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特開2024-178125ロータ積層コアの装着性を向上させた電気機械用のロータおよびその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024178125
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】ロータ積層コアの装着性を向上させた電気機械用のロータおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H02K 1/22 20060101AFI20241217BHJP
【ＦＩ】
H02K1/22 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024088370
(22)【出願日】2024-05-30
(31)【優先権主張番号】10 2023 114 241.0
(32)【優先日】2023-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】522447473
【氏名又は名称】ヴァレオ、イーオートモーティブ、ジャーマニー、ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】ＶＡＬＥＯ ＥＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ ＧＥＲＭＡＮＹ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100202304
【弁理士】
【氏名又は名称】塙 和也
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー、シュレーレス
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン、フスニク
(72)【発明者】
【氏名】ベルンハルト、ケスラー
(57)【要約】 （修正有）
【課題】技術的に簡単で柔軟な方法で可能な、階段状ロータ積層コアまたはロータの製造方法を提供する。
【解決手段】ロータシャフト（２ｂ）と、互いに軸方向に積み重ねられたｎ個のサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を有する、ロータシャフト（２ｂ）上に装着されたロータ積層コアと、サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）内に配置された複数のロータ磁石と、を備える電気機械用のロータ（３ｂ）が明示される。少なくとも２つのサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の磁極（Ｐ１、Ｐ２）は、段階変化角度（αＳＴ）だけ互いに対してねじれている。加えて、ロータシャフト（２ｂ）上に装着されたディスクは、角距離だけ互いに離間した複数の窪みを有する。本発明はさらに、上述のタイプのロータ（３ｂ）を有する電気機械、そのような電気機械を有する車両、およびそのようなロータ（３ｂ）のための製造方法に関する。
【選択図】図２
【解決手段】ロータシャフト（２ｂ）と、互いに軸方向に積み重ねられたｎ個のサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を有する、ロータシャフト（２ｂ）上に装着されたロータ積層コアと、サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）内に配置された複数のロータ磁石と、を備える電気機械用のロータ（３ｂ）が明示される。少なくとも２つのサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の磁極（Ｐ１、Ｐ２）は、段階変化角度（αＳＴ）だけ互いに対してねじれている。加えて、ロータシャフト（２ｂ）上に装着されたディスクは、角距離だけ互いに離間した複数の窪みを有する。本発明はさらに、上述のタイプのロータ（３ｂ）を有する電気機械、そのような電気機械を有する車両、およびそのようなロータ（３ｂ）のための製造方法に関する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
－ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）、
－互いに軸方向に積み重ねられておりかつ各々が互いに軸方向に積み重ねられた複数のロータ積層体（１３）を有するｎ個のサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を有する、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたロータ積層コア（１２）、
－前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）内に配置されておりかつ前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の磁極（Ｐ１、Ｐ２）を形成する複数のロータ磁石（１５）であって、サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の隣接する磁極（Ｐ１、Ｐ２）が、各々極角度（αＰ）だけ互いに離間しており、少なくとも２つのサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の前記磁極（Ｐ１、Ｐ２）が、段階変化角度（αＳＴ）だけ互いに対してねじれている、複数のロータ磁石（１５）
を備える電気機械（１）用のロータ（３ａ、３ｂ）において、
－前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）が、複数の窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）を有し、インデックスｉ＋１を有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、インデックスｉを有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数であることを特徴とする、
ロータ（３ａ、３ｂ）。
－互いに軸方向に積み重ねられておりかつ各々が互いに軸方向に積み重ねられた複数のロータ積層体（１３）を有するｎ個のサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を有する、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたロータ積層コア（１２）、
－前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）内に配置されておりかつ前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の磁極（Ｐ１、Ｐ２）を形成する複数のロータ磁石（１５）であって、サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の隣接する磁極（Ｐ１、Ｐ２）が、各々極角度（αＰ）だけ互いに離間しており、少なくとも２つのサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の前記磁極（Ｐ１、Ｐ２）が、段階変化角度（αＳＴ）だけ互いに対してねじれている、複数のロータ磁石（１５）
を備える電気機械（１）用のロータ（３ａ、３ｂ）において、
－前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）が、複数の窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）を有し、インデックスｉ＋１を有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、インデックスｉを有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数であることを特徴とする、
ロータ（３ａ、３ｂ）。
【請求項2】
前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）内の周方向側面または端部側面上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のロータ（３ａ、３ｂ）。
【請求項3】
前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）のカラー（１７、１７ａ．．１７ｄ）上に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータ（３ａ、３ｂ）。
【請求項4】
前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、円筒形のボアとして設計されているか、または円錐形もしくは楔形のプロファイルを有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ（３ａ、３ｂ）。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ（３ａ、３ｂ）を有する電気機械（１）。
【請求項6】
請求項５に記載の電気機械（１）を有する車両（２５）であって、前記電気機械（１）が、前記車両（２５）を駆動するために設けられている、車両（２５）。
【請求項7】
電気機械（１）用のロータ（３ａ、３ｂ）を製造するための方法であって、前記ロータ（３ａ、３ｂ）が、間に極角度（αＰ）を有する複数の磁極（Ｐ１、Ｐ２）と、ｎ個の軸方向に隣接するサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を有するロータ積層コア（１２）と、を有し、少なくとも２つのサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の前記磁極（Ｐ１、Ｐ２）が、段階変化角度（αＳＴ）だけ互いに対してねじれており、
ａ）前記ロータ（３ａ、３ｂ）のロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）内のインデックスｉを有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）によって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置（２３）内にクランプするステップと、
ｂ）サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に前記インデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）前記組立装置（２３）を使用して、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着された前記ディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）内の前記インデックスｉ＋１を有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）によって画定された前記インデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、前記インデックスｉ＋１を有する前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、前記インデックスｉを有する前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）のすべてが装着されるまでの、ステップａ）の前記インデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）の前記インデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含む、方法。
ａ）前記ロータ（３ａ、３ｂ）のロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着されたディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）内のインデックスｉを有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）によって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置（２３）内にクランプするステップと、
ｂ）サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に前記インデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）前記組立装置（２３）を使用して、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）を、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内または前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着された前記ディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）内の前記インデックスｉ＋１を有する窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）によって画定された前記インデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、前記インデックスｉ＋１を有する前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）が、前記インデックスｉを有する前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）のすべてが装着されるまでの、ステップａ）の前記インデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）の前記インデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含む、方法。
【請求項8】
前記ディスク（２１ａ、２１ｂ）が、ステップａ）の前に前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に装着され、最終のサブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）の組立て後に再び前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）から取り外されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記ディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）が、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に形状嵌合式に装着されることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項10】
形状嵌合が、前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）のスプラインによって、フックスパナ用の前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）の溝によって、またはフェイススパナ用の前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）内の穴によって生成され、前記ディスク（１４ｂ、２１ａ、２１ｂ）が、装着状態で形状嵌合要素と相互作用することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記組立装置（２３）のロックピン（１８ａ．．１８ｃ）が、ステップｂ）の前に前記インデックスｉを有する前記窪み（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２）内に係合することを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）が、すべて、前記組立装置（２３）に対して同じ角度位置で前記ロータシャフト（２、２ａ．．２ｆ）上に押し付けられることを特徴とする、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記段階変化角度（αＳＴ）が、
－前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）のすべてに対して同じ大きさであるか、または
－ｎが奇数である場合、前記段階変化角度（αＳＴ）の符号が軸方向を中心として変化するか、または
－軸方向を中心としてゼロであり、ｎが偶数である場合、前記段階変化角度（αＳＴ）の符号が変化する
ことを特徴とする、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法。
－前記サブコア（ＳＰ１．．ＳＰ６）のすべてに対して同じ大きさであるか、または
－ｎが奇数である場合、前記段階変化角度（αＳＴ）の符号が軸方向を中心として変化するか、または
－軸方向を中心としてゼロであり、ｎが偶数である場合、前記段階変化角度（αＳＴ）の符号が変化する
ことを特徴とする、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータシャフトと、互いに軸方向に積み重ねられたｎ個のサブコアを有する、ロータシャフト上に装着されたロータ積層コアと、サブコア内に配置された複数のロータ磁石と、を備える電気機械用のロータに関する。サブコアは各々、互いに軸方向に積み重ねられた複数のロータ積層体を有し、ロータ磁石は、サブコアの磁極を形成し、サブコアの隣接する磁極は各々、極角度αＰだけ互いに離間しており、少なくとも２つのサブコアの磁極は、段階変化角度αＳＴだけ互いに対してねじれている。加えて、本発明は、上述のタイプのロータを有する電気機械、およびそのような電気機械を有する車両に関する。最後に、本発明はまた、上述のタイプのロータを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
上述のタイプのロータ、電気機械、車両、および製造方法は、原理上先行技術から知られている。このようなロータの場合、関連する電気機械のより滑らかなトルクプロファイルを達成するために、ロータ積層コア内に磁極が階段状に配置されている。したがって、このようなロータ積層コアは「階段状ロータ積層コア」とも呼ばれ、またはこのようなロータは「階段状ロータ」とも呼ばれる。このようなロータの製造中、複数のサブコアがロータシャフト上に装着され、そのうちの少なくともいくつかは互いに対してねじれている。磁極の所定の角度オフセットが確実に守られるように特に注意する必要があり、そうしないと、望ましくない振動および過度のノイズが発生する場合があるためである。ロータ積層体は、この目的のために、ピンまたはねじが挿入されてロータ積層体を整列させるオフセット穴を用いて作製されることが多い。欠点は、穴の必要なオフセットのためにサブコアが異なり、製造および保管を困難にすることである。加えて、サブコアの設計を毎回変更しなければならないため、非常に労力をかけてのみ異なる段階変化を実現することができ、これは先行技術による階段状ロータの製造が、時間がかかるだけでなく柔軟性もないことを意味する。
【発明の概要】
【0003】
したがって、本発明の目的は、改善されたロータ、改善された電気機械、改善された車両、および電気機械のロータのための改善された製造方法を提供することである。特に、階段状ロータ積層コアまたはロータの製造は、技術的に簡単で柔軟な方法で可能にされることが意図されている。特に、同一のロータ積層体の使用が可能になるように意図されている。
【0004】
本発明の目的は、冒頭で述べたタイプのロータによって達成され、ロータシャフトまたはその上に装着されたディスクは複数の窪みを有し、インデックスｉ＋１を有する窪みは、インデックスｉを有する窪みから角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋは、偶数である。
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋは、偶数である。
【0005】
さらに、本発明の目的は、上述のタイプのロータを有する電気機械によって達成される。電気機械は、特に、ハウジングと、ハウジング内に配置されたステータと、ステータ内に配置されており、ハウジング内にロータ軸を中心に回転可能に装着された上述のタイプのロータと、を備え得る。
【0006】
さらに、本発明の目的は、車両を駆動するために設けられた上述のタイプの電気機械を有する車両によって達成される。
【0007】
加えて、本発明の目的は、電気機械用のロータを製造するための方法であって、ロータが、間に極角度αＰを有する複数の磁極と、ｎ個の軸方向に隣接するサブコアを有するロータ積層コアと、を有し、少なくとも２つのサブコアの磁極が、段階変化角度αＳＴだけ互いに対してねじれており、方法が、以下の
ａ）ロータのロータシャフトを、ロータシャフト内またはロータシャフト上に装着されたディスク内のインデックスｉを有する窪みによって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置内にクランプするステップと、
ｂ）サブコアを、ロータシャフト上にインデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）組立装置を使用して、ロータシャフトを、ロータシャフト内またはロータシャフト上に装着されたディスク内のインデックスｉ＋１を有する窪みによって画定されたインデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、インデックスｉ＋１を有する窪みが、インデックスｉを有する窪みから角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）サブコアのすべてが装着されるまでの、ステップａ）のインデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）のインデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含む、方法によって達成される。
ａ）ロータのロータシャフトを、ロータシャフト内またはロータシャフト上に装着されたディスク内のインデックスｉを有する窪みによって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置内にクランプするステップと、
ｂ）サブコアを、ロータシャフト上にインデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）組立装置を使用して、ロータシャフトを、ロータシャフト内またはロータシャフト上に装着されたディスク内のインデックスｉ＋１を有する窪みによって画定されたインデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、インデックスｉ＋１を有する窪みが、インデックスｉを有する窪みから角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）サブコアのすべてが装着されるまでの、ステップａ）のインデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）のインデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含む、方法によって達成される。
【0008】
組立装置のロックピンが、ステップｂ）の前にインデックスｉを有する窪み内に係合する場合、有利である。その結果、ロータシャフトの位置固定が特に成功する。例えば、ロックピンは、ばね荷重式または電動式であり得る。さらに、ロックピンは、円筒形状または楔形状または円錐形状を有し得る。
【0009】
提案された方策は、隣接するサブコアの正確な位置決め、したがって階段状ロータ積層コアまたはロータの製造を、技術的に簡単で柔軟な方法で達成することを可能にする。これにより、隣接するサブコアの磁極の角度オフセットを正確に維持することが可能になり、その結果、電気機械の動作中の振動および過度のノイズの発生を回避することができる。サブコアおよびロータ積層コアの製造に同一のロータ積層体を使用できることも特に有利である。これは、段階変化の変更をあまり手間をかけずに実施できることを意味し、ロータの製造における柔軟性を大幅に改善する。
【0010】
本発明のさらなる有利な構成および展開は、図と併せて考慮したとき、従属請求項および説明から明らかである。
【0011】
窪みは、ロータシャフト内またはその上に装着されたディスク内の周方向側面または端部側面上に有利に配置され得る。窪みがロータシャフト内に直接配置される場合、ロータシャフトを特に正確に定位置に固定することができるが、ディスクの場合、窪みのねじれ角の設計においてより柔軟性を提示する。ディスクは、別の目的、例えば、ロータ積層体の軸方向の固設にも使用することができる。周方向の窪みは、一般に、組立装置のロックピンが軸方向にわずかな空間しか必要としないという利点をもたらす。逆に、端部側面の窪みは、組立装置のロックピンが半径方向にわずかな空間しか必要としないという利点をもたらす。
【0012】
窪みがロータシャフトのカラー上に配置される場合、有利である。これにより、ロータシャフトの弱化を防ぐことができる。
【0013】
窪みが円筒形のボアとして設計されているか、または円錐形もしくは楔形のプロファイルを有する場合、さらに有利である。楔形のプロファイルは、ロックピンがロータシャフトを特に高精度で定位置に固定することができるという利点をもたらすが、円筒形のボアの場合、より容易に製造することができる。
【0014】
ディスクがステップａ）の前にロータシャフト上に装着され、最終のサブコアの組立て後に再びロータシャフトから取り外される場合も、特に有利である。このようにして、ディスクは複数回使用することができる。
【0015】
ディスクがロータシャフト上に形状嵌合式に装着される場合も有利である。これにより、ディスクとロータシャフトとの間の望ましくない相対回転を回避することができる。
【0016】
形状嵌合が、ロータシャフトのスプラインによって、フックスパナ用のロータシャフトの溝によって、またはフェイススパナ用のロータシャフト内の穴によって生成され、ディスクが、装着状態で上述された形状嵌合要素と相互作用する場合も、特に有利である。このようにして、いずれの場合にも存在し得、別の目的にも使用されるロータシャフトの要素を、ディスクとロータシャフトとの間の形状嵌合接続に使用することができる。例えば、その後の動作中のロータシャフト上のピニオンの形状嵌合接続のために、スプラインを使用することができる。例えば、シャフトナットの装着中の保持目的のために、フックスパナ用の溝またはフェイススパナ用の穴を使用することもできる。
【0017】
サブコアが、すべて、組立装置に対して同じ角度位置でロータシャフト上に押し付けられる場合も、有利である。これにより、サブコアの供給が簡略化され、任意選択で自動的に実行され得る。
【0018】
一般に、段階変化角度は、
－サブコアのすべてに対して同じ大きさであり得るか、または
－ｎが奇数である場合、段階変化角度の符号が軸方向を中心として変化し得るか、または
－軸方向を中心としてゼロであり得、ｎが偶数の場合、段階変化角度の符号が変化し得る。
－サブコアのすべてに対して同じ大きさであり得るか、または
－ｎが奇数である場合、段階変化角度の符号が軸方向を中心として変化し得るか、または
－軸方向を中心としてゼロであり得、ｎが偶数の場合、段階変化角度の符号が変化し得る。
【0019】
第１の実施形態の変形例は、直線的な階段状ロータの製造を可能にするが、一方、２つの他の実施形態の変形例は、矢形状またはＶ形状の階段状ロータを製造するために使用することができる。
【0020】
本発明の例示的な実施形態は、添付の概略図に例として示されている。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】半断面で概略的に示された例示的な電気機械を示す。
【図2】電気機械用の例示的なロータの斜視図を示す。
【図3】ロータシャフトを定位置に固定するための周方向に配置された窪みを有するロータシャフトの正面図を示す。
【図4】ロータシャフトを定位置に固定するための端部側面上に配置された窪みを有するロータシャフトの正面図を示す。
【図5】ロータシャフトと、ロータシャフト上に装着されておりロータシャフトを定位置に固定するための周方向に配置された窪みを有するディスクと、を有する構成の正面図を示す。
【図6】ロータシャフトと、ロータシャフト上に装着されておりロータシャフトを定位置に固定するための端部側面上に配置された窪みを有するディスクと、を有する構成の上面図を示す。
【図7】ロータ積層コアの装着中のシーケンスを概略的に示す。
【図8】提案されたタイプの電気機械を有する例示的な車両を示す。
【発明を実施するための形態】
【0022】
導入として、異なる実施形態における同一の部品には、同じ参照符号または同じ構成要素の名称が付され、必要に応じて異なるインデックスが付されることを述べる。したがって、説明に含まれる構成要素の開示は、同じ参照符号または同じ構成要素の名称を有する別の構成要素に移され得る。また、「頂部」、「底部」、「後方」、「前方」、「側面」などの説明で選択された位置を表す用語は、直接説明および図示された図に関連し、位置が変更された場合には、それに応じて新しい位置に移されるべきである。
【0023】
図１は、半断面で概略的に示された例示的な電気機械１を示している。電気機械１は、ロータ３ａの一部としてロータシャフト２ａを備え、ロータシャフト２ａは、ステータ５に対してロータ軸または回転軸Ａを中心として（転がり）軸受４ａ、４ｂによって回転可能に装着されている。具体的には、第１の軸受４ａは第１の前端板６に着座し、第２の軸受４ｂは第２の後端板７に着座する。さらに、電気機械１は、前端板６と後端板７とを接続しかつステータ５を収容する、中央ハウジング部品８を備える。この例では、前端板６、後端板７、およびハウジング部品８は、電気機械１のハウジング９を形成する。ステータ５は、複数のステータ積層体を有する詳細には図示されていないステータ積層コア１０と、その中に配置されたステータ巻線１１と、を備える。
【0024】
ロータ３ａは、互いに軸方向に積み重ねられたｎ個のサブコアＳＰ１．．ＳＰ５を備えるロータ積層コア１２を備え、ｎは自然数であり、具体例ではｎ＝５である。サブコアＳＰ１．．ＳＰ５は各々、互いに軸方向に積み重ねられておりこの例ではロータシャフト２ａ上に装着された任意選択の端部ディスク１４ａ、１４ｂによって軸方向に固設された、複数のロータ積層体１３を備える。ロータ積層コア１２はまた、ロータシャフト２ａのシャフトショルダおよび／またはロータシャフト２ａ上にねじ込まれたシャフトナットによって軸方向に固設され得る。加えて、ロータ積層コア１２は、サブコアＳＰ１．．ＳＰ５内に配置されたロータ磁石１５を有する。最後に、図１では、端部ディスク１４ｂ内に窪みＶが設けられているが、その重要性については以下で詳細に説明する。
【0025】
図２は、別の例示的なロータ３ｂを斜視図で示している。この例では、ロータ３ｂは、互いに軸方向に積み重ねられておりかつ各々が段階変化角度αＳＴだけ互いに対してねじれている、ｎ＝６個のサブコアＳＰ１．．ＳＰ６を有する。したがって、サブコアＳＰ１．．ＳＰ６における磁極Ｐ１、Ｐ２は、各々異なる角度位置にあり、その結果、階段状ロータ３ｂが得られる。いずれの場合も、サブコアＳＰ１．．ＳＰ６の磁極Ｐ１、Ｐ２間には極角度αＰが存在する。例えば、磁極Ｐ１はＮ極Ｎである一方、磁極Ｐ２はＳ極Ｓである。磁石１５は図２には明示されていない。代わりに、図２は、完成したロータ３ｂにおいて磁石１５が中に配置される凹部１６ａ．．１６ｃを示している。ロータ３ｂは直線的に階段状になっているが、図２に点線で示すように、矢形状の段階変化も考えられ得る。
【0026】
ロータシャフト２ｂ上、具体的にはシャフトショルダ内またはシャフトカラー１７内には、式を満たす互いに角距離α１，２にある窪みＶ１、Ｖ２が配置されている。
∝１，２＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
式中、ｋは、偶数である。
∝１，２＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
式中、ｋは、偶数である。
【0027】
窪みＶ１、Ｖ２は、ロータ積層コア１２の装着中にロータシャフト２ｂを定位置に固定するために使用される（この点については図７も参照されたい）。図２の窪みＶ１、Ｖ２の設計は単なる一例であり、他の設計も可能である。
【0028】
この目的のために、図３は、この例では楔形断面を有する軸方向に延びる溝によって形成された周方向に配置された窪みＶ１、Ｖ２を有するロータシャフト２ｃの正面図を示している。ロータシャフト２ｃを定位置に固定するために、例えば、ばね荷重ロックピン１８ａが窪みＶ１、Ｖ２内に係合またはラッチし得る。窪みＶ１、Ｖ２に加えて、ロータシャフト２ｃは、例えばシャフトナット（図示せず）をロータシャフト２ｃ上に装着するときにロータシャフト２ｃを保持できるようにするために、フックスパナ用の任意選択の凹部１９も有する。
【0029】
図４は、図３に示すロータシャフト２ｃとよく似た別のロータシャフト２ｄを示している。これに対して、シャフトカラー１７ｂ内には、ロータシャフト２ｄを固定するための窪みＶ１、Ｖ２が周方向ではなく端部側面上に配置されている。加えて、ロータシャフト２ｄは、フェイススパナ用の任意選択の凹部２０を有し、凹部はまた、シャフトナットの装着を容易にするのに役立つ。
【0030】
図５は、ディスク２１ａが上に装着されたロータシャフト２ｅの構成を示している。この例では、ロータシャフト２ｅを定位置に固定するための窪みＶ１、Ｖ２はディスク２１ａ上に配置されている。この場合、ディスク２１ａが、フックスパナ用の凹部１９内に係合するかまたは凹部１９と相互作用し、よってロータシャフト２ｅに対する定位置へのディスク２１ａの形状嵌合固定を確実にする、延在部２２ａを有すると有利である。ディスク２１ａは、ロータシャフト２ｅ上に恒久的に装着されてもよいし、ロータ積層コア１２の装着中に一時的にのみロータシャフト２ｅ上に装着されてもよい。
【0031】
図６は、ディスク２１ｂが上に装着されたロータシャフト２ｆのさらなる構成を上面図で示している。この例では、ロータシャフト２ｆを定位置に固定するための窪みＶ１、Ｖ２もディスク２１ｂ内に配置されているが、図５とは異なり、それらは端部側面上に配置されている。加えて、窪みＶ１、Ｖ２は楔形ではなく、むしろ円筒形のボアの形態である。ディスク２１ｂは、今度は、フェイススパナ用の凹部２０内に係合するか、またはそれと相互作用し、よってロータシャフト２ｆに対する定位置へのディスク２１ｂの形状嵌合固定を確実にする、延在部２２ｂを有する場合、有利である。ディスク２１ｂは、今度は、ロータシャフト２ｆ上に恒久的に取り付けられてもよいし、ロータ積層コア１２の装着中にロータシャフト２ｆ上に一時的にのみ装着されてもよい。
【0032】
【0033】
図７は、ロータ積層コア１２の装着中のシーケンスを概略的に示している。具体的には、図７は、ロータシャフト２がそれによってクランプされる２つのクランプジョー２４ａ、２４ｂを有する組立装置２３を示している。また、４つのサブコアＳＰ１．．ＳＰ４が図７に示されている。
【0034】
ロータ３ａ、３ｂを製造するための方法は、以下の
ａ）ロータ３ａ、３ｂのロータシャフト２、２ａ．．２ｆを、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ内またはロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上に装着されたディスク１４ｂ、２１ａ、２１ｂ内のインデックスｉを有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２によって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置２３内にクランプするステップと、
ｂ）サブコアＳＰ１．．ＳＰ６を、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上にインデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）組立装置２３を使用して、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆを、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ内またはロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上に装着されたディスク１４ｂ、２１ａ、２１ｂ内のインデックスｉ＋１を有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２によって画定されたインデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、インデックスｉ＋１を有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２が、インデックスｉを有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）サブコアＳＰ１．．ＳＰ６のすべてが装着されるまでの、ステップａ）のインデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）のインデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含み得る。
ａ）ロータ３ａ、３ｂのロータシャフト２、２ａ．．２ｆを、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ内またはロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上に装着されたディスク１４ｂ、２１ａ、２１ｂ内のインデックスｉを有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２によって画定されたインデックスｉによる角度位置で組立装置２３内にクランプするステップと、
ｂ）サブコアＳＰ１．．ＳＰ６を、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上にインデックスｉをもって装着するステップと、
ｃ）組立装置２３を使用して、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆを、ロータシャフト２、２ａ．．２ｆ内またはロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上に装着されたディスク１４ｂ、２１ａ、２１ｂ内のインデックスｉ＋１を有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２によって画定されたインデックスｉ＋１による角度位置に回転させるステップであって、インデックスｉ＋１を有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２が、インデックスｉを有する窪みＶ、Ｖ１、Ｖ２から角距離
∝ｉ，ｉ＋１＝ｋ・∝ｐ＋∝ＳＴ
だけ離間しており、
式中、ｋが、偶数である、回転させるステップと、
ｄ）サブコアＳＰ１．．ＳＰ６のすべてが装着されるまでの、ステップａ）のインデックスｉ＝１によって開始し、ステップｂ）のインデックスｉ＝ｎによって終了する、昇順のインデックスｉによりステップｂ）およびｃ）を再帰的に繰り返すステップと、
を含み得る。
【0035】
ロータシャフト２、２ａ．．２ｆの定位置への確実な固定を保証するために、組立装置２３のロックピン１８ａ．．１８ｃが、図７のロックピン１８ｃに示すように、ステップｂ）の前に、インデックスｉを有する窪みＶ１、Ｖ２内に係合するようにされ得る。例えば、ロックピン１８ｃは、ばね荷重式または電動式であり得る。さらに、ロックピン１８ｃは、円筒形状または楔形状または円錐形状を有し得る。
【0036】
提案された方策により、隣接するサブコアＳＰ１．．ＳＰ６の磁極Ｐ１、Ｐ２のオフセットを段階変化角度αＳＴだけ正確に維持することが可能となり、その結果、電気機械１の動作中の振動および過度のノイズの発生を回避することができる。また、サブコアＳＰ１．．ＳＰ６およびロータ積層コア１２の製造に同一のロータ積層体１３を使用できることも特に有利である。
【0037】
有利には、サブコアＳＰ１．．ＳＰ４は、すべて、組立装置２３に対して同じ角度位置でロータシャフト２上に押し付けられる。これにより、サブコアＳＰ１．．ＳＰ４の供給が簡略化され、任意選択で自動的に実行され得る。
【0038】
１つの実施形態の変形例では、ロータ積層コアの装着後、ディスク１４ｂ、２１ａ、２１ｂがロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上に残るようにされ得る。これは、例えば、電気機械が動作しているときでもロータ積層コア１２を軸方向に固設するように意図されたディスク１４ｂに当てはまる。しかしながら、ディスク２１ａ、２１ｂはステップａ）の前にロータシャフト２、２ａ．．２ｆ上（のみ）に装着され、最終のサブコアＳＰ１．．ＳＰ６の装着後にロータシャフト２、２ａ．．２ｆから再度取り外されることも考えられる。このようにして、ディスク２１ａ、２１ｂを複数回使用してもよい。
【0039】
一般に、段階変化角度αＳＴは、例えば図２の場合のように、サブコアＳＰ１．．ＳＰ６のすべてに対して同じ大きさであり得る。この実施形態の変形例は、直線的な階段状ロータ３ｂの製造を可能にする。また、段階変化角度αＳＴが軸方向を中心としてゼロであり、ｎが偶数であるときにその符号が変化することも考えられ、その結果、矢形状の階段状ロータ３ｂが製造され得る。図２では、このような実施形態が点線で示されている。最後に、ｎが奇数である場合、段階変化角度αＳＴの符号が軸方向を中心として変化することも考えられる。これにより、同様に、矢形状の階段状ロータ３ｂが製造されるが、この場合ｎは奇数であるため、中心に同じ角度位置を有するサブコアＳＰ３、ＳＰ４は存在しない。
【0040】
最後に、図８は、車両２５内に設置された電気機械１を示している。車両２５は、２つの車軸を有し、２つの車軸のうちの一方が駆動される。具体的には、電気機械１は、任意選択のギヤボックス２６を介して後車軸または前車軸の半車軸２７に接続されている。最後に、被駆動車輪２８が半車軸２７上に装着されている。電気機械１、ギヤボックス２６、および半車軸２７は、車両２５のドライブトレインの一部である。車両２５の駆動は、電気機械１によって少なくとも部分的または一時的に実行される。これは、電気機械１が車両２５の唯一の駆動装置として機能してもよいし、例えば内燃機関（ハイブリッド駆動装置）とともに提供されてもよいことを意味する。
【0041】
結論として、保護の範囲は特許請求の範囲によって決定されるということが強調される。しかしながら、明細書および図面は、特許請求の範囲を解釈するために使用されるべきである。図に含まれる特徴は、必要に応じて互いに交換され、組み合わせられ得る。特に、図示されている装置は、実際には図示されているよりもさらに多いまたはさらに少ない構成部品を備え得ることも強調される。場合によっては、図示されている装置またはそれらの構成部品はまた、一定の縮尺ではなく、かつ／または拡大された縮尺で、かつ／または縮小された縮尺で図示され得る。
【符号の説明】
【0042】
１ 電気機械
２、２ａ．．２ｆ ロータシャフト
３ａ、３ｂ ロータ
４ａ、４ｂ 軸受
５ ステータ
６ 第１の端板
７ 第２の端板
８ ステータハウジング
９ 機械ハウジング
１０ ステータ積層コア
１１ ステータ巻線
１２ ロータ積層コア
１３ ロータ積層体
１４ａ、１４ｂ 端部ディスク
１５ ロータ磁石
１６ａ．．１６ｃ ロータ磁石用の凹部
１７、１７ａ、１７ｄ シャフトショルダ／シャフトカラー
１８ａ．．１８ｃ ロックピン
１９ フックスパナ用の凹部
２０ フェイススパナ用の凹部
２１ａ、２１ｂ （ラッチ）ディスク
２２ａ、２２ｂ 延在部
２３ 組立装置
２４ａ、２４ｂ クランプジョー
２５ 車両
２６ ギヤボックス
２７ 半車軸
２８ 車輪
Ａ ロータ軸
Ｎ Ｎ極
Ｐ１、Ｐ２ 磁極
Ｓ Ｓ極
ＳＰ１．．ＳＰ６ サブコア
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２ 窪み
αＳＴ 段階変化角度
αＰ 極角度
α１，２ 窪み間の角距離
２、２ａ．．２ｆ ロータシャフト
３ａ、３ｂ ロータ
４ａ、４ｂ 軸受
５ ステータ
６ 第１の端板
７ 第２の端板
８ ステータハウジング
９ 機械ハウジング
１０ ステータ積層コア
１１ ステータ巻線
１２ ロータ積層コア
１３ ロータ積層体
１４ａ、１４ｂ 端部ディスク
１５ ロータ磁石
１６ａ．．１６ｃ ロータ磁石用の凹部
１７、１７ａ、１７ｄ シャフトショルダ／シャフトカラー
１８ａ．．１８ｃ ロックピン
１９ フックスパナ用の凹部
２０ フェイススパナ用の凹部
２１ａ、２１ｂ （ラッチ）ディスク
２２ａ、２２ｂ 延在部
２３ 組立装置
２４ａ、２４ｂ クランプジョー
２５ 車両
２６ ギヤボックス
２７ 半車軸
２８ 車輪
Ａ ロータ軸
Ｎ Ｎ極
Ｐ１、Ｐ２ 磁極
Ｓ Ｓ極
ＳＰ１．．ＳＰ６ サブコア
Ｖ、Ｖ１、Ｖ２ 窪み
αＳＴ 段階変化角度
αＰ 極角度
α１，２ 窪み間の角距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】