DE102004027209A1

DE102004027209A1 - Magnetbaugruppe für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102004027209A1
Application number: DE200410027209
Authority: DE
Inventors: Andreas Wehrle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-22

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Magnetbaugruppe (16, 17) für eine elektrische Maschine (10). Die Magnetbaugruppe (16, 17) umfasst einen Träger (18) zur Befestigung auf einer Welle (19) der elektrischen Maschine (10) und mindestens zwei auf dem Träger (18) montierte, sich axial und radial erstreckende Magneträder (20, 22; 24, 26). Der Träger (18) hat eine auf einer Welle (19) befestigbare Hülse (28), an deren einem Ende ein Anschlag (30) für die Magneträder (20, 22; 24, 26) ausgebildet ist und an deren anderem Ende ein Element (32) zum Verspannen der Magneträder (20, 22; 24, 26) mit dem Anschlag (30) angeordnet ist. Dies ermöglicht beispielsweise die Anordnung unterschiedlicher Magnete, so dass ein System mit mehr oder weniger magnetischem Fluss kombiniert werden kann.

Description

Die Erfindung geht aus von einer in der DE 102 12 507 offenbarten Magnetbaugruppe für eine elektrische Maschine. Diese Magnetbaugruppe umfasst einen Träger zur Befestigung auf einer Welle der elektrischen Maschine und einem auf dem Träger montierten, sich axial und radial erstreckenden Magnetrad, wobei der Träger eine auf einer Welle befestigbare Hülse umfasst, an deren einem Ende ein Anschlag für die Magneträder ausgebildet ist und an deren anderem Ende eine Einrichtung zum Verspannen des Magnetrads mit dem Anschlag ausgebildet ist.

Weiterhin werden im Bereich der Elektromotoren und Elektrogeneratoren Sensorsysteme verwendet, die aus der Kombination Sensormagnet und Sensor aufgebaut sind. Sensorsysteme mit mehr als einer Magnetsspur werden heute bereits aus einem Bauteil und Werkstoff magnetisiert. Der Nachteil ist, dass die erzielten Remanenzen an allen Spuren gleich ist. Manche Anwendungen erfordern unterschiedliche Remanenzen. Bei höherer Remanenz ist der Flankenanstieg im Phasennulldurchgang steiler als bei Magneten mit niederer Remanenz. Die Hauptursache in der Genauigkeit von Sensorsystemen liegt bei den Hallschaltschwellen in Verbindung dem mehr oder weniger steilen Verlauf der Magnetflussdichte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Magnetbaugruppe für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht die Anordnung unterschiedlicher Magnete, so dass ein Magnetsystem mit mehr oder weniger magnetischem Fluss kombiniert werden kann. Bei der Anwendung, an der eine hohe Auflösung benötigt wird, wird ein hochwertigerer Sensormagnetwerkstoff verwendet als für die Signale bei denen weniger Wert auf Genauigkeit liegt, das sind z.B. Zählimpulse zur Drehzahlerfassung oder Drehrichtungserfassung.

Außerdem kann damit die Kommutierungssensorik eines EC-Motors einen Sensormagneten eingesetzt werden, der einen hohen Flankenanstieg im Phasennulldurchgang aufweist. Somit wird die Kommutierungsgenauigkeit erhöht. Gleichzeitig kann eine weitere Magnetspur mit weit mehr Polen als dem für die Kommutierung erforderlichen dem Elektroniksystem implementiert werden. Durch den Aufbau der Magnetbaugruppe als Sensormagneten können unterschiedlich magnetisierte Sensormagnete beliebig miteinander kombiniert und zur einer Baugruppe zusammengebaut sein. Es wird also eine anwendungsspezifische Kombination von Magneten zu einer Baugruppe bei einer einfachen Montage einer Vorbaugruppe ermöglicht.

