(57)【要約】  取り外し可能な永久磁石型回転子又は非同期型短絡電機子の製造コストを低減させることを目的とする。それ故、磁石装置（２１、２２）の端面の１つに相対回転不能に固定して軸（２５）と形状拘束的に又は摩擦により結合させるための少なくとも１つのリング状の固定装置（２３）を有する回転子を提案する。これにより特殊な支持スリーブを設けずに済み、電機子鉄心（２１）に比較的大きな軸穴径を備えさせ得る。この結果最小接合圧を低減させ、もって主軸の変形および手間のかかる後加工を回避できる。更に、主軸（２５）の製造公差をあまり厳しく選定する必要がなくなる。
2008515365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状の磁石装置（２１、２２、３１、３２、５１）を備え、磁石装置（２１、２２、３１、３２、５１）が永久磁石（２２、３２）又は短絡棒を有し、且つ軸（２５、３９、５５）に取り外し可能に取り付け可能である電気機械のための回転子において、
磁石装置（２１、２２、３１、３２、５１）の端面の１つに相対回転不能に固定して軸（２５、３９、５５）と形状拘束的に又は摩擦により結合させるための少なくとも１つのリング状の固定装置（２３、２６、３５、３７、５３）が設けられたことを特徴とする回転子。
【請求項２】
固定装置（２３、２６、３５、３７、５３）が締め付け力を与える少なくとも１つのねじを含む請求項１記載の回転子。
【請求項３】
固定装置（２３、２６、３５、３７、５３）が、磁石装置（２１、２２、３１、３２、５１）に固定するためのクランプスリーブ（２３、３５）と、該クランプスリーブ（２３、３５）を軸（２５、３９、５５）に締め付けるためのクランプディスク（２６、３７）とを備える請求項１又は２記載の回転子。
【請求項４】
クランプスリーブがアングルディスク（２３）である請求項３記載の回転子。
【請求項５】
クランプスリーブ（２３）が磁石装置（２１）と固定結合された請求項３又は４記載の回転子。
【請求項６】
固定装置がテーパ状部分（５３１）を備えたクランプスリーブ（５３）を有し、テーパ状部分（５３１）が磁石装置（５１）と軸（５５）との間に圧入可能であり、その結果両構成要素の間で摩擦結合が生じる請求項１又は２記載の回転子。
【請求項７】
クランプスリーブ（２３、３５）が不均衡を補整するバランスディスクの機能を有する請求項３から６の１つに記載の回転子。
【請求項８】
クランプスリーブ（３５、５３）にスリットが設けられた請求項３から７の１つに記載の回転子。
【請求項９】
固定装置がクランプリングを含み、該クランプリングが、軸線方向にスリットを有し、且つ直接磁石装置に取り付けられた請求項１から８の１つに記載の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空筒状の磁石装置を備え、磁石装置が永久磁石を有し、且つ軸に再び取り外し可能に取り付け可能な永久磁石型回転子又は非同期型短絡回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
スリーブのない永久磁石型回転子は、遊びのないトルク伝動のため、通常は熱接合にて主軸上に摩擦で固定される。摩擦接合により、外れることはなく、或いは電機子が故障した場合にのみ外れることがある。取り外し可能なユニットには、電機子鉄心を永久磁石又はかご形巻線共々スリーブに取り付けるようにしたスリーブ構成が必要である。この種の回転子を図１に示す。永久磁石を含む電機子鉄心１は、電機子スリーブ２の半径方向上方に配置されている。電機子スリーブ２はオイルプレスバンデージとして形成され、油圧で回転子を再び主軸から取り外し可能になっている。このため、スリーブは適当なオイル充填穴３を備える。この種の電機子スリーブ２により、電機子鉄心の軸穴径は回転スリーブ２の内径Ｄ迄減少する。従って、軸外径の限定によりモータ主軸の静力学的および動力学的剛性が低下し、最大に達成可能な軸の強度を制限する。更に、トルク伝達のため、電機子スリーブ２と主軸との間の摩擦結合を介してある程度の最小トルクを伝達せねばならないので、最小接合圧が必要である。伝達可能なトルクは接合力と押圧面積との積から得られる。従って、押圧面積が大きい方が、即ち軸穴径が大きい方が接合圧を低下させ、或いは製造公差により生じる最大接合圧を調整可能な締め付けにより低下させ得る。
【０００３】
プレス又は接合圧により軸又は操作スピンドルが変形することがあり、煩雑な加工により補正せねばならない。製造技術上の理由から、実際の接合圧は、最小接合圧と、軸の加工公差とスリーブの加工公差とにより付加的に生じる圧力とから生じる。よって接合圧は非常に大きく変動し、手間をかけなければ軸の変形の変動を制御できない。
【０００４】
