DE112019005333T5

DE112019005333T5 - Kern, Stator und rotierende Elektrovorrichtung

Info

Publication number: DE112019005333T5
Application number: DE112019005333.7T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Saito; Tomoyuki Ueno; Hijiri Tsuruta; Yuichi Nakamura; Yuka Fukunaga
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-07-08
Also published as: US20220014050A1; WO2020084926A1; CN112840527A; JP7572411B2; US20240266890A1; US11996731B2; JP2022173587A; JPWO2020084926A1; JP7157171B2

Abstract

Ein Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, enthält ein ringförmiges hinteres Joch und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs verläuft. Die Vielzahl von Zähnen ist auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Das hintere Joch und die Zähne bestehen aus einem einstückig geformten Pulverpressling. Ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs verbindet, ist an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen. Der erste gekrümmte Abschnitt hat einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Kerne, Statoren und rotierende Elektrovorrichtungen.
Diese Anmeldung beruht der Priorität der am 26. Oktober 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-202373, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 und 2 offenbaren einen Axialspaltmotor (rotierende Elektrovorrichtung), bei dem ein Rotor und ein Stator in axialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Stator, der in der rotierenden Elektrovorrichtung dieses Typs verwendet wird, umfasst ein ringförmiges hinteres Joch, einen Kern mit einer Vielzahl von Zähnen, die in axialer Richtung aus dem hinteren Joch herausragen, und eine Spule, die um jeden Zahn herum angeordnet ist. Die Vielzahl von Zähnen ist auf einer Oberfläche (Oberseite) des hinteren Jochs in Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen.
In der Patentliteratur 1 ist der Kern aus einem geformten Pulverpressling, der durch einstückiges Formen des hinteren Jochs und der Zähne erhalten wird.
Zitationsliste
Patentliteratur

PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2009-142095
PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2017-229191

Zusammenfassung der Erfindung
Ein Kern gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, und umfasst ein ringförmiges hinteres Joch und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs verläuft. Die Vielzahl von Zähnen ist auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Das hintere Joch und die Zähne sind aus einem einstückig geformten Pulverpressling gebildet. Ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs verbindet, ist an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen. Der erste gekrümmte Abschnitt hat einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm.
Ein Stator gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt und umfasst den Kern gemäß der vorliegenden Erfindung und eine um jeden Zahn des Kerns angeordnete Spule.
Eine rotierende Elektrovorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine rotierende Elektrovorrichtung mit Axialspalt, die einen Rotor und einen Stator enthält und bei der der Rotor und der Stator in einer axialen Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Stator ist der Stator gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht eines Kerns gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1.
3 ist eine teilweise vergrößerte schematische Querschnittsansicht von 2.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Form zum Formen des Kerns gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine schematische Draufsicht einer Matrize.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 5.
7 ist eine teilweise vergrößerte schematische Querschnittsansicht von 6.
8 ist eine schematische Draufsicht eines unteren Stempels.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX in 8.
10 ist eine teilweise vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Kern unter Verwendung der Form geformt wird.
11 ist eine schematische Draufsicht eines Stators gemäß einer Ausführungsform.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht einer rotierenden Elektrovorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
13A ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel für einen Kern gemäß einer Modifikation zeigt.
13B ist eine schematische Querschnittsansicht einer rotierenden Elektrovorrichtung, die den in 13A gezeigten Kern verwendet.
14A ist eine schematische Draufsicht, die ein weiteres Beispiel für einen Kern gemäß einer Modifikation zeigt.
14B ist eine schematische Querschnittsansicht einer rotierenden Elektrovorrichtung, die den in 14A gezeigten Kern verwendet.