Hierzu umfasst die Magnetbaugruppe für eine elektrische Maschine einen Träger zur Befestigung auf einer Welle der elektrischen Maschine und mindestens zwei auf dem Träger montierte, sich axial und radial erstreckende Magneträder, wobei der Träger eine auf einer Welle. befestigbare Hülse umfasst, an deren einem Ende ein Anschlag für die Magneträder ausgebildet ist und an deren anderem Ende ein Element zum Verspannen der Magneträder mit dem Anschlag angeordnet ist.

Dies ermöglicht voneinander unabhängige Magnetisierung einzelner Magnete, was in eine hohe Varianz an unterschiedlichsten Magnetisierungen (Radial-, Axial-, Hallbach-Magnetisierungen, etc.) resultiert. Die Verwendung unterschiedlicher Magnetwerkstoffe ermöglicht eine hohe Flexibilität in der Anpassung der Anforderungen an das System. Das ergibt eine Kostenersparnis, da auch mit den hochwertigen Magneten günstigere Magnetwerkstoffe verwendet werden können. Auch ist die Verwendung axial und/oder radial magnetisierter Magnete möglich, wobei die Magnete entsprechend den Anforderungen axial und/oder radial magnetisiert sind. Somit ergibt dies eine hohe Flexibilität in der Varianz für unterschiedliche Anforderungen, da unterschiedliche Magnetspuren und Polteilungen möglich sind.

Die kleberlose Befestigung ermöglicht eine hohe Temperaturbeständigkeit und die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffkombinationen, da ansonsten das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten der Werkstoffe beim Verkleben zu Spannungen im Bereich der Klebestelle führen kann, was zu einem Totalausfall führen kann. Für niedere Temperaturanforderungen jedoch können die Magnete, ohne dass ein Totalausfall eintritt, geklebt werden. Auch ist eine Kombination eines Sensormagneten mit einem Arbeitsmagneten auf einer Ebene möglich (z.B. Scheibenläufermotor mit Sensormagnetspur). Ferner kann eine Abhängigkeit bzw. Unabhängigkeit der einzelnen Pole vorgesehen sein.

Vorzugsweise hat der Anschlag die Form einer Scheibe und das Fixierelement ist eine Federscheibe, wodurch die Magnetbaugruppe einfach montiert werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Magneträder zahlenmäßig unterschiedliche Polteilungen auf. Dadurch ist eine Anpassung an unterschiedlichste Einsatzzwecke möglich. Dies ist auch möglich dadurch, dass die Magneträder gleiche oder voneinander abweichende Feldstärken aufweisen.

Weiterhin ist es möglich, dass die Magneträder magnetische Feldlinien aufweisen, deren Feldlinienverläufe in jeweils unterschiedlichen Raumachsen ausgerichtet sind, wobei die Magneträder radial, axial oder nach Hallbach magnetisiert sind und vorzugsweise mindestens eines der Magneträder schräg zur Achse magnetisiert sein kann.

Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Magneträder die Form von Buchsen haben, die vorzugsweise gleichgroß sind, und hintereinander auf den Träger aufgeschoben sind.

Weist eines der Magneträder eine Senkung mit einem Durchmesser zur Aufnahme eines anderen der Magneträder auf, wobei die Senkung zur Aufnahme des anderen Magnetrads vorzugsweise so tief ist, dass das andere Magnetrad bündig mit dem ersten Magnetrad abschließt, ergibt sich ein vor allen Dingen axial kompakter Aufbau. Alternativ oder zusätzlich ist dies auch realisierbar, wenn ein von einem Anschlag entferntes Magnetrad eine Senkung mit einem Durchmesser zur Aufnahme des Elements zum Verspannen der Magneträder mit dem Anschlag aufweist, wobei die Senkung zur Aufnahme des Elements zum Verspannen vorzugsweise so tief ist, dass das Element nicht axial übersteht. Eine weitere Varianz ist durch unterschiedlichen axialen Höhenaufbau möglich, wobei eine Sensormagnetoberfläche der anderen axial bzw. radial übersteht. Dadurch kann vermieden werden, dass benachbarte Magnetstreufelder die Sensoren zur Signalerfassung negativ beeinflussen. Die Sensoren könne dann geometrisch auf eine andere Position gebracht werden.

