(57)【要約】  回動軸線を中心に互いに可動に支承されている、アウタボディとインナボディとを備える電気機械式のエネルギコンバータにおいて、本発明に係るアウタボディは、環状の構造部材と、永久磁石と、同心的に構造部材に収容されている支持リングとを有している。支持リングは、永久磁石を収容するための切抜きを有しており、切抜きは、回動軸線の半径に対して平行に延びている、画成面を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動軸線（１０５）を中心に互いに可動に支承されている、アウタボディ（１００）とインナボディとを備えた電気機械式のエネルギコンバータのアウタボディ（１００）において、該アウタボディ（１００）は、
−環状の構造部材（１１０）と、
−永久磁石（１５５）と、
−前記構造部材（１１０）内に同心的に収容されている支持リング（１５０）とを備え、
−前記支持リング（１５０）は、前記永久磁石（１５５）を収容するための切抜き（３１０）を有し、該切抜き（３１０）は、前記回動軸線（１０５）の半径に対して平行に延びている画成面（３３０）を持っていることを特徴とする、アウタボディ。
【請求項２】
前記構造部材（１１０）は、半径方向外方に前記永久磁石（１５５）を支承するための半径方向の内面（１４５）を有しており、前記構造部材（１１０）の内面（１４５）は、前記回動軸線（１０５）の半径に対して垂直に延びていることを特徴とする、請求項１記載のアウタボディ。
【請求項３】
前記永久磁石（１５５）は直方体形であり、最大の側面は、前記回動軸線（１０５）の半径に対して垂直に延びていることを特徴とする、請求項２記載のアウタボディ。
【請求項４】
前記永久磁石（１５５）はランタノイドを含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載のアウタボディ。
【請求項５】
前記支持リング（１５０）及び前記構造部材（１１０）は、前記回動軸線（１０５）を中心とする相対的な回動を防止するために、互いに係合する半径方向の部材（１３５，１６０）を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載のアウタボディ。
【請求項６】
前記支持リング（１５０）は、前記切抜き（３１０）の領域に、半径方向内方に前記永久磁石（１５５）を支承するための保持部（３４０）を有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載のアウタボディ。
【請求項７】
前記構造部材（１１０）を軸線方向に閉鎖するための閉鎖部材を備えており、前記構造部材は底部（１１５）を有してポット状に形成されており、前記支持リング（１５０）は、前記構造部材の底部（１１５）及び前記閉鎖部材の内面において、軸線方向に支承されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載のアウタボディ。
【請求項８】
アウタボディ（１００）を組み立てるための方法（４００）において、
−環状の構造部材（１１０）と、永久磁石（１５５）と、回動軸線（１０５）を中心に同心的に前記構造部材（１１０）に収容されるように形成されている支持リング（１５０）とを用意するステップ（４２０）であって、前記支持リング（１５０）は、前記永久磁石（１５５）を収容するための切抜き（３１０）を有し、該切抜き（３１０）は、前記回動軸線（１０５）の半径に対して平行に延びている画成面（３３０）を有する、ステップと、
−前記永久磁石（１５５）を前記支持リング（１５０）内に半径方向に挿入するステップ（４３０）と、
−前記支持リング（１５０）を前記構造部材（１１０）内に軸線方向において供給するするステップ（４４０）とを含む、
ことを特徴とする、アウタボディを組み立てるための方法。
【請求項９】
