特表 2024-544699 電気モータのロータを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-03

(54)【発明の名称】電気モータのロータを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20241126BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024534210

(86)(22)【出願日】2022-11-15

(85)【翻訳文提出日】2024-07-05

(86)【国際出願番号】 EP2022081959

(87)【国際公開番号】W WO2023104446

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】102021213955.8

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ティム マーレ

(72)【発明者】

【氏名】ペーター セーヴァー

【テーマコード（参考）】

5H601

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA23

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601GA02

5H601GA24

5H601GA32

5H601GC12

5H601GC25

5H601KK21

5H622CA02

5H622CA07

5H622CA10

5H622CB05

5H622PP19

(57)【要約】

本発明は、ロータ軸（３）に配置されている積層コア（４）を備える、電気モータ（２）のロータ（１）を製造する方法に関し、この方法において、・磁石ポケット（６）と、磁石ポケット（６）内に配置されている磁石（７）とを備える、周方向（５）において相対的に回動させられている少なくとも２つの積層コア（４）をロータ軸（３）に配置し、・軸線方向（８）において、２つの積層コア（４）の間に、少なくとも１つの開口（１０）を備える少なくとも１つの有孔ディスク（９）を、開口（１０）が、有孔ディスク（９）に接する２つの積層コア（４）の２つの磁石ポケット（６）に重畳し、２つの磁石ポケット（６）を連結するように配置し、・磁石ポケット（６）と磁石（７）との間の中間空間を、開口（１０）を通って流れる、硬化する封止材料（１１）で充填する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータ軸（３）に配置されている積層コア（４）を備える、電気モータ（２）のロータ（１）を製造する方法であって、
周方向（５）において相対的に回動させられている少なくとも２つの積層コア（４）であって、磁石ポケット（６）と、前記磁石ポケット（６）内に配置されている磁石（７）とを備える積層コア（４）を、前記ロータ軸（３）に配置し、
軸線方向（８）において、２つの積層コア（４）の間に、少なくとも１つの開口（１０）を備える少なくとも１つの有孔ディスク（９）を、前記開口（１０）が、前記有孔ディスク（９）に接する２つの積層コア（４）の２つの磁石ポケット（６）に重畳し、前記２つの磁石ポケット（６）を結合するように配置し、
前記磁石ポケット（６）と前記磁石（７）との間の中間空間を、前記開口（１０）を通って流れる、硬化する封止材料（１１）で充填する、
方法。

【請求項2】

封止材料（１１）としてエポキシ樹脂を使用する、
請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記有孔ディスク（９）を、個々の薄板ディスク（１４）から作製する、
請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

約０．２ｍｍの厚さｄを有する薄板ディスク（１４）を使用する、
請求項３記載の方法。

【請求項5】

隣接する２つの磁石（７）を軸線方向（８）において固定するウェブ（１５）またはカンチレバーアーム（１６）が少なくとも１つの開口（１０）を通って延在する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

少なくとも１つの磁石（７）を、対応する磁石ポケット（６）内へ形状結合的に挿入する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか１項記載の方法にしたがって製造されている、
電気モータ（２）用のロータ（１）。

【請求項8】

請求項７記載のロータ（１）を備える、
電気モータ（２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータ軸に配置されている積層コアを備える、電気モータのロータを製造する方法に関する。本発明はさらに、この方法によって製造されたロータと、このようなロータを備える電気モータとに関する。

【0002】

独国特許出願公開第１０２０１７２１４３０９号明細書から、電気機械用のロータが公知であり、このロータは、ロータの軸線方向において相前後して配置されている複数の磁石ポケットを有する少なくとも１つの積層コアを備え、この磁石ポケット内には各磁石が収容されており、これらの磁石は、硬化した封止材料によって磁石ポケット内に固定されている。この文献では、磁石ポケットは、積層コア内に形成されている少なくとも１つの分配システムを介して互いに流体接続されており、この分配システムは、磁石ポケット毎に、各磁石ポケットに流体接続されている少なくとも１つの流体通路を有している。分配システムは、これらの充填通路に共通の、分配システムに流体接続されている少なくとも１つの分配通路を有しており、硬化した封止材料は、磁石ポケットから磁石ポケットへと連続的にこの分配システムを通って延在し、これによってロータを固定している。

【0003】

ロータの磁石ポケットにおける磁石の固定のために、ならびにロータの積層コアへの磁石の熱結合を改善するために、ロータの磁石ポケットへ注入される硬化可能な封止材料が使用されることが多い。この封止材料は、個々の積層コア（スタック）から成るロータ全体を通流する。これらの積層コアは、３つ組のトルクに基づいて、相対的に回動させられている。封止材料がロータ全体を通流することができるようにするために、いわゆるスキュー角（傾斜角）を考慮して、個々の磁石ポケットの相応する大きさの横断面重畳が必要になり、このことは、相応する大きさの磁石ポケットを生じさせることにもなり、これらの磁石ポケットも、電気モータ全体のトルク密度を低減させるので、望ましくない。

【0004】

したがって本発明の課題は、従来技術から公知の欠点を克服することができる、ロータを製造する方法を提供することである。

【0005】

上述の課題は、本発明に相応に、独立請求項１の対象によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の対象である。

【0006】

本発明は、ロータ軸に配置されている積層コアにおいて、実質的に軸線方向において連続する貫通部を提供するという大まかな思想に基づいており、この貫通部を通じて、一方の端面から他方の端面まで封止材料、たとえばエポキシ樹脂を圧入し、これによってロータと、ロータの磁石ポケット内に位置する磁石とを固定することができる。ロータ軸に配置されている積層コアを備える、電気モータのロータを製造する、本発明による方法では、磁石ポケットと、磁石ポケット内に配置されている磁石とを備える、周方向において相対的に回動させられている少なくとも２つの積層コアをロータ軸に配置し、かつ軸線方向において、これら２つの積層コアの間に、少なくとも１つの開口を備える少なくとも１つの有孔ディスクを、この開口が、有孔ディスクに相対して接する２つの積層コアの２つの磁石ポケットを互いに連結するように配置する。これによって、第１の積層コアの磁石ポケットが有孔ディスク内の開口と重畳し、これが同様に、第２の積層コアの磁石ポケットと重畳する。次いで、磁石ポケットと磁石との間の中間空間が封止材料、たとえばエポキシ樹脂で充填され、このとき封止材料は開口を通って流れ、好ましくはロータの一方の端面から、複数の磁石ポケットもしくは有孔ディスクの開口を通って、ロータの他方の端面まで圧入される。これによって個々の磁石ポケットを十分に小さく形成することができ、これによって電気モータの比較的高いトルク密度を保証することができる。さらに、対応する積層コアに対する磁石の改善された熱結合が可能になる。

【0007】

好適には、封止材料としてエポキシ樹脂が使用される。このようなエポキシ樹脂は、一方では、各磁石を磁石ポケット内に保持することができ、かつ硬化した状態において、個々の積層コアが相対的にもしくは有孔ディスクに対して回動することを阻止することもできる。ここで、エポキシ樹脂は、良好な熱伝導体であると同時に電気絶縁性である。

【0008】

本発明による方法の有利な発展形態では、有孔ディスクを、個々の薄板ディスクから作製する。この際、有孔ディスクを製造するための薄板ディスクは、積層コア用の薄板ディスクと同じ材料から形成されていてもよい。ここで、特に、約０．２ｍｍの軸線方向の厚さｄを有する薄板ディスクを使用することができ、これによって、有孔ディスクの軸線方向の延在に関してとりわけ微細な調整が可能になる。積層コアに対してだけでなく、有孔ディスクに対しても電磁鋼板を使用することによっても、電気モータのトルク密度を高めることができる。

【0009】

本発明による方法のさらなる有利な実施形態では、有孔ディスクの少なくとも１つの開口を通って、隣接する２つの磁石を軸線方向において固定するウェブが延在している。有孔ディスクに設けられている開口は、実質的に、封止材料のための貫通開口として用いられ、開口を横切るウェブは、さらに、各有孔ディスクに接する２つの磁石の、それらの磁石ポケットにおける軸線方向固定も生じさせる。開口を横切るこのようなウェブもしくは横方向ウェブは、有孔ディスクの補強のためにも、ひいては有孔ディスクの剛性を高めるためにも役立ち、これによって有孔ディスクの取扱いが改善される。さらに、このようなウェブを介して、必要な封止材料の量を減らすこともできる。ここで、開口を横切るウェブが開口を完全に横断する必要はなく、単に、開口内に突入するカンチレバーアームとして形成されていてもよいことが自明である。このようなカンチレバーアームによっても既に、隣接する２つの磁石の軸線方向固定が得られる。

【0010】

好適には、少なくとも１つの磁石が、対応する磁石ポケット内へ形状結合的に挿入される。電気モータ全体の可能な限り高いトルク密度を達成できるようにするために、磁石ポケットを可能な限り完全に磁石で満たすことが望ましい。さらに、磁石と、対応する磁石ポケットとの間の形状結合的な結合によって、封止材料を用いなくても、磁石ポケット内での各磁石の固定が既に達成され得る。

【0011】

本発明は、さらに、先行する段落に記載された方法に相応して、電気モータ用のロータを製造するという大まかな思想に基づいている。このようなロータは、高いトルク密度、ひいては高い出力ならびに個々の積層コア同士の確実な固定という点において優れている。

【0012】

本発明はさらに、電気モータにこのようなロータを装備するという大まかな思想に基づいている。したがって、ロータに関して説明した利点を、電気モータにも転用することができる。

【0013】

本発明のさらなる重要な特徴および利点は、従属請求項、図面および図面に基づく対応する図説から明らかになる。

【0014】

上述した特徴および後述する特徴が、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ挙げられた組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせにおいても、または単独でも使用可能であることが自明である。

【0015】

本発明の好適な実施例を図面に示し、以降の明細書において詳しく説明する。なお、同じ参照符号は、同じ構成要素または類似の構成要素または同じ機能を有する構成要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による方法に相応に製造されたロータを示す概略断面図である。

【図2】封止材料の流路を有する開口の領域における有孔ディスクの一部を示す概略図である。

【図3】積層コアを、積層コアの磁石ポケット内に配置されている磁石と、有孔ディスクと共に示す概略端面図である。

【図4】有孔ディスクの一部を示す概略図である。

【0017】

図１に相応に、電気モータ２の本発明によるロータ１は、ロータ軸３に配置されている積層コア４を有している。これらは、高いトルク密度を達成することができるようにするために、周方向において相対的に回動させられている。これらの積層コア４のそれぞれは、磁石ポケット６（図４も参照）を有しており、これらの磁石ポケット６内には、対応する磁石７が配置されている。軸線方向８において、隣接する２つの積層コア４の間には、本発明に相応に、少なくとも１つの開口１０を備える有孔ディスク９（図２～図４も参照）が配置されており、有孔ディスク９は、有孔ディスク９の開口１０が隣接する２つの磁石ポケット６を互いに連結するように、２つの積層コア４の間に配置されている。これによって、開口１０は、たとえば、図１に関して、各有孔ディスク９の右側に配置されている積層コア４の磁石ポケット６および各有孔ディスク９の左側に配置されている積層コア４の磁石ポケット６と重畳する。ここで、個々の積層コア４の磁石ポケット６が周方向において回動させられているにもかかわらず、個々の積層コア４の間の安定的な結合を達成することができるようにするために、個々の磁石ポケット６と、個々の磁石ポケット６内に配置されている磁石７との間の中間空間が、封止材料１１、たとえばエポキシ樹脂で封止され、ここで封止材料１１は、たとえば、ロータ１の反対側にある箇所１３で再び流出するまで、箇所１２（図１を参照）において中間空間内に圧入される。したがって、個々の開口１０は、封止材料１１用の貫通通路である。

【0018】

さらに、有孔ディスク９（図２を参照）が、個々の薄板ディスク１４から作製されていてもよく、これらの薄板ディスク１４は、好ましくは、積層コア４と同じ材料、たとえば電磁鋼板から形成されている。ここで、各薄板ディスク１４の厚さｄは、たとえば０．２ｍｍであってもよい。

【0019】

さらに、これらの開口１０のうちの少なくとも１つの開口１０を通って、ウェブ１５が延在していてもよく、ウェブ１５は、各開口１０を完全に横切って（図４を参照）、開口１０の、相対している面を互いに結合しているか、または単にカンチレバーアーム１６の様式で（図２を参照）開口１０内に係合している。このようなウェブ１５またはカンチレバーアーム１６は、この場合、軸線方向において隣接する２つの磁石ポケット６内に配置されている磁石７に対する軸線方向固定部である。

【0020】

ここで、これらの磁石７のうちの少なくとも１つの磁石７を、対応する磁石ポケット６内に形状結合的に挿入することができ、これによって封止材料１１で充填されるべき中間空間が減り、これによって電気モータ２のトルク密度もしくは出力密度を高めることができる。

【0021】

とりわけ、設けられている有孔ディスク９によって、個々の積層コア４同士の確実な固定を保証することができる。

【0022】

再度、図３を観察すると、図３において、中間空間の封止の際に、封止材料１１がまず第１の磁石ポケット６ａを通って有孔ディスク９内の開口１０を介して第２の磁石ポケット６ｂ内へ流入し、これによって、有孔ディスク９にそれぞれ隣接して配置されている積層コア４を有孔ディスク９に固定することが見てとれる。図３では、見易くするために、積層コア４は図示されていない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】