Eine elektrische Maschine mit einer derartigen Magnetbaugruppe, wobei mindestens eines der Magneträder zur Sensorik verwendet wird und/oder mindestens eines der Magneträder als Arbeitsmagnet verwendet wird, hat einen kompakten Aufbau.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine elektrische Antriebseinheit in einer Seitenansicht,
2 eine Magnetbaugruppe in einem Längsschnitt und
3 einen gegenüber 2 abgewandelte Magnetbaugruppe.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der 1 ist eine elektrische Maschine beziehungsweise Antriebseinheit 10 gezeigt, die bevorzugt Verwendung in einem Kraftfahrzeug findet. Bei der Antriebseinheit 12 kann es sich um einen Fensterheber, einen Schiebdachantrieb, einen Triebstrangsteller, insbesondere Kupplungssteller, einen Sitzversteller oder dergleichen handeln. Die Antriebseinheit 10 umfasst einen Elektromotor 12 und kann zusätzlich ein Getriebe 14 umfassen. Es kann sich jedoch auch um einen Generator handeln. Außerdem kann es sich um eine bürstenbehaftete oder eine bürstenlose bzw. elektronisch kommutierte elektrische Maschine handeln.
In den 2 und 3 ist eine Magnetbaugruppe 16 (2), 17 (3) für die elektrische Maschine 10 gezeigt. Die Magnetbaugruppe 16, 17 umfasst einen Träger 18 zur Befestigung auf einer Welle 19 der elektrischen Maschine 10 und zwei auf dem Träger montierte, sich axial und radial erstreckende Magneträder 20, 22 (2), 24, 26 (3), wobei der Träger 18 eine auf der Welle 19 befestigbare Hülse 28 umfasst, an deren einem Ende ein Anschlag 30 für die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 ausgebildet ist und an deren anderem Ende ein Element 32 zum Verspannen der Magneträder 22, 22 bzw. 24, 26 mit dem Anschlag 30 angeordnet ist. Der Anschlag 30 hat die Form einer Scheibe und das Element 32 zum Verspannen ist eine Federscheibe. Die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 weisen zahlenmäßig unterschiedliche Polteilungen auf. Die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 sind aus unterschiedlichen Werkstoffen oder dem gleichen Werkstoff. Außerdem weisen die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 gleiche oder voneinander abweichende Feldstärken auf.
Die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 weisen magnetische Feldlinien auf, deren Feldlinienverläufe in jeweils unterschiedlichen Raumachsen ausgerichtet sind, wobei die Magneträder radial, axial oder nach Hallbach magnetisiert sind und vorzugsweise mindestens eines der Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 schräg zur Achse magnetisiert sein kann. Aber es ist auch möglich, dass die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 Feldlinien aufweisen, die in die gleich Raumachse weisen, also beispielsweise axial oder radial.
In der 2 haben die Magneträder 20, 22 die Form von Buchsen, die vorzugsweise gleichgroß sind, und hintereinander auf den Träger 18 aufgeschoben sind.
In der 3 haben die Magneträder 24, 26 im Wesentlichen eine Topfform (oder Buchsenform mit Senkung) mit einer Bohrung für die Hülse 28. Das Magnetrad 24, das am Anschlag 30 anliegt, hat eine vom Anschlag 30 abgewandte Senkung 34 mit einem Durchmesser zur Aufnahme des Magnetrads 26. Die Senkung 34 ist vorzugsweise so tief, dass das Magnetrad 26 bündig mit dem Magnetrad 24 abschließt.
Das vom Anschlag 28 entfernte Magnetrad 26 hat eine Senkung 36 mit einem Durchmesser zur Aufnahme der Federscheibe (Element 32). Die Senkung 36 ist vorzugsweise so tief, dass die Federscheibe nicht axial übersteht.
Sowohl bei der Magnetbaugruppe 16 als auch 17 kann ein Magnetrad 20, 22 bzw. 24, 26 als Sensormagnet verwendet werden. Dann ist das jeweils andere Magnetrad 20, 22 bzw. 24, 26 der Arbeitsmagnet. Oder es können beide Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 als Sensormagnete verwendet werden.
Wenn magnetische Streufelder der benachbarten Magneträder 24, 26 bzw. 20, 22 Störungen auf das Signal des Sensors verursachen, können die Magneträder 24, 26 bzw. 20, 22 auch so ausgebildet werden, dass sie an der Oberfläche nicht bündig abschließen.
Die Magneträder 20, 22 bzw. 24, 26 können jeweils unterschiedliche Polteilungsbreiten aufweisen. Dadurch ist eine Codierung in Form eines Barcodes des jeweils einzelnen Magnetrads 22, 22, 24 oder 26 und/oder der Magnetbaugruppe 16, 17 möglich.

