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Dokumentenidentifikation DE102006017501A1 26.10.2006
Titel Ankerkern, Anker, Verfahren zur Herstellung eines Ankerkerns und Verfahren zur Herstellung eines Ankers
Anmelder ASMO Co., Ltd., Kosai, Shizuoka, JP
Erfinder Kanno, Kazunobu, Kosai, Shizuoka, JP;
Nakamura, Kouichi, Kosai, Shizuoka, JP
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Anmeldedatum 13.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017501
Offenlegungstag 26.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2006
IPC-Hauptklasse H02K 15/02(2006.01)A, F, I, 20060726, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 1/02(2006.01)A, L, I, 20060726, B, H, DE   H02K 1/06(2006.01)A, L, I, 20060726, B, H, DE   H02K 1/26(2006.01)A, L, I, 20060726, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Anker (1) weist einen Ankerkern (3), eine Drehwelle (2), welche in ein Wellenbefestigungsloch (5) des Ankerkerns (3) eingesetzt ist, und Spulen (4), welche jeweils um einen der Zähne (7) des Ankerkerns (3) gewickelt sind, auf. Die Zähne (7) erstrecken sich radial. Der Ankerkern (3) weist einen inneren Kern (11) mit dem Wellenbefestigungsloch (5) und einen äußeren Kern (12) auf, welcher um und integriert mit dem inneren Kern (11) bereitgestellt ist. Der innere Kern (11) ist durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (11a) ausgebildet. Der äußere Kern (12) ist durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet und weist die Zähne (7) auf. Infolgedessen weist der Ankerkern (3) eine hohe mechanische Festigkeit auf und ist geeignet, eine hohe magnetische Flussdichte zu erzielen. Außerdem ist der Ankerkern (3) einfach herzustellen.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ankerkern, welcher in einer sich drehenden elektrischen Maschine vom Innenläufertyp verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Anker, welcher einen derartigen Kern aufweist, und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kerns und Ankers.

Dieser Typ von Ankerkern hat in seiner Mitte ein Wellenbefestigungsloch zum Befestigen einer Drehwelle und an Umfangsabschnitten mehrere Zähne, um die jeweils eine Spule gewickelt ist. Herkömmlicherweise werden die meisten derartiger Ankerkerne durch Schichten magnetischer Stahlplatten, die jeweils ein Wellenbefestigungsloch und Zähne aufweisen, ausgebildet. Da ein derartiger geschichteter Kerntyp eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, kann eine Drehwelle direkt in das Wellenbefestigungsloch eingepresst werden. Die magnetische Eigenschaft des geschichteten Kerntyps ist jedoch von der Eigenschaft der geschichteten Stahlplatten bestimmt, wobei die Dichte des magnetischen Flusses nicht über ein bestimmtes Niveau hinaus erhöht werden kann.

Außer geschichteten Kerntypen wurden Ankerkerne vorgeschlagen, welche durch Formpressen eines magnetischen Pulvers (siehe zum Beispiel die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-333780) ausgebildet sind. Derartige Ankerkerne werden Pulverkerne genannt. Aufgrund neuester Entwicklungen von magnetischen Pulvermaterialien können Pulverkerne mit höherem Magnetismus als geschichtete Kerntypen hergestellt werden.

Ein Pulverkern weist eine geringere mechanische Festigkeit als ein geschichteter Kerntyp auf. Deshalb kann die Drehwelle nicht direkt in den Kern eingepresst werden, wenn eine Drehwelle an einem Pulverkern angebracht wird. Dies ist so, da, wenn versucht wird, eine bestimmte Befestigungskraft zwischen dem Kern und der Welle zu erlangen, eine verhältnismäßig große Einpresstoleranz für einen Pulverkern erfordert wird und eine derart große Einpresstoleranz einen Bruch in dem Pulverkern bewirken kann.

Dementsprechend offenbart die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-333780 ein zylindrisches Koppelteil, welches zwischen einem Pulverkern und einer Drehwelle angeordnet ist. Das Koppelteil ist in den Pulverkern eingepresst, und die Drehwelle ist in das Koppelteil eingepresst. In diesem Fall, da das Koppelteil den Pulverkern in einem großen Bereich berührt, ist die geforderte Einpresstoleranz reduziert. Dies verhindert ein Brechen des Pulverkerns, während ein bestimmtes Niveau von Befestigungskraft beibehalten wird.

Gemäß der zuvor genannten Veröffentlichung wird jedoch der Pulverkern zuerst geformt und dann wird das Koppelteil in den geformten Pulverkern eingepresst. Nachfolgend wird die Drehwelle in das Koppelteil eingepresst. Das Verfahren weist eine beträchtliche Anzahl von Schritten auf, und die Kosten steigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ankerkern bereitzustellen, der eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, geeignet ist, eine hohe magnetische Flussdichte zu erzielen, und einfach herzustellen ist. Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind, einen Anker bereitzustellen, welcher den Kern aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung des Kerns und des Ankers bereitzustellen.

Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ankerkern mit einem inneren Kern und einem äußeren Kern bereitgestellt. Der innere Kern weist ein Wellenbefestigungsloch auf, der ein Einsetzen einer Drehwelle ermöglicht. Der innere Kern ist durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten ausgebildet. Der äußere Kern ist um und integriert mit dem inneren Kern vorgesehen und durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet. Der äußere Kern weist mehrere Zähne auf, die sich radial erstrecken, wobei jeder Zahn ermöglicht, dass eine Spule darum gewickelt wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anker mit dem obigen Ankerkern, einer Drehwelle und mehreren Spulen bereitgestellt. Die Drehwelle ist in das Wellenbefestigungsloch des Ankerkerns eingesetzt. Die Spulen sind jeweils um einen der Zähne des Ankerkerns gewickelt.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des obigen Ankerkerns bereitgestellt. Das Verfahren enthält: Ausbilden eines inneren Kerns durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten; Platzieren des inneren Kerns in einem Formpresswerkzeug und Füllen des Inneren des Formpresswerkzeugs mit magnetischem Pulver; und Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formpresswerkzeug, wodurch ein äußerer Kern derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern mit dem inneren Kern integriert ist.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers bereitgestellt. Der Anker weist den obigen Ankerkern, eine Drehwelle und mehrere Spulen auf. Die Drehwelle ist in das Wellenbefestigungsloch des Ankerkerns eingesetzt. Die Spulen sind jeweils um einen der Zähne des Ankerkerns gewickelt. Das Verfahren umfasst: Ausbilden eines inneren Kerns durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten; Platzieren des inneren Kerns in einem Formpresswerkzeug und Füllen des Inneren des Formpresswerkzeugs mit magnetischem Pulver; Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formpresswerkzeug, wodurch ein äußerer Kern derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern mit dem inneren Kern integriert ist; Einsetzen einer Drehwelle in das Wellenbefestigungsloch des Ankerkerns; und Wickeln von Spulen um jeden Zahn des Ankerkerns.

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung, welche beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellt, ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:

1A eine Draufsicht ist, welche einen Anker gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

1B eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 1B-1B der 1A ist;

2A, 2B und 2C Querschnittsansichten sind, welche ein Formpresswerkzeug zum Erklären eines Herstellungsverfahrens des Kerns, welcher in dem Anker der 1A enthalten ist, darstellen;

3A eine Draufsicht ist, welche einen Kern gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

3B eine Querschnittsansicht ist, welche ein erstes Kernstück (zweites Kernstück) des in 3A gezeigten Kerns darstellt; und

3C eine Ansicht von unten ist, welche den Kern der 3A darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 1A bis 2C beschrieben.

1A und 1B zeigen einen Anker 1 gemäß der ersten Ausführungsform, welcher in einer drehenden elektrischen Maschine verwendet wird. Der Anker 1 ist innerhalb eines ringförmigen (nicht gezeigten) Stators drehbar gestützt und dreht sich, wenn er ein von dem Stator erzeugtes magnetisches Feld empfängt. Der Anker 1 weist eine säulenförmige Drehwelle 2, einen Kern 3, an welchem die Drehwelle 2 angebracht ist, und um den Kern 3 gewickelte Spulen 4 auf. Der Kern 3 dreht sich integriert mit der Drehwelle 2.

Der Kern 3 weist einen im Wesentlichen säulenförmigen Kernkörper 6 und Zähne 7, deren Anzahl in dieser Ausführungsform acht beträgt, auf. Der Kernkörper 6 weist ein Wellenbefestigungsloch 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Das Wellenbefestigungsloch 5 nimmt die Drehwelle 2 auf. Die Zähne 7 erstrecken sich radial von dem äußeren Umfang des Kernkörpers 6. Jede Spule 4 ist um einen der Zähne 7 gewickelt. Der Kern 3 ist durch einen inneren Kern 11 und einen äußeren Kern 12, welche aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, ausgebildet.

Der innere Kern 11 ist im Wesentlichen wie eine Säule mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als dem des Kernkörpers 6 ausgeformt, und weist in seiner Mitte das Wellenbefestigungsloch 5 auf. Wie in 1B gezeigt, ist der innere Kern 11 durch Schichten identisch geformter magnetischer Stahlplatten 11a entlang einer axialen Richtung des inneren Kerns 11 ausgebildet. Vier Eingriffsabschnitte, welche in dieser Ausführungsform mit Aussparungen 11b in Eingriff sind, sind an der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kerns 11 ausgebildet, um abwechselnd einem der Zähne 7 (in dieser Ausführungsform in Intervallen von 90°) zu entsprechen. Die Eingriffsaussparungen 11b sind, wie von oben gesehen, bezüglich der radialen Richtung einwärts und halbkreisförmig ausgebildet.