Beschreibung der Ausführungsformen
[Die durch die vorliegende Erfindung zu lösenden Probleme]
Es besteht der Bedarf, den Wirkungsgrad von rotierenden Elektrovorrichtungen mit Axialspalt zu verbessern. Vom Standpunkt der Verbesserung des Wirkungsgrads rotierender Elektrovorrichtungen ist es wünschenswert, die magnetischen Eigenschaften der in rotierenden Elektrovorrichtungen verwendeten Kerne zu verbessern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kern bereitzustellen, der die magnetischen Eigenschaften verbessern kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stator bereitzustellen, der den zuvor erwähnten Kern aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende Elektrovorrichtung bereitzustellen, die den zuvor erwähnten Stator aufweist.
[Vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Erfindung]
Der Kern gemäß der vorliegenden Erfindung kann die magnetischen Eigenschaften verbessern. Der Stator gemäß der vorliegenden Erfindung hat ausgezeichnete magnetische Eigenschaften im Kern. Darüber hinaus hat die rotierende Elektrovorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen hervorragenden Wirkungsgrad.
[Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
Als Ergebnis einer eingehenden Untersuchung der magnetischen Eigenschaften eines Kerns, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, haben die vorliegenden Erfinder die folgenden Erkenntnisse gewonnen.
In der rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt fließt bei Anlegen eines elektrischen Stroms an eine Spule ein magnetischer Fluss durch den Kern, wodurch ein magnetischer Pfad entsteht. Wenn der magnetische Fluss, der durch den Kern fließt, abnimmt, verringert sich das Drehmoment der rotierenden Elektrovorrichtung. Im Kern der rotierenden Elektrovorrichtung fließt der magnetische Fluss in axialer Richtung an den Zähnen, während der magnetische Fluss in Umfangsrichtung am hinteren Joch fließt. Daher ändert sich die Richtung des magnetischen Flusses zwischen den Zähnen und dem hinteren Joch.
Wie in der Patentliteratur 2 erwähnt, werden, wenn ein Kern, der aus einem geformten Pulverpressling gemäß dem Stand der Technik gebildet wird, unter Verwendung einer Form geformt werden soll, normalerweise zwei untere Stempel verwendet, so dass die Stirnflächen der Zähne und eine erste ebene Fläche des hinteren Jochs, aus der die Zähne herausragen, unter Verwendung verschiedener unterer Stempel geformt werden. In diesem Fall wird der Formprozess unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit der Stempel so durchgeführt, dass die Umfangsflächen der Zähne und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs, aus der die Zähne herausragen, orthogonal zueinander sind. Da in einem solchen Kern die Umfangsflächen der Zähne und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs orthogonal zueinander sind, bewegt sich ein Teil des magnetischen Flusses, wenn ein magnetischer Fluss an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch fließt, außerhalb des Kerns, um eine Abkürzung zwischen der Umfangsfläche des Zahns und der ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs zu nehmen. Insbesondere kann ein Streufluss an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch auftreten. Ein Streufluss, der im Kern der rotierenden Elektrovorrichtung auftritt, kann aufgrund eines erhöhten Verlusts im Kern zu einer Verringerung des Drehmoments oder einer Verringerung des Wirkungsgrads führen.
Die vorliegenden Erfinder haben versucht, mit einer Stufenmatrize die Stirnflächen der Zähne mit einem unteren Stempel und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs mit der Matrize zu formen. So zeigte sich, dass ein erster gekrümmter Abschnitt an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch gebildet werden kann, und dass der Streufluss, der im Kern an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch auftritt, im Vergleich zu dem zuvor erwähnten Kern gemäß dem Stand der Technik reduziert werden kann. Dies liegt daran, dass mit dem ersten gekrümmten Abschnitt, der an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch ausgebildet ist, der Streufluss, der eine Abkürzung zwischen der Umfangsfläche jedes Zahns und der ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs nimmt, reduziert wird. Durch die Bereitstellung einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt, die den Kern aufweist, der den ersten gekrümmten Abschnitt an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch umfasst, kann eine Abnahme des Drehmoments, die durch einen Streufluss und einen Verlust im Kern verursacht wird, unterdrückt werden. Daher können mit dem oben erwähnten ersten gekrümmten Abschnitt die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden, wodurch sich der Wirkungsgrad der rotierenden Elektrovorrichtung verbessert.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den zuvor erwähnten Erkenntnissen. Im Nachfolgenden werden zunächst Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Auflistung beschrieben.
(1) Ein Kern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, und umfasst ein ringförmiges hinteres Joch und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs ist. Die Vielzahl von Zähnen ist auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Das hintere Joch und die Zähne bestehen aus einem einstückig geformten Pulverpressling. Ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs verbindet, ist an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen. Der erste gekrümmte Abschnitt hat einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm.
Der zuvor erwähnte Kern gemäß der vorliegenden Erfindung hat den ersten gekrümmten Abschnitt an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch, so dass ein Streufluss, der an der Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch auftritt, reduziert werden kann. Somit kann der oben genannte Kern die magnetischen Eigenschaften verbessern. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 0,2 mm oder größer ist, kann ein Streufluss effektiv reduziert werden. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 1,5 mm oder kleiner ist, kann der Platz für eine Spule, die um jeden Zahn herum angeordnet ist, leicht sichergestellt werden, und der Platzfaktor der Spule kann verbessert werden. Daher kann eine Verringerung der Anzahl der Windungen in der Spule unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung des Drehmoments der rotierenden Elektrovorrichtung unterdrückt werden kann.
(2) Der Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann ferner einen äußeren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Außenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet, und einen inneren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet, aufweisen. Der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt haben jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer.
Der zuvor erwähnte Kern aus einem geformten Pulverpressling wird durch Pressen von weichmagnetischem Pulver mit einer Form geformt. Im Detail werden die Zähne mit einem unteren Stempel geformt, und das hintere Joch wird mit einer Matrize geformt. Abhängig vom Formdruck, wenn der Kern mit Hilfe der Form geformt wird, konzentrieren sich die Biegespannungen wahrscheinlich auf die Form, insbesondere auf eine Ecke der Matrize, was hin und wieder zur Bildung eines Risses an der Ecke der Form führt. In der obigen Ausführungsform haben der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer, so dass die Spannungskonzentration an der Ecke der Form gemildert werden kann. Somit kann die obige Ausführungsform ein Brechen der Form unterdrücken. Die Obergrenze für den Krümmungsradius des äußeren und des inneren gekrümmten Abschnitts ist auf keine besondere beschränkt und kann z. B. 5,0 mm oder weniger betragen. Wenn der Krümmungsradius sowohl des äußeren gekrümmten Abschnitts als auch des inneren gekrümmten Abschnitts zunimmt, werden die linearen Abschnitte der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs relativ zur Dicke des hinteren Jochs kürzer. Wenn der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs jeweils einen Krümmungsradius von 5,0 mm oder weniger aufweisen, können ausreichend lange lineare Abschnitte der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs leicht sichergestellt werden.
(3) In dem Kern gemäß der oben in Ausführungsform (2) beschriebenen Ausführungsform können der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts und der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts voneinander verschieden sein.
Der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs können unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Wenn der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt unterschiedliche Krümmungsradien haben sollen, ist der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts vorzugsweise größer als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts. Wenn der oben genannte Kern unter Verwendung einer Form geformt werden soll, neigt die äußere Umfangsecke der Form, die die Ecke an der Außenumfangskante des hinteren Jochs bildet, dazu, eine höhere Spannung zu erfahren als die innere Umfangsecke der Form, die die Ecke an der Innenumfangskante des hinteren Jochs bildet. Wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts größer ist als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts, kann die Spannungskonzentration, die an der äußeren Umfangsecke der Form auftritt, effektiv gemildert werden. Daher kann bei der obigen Ausführungsform ein Bruch der Form leicht unterdrückt werden. In einem Fall, in dem eine rotierende Elektrovorrichtung unter Verwendung des oben erwähnten Kerns gebildet wird, neigt ein magnetischer Fluss dazu, an der Innenumfangsseite des hinteren Jochs als an der Außenumfangsseite davon zu fließen. Da der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts größer ist als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts, kann eine effektive Magnetpfadfläche des hinteren Jochs leicht sichergestellt werden. Infolgedessen kann die Konzentration des magnetischen Flusses an der Innenumfangsseite des hinteren Jochs unterdrückt werden, wodurch ein Vorteil zur Verbesserung des Drehmoments und des Wirkungsgrads der rotierenden Elektrovorrichtung erwartet werden kann.
(4) In dem Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann eine Außenumfangsfläche und/oder eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs einen linearen Abschnitt aufweisen, der sich in der axialen Richtung erstreckt, und der lineare Abschnitt kann eine Länge aufweisen, die 15 % oder mehr einer hinteren Jochdicke beträgt.
In einem Fall, in dem eine rotierende Elektrovorrichtung durch Unterbringung des oben erwähnten Kerns in einem Gehäuse gebildet wird, ist die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs hin und wieder mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses in Eingriff. In einem Fall, in dem die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs einen linearen Abschnitt aufweist, kommt der lineare Abschnitt der Außenumfangsfläche in Oberflächenkontakt mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses, so dass der Kern leicht an dem Gehäuse befestigt werden kann. In einem Fall, in dem eine rotierende Elektrovorrichtung unter Verwendung des zuvor erwähnten Kerns gebildet wird, ist hin und wieder eine Stromschiene, die Spulen verbindet, innerhalb des hinteren Jochs angebracht. In einem Fall, in dem die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs einen linearen Abschnitt aufweist, kommt der lineare Abschnitt der Innenumfangsfläche in Oberflächenkontakt mit der Stromschiene, so dass die Stromschiene leicht an dem Kern befestigt werden kann. In der obigen Ausführungsform beträgt die Länge des linearen Abschnitts der Außenumfangsfläche und/oder der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 15 % oder mehr der Dicke des hinteren Jochs, so dass das Gehäuse und die Stromschiene leicht mit dem Kern verbunden werden können. An der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs ist eine Obergrenze für das Verhältnis der Länge des linearen Abschnitts zur Dicke des hinteren Jochs auf keine besondere beschränkt und kann z. B. 75 % oder weniger der Dicke des hinteren Jochs betragen. Die Länge des linearen Abschnitts liegt z. B. im Bereich von 0,5 mm und einschließlich 9 mm. Die Dicke des hinteren Jochs liegt z. B. im Bereich von 1,5 mm und einschließlich 10 mm.
(5) Bei dem Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann eine Differenz zwischen einer Abmessung in radialer Richtung von einer axialen Mitte zu einer Außenumfangsfläche des hinteren Jochs und einer Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs zu einer Fläche, die sich an einer Außenumfangsseite der Zähne befindet, 6,0 mm oder weniger betragen.
Im hinteren Joch wird ein Bereich von der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs bis zum vorstehenden Abschnitt der Zähne als Außenumfangsabschnitt definiert. Wenn der oben erwähnte geformte Kern aus der Form entfernt werden soll, wirkt hin und wieder eine Biegespannung auf den Außenumfangsabschnitt des hinteren Jochs. Diese Spannung kann hin und wieder dazu führen, dass sich der Außenumfangsabschnitt verformt. Die Verformung des Außenumfangsabschnitts, die durch die bei der Entnahme des Kerns aus der Form auftretende Spannung verursacht wird, kann mit abnehmender Abmessung des Außenumfangsabschnitts im hinteren Joch in radialer Richtung leichter unterdrückt werden. In der obigen Ausführungsform beträgt die Differenz zwischen der Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte bis zur Außenumfangsfläche des hinteren Jochs und der Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs bis zu der an der Außenumfangsseite der Zähne befindlichen Fläche 6,0 mm oder weniger. Dementsprechend ist die Abmessung in radialer Richtung des Außenumfangsabschnitts im hinteren Joch reduziert, so dass eine Verformung des Außenumfangsabschnitts unterdrückt werden kann. In der folgenden Beschreibung wird die Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte zur Außenumfangsfläche des hinteren Jochs hin und wieder als „Außenradius des hinteren Jochs“ bezeichnet. Die Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs bis zur Fläche an der Außenumfangsseite der Zähne kann auch als „Außenradius der Zähne“ bezeichnet werden.
Wenn der Unterschied zwischen dem Außenradius des hinteren Jochs und dem Außenradius der Zähne 6,0 mm oder weniger beträgt, kann die Verdichtungsfläche verringert werden, wenn der Kern mit Hilfe der Form geformt wird. Daher kann ein hoher Formdruck angewendet werden, so dass die Dichte des Kerns erhöht werden kann. Genauer gesagt kann die Differenz zwischen dem Außenradius des hinteren Jochs und dem Außenradius der Zähne 4,0 mm oder weniger, oder 3,0 mm oder weniger, betragen.
(6) Bei dem Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann die Differenz zwischen einer Abmessung in radialer Richtung von einer axialen Mitte des hinteren Jochs zu einer Fläche, die sich an einer Innenumfangsseite der Zähne befindet, und einer Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte zu einer Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 7,0 mm oder weniger betragen.
Im hinteren Joch ist ein Bereich von der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs bis zum vorstehenden Abschnitt der Zähne als Innenumfangsabschnitt definiert. Wenn der oben erwähnte geformte Kern aus der Form entfernt werden soll, wirkt hin und wieder eine Biegespannung auf den Innenumfangsabschnitt des hinteren Jochs. Diese Spannung kann hin und wieder zu einer Verformung des Innenumfangsabschnitts führen. Die Verformung des Innenumfangsabschnitts, die durch die bei der Entnahme des Kerns aus der Form auftretende Spannung verursacht wird, kann mit abnehmender Abmessung des Innenumfangsabschnitts im hinteren Joch in radialer Richtung leichter unterdrückt werden. In der obigen Ausführungsform beträgt die Differenz zwischen der Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs zu der Fläche, die sich an der Innenumfangsseite der Zähne befindet, und der Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte zu der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 7,0 mm oder weniger. Dementsprechend ist die Abmessung in radialer Richtung des Innenumfangsabschnitts im hinteren Joch reduziert, so dass eine Verformung des Innenumfangsabschnitts unterdrückt werden kann. In der folgenden Beschreibung wird die Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs bis zu der Fläche, die sich an der Innenumfangsseite der Zähne befindet, hin und wieder als „Innenradius der Zähne“ bezeichnet. Das Maß in radialer Richtung von der axialen Mitte bis zur Innenumfangsfläche des hinteren Jochs kann auch als „Innenradius des hinteren Jochs“ bezeichnet werden.
Wenn die Differenz zwischen dem Innenradius der Zähne und dem Innenradius des hinteren Jochs 7,0 mm oder weniger beträgt, kann außerdem eine Verdichtungsfläche verringert werden, wenn der Kern mit Hilfe der Form geformt wird. Daher kann ein hoher Formdruck angewendet werden, so dass die Dichte des Kerns erhöht werden kann. Genauer gesagt kann die Differenz zwischen dem Innenradius der Zähne und dem Innenradius des hinteren Jochs 5,0 mm oder weniger, oder 4,0 mm oder weniger, betragen.
(7) Der Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann ferner einen Vorsprung oder eine Ausnehmung enthalten, der/die teilweise in einer Außenumfangsfläche und/oder einer Innenumfangsfläche des hinteren Jochs vorgesehen ist, wobei der Vorsprung in einer radialen Richtung vorsteht und die Ausnehmung in der radialen Richtung vertieft ist.
In einem Fall, in dem eine rotierende Elektrovorrichtung unter Verwendung des oben erwähnten Kerns gebildet wird, weist die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs den Vorsprung oder die Ausnehmung in der obigen Ausführungsform auf, so dass der Vorsprung oder die Ausnehmung zur Positionierung relativ zum Gehäuse verwendet werden kann. Zum Beispiel ist die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs mit dem Vorsprung oder der Ausnehmung versehen, und die Innenumfangsfläche des Gehäuses ist mit einer Ausnehmung oder einem Vorsprung versehen, der diesem Vorsprung oder dieser Ausnehmung entspricht. Durch Ineinandergreifen des Vorsprungs und der Ausnehmung kann der Kern relativ zum Gehäuse positioniert werden. Ferner ist in einem Fall, in dem eine rotierende Elektrovorrichtung unter Verwendung des zuvor erwähnten Kerns gebildet wird, die zuvor erwähnte Stromschiene hin und wieder innerhalb des hinteren Jochs angeordnet. Indem die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs mit dem Vorsprung oder der Ausnehmung versehen wird, kann der Vorsprung oder die Ausnehmung zur Positionierung der Stromschiene verwendet werden. Beispielsweise wird die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs mit dem Vorsprung oder der Ausnehmung versehen und die Stromschiene mit einer diesem Vorsprung oder dieser Ausnehmung entsprechenden Ausnehmung oder einem Vorsprung versehen. Durch Ineinandergreifen des Vorsprungs und der Ausnehmung kann die Stromschiene relativ zum Kern positioniert werden.
(8) In dem Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann der geformte Pulverpressling aus einer Gruppe einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln gebildet sein, die jeweils eine Isolierbeschichtung über einer Oberfläche des weichmagnetischen Partikels aufweisen. Die weichmagnetischen Partikeln können Teilchen auf Eisenbasis sein, die aus reinem Eisen oder mindestens einem Typ einer Legierung auf Eisenbasis bestehen, die aus einer Legierung auf Fe-Si-Basis, einer Legierung auf Fe-Al-Basis, einer Legierung auf Fe-Cr-AI-Basis und einer Legierung auf Fe-Cr-Si-Basis ausgewählt ist.
Reines Eisen oder die oben erwähnte Legierung auf Eisenbasis ist relativ weich. Da es sich bei den weichmagnetischen Partikeln um Partikel auf Eisenbasis handelt, die aus reinem Eisen oder der oben erwähnten Legierung auf Eisenbasis bestehen, ist es daher wahrscheinlich, dass sich die weichmagnetischen Partikel während des Formprozesses des geformten Pulverpresslings verformen. Daher kann in der obigen Ausführungsform ein geformter Pulverpressling mit hoher Dichte und sehr genauen Abmessungen erhalten werden. Mit dem geformten Pulverpressling, der eine erhöhte Dichte aufweist, können die mechanische Festigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden. Darüber hinaus kann die elektrische Isolierung zwischen den weichmagnetischen Partikeln verbessert werden, da jedes weichmagnetische Partikel eine Isolierbeschichtung auf seiner Oberfläche aufweist. Daher kann ein Eisenverlust des Kerns, der durch Wirbelstromverluste verursacht wird, reduziert werden.
(9) Bei dem Kern gemäß der oben in Ausführungsform (8) beschriebenen Ausführungsform kann die Isolierbeschichtung eine Phosphatbeschichtung enthalten.
Eine Phosphatbeschichtung hat eine hohe Haftfähigkeit an eisenbasierte Partikel und besitzt eine ausgezeichnete Verformbarkeit. Wenn die Isolierbeschichtung eine Phosphatbeschichtung enthält, ist es daher wahrscheinlich, dass sich die Isolierbeschichtung an die Verformung der Partikel auf Eisenbasis während des Formprozesses des geformten Pulverpresslings anpasst. Dementsprechend ist es bei der obigen Ausführungsform weniger wahrscheinlich, dass die Isolierbeschichtung beschädigt wird, wodurch ein Eisenverlust des Kerns reduziert wird.
(10) Bei dem Kern gemäß der obigen Ausführungsform kann die relative Dichte des geformten Pulverpresslings 90 % oder mehr betragen.
Da die relative Dichte des geformten Pulverpresslings in der obigen Ausführungsform 90 % oder mehr beträgt, hat der geformte Pulverpressling eine hohe Dichte. Durch die erhöhte Dichte des geformten Pulverpresslings können die mechanische Festigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden.
