DE102011119790A1 - Rotor for electric motor used in fan, has flange that is secured at rotor portion by rivets, and shaft which is fixed at the flange and connected to rotor portion - Google Patents

Rotor for electric motor used in fan, has flange that is secured at rotor portion by rivets, and shaft which is fixed at the flange and connected to rotor portion Download PDF

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Abstract

The rotor (1) has a rotor portion (3) which is connected to the shaft (2). A flange (4) is secured at the rotor portion by rivets. The shaft is fixed at the flange by press connection. The fit diameter (Dp) of the flange is twice larger than outer diameter (Dw) of shaft. The guide length (L) of the shaft in flange is set larger than the outer diameter of the shaft.

Description

Die Erfindung beschreibt einen Rotor für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine mit einem glockenförmigen Rotorkörper und einer mit dem Rotorkörper verbundenen Welle.The invention describes a rotor for a permanently magnetically excited electric machine with a bell-shaped rotor body and a shaft connected to the rotor body.

Die Welle kann dabei beispielsweise durch Einpressen, Kleben, Schweißen, Schrumpfen, Verbinden mittels Zinkdruckguss oder Kombinationen daraus mit der Rotorglocke verbunden sein.The shaft can be connected, for example, by pressing, gluing, welding, shrinking, bonding by zinc die-casting or combinations thereof with the rotor bell.

Dabei hängt die Genauigkeit der Verbindung nicht nur von der Genauigkeit der zu verbindenden Teile ab, sondern direkt auch von der Genauigkeit, mit der die entsprechenden Prozessparameter eingehalten werden.The accuracy of the connection depends not only on the accuracy of the parts to be connected, but also directly on the accuracy with which the corresponding process parameters are met.

Beim Schweißen ist beispielsweise der Wärmeeintrag kritisch, wobei die Gefahr besteht, dass entweder die Schweißverbindung unvollständig ist oder durch zu viel Wärme die Bauteile beschädigt werden können.When welding, for example, the heat input is critical, with the risk that either the weld is incomplete or too much heat, the components can be damaged.

Beim Kleben ist beispielsweise eine genaue Einhaltung der Temperatur und des Drucks sowie der Sauberkeit entscheidend für die Festigkeit der Klebeverbindung.When gluing, for example, a precise adherence to the temperature and the pressure as well as the cleanliness is decisive for the strength of the adhesive bond.

Auch bei den anderen bekannten Verfahren ist die Genauigkeit von mindestens einem weiteren Parameter neben der Bauteilgenauigkeit abhängig.Even with the other known methods, the accuracy of at least one other parameter in addition to the component accuracy depends.

Unabhängig vom Verfahren ist die Verbindung zwischen Welle und Rotorglocke, bedingt durch die geringe Fügelänge an der Verbindungsstelle und den geringen Durchmesser der Welle, jedoch gegenüber Kraftmomenten nicht sehr stabil.Regardless of the method, the connection between the shaft and rotor bell, due to the small length of fuselage at the junction and the small diameter of the shaft, but not very stable to moments of force.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotor der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem eine einfache und feste Verbindung zwischen Welle und Rotorkörper besteht.The object of the invention is therefore to provide a rotor of the aforementioned type, in which there is a simple and firm connection between the shaft and the rotor body.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by a rotor having the features of the main claim.

Durch den Flansch, der vorzugsweise einen signifikant größeren Durchmesser als die Welle aufweist, werden eventuell auftretende Kraftmomente auf eine größere Fläche am Rotorkörper verteilt. Die punktuelle Belastung des Materials (Spannung) ist dadurch wesentlich geringer, so dass Bauteilbeschädigungen verhindert werden.Due to the flange, which preferably has a significantly larger diameter than the shaft, possibly occurring moments of force are distributed over a larger area on the rotor body. The punctual loading of the material (tension) is thereby substantially lower, so that component damage is prevented.