前記支持リング（１５０）は、前記永久磁石（１５５）の挿入時に、重力に対してほぼ垂直に配向されていることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記構造部材（１１０）を閉鎖部材でもって軸線方向において閉鎖するステップ（４５０）をさらに含み、前記構造部材（１１０）は底部（１１５）を備えてポット状に形成されており、前記支持リング（１５０）は、前記構造部材（１１０）の底部（１１５）と、前記閉鎖部材の内面との間で軸線方向に支承されていることを特徴とする、請求項８又は９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気モータの形式において電流を回動運動に、又はジェネレータの形式において回動運動を電流に変換する電磁的なエネルギコンバータは、一般的に、回動軸線に関して互いに可動に配置されている２つのボディを有する。観察者に対して停止しているボディは、ステータと称呼され、可動なボディはロータと称呼される。ステータはいわゆる磁極ポットを有していることがよくある。この磁極ポットにおいて複数の永久磁石が半径方向の内面に分配されている。ステータに対して対応しているロータは、永久磁石と電磁的に協働する複数の電磁石を有する。永久磁石は、磁極ポットにおいて一般的には接着され、択一的に又は付加的に弾性部材によって緊締される。弾性部材は、例えば隣接する永久磁石間で周方向に互いに作用し、磁極ポットに係止するばねクランプである。
【０００２】
接着が、例えば製造の理由又は耐負荷性の技術的な理由から使用の対象にならない場合、ばねクランプによる永久磁石の固定は、永久磁石の寸法及び永久磁石の間隔が、実際に使用可能な所定の値を下回っていると、問題を生じることがある。
【０００３】
発明の開示
本発明の目的は、永久磁石の改良された固定を実現する電磁的なエネルギコンバータのためのステータを提供することである。本発明の別の目的は、ステータを組み立てるための方法を提供することである。
【０００４】
本発明は上記目的を、請求項１の特徴を備えた装置及び請求項７の特徴を備えた方法により達成する。従属請求項は、有利な構成を提供する。
【０００５】
回動軸線を中心に互いに可動に支承されているアウタボディ及びインナボディを備えた電気機械式のエネルギコンバータにおいて、本発明に係るアウタボディは、環状の構造部材、永久磁石、及び構造部材内に同心的に収容されている支持リングを有する。この支持リングは、永久磁石を収容するための切抜きを有し、この切抜きは、回動軸線の半径に対して平行に延びている画成面を有する。
【０００６】
画成面により、例えば電気機械式のエネルギコンバータの運転時に発生することがある、永久磁石と支持リングとの間の有利な力を伝達することができるので、接着剤及び／又は個別のばね部材による永久磁石の取付けは必要ではない。これにより、アウタボディの製造は簡略化することができる、かつ／又は電気機械式のエネルギコンバータの運転確実性を高めることができる。
【０００７】
永久磁石は、回動軸線を含む平面において延びている面により画成されていてよい。この構成において、永久磁石は回動軸線を中心に湾曲して構成されていてよい。他の構成において、永久磁石を画成する面は、回動軸線に対して平行に延びるが、この回動軸線を含まない平面に延びている。この構成において永久磁石は湾曲されていなくてよく、つまり永久磁石は、例えば直方体形に形成されていることにより、単に平坦な面だけを実質的に有していてよい。２つの構成において、永久磁石の面は、支持リングの画成面に当接していて、支持リングの画成面は、回動軸線に対して平行な平面において延びている。
【０００８】
有利には、構造部材は、半径方向外方に永久磁石を支承するための半径方向の内面を有している。この構成において構造部材の内面は、回動軸線の半径に対して垂直に延びている。構造部材の半径方向の内面のこのような少なくとも部分的に多角形の構成により、永久磁石の形状接続による支承、及び支持リングの回動防止が付与されていてよい。さらに、永久磁石若しくは支持リングと構造部材との間の大きな面による力伝達は、上述の形式で行われるので、永久磁石、支持リング及び／又は構造部材の損壊に繋がることがある局地的に高い負荷を掛けられる支承面は回避することができる。構造部材は、永久磁石のための磁性閉鎖部材（Schulusselement）として構成されていてよく、永久磁石に対する上記面接触は、有利には磁界の伝達を促進する。
【０００９】
永久磁石は、構造部材の平坦な半径方向の内面との係合のための、平坦な半径方向の外面を有していてよい。この構成において、永久磁石は均一な厚さを有していてよく、特に直方体形であってよい。直方体形は、永久磁石のための標準形であるので、廉価な標準永久磁石を使用することができる。
【００１０】