(11) Ein Kern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, und umfasst ein ringförmiges hinteres Joch und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs ist. Die Vielzahl von Zähnen ist auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen. Das hintere Joch und die Zähne bestehen aus einem einstückig geformten Pulverpressling. Ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs verbindet, ist an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen. Der erste gekrümmte Abschnitt hat einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm. Der Kern umfasst ferner einen äußeren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Außenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet, und einen inneren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet. Der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt haben jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer. Mindestens eine der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs hat einen linearen Abschnitt, der sich in axialer Richtung erstreckt. Der lineare Abschnitt hat eine Länge, die 15 % oder mehr der Dicke des hinteren Jochs beträgt.
Der zuvor erwähnte Kern gemäß der vorliegenden Erfindung hat den ersten gekrümmten Abschnitt an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch, so dass ein Streufluss, der an der Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch auftritt, reduziert werden kann. Somit kann der oben genannte Kern die magnetischen Eigenschaften verbessern. Insbesondere wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 0,2 mm oder größer ist, kann ein Streufluss effektiv reduziert werden. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 1,5 mm oder kleiner ist, kann außerdem ein Raum für eine Spule, die um jeden Zahn herum angeordnet ist, sichergestellt werden, und der Raumfaktor der Spule kann verbessert werden. Daher kann eine Verringerung der Anzahl der Windungen in der Spule unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung des Drehmoments der rotierenden Elektrovorrichtung unterdrückt werden kann.
Außerdem haben, wie in der obigen Ausführungsform gemäß Ausführungsform (2) beschrieben, der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer, so dass die Spannungskonzentration an der Ecke der Form gemildert werden kann. Somit kann der zuvor erwähnte Kern ein Brechen der Form unterdrücken.
Außerdem beträgt, wie in der obigen Ausführungsform gemäß Ausführungsform (4) beschrieben, die Länge des linearen Abschnitts von mindestens einer der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 15 % oder mehr der Dicke des hinteren Jochs, so dass das Gehäuse und die Stromschiene leicht mit dem Kern verbunden werden können.
(12) Ein Stator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Stator in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt und umfasst den Kern gemäß einer der obigen Ausführungsformen (1) bis (11) und eine um jeden Zahn des Kerns angeordnete Spule.
Der zuvor erwähnte Stator hat hervorragende magnetische Eigenschaften im Kern. Dies liegt daran, dass mit dem zuvor erwähnten Kern gemäß der vorgesehenen Ausführungsform die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden können.
(13) Eine rotierende Elektrovorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine rotierende Elektrovorrichtung mit Axialspalt, die einen Rotor und den Stator gemäß der obigen Ausführungsform (12) enthält und bei der der Rotor und der Stator einander in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet sind.
Die zuvor erwähnte rotierende Elektrovorrichtung hat einen hervorragenden Wirkungsgrad. Dies liegt daran, dass mit dem zuvor erwähnten Stator gemäß der vorgesehenen Ausführungsform die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden können.
[Details zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
Konkrete Beispiele für einen Kern, einen Stator und eine rotierende Elektrovorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnet das gleiche Bezugszeichen ein Objekt mit dem gleichen Namen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt und soll alle Änderungen, die durch den Umfang der Ansprüche angegeben sind, und innerhalb des Kerns und des Umfangs, der dem Umfang der Ansprüche entspricht, umfassen.
[Kern]
Ein Kern 1 gemäß einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Der Kern 1 wird in einer mit Axialspalt rotierenden Elektrovorrichtung verwendet. Der Kern 1 umfasst ein ringförmiges hinteres Joch 2 und eine Vielzahl von Zähnen 3, die aus dem hinteren Joch 2 herausragen. Wie in den 2 und 3 gezeigt, besteht eines der Merkmale des Kerns 1 darin, dass er einen ersten gekrümmten Abschnitt 31 an der Ecke zwischen jedem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2 aufweist. Bei der nachfolgenden Beschreibung des Kerns 1 wird die Seite, zu der hin die Zähne 3 vorstehen, als Oberseite definiert, während die dazu gegenüberliegende Seite als Unterseite definiert wird.
(Hinteres Joch)
Das in 1 gezeigte hinteren Joch 2 hat die Form einer Ringscheibe. Wie in 2 gezeigt, ist eine der ebenen Flächen des hinteren Jochs 2, d.h. eine obere Fläche, als eine erste ebene Fläche 21 definiert, während eine der ersten ebenen Fläche 21 gegenüberliegende Fläche, d.h. eine untere Fläche, als eine zweite ebene Fläche 22 definiert ist. Wie in 2 dargestellt, ist die erste ebene Fläche 21 des hinteren Jochs 2 mit den davon abstehenden Zähnen 3 versehen. Das hintere Joch 2 hat z.B. eine Dicke zwischen 1,5 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 2,0 mm und 7,0 mm. In 2 ist die Dicke des hinteren Jochs 2 mit T2 bezeichnet. In diesem Beispiel sind die erste ebene Fläche 21 und die zweite ebene Fläche 22 ebene Flächen, die sich in einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung des hinteren Jochs 2 erstrecken.
Wie in 2 gezeigt, ist im hinteren Joch 2 die Ecke am Außenumfangsrand der ersten ebenen Fläche 21 mit einem äußeren gekrümmten Abschnitt 23 versehen, der die erste ebene Fläche 21 und die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 verbindet. Der äußere gekrümmte Abschnitt 23 ist ein Kreisbogen, der die Erstreckungsfläche der ersten ebenen Fläche 21 und die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 einschreibt. Mit anderen Worten, der äußere gekrümmte Abschnitt 23 ist ein Kreisbogen, der in Richtung der Schnittlinie der beiden Verlängerungsflächen vorsteht. Außerdem ist die Ecke an der Innenumfangskante der ersten ebenen Fläche 21 mit einem inneren gekrümmten Abschnitt 24 versehen, der die erste ebene Fläche 21 und die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 verbindet. Der innere gekrümmte Abschnitt 24 ist ein Kreisbogen, der die Erstreckungsfläche der ersten ebenen Fläche 21 und die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 einschreibt. Mit anderen Worten, der innere gekrümmte Abschnitt 24 ist ein Kreisbogen, der in Richtung der Schnittlinie der beiden Verlängerungsflächen vorsteht. Der Krümmungsradius sowohl des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 als auch des inneren gekrümmten Abschnitts 24 ist beispielsweise vorzugsweise 0,5 mm oder größer, weiter bevorzugt 1,0 mm oder größer und noch weiter bevorzugt 1,5 mm oder größer. Eine Obergrenze für den Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und des inneren gekrümmten Abschnitts 24 ist beispielsweise 5,0 mm oder kleiner, insbesondere 4,0 mm oder kleiner, noch spezieller 3,0 mm oder kleiner. Ferner liegt der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und des inneren gekrümmten Abschnitts 24 beispielsweise vorzugsweise im Bereich von 10 % und einschließlich 85 % der Dicke des hinteren Jochs 2, und noch bevorzugter von 20 % und einschließlich 60 % der Dicke des hinteren Jochs 2. Der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts 24 können gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. In 2 sind der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts 24 gleich.
Wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und des inneren gekrümmten Abschnitts 24 jeweils 0,5 mm oder größer ist, kann eine Spannungskonzentration, die an einer Ecke einer Form auftritt, vermindert werden, wenn der Kern 1 unter Verwendung der Form geformt werden soll. Somit kann ein Bruch der Form unterdrückt werden. Der Grund dafür wird später noch beschrieben. Wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und des inneren gekrümmten Abschnitts 24 jeweils 5,0 mm oder weniger beträgt, können außerdem die Längen der linearen Abschnitte 25 und 26 der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 leicht sichergestellt werden. Dies liegt daran, dass, wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 oder des inneren gekrümmten Abschnitts 24 vergrößert wird, der lineare Abschnitt 25 oder 26 der Außenumfangsfläche oder der Innenumfangsfläche relativ zur Dicke des hinteren Jochs 2 kürzer wird.
Wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 und der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts 24 voneinander verschieden sein sollen, ist es bevorzugt, dass der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 größer als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts 24 ist. Wenn der Kern 1 unter Verwendung einer Form gebildet werden soll, neigt die äußere Umfangsecke der Form, die die Ecke an der Außenumfangskante des hinteren Jochs 2 bildet, dazu, eine höhere Spannung zu erfahren als die innere Umfangsecke der Form, die die Ecke an der Innenumfangskante des hinteren Jochs 2 bildet. Wenn der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts 23 größer ist als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts 24, kann die Spannungskonzentration, die an der äußeren Umfangsecke der Form auftritt, effektiv verringert werden. Somit kann ein Bruch der Form leicht unterdrückt werden.
Vorzugsweise weist die Außenumfangsfläche und/oder die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 einen linearen Abschnitt auf, der sich in axialer Richtung erstreckt. In diesem Beispiel haben die Außenumfangsfläche und die Innenumfangsfläche die linearen Abschnitte 25 und 26. Beispielsweise beträgt die Länge jedes der linearen Abschnitte 25 und 26 vorzugsweise 15 % oder mehr der Dicke des hinteren Jochs 2, und noch bevorzugter 25 % oder mehr der Dicke des hinteren Jochs 2.
Wenn der Kern 1 in einem Gehäuse untergebracht werden soll, wird die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 hin und wieder mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses in Eingriff gebracht. Wenn die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 den linearen Abschnitt 25 aufweist, kommt der lineare Abschnitt 25 in Oberflächenkontakt mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses, so dass der Kern 1 leicht an dem Gehäuse befestigt werden kann. Wenn eine rotierende Elektrovorrichtung unter Verwendung des Kerns 1 gebildet werden soll, wird außerdem hin und wieder eine Stromschiene innerhalb des hinteren Jochs 2 vorgesehen. Wenn die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 den linearen Abschnitt 26 aufweist, kommt der lineare Abschnitt 26 in Oberflächenkontakt mit der Stromschiene, so dass die Stromschiene leicht an dem Kern 1 befestigt werden kann. Wenn die Länge jedes der linearen Abschnitte 25 und 26 15% oder mehr der Dicke des hinteren Jochs 2 beträgt, können das Gehäuse und die Stromschiene leicht mit dem Kern 1 verbunden werden. Eine Obergrenze für das Verhältnis der Länge jedes der linearen Abschnitte 25 und 26 zur Dicke des hinteren Jochs 2 beträgt z. B. 90% oder weniger der Dicke des hinteren Jochs 2, insbesondere 80% oder weniger der Dicke des hinteren Jochs 2. Die Länge jedes der linearen Abschnitte 25 und 26 liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 mm und einschließlich 9 mm, insbesondere im Bereich von 0,8 mm und einschließlich 8,0 mm.
(Zähne)
Wie in 1 dargestellt, sind die Zähne 3 auf der ersten ebenen Fläche 21 des hinteren Jochs 2 in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet. Wie in 2 gezeigt, ragen die Zähne 3 in axialer Richtung des hinteren Jochs 2 aus der ersten ebenen Fläche 21 heraus. Im Einzelnen ragen die Zähne 3 in einer Richtung senkrecht zur ersten ebenen Fläche 21 vor. Die Anzahl der Zähne 3 kann beliebig gewählt werden, z. B. drei oder mehr, insbesondere, sechs oder mehr. In diesem Beispiel sind neun Zähne 3 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet, wie in 1 gezeigt. Die Form jedes Zahns 3 ist auf keine bestimmte beschränkt und kann beispielsweise eine von verschiedenen Formen sein, wie z.B. eine zylindrische Form oder eine polygonale prismatische Form. In diesem Beispiel hat jeder Zahn 3 eine dreieckige Prismenform. Alternativ kann jeder Zahn 3 eine rechteckige Prismenform aufweisen, wie z. B. eine trapezförmige Prismenform.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist der erste gekrümmte Abschnitt 31, der die Umfangsfläche jedes Zahns 3 und die erste ebene Fläche 21 des hinteren Jochs verbindet, an der Ecke zwischen dem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2 vorgesehen. Der erste gekrümmte Abschnitt 31 hat einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm oder mehr, noch bevorzugter im Bereich von 0,4 mm und einschließlich 1,2 mm. Mit diesem ersten gekrümmten Abschnitt 31 ist die Basisseite jedes Zahns 3, der mit dem hinteren Joch 2 verbunden ist, so geformt, dass sich die Umfangsfläche des Zahns 3 in Richtung der ersten ebenen Fläche 21 verbreitert. Von der Umfangsfläche des Zahns 3 erstreckt sich ein Bereich mit Ausnahme des ersten gekrümmten Abschnitts 31 linear in axialer Richtung des Zahns 3.
Wie in 3 dargestellt, ist um die Umfangsfläche jedes Zahns 3 eine Spule 110 angeordnet. Durch Anlegen von elektrischem Strom an die Spule 110 fließt ein magnetischer Fluss durch den Kern 1, wodurch ein magnetischer Pfad entsteht. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 31 0,2 mm oder größer ist, kann ein Streufluss, der an der Ecke zwischen dem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2 auftritt, reduziert werden. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 31 1,5 mm oder größer ist, kann außerdem ein Raum für die Spule 110, die um jeden Zahn 3 herum angeordnet ist, leicht sichergestellt werden. Daher kann eine Verringerung der Anzahl der Windungen in der Spule 110 unterdrückt werden.
Um die elektrische Isolation zwischen dem Kern 1 und jeder Spule 110 zu gewährleisten, kann eine Isolierbeschichtung (nicht dargestellt) auf der Oberfläche des Kerns 1 aufgebracht werden. Die Isolierbeschichtung kann durch Auftragen eines elektrisch isolierenden Harzes gebildet werden. Beispiele für das Harz, das zur Bildung der Isolierbeschichtung verwendet wird, sind ein Harz auf Epoxidbasis, ein Harz auf Fluorbasis und ein Harz auf Polyimidbasis. Die Isolierbeschichtung kann auf der Oberfläche des Kerns 1 angebracht werden, die zumindest mit jeder Spule 110 in Kontakt kommt. Beispielsweise kann die Isolierschicht über der Umfangsfläche jedes Zahns 3 und der ersten ebenen Fläche 21 des hinteren Jochs 2 angebracht werden. Außerdem kann ein Isolator (nicht dargestellt) zwischen dem Kern 1 und jeder Spule 110 eingefügt werden.
Im Kern 1 liegt die Differenz zwischen dem Außenradius des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius der Zähne 3 vorzugsweise im Bereich von 0 mm und einschließlich 6,0 mm, vorzugsweise 4,0 mm oder weniger und noch bevorzugter 3,0 mm oder weniger. Der Außenradius des hinteren Jochs 2 bezieht sich auf eine Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs 2 zu dessen Außenumfangsfläche. Der Außenradius der Zähne 3 bezieht sich auf eine Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs 2 bis zu einer Fläche, die sich an der Außenumfangsseite der Zähne 3 befindet. In 1 ist der Außenradius des hinteren Jochs 2 mit R2o und der Außenradius der Zähne 3 mit R3o bezeichnet. Wenn die Differenz (R2o- R3o) zwischen dem Außenradius des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius der Zähne 36,0 mm oder weniger beträgt, ist die Abmessung eines Außenumfangsabschnitts 27 im hinteren Joch 2 in radialer Richtung reduziert, wie in 3 gezeigt. Der Außenumfangsabschnitt 27 des hinteren Jochs 2 bezieht sich auf einen Bereich von der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 bis zum vorstehenden Abschnitt der Zähne 3. Die Biegespannung, die auf den Außenumfangsabschnitt 27 einwirkt, wenn der geformte Kern 1 aus dem Werkzeug entnommen wird, kann mit abnehmender Abmessung in radialer Richtung des Außenumfangsabschnitts 27 im hinteren Joch 2 verringert werden. Der Grund dafür wird später noch beschrieben. Wenn also die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3 6,0 mm oder weniger, insbesondere 4,0 mm oder weniger, beträgt, kann eine Verformung des Außenumfangsabschnitts 27, die durch die während eines Entnahmevorgangs aus der Form auftretende Spannung verursacht wird, unterdrückt werden.
Wenn die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3 6,0 mm oder weniger, genauer gesagt 3,0 mm oder weniger, beträgt, kann die Komprimierungsfläche bzw. Verdichtungsfläche beim Formen des Kerns mit der Form reduziert werden. Daher kann ein hoher Formdruck angewendet werden, so dass die Dichte des Kerns 1 erhöht werden kann. Der Grund dafür wird später beschrieben.
Im Kern 1 liegt die Differenz zwischen dem Innenradius der Zähne 3 und dem Innenradius des hinteren Jochs 2 vorzugsweise im Bereich von 0 mm und einschließlich 7,0 mm, vorzugsweise 5,0 mm oder weniger, und noch bevorzugter 4,0 mm oder weniger. Der Innenradius der Zähne 3 bezieht sich auf eine Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs 2 zu einer Fläche, die sich an der Innenumfangsseite der Zähne 3 befindet. Der Innenradius des hinteren Jochs 2 bezieht sich auf eine Abmessung in radialer Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs 2 zu dessen Innenumfangsfläche. In 1 ist der Innenradius der Zähne 3 mit R3i und der Innenradius des hinteren Jochs 2 mit R2i bezeichnet. Wenn die Differenz (R3i-R2i) zwischen dem Innenradius der Zähne 3 und dem Innenradius des hinteren Jochs 2 7,0 mm oder weniger beträgt, ist die Abmessung eines Innenumfangsabschnitts 28 im hinteren Joch 2 in radialer Richtung reduziert, wie in 3 gezeigt. Der Innenumfangsabschnitt 28 des hinteren Jochs 2 bezieht sich auf einen Bereich von der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 bis zum vorstehenden Abschnitt der Zähne 3. Die Biegespannung, die auf den Innenumfangsabschnitt 28 einwirkt, wenn der geformte Kern 1 aus dem Werkzeug entnommen wird, kann mit abnehmender Abmessung in radialer Richtung des Innenumfangsabschnitts 28 im hinteren Joch 2 verringert werden. Der Grund dafür wird später noch beschrieben. Wenn also die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2 7,0 mm oder weniger, insbesondere 5,0 mm oder weniger, beträgt, kann eine Verformung des Innenumfangsabschnitts 28, die durch die während eines Entnahmevorgangs aus der Form auftretende Spannung verursacht wird, unterdrückt werden.
Wenn die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2 7,0 mm oder weniger, insbesondere 4,0 mm oder weniger, beträgt, kann die Komprimierungsfläche beim Formen des Kerns mit der Form reduziert werden. Daher kann ein hoher Formdruck angewendet werden, so dass die Dichte des Kerns 1 erhöht werden kann. Der Grund dafür wird später beschrieben.
Von der Vielzahl der Zähne 3 im Kern 1 ist eine Differenz zwischen der Position einer Stirnfläche des höchsten Zahns 3 und der Position einer Stirnfläche des niedrigsten Zahns 3 vorzugsweise z. B. 0,2 mm oder kleiner. Die Position einer Stirnfläche eines Zahns 3 bezieht sich auf eine Höhenposition H3 in axialer Richtung von der zweiten ebenen Fläche 22, d.h. der unteren Fläche, des hinteren Jochs 2 zu der Stirnfläche des Zahns 3 in einem Zustand, in dem die zweite ebene Fläche 22 auf einer ebenen Fläche liegt. Da der Unterschied zwischen der Position der Stirnfläche des höchsten Zahns 3 und der Position der Stirnfläche des niedrigsten Zahns 3 0,2 mm oder weniger beträgt, gibt es nur geringe Höhenunterschiede zwischen den Stirnflächen der Zähne 3. Wie später beschrieben wird, sind die Stirnflächen der Zähne 3 gegenüber den Magneten 220 eines Rotors 200 angeordnet, wenn eine in 12 gezeigte rotierende Elektrovorrichtung 300 unter Verwendung des Kerns 1 gebildet wird. Mit geringen Höhenschwankungen zwischen den Stirnflächen der Zähne 3 können Schwankungen im Abstand zwischen den Stirnflächen der Zähne 3 und dem Rotor 200 in der rotierenden Elektrovorrichtung 300 reduziert werden. Dementsprechend kann eine verschlechterte Leistung der rotierenden Elektrovorrichtung 300, wie z. B. Ruckeln (Cogging), unterdrückt werden.
(Geformter Pulverpressling)
Das hintere Joch 2 und die Zähne 3 bestehen aus einem einstückig geformten Pulverpressling. Insbesondere besteht der Kern 1 aus einem geformten Pulverpressling. Ein geformter Pulverpressling wird durch Komprimieren von weichmagnetischem Pulver geformt. Weichmagnetisches Pulver ist eine Gruppe aus einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln, die jeweils eine Isolierbeschichtung auf der Oberfläche des weichmagnetischen Partikels aufweisen. Insbesondere besteht ein geformter Pulverpressling aus einer Gruppe einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln, In diesem Beispiel besteht der geformte Pulverpressling, der den Kern 1 bildet, im Wesentlichen nur aus weichmagnetischem Pulver, das aus beschichteten weichmagnetischen Partikeln gebildet ist.