Darüber hinaus ist das Taumelnieten des Flansches an den Rotorkörper sehr einfach und kostengünstig durchführbar. Da das Taumelnieten eine Kaltumformung des Flansches bewirkt besteht keinerlei Wärmeeintrag in die Bauteile, so dass auch keine Wärmeschäden an den Bauteilen entstehen können. Darüber hinaus ist die Genauigkeit der Verbindung bei diesem Verfahren hauptsächlich von den Bauteilgenauigkeiten von Rotorkörper und Flansch abhängig.In addition, the wobble riveting of the flange to the rotor body is very simple and inexpensive to carry out. Since the wobble riveting causes a cold deformation of the flange there is no heat input into the components, so that no thermal damage to the components can occur. In addition, the accuracy of the connection in this method is mainly dependent on the component accuracy of rotor body and flange.

Der Flansch wird dabei vorzugsweise mit einer Spielpassung oder einer leichten Presspassung in den Rotorkörper eingesetzt und dann durch Taumelnieten befestigt. Dabei wird insbesondere ein Teil des Flansches kalt verformt. Die Verformung des Flansches kann auch unsymmetrisch oder unvollständig sein, ohne dass die Festigkeit oder die Genauigkeit der Verbindung beeinträchtigt wird.The flange is preferably inserted with a clearance fit or a slight interference fit in the rotor body and then secured by wobble rivets. In particular, a part of the flange is cold-formed. The deformation of the flange may also be asymmetrical or incomplete without compromising the strength or accuracy of the connection.

Insgesamt ist die erfindungsgemäße Anordnung wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellbar als eine Verbindung mittels Zinkdruckguss, Kleben oder Schweißen.Overall, the arrangement according to the invention is much simpler and less expensive to produce than a connection by zinc die-casting, gluing or welding.

Um eine ausreichende Verteilung der Kräfte auf den Rotorkörper zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn der Passungsdurchmesser des Flansches mindestens dreimal so groß ist wie der Außendurchmesser der Welle.In order to achieve a sufficient distribution of the forces on the rotor body, it is advantageous if the fit diameter of the flange is at least three times as large as the outer diameter of the shaft.

Zusätzlich oder alternativ ist die Führungslänge der Welle im Flansch vorzugsweise mindestens so groß wie der Durchmesser der Welle.Additionally or alternatively, the guide length of the shaft in the flange is preferably at least as large as the diameter of the shaft.

Zur Durchführung des Taumelnietprozesses ist es zweckmäßig, wenn der Flansch an der Verbindungsstelle einen axial hervorstehenden Nietrand hat, der beim Taumelnieten auf die Oberfläche des Rotorkörpers verformt wird.To carry out the wobble riveting process, it is expedient for the flange to have an axially protruding rivet edge at the connection point, which is deformed onto the surface of the rotor body during wobble riveting.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Welle durch eine Pressverbindung am Flansch befestigt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the shaft is fixed by a press connection to the flange.

Dabei kann die Pressfläche der Welle beispielsweise eine Riffelung aufweisen, während die Pressfläche des Flansches eben ist.In this case, the pressing surface of the shaft, for example, have a corrugation, while the pressing surface of the flange is flat.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotor, 1 a cross section through a rotor according to the invention,

2 einen Querschnitt durch den Rotorkörper der 2, 2 a cross section through the rotor body of 2 .

3 einen Querschnitt durch einen Flansch mit eingepresster Welle, 3 a cross section through a flange with pressed-in shaft,

4 den Rotorkörper mit eingesetztem Flansch vor dem Taumelnieten und 4 the rotor body with inserted flange before wobble riveting and

5 eine Schrägansicht eines Elektromotors mit einem erfindungsgemäßen Rotor. 5 an oblique view of an electric motor with a rotor according to the invention.

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor 1 mit einer Welle 2 und einem glockenförmigen Rotorkörper 3. Die Welle 2 ist an einem Flansch 4 befestigt, der erfindungsgemäß durch Taumelnieten an dem Rotorkörper 3 befestigt ist.The 1 shows a rotor according to the invention 1 with a wave 2 and a bell-shaped rotor body 3 , The wave 2 is on a flange 4 fastened according to the invention by wobble rivets on the rotor body 3 is attached.