Der äußere Kern 12 weist einen ringförmigen Abschnitt 12a und die Zähne 7 auf. Der ringförmige Abschnitt 12a entspricht mit Ausnahme von dem inneren Kern 11 einem Abschnitt des Kernkörpers 6 und ist unmittelbar außerhalb des inneren Kerns 11 angeordnet. Die Zähne 7 ragen von dem äußeren Umfang des ringförmigen Abschnitts 12a radial hervor. Der ringförmige Abschnitt 12a weist Abschnitt auf, welche in die Eingriffsaussparungen 11b des inneren Kerns 11 eindringen, welche den äußeren Kern 12 und den inneren Kern 11 miteinander sicher befestigen. Die Zähne 7 sind in gleichen winkligen Abständen um die Achse des inneren Kerns 11 (in Abständen von 45°) angeordnet. Das proximale Ende eines jeden Zahns 7 ist mit dem ringförmigen Abschnitt 12a gekoppelt. Der äußere Kern 12 ist durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet und mit dem inneren Kern 11 integriert. Das heißt, der gesamte Kern 3 ist fertiggestellt, wenn der äußere Kern 12 geformt ist, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht wird.

Die äußere Umfangsoberfläche des inneren Kerns 11 ist eine Koppeloberfläche 11c, welche mit dem äußeren Kern 12 gekoppelt ist. Da der innere Kern 11 durch Schichten der magnetischen Stahlplatten 11a ausgebildet ist, ist die Koppeloberfläche 11c aufgrund von Abmessungsfehlern und Anordnungsfehlern der magnetischen Stahlplatten 11a uneben. Da die Oberflächenunebenheiten der Koppeloberfläche 11c bezeichnenderweise klein sind, ist die Koppeloberfläche 11c in 1B als flach dargestellt. Da sich der Innenumfang des äußeren Kerns 12 in die Koppeloberfläche 11c eingräbt, ist der äußere Kern 12 in Eingriff mit dem inneren Kern 11. Das heißt, die Koppeloberfläche 11c koppelt den äußeren Kern 12 fest an den inneren Kern 11. Oberflächenunebenheiten, wie die Eingriffsaussparungen 11b, können ausdrücklich an der Koppeloberfläche 11c ausgebildet sein. Die Koppeloberfläche 11c und die Eingriffsaussparungen 11b koppeln den inneren Kern 11 und den äußeren Kern 12 bezogen auf die Umfangsrichtung und die axiale Richtung des inneren Kerns 11 sicher miteinander.

Der Herstellungsprozess des Kerns 3 wird nun Bezug nehmend auf 2A, 2B und 2C beschrieben werden.

Ein Formgebungswerkzeug 20 zum Formgeben des äußeren Kerns 12 weist eine untere Form 21 und eine obere Form 22, welche die untere Form 21 berührt und davon getrennt ist, auf. Die untere Form 21 weist eine Matrize 23 mit einem Einführungsloch 23a in ihrer Mitte auf. Das Einführungsloch 23a weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein zylindrischer äußerer Auswerfer 24 ist verschiebbar in das Einführungsloch 23a der Matrize 23 eingesetzt. Ein Einführungsloch 24a ist innerhalb des äußeren Auswerfers 24 ausgebildet. Ein innerer Auswerfer 25 ist verschiebbar in dem Einführungsloch 24a eingesetzt.

Ein Einführungsloch 25a ist innerhalb des inneren Auswerfers 25 ausgebildet. Ein säulenförmiger Stab 26 ist in dem Einführungsloch 25a derart angeordnet, dass das obere Ende des Stabs 26 auf der gleichen Höhe wie das obere Ende der Matrize 23 ist. Der Stab 26 ist in dem Wellenbefestigungsloch 5 des inneren Kerns 11 eingesetzt, um den inneren Kern 11 zu stützen. In der unteren Form 21 gleiten der äußere Auswerfer 24 und der innere Auswerfer 25 zwischen der Matrize 23 und dem Stab 26.

2A zeigt das Formgebungswerkzeug 20 in einem Eingangsschritt des Herstellungsprozesses für den Kern 3. In dem Eingangsschritt ist eine obere Oberfläche 25b des inneren Auswerfers 25 niedriger als das obere Ende des Stabs 26. Speziell ist die obere Oberfläche 25b des inneren Auswerfers 25 um den Betrag, welcher der axialen Länge des inneren Kerns 11, der auf der oberen Oberfläche 25b angeordnet ist, entspricht, niedriger als das obere Ende des Stabs 26. Eine obere Oberfläche 24b des äußeren Auswerfers 24 ist niedriger als die obere Oberfläche 25b des inneren Auswerfers 25 und ist um den Betrag, welcher dem Betrag des eingefüllten magnetischen Pulvers entspricht, niedriger als das obere Ende des Stabs 26. Dementsprechend definieren die obere Oberfläche 24b des äußeren Auswerfers 24, die innere Umfangsoberfläche der Matrize 23, die äußere Umfangsoberfläche des inneren Auswerfers 25 und die äußere Umfangsoberfläche des inneren Kerns 11, welcher auf der oberen Oberfläche 25b des inneren Auswerfers 25 platziert ist, eine Formgebungsaussparung 27, welche mit magnetischem Pulver gefüllt ist.