永久磁石は、ランタノイド（「希土類」）を含んでいてよい。ランタノイド、特にネオジム及び／又はサマリウムとの化合物から、特に出力の高い永久磁石を製造することができる。上記高出力磁石は、極めてコンパクトに寸法設定することができ、特に半径方向に相対的に肉薄であってよい。構造部材に対する永久磁石の本発明に係る固定は、ばね部材、クリップ留め又はリベット留めによる永久磁石の固定が、係合面が少ないという構成に基づき困難であるので、肉薄の永久磁石において特に有利に使用することができる。
【００１１】
支持リング及び構造部材は、回動軸線を中心とした相対的な回動に抗して互いに係合する半径方向の部材を有していてよい。上記半径方向の部材は、例えば半径方向に延びるノーズ、及びこのノーズに対応する溝を有していてよい。これにより、支持リングが回動しないようにする付加的な固定部を構造部材に得ることができる。さらに、互いに係合する半径方向の部材により、構造部材内への支持リングの軸線方向の導入を容易にすることができる。
【００１２】
支持リングは切抜きの領域に、半径方向内方において永久磁石を支承するための保持部を有していてよい。電磁的なエネルギコンバータの組立て及び／又は運転中に、構造部材内に永久磁石が滑落することは、保持部により有利には防ぐことができる。アウタボディは、構造部材の閉鎖のための軸線方向の閉鎖部材を有していてよい。この構成において、構造部材は、ポット状に底部を有して形成されており、支持リングは、構造部材の底部及び閉鎖部材の内面に軸線方向において支承されている。両軸線方向、両半径方向及び両周方向において係止されている永久磁石を有する上述のように形成されているアウタボディは、簡単かつ迅速に組立て可能であってよい。
【００１３】
アウタボディを組み立てるための方法は、環状の構造部材、永久磁石、及び回動軸線を中心に同心的に構造部材内に収容されるように形成されている支持リングを提供するステップを有する。この構成において、支持リングは、永久磁石を収容するための切抜きを有し、この切抜きは、回動軸線の半径に対して平行に延びている画成面を有している。
【００１４】
本発明に係る方法は、アウタボディの部材を簡単かつ効果的に組み合わせることができる、少ない単純なステップだけを有している。本発明に係る複数のアウタボディの大量生産は、簡単に手動により、機械により又はこれらの組合せにおいて実施することができる。
【００１５】
永久磁石の挿入時に、支持リングは、重力に対してほぼ垂直に配向されていてよいので、永久磁石は重力に対して垂直に挿入される。組立て中に支持リングにおいて永久磁石を一時的に位置固定するための補助装置の使用は、これにより簡略にすることができるか、若しくは回避することができる。
【００１６】
さらに本発明に係る方法は、閉鎖部材において構造部材を軸線方向に閉鎖するステップを有していてよい。この構成において、構造部材はポット状に底部を有して形成されており、支持リングは、構造部材の底部と、閉鎖部材の内面との間において軸線方向に支承されている。このステップに先行して、エネルギコンバータのインナボディの導入を実施することができるので、上記ステップにより、アウタボディの組立ても、エネルギコンバータの組立ても完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電気モータのステータを示す図である。
【図２】図１に示したステータの詳細図である。
【図３】図１，２に示すステータの別の詳細図である。
【図４】図１〜３に示したステータを組み立てるための方法を示す図である。
【００１８】
以下に、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
実施の形態の詳細な説明
図１に、電気モータのステータ１００を斜視的にかつ部分的に透明にして示す。電気機械的なエネルギコンバータの可能な実施の形態としての電気モータは、スタータ１００の形式のアウタボディと、図１の記載においてはロータであるインナボディ（図示せず）とを有している。
【００２０】
回動軸線１０５に沿って、底部１１５とフランジ１２０とを備えた磁極ポット１１０が延びている。フランジ１２０は、磁極ポット１１０の上側端部において、半径方向外方に延びていて、電気モータを取り付けるための取付孔１２５を夫々に備えた２つの成形部を有する。フランジ１２０の内側の境界の領域で、３つの凹部１３０が軸線及び半径方向に磁極ポット１１０内に加工されている。複数のノーズ１３５が、磁極ポット１１０の壁から半径方向に内方に延びている。これらのノーズ１３５は、底部１１５に対して種々異なる間隔を持って設けられている。
