DE10153433A1

DE10153433A1 - Anordnung eines Ringmagneten

Info

Publication number: DE10153433A1
Application number: DE2001153433
Authority: DE
Inventors: Michael Zilser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Anordnung zumindest eines Ringmagneten auf einen Träger (2) mit einem gegenüber dem Ringmagneten (1) höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, wobei der Träger (2) Mittel (3) aufweist, die eine nahezu temperaturunabhängige Vorspannung zur Fixierung des Ringmagneten (1) auf den Träger (2) erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zumindest eines Ringmagneten auf einem Träger.

Derartige Ringmagnete sind z. B. auf Läuferwellen eines Motors angeordnet, wie sie u. a. bei einen bürstenlosen Motor, wie er in der DE-C-39 31 257 beschrieben ist, vorkommen.

Dabei hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Anordnung eines Magneten auf einer Welle der Magnet in Folge von während des Betriebs durch Erwärmung hervorgerufene mechanische Spannungen reißen und somit seine Funktion nicht mehr einwandfrei erfüllen kann. Um ein Reißen des Ringmagneten zu verhindern, wurde in der DE 196 17 134 A1 vorgeschlagen, einen ringförmigen Dauermagneten auf einer Welle anzuordnen in dem der Dauermagnet in ein aus amagnetischem Material bestehendes der Welle verbundenes Ringteil eingesetzt ist, wobei der Ringmagnet an seinem Außenumfang fest an dem Ringteil anliegt und an seinem Innenumfang die Welle mit Spiel umschließt.

Nachteilig dabei ist, dass der erhöhte Montage- und Teileaufwand als auch die Haftung des Ringmagneten auf der Welle je nach Temperatur unterschiedliche ausfällt.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Befestigung eines Ringmagneten auf einen Träger zu schaffen, der eine temperaturunabhängige definierte Vorspannung gewährleistet, um somit ein Reißen des Ringmagneten zu verhindern.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Anordnung zumindest eines Ringmagneten auf einem Träger mit einen gegenüber dem Ringmagneten höheren Wärmeausdehungskoeffizienten, wobei der Träger Mittel aufweist, die eine nahezu temperaturunabhängige definierte Vorspannung zur Fixierung des Ringmagneten auf dem Träger erzeugen.

Dabei wird der den Träger umgebende Ringmagnet durch den Träger auch bei unterschiedlichen Temperaturen und den damit verbundenen Ausdehnungen des Trägers auf gleiche Vorspannungskräfte beansprucht, so dass ein Reißen aufgrund zu hoher radialer Kräfte die sich im Ringmagneten als Zugspannung bemerkbar machen, vermieden wird.

Es wird also nicht, wie bisher üblich, versucht, den Ringmagneten für höhere Zug- bzw. Tangentialspannungen auszulegen, sondern der den Ringmagneten haltende Träger wird vorteilhafterweise durch Aussparungen in mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Teilbereiche unterteilt, so dass bei Aufweitung des Trägers, insbesondere durch thermische Vorgänge im Ringmagneten, keine unzulässigen Tangentialspannungen auftreten können. Die Teilbereiche sind jeweils durch konstruktive bzw. geometrische Maßnahmen des Trägers in die Lage versetzt, der Aufweitung des Ringmagneten elastisch spielfrei zu folgen ohne den Ringmagneten auf zusätzliche Zug- bzw. Tangentialspannungen zu beanspruchen.

Vorteilhafterweise bildet der radial außenliegende Teil der Aussparung jeweils einen Schlitz, der auf der dem Ringmagneten zugewandten Oberfläche des Trägers einmündet, während der radial innenliegende Teil der Aussparung erweitert ist und eine abgerundete Kontur mit ausreichend großem Kerbradius aufweist. Die äußere Oberfläche des Trägers wird somit von den Schlitzen unterbrochen und die verbleibenden Stege zwischen den Aussparungen können den Beanspruchungen insbesondere durch thermische Ausdehnung des Trägers durch Biegung nachgeben und somit die auf den Ringmagneten wirkende Kräfte reduzieren ohne dass allzu hohe Spannungsbeanspruchungen im Ringmagneten selbst entstehen. Durch die abgerundete Kontur der radial innenliegenden Erweiterungen der Aussparungen stellt sich außerdem ein kerbspannungsarmer Übergang vom unterbrochenen Bereich zum ungeteilten Bereich des Trägers ein.

Die Anzahl und die Form der Aussparungen und insbesondere die Länge und Form der Schlitze wird so gewählt, dass ein definierter Anpressdruck des Trägers an den Ringmagneten gewährleistet ist.

Der Träger kann auch eine Kombination verschiedener geometrische Formen aufweisen, die eine Kompensation der erhöhten Kräfte in Richtung Ringmagneten erlauben.