Claims

Magnetbaugruppe (16, 17) für eine elektrische Maschine (10) umfassend einen Träger (18) zur Befestigung auf einer Welle (19) der elektrischen Maschine (10) und mindestens zwei auf dem Träger (18) montierte, sich axial und radial erstreckende Magneträder (20, 22; 24, 26), wobei der Träger (18) eine auf einer Welle (19) befestigbare Hülse (28) umfasst, an deren einem Ende ein Anschlag (30) für die Magneträder (20, 22; 24, 26) ausgebildet ist und an deren anderem Ende ein Element (32) zum Verspannen der Magneträder (20, 22; 24, 26) mit dem Anschlag (30) angeordnet ist.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach Anspruch 1, wobei der Anschlag (30) die Form einer Scheibe hat und das Element (32) zum Verspannen eine Federscheibe ist.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) zahlenmäßig unterschiedliche Polteilungen aufweisen.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) jeweils unterschiedliche Polteilungsbreiten aufweisen.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) aus unterschiedlichen Werkstoffen sind.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) gleiche oder voneinander abweichende Feldstärken aufweisen.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) magnetische Feldlinien aufweisen, deren Feldlinienverläufe in jeweils unterschiedlichen Raumachsen ausgerichtet sind, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) radial, axial oder nach Hallbach magnetisiert sind und vorzugsweise mindestens eines der Magneträder (20, 22; 24, 26) schräg zur Achse magnetisiert ist.
Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Magneträder (20, 22; 24, 26) die Form von Buchsen haben, die vorzugsweise gleichgroß sind, und hintereinander auf den Träger (18) aufgeschoben sind.
Magnetbaugruppe (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eines der Magneträder (24) eine Senkung (34) mit einem Durchmesser zur Aufnahme eines anderen der Magneträder (26) aufweist, wobei die Senkung (34) zur Aufnahme des anderen Magnetrads (26) vorzugsweise so tief ist, dass das andere Magnetrad (26) bündig mit dem einen Magnetrad (24) abschließt.
Magnetbaugruppe (17) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein von einem Anschlag (30) entferntes Magnetrad (26) eine Senkung (36) mit einem Durchmesser zur Aufnahme des Elements (32) zum Verspannen der Magneträder (24, 26) mit dem Anschlag (30) aufweist, wobei die Senkung (36) zur Aufnahme des Elements (32) vorzugsweise so tief ist, dass das Element (32) nicht axial übersteht.
Elektrische Maschine (10) mit einer Magnetbaugruppe (16, 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der Magneträder (20, 22; 24, 26) zur Sensorik verwendet wird und/oder mindestens eines der Magneträder (20, 22; 24, 26) als Arbeitsmagnet verwendet wird.