Die weichmagnetischen Partikeln sind zum Beispiel Teilchen auf Eisenbasis, die aus reinem Eisen mit einem Reinheitsgrad von 99 Masse-% oder mehr oder mindestens einer Art von Legierung auf Eisenbasis, ausgewählt aus einer Legierung auf Fe-(Eisen)-Si-(Silizium)-Basis, einer Legierung auf Fe-(Eisen)-Al-(Aluminium)-Basis, einer Legierung auf Fe-(Eisen)-Cr-(Chrom)-Al-(Aluminium)-Basis und einer Legierung auf Fe-(Eisen)-Cr-(Chrom)-Si-(Silizium)-Basis, bestehen. Reines Eisen oder die zuvor erwähnte Eisenbasislegierung ist relativ weich. Da es sich bei den weichmagnetischen Partikeln um Partikel auf Eisenbasis handelt, die aus reinem Eisen oder der oben erwähnten Legierung auf Eisenbasis bestehen, ist es daher wahrscheinlich, dass sich die weichmagnetischen Partikel während des Formprozesses des geformten Pulverpresslings, der den Kern 1 bildet, verformen. Auf diese Weise kann ein hochdichter, geformter Pulverpressling mit sehr genauen Abmessungen erhalten werden. Mit dem geformten Pulverpressling, der eine erhöhte Dichte aufweist, können die mechanische Festigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Kerns 1 verbessert werden. Außerdem kann die elektrische Isolierung zwischen den weichmagnetischen Partikeln verbessert werden, da jedes weichmagnetische Partikel eine Isolierbeschichtung auf seiner Oberfläche aufweist. Daher kann ein Eisenverlust des Kerns 1, der durch Wirbelstromverluste verursacht wird, reduziert werden. Beispiele für die Isolierbeschichtung sind eine Phosphatbeschichtung und eine Siliziumdioxidbeschichtung. Vorzugsweise enthält die Isolierbeschichtung eine Phosphatbeschichtung. Eine Phosphatbeschichtung hat eine hohe Haftfähigkeit an eisenbasierten Partikeln und weist eine ausgezeichnete Verformbarkeit auf. Wenn die Isolierbeschichtung eine Phosphatbeschichtung enthält, ist es daher wahrscheinlich, dass sich die Isolierbeschichtung an die Verformung der Partikel auf Eisenbasis während des Formprozesses des geformten Pulverpresslings anpasst. Dementsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass die Isolierbeschichtung beschädigt wird, wodurch der Eisenverlust des Kerns 1 reduziert wird.
Die relative Dichte des geformten Pulverpresslings, der den Kern 1 bildet, beträgt vorzugsweise 90 % oder mehr. Mit dem geformten Pulverpressling mit erhöhter Dichte können die mechanische Festigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Kerns 1 verbessert werden. Besonders bevorzugt beträgt die relative Dichte 93 % oder mehr. Die relative Dichte bezieht sich auf einen Prozentsatz (%) der tatsächlichen Dichte des geformten Pulverpresslings im Verhältnis zur Reindichte des geformten Pulverpresslings. Die Reindichte des geformten Pulverpresslings kann aus der Reindichte des weichmagnetischen Pulvers bestimmt werden. Die relative Dichte des Pulverformkörpers kann z. B. bestimmt werden als [(Formdichte des geformten Pulverpresslings/Reindichte des geformten Pulverpresslings) ×100]. Die Formdichte des geformten Pulverpresslings kann bestimmt werden, indem der geformte Pulverpressling in Öl getaucht wird, um den Pulverpressling mit Öl zu imprägnieren, und anschließend wird Folgendes berechnet: [Dichte des ölimprägnierten geformten Pulverpresslings × (Masse des geformten Pulverpresslings vor der Ölimprägnierung / Masse des geformten Pulverpresslings nach der Ölimprägnierung)]. Eine Öldichte ist ein Wert, der erhalten wird, indem die Masse des geformten Pulverpresslings nach der Ölimprägnierung durch das Volumen dividiert wird. Das Volumen des geformten Pulverpresslings kann repräsentativ mit der Flüssigkeitsersatzmethode gemessen werden.
[Form]
Der aus dem geformten Pulverpressling gebildete Kern 1 kann durch Komprimieren und Formen von weichmagnetischem Pulver mit einer Form hergestellt werden. Eine Form 5, die zur Herstellung des Kerns 1 verwendet wird, wird im Folgenden mit Bezug auf die 4 bis 10 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Form 5 eine Matrize 50, einen in der Matrize 50 angeordneten Kernstab 60 sowie obere und untere Stempel 70 und 80, die mit der Matrize 50 in Eingriff gebracht werden.
Die Matrize 50 ist eine gestufte Matrize. Wie in den 5 und 6 gezeigt, umfasst die Matrize 50 einen ersten Formabschnitt 51 und eine Vielzahl von zweiten Formabschnitten 52 und hat eine Stufe 53 zwischen dem ersten Formabschnitt 51 und den zweiten Formabschnitten 52. Der erste Formabschnitt 51 bildet einen Raum zum Formen des in 1 und 2 gezeigten hinteren Jochs 2. Die zweiten Formabschnitte 52 bilden Räume zum Formen der in den 1 und 2 dargestellten Zähne 3. Der erste Formabschnitt 51 ist an der Oberseite der Matrize 50 vorgesehen. Die zweiten Formabschnitte 52 sind durchgehend vom ersten Formabschnitt 51 an der Unterseite der Matrize 50 vorgesehen. Der Kernstab 60 ist koaxial innerhalb des ersten Formabschnitts 51 der Matrize 50 angeordnet. Der obere Stempel 70 ist an der Oberseite der Matrize 50 angeordnet und greift von oben in den ersten Formabschnitt 51 ein. Der untere Stempel 80 ist an der Unterseite der Matrize 50 positioniert und greift von unten in die zweiten Formabschnitte 52 ein. Wie in den 8 und 9 gezeigt, weist der untere Stempel 80 an seinem distalen Ende eine Vielzahl von Stempelabschnitten 82 auf, die an den in den 5 und 6 gezeigten zweiten Formabschnitten 52 anzubringen sind. Die Basisenden der Stempelabschnitte 82 sind als eine Einheit ausgebildet.
In der in 4 gezeigten Form 5 bilden der erste Formabschnitt 51 der Matrize 50, die Kernstange 60 und der obere Stempel 70 einen ringförmigen Raum zum Formen des in 1 und 2 gezeigten hinteren Jochs 2. Außerdem bilden die zweiten Formabschnitte 52 der Matrize 50 und die Stempelabschnitte 82 des unteren Stempels 80 einen säulenförmigen Raum zum Formen der in den 1 und 2 dargestellten Zähne 3. Wenn der Kern 1 unter Verwendung der Form 5 geformt werden soll, ist der Kernstab 60 innerhalb des ersten Formabschnitts 51 der Matrize 50 angeordnet, und die Stempelabschnitte 82 des unteren Stempels 80 sind jeweils an den zweiten Formabschnitten 52 angebracht. In diesem Zustand sind der erste Formteilabschnitt 51 und die zweiten Formteilabschnitte 52 mit Rohpulver (nicht dargestellt) gefüllt. Dann wird der obere Stempel 70 abgesenkt, so dass das Rohpulver durch den oberen Stempel 70 von der Oberseite des ersten Formabschnitts 51 gedrückt wird. Wie in 10 gezeigt, wird, wenn der Kern 1 unter Verwendung der Form 5 geformt wird, die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 durch die Innenumfangsfläche des ersten Formabschnitts 51 geformt, und die erste ebene Fläche 21 des hinteren Jochs 2 wird durch die Oberfläche der Stufe 53 geformt. Die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 wird durch die Außenumfangsfläche des Kernstabs 60 geformt. Die zweite ebene Fläche 22 des hinteren Jochs 2 wird durch die Stirnfläche des oberen Stempels 70 geformt. Außerdem werden die Umfangsflächen der Zähne 3 durch die Innenumfangsflächen der zweiten Formabschnitte 52 geformt. Die Stirnflächen der Zähne 3 werden durch die Stirnflächen der Stempelabschnitte 82 des unteren Stempels 80 geformt. Wenn der geformte Kern 1 aus der Form 5 entnommen werden soll, wird der obere Stempel 70 angehoben, und die Matrize 50 und die Kernstange 60 werden relativ zum unteren Stempel 80 abgesenkt. Dann wird der Kern 1 aus der Matrize 50 entnommen, während die Stirnflächen der Zähne 3 von den Stempelabschnitten 82 abgestützt werden.
Das Rohpulver weist weichmagnetisches Pulver als Hauptbestandteil auf. Der Begriff Hauptbestandteil bedeutet, dass der Gehalt 90 Massenprozent oder mehr beträgt, wenn das Rohpulver 100 Massenprozent hat. Das Rohpulver kann ggf. einen Schmierstoff oder ein Bindemittelharz als Zusatzstoff enthalten.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Pulvers kann z. B. zwischen 20 µm und 300 µm, insbesondere zwischen 40 µm und 250 µm, liegen. Die Einstellung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des weichmagnetischen Pulvers auf den zuvor erwähnten Bereich erleichtert die Handhabung und das Formpressen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Pulvers wird mit einem Laserbeugungs-, Lichtstreuungs-Teilchendurchmesser-, Partikelgrößenverteilungsmessgerät gemessen und bezieht sich auf einen Teilchendurchmesser, bei dem die integrierte Masse 50% der Masse aller Partikel beträgt.
Durch Erhöhen des Formdrucks beim Komprimieren des Rohpulvers, das das weichmagnetische Pulver enthält, kann die Dichte des Kerns 1 erhöht werden. Der Pressdruck kann z. B. auf 700 MPa oder höher eingestellt werden, insbesondere auf 800 MPa oder höher.
Wie in 7 gezeigt, hat in der Matrize 50 eine erste Ecke 531 zwischen der Oberfläche der Stufe 53 und der Innenumfangsfläche jedes zweiten Formabschnitts 52 eine gekrümmte Form, die dem in 2 gezeigten ersten gekrümmten Abschnitt 31 des Kerns 1 entspricht. Die erste Ecke 531 hat einen Krümmungsradius, der im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm liegt. Da die erste Ecke 531 eine gekrümmte Form hat, wird der erste gekrümmte Abschnitt 31 an der Ecke zwischen jedem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2 gebildet.
Außerdem haben, wie in 7 gezeigt, eine äußere Umfangsecke 532 und eine innere Umfangsecke 533 der Stufe 53 beide eine gekrümmte Form, die dem äußeren gekrümmten Abschnitt 23 und dem inneren gekrümmten Abschnitt 24 des in 2 gezeigten hinteren Jochs 2 entspricht. Die äußere Umfangsecke 532 und die innere Umfangsecke 533 weisen jeweils einen Krümmungsradius auf, der beispielsweise im Bereich von 0,5 mm und einschließlich 5,0 mm liegt. Da die äußere Umfangsecke 532 und die innere Umfangsecke 533 eine gekrümmte Form aufweisen, werden der äußere gekrümmte Abschnitt 23 und der innere gekrümmte Abschnitt 24 an den Ecken der Außenumfangskante und der Innenumfangskante des hinteren Jochs 2 gebildet.
Wenn der Kern 1 durch Pressen des oberen Stempels 70 gegen das Rohpulver geformt werden soll, wird die zweite ebene Fläche 22 des hinteren Jochs 2, die von der Stirnfläche des oberen Stempels 70 gepresst wird, zu einer komprimierten Fläche, wie in 10 gezeigt. Außerdem werden die Oberfläche der Stufe 53 und die Stirnfläche jedes Stempelabschnitts 82 des unteren Stempels 80 zu druckaufnehmenden Flächen. In diesem Fall wird der Druck, der auf die Oberfläche der Stufe 53 wirkt, von der äußeren Umfangsecke 532 und der inneren Umfangsecke 533 aufgenommen, so dass sich die Biegespannung wahrscheinlich auf die äußere Umfangsecke 532 und die innere Umfangsecke 533 konzentriert. Wenn der Krümmungsradius der äußeren Umfangsecke 532 und der inneren Umfangsecke 533 jeweils 0,5 mm oder größer ist, kann die Spannungskonzentration vermindert werden. Somit kann ein Bruch der Matrize 50 unterdrückt werden.
Soll dagegen der geformte Kern 1 aus der Form 5 entnommen werden, wird die Matrize 50 abgesenkt, während nur die Stirnflächen der Zähne 3 von den Stempelabschnitten 82 abgestützt werden, wodurch der Kern 1 aus der Matrize 50 entnommen werden kann, während er relativ nach oben gedrückt wird. In diesem Fall gleitet die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 gegen die Innenumfangsfläche des ersten Formteils 51. Außerdem gleitet die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 gegen die Außenumfangsfläche des Kernstabs 60. Daher erhalten der Außenumfangsabschnitt 27 und der Innenumfangsabschnitt 28 des hinteren Jochs 2, die sich in radialer Richtung von den in 3 gezeigten Zähnen 3 nach außen bzw. nach innen wölben, Biegespannungen. Da die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der in 1 gezeigten Zähne 3 6,0 mm oder weniger beträgt, ist die Abmessung des Außenumfangsabschnitts 27 in radialer Richtung reduziert. Da außerdem die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des in 1 gezeigten hinteren Jochs 2 7,0 mm oder kleiner ist, ist die Abmessung des Innenumfangsabschnitts 28 in radialer Richtung reduziert. Somit kann, wenn der Kern 1 aus der Form 5 entnommen werden soll, die auf den Außenumfangsabschnitt 27 und den Innenumfangsabschnitt 28 wirkende Biegespannung reduziert werden, wodurch eine Verformung des Außenumfangsabschnitts 27 und des Innenumfangsabschnitts 28 unterdrückt wird.
Wenn eine oder vorzugsweise beide der Differenzen zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3 und der Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2 4,0 mm oder kleiner sind, insbesondere 3,0 mm oder kleiner, kann der Bereich der zweiten ebenen Fläche 22 reduziert werden. Wenn der Kern 1 unter Verwendung der Form 5 geformt werden soll, nimmt der Bereich der komprimierten Fläche, die von der Stirnfläche des oberen Stempels 70 gedrückt wird, mit abnehmender Fläche der zweiten ebenen Fläche 22 ab, wie in 10 gezeigt. Da aufgrund der kleineren Verdichtungsfläche ein höherer Formdruck aufgebracht werden kann, kann der Kern 1 in seiner Dichte erhöht werden. Die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3 und die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2 können gleich groß sein oder sich voneinander unterscheiden. In 1 und 2 ist die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3 größer als die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2. Wenn der Kern 1 geformt werden soll, erfährt die Innenumfangsseite des hinteren Jochs 2 und der Zähne 3 eine geringere Rückfederung sowie eine geringere Reibung gegen die Form 5. Daher ist die Belastung, die auf die Basis jedes Zahns 3 wirkt, an der Innenumfangsseite geringer. Somit kann die Differenz zwischen dem Innenradius R3i der Zähne 3 und dem Innenradius R2i des hinteren Jochs 2 größer gemacht werden als die Differenz zwischen dem Außenradius R2o des hinteren Jochs 2 und dem Außenradius R3o der Zähne 3.
[Stator]
Ein Stator 100 gemäß einer Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Der Stator 100 wird in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet. Der Stator 100 umfasst einen Kern 1 und eine Spule 110, die um jeden Zahn 3 des Kerns 1 angeordnet ist. Jede Spule 110 wird durch Wickeln eines Drahtes um den entsprechenden Zahn 3 gebildet.
[Rotierende Elektrovorrichtung]
Eine rotierende Elektrovorrichtung 300 gemäß einer Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Die rotierende Elektrovorrichtung 300 kann ein Motor oder ein elektrischer Generator sein. Die rotierende Elektrovorrichtung 300 umfasst den Rotor 200 und den Stator 100. Die rotierende Elektrovorrichtung 300 ist eine rotierende Elektrovorrichtung mit Axialspalt, bei der der Rotor 200 und der Stator 100 einander gegenüberliegend in einer Drehachsenrichtung angeordnet sind.
Der Stator 100 und der Rotor 200 sind in einem zylindrischen Gehäuse 310 untergebracht. An den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 310 sind kreisförmige, scheibenförmige Platten 320 angebracht. Jede Platte 320 hat in ihrer Mitte ein Durchgangsloch, so dass sich eine Drehwelle 330 durch das Gehäuse 310 erstreckt.
(Rotor)
Der Rotor 200 umfasst eine Vielzahl von flachen Magneten 220 und eine ringförmige Trägerplatte 210, die diese Magnete 220 trägt. Jeder Magnet 220 hat eine ebene Form, die im Wesentlichen der Stirnfläche jedes Zahns 3 entspricht. Wenn die Form der Stirnfläche jedes Zahns 3 dreieckig ist, ist die ebene Form jedes Magnets 220 z.B. dreieckig oder trapezförmig. Die Trägerplatte 210 ist an der Drehwelle 330 befestigt und dreht sich zusammen mit der Drehwelle 330. Die Magnete 220 sind in der Trägerplatte 210 eingebettet. Die Magnete 220 können mit Hilfe eines Klebstoffs an der Trägerplatte 210 befestigt werden. Die Magnete 220 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung der Drehwelle 330 angeordnet. Außerdem sind die Magnete 220 in axialer Richtung der Drehwelle 330 magnetisiert. Die in Umfangsrichtung benachbarten Magnete 220 sind in entgegengesetzter Richtung zueinander magnetisiert.
(Stator)
Der Stator 100 ist so angeordnet, dass die Stirnflächen der Zähne 3 den Magneten 220 des Rotors 200 zugewandt sind. Der Stator 100 ist an dem Gehäuse 310 befestigt, indem die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 des Kerns 1 mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses 310 in Eingriff gebracht wird. In diesem Beispiel ist die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 mit dem linearen Abschnitt 25 versehen, so dass der Kern 1, der den Stator 100 bildet, leicht an dem Gehäuse 310 befestigt werden kann. Außerdem ist an der Innenumfangsseite des hinteren Jochs 2 ein ringförmiges Lager 340 angeordnet, das die Drehwelle 330 drehbar lagert.
[Modifikationen]
Beim Kern 1 kann die Außenumfangsfläche und/oder die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 einen Vorsprung oder eine Ausnehmung aufweisen. Ein Beispiel, bei dem die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 einen Vorsprung 41 oder eine Ausnehmung 42 aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf die 13A und 13B oder 14A und 14B beschrieben.
Der in 13A gezeigte Kern 1 ist mit dem Vorsprung 41 versehen, der in radialer Richtung von der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 vorsteht. Der Vorsprung 41 ist teilweise an der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 vorgesehen. Alternativ zu dem in 13A gezeigten Beispiel, in dem ein einzelner Vorsprung 41 vorgesehen ist, kann eine Vielzahl von Vorsprüngen 41 vorgesehen sein. In diesem Beispiel hat der Vorsprung 41 in der Draufsicht auf den Kern 1 eine rechteckige Form. Die Form des Vorsprungs 41 ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt und kann alternativ z. B. eine halbrunde Form, eine dreieckige Form oder eine trapezförmige Form sein.
In einem Fall, in dem die rotierende Elektrovorrichtung 300 unter Verwendung des in 13A gezeigten Kerns 1 gebildet werden soll, ist eine Ausnehmung 311, die dem Vorsprung 41 auf der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 entspricht, in der Innenumfangsfläche des Gehäuses 310 vorgesehen, wie in 13B gezeigt. Indem der Vorsprung 41 und die Ausnehmung 311 miteinander in Eingriff gebracht werden, kann der Kern 1 des Stators 100 relativ zum Gehäuse 310 positioniert werden.
Der in 14A gezeigte Kern 1 ist mit der Ausnehmung 42 versehen, die in radialer Richtung in der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 ausgespart ist. Die Ausnehmung 42 ist teilweise in der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 vorgesehen. Alternativ zu dem in 14A gezeigten Beispiel, bei dem eine einzige Ausnehmung 42 vorgesehen ist, kann eine Vielzahl von Ausnehmungen 42 vorgesehen sein. In diesem Beispiel hat die Ausnehmung 42 in der Draufsicht auf den Kern 1 eine rechteckige Form. Die Form der Ausnehmung 42 ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt und kann alternativ z. B. eine halbkreisförmige Form, eine dreieckige Form oder eine trapezförmige Form haben.
In einem Fall, in dem die rotierende Elektrovorrichtung 300 unter Verwendung des in 14A gezeigten Kerns 1 gebildet werden soll, ist ein Vorsprung 312, der der Ausnehmung 42 in der Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 entspricht, an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 310 vorgesehen, wie in 14B gezeigt. Indem die Ausnehmung 42 und der Vorsprung 312 miteinander in Eingriff gebracht werden, kann der Kern 1 des Stators 100 relativ zum Gehäuse 310 positioniert werden.
Alternativ zu dem Beispiel in den 13A und 13B bzw. 14A und 14B, bei dem die Außenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 den Vorsprung 41 bzw. die Ausnehmung 42 aufweist, kann auch die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 teilweise mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung versehen sein. Die Anzahl der Vorsprünge oder Ausnehmungen ist auf keine bestimmte beschränkt, solange mindestens ein Vorsprung oder eine Ausnehmung vorgesehen ist. Alternativ zu einer rechteckigen Form in der Draufsicht auf den Kern 1 kann der Vorsprung oder die Ausnehmung z. B. halbkreisförmig, dreieckig oder trapezförmig sein.
Zum Beispiel ist hin und wieder eine Stromschiene (nicht dargestellt) innerhalb des hinteren Jochs 2 vorgesehen. In diesem Fall ist die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung versehen, und die Außenumfangsfläche der Stromschiene ist mit einer Ausnehmung oder einem Vorsprung versehen, der dem zuvor erwähnten Vorsprung oder der Ausnehmung entspricht. Durch Ineinandergreifen des Vorsprungs und der Ausnehmung kann die Stromschiene relativ zum Kern 1 positioniert werden.
Indem die Außenumfangsfläche und/oder die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 2 mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung versehen wird, wie oben beschrieben, kann der Vorsprung oder die Ausnehmung zur Positionierung verwendet werden. Wenn der Vorsprung oder die Ausnehmung zur Positionierung verwendet werden soll, weist die Form des Vorsprungs oder der Ausnehmung in der Draufsicht auf den Kern 1 vorzugsweise mindestens ein lineares Segment auf. Ein lineares Segment ist ein Abschnitt, der aus einer geraden Linie im Umriss des Vorsprungs oder der Ausnehmung in der Draufsicht auf den Kern 1 besteht. Durch die Form des Vorsprungs oder der Ausnehmung mit einem linearen Abschnitt kann die Positioniergenauigkeit erhöht werden.
{Vorteilhafte Effekte der Ausführungsformen}
Der Kern 1, der Stator 100 und die rotierende Elektrovorrichtung 300 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen weisen die folgenden vorteilhaften Effekte auf.
Der Kern 1 hat einen ersten gekrümmten Abschnitt mit einem Krümmungsradius von 0,2 mm oder größer an der Ecke zwischen jedem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2, so dass ein Streufluss, der an der Ecke zwischen dem Zahn 3 und dem hinteren Joch 2 auftritt, reduziert werden kann. Somit kann ein durch Streufluss verursachter Verlust unterdrückt werden. Da der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 31 1,5 mm oder kleiner ist, kann außerdem eine Abnahme der Anzahl der Windungen in jeder Spule 110 unterdrückt werden. Dementsprechend kann eine Verringerung des Drehmoments der rotierenden Elektrovorrichtung 300 unterdrückt werden.
Der mit dem Kern 1 ausgestattete Stator 100 hat hervorragende magnetische Eigenschaften. Die mit dem Stator 100 ausgestattete Elektrovorrichtung 300 hat einen hervorragenden Wirkungsgrad.
[Versuchsbeispiel 1]
Es wird ein Kern mit der gleichen Konfiguration wie der in der Ausführungsform beschriebene Kern 1 hergestellt und ausgewertet. In Versuchsbeispiel 1 wird eine Vielzahl von Kernen mit den ersten gekrümmten Abschnitten 31 mit unterschiedlichen Krümmungsradien hergestellt. Die Kerne werden als Probe Nr. 1-0 bis Probe Nr. 1-6 bezeichnet. Die Spulen 110 werden durch Wickeln von Drähten um die einzelnen Zähne 3 jedes vorbereiteten Kerns mit Axialspalt unter Verwendung des hergestellten Stators 100 gebildet. Diese rotierende Elektrovorrichtung 300 funktioniert wie ein Motor.
Jeder verwendete Draht ist ein Kupferdraht mit einem Drahtdurchmesser von 1,5 mm. Die Anzahl der Windungen in jeder Spule in Bezug auf jede Probe ist in Tabelle 1 angegeben.