Der Träger kann je nach Anwendungszweck einstückig oder geblecht ausgeführt sein, wobei die geblechte Ausführung insbesondere für elektrische Maschinen geeignet ist. Dabei wird jedes Blech bereits bei dem Stanzvorgang mit der besonderen Formgebung ausgestattet, so dass durch Paketieren der Bleche die gewünschte Form des Trägers erhalten wird und die Ringmagnete über die Rotorbleche positioniert werden können. Falls eine zusätzliche Haftung der Ringmagnete am Träger erwünscht ist, wird in vorteilhafter Weise zwischen Ringmagnet und Träger ein Kleber eingesetzt.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in folgenden Zeichnungen prinzipiell näher dargestellt und erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 und 2 ein Spiralmuster eines Blechpakets;
Fig. 3 eine weitere Form zur Kompensation der Radialkräfte.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Rotors einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine mit einer Welle 5, die von einem Blechpaket 2 umgeben ist. Das Blechpaket 2 ist von einem Ringmagneten 1 umgeben, der in der Umfangsrichtung des Rotors einstückig ausgeführt ist. Das Blechpaket 2 weist Schlitze 3 auf, die bogenförmig von einem Ausgangspunkt 4 in Wellennähe zur äußeren Umlaufkante des Blechpakets 2 verlaufen. Diese Schlitze 3 laufen in der Radialebene gekrümmt und münden angenähert tangential gerichtet in den Bereich der Oberfläche des Blechpakets 2 ein. Der Ausgangspunkt 4 ist dabei in vorteilhafter Weise breiter als der jeweilige Schlitz 3 selbst und weist somit einen großen Kerbradius auf. Die Anzahl der Schlitze 3 ist dabei abhängig von den zu kompensierenden Kräften die aufgrund der Temperaturausdehnung auftreten und der Zugfestigkeit des Ringmagnets 1. Je nach dem kann dabei, wie in Fig. 2 dargestellt, die Anzahl der bogenförmigen Schlitze 3 angepasst werden. Die Führung des magnetischen Feldes wird durch diesen Aufbau nicht behindert.
Fig. 3 zeigt in einer völlig anderen Darstellung die Ausführung der Schlitze 3, die auch eine Kompensation der radialen Kräfte bei Temperaturänderungen bewirken, um so ein Reißen des Ringmagnetes 1 zu verhindern. Dabei ist die Grundform derart ausgeführt, dass ein radial verlaufender Schlitz, der in die Oberfläche des Blechpakets 2 einmündet und die im wesentlichen tangential verlaufenden weiteren Schlitze von einem Ausgangspunkt 4 ausgehen. Die im wesentlichen tangential verlaufenden weiteren Schlitze sind bezüglich ihrer benachbart angeordneten ebenfalls tangential verlaufenden Schlitze überlappend angeordnet. Zwischen den jeweils im wesentlich tangential verlaufenden weiteren Schlitze entstehen balkenförmige Bereiche des Blechpakets 2, welche wie eine Biegefeder diesem in Radialrichtung eine große Nachgiebigkeit verleihen, so dass die äußere Oberfläche des Blechpakets 2 einer thermischen Aufweitung des Blechpakets leicht folgen kann, ohne die zulässige Tangentialspannung des das Blechpaket 2 umgebenden Ringmagneten 1 zu überschreiten.
Es ist ebenso die Breite der Schlitze 3 im Hinblick auf die zu kompensierenden Kräfte wählbar. So sind z. B. innerhalb eines Blechpakets 2 unterschiedliche Schlitze 3 mit jeweils konstanter Breite, als auch Schlitze 3 vorstellbar, die während ihres bogenförmigen Verlaufs unterschiedliche Breite annehmen.

Claims

1. Anordnung zumindest eines Ringmagneten auf einen Träger (2) mit einem gegenüber dem Ringmagneten (1) höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) Mittel (3) aufweist, die eine nahezu temperaturunabhängige Vorspannung zur Fixierung des Ringmagneten (1) auf den Träger (2) erzeugen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturunabhängige Vorspannung durch geometrische Formgebung (3) des Trägers (2) erzeugbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Formgebung (3) des Trägers (2) so ausgeführt ist, dass radiale Kräfte kompensierbar sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Formen (3) im wesentlichen axial im Träger (2) verlaufen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Formen jeweils als Schlitz (3) ausgeführt sind, die jeweils an der Oberfläche des Trägers (2) beginnend in den Träger (2) einmünden und nach innen verlaufen und in einer abgerundeten erweiterten Kontur mit ausreichend großem Kerbradius enden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innenliegende erweiterte Kontur als Bohrung ausgeführt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3) in der Radialebene eine gekrümmte Kurvenform aufweisen.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) einstückig ausführbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) geblecht ausführbar ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der geblechte Träger (2) zumindest ein Teil eines Läufers einer elektrischen Maschine ist.

11. Verwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Antrieben von Werkzeugmaschinen und/oder Produktionsmaschinen.