Demgegenüber weist die obere Form 22 ein äußeres Presswerkzeug 28 und ein inneres Presswerkzeug 29 auf. Das äußere Presswerkzeug 28 ist zylindrisch und hat den gleichen Innen- und Außendurchmesser wie der äußere Auswerfer 24. Das äußere Presswerkzeug 28 ist derart angeordnet, dass es dem äußeren Auswerfer 24 gegenüberliegt. Das äußere Presswerkzeug 28 ist in Richtung des äußeren Auswerfers 24 verschiebbar. Ein Einführungsloch 28a ist innerhalb des äußeren Presswerkzeugs 28 ausgebildet. Das zylindrische innere Presswerkzeug 29, welches den gleichen Innen- und Außendurchmesser wie der innere Auswerfer 25 aufweist, ist in dem Einführungsloch 28a angeordnet, um dem inneren Auswerfer 25 gegenüberzuliegen (um dem platzierten inneren Kern 11 gegenüberzuliegen). Das innere Presswerkzeug 29 ist in Richtung des inneren Auswerfers 25 verschiebbar. Ein Einführungsloch 29a ist innerhalb des inneren Presswerkzeugs 29 ausgebildet, um den Stab 26 aufzunehmen. In dem in 2A gezeigten Anfangsschritt ist die obere Form 22 von der unteren Form 21 getrennt.

Bei Verwendung des zuvor beschriebenen Formgebungswerkzeugs 20 zum Formen des äußeren Kerns 12 wird der innere Kern 11, welcher durch ein Verfahren zum Schichten der magnetischen Stahlplatten 11a hergestellt wurde, auf der oberen Oberfläche 25b des inneren Auswerfers 25 der unteren Form 21 durch Einsetzen des Stabs 26 in das Wellenbefestigungsloch 5 des inneren Kerns 11 platziert. Weiter wird die Formgebungsaussparung 27, welche in der unteren Form 21 definiert ist, mit magnetischem Pulver zum Ausbilden des äußeren Kerns 12 gefüllt.

Anschließend wird die obere Form 22 nach unten geschoben bis sie die untere Form 21 berührt. Danach wird das innere Presswerkzeug 29 derart herabgelassen, dass der Stab 26 in das Einführungsloch 29a des inneren Presswerkzeugs 29, wie in 2B gezeigt, eingesetzt wird. Eine untere Oberfläche 29b des inneren Presswerkzeugs 29 berührt den inneren Kern 11. Das innere Presswerkzeug 29 drückt den inneren Auswerfer 25 mit dem inneren Kern 11 nach unten. Infolgedessen bewegt das innere Presswerkzeug 29 den inneren Kern 11 an eine vorbestimmte Position. Während sich das innere Presswerkzeug 29 nach unten bewegt, bewegt sich das äußere Presswerkzeug 28 nach unten. Das äußere Presswerkzeug 28 wird zu einer Position herabgelassen, an welcher seine untere Oberfläche 28b etwas niedriger als eine obere Oberfläche 23b der Matrize 23 ist. In diesem Zustand übt das äußere Presswerkzeug 28 eine geringe Andruckkraft auf das magnetische Pulver in der Formgebungsaussparung 27 aus und schließt die Formgebungsaussparung 27.

Dann wird, wie in 2C gezeigt, das äußere Presswerkzeug 28 weiter nach unten bewegt, so dass sich das äußere Presswerkzeug 28 und der äußere Auswerfer 24 einander annähern. Infolgedessen wird das magnetische Pulver in der Formgebungsaussparung 27 mit einem vorbestimmten Druck zusammengedrückt, so dass der äußere Kern 12 geformt wird. Gleichzeitig wird der äußere Kern 12 integriert mit dem inneren Kern 11 ausgebildet. Danach wird die obere Form 22 von der unteren Form 21 getrennt und der fertige Kern 3 wird entfernt.

Die Drehwelle 2 wird in das Wellenbefestigungsloch 5 des inneren Kerns 11 eingepresst, so dass der Kern 3 an der Drehwelle 2 befestigt ist. Da der innere Kern 11, in welchen die Drehwelle 2 eingepresst ist, durch Schichten der Stahlplatten 11a ausgebildet ist, weist der innere Kern 11 eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit auf, um das direkte Einsetzen der Drehwelle 2 auszuhalten.

Die Spulen 4 werden um jeden Zahn 7 des äußeren Kerns 12 gewickelt. Ein Antriebsstrom wird den Spulen 4 zugeführt, so dass ein magnetischer Fluss in jedem Zahn 7 zu vorgegebenem Zeitpunkt erzeugt wird. Dementsprechend wird ein magnetisches Feld erzeugt, um den Kern 3 zu drehen. Jeder Zahn 7 des äußeren Kerns 12, welcher aus magnetischem Pulver gefertigt ist, weißt ein erhöhte Dichte des magnetischen Flusses auf und weist somit eine verbesserte magnetische Effizienz auf. Demzufolge wird die Antriebseffizienz der drehenden elektrischen Maschine verbessert.

Die erste Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.

Der innere Kern 11 ist durch Schichten der magnetischen Stahlplatten 11a ausgebildet und weist das Wellenbefestigungsloch 5 auf. Der äußere Kern 12 weist Zähne 7 und den ringförmigen Abschnitt 12a auf, welcher den äußeren Umfang des inneren Kerns 11 umgibt. Der äußere Kern 12 ist durch Pressformgebung des magnetischen Pulvers ausgebildet und mit dem inneren Kern 11 integriert. Da die Zähne 7 aus magnetischem Pulver gefertigt sind, ist die Dichte des magnetischen Flusses, welcher in jedem Zahn 7 erzeugt wird, erhöht. Das Wellenbefestigungsloch 5, an welchem die Drehwelle 2 befestigt ist, ist in dem inneren Kern 11 ausgebildet, welcher durch Schichten der Stahlplatten 11a ausgebildet ist. Deshalb weist der Abschnitt, welcher das Wellenbefestigungsloch 5 umgibt, eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, welche das Einpressen der Drehwelle 2 in das Wellenbefestigungsloch 5 aushält. Dies ermöglicht, dass die Drehwelle 2 direkt in das Wellenbefestigungsloch 5 eingepresst wird. Dies verbessert die magnetische Effizienz des Ankers 1. Ferner ist der äußere Kern 12, wenn er geformt ist, mit dem inneren Kern 11 integriert, um den Kern 3 auszubilden. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess des Kerns 3 und den Herstellungsprozess des Ankers 1.

Da der äußere Kern 12 mit dem inneren Kern 11 integriert geformt ist, braucht die Abmessungsgenauigkeit des äußeren Kerns verglichen mit zum Beispiel einem Fall, wo ein innerer Kern (eingepresst) an einem äußeren Kern angebracht ist, nicht verbessert zu werden, um ein Brechen des äußeren Kerns 12 zu verhindern. Ferner wird die Genauigkeit der Position des äußeren Kerns 12 relativ zu dem inneren Kern 11 verbessert.

Der äußere Kern 12 ist ausgestaltet, die gesamten Zähne 7 aufzuweisen. Das heißt, die gesamten Zähne 7 sind aus magnetischem Pulver ausgebildet. Deshalb ist die Dichte des magnetischen Flusses, welcher in den Zähnen 7 erzeugt wird, wirksam erhöht und die magnetische Effizienz ist weiter erhöht.

Der äußere Kern 12 weist einen ringförmigen Abschnitt 12a auf, welcher mit den proximalen Enden der Zähne 7 gekoppelt ist. Das heißt, die Zähne 7 sind miteinander durch den ringförmigen Abschnitt 12a, welcher aus magnetischem Pulver gefertigt ist, verbunden. Dies erhöht die Dichte des magnetischen Flusses, welcher durch den magnetischen Kreis verläuft, der durch jeden Zahn 7 und den ringförmigen Abschnitt 12a ausgebildet ist. Dies erhöht weiter die magnetische Effizienz. Ferner ermöglicht die Struktur, dass die Zähne 7 fest mit dem Kernkörper 6 gekoppelt sind.

Der ringförmige Abschnitt 12a erstreckt sich, um den inneren Kern 11 zu umgeben, und wird einfach zusammen mit den Zähnen 7 durch Formpressen des magnetischen Pulvers ausgebildet.

Der innere Kern 11 weist die Eingriffsaussparung 11b auf, welche in Eingriff mit dem geformten äußeren Kern 12 ist. Das heißt, da die Eingriffsaussparungen 11b des inneren Kerns 11 in Eingriff mit dem äußeren Kern 12 sind, sind der innere Kern 11 und der äußere Kern 12 sicher miteinander gekoppelt.

Da der innere Kern 11 durch Schichten der magnetischen Stahlplatten 11a ausgebildet ist, ist die äußere Umfangsoberfläche des inneren Kerns 11, welche die Koppeloberfläche 11c ist, die mit dem äußeren Kern 12 gekoppelt ist, aufgrund von Abmessungsfehlern und Anordnungsfehlern der Stahlplatten 11a uneben. Deshalb gräbt sich die Koppeloberfläche 11c in den inneren Umfang des äußeren Kerns 12 ein. Dies koppelt den inneren Kern 11 und den äußeren Kern 12 fest aneinander.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben.

Wie in 3A, 3B und 3C gezeigt, weist ein Kern 30 gemäß der zweiten Ausführungsform ein erstes Kernstück 33a und ein zweites Kernstück 33b auf. Das erste Kernstück 33a weist ein regelmäßiges achteckiges Prisma gleich einem ersten Kernkörper 31a und vier erste Zähne 32a, welche an dem Umfang des ersten Kernkörpers 31a bereitgestellt sind, auf. Das zweite Kernstück 33b weist ein regelmäßiges achteckiges Prisma gleich einem zweiten Kernkörper 31b und vier zweiten Zähnen 32b, welche am Umfang des zweiten Kernkörpers 31b bereitgestellt sind, auf. Das erste Kernstück 33a und das zweite Kernstück 33b weisen in dieser Ausführungsform eine gleiche Form auf. Das erste Kernstück 33a und das zweite Kernstück 33b sind derart koaxial miteinander verbunden, dass die ersten Zähne 32a des ersten Kernstücks 33a und die zweiten Zähne 32b des zweiten Kernstücks 33b abwechselnd in der Umfangsrichtung des Kerns 30 angeordnet sind.

Jedes der ersten und zweiten Kernstücke 33a, 33b ist aus einem inneren Kern 35 und einem äußeren Kern 36 ausgebildet. Der innere Kern 35 ist durch Schichten magnetischer Stahlplatten 35a entlang der axialen Richtung ausgebildet. Der äußere Kern 36 ist durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet. Der innere Kern 35 bildet die Gesamtheit von einem von dem ersten Kernkörper 31a und dem zweiten Kernkörper 31b aus. Der äußere Kern 36 bildet eine von der Gruppe der ersten Zähne 32a und der Gruppe der zweiten Zähne 32b aus.

Der innere Kern 35 weist ein Wellenbefestigungsloch 34 in einer Mitte auf. Vier Eingriffsabschnitte, welche mit Eingriffsvorsprüngen 35b, die in dieser Ausführungsform radial nach außen hervorstehen, in Eingriff sind, sind an der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kerns 35 ausgebildet, um den Zähnen 32a, 32b (in dieser Ausführungsform in Abständen von 90° um die Achse des inneren Kerns 35) zu entsprechen. Die Breite eines jeden Eingriffsvorsprungs 35b verbreitert sich an einer Stelle nahe dem distalen Ende und verringert sich dann allmählich in Richtung des distalen Endes. Die axiale Länge des inneren Kerns 35 ist eine Hälfte der axialen Länge des Kerns 30 (siehe 3B).

Der äußere Kern 36 (die ersten und zweiten Zähne 32a, 32b) ragt von dem äußeren Umfang des inneren Kerns 35 radial nach außen hervor, um die Eingriffsvorsprünge 35b zu bedecken. Die ersten und zweiten Zähne 32a, 32b sind mit den Eingriffsvorsprüngen 35b in Eingriff, um fest mit dem inneren Kern 35 gekoppelt zu sein. Die ersten und zweiten Zähne 32a, 32b sind entlang der gesamten axialen Richtung des inneren Kerns 35 ausgebildet und ragen an einer Seite der axialen Richtung des inneren Kerns 35 hervor. Wie in der ersten Ausführungsform wird der äußere Kern 36 durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet und mit dem inneren Kern 35 integriert. Das heißt, die gesamten ersten und zweiten Kernstücke 33a, 33b sind fertiggestellt, wenn der äußere Kern 36 geformt ist, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des Kerns 30 wird nun beschrieben. Um den Kern 30 herzustellen, wird ein (nicht gezeigtes) Formgebungswerkzeug verwendet. Zuerst werden die magnetischen Stahlplatten 35a geschichtet, um den inneren Kern 35 auszubilden. Dann wird der innere Kern 35 in dem Formgebungswerkzeug angeordnet und das Formgebungswerkzeug wird mit magnetischem Pulver gefüllt. Dann wird das magnetische Pulver formgepresst. Als Ergebnis wird der äußere Kern 36 derart ausgebildet, dass der äußere Kern 36 mit dem inneren Kern 35 integriert ist. Die ersten und zweiten Kernstücke 33a, 33b sind somit fertiggestellt. Danach werden das erste Kernstück 33a und das zweite Kernstück 33b zusammengebaut, um den Kern 30 auszubilden. Eine (nicht gezeigte) Drehwelle wird in das Wellenbefestigungsloch 34 des inneren Kerns 35 des fertiggestellten Kerns 30 eingepresst. Eine (nicht gezeigte) Spule wird um jeden Zahn 32a, 32b des äußeren Kerns 36 gewickelt und ein Anker dieser Ausführungsform ist hergestellt.

Die zweite Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.

Wie bei der ersten Ausführungsform, da die Zähne 32a, 32b aus magnetischem Pulver ausgebildet sind, wird in der zweiten Ausführungsform die Dichte des magnetischen Flusses, welcher in jedem der Zähne 32a, 32b erzeugt wird, erhöht. Das Wellenbefestigungsloch 34, an welchem die Drehwelle befestigt ist, ist in dem inneren Kern 35 ausgebildet, welcher durch Schichten der Stahlplatten 35a ausgebildet ist. Deshalb weist der Abschnitt, welcher das Wellenbefestigungsloch 34 umgibt, eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, welche den Einpressdruck der Drehwelle in das Wellenbefestigungsloch 34 aushält. Dies ermöglicht, dass die Drehwelle direkt in das Wellenbefestigungsloch 34 eingepresst wird. Dies verbessert die magnetische Effizienz des Ankers. Weiterhin ist der äußere Kern 36, wenn er geformt ist, mit dem inneren Kern 35 integriert ausgebildet, um den Kern 30 auszubilden. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess des Kerns 3 und den Herstellungsprozess des Ankers. Der Vorteil ist insbesondere in dieser Ausführungsform bemerkenswert, da der Kern 30 zwei Komponenten, das erste Kernstück 33a und das zweite Kernstück 33b, umfasst.

Der innere Kern 35 weist Eingriffsvorsprünge 35b auf, welche mit dem geformten äußeren Kern 36 in Eingriff sind. Dies koppelt den inneren Kern 35 mit dem äußeren Kern 36 fest. Zusätzlich ist, wie in der ersten Ausführungsform, der innere Kern 35 durch Schichten der magnetischen Stahlplatten 35a ausgebildet. Somit ist die äußere Umfangsoberfläche des inneren Kerns 35 uneben und gräbt sich in den inneren Umfang des äußeren Kerns 36 ein. Dies koppelt weiter den inneren Kern 35 und den äußeren Kern 36 fest aneinander.

Die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen können wie nachfolgend beschrieben verändert werden.

In der ersten Ausführungsform wird die Drehwelle 2 nach einer Formgebung des äußeren Kerns 12 an dem inneren Kern 11 angebracht. Die Drehwelle 2 kann jedoch vor einer Formgebung des äußeren Kerns 12 an dem inneren Kern 11 angebracht werden. Das heißt, der innere Kern 11 kann mit der Drehwelle 2 daran angebracht in dem Formgebungswerkzeug 20 platziert werden und der äußere Kern 12 kann in diesem Zustand geformt werden.

In der ersten Ausführungsform weist der innere Kern 11 die Eingriffsaussparungen 11b auf und in der zweiten Ausführungsform weist der innere Kern 35 die Eingriffsvorsprünge 35b auf. Der innere Kern 11 kann jedoch Eingriffsvorsprünge aufweisen und der innere Kern 35 kann Eingriffsaussparungen aufweisen. Die Eingriffsaussparungen 11b und Vorsprünge 35b können durch Löcher ersetzt werden. Ferner können, wenn der innere Kern 11, 35 und der äußere Kern 12, 36 ausreichend fest miteinander gekoppelt sind, die Eingriffsaussparungen 11b und die Eingriffsvorsprünge 35b weggelassen werden.

In den dargestellten Ausführungsformen können die Formen der inneren Kerne 11, 35, welche durch Schichten der Stahlplatten 11a, 35a ausgebildet sind, und der äußeren Kerne 12, 16, welche durch Formen eines Pulvers ausgebildet sind, wie benötigt verändert werden. Die Struktur der inneren Kerne 11, 35 kann verändert werden, solange der innere Kern 11, 35 jeweils das Wellenbefestigungsloch 5, 34 aufweist, und die Struktur des äußeren Kerns 12, 36 kann verändert werden, solange der äußere Kern 12, 36 zumindest einen Teil der Zähne 7, 32a, 32b aufweist.


Anspruch[de]
Ankerkern (3; 30) gekennzeichnet durch:

einen inneren Kern (11; 35) mit einem Wellenbefestigungsloch (5; 34), welches ein Einsetzen einer Drehwelle (2) ermöglicht, wobei der innere Kern (11; 35) durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (11a; 35a) ausgebildet ist; und

einen äußeren Kern (12; 36), welcher um und integriert mit dem inneren Kern (11; 35) bereitgestellt ist, wobei der äußere Kern (12; 36) durch Formpressen eines magnetischen Pulvers ausgebildet ist, wobei der äußere Kern (12; 36) mehrere Zähne (7; 32a, 32b), welche sich radial erstrecken, aufweist, wobei jeder Zahn (7; 32a, 32b) ermöglicht, dass eine Spule (4) darum gewickelt wird.
Ankerkern (3; 30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (7; 32a, 32b) alle der gesamten Zähne (7; 32a, 32b) umfassen, welche der Ankerkern (3; 30) aufweist. Ankerkern (3) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kern (12) ferner einen ringförmigen Abschnitt (12a) aufweist, welcher mit einem proximalen Ende eines jeden Zahns (7) gekoppelt ist. Ankerkern (3) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Abschnitt (12a) sich erstreckt, um den inneren Kern (11) zu umgeben. Ankerkern (3; 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern (11; 35) einen Eingriffsabschnitt (11b; 35b) aufweist, welcher in Eingriff mit dem äußeren Kern (12; 36) ist. Ankerkern (3; 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächenunebenheiten an einer äußeren Umfangsoberfläche (11c) des inneren Kerns (11; 35) ausgebildet sind, und wobei der äußere Kern (12; 36) mit dem inneren Kern (11; 35) derart integriert ist, dass das magnetische Pulver, welches den äußeren Kern (12; 36) bildet, in die Oberflächenunebenheiten eindringt. Ankerkern (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass der Ankerkern (30) durch koaxiales Kombinieren eines ersten Kernstücks (33a) und eines zweiten Kernstücks (33b) ausgebildet ist, welche getrennt ausgebildet sind, wobei das erste Kernstück (33a) einige der Zähne (32a) aufweist, wobei das zweite Kernstück (33b) den Rest der Zähne (32b) aufweist, und wobei in dem Ankerkern (30) die Zähne (32a) des ersten Kernstücks (33a) und die Zähne (32b) des zweiten Kernstücks (33b) abwechselnd entlang einer Umfangsrichtung des Ankerkerns (30) angeordnet sind. Anker (1), gekennzeichnet durch:

den Ankerkern (3; 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7;

eine Drehwelle (2), welche in das Wellenbefestigungsloch (5; 34) des Ankerkerns (3; 30) eingesetzt ist; und

mehrere Spulen (4), welche jeweils um einen der Zähne (7; 32a, 32b) des Ankerkerns (3; 30) gewickelt sind.
Verfahren zur Herstellung des Ankerkerns (3; 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:

Ausbilden eines inneren Kerns (11; 35) durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (11a, 35a);

Platzieren des inneren Kerns (11; 35) in einem Formgebungswerkzeug (20) und Füllen des Inneren des Formgebungswerkzeugs (20) mit magnetischem Pulver; und

Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formgebungswerkzeug (20), wodurch ein äußerer Kern (12; 36) derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern (12; 36) mit dem inneren Kern (11; 35) integriert ist.
Verfahren zur Herstellung des Ankerkerns (30) gemäß Anspruch 7, welches aufweist:

getrenntes Ausbilden eines ersten Kernstücks (33a) und eines zweiten Kernstücks (33b); und

koaxiales Kombinieren des ersten Kernstücks (33a) und des zweiten Kernstücks (33b), wobei das Ausbilden des ersten Kernstücks (33a) und das Ausbilden des zweiten Kernstücks (33b) jeweils gekennzeichnet ist durch:

Ausbilden eines inneren Kerns (35) durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (35a);

Platzieren des inneren Kerns (35) in einem Formgebungswerkzeug und Füllen des Inneren des Formgebungswerkzeugs mit magnetischem Pulver; und

Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formgebungswerkzeug, wodurch ein äußerer Kern (36) derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern (36) mit dem inneren Kern (35) integriert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Ankers (1), wobei der Anker (1) aufweist:

den Ankerkern (3; 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6;

eine Drehwelle (2), welche in das Wellenbefestigungsloch (5; 34) des Ankerkerns (3; 30) eingesetzt ist; und

mehrere Spulen (4), welche jeweils um einen der Zähne (7; 32a, 32b) des Ankerkerns (3; 30) gewickelt sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

Ausbilden eines inneren Kerns (11; 35) durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (11a; 35a);

Platzieren des inneren Kerns (11; 35) in einem Formgebungswerkzeug (20) und Füllen des Inneren des Formgebungswerkzeugs (20) mit magnetischem Pulver;

Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formgebungswerkzeug (20), wobei ein äußerer Kern (12; 36) derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern (12; 36) mit dem inneren Kern (11; 35) integriert ist;

Einsetzen einer Drehwelle (2) in das Wellenbefestigungsloch (5; 34) des Ankerkerns (3; 30); und

Wickeln von Spulen (4) um jeden Zahn (7; 32a, 32b) des Ankerkerns (3; 30).
Verfahren zur Herstellung eines Ankers, wobei der Anker aufweist:

den Ankerkern (30) gemäß Anspruch 7;

eine Drehwelle, welche in das Wellenbefestigungsloch (34) des Ankerkerns (30) eingesetzt ist; und

mehrere Spulen, welche jeweils um einen der Zähne (32a, 32b) des Ankerkerns (30) gewickelt sind, wobei das Verfahren aufweist.

getrenntes Ausbilden eines ersten Kernstücks (33a) und eines zweiten Kernstücks (33b);

koaxiales Kombinieren des ersten Kernstücks (33a) und des zweiten Kernstücks (33b),

Einsetzen einer Drehwelle in das Wellenbefestigungsloch (34) des Ankerkerns (30); und

Wickeln von Spulen um jeden Zahn (32a, 32b) des Ankerkerns (30), wobei das Ausbilden des ersten Kernstücks (33a) und das Ausbilden des zweiten Kernstücks (33b) jeweils gekennzeichnet ist durch:

Ausbilden eines inneren Kerns (35) durch Schichten mehrerer magnetischer Stahlplatten (35a);

Platzieren des inneren Kerns (35) in einem Formgebungswerkzeug und Füllen des inneren des Formgebungswerkzeugs mit magnetischem Pulver; und

Formpressen des magnetischen Pulvers in dem Formgebungswerkzeug, wobei ein äußerer Kern (36) derart ausgebildet wird, dass der äußere Kern (36) mit dem inneren Kern (35) integriert ist.






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