Mit Hilfe einer Software zur Analyse des elektromagnetischen Feldes wird die Verteilung der magnetischen Flussdichte jedes Kerns analysiert, wenn elektrischer Strom an jede Spule angelegt wird, so dass eine maximale magnetische Flussdichte am Fuß jedes Zahns bestimmt wird. Die verwendete Software zur Analyse des elektromagnetischen Feldes ist „JMAG“ der Firma JSOL Corporation. Tabelle 1 zeigt die maximale magnetische Flussdichte an der Basis jedes Zahns in Bezug auf jede Probe. Der Eisenverlust des Kerns und das Drehmoment des Motors werden in Übereinstimmung mit einer elektromagnetischen Feldanalyse bestimmt, und die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben. [Tabelle 1]

PROBE	KRÜMMUNGSRADIUS DES ERSTEN GEKRÜMMTEN ABSCHNITTS (mm)	ANZAHL DER SPULENWIN-DUNGEN	MAXIMALE MAGNETISCHE FLUSSDICHTE (T)	DREHMOMENT (Nm)	EISENVERLUST (W)
Nr. 1-0	0	22	2,12	0,098	6,9
Nr. 1-1	0,2	22	2,09	0,100	6,6
Nr. 1-2	0,3	22	2,06	0,102	6,2
Nr. 1-3	0,5	22	2,00	0,103	5,8
Nr. 1-4	1,0	22	1,95	0,104	5,6
Nr. 1-5	1,5	22	1,85	0,103	5,3
Nr. 1-6	2,0	21	1,65	0,089	4,2