【００２１】
磁極ポット１１０は複数の平坦な内面１４５を有する。これらの内面１４５は、この磁極ポット１１０のその他の円形状に湾曲した壁を均等な間隔を持って中断する。ノーズ１３５は夫々、内面１４５の間に位置する磁極ポット１１０の湾曲した区分に設けられている。磁極ポット１１０には支持リング１５０が収容されている。この支持リング１５０の半径方向の外面は、磁極ポット１１０の半径方向の内面と部分的に形状接続により係合している。支持リング１５０は、磁極ポット１１０の底部１１５に当接している。支持リング１５０は、一列の切抜きを有する。これらの切抜きに夫々、直方体形の永久磁石１５５が、磁極ポット１１０の１つの内面１４５に面接触するように収容されている。さらに支持リング１５０は、回動軸線１０５に対して平行に延びる溝１６０を有する。これらの溝１６０は、ノーズ１３５に対応して成形されていて、支持リング１５０は、上方から回動軸線１０５に沿って磁極ポット１１０内に底部１１５に当接するまで導入することができる。回動軸線１０５を中心とした支持リング１５０の回動は、ノーズ１３５と溝１６０との間の周方向に作用する係合により防がれる。
【００２２】
支持リング１５０は、非磁性材料、例えばプラスチックから製造されている。支持リング１５０に周方向に作用する永久磁石１５５の力は、磁極ポット１１０と支持リング１５０との形状接続により磁極ポット１１０にさらに伝えられる。ノーズ１３５及びこれらのノーズ１３５に対応する溝１６０は、同様に支持リング１５０と磁極ポット１１０との間の周方向に作用する力を伝達することができる。ノーズ１３５の側面は、片面又は両面において対応する溝１６０に当接することができるので、側面は、回動軸線１０５を中心とする磁極ポット１１０の支持リング１５０に対する回動時に発生する力を、一方又は両方の回動方向に伝達する。
【００２３】
磁極ポット１１０は軟磁性材料から成っているので、磁極ポット１１０は、他の部材を収容するため以外に、永久磁石１５５間の磁界を案内するためにも使用することができる。磁極ポット１１０の内径は、図示の実施の形態においては、約４０〜６５ｍｍである。永久磁石１５５は、有利にはネオジム−鉄−ボロン化合物、又はサマリウム−コバルト化合物から成る高出力磁石である。半径方向における直方体形の永久磁石１５５の厚さは、約１．５〜２．５ｍｍである。図１に記載のステータ１００は、最高で２００Ｗ、有利には約５０〜１８０Ｗの出力を備えた電気モータの一部であり、自動車において使用するための、ＡＢＳ液圧機器における使用のために設けられている。
【００２４】
ステータ１００は、回動軸線１０５に沿ってのロータ（図示せず）の挿入、及び後方のカバー（同様に図示せず）の載置により電気モータ若しくはジェネレータへと完成させることができる。カバーは、１つ又は複数の凹部１３０に係合することができるので、回動しないようにされていてよい。
【００２５】
図２から、別の視点から見た図１のステータ１００の詳細図を示す。半径方向外側を向いている最大の平らな外面を有する永久磁石１５５が、磁極ポット１１０の平らな内面１４５に面接触している状態が明確に看取可能である。支持リング１５０は、内面１４５の領域において同様に磁極ポット１１０に面接触している。内面１４５に対して隣接する湾曲した磁極ポット１１０の区分２１０に、支持リング１５０は面接触するのではなく、磁極ポット１１０のノーズ１３５を収容するための溝１６０を形成する。これにより支持リング１５０は、軸線方向において磁極ポット１６０内に挿入することができ、その後、周方向に作用する力を磁極ポット１１０内に導入する。図示の実施の形態において、溝１６０の一側面だけが、周方向においてノーズ１３５に当接する。支持リング１５０と磁極ポット１１０との間における周方向の力が、例えば電気モータの回動方向が可変でなく、一方向でのみしか想定されない場合、上記力はノーズ１３５と溝１６０との一面側での係合により伝達することができる。これと同時に、溝１６０は、溝１６０と係合していないノーズ１３５の面に、ある程度の空隙を残しているように広幅に構成されているので、ノーズ１３５と溝１６０との間の精度の高い嵌合いを要することなく、支持リング１５０の簡単に実行される軸線方向の移動が、磁極ポット１１０における組立て中に可能にされている。
【００２６】
図３は、図１，２に示したステータ１００を、さらに別の視点から見たさらに別の詳細図である。支持リング１５０及び永久磁石１５５は、分解された状態において外側から回動軸線１０５への目視方向でもって示されている。
