DE102007056206A1

DE102007056206A1 - Rotor, for a motor vehicle electromotor, has a shaft at least partially of a plastics material

Info

Publication number: DE102007056206A1
Application number: DE200710056206
Authority: DE
Inventors: Pascal Chaumet; Andrew Pierson
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-05-28

Abstract

The rotor (1), for an electromotor, has a carrier shaft (2) at least partially of a plastics material (12). The shaft can be hollow or solid.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, mit einem Rotorkörper und einer den Rotorkörper tragenden Welle.The The invention relates to a rotor for an electric motor, with a rotor body and a rotor body bearing Wave.

Stand der TechnikState of the art

Elektromotoren, insbesondere Gleichstrommotoren, umfassen typischerweise eine rotierende Welle, an der der Rotorkörper angeordnet ist. Diese besteht im Allgemeinen aus Stahl oder aus einer Stahllegierung und weist eine Geometrie zur Aufnahme des Rotors und/oder zur Aufnahme von zum Rotor gehörigen und/oder nach außen führenden Verbindungen auf. Die Komponenten dieser Armatur sind im Regelfall zur Ausbildung einer drehfesten Verbindung mit der Welle aufgepresst oder in einer anderen Weise drehfest aufgebracht, um die elektromagnetischen Kräfte in eine mechanische Bewegung, insbesondere nämlich in eine Drehbewegung mit entsprechendem Drehmoment übertragen zu können. Die Armaturkomponenten, die in direktem Kontakt mit der Welle stehen, bestehen üblicherweise aus platten Lamellen des Rotors, die Schlitzisolierungen zur Aufnahme der Wicklung aufweisen, der Wicklung selbst, und einen Kommutator. Die Welle muss hierbei nicht nur diese genannten Komponenten aufnehmen, sondern auch eine gewisse Eigensteifigkeit aufweisen, um eine gewisse Lauftoleranz und, in bestimmten Ausführungsformen, Lagerflächen bereitzustellen, die einem Dauerbetrieb über die Produktlebensdauer Stand halten. Diese im Stand der Technik allgemein bekannten Ausführungsformen sind teuer in der Herstellung und relativ schwer.Electric motors, in particular DC motors, typically comprise a rotating shaft, at the rotor body is arranged. This is generally made of steel or off a steel alloy and has a geometry for receiving the rotor and / or for receiving belonging to the rotor and / or leading to the outside Connections on. The components of this valve are usually pressed to form a rotationally fixed connection with the shaft or rotatably applied in a different manner to the electromagnetic personnel in a mechanical movement, in particular in a rotational movement with transmitted corresponding torque to be able to. The fitting components that are in direct contact with the shaft, usually exist from plate lamellae of the rotor, the slot insulation for receiving the winding, the winding itself, and a commutator. The shaft does not only have to absorb these components, but also have a certain inherent rigidity to a certain degree Running tolerance and, in certain embodiments, to provide storage areas, the one continuous operation over the Product life withstand. These are generally known in the art known embodiments are expensive to manufacture and relatively heavy.

Aufgabe der Erfindung ist es, entsprechend den Anforderungen des technischen Fortschrittes und insbesondere der Automobilindustrie einen solchen Rotor für einen Elektromotor bereitzustellen, der eine größere Leistungsfähigkeit bei Größen-, Gewichts- und Kostenvorteilen aufweist.task The invention is according to the requirements of the technical Progress and especially the automotive industry such Rotor for to provide an electric motor of greater performance in size, weight and has cost advantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Hierzu wird ein Rotor für einen Elektromotor vorgeschlagen, mit einem Rotorkörper und einer den Rotorkörper tragenden Welle. Es ist vorgesehen, dass die Welle zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht. Anders als im Stand der Technik wird hierbei die Welle nicht aus Stahl oder einer Stahllegierung gefertigt, sondern zumindest teilweise aus einem Kunststoff. Die Fertigung aus Kunststoff ergibt Kosten- und Gewichtsvorteile, daneben müssen mit der Welle in Berührkontakt stehende Teile nicht isoliert werden, um unerwünschte elektrische Auswirkungen zu verhindern.For this becomes a rotor for proposed an electric motor, with a rotor body and one the rotor body carrying wave. It is envisaged that the shaft will be at least partially made of a plastic. Unlike in the prior art is hereby The shaft is not made of steel or a steel alloy, but at least partially made of a plastic. The production of plastic results in cost and weight advantages, in addition must be in contact with the shaft standing parts can not be insulated to unwanted electrical effects to prevent.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die Welle vollständig aus Kunststoff. Die Welle enthält hierbei keine Komponenten aus anderen Materialien außer Kunststoff.In a further embodiment the wave is complete made of plastic. The wave contains no components made of materials other than plastic.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Welle eine Vollwelle oder eine Hohlwelle. Die Welle kann als Vollwelle ausgebildet sein, also mit über ihre Axialerstreckung geschlossenem Querschnitt, oder als Hohlwelle, also mit einem zumindest über einen Abschnitt ihrer Axialerstreckung offenem Querschnitt. Insbesondere die Ausbildung als Hohlwelle ermöglicht weitere Gewichtsvorteile.In a further embodiment the shaft is a solid shaft or a hollow shaft. The wave can be formed as a solid shaft, ie closed over its axial extent Cross section, or as a hollow shaft, so with at least one section their axial extension open cross-section. In particular, the training as a hollow shaft allows further weight advantages.

In einer anderen Ausführungsform weist die Welle mindestens einen mit Kunststoff ummantelten Wellenkern auf. Der Wellenkern besteht hierbei aus einem insbesondere über die Axialerstreckung der Welle Stabilität verleihenden Material, wobei dieses Material mit Kunststoff überzogen, nämlich ummantelt ist. Ummantelung bedeutet hierbei nicht zwingend das vollständige Umgebendes Wellenkerns mit Kunststoff; es ist vielmehr auch denkbar, dass die Welle beispielsweise endseitig oder abschnittsweise offen ist.In another embodiment the shaft has at least one sheathed with plastic shaft core on. The shaft core here consists of a particular on the Axial extension of the shaft stability-giving material, where this material is covered with plastic, namely is sheathed. Sheath does not necessarily mean the complete surrounding Shaft core with plastic; Rather, it is also conceivable that the wave for example, is open at the ends or in sections.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Wellenkern aus Metall, insbesondere aus ferromagnetischem Metall. Der Wellenkern wird hierbei als Metallkern ausgebildet, wobei der Metallkern im Gegensatz zur Ausbildung der Welle vollständig aus Metall (wie aus dem Stand der Technik bekannt) deutliche Gewichtsvorteile bei gleich guter oder verbesserter Steifigkeit und Stabilität bringt. In einer Ausführungsform ist der Wellenkern aus nichtmagnetischem Metall, in einer anderen aus ferromagnetischem Metall. Im letzteren Fall lässt sich der magnetische Fluss durch die Welle beeinflussen.In a further embodiment the shaft core consists of metal, in particular of ferromagnetic Metal. The shaft core is formed here as a metal core, wherein the metal core, in contrast to the formation of the shaft made entirely of metal (As known from the prior art) significant weight advantages brings with equal good or improved rigidity and stability. In one embodiment is the shaft core made of non-magnetic metal, in another made of ferromagnetic metal. In the latter case can be affect the magnetic flux through the shaft.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform besteht der Wellenkern aus demselben oder aus einem anderen Kunststoff als die Welle. Es ist hierbei möglich, durch Wahl geeigneter Kunststoffe insbesondere die Biegesteifigkeit der Welle entsprechend den Anforderungen des Elektromotors und des Einsatzgebietes des Rotors zu bestimmen. Hierbei ist vorteilhaft, dass eine Ausbildung der Wellenkerne aus einem Kunststoff keinen Einfluss auf den magnetischen Fluss durch den Rotorkörper hat.In another, preferred embodiment the shaft core consists of the same or a different plastic as the wave. It is possible here by choosing suitable plastics in particular the bending stiffness the shaft according to the requirements of the electric motor and the Field of application of the rotor to determine. It is advantageous here that a training of wave cores made of a plastic no Has an influence on the magnetic flux through the rotor body.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Wellenkerne – im Querschnitt gesehen – kreisförmig angeordnet. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung der Welle aus Stahl oder einem anderen, ferromagnetischen Material kann durch das Verlaufen der elektrischen Feldlinien innerhalb der Wicklungen durch den Wellenkern beziehungsweise die aus Stahl bestehende Welle eine Sättigung der magnetischen Flussdichte im Bereich der Welle auftreten. Dies ist unerwünscht. Aus diesem Grunde ist hier vorgesehen, dass mehrere Wellenkerne kreisförmig angeordnet sind, also dergestalt, dass keiner der Wellenkerne in der Drehachse der Welle liegt, sondern jeder Wellenkern einen radialen Abstand zur Drehachse aufweist. Hierdurch stehen optimierte magnetische Flusswege zur Verfügung, die eine Sättigung der magnetischen Flussdichte im Bereich der Welle weitgehend vermeiden oder ausschließen. Es kann hierbei auch eine Geometrie der Wicklungsschlitze vorgesehen werden, die einen geringeren Abstand des Schlitzbodens zur Drehachse aufweisen, wodurch sich größere Wicklungen einbringen lassen, ohne dass Platzprobleme innerhalb des Schlitzes herrschen und ohne dass die Gefahr der magnetischen Sättigung im Bereich der Welle relevant wird. Hierdurch lässt sich die Leistungsfähigkeit des Elektromotors in sehr vorteilhafter Weise bei unveränderter Bauform erhöhen. Es ist hierbei möglich, die Welle in einer außerordentlichen stabilen und steifen Ausführung herzustellen, die durch die Wellenkerne unterstützt beziehungsweise bewirkt wird, die in die Welle eingebracht sind.In a further preferred embodiment, a plurality of wave cores - seen in cross section - arranged in a circle. In the known from the prior art embodiment of the shaft made of steel or other ferromagnetic material can occur by the course of the electric field lines within the windings through the shaft core or the shaft made of steel, a saturation of the magnetic flux density in the shaft. This is undesirable. For this reason, it is provided here that a plurality of shaft cores are arranged in a circle, ie such that none of the shaft cores lies in the axis of rotation of the shaft, but each shaft core has a radial distance from the axis of rotation. As a result, optimized magnetic flux paths are available which largely avoid or preclude saturation of the magnetic flux density in the region of the shaft. In this case, it is also possible to provide a geometry of the winding slots, which have a smaller distance of the slot bottom from the axis of rotation, whereby larger windings can be introduced without space problems within the slot prevailing and without the danger of magnetic saturation in the region of the shaft becoming relevant. As a result, the performance of the electric motor can be increased in a very advantageous manner with unchanged design. It is possible here to produce the shaft in an extraordinarily stable and rigid design, which is supported by the wave cores, which are introduced into the shaft.

Bevorzugt ist die Welle im Spritzgussverfahren hergestellt. Im Spritzgussverfahren, wie es aus dem Stand der Technik für andere Anwendungen hinreichend bekannt ist, lassen sich Bauteile mit hoher Präzision kostengünstig fertigen. Insbesondere lassen sich hierbei auch die Geometrien der Welle, die den vorstehend beschriebenen Anforderungen Rechnung tragen, einfach und kostengünstig direkt im Herstellungsvorgang der Welle selbst herstellen und müssen nicht nachträglich durch nachfolgende Bearbeitungsschritte eingebracht werden.Prefers the shaft is made by injection molding. Injection molding, as is well-known in the art for other applications is known, components can be manufactured inexpensively with high precision. In particular, the geometries of the shaft, taking into account the requirements described above, easy and inexpensive directly in the production process of the shaft itself and do not have to later be introduced by subsequent processing steps.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Welle im Spritzgussverfahren in einen Durchbruch des Rotorkörpers eingespritzt. Der Rotorkörper, beispielsweise aus einem Stapel einzelner Lamellen, insbesondere in laminierter Form, bestehend, weist hierzu einen Durchbruch auf, bevorzugt nämlich einen zentralen Durchbruch im Bereich der Drehachse des Rotors, in den die Welle im Spritzgussverfahren eingespritzt wird. Die Welle geht hierbei bereits bei ihrer Herstellung eine innige Verbindung mit dem Rotorkörper ein, so dass keine weiteren Maßnahmen zur Befestigung des Rotorkörpers auf der Welle getroffen werden müssen.In a further preferred embodiment the shaft is injected by injection molding in a breakthrough of the rotor body. The rotor body, for example, from a stack of individual slats, in particular in laminated form, consisting, for this purpose has a breakthrough, namely, prefers a central opening in the area of the axis of rotation of the rotor, in which the shaft is injected by injection molding. The wave This already goes into their production an intimate connection with the rotor body one, so no further action for fixing the rotor body the wave must be hit.

