DE102011077533A1 - Positive mounting of permanent magnets in a rotor - Google Patents
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- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
Abstract
Es wird ein Rotor für einen Elektromotor mit einer Magnettasche (16) zur formschlüssigen Aufnahme eines Dauermagneten (30) offenbart, wobei die Magnettasche (16) zu einer formschlüssigen Aufnahme des Dauermagneten (30) in einer eindeutigen Winkelposition ausgebildet ist.A rotor for an electric motor with a magnet pocket (16) for positively receiving a permanent magnet (30) is disclosed, the magnet pocket (16) being designed to positively receive the permanent magnet (30) in a clear angular position.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor mit einer Magnettasche zur formschlüssigen Aufnahme eines Dauermagneten, einen Dauermagneten zum formschlüssigen Einsatz in die Magnettasche des Rotors, einen Motor und ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors aus Blechen.The invention relates to a rotor for an electric motor with a magnetic pocket for the positive reception of a permanent magnet, a permanent magnet for positive engagement in the magnetic pocket of the rotor, a motor and a method for producing a rotor from sheets.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In einem Rotor eines permanenterregten Elektromotors werden die Dauermagnete in einer vordefinierten Polarisationsrichtung eingesetzt, um entlang des Umfangs des Motors ein Magnetfeld mit wechselnder Polarität zu bilden.In a rotor of a permanent magnet electric motor, the permanent magnets are used in a predefined direction of polarization to form a magnetic field of alternating polarity along the circumference of the motor.
Dazu weist der Rotor üblicherweise eine Anzahl von Magnettaschen auf, in die die Dauermagnete mit einer vorbestimmten Polarität einzusetzen sind. Zur Sicherstellung der richtigen Polarität der Dauermagnete in der Magnettasche werden Prüfstationen eingesetzt, die Investitions- und Instandhaltungskosten verursachen. Diese Kosten erhöhen die Montagekosten des fertigen Elektromotors.For this purpose, the rotor usually has a number of magnetic pockets into which the permanent magnets are to be inserted with a predetermined polarity. To ensure the correct polarity of the permanent magnets in the magnetic pocket, test stations are used which cause investment and maintenance costs. These costs increase the assembly costs of the finished electric motor.
Wird ein Dauermagnet mit fehlerhafter Polarität in einer Magnettasche erkannt, so muss die Polarität korrigiert werden. Dies zieht nicht nur zusätzlichen Montageaufwand nach sich; die Korrektur kann die Magnettasche und/oder den Dauermagneten gegebenenfalls auch beschädigen und im schlimmsten Falle zerstören.If a permanent magnet with incorrect polarity is detected in a magnetic pocket, the polarity must be corrected. This does not only entail additional assembly costs; the correction may possibly also damage the magnet pocket and / or the permanent magnet and, in the worst case, destroy it.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fertigungskosten und den Montageaufwand für einen Elektromotor möglichst weiter zu reduzieren.It is therefore an object of the invention to reduce the manufacturing costs and assembly costs for an electric motor as possible.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Polarität der Dauermagnete im Rotor von ihrer Lage in der Magnettasche abhängt. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung ist, dass für einen niedrigen Fertigungsaufwand des Rotors alle Magnettaschen gleich ausgeführt werden, in die sich die Dauermagnete entweder mit ihrem Nordpol oder mit ihrem Südpol zum Rotorumfang einsetzen lassen. Der Erfindung liegt desweiteren die Erkenntnis zugrunde, dass dies eine Fehlerquelle ist, deren Folgen die bereits erwähnte Erhöhung der Fertigungskosten und des Montageaufwands sind. Grundgedanke der Erfindung ist, dass sich die Fertigungskosten nicht spürbar erhöhen, wenn die Form der Magnettasche so ausgebildet wird, dass der Dauermagnet jeweils nur noch in einer eindeutigen Ausrichtung in die Magnettasche einsetzbar ist. Für den Dauermagneten ist eine dementsprechende Formgebung im Wesentlichen kostenneutral umsetzbar, da diese üblicherweise sintertechnisch hergestellt werden.The invention is based on the recognition that the polarity of the permanent magnets in the rotor depends on their position in the magnet pocket. A further realization of the invention is that, for a low production cost of the rotor, all magnetic pockets are made the same, in which the permanent magnets can be used either with their north pole or with their south pole to the rotor circumference. The invention is further based on the finding that this is a source of error, the consequences of which are the aforementioned increase in manufacturing costs and assembly costs. The basic idea of the invention is that the production costs do not appreciably increase if the shape of the magnetic pocket is formed such that the permanent magnet can only be inserted into the magnetic pocket in one unambiguous orientation. For the permanent magnet a corresponding shaping is essentially cost-neutral implemented, since they are usually made by sintering.
Die Erfindung gibt daher einen Rotor für einen Elektromotor mit einer Magnettasche zur formschlüssigen Aufnahme eines Dauermagneten an, wobei die Magnettasche zu einer formschlüssigen Aufnahme des Dauermagneten in einer eindeutigen Winkelposition des Dauermagneten ausgebildet ist.The invention therefore provides a rotor for an electric motor with a magnetic pocket for the positive reception of a permanent magnet, wherein the magnetic pocket is designed for a positive reception of the permanent magnet in a unique angular position of the permanent magnet.
Da der jeweilige Dauermagnet nur noch in einer eindeutigen Winkelposition in die Magnettasche eingesetzt werden kann, ist es ausgeschlossen, dass die Dauermagnete mit einer fehlerhaften Polarität in den Rotor eingesetzt werden. Since the respective permanent magnet can only be used in a unique angular position in the magnet pocket, it is impossible that the permanent magnets are used with a faulty polarity in the rotor.
Auf die eingangs genannte Prüfstation kann daher vollständig verzichtet werden, was die Montagekosten eines Elektromotors mit dem Rotor senkt. Durch den weggefallenen Prüfschritt während der Fertigung kann die Taktzeit reduziert und somit der Produktionsdurchsatz erhöht werden. Auch entfallen den Rotor beschädigende Maßnahmen zur Korrektur eines fehlerhaft eingesetzten Dauermagneten, was die Produktionsausbeute steigert und so ebenfalls die Montagekosten des Elektromotors senkt. On the aforementioned test station can therefore be completely eliminated, which reduces the cost of assembly of an electric motor with the rotor. By eliminating the test step during production, the cycle time can be reduced and thus the production throughput can be increased. Also eliminates the rotor damaging measures to correct a faulty permanent magnet used, which increases the production yield and thus also reduces the cost of assembly of the electric motor.
Die Form der Magnettasche weist hierzu insbesondere eine geeignete Asymmetrie auf, die mit einer entsprechenden asymmetrischen Form des Dauermagneten zusammenwirkt. Dies ist beispielsweise eine in der Magnettasche versetzt angebrachte Vertiefung, eine Kerbe oder eine Aufnahmeöffnung. Umgekehrt ist die Asymmetrie in einer alternativen Ausgestaltung durch eine Erhöhung, eine Markierungslinie oder ein Einsteckelement ausgebildet. In einer anderen Variante ist die Asymmetrie beispielsweise durch eine veränderte Neigung einer Wand oder des Bodens der Magnettasche ausgebildet.For this purpose, the shape of the magnetic pocket in particular has a suitable asymmetry which interacts with a corresponding asymmetrical shape of the permanent magnet. This is, for example, an offset in the magnet pocket mounted recess, a notch or a receiving opening. Conversely, the asymmetry in an alternative embodiment is formed by an elevation, a marking line or a plug-in element. In another variant, the asymmetry is formed for example by a changed inclination of a wall or the bottom of the magnet pocket.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Magnettasche eine Wand mit einer Aussparung auf, wobei die Aussparung zur formschlüssigen Aufnahme eines Vorsprunges am Dauermagneten vorgesehen ist. Der Vorsprung am Dauermagneten ist zudem leicht erkennbar, so dass die richtige Position des Dauermagneten in der Magnettasche nicht erst aufwendig gesucht werden muss.In a preferred development, the magnetic pocket has a wall with a recess, wherein the recess is provided for the positive reception of a projection on the permanent magnet. The projection on the permanent magnet is also easily recognizable, so that the correct position of the permanent magnet in the magnetic pocket does not need to be sought consuming.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Rotor aus einer Anzahl von Blechen paketiert. Durch die Fertigung des Rotors als Blechpaket aus elektrisch isolierten Einzelblechen werden induktive Wirbelströme vermieden. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Elektromotors. Die Formgebung des Rotors wird hierbei durch eine Abfolge von Stanzprozessen an gleichen Einzelblechen erzielt. In diesen Herstellungsprozess kann ohne wesentlichen Aufwand die Ausbildung einer der oben genannten asymmetrischen Ausformungen der Magnettasche integriert werden, indem der Stanzprozess für eine Teilanzahl der Einzelbleche erweitert wird. Die in einem Einzelblech zur Ausbildung der Magnettasche ausgestanzte Durchgangsöffnung wird für eine Teilanzahl entsprechend verändert, so dass sich beim Stapeln der Bleche die gewünschte Ausformung der Magnettasche ergibt.In an advantageous development of the rotor is packaged from a number of sheets. By manufacturing the rotor as a laminated core of electrically insulated individual sheets are inductive Eddy currents avoided. This increases the efficiency of the electric motor. The shaping of the rotor is achieved by a sequence of punching processes on the same individual sheets. In this manufacturing process, the formation of one of the above-mentioned asymmetrical shapes of the magnet pocket can be integrated without significant effort by the punching process for a number of parts of the individual sheets is extended. The punched in a single sheet to form the magnetic pocket through hole is changed accordingly for a number of parts, so that when stacking the sheets results in the desired shape of the magnet pocket.
In einer bevorzugten Ausbildung ist insofern die Magnettasche durch Durchgangsöffnungen in einer Teilanzahl der paketierten Bleche ausgebildet. Die Durchgangsöffnung in den einzelnen Blechen wird mit sehr geringen Taktzeiten beispielsweise durch Ausstanzungen in axialer Richtung durch jedes Blech realisiert.In a preferred embodiment, the magnetic pocket is formed by passage openings in a number of parts of the packetized sheets. The passage opening in the individual sheets is realized with very short cycle times, for example by punching in the axial direction through each sheet.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung ist die Durchgangsöffnung einer ersten Teilanzahl der Bleche größer als die Durchgangsöffnung einer zweiten Teilanzahl der Bleche. Auf diese Weise wird im Blechpaket eine Magnettasche mit einer entsprechenden Aussparung geschaffen, so dass die eindeutige Winkelposition des Dauermagneten in der Magnettasche realisiert ist. Die unterschiedliche Größe der Durchgangsöffnungen hat insbesondere keine Auswirkungen auf die Taktzeiten, da der benötigte Zeit für einen Stanzvorgang von der Größe der Durchgangsöffnung unabhängig ist.In a particularly preferred embodiment, the passage opening of a first part number of the sheets is greater than the passage opening of a second part number of the sheets. In this way, a magnetic pocket with a corresponding recess is created in the laminated core, so that the unique angular position of the permanent magnet is realized in the magnetic pocket. The different size of the passage openings in particular has no effect on the cycle times, since the time required for a punching process is independent of the size of the passage opening.
In einer anderen Ausführung weist der Rotor wenigstens eine zur ersten Magnettasche formgleiche zweite Magnettasche auf, die zu einer senkrecht durch die Rotationsache des Rotors verlaufenden Achse spiegelsymmetrisch angeordnet ist. Insbesondere sind in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Magnettaschen bezüglich dieser Ebene jeweils spiegelsymmetrisch. In den angegebenen Rotor kann somit ein einheitlicher Dauermagnet in der ersten Magnettasche formschlüssig beispielsweise ausschließlich mit seinem Nordpol zum Umfang des Rotors gerichtet und in der zweiten Magnettasche formschlüssig ausschließlich mit seinem Südpol zum Umfang des Rotors gerichtet aufgenommen werden. Die Herstellung des Rotors mit einem einheitlichen Dauermagneten ist gegenüber bekannten Verfahren fehlerfrei, ohne aufwändiger geworden zu sein.In another embodiment, the rotor has at least one second magnetic pocket, which has the same shape as the first magnetic pocket, and is arranged in mirror symmetry with respect to an axis extending perpendicularly through the axis of rotation of the rotor. In particular, circumferentially successive magnetic pockets with respect to this plane are each mirror-symmetrical. In the specified rotor thus a uniform permanent magnet in the first magnetic pocket can be positively addressed, for example, exclusively with its north pole to the circumference of the rotor and positively received in the second magnetic pocket exclusively with its south pole to the circumference of the rotor. The manufacture of the rotor with a uniform permanent magnet is error-free compared to known methods, without having become more expensive.
Die Erfindung gibt auch einen Dauermagneten zum formschlüssigen Einsatz in einer Magnettasche eines Rotors an, dessen äußere Form wenigstens eine asymmetrische Formabweichung zum Einsetzen in der Magnettasche in eindeutiger Winkelposition aufweist. Diese asymmetrische Formabweichung kann beispielsweise eine versetzt angebrachte Vertiefung, eine Kerbe oder eine Aufnahmeöffnung sein. Umgekehrt ist die Asymmetrie in einer alternativen Ausgestaltung durch eine Erhöhung, eine Markierungslinie oder ein Einsteckelement ausgebildet. In einer anderen Variante ist die Asymmetrie beispielsweise durch eine veränderte Neigung einer Wand des Dauermagneten ausgebildet. The invention also provides a permanent magnet for positive engagement in a magnet pocket of a rotor, the outer shape of which has at least one asymmetric shape deviation for insertion in the magnet pocket in a unique angular position. This asymmetrical shape deviation may be, for example, a staggered recess, a notch or a receiving opening. Conversely, the asymmetry in an alternative embodiment is formed by an elevation, a marking line or a plug-in element. In another variant, the asymmetry is formed, for example, by a changed inclination of a wall of the permanent magnet.
In einer Weiterbildung umfasst eine Wand einen Vorsprung zum formschlüssigen Einsetzen in eine Aussparung der Magnettasche.In one development, a wall comprises a projection for the positive insertion into a recess of the magnet pocket.
Die Erfindung gibt auch einen Elektromotor, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, mit einem Stator mit Wicklungen zum Erregen eines magnetischen Feldes; und mit dem vorbeschriebenen Rotor an, wobei in der Magnettasche des Rotors der vorbeschriebene Dauermagnet aufgenommen ist, der durch das magnetische Feld zum Antrieb des Rotors vorgesehen ist.The invention also provides an electric motor, in particular for a camshaft phaser, having a stator with windings for exciting a magnetic field; and with the above-described rotor, wherein in the magnetic pocket of the rotor of the above-described permanent magnet is received, which is provided by the magnetic field for driving the rotor.
Die Erfindung gibt auch ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors aus Blechen an, wobei eine Anzahl von formgleichen Blechen gestanzt, anschließend gleiche erste Durchgangslöcher durch eine erste Teilanzahl der Bleche und nachfolgend gleiche zweite Durchgangslöcher durch eine zweite Teilanzahl der Bleche gestanzt werden, wobei die zweiten Durchgangslöcher gegenüber den ersten Durchgangslöchern zumindest abschnittsweise vergrößert sind; und wobei abschließend die Bleche zu einem Blechpaket verbunden bzw. gestapelt werden, so dass die Bleche bündig aneinander und die Durchgangslöcher übereinander liegen. Auf diese Weise ist die Herstellung einer asymmetrischen Formgebung der Magnettasche in einen Paketierprozess zur Herstellung des Rotors als Blechpaket ohne einen nennenswerten Mehraufwand an Kosten integriert.The invention also provides a method for producing a rotor from sheet metal by punching a number of conformable sheets, then punching same first through holes through a first part number of the sheets and subsequently like second through holes through a second part number of the sheets, the second through holes are at least partially enlarged compared to the first through-holes; and wherein finally the sheets are connected or stacked to form a laminated core, so that the sheets are flush with each other and the through holes are one above the other. In this way, the production of an asymmetric shaping of the magnet pocket is integrated into a packaging process for the production of the rotor as a laminated core without a significant additional cost.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In
Die äußere Form des Rotors
Entlang des Umfangs
Die Magnettaschen
Ferner weisen alle Magnettaschen
In der dritten Magnettasche
Der Dauermagnet
Durch die zur Symmetrieebene
Jede der Magnettaschen
Der Rotor
Die Durchgangsöffnungen
In
Der Stator
In die in
Im angegebenen Rotor werden eine Magnettasche und der zugehörige Dauermagnet in Umfangsrichtung der Magnettasche asymmetrisch aufgebaut, um den Einsatz des Dauermagneten in der Magnettasche nur in einer eindeutigen Winkelposition zuzulassen.In the specified rotor, a magnetic pocket and the associated permanent magnet are constructed asymmetrically in the circumferential direction of the magnetic pocket in order to permit the use of the permanent magnet in the magnetic pocket only in a definite angular position.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Rotor rotor
- 33
- Rotationsachse axis of rotation
- 44
- Oberseite top
- 6 6
- Unterseitebottom
- 88th
- Umfang scope
- 1010
- Wellenlager shaft bearing
- 1212
- erste Magnettasche first magnetic bag
- 1414
- zweite Magnettasche second magnetic bag
- 1616
- dritte Magnettasche third magnetic bag
- 1818
- vierte Magnettasche fourth magnetic bag
- 2020
- fünfte Magnettasche fifth magnet pocket
- 2222
- Symmetrieebene plane of symmetry
- 2424
- Wand wall
- 2626
- Wand wall
- 2828
- Aussparung recess
- 3030
- Dauermagnet permanent magnet
- 3232
- Wand wall
- 3434
- Wand wall
- 3636
- Vorsprung head Start
- 3838
- Rückseite back
- 3939
- Freisparung cutout
- 4040
- erste Bleche first sheets
- 4242
- zweite Bleche second sheets
- 4444
- Durchgangsöffnung Through opening
- 4646
- Elektromotor electric motor
- 4848
- Stator stator
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201110077533 DE102011077533A1 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Positive mounting of permanent magnets in a rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=45787191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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- 2011-06-15 DE DE201110077533 patent/DE102011077533A1/en not_active Withdrawn
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- 2012-02-27 WO PCT/EP2012/053275 patent/WO2012171671A2/en active Application Filing
Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150407 |
|
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