軸の変形を好適に制御し、製造コストと組み立てコストを低減させるため、電機子スリーブ２と軸との間に段付き圧締め部が使用される。図１は、この段付き圧締め部を電機子スリーブ２の内側面の形状により示す。この場合、軸線方向の両端部領域には各々プレス領域４、５が設けられる。プレス領域４、５は圧締めのために厳しい寸法公差を有さねばならない。軸から取り外し可能なこの種の回転子は、非常に高い製造コストをかけねば製造できず、かつスリーブが軸外径を制限することは明らかである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、軸に取り外し可能に取り付けでき、製造コストが低く、鉄心着座部の領域で最大限の軸外径および／又は軸内径を許容し、接合圧の減少に基づき軸の回転ぶれ精度を改善させ得る永久磁石型回転子又は非同期型回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、この課題は、永久磁石又は短絡棒を有し、且つ軸に取り外し可能に取り付け可能な中空筒状の磁石装置と、磁石装置の端面の１つに相対回転不能に固定して軸と形状拘束的に又は摩擦により結合させるための少なくとも１つのリング状の固定装置とを備えた回転子により解決される。
【０００７】
磁石装置又は回転子の端面にトルク伝動のために装着した前記固定装置によって、比較的大きな軸穴外径が可能になり、最小接合圧を低減させ得る。この結果静力学的および動力学的剛性が比較的大きな主軸を使用できるばかりでなく、主軸の変形は接合圧が減少することに伴いかなりの程度低減する。
【０００８】
固定装置が締め付け力を与える少なくとも１つのねじを含むとよい。これは、製造に手間を要する圧締めで締め付け力を発生する必要がないことを意味する。
【０００９】
固定装置は、更に、磁石装置に固定するクランプスリーブと、該クランプスリーブを軸に締め付けるクランプディスクとを有するとよい。こうして締め付けのために非常に簡潔な構成要素で足り、その結果最終顧客も各回転子を各主軸に取り付けられ、これを製造業者が行う必要はない。
【００１０】
更に、クランプスリーブはアングルディスクとして実現し得る。この種のディスクは非常に低コストで製造できる。
【００１１】
特殊な実施態様では、クランプスリーブを更に磁石装置と固定結合できる。この場合、回転子を軸に固定すべく、使用者はクランプディスクをクランプスリーブ上に装着するだけでよい。
【００１２】
本発明の他の実施態様では、クランプスリーブがスリットを有するように構成し得る。これには、スリーブの個々の構成要素が比較的容易に軸に密接するので、クランプディスクによる締め付け力を低減できるという利点がある。
【００１３】
代替的な実施態様では、固定装置は、軸線方向に延びるスリットを周囲に設けた、クランプディスクに類似したリングのみを含む。しかし、クランプディスクは電機子鉄心に固定して取り付けられ、或いは取り付け可能である。よって他の部材、即ちクランプスリーブ又はクランプディスクを設けずに済む。
【００１４】
他の実施態様では、固定装置はテーパ状部分を備えたクランプスリーブを有し、テーパ状部分は磁石装置と軸の間に圧入され、その結果両構成要素の間で摩擦結合が生じる。この結果、特に軸線方向の構造空間を得ることができる。
【００１５】
更に、クランプスリーブは不均衡を補整するバランスディスクの機能を有し得る。これにより、特別なバランスディスクが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を添付の図面を用いてより詳細に説明する。
【００１７】
以下に説明する実施形態は、本発明の有利な実施形態である。
【００１８】
本発明の思想は、一般的に、電機子の磁石装置、即ち永久磁石を含む電機子鉄心を、スリーブなしで固定装置を用いて軸に形状拘束的に又は摩擦で取り付けることにある。従って、簡単な取り付けフランジを用いて、遊びのないトルク伝動が可能であると共に、特殊な工具を用いずに室温で取り付け、取り外し可能な電機子ユニットを実現させ得る。
【００１９】
図２の第１実施形態では、電機子鉄心２１（Ｃ−Ｃ断面図の如く、周囲に永久磁石２２を担持している）の各端面に、薄板部材として形成したクランプスリーブ２３をアングルディスクの形態で装着している。このクランプスリーブは、図２の下半分に図示したように、電機子端板の機能をも果たしている。
【００２０】
永久磁石２２を取り囲む外被２４は、簡単のためＣ−Ｃ断面図には図示しない。
【００２１】
両クランプスリーブ２３を軸２５に固定すべく、クランプディスク２６を設けている。クランプディスク２６は、各クランプスリーブ２３の軸線方向に延びる部分を軸２５に押圧させ、よって必要な接合力を提供している。これに代えて、クランプスリーブ２３を例えばねじを用いて直接軸と結合させてもよい（摩擦による半径方向のねじ止め）。
【００２２】
更に、クランプスリーブにスリットを設けてもよい。これは、電機子鉄心２１又は軸２５の軸線方向に延びる部分の周囲に、１個又は複数個のスリットを軸線方向に設けることを意味する。これによりクランプスリーブ２３の個々の部分を簡単に軸２５に押圧することができ、その結果クランプディスク２６の締め付け力は少なくて済む。
【００２３】
かくして電機子スリーブを設けずに済むため、有効軸穴径を拡大できる。上記構成の更なる利点は、電機子を幾何学的変更なしに軸に取り付け取り外し可能な点である。更に力伝動を遊びなしに行える。
【００２４】
締め付け作用が小さくなることで変形比率がより好ましくなり、主軸の回転ぶれ精度を著しく改善できる。
【００２５】