In einer besonders bevorzugten Ausführung weist der Durchbruch zumindest eine von einer Kreisform abweichende Erhöhung oder Vertiefung auf. Diese von der Kreisform abweichende Erhöhung oder Vertiefung dient hierbei als Drehmitnahmeeinrichtung, die verhindert, dass bei Momentbeaufschlagung des Rotors, wie dies im Betrieb des Elektromotors durch das elektromagnetische Feld bestimmungsgemäß erfolgt, der Rotor auf der Welle durchrutschen kann. Insbesondere wird hierdurch die Aufgabe der drehfesten Verbindung des Rotorkörpers mit der Welle gelöst. Bevorzugt geschieht dies dadurch, dass in der geometrischen Ausbildung der Welle und/oder des Durchbruchs von der Kreisform abgewichen wird. Wird die Welle demzufolge im Spritzgussverfahren in den Rotorkörper, nämlich im Bereich von dessen Durchbruch, eingespritzt, lässt sich vorteilhaft diese Erhöhung oder Vertiefung durch Ausbildung einer entsprechenden Geometrie im Durchbruch des Rotorkörpers darstellen. Einer Bearbeitung der Welle bedarf es hierbei nicht, diese wird bereits im Moment ihrer Herstellung im Spritzgussverfahren mit der dem Durchbruch entsprechenden Geometrie versehen und auf diese Weise drehfest mit dem Rotor verbunden.In a particularly preferred embodiment the breakthrough at least one of a circular shape deviating increase or Deepening up. This deviating from the circular shape increase or Recess serves as a rotary driving device, which prevents that at moment loading of the rotor, as in the operation of the Electric motor by the electromagnetic field as intended, the rotor can slip on the shaft. In particular, this is thereby solved the task of rotationally fixed connection of the rotor body with the shaft. Prefers This happens because of the fact that in the geometric design of the shaft and / or the breakthrough is deviated from the circular shape. Becomes Accordingly, the wave in the injection molding process in the rotor body, namely in the area from its breakthrough, injected, can be beneficial this increase or depression by forming a corresponding geometry in the breakthrough of the rotor body represent. Machining the wave does not require this, This is already in the moment of their production by injection molding provided with the breakthrough corresponding geometry and on this way rotatably connected to the rotor.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Durchbruch zumindest abschnittsweise aus mehreren Durchbruchausnehmungen, die zumindest bereichsweise radial zu einer Drehachse des Rotors beabstandet und zueinander beabstandet sind. Bevorzugt liegen diese Durchbruchsausnehmungen auf einem Kreis, der konzentrisch zur Drehachse liegt. Ein zentraler Durchbruch, also ein solcher, dessen Querschnitt die Drehachse selbst umgreift, ist hierbei nicht erforderlich. Dies erlaubt die Ausgestaltung von im Bereich der Drehachse geschlossenen Lamellen des Rotorkörpers, wodurch der magnetische Fluss in den Lamellen und letztlich im Rotorkörper verbessert werden kann.In Another particularly preferred embodiment is the breakthrough at least partially from several breakthrough recesses, the at least partially spaced radially to a rotational axis of the rotor and spaced from each other. These breakthrough recesses are preferably located on a circle concentric with the axis of rotation. A central Breakthrough, so one whose cross section is the axis of rotation itself encompasses, is not required here. This allows the design of closed in the region of the axis of rotation fins of the rotor body, whereby the magnetic flux in the fins and ultimately in the rotor body improved can be.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Kunststoff glasfaserverstärktes Polyphenylsulfid (PPS) verwendet, das für derartige Anwendungen geeignete Spezifikationen aufweist und hierbei beträchtliche Gewichtsvorteile gegenüber im Stand der Technik bekannten Wellen bietet.In a preferred embodiment is used as plastic fiberglass reinforced polyphenylsulfide (PPS) used that for Such applications have suitable specifications and this considerable Compared to weight advantages offers waves known in the art.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Welle eine Wicklungsbefestigung auf. Hiermit ist gemeint, dass die zur Kontaktierung der Wicklungen, wie sie auf den Rotorkörper einzubringen sind, dienenden mechanischen und/oder elektrischen Komponenten an der Welle ausgebildet sind, beispielsweise in einem Endbereich der Welle benachbart zu dem Rotorkörper. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise die elektrische Kontaktierung der Wicklungen bewirken.In a further embodiment the shaft has a winding attachment. By this is meant that for contacting the windings, how to bring them to the rotor body are serving mechanical and / or electrical components are formed of the shaft, for example in an end region of the Shaft adjacent to the rotor body. This leaves cause the electrical contacting of the windings in an advantageous manner.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Wicklungsbefestigung zusammen mit der Welle im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt. Es werden demzufolge keine weiteren Komponenten zur Ausbildung der Wicklungsbefestigung benötigt; diese wird vielmehr bereits bei Herstellung der Welle miterzeugt.In a particularly preferred embodiment is the winding attachment together with the shaft in the plastic injection molding process produced. There are therefore no further components for Formation of the winding attachment required; this is already happening co-produced during manufacture of the shaft.

In einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Welle zumindest abschnittsweise aus mehreren, zueinander beabstandeten Wellenstäben gebildet. Die Welle ist folglich nicht durchgehend mit demselben Querschnitt versehen, sondern ist beispielsweise anfangs- und endseitig als Vollwelle oder als Hohlwelle, wie bereits vorstehend beschrieben, ausgebildet, wohingegen sie in einem anderen Abschnitt, insbesondere im Bereich des Rotorkörpers, aus den zueinander beabstandeten Wellenstäben gebildet ist. Diese Wellenstäbe verbinden hierbei Anfangsseite und Endseite der Welle und sind bevorzugt in den aus Durchbruchsausnehmungen gebildeten Durchbruch des Rotorkörpers eingebracht. Hierdurch lässt sich die Ausbildung der Welle bei im Bereich der Drehachse geschlossenen Lamellen des Rotorkörpers verwirklichen. Gleichzeitig bilden die beabstandeten Wellenstäbe ein sehr gut wirksames Drehmitnahmemittel zur drehfesten Verbindung des Rotorkörpers mit der Welle.In a further, particularly preferred embodiment, the shaft is formed at least in sections from a plurality of mutually spaced shaft rods. The wave is therefore not continuously provided with the same cross-section, but is for example initially and end as a solid shaft or a hollow shaft, as already described above, formed, whereas it is formed in another portion, in particular in the region of the rotor body, from the mutually spaced shaft rods. In this case, these shaft rods connect the starting side and the end side of the shaft and are preferably introduced into the aperture of the rotor body formed by aperture cutouts. This makes it possible to realize the formation of the shaft when closed in the region of the axis of rotation fins of the rotor body. At the same time, the spaced shaft rods form a very effective rotary drive means for the rotationally fixed connection of the rotor body with the shaft.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Wellenstäbe, insbesondere auf einem Kreis um die Drehachse des Rotors, zumindest abschnittsweise in den Rotorkörper eingebracht. Bevorzugt bilden sie hierbei, im Querschnitt betrachtet, einen Kreis um die Drehachse; die Wellenstäbe weisen hierbei einen gleichbleibenden Radialabstand zur Drehachse auf.In In a further, particularly preferred embodiment, the shaft rods, in particular on a circle around the axis of rotation of the rotor, at least in sections in the rotor body brought in. In this case, they preferably form, viewed in cross-section, a circle around the axis of rotation; the shaft rods here have a constant Radial distance to the axis of rotation.

Weiter wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor, mit einem Rotor und einer den Rotorkörper tragenden Welle vorgeschlagen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Welle in mindestens einen in Axialerstreckung des Rotorkörpers verlaufenden Durchbruch eingespritzt wird. Es ist weiter vorgesehen, dass als Wellenmaterial mindestens ein Kunststoff verwendet wird. Die Welle wird in diesem Verfahren aus Kunststoff ausgebildet, nämlich mindestens bereichsweise aus Kunststoff ausgebildet und dadurch hergestellt, dass sie in den Durchbruch eingespritzt wird. Dies geschieht bevorzugt in einem Spritzgussverfahren.Further For this purpose, a method for producing a rotor for a Electric motor, with a rotor and a rotor body bearing Wave proposed. It is provided that the shaft in at least a breakthrough extending in axial extension of the rotor body is injected. It is further provided that as a shaft material at least a plastic is used. The wave is in this process made of plastic, namely at least partially made of plastic and thereby made that it is injected into the breakthrough. This is preferably done in an injection molding process.

In einer weiteren, bevorzugten Verfahrensausbildung wird beim Einspritzen die Welle innerhalb und außerhalb des Rotorkörpers ausgebildet. Es werden also auch die Wellenabschnitte, die nicht vom Rotorkörper umgriffen werden, beim Einspritzen der Welle in demselben Spritzvorgang hergestellt.In Another, preferred method training is when injecting the wave inside and outside of the rotor body educated. So it will be the shaft sections that are not from rotor body when injecting the shaft in the same injection process produced.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Verfahrensausbildung werden beim Einspritzen mehrere, den Rotorkörper ausbildende Lamellen zu dem Rotorkörper verbunden. Die Lamellen können folglich zu Beginn des Einspritzens noch lose aufeinander gestapelt vorliegen. Ihre mechanische Fixierung zueinander und untereinander wird beim Einspritzen beziehungsweise im Zuge des Spritzgussvorganges bewirkt, nämlich insbesondere dadurch, dass die Wellengeometrie innerhalb und außerhalb des Rotorkörpers liegende Wellenabschnitte vorsieht, wobei außerhalb des Rotorkörpers liegende Wellenabschnitte als Axialsicherungen der einzelnen Lamellen und des Lamellenpakets wirken. Dies lässt sich sehr vorteilhaft insbesondere mit einer Ausbildung der Wellengeometrie als Drehmitnahmeeinrichtung zur drehfesten Verbindung des Rotorkörpers auf der Welle verbinden, wenn beispielsweise die Welle, wie bereits vorstehend beschrieben, von dem kreisförmigen Querschnitt abweichende Querschnittsausbildungen aufweist. Insbesondere dann, wenn der Querschnitt von Wellenabschnitten außerhalb des Rotorkörpers gegenüber solchen innerhalb des Rotorkörpers vergrößert ist, lässt sich sehr leicht eine Axialsicherung der einzelnen Lamellen und des Rotorkörpers als solchem darstellen.In another, particularly preferred method training when injecting several, the rotor body forming lamellae the rotor body connected. The slats can consequently still stacked loosely at the beginning of the injection available. Their mechanical fixation to each other and to each other is effected during injection or in the course of the injection molding process, namely in particular, that the wave geometry inside and outside of the rotor body lying wave sections provides, wherein lying outside of the rotor body Shaft sections as axial securing of the individual slats and of the disk pack act. This can be very beneficial in particular with a design of the shaft geometry as a rotary driving device connect to the non-rotatable connection of the rotor body to the shaft, if, for example, the shaft, as already described above, from the circular Has cross-section deviating cross-sectional configurations. Especially then when the cross section of shaft sections outside of the rotor body across from such within the rotor body is enlarged, let yourself very easy axial securing of the individual slats and the rotor body as to represent such.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben sowie aus der Beschreibung nachfolgender Ausführungsbeispiele.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims and combinations thereof as well as the description below Embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.The The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, without but limited to this to be.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen Rotor für einen Elektromotor mit einer Welle; 1 a rotor for an electric motor with a shaft;

2a bis 2d mehrere Ausführungsformen der Welle; 2a to 2d several embodiments of the shaft;

3 eine Welle mit einer Wicklungsbefestigung und 3 a shaft with a winding attachment and

4 eine Darstellung des optimierten magnetischen Flusses bei Ausbildung der Welle mit mehreren Wellenkernen. 4 a representation of the optimized magnetic flux when forming the shaft with multiple shaft cores.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention

1 zeigt einen Rotor 1 für einen nicht dargestellten Elektromotor, der auf einer Welle 2 einen Rotorkörper 3 aufweist. Der Rotorkörper 3 wird von einem laminierten Stapel 4 von Lamellen 5 gebildet, die in Schlitzen 6, nämlich Lamellennuten 7, eine hier nicht dargestellte Wicklung zur Ausbildung eines magnetischen Feldes aufnehmen. Die Welle 2 weist, abhängig von konstruktiven Vorgaben und ihrem Einsatzzweck, an einem ersten Wellenende 8 eine Abplattung 9 und an einem diesem gegenüberliegenden, zweiten Wellenende 10 umfangsseitig eine Lagerlauffläche 11 zur Lagerung der Welle 2 auf. Die Welle 2 besteht aus einem, Kunststoff 12, der bei Herstellung der Welle 2 in einem Spritzgussverfahren in einen zentral in den Rotorkörper 3 eingebrachten Durchbruch 13, der konzentrisch zu einer Drehachse 14 des Rotors ausgebildet ist, eingespritzt wurde. 1 shows a rotor 1 for an electric motor, not shown, on a shaft 2 a rotor body 3 having. The rotor body 3 is from a laminated pile 4 of lamellae 5 formed in slits 6 , namely lamellar grooves 7 , Record a winding, not shown here to form a magnetic field. The wave 2 indicates, depending on design specifications and their intended use, at a first shaft end 8th a flattening 9 and at a second shaft end opposite this 10 a bearing surface on the circumference 11 for storage of the shaft 2 on. The wave 2 consists of one, plastic 12 , who in the production of the shaft 2 in an injection molding process in a centrally in the rotor body 3 introduced breakthrough 13 that is concentric with a rotation axis 14 of the rotor is formed, was injected.

2 zeigt mehrere Ausführungsformen der Welle 2, nämlich 2a eine Ausbildung der Welle 2 als Vollwelle 15, wobei die Vollwelle 15 vollständig aus dem Kunststoff 12 besteht. 2b zeigt eine Ausbildung der Welle 2 als Hohlwelle 16, bei der die Welle 2 einen offenen Querschnitt 17 konzentrisch zur Drehachse 14 aufweist. Die Hohlwelle 16 wird demzufolge von einem Mantel 18 aus Kunststoff 12 gebildet, der einen zur Drehachse 14 konzentrischen Hohlraum 19 einschließt. 2c zeigt eine Ausbildung der Welle 2 mit einem in den aus dem Kunststoff 12 bestehenden Mantel 18 eingebrachten, insbesondere eingespritzten Wellenkern 20. Der Wellenkern 20 liegt hierbei konzentrisch in der Drehachse 14, mithin zentral im Querschnitt der Welle 2. Der Wellenkern 20 ist hierbei am ersten Wellenende 8 mit dem Kunststoff 12 umspritzt, während das zweite Wellenende 10 offen ist, der Wellenkern 20 demzufolge am zweiten Wellenende 10 zu Tage tritt. Der Wellenkern 20 besteht vorliegend aus einem Metall 21 oder aus einem anderen Kunststoff 22. Es ist hierbei nämlich ohne Weiteres möglich, verschiedene Eigenschaften unterschiedlicher Kunststoffe vorteilhaft zu kombinieren. 2d zeigt die Welle 2, die, um einen Radialabstand 23 zu der Drehachse 14 nach außen radial versetzt mehrere Wellenkerne 20 aufweist. Die Wellenkerne 20 liegen hierbei nicht konzentrisch zur Drehachse 14, sondern um den erwähnten Radialabstand 23 in der Kunststoff 12 der Welle 2 in Richtung deren Außenumfang 24 versetzt. Die Welle 2 ist hierbei, von den Wellenkernen 20 ausgehend in Richtung Drehachse 14, beispielsweise als Hohlwelle 16 ausgebildet. Sie schließt folglich den offenen Querschnitt 17 ein. Auch hier werden die Wellenkerne 20 bevorzugt bereits bei Herstellung der Welle 2 in einem Spritzgussverfahren eingebracht. Der Kunststoff 12 ist bevorzugt glasfaserverstärktes Polyphenylsulfid (PPS) 25. 2 shows several embodiments of the shaft 2 , namely 2a an education of the wave 2 as a full wave 15 where the full wave 15 completely out of the plastic 12 consists. 2 B shows a formation of the shaft 2 as a hollow shaft 16 in which the wave 2 an open cross section 17 concentric to the axis of rotation 14 having. The hollow shaft 16 is therefore a coat 18 made of plastic 12 formed, one to the axis of rotation 14 concentric cavity 19 includes. 2c shows a formation of the shaft 2 with one in the plastic 12 existing coat 18 introduced, in particular injected shaft core 20 , The wave core 20 lies concentrically in the axis of rotation 14 , thus centrally in the cross section of the shaft 2 , The wave core 20 is here at the first end of the shaft 8th with the plastic 12 splashed while the second shaft end 10 open, the wave core 20 consequently at the second end of the shaft 10 comes to light. The wave core 20 in the present case consists of a metal 21 or another plastic 22 , It is namely readily possible to combine various properties of different plastics advantageous. 2d shows the wave 2 that, to a radial distance 23 to the rotation axis 14 outwardly radially offset several shaft cores 20 having. The wave nuclei 20 are not concentric with the axis of rotation 14 , but about the mentioned radial distance 23 in the plastic 12 the wave 2 in the direction of the outer circumference 24 added. The wave 2 is here, from the wave cores 20 starting in the direction of the axis of rotation 14 , for example as a hollow shaft 16 educated. It therefore closes the open cross-section 17 one. Again, the wave nuclei become 20 preferred already during production of the shaft 2 introduced in an injection molding process. Plastic 12 is preferably glass fiber reinforced polyphenyl sulfide (PPS) 25 ,

3 zeigt die Welle, die in einem Endbereich 26 nahe dem zweiten Wellenende 10 eine Wicklungsbefestigung 27 aufweist. Die Wicklungsbefestigung 27 ist hierbei einstückig mit der Welle 2 ausgebildet, insbesondere nämlich in demselben Herstellungsverfahren, bevorzugt einem Spritzgussverfahren, hergestellt. Die Wicklungsbefestigung 27 dient mit in sie eingebrachten Drahtaufnahmen 28 der Kontaktierung der auf dem in 3 nicht dargestellten Rotorkörper 3 (vergleiche 1) aufgebrachten Wicklungen untereinander und gegebenenfalls zu weiteren, hier nicht dargestellten Armaturen, wie beispielsweise einem Kommutator. 3 shows the wave in an end area 26 near the second end of the shaft 10 a winding fixture 27 having. The winding fixture 27 is integral with the shaft 2 formed, in particular namely in the same manufacturing process, preferably an injection molding process prepared. The winding fixture 27 serves with inserted into it wire shooting 28 contacting the on the in 3 not shown rotor body 3 (see 1 ) applied windings with each other and optionally to other, not shown here fittings, such as a commutator.

4 zeigt schematisch und vereinfacht einen Querschnitt durch den Rotor 1, der innerhalb eines von zwei als Zylinderabschnitte 29 ausgebildeten Permanentmagneten 30 drehbar gelagert ist. Auf dem Rotorkörper 3 zum Betrieb des Elektromotors erforderliche Wicklungen sind der besseren Übersicht halber nicht dargestellt. Diese Wicklungen werden in Nuten 34 des aus einzelnen Lamellen 35 gebildeten Rotorkörpers 3 eingebracht. Der hier dargestellte Querschnitt zeigt eine Lamelle 35 in Aufsicht, diese sind axial auf der Drehachse 14 des Rotors 1 hintereinander angebracht. Der Rotorkörper 3 ist auf der Welle 2 angeordnet, die, abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, aus sechs um den Radialabstand 23 radial zur Drehachse 14 beabstandeten Wellenstäben 36 gebildet ist. Der Rotorkörper 3, nämlich die axial hintereinander angeordneten Lamellen 35, weisen einen aus sechs Durchbruchausnehmungen 37 bestehenden Durchbruch 13 auf, wobei diese um den Radialabstand 23 zur Drehachse 14 beabstandet kreisförmig um die Drehachse 14 angeordnet sind. Die Welle 2 wird im Bereich des Rotorkörpers 3 folglich aus den sechs Wellenstäben 36 gebildet. Auf diese Weise weisen die Lamellen 35 keine zentral (etwa in der Drehachse 14) gelegene Ausnehmung auf. Es ist daher möglich, die Feldlinien 31 und den magnetischen Fluss 32 durch das Zentrum des Rotorkörpers 3 verlaufen zu lassen, insbesondere im Bereich der Drehachse 14. Anders als im Stand der Technik findet im Bereich zwischen der Nut 34 und der Drehachse 14 aufgrund der durch die im Stand der Technik übliche Einbringung einer Metallwelle erforderlichen Ausnehmung keine Sättigung des magnetischen Feldes statt. Das magnetische Feld wird im magnetischen Fluss 32 mit zusätzlichen magnetischen Flusswegen 33, insbesondere direkt durch die Drehachse 14, in einer optimierten Art und Weise geführt. Insbesondere ist es möglich, die Lamellen 35 in weitaus größerem Umfang als bislang als magnetische Flusswege 33 zu verwenden. Hierdurch lassen sich stärkere elektromagnetische Felder bewirken, so dass die Effizienz des Elektromotors deutlich gesteigert werden kann, ohne seine Baugröße vergrößern zu müssen. Eine Ausbildung der Wellenstäbe 36 aus dem Kunststoff 12 erlaubt hierbei eine weitgehende Freiheit in der Ausgestaltung der magnetischen Flusswege 33. 4 shows schematically and simplified a cross section through the rotor 1 that is within one of two cylinder sections 29 trained permanent magnet 30 is rotatably mounted. On the rotor body 3 Windings required to operate the electric motor are not shown for the sake of clarity. These windings are in grooves 34 of individual lamellae 35 formed rotor body 3 brought in. The cross section shown here shows a lamella 35 in supervision, these are axially on the axis of rotation 14 of the rotor 1 mounted one behind the other. The rotor body 3 is on the wave 2 deviating from the previously described embodiments, from six to the radial distance 23 radial to the axis of rotation 14 spaced shaft rods 36 is formed. The rotor body 3 , namely the axially successively arranged lamellae 35 , have one of six breakthrough recesses 37 existing breakthrough 13 on, these being around the radial distance 23 to the axis of rotation 14 spaced circularly about the axis of rotation 14 are arranged. The wave 2 is in the area of the rotor body 3 hence from the six shaft bars 36 educated. In this way, the fins point 35 no central (about in the axis of rotation 14 ) located on the recess. It is therefore possible to use the field lines 31 and the magnetic flux 32 through the center of the rotor body 3 let go, especially in the area of the axis of rotation 14 , Unlike in the prior art finds in the area between the groove 34 and the axis of rotation 14 due to the recess required by the customary in the prior art introduction of a metal shaft recess no saturation of the magnetic field instead. The magnetic field becomes magnetic flux 32 with additional magnetic flux paths 33 , in particular directly through the axis of rotation 14 , guided in an optimized manner. In particular, it is possible the lamellae 35 to a far greater extent than hitherto as magnetic flux paths 33 to use. This can cause stronger electromagnetic fields, so that the efficiency of the electric motor can be significantly increased without having to increase its size. A training of the shaft rods 36 from the plastic 12 in this case allows a far-reaching freedom in the design of the magnetic flux paths 33 ,

Claims

Rotor for an electric motor, comprising a rotor body and a rotor body bearing shaft, characterized in that the shaft ( 2 ) at least partially made of a plastic ( 12 ) consists.

Rotor according to claim 1, characterized in that the shaft ( 2 ) completely made of plastic ( 12 ) consists.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) a full wave ( 15 ) or a hollow shaft ( 16 ).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) at least one with plastic ( 12 ) sheathed shaft core ( 20 ) having.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft core ( 20 ) made of metal, in particular ferromagnetic metal.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft core ( 20 ) made of the same or a different plastic than the shaft ( 2 ) consists.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of shaft cores ( 20 ) - seen in cross section - are arranged in a circle.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) is produced by injection molding.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) by injection molding into a breakthrough ( 13 ) of the rotor body ( 3 ) is injected.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the breakthrough ( 13 ) has at least one of a circular shape deviating increase or depression.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the breakthrough ( 13 ) at least in sections from a plurality of breakthrough recesses ( 37 ), which at least partially radially to a rotational axis ( 14 ) of the rotor ( 1 ) are spaced and spaced from each other.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that as plastic ( 12 ) glass fiber reinforced polyphenyl sulfide (PPS) ( 25 ) is used.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) a winding attachment ( 27 ) having.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the winding attachment ( 27 ) together with the wave ( 2 ) is produced by plastic injection molding.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 2 ) at least in sections of a plurality of mutually spaced shaft rods ( 36 ) is formed.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft rods, in particular on a circle about the axis of rotation of the rotor ( 1 ), at least in sections in the rotor body ( 3 ) are introduced.

Process for producing a rotor for a Electric motor, with a rotor body and one the rotor body supporting shaft, characterized by the injection of the shaft in at least one extending in axial extension of the rotor body breakthrough.

Method according to claim 17, characterized in that that at least one plastic is used as the shaft material.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that when injecting the shaft inside and outside of the rotor body is trained.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during injection multiple, the rotor body forming Fins to the rotor body get connected.