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass bei den Proben Nr. 1-1 bis Nr. 1-6, bei denen der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 0,2 mm oder größer ist, der Eisenverlust im Vergleich zu Probe Nr. 1-0, bei der der Krümmungsradius 0 mm beträgt, gering ist. Bei der Probe Nr. 1-0, bei der der Krümmungsradius 0 mm beträgt, ist es denkbar, dass der Eisenverlust, der durch einen Streufluss verursacht wird, groß ist, weil der magnetische Fluss eine Abkürzung zwischen der Umfangsfläche jedes Zahns und der ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs nimmt. Im Gegensatz dazu ist es bei den Proben Nr. 1-1 bis Nr. 1-6 denkbar, dass der durch einen Streufluss verursachte Eisenverlust gering ist, da der Streufluss, der die Abkürzung nimmt, aufgrund des Krümmungsradius von 0,2 mm oder größer reduziert ist.
Aus den Vergleichen zwischen Probe Nr. 1-1 bis Probe Nr. 1-6 ist ersichtlich, dass der Eisenverlust mit zunehmendem Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts unterdrückt werden kann. Bei Probe Nr. 1-6, bei der der Krümmungsradius 2,0 mm beträgt, ist jedoch klar, dass das Drehmoment im Vergleich zu Probe Nr. 1-1 bis Probe Nr. 1-5, bei der der Krümmungsradius 1,5 mm oder kleiner ist, abgenommen hat. Dies liegt daran, dass bei Probe Nr. 1-6 die Anzahl der Windungen in der Spule aufgrund des großen Krümmungsradius im Vergleich zu Probe Nr. 1-1 bis Probe Nr. 1-5 verringert ist.
Daraus lässt sich schließen, dass der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm liegt.
[Versuchsbeispiel 2]
Eine Spannungsverteilung, die auf die Matrize 50 einwirkt, wenn der in der Ausführungsform beschriebene Kern 1 unter Verwendung der Form 5 geformt wird, wird in Übereinstimmung mit CAE (computergestütztes Engineering) analysiert. Aus dem Ergebnis der CAE-basierten Spannungsanalyse wird dann die maximale Spannung ermittelt, die an der äußeren Umfangsecke 532 der Stufe 53 in der Matrize 50 auftritt. Im Versuchsbeispiel 2 wird der Krümmungsradius der äußeren Umfangsecke 532 verändert und die jeweilige maximale Spannung ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Für die Spannungsanalyse wird eine Strukturanalysesoftware, insbesondere „NX Nastran“ der Siemens AG verwendet. Die Analysebedingungen sind wie folgt eingestellt. Der Formdruck wird auf 980 MPa eingestellt. In Bezug auf die physikalischen Eigenschaftswerte der Matrize 50 wird der Elastizitätsmodul auf 206.000 MPa und die Poissonzahl auf 0,3 eingestellt. Das hintere Joch 2 des zu formenden Kerns 1 wird so eingestellt, dass es einen Außenradius R2o von 25 mm, einen Innenradius R2i von 10 mm und eine Dicke T2 von 3,0 mm hat. [Tabelle 2]