クランプディスク２６は開口させ又は閉鎖させ得る。開口したクランプディスクにスリットを設け、その締め付け力は例えばねじにより発生させる。他方、高回転数の場合は、クランプディスクを閉鎖させて構成するとよい。
【００２６】
図３は本発明の第２実施形態を示す。ここでは、周囲に永久磁石３２を担持した電機子鉄心３１の端面を電機子端板３３により密閉している。この場合もＣ−Ｃ断面図で外被３４は省略してある。図４に詳細を示すクランプスリーブ３５は、ねじ３６を用いて電機子端板３３に取り付けている。
【００２７】
図４では、クランプスリーブ３５（その位置は図３の右側のクランプスリーブ３５に相当している）にスリットを設けている。即ち、クランプスリーブ３５の軸線方向部分３５１は少なくとも１つのスリット３５２を軸線方向に有する。このスリット３５２は図３の上半分にも認められが、下半分では見えない。クランプスリーブ３５のスリット付き部分３５１上に、第１実施形態の場合と同様に、各１つのクランプディスク３７を装着している。これらクランプディスク３７は、各々ねじ３８により締め付け固定できる。この際、クランプディスク３７はスリット付き部分３５１を主軸３９に向けて押圧する。
【００２８】
クランプスリーブ３５の内面は仕上げ加工してある。電機子は工場出荷時にこれらクランプスリーブ３５を装備し、或いは追加的に顧客により装着され得る。電機子の中心位置は、クランプスリーブ３５および軸穴の質量公差および形状公差により確保される。電機子鉄心３１のトルク伝動は、前記実施形態の如く、鉄心の接着（例えばバックラック）、タイロッド、形状拘束的要素、又は外被等を介して行う。
【００２９】
本発明の他の実施形態を図５と図６に示す。ここに図示した個々の構成要素は、ほぼ前記実施形態の構成要素に対応している。それ故、以下では構成が異なる構成要素のみを詳細に説明する。電機子鉄心５１はその両端面で、電機子端板５２をも含めてテーパ状に形成されている。同様に、クランプスリーブ５３の、軸線方向に延びる部分５３１もテーパ状に形成されている。この実施形態では、軸線方向に延びるこの部分５３１は電機子鉄心５１の中へ押し込まれる。対応する力は、クランプスリーブ５３を貫通するようにして電機子端板５２にねじ込まれるねじ５４によってもたらされる。クランプスリーブ５３が電機子端板５２の中に深くねじ込まれればねじ込まれるほど、クランプスリーブ５３は軸５５に対し押圧される。この場合でも、クランプスリーブ５３をスリット付きとし、適当なスリット５３２を設けるとよい。更に、以上取り上げた個々の実施形態におけるクランプスリーブに雌ねじおよび／又は雄ねじを設け得る。
【００３０】
クランプスリーブは、遊びをもって又は遊びなしで、即ち非拘束的に又は拘束的に主軸上に差し込み可能である。これに代えて、固定装置としてクランプスリーブの代わりにドライブスリーブを使用してもよい。ドライブスリーブは、例えば条溝、ＰＦハブ溝等により主軸と形状拘束的に結合させる。
【００３１】
更に、クランプスリーブは、取り付けをより容易にすべく、電機子鉄心との接合部に段付き着座部を備えるように形成できる。即ち第１のクランプスリーブの内径＜電機子穴の内径＜第２のクランプスリーブの内径の関係になるように実施できる。しかし、前記接合部は第１のクランプスリーブの内径＝電機子穴の内径＝第２のクランプスリーブの内径の関係を満たしてもよい。
【００３２】
固定子から主軸又は軸への力の流れは、以下の構成要素、即ち固定子と回転子鉄心と場合によっては電機子端板とクランプスリーブと主軸とを介して推移する。電機子鉄心内での力の流れは、タイロッドを備えた鉄心又は繊維強化スリーブを介してクランプスリーブへ直列的に行なわれる。しかし、前記力の流れを、タイロッドと繊維強化スリーブを介して、又は、他の鉄心固定手段（例えば溶接した鉄心、接着した鉄心、又はこれに同等に成形した鉄心）を用いてクランプスリーブへ並列的に転送してもよい。また力の流れを例えばパケットの簡単な締まり嵌めによって、例えば過寸法式嵌め合い或いはＯリング等の弾性変形要素により補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術による、支持スリーブを備えた取り外し可能な回転子を示す。
【図２】クランプスリーブを固着させた、本発明によるスリーブのない取り外し可能な回転子を示す。
【図３】取り付け可能なクランプスリーブを備えた、本発明による永久磁石型回転子を示す。
【図４】スリットを有するクランプスリーブの側面図である。
【図５】テーパ状のクランプスリーブを備えた、本発明による永久磁石型回転子を示す。
【図６】図５のテーパ状のクランプスリーブの側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
２１、５１  電機子鉄心、２２、３２  永久磁石、２３、３５、５３  クランプスリーブ、２５、３９、５５  軸、２６、３７  クランプディスク、３１  電機子鉄心、３９  軸、５３  クランプスリーブ、５３１  クランプスリーブのテーパ状部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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