【００２７】
支持リング１５０は、永久磁石１５５を収容するための切抜き３１０を有している。この切抜き３１０は、互いに軸線方向に相対する２つの画成部３２０と、支持リング１５０の、周方向に互いに相対して延びている２つの画成部３３０とにより規定されている。これらの画成部３３０は、回動軸線１０５（図示せず）に対して平行に延びているが、回動軸線１０５を含んでいない平面に延びている。この実施の形態は、永久磁石１５５の図示の直方体形に対応する。別の実施の形態において、永久磁石１５５は、回動軸線１０５を中心にシェル状に湾曲して構成されており、画成部３３０は、回動軸線１０５を含む平面に延びている。２つの保持部３４０が、永久磁石１５５のための軸線方向に沿った載置面を形成する。
【００２８】
永久磁石１５５が切抜き３１０内に挿入されていると、図１，２において磁極ポット１１０の内面１４５に当接している、観察者とは反対の永久磁石１５５の側の一部分が、半径方向内方において保持部３４０に位置するので、永久磁石１５５は支持リング１５０と磁極ポット１１０との間において半径方向に位置固定されている。周方向及び軸線方向において支持リング１５０に対する磁石１５５の位置固定は、永久磁石１５５の外側縁部と切抜き３１０の画成部３３０若しくは３２０との形状接続により行われる。これにより支持リング１５０が、図１に示すように、磁極ポット１１０内に軸線方向に押し込まれていて、かつ軸線方向において上方に移動しないようにされていると、永久磁石１５５は、磁極ポット１１０に対して完全に位置固定されている。上方への移動の防止は、図１に関して詳細に説明したように、一般的には磁極ポットを軸線方向において閉鎖するカバーにより行われる。
【００２９】
図４に、図１〜３に示したステータ１００を製造するための方法４００を示す。第１のステップ４１０において、方法４００はスタート状態にある。続くステップ４２０において、磁極ポット１１０、永久磁石１５５及び支持リング１５０が用意される。次いでステップ４３０において、永久磁石１５５は、支持リング１５５の切抜き３１０内に半径方向において外側から挿入される。さらに支持リング１５０は、重力に対してほぼ垂直に配向されていてよく、つまり回動軸線１０５は重力の方向に延びていて、永久磁石は、重力に対して垂直な運動において挿入される。この実施の形態において、支持リング１５０は組付け心棒に配置されていてよく、これにより支持リング１５０はその位置に位置固定され、付加的な安定性が付与される。永久磁石１５５は、簡単なクランプ嵌めでもって切抜き３１０内に挿入することができるので、方法４００のさらなる進行中に、支持リング１５０から永久磁石１５５が滑落しないようにする付加的な位置固定は必要ではない。
【００３０】
続いてステップ４４０において、永久磁石１５５、及び場合によっては組付け心棒を備えた支持リング１５０が、軸線方向に磁極ポット１１０内に導入される。これに対して択一的には、磁極ポット１１０を、永久磁石１５５を備えた支持リング１５０に被嵌することができる。その後、組付け心棒は支持リング１５０から取り除くことができる。
【００３１】
必ずしも方法４００に含まれておらず、電気モータ又はジェネレータの最終組立てのための他の方法に加えられていてもよい後続のステップ４４５において、ロータはステータ１００内に軸線方向において挿入される。
【００３２】
別の後続のステップ４５０において、カバーの軸線方向の載着により、支持リング１５０は軸線方向において磁極ポット１１０に位置固定され、同時に電気モータは製造される。最終的に、方法４００は終了状態４６０にある。
【図１】
2013519346.tif 000003
【図２】
2013519346.tif 000004
【図３】
2013519346.tif 000005
【図４】
2013519346.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月28日(2012.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013519346.tif 000007
【国際調査報告】
2013519346.tif 000008
2013519346.tif 000009
2013519346.tif 000010
2013519346.tif 000011