KRÜMMUNGSRADIUS DER ÄUßEREN UMFANGSECKE (mm) MAXIMALE SPANNUNG (MPa)

0,3 2503

0,5 1846

1,0 1221

3,0 773

4,0 465
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die maximale Spannung an der äußeren Umfangsecke beim Formen des Kerns mit zunehmendem Krümmungsradius der äußeren Umfangsecke reduziert werden kann. Insbesondere wird deutlich, dass, wenn der Krümmungsradius der äußeren Umfangsecke 0,5 mm oder größer ist, die maximale Spannung, die an der äußeren Umfangsecke auftritt, auf 2000 MPa oder weniger reduziert werden kann.
Da die gekrümmte Oberfläche an der äußeren Umfangsecke der Stufe in der Matrize ein Teil zum Formen des äußeren gekrümmten Abschnitts des hinteren Jochs im Kern ist, zeigt sich, dass der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts vorzugsweise 0,5 mm oder größer ist.
[Versuchsbeispiel 3]
In Versuchsbeispiel 3 wird die maximale Spannung, die an der inneren Umfangsecke 533 der Stufe 53 in der Matrize 50 auftritt, wenn der Kern geformt wird, gemäß einer CAE-basierten Spannungsanalyse ähnlich der in Textbeispiel 2 ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Die Analysebedingungen sind die gleichen wie in Versuchsbeispiel 2. [Tabelle 3]

KRÜMMUNGSRADIUS DER INNEREN UMFANGSECKE (mm) MAXIMALE SPANNUNG (MPa)

0,3 1824

0,5 1493

1,0 933

3,0 681

4,0 433
Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die maximale Spannung an der inneren Umfangsecke, wenn der Kern geformt wird, mit zunehmendem Krümmungsradius der inneren Umfangsecke reduziert werden kann. Insbesondere wird deutlich, dass, wenn der Krümmungsradius der inneren Umfangsecke 0,5 mm oder größer ist, die maximale Spannung, die an der inneren Umfangsecke auftritt, auf 2000 MPa oder weniger, insbesondere auf 1500 MPa oder weniger, reduziert werden kann.
Da die gekrümmte Oberfläche an der inneren Umfangsecke der Stufe in der Matrize ein Teil zum Formen des inneren gekrümmten Abschnitts des hinteren Jochs im Kern ist, kann gefolgert werden, dass der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts vorzugsweise 0,5 mm oder größer ist. Außerdem ist aus den Ergebnissen in Tabelle 2 und Tabelle 3 ersichtlich, dass die maximale Spannung, die beim Formen des Kerns auftritt, an der äußeren Umfangsecke der Stufe im Werkzeug tendenziell höher ist als an der inneren Umfangsecke. Daraus lässt sich schließen, dass der Krümmungsradius der äußeren Umfangsecke vorzugsweise größer ist als der Krümmungsradius der inneren Umfangsecke, d.h. der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts ist vorzugsweise größer als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts. Darüber hinaus zeigt sich in Anbetracht der Tatsache, dass der magnetische Fluss, der durch das hintere Joch fließt, wahrscheinlich selektiv durch die innere Umfangsseite geht, dass vom Standpunkt der Motorleistung der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts vorzugsweise größer ist als der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts.
Ferner sind die folgenden weiteren Aspekte werden in Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart.
[Aspekt 1]
Ein Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, wobei der Kern umfasst:

ein ringförmiges hinteres Joch; und
eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung von einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs vorstehen,
wobei die Vielzahl von Zähnen auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen sind,
wobei das hintere Joch und die Zähne aus einem einstückig geformten Pulverpressling gebildet sind,
wobei ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste flache Fläche des hinteren Jochs verbindet, an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen ist, und
wobei der erste gekrümmte Abschnitt einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm aufweist.