Die Führungslänge L der Welle im Rotor ist die axiale Länge, entlang der ein Festigkeit gebender Kontakt zum Flansch 4 besteht. Diese Führungslänge L ist im Beispiel größer als der Durchmesser Dw der Welle. Dadurch wird eine sehr gute Festigkeit der Verbindung erzielt, die auch größeren Kräften standhalten kann. Je nach Anwendung kann auch eine geringere oder größere Führungslänge ausreichen beziehungsweise notwendig sein.The guide length L of the shaft in the rotor is the axial length, along the strength giving contact with the flange 4 consists. This guide length L is larger than the diameter Dw of the shaft in the example. As a result, a very good strength of the connection is achieved, which can withstand greater forces. Depending on the application, a smaller or larger guide length may be sufficient or necessary.

Der Flansch 4 weist eine stirnseitige Auflagefläche 5 für den Rotorkörper 3 auf, die auch als Wiederlager für das Taumelnieten dient. Der Rotorkörper 3 wird somit durch den Flansch 4 beidseitig stirnseitig und umlaufend umfasst und somit fixiert. Durch das Taumelnieten wird der Rotorkörper 3 auch in radialer Richtung fixiert.The flange 4 has a frontal support surface 5 for the rotor body 3 which also serves as a repository for tumbling rivets. The rotor body 3 is thus through the flange 4 Both sides of the front and surrounding encompasses and thus fixed. By tumbling riveting the rotor body 3 also fixed in the radial direction.

Der Flansch 4 kann dabei mit einer leichten Presspassung oder einer Spielpassung in den Rotorkörper 3 eingesetzt sein. Die Stabilität der Verbindung wird dabei auch vom Passungsdurchmesser. Dp bestimmt, das heißt dem Außendurchmesser des Flansches 4, der die Passung zum Rotorkörper 3 aufweist. Dieser Passungsdurchmesser Dp ist im Beispiel etwa dreimal so groß wie der Durchmesser Dw der Welle 2. Durch den im Vergleich zum Wellendurchmesser Dw wesentlich größeren Passungsdurchmesser Dw werden eventuell auftretende Kräfte an der Welle 2 auf eine wesentlich größere Fläche am Rotorkörper 3 verteilt, so dass die Punktbelastung des Materials (Spannung) am Rotorkörper reduziert ist. Es treten dadurch weniger Materialbeschädigungen auf. Je nach Anwendung und den auftretenden Kräften kann es auch ausreichend sein, wenn der Passungsdurchmesser Dp nur doppelt so groß ist wie der Wellendurchmesser. Das optimale Verhältnis von Wellendurchmesser Dw zu Passungsdurchmesser Dp liegt zwischen 1:3 und 1:4, da der Flansch dann nicht unnötig groß ist.The flange 4 can with a slight press fit or a clearance in the rotor body 3 be used. The stability of the connection is also the fit diameter. Dp determined, that is the outer diameter of the flange 4 that fits the rotor body 3 having. This fit diameter Dp is in the example about three times as large as the diameter Dw of the shaft 2 , Due to the larger diameter compared to the shaft diameter Dw Dw possibly occurring forces on the shaft 2 on a much larger area on the rotor body 3 distributed so that the point load of the material (voltage) is reduced to the rotor body. As a result, less material damage occurs. Depending on the application and the occurring forces, it may also be sufficient if the fit diameter Dp is only twice as large as the shaft diameter. The optimum ratio of shaft diameter Dw to fit diameter Dp is between 1: 3 and 1: 4, since the flange is then not unnecessarily large.

Am Innenumfang des Rotorkörpers 3 ist weiterhin der Antriebsmagnet angeordnet, der im Beispiel jedoch nicht dargestellt ist.On the inner circumference of the rotor body 3 Furthermore, the drive magnet is arranged, which is not shown in the example.

Der Rotorkörper 3 ist beispielsweise tiefgezogen. Der Flansch 4 kann als Drehteil aus einem einfachen Stahl bestehen.The rotor body 3 is for example deep-drawn. The flange 4 can be made as a turned part of a simple steel.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rotors 1 besteht darin, dass die Genauigkeit des Rotors 1 und der Verbindung zwischen Flansch 4 und Rotorkörper 3 nur von den einzelnen Bauteilgenauigkeiten abhängt. Beispielsweise vom Innendurchmesser des Rotorkörpers 3 an der Verbindungsstelle, dem Passungsdurchmesser Dp oder der Auflagefläche am Flansch. Das Taumelnieten hat darauf wenig Einfluss, so dass die Durchführung des Taumelnietens unkritisch und daher tolerant gegenüber Abweichungen von Prozessparametern ist. Dadurch wird die Herstellung einfacher und kostengünstiger.Another advantage of the rotor according to the invention 1 is that the accuracy of the rotor 1 and the connection between flange 4 and rotor body 3 depends only on the individual component accuracies. For example, from the inner diameter of the rotor body 3 at the connection point, the fitting diameter Dp or the bearing surface on the flange. The wobble riveting has little influence on this, so that the implementation of the wobble riveting is uncritical and therefore tolerant of deviations from process parameters. This makes the production easier and cheaper.

Die Herstellung eines solchen Rotors 1 ist beispielhaft mit Bezug auf die 2 bis 4 erläutert. In 2 ist ein Rotorkörper 3 gezeigt, der eine Öffnung 6 zur Aufnahme des Flansches 4 aufweist.The production of such a rotor 1 is exemplary with reference to the 2 to 4 explained. In 2 is a rotor body 3 shown having an opening 6 for receiving the flange 4 having.

3 zeigt eine Welle 2 mit einem bereits befestigten Flansch 4. Die Welle 2 kann beispielsweise durch Pressen, Heißschrumpfen oder Kleben am Flansch 4 befestigt sein. Insbesondere weist die Welle 2 entlang der Führungslänge L eine Riffelung 7 auf, während der Flansch 4 vorzugsweise eine glattflächige Bohrung 8 aufweist. 3 shows a wave 2 with an already attached flange 4 , The wave 2 For example, by pressing, heat shrinking or gluing on the flange 4 be attached. In particular, the shaft points 2 along the guide length L a corrugation 7 on, while the flange 4 preferably a smooth-surfaced bore 8th having.

Der Flansch 4 hat weiterhin an der Verbindungsstelle einen axial vorstehenden Nietrand 9, der beim Taumelnieten verformt wird. Im Beispiel ist der Nietrand 9 bündig mit dem Passungsdurchmesser Dp, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Neben dem Nietrand 9 ist eine umlaufende Nut 10 angeordnet, die im Zentrum durch einen Konus 11 begrenzt wird.The flange 4 furthermore has an axially projecting rubbing edge at the connection point 9 which is deformed when tumbling rivets. In the example, the rubble is 9 flush with the fit diameter Dp, but this is not absolutely necessary. Next to the Nietrand 9 is a circumferential groove 10 arranged in the center by a cone 11 is limited.

Der Flansch 4 mit der eingepressten Welle 2 wird in die Öffnung 6 im Rotorkörper 3 eingesetzt, wie in 4 gezeigt. Dabei erfolgt die Abstützung an der Unterseite des Flansches, der Rotorkörper 3 liegt stirnseitig auf der Auflagefläche 5 des Flansches 4 auf. Danach kann das Taumelnieten erfolgen.The flange 4 with the pressed-in shaft 2 gets into the opening 6 in the rotor body 3 used as in 4 shown. The support is made on the underside of the flange, the rotor body 3 lies on the front side on the support surface 5 of the flange 4 on. Thereafter, the tumble riveting done.

Entgegen der hier gezeigten Abfolge kann auch zunächst der Flansch 4 alleine mit dem Rotorkörper 3 verbunden werden und erst danach die Welle 2 in den Flansch 4 eingesetzt werden.Contrary to the sequence shown here can also first of the flange 4 alone with the rotor body 3 and then the wave 2 in the flange 4 be used.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Rotors 1 ist in einem Elektromotor 12 für einen Lüfter. Ein solcher Motor 12 ist beispielhaft in 5 gezeigt. Der Rotor 1 dient dabei zur Aufnahme eines Lüfterrades, das jedoch nicht gezeigt ist.A preferred application of the rotor according to the invention 1 is in an electric motor 12 for a fan. Such a motor 12 is exemplary in 5 shown. The rotor 1 serves to accommodate a fan wheel, which is not shown.

Neben dem erfindungsgemäßen Rotor 1 weist der Elektromotor 12 ein Gehäuse 13 auf, in dem beispielsweise eine Ansteuerelektronik angeordnet ist. Zur Stromversorgung und Steuerung weist der Motor 12 Kabel 14 auf, die in das Gehäuse 13 geführt sind.In addition to the rotor according to the invention 1 points the electric motor 12 a housing 13 on, in which, for example, a control electronics is arranged. For power supply and control, the engine 12 electric wire 14 on that in the case 13 are guided.

Daneben kann der erfindungsgemäße Rotor auch für jeden anderen Motor verwendet werden, so dass die Erfindung in keiner Weise auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.In addition, the rotor according to the invention can also be used for any other engine, so that the invention is in no way limited to the exemplary embodiments described here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rotorrotor
22
Wellewave
33
Rotorkörperrotor body
44
Flanschflange
55
Auflageflächebearing surface
66
Öffnungopening
77
Riffelungknurl
88th
Bohrungdrilling
99
NietrandNietrand
1010
Nutgroove
1111
Konuscone
1212
Elektromotorelectric motor
1313
Gehäusecasing
1414
Kabelelectric wire
LL
Führungslängeguide length
Dwdw
WellendurchmesserShaft diameter
Dpdp
Passungsdurchmesserlocating diameter

Claims (10)

Rotor mit einem Rotorkörper (3) und einer mit dem Rotorkörper (3) verbundenen Welle (2), dadurch gekennzeichnet, dass am Rotorkörper (3) ein Flansch (4) durch Taumelnieten befestigt ist und die Welle (2) an dem Flansch (4) befestigt ist.Rotor with a rotor body ( 3 ) and one with the rotor body ( 3 ) connected shaft ( 2 ), characterized in that on the rotor body ( 3 ) a flange ( 4 ) is secured by wobble rivets and the shaft ( 2 ) on the flange ( 4 ) is attached. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Passungsdurchmesser (Dp) des Flansches (4) mindestens zweimal so groß ist wie der Außendurchmesser (Dw) der Welle (2).Rotor according to claim 1, characterized in that the fitting diameter (Dp) of the flange ( 4 ) is at least twice as large as the outer diameter (Dw) of the shaft ( 2 ). Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Passungsdurchmesser (Dp) des Flansches (4) dreimal bis viermal so groß ist wie der Außendurchmesser (Dw) der Welle (2).Rotor according to claim 2, characterized in that the fitting diameter (Dp) of the flange ( 4 ) is three to four times as large as the outer diameter (Dw) of the shaft ( 2 ). Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (4) einen axial hervorstehenden Nietrand (9) hat, der beim Taumelnieten auf die Oberfläche des Rotorkörpers (3) verformt wird.Rotor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flange ( 4 ) an axially protruding rivet edge ( 9 ), which wobble rivets on the surface of the rotor body ( 3 ) is deformed. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslänge (L) der Welle (2) im Flansch (4) mindestens so groß ist wie der Durchmesser (Dw) der Welle (2).Rotor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide length (L) of the shaft ( 2 ) in the flange ( 4 ) is at least as large as the diameter (Dw) of the shaft ( 2 ). Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) durch eine Pressverbindung am Flansch (4) befestigt ist.Rotor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shaft ( 2 ) by a press connection on the flange ( 4 ) is attached. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressfläche der Welle (2) eine Riffelung (7) aufweist und die Bohrung (8) des Flansches (4) eine glatte Oberfläche hat.Rotor according to claim 6, characterized in that the pressing surface of the shaft ( 2 ) a corrugation ( 7 ) and the bore ( 8th ) of the flange ( 4 ) has a smooth surface. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (3) durch Tiefziehen hergestellt ist.Rotor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor body ( 3 ) is made by deep drawing. Elektromotor (12) mit einem Rotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.Electric motor ( 12 ) with a rotor ( 1 ) according to one of claims 1 to 8. Lüfter mit einem Elektromotor (12) nach Anspruch 9.Fan with an electric motor ( 12 ) according to claim 9.
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