DE102012113094A1

DE102012113094A1 - Permanentmagnetläufer

Info

Publication number: DE102012113094A1
Application number: DE102012113094A
Authority: DE
Inventors: Lo Ching KWOK; Wai Shing Ip
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US9263920B2; CN103178631A; US20130162090A1; CN103178631B

Abstract

Ein Permanentmagnetläufer hat eine Welle, einen an der Welle befestigten Läuferkern, eine an dem Läuferkern befestigte Halterung und eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die an einer äußeren Fläche des Läuferkerns anliegen. Die Halterung hat an ihrem einen axialen Ende eine Basis, eine Mehrzahl von Armen, die sich axial von der Basis erstrecken und in einer Umfangsrichtung beabstandet sind, und an ihrem anderen axialen Ende einen Endring, der die Arme verbindet. Die Basis hat eine Öffnung zum Einsetzen der Welle. Der Läuferkern ist zwischen den Armen positioniert. Jeder Magnet ist zwischen zwei benachbarten Armen festgeklemmt. Ein Innendurchmesser des Endrings ist größer als ein Außendurchmesser des Läuferkerns.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Motorläufer und insbesondere einen Permanentmagnetläufer mit einer Magnethalterung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
6 zeigt einen üblichen Permanentmagnetläufer. Permanentmagnete 11 des Läufers sind durch ein Overmold-Element 10 an einem Läuferkern 12 befestigt. Die Magnete 11 sind bogenförmig und sind auch als Segmentmagnete bekannt. Der mittlere Bereich jedes Magnets 11 ist dicker als die umfangsseitigen Enden des Magnets, so dass der den mittleren Bereich des Magnets 11 überdeckende Bereich 13 des Overmold-Elements 10 dünner ist als die die umfangsseitigen Enden des Magnets 11 überdeckenden Bereiche 14 des Overmold-Elements 10. Da der dünnere Bereich 13 während der Drehung des Läufers brechen kann, ist die Zuverlässigkeit des Läufers relativ gering.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aus diesem Grund wird ein Permanentmagnetläufer mit höherer Zuverlässigkeit gewünscht.
Durch vorliegende Erfindung wird ein Permanentmagnetläufer angegeben, umfassend: eine Welle; einen an der Welle befestigten Läuferkern; eine an dem Läuferkern befestigte Halterung, und eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die sich mit einer Außenfläche des Läuferkerns in Kontakt befinden, wobei die Halterung eine Basis an einem ihrer axialen Enden, einen Endring an dem anderen ihrer axialen Enden und eine Mehrzahl von Armen aufweist, die sich axial zwischen der Basis und dem Endring erstrecken und in Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei die Basis eine Öffnung zum Einsetzen der Welle hat, der Läuferkern zwischen den Armen positioniert ist, jeder Magnet zwischen zwei benachbarten Armen eingeklemmt ist und ein Innendurchmesser des Endrings größer als ein Außendurchmesser des Läuferkerns ist.
Vorzugsweise bildet die Halterung eine Presspassung mit dem Läuferkern.
Vorzugsweise ist an einem axialen Ende des Läuferkerns mindestens eine Aufnahmeöffnung gebildet, und mindestens ein Vorsprung erstreckt sich axial von einer dem Endring zugewandten Fläche der Basis und ist im Presssitz in der Aufnahmeöffnung angeordnet.
Vorzugsweise ist in der Fläche der Basis eine ringförmige Ausnehmung um den Fuß des oder jedes Vorsprungs gebildet.
Vorzugsweise ist mindestens eine Aufnahme in Form eines Schlitzes oder einer Öffnung in dem Endring gebildet, um Material für das Auswuchten des Läufers aufzunehmen.
Vorzugsweise ist die Basis ein zu dem Läuferkern koaxialer Kreisring, und ein Außendurchmesser der Basis ist gleich einem Außendurchmesser des Läuferkerns.
Vorzugsweise hat jeder Arm einen ersten Abschnitt, der sich in einer radialen Richtung erstreckt, und ein Paar zweiter Abschnitte, die sich in Umfangsrichtung und einander entgegengesetzt von einem radial äußeren Ende des ersten Abschnitts erstrecken, wobei jeder Magnet umfangsseitig zwischen den ersten Abschnitten von zwei benachbarten Armen und radial zwischen der Außenfläche des Läuferkerns und zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten der beiden benachbarten Arme positioniert ist.
Vorzugsweise erstreckt sich der erste Abschnitt radial über eine radialinnere Fläche des Endrings hinaus und bildet eine Presspassung mit der Außenfläche des Läuferkerns.
Vorzugsweise erstrecken sich die Arme radial nicht über eine radialäußere Fläche des Endrings hinaus.
Vorzugsweise sind die Permanentmagnete an die äußere Fläche des Läuferkerns geklebt.
Vorzugsweise sind die Permanentmagnet bogenförmig, wobei ein mittlerer Bereich jedes Magnets dicker ist als die umfangsseitigen Enden des Magnets.
Gemäß vorliegender Erfindung ist eine zuverlässige Montage des Läufers möglich, indem der Läuferkern einfach in die Halterung eingesetzt wird und die Permanentmagnete in die Räume zwischen benachbarten Armen der Halterung eingesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 ist eine Explosionsdarstellung eines Permanentmagnetläufers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine linke Endansicht des Läufers von 1;
3 ist eine rechte Endansicht des Läufers von 1;
4 ist eine Ansicht einer Halterung, die Teil des Läufers von 1 ist;
5 ist ähnlich wie 3 eine rechte Endansicht eines Läufers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine Ansicht eines Läufers nach dem Stand der Technik, wie eingangs beschrieben.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 bis 3 zeigen einen Permanentmagnetläufer 20 für einen Elektromotor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Läufer 20 hat eine Welle 22, einen an der Welle 22 befestigten Läuferkern 24, eine an dem Läuferkern 24 befestigte Halterung 30 und eine Mehrzahl von durch die Halterung 30 gehaltenen Permanentmagneten 26 (wovon in den Figuren nur einer dargestellt ist, um die Struktur des Läufers deutlicher darzustellen). Der Läuferkern 24 ist aus Mehrzahl von Läuferlamellen gebildet, die axial aufeinandergeschichtet sind. Die Permanentmagnete 26 sind bogenförmig. Vorzugsweise ist der mittlere Bereich 25 jedes Magnets 26 dicker als die umfangsseitigen Enden 27 des Magnets 26, so dass das Rastmoment des Motors reduziert werden kann, wodurch Vibrationen und von dem Motor erzeugte Geräusche reduziert werden.
2 ist eine Endansicht des montierten Läufers bei Betrachtung von links, wie in 1. In der Darstellung ist ein Magnet 26 in den Spalt zwischen zwei benachbarten Armen der Halterung eingesetzt. Die T-förmige Gestalt der Arme 34 ist deutlich erkennbar. 3 ist eine Ansicht des Läufers von rechts. Ein Magnet 26 ist durch den Spalt zwischen dem Läuferkern 24 und dem Endring 36 knapp zu sehen. Eine Mehrzahl von Schlitzen 50 ist in der von der Basis 32 entfernten axialen Fläche des Endrings 36 gebildet. Die Schlitze 50 bilden Aufnahmen für ein Material für ein gegebenenfalls notwendiges Auswuchten des Läufers.
Es wird ebenfalls auf 4 Bezug genommen. Die Halterung 30 ist ein monolithisches Kunststoffelement, das vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird. Die Halterung 30 hat eine Basis 32 an ihrem einen axialen Ende und eine Mehrzahl von Armen 34, die sich von der radialäußere Fläche der Basis 32 erstrecken, und einen Endring 36, der die Arme 34 verbindet, an ihrem anderen axialen Ende. Die Welle 22 verläuft durch eine Öffnung 38 in der Basis 32. Vorzugsweise ist die Basis 32 ein zu dem Läuferkern 24 koaxialer Kreisring. Der Außendurchmesser der Basis 32 ist im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Läuferkerns 24. Die Arme 34 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet und erstrecken sich nicht über die radialäußere Fläche des Endrings 36 hinaus. Jeder Arm 34 hat einen ersten Abschnitt 40, der sich in einer radialen Richtung erstreckt, und ein Paar zweiter Abschnitte 42, die sich umfangsseitig und einander entgegengesetzt von dem radial äußeren Ende des ersten Abschnitts 40 erstrecken. Jeder Magnet 26 ist umfangsseitig zwischen den ersten Abschnitten 40 von zwei benachbarten Armen 34 und radial zwischen der radialäußere Fläche des Läuferkerns 24 und den