Der Kern gemäß Aspekt 1 hat den ersten gekrümmten Abschnitt an der Ecke zwischen jedem Zahn und dem hinteren Joch, so dass ein Streufluss, der an der Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch auftritt, reduziert werden kann. Dementsprechend kann der Kern gemäß Aspekt 1 die magnetischen Eigenschaften verbessern. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 0,2 mm oder größer ist, kann ein Streufluss effektiv reduziert werden. Wenn der Krümmungsradius des ersten gekrümmten Abschnitts 1,5 mm oder kleiner ist, kann außerdem der Platz für eine Spule, die um jeden Zahn herum angeordnet ist, leicht sichergestellt werden, und der Platzfaktor der Spule kann verbessert werden. Daher kann eine Verringerung der Anzahl der Windungen in der Spule unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung des Drehmoments der rotierenden Elektrovorrichtung unterdrückt werden kann.
[Aspekt 2]
Der Kern gemäß Aspekt 1, ferner umfassend:

einen äußeren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Außenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet; und
einen inneren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet,
wobei der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt jeweils einen Krümmungsradius im Bereich von 0,5 mm und einschließlich 5,0 mm aufweisen.

Der Kern, der aus einem geformten Pulverpressling gebildet wird, wird durch Komprimieren von weichmagnetischem Pulver mit einer Form geformt. Wenn der Kern unter Verwendung der Form geformt werden soll, konzentriert sich die Biegespannung wahrscheinlich auf die Form, insbesondere auf eine Ecke der Form, was hin und wieder zur Bildung eines Risses an der Ecke der Form führt. In Aspekt 2 haben der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer, so dass die Spannungskonzentration an der Ecke der Form gemildert werden kann. Somit kann ein Bruch der Form in der oben beschriebenen Konfiguration unterdrückt werden. Wenn der Krümmungsradius sowohl des äußeren gekrümmten Abschnitts als auch des inneren gekrümmten Abschnitts zunimmt, werden die linearen Abschnitte der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs relativ zur Dicke des hinteren Jochs kürzer. Wenn der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt des hinteren Jochs jeweils einen Krümmungsradius von 5,0 mm oder weniger aufweisen, können ausreichend lange lineare Abschnitte der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des hinteren Jochs leicht sichergestellt werden.
[Aspekt 3]
Der Kern gemäß Aspekt 1,
wobei der geformte Pulverpressling aus einer Gruppe einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln besteht, die jeweils eine Isolierbeschichtung auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Partikels aufweisen, und
wobei ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikel im Bereich von 20 µm und einschließlich 300 µm liegt.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikel, aus denen der geformte Pulverpressling besteht, ist abhängig vom durchschnittlichen Teilchendurchmesser des im Rohpulver enthaltenen weichmagnetischen Pulvers. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikeln im Bereich von 20 µm und einschließlich 300 µm liegt, kann ein feiner und hochdichter Pulverpressling erzielt werden.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikeln im geformten Pulverpressling kann wie folgt bestimmt werden.
Ein frei gewählter Querschnitt des geformten Pulverpresslings wird mit einem Mikroskop, wie z. B. einem Rasterelektronenmikroskop (REM) oder einem Lichtmikroskop, beobachtet. Alle weichmagnetischen Partikel, die sich im Sichtfeld der Beobachtung befinden, werden extrahiert, und die Fläche jedes Partikels wird gemessen. Der Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche, die der Fläche jedes Partikels entspricht, wird berechnet, und ein Durchschnittswert davon wird als durchschnittlicher Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikel festgelegt. Zum Beispiel wird die Größe des Beobachtungssichtfeldes so eingestellt, dass es 50 oder mehr weichmagnetische Partikel umfasst. Die Extraktion der weichmagnetischen Partikel, die Messung der Fläche und die Berechnung des isometrischen äquivalenten Kreisdurchmessers können mit einer Bildanalysesoftware durchgeführt werden.
[Aspekt 4]
Der Kern gemäß Aspekt 1,
wobei der geformte Pulverpressling aus einer Gruppe einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln besteht, die jeweils eine Isolierbeschichtung auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Partikels aufweisen, und
wobei ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikeln im Bereich von 40 µm und einschließlich 250 µm liegt.
Mit einem mittleren Teilchendurchmesser der weichmagnetischen Partikel im Bereich von 40 µm und einschließlich 250 µm, lässt sich ein feiner und hochdichter geformter Pulverpressling leicht erzielen.
[Aspekt 5]
Der Kern gemäß Aspekt 1,
wobei eine relative Dichte des geformten Pulverpresslings 93 % oder höher ist.
Wenn die relative Dichte des Pulverformkörpers 93 % oder mehr beträgt, hat der Pulverformkörper eine hohe Dichte. Durch die erhöhte Dichte des Pulverformkörpers können die mechanische Festigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Kerns verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kern
2: Hinteres Joch
21: Erste ebene Fläche
22: Zweite ebene Fläche
23: Äußerer gekrümmter Abschnitt
24: Innerer gekrümmter Abschnitt
25, 26: Linearer Abschnitt
27: Außenumfangsabschnitt
28: Innenumfangsabschnitt
3: Zahn
31: erster gekrümmter abschnitt
41: Vorsprung
42: Ausnehmung
5: Form
50: Matrize
51: Erster Formabschnitt
52: Zweiter Formabschnitt
53: Stufe
531: Erste Ecke
532: Äußere Umfangsecke
533: Innere Umfangsecke
60: Kernstab
70: Oberer Stempel
80: Unterer Stempel
82: Stempelabschnitt
100: Stator
110: Spule
200: Rotor
210: Trägerplatte
220: Magnet
300: rotierende Elektrovorrichtung
310: Gehäuse
311: Ausnehmung
312: Vorsprung
320: Platte
330: Drehwelle
340: Lager
T2: Dicke
R2o, R3o: Außenradius
R3i,: R2i Innenradius
H3: Höhenposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009142095 [0004]
JP 2017229191 [0004]

Claims

Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, wobei der Kern umfasst: ein ringförmiges hinteres Joch; und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs verläuft, wobei die Vielzahl von Zähnen auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen sind, wobei das hintere Joch und die Zähne aus einem einstückig geformten Pulverpressling gebildet sind, wobei ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste flache Fläche des hinteren Jochs verbindet, an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen ist, und wobei der erste gekrümmte Abschnitt einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm aufweist.
Kern nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen äußeren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Außenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet; und einen inneren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet, wobei der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer aufweisen.
Kern nach Anspruch 2, wobei der Krümmungsradius des äußeren gekrümmten Abschnitts und der Krümmungsradius des inneren gekrümmten Abschnitts voneinander verschieden sind.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Außenumfangsfläche und/oder eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs einen linearen Abschnitt aufweist, der sich in der axialen Richtung erstreckt, und wobei der lineare Abschnitt eine Länge aufweist, die 15 % oder mehr einer Dicke des hinteren Jochs beträgt.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Differenz zwischen einer Abmessung in einer radialen Richtung von einer axialen Mitte zu einer Außenumfangsfläche des hinteren Jochs und einer Abmessung in der radialen Richtung von der axialen Mitte des hinteren Jochs zu einer Fläche, die sich an einer Außenumfangsseite der Zähne befindet, 6,0 mm oder kleiner ist.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Differenz zwischen einer Abmessung in einer radialen Richtung von einer axialen Mitte des hinteren Jochs zu einer Oberfläche, die sich an einer Innenumfangsseite der Zähne befindet, und einer Abmessung in der radialen Richtung von der axialen Mitte zu einer Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 7,0 mm oder weniger beträgt.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: einen Vorsprung oder eine Ausnehmung, die teilweise in einer Außenumfangsfläche und/oder einer Innenumfangsfläche des hinteren Jochs vorgesehen ist, wobei der Vorsprung in einer radialen Richtung vorsteht und die Ausnehmung in der radialen Richtung vertieft ist.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der geformte Pulverpressling aus einer Gruppe einer Vielzahl von beschichteten weichmagnetischen Partikeln besteht, die jeweils eine Isolierbeschichtung auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Partikels aufweisen, und wobei die weichmagnetischen Partikeln Teilchen auf Eisenbasis sind, die aus reinem Eisen oder mindestens einem Typ einer Legierung auf Eisenbasis, ausgewählt aus einer Legierung auf Fe-Si-Basis, einer Legierung auf Fe-Al-Basis, einer Legierung auf Fe-Cr-AI-Basis und einer Legierung auf Fe-Cr-Si-Basis, bestehen.
Kern nach Anspruch 8, wobei die Isolierbeschichtung eine Phosphatbeschichtung enthält.
Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine relative Dichte des geformten Pulverpresslings 90% oder höher ist.
Kern, der in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt verwendet wird, wobei der Kern umfasst: ein ringförmiges hinteres Joch; und eine Vielzahl von Zähnen, die in einer axialen Richtung vorstehen, die senkrecht zu einer ersten ebenen Fläche des hinteren Jochs ist, wobei die Vielzahl von Zähnen auf der ersten ebenen Fläche in Abständen in einer Umfangsrichtung vorgesehen sind, wobei das hintere Joch und die Zähne aus einem einstückig geformten Pulverpressling gebildet sind, wobei ein erster gekrümmter Abschnitt, der eine Umfangsfläche jedes Zahns und die erste ebene Fläche des hinteren Jochs verbindet, an einer Ecke zwischen dem Zahn und dem hinteren Joch vorgesehen ist, wobei der erste gekrümmte Abschnitt einen Krümmungsradius im Bereich von 0,2 mm und einschließlich 1,5 mm aufweist, wobei der Kern ferner umfasst: einen äußeren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Außenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet; und einen inneren gekrümmten Abschnitt, der die erste ebene Fläche und eine Innenumfangsfläche des hinteren Jochs verbindet, wobei der äußere gekrümmte Abschnitt und der innere gekrümmte Abschnitt jeweils einen Krümmungsradius von 0,5 mm oder größer aufweisen, wobei die Außenumfangsfläche und/oder die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs einen linearen Abschnitt aufweist, der sich in der axialen Richtung erstreckt, und wobei der lineare Abschnitt eine Länge hat, die 15% oder mehr einer Dicke des hinteren Jochs beträgt.
Stator in einer rotierenden Elektrovorrichtung mit Axialspalt, wobei der Stator umfasst: den Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 11; und eine Spule, die um jeden Zahn des Kerns angeordnet ist.
Rotierende elektrische Vorrichtung mit Axialspalt, die einen Rotor und den Stator nach Anspruch 12 umfasst und bei der der Rotor und der Stator in axialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind.