale Festigkeit des Überhangs 18a verstärkt, was
während
der Drehung des Rotors 4 mit hoher Geschwindigkeit einen
weiteren Vorteil bringt. Der Aufbau der und das Herstellungsverfahren
für die
Rotoren 4, die in 17 bis 19 gezeigt
sind, weisen im Wesentlichen dieselben grundlegenden Eigenschaften auf
und können
im Wesentlichen dieselben Wirkungen und Effekte ergeben.
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Der
Rotor einer erfindungsgemäßen rotierenden
Maschine wurde vorstehend im einzelnen auf der Basis der Ausführungsformen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt und
verschiedene andere Änderungen und
Modifikationen können
vorgenommen werden, ohne von der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert,
abzuweichen. Die rotierende Maschine 2 ist in den Ausführungsformen
beispielsweise ein Stromgenerator, kann jedoch ein Elektromotor mit
im Wesentlichen demselben Aufbau wie bei der rotierenden Maschine 2 sein.
In diesem Fall können im
Wesentlichen dieselben Wirkungen und Effekte, wie vorstehend beschrieben,
zweifellos erhalten werden. In den Ausführungsformen besteht das magnetische
Material 180 (folglich jedes der magnetischen Elemente 18)
aus einem Laminat der Silicium-Stahlplatten 100, einer
Ausführungsform
einer elektromagnetischen Stahlplatte. Andere Ausführungsformen, bei
denen das magnetische Material 180 aus einem Laminat von
anderen weichmagnetischen Stahlplatten besteht (Stahlplatten mit
einer relativ schwachen Koerzitivkraft im Vergleich zu elektromagnetischen Stahlplatten),
beispielsweise weichmagnetischen Stahlplatten, wie z. B. SPCC, SPHC
und SS41P, sind jedoch natürlich
brauchbar. Kurz gesagt, ein Laminat aus Stahl platten, die vielmehr
aus einem magnetischen Material (es kann sich um ein ferromagnetisches
Material oder ein weichmagnetisches Material handeln) als einem
nichtmagnetischen Material bestehen, ist annehmbar. Es kann auch
andere Ausführungsformen
geben, bei denen das magnetische Material 180 (folglich
jedes der magnetischen Elemente 18) vielmehr aus einem
Block, der einteilig im Voraus aus einem magnetischen Material ausgebildet
wird, als einem Laminat aus elektromagnetischen Stahlplatten besteht.
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In
den Ausführungsformen
ist überdies
der Körperabschnitt 20,
der auf die Hülse 14,
das magnetische Material 180 (folglich jedes der magnetischen Elemente 18)
und jeden der Permanentmagnete 16 einteilig gegossen wird,
aus einem nichtmagnetischen Metallmaterial wie z. B. einer Aluminiumlegierung
oder einer Zinklegierung ausgebildet, kann jedoch aus einem nichtmetallischen
Material wie z. B. hochfestem synthetischen Harz mit hoher Wärmebeständigkeit
ausgebildet werden. Ferner werden in den Ausführungsformen die Hülse 14,
die das Wellenmittel bildet, das magnetische Material 180 und
jeder der Permanentmagnete 16 einteilig begossen, wonach
die Drehwelle 12 in die Hülse 14 eingepresst wird.
Es kann jedoch andere Ausführungsformen
geben, in denen die Drehwelle 12 direkt einteilig zusammen
mit dem magnetischen Material 180 und jedem der Permanentmagnete 16 begossen
wird, ohne die Hülse 14 zu
verwenden. In diesem Fall ist es erwünscht, eine ausreichende Maskierung
auf die Drehwelle 12 aufzubringen, so dass ein geschmolzenes
Material, wie z. B. eine Aluminiumlegierung, nicht an einem Abschnitt
der Drehwelle 12 haftet, der nicht begossen werden muss.
Außerdem
werden in den Ausführungsformen
die Hülse 14,
das magnetische Material 180 und jeder der Permanentmagnete 16 einteilig
begossen, wonach die äußere Umfangsoberfläche des
magnetischen Materials 180 in der vorstehend erwähnten Weise
geschnitten wird. Es kann jedoch Ausführungsformen geben, in denen
die Drehwelle 12 in die Hülse 14 eingepresst
wird, wonach Schneiden an der äußeren Umfangsoberfläche des
magnetischen Materials 180 durchgeführt wird. Außerdem wird
in den Ausführungsformen
die Drehwelle 12 in die Hülse 14 eingepresst,
wonach ein Drehausgleich bewirkt wird. Es kann jedoch Ausführungsformen
geben, bei denen der Ausgleich bewirkt wird, bevor die Drehwelle 12 in
die Hülse 14 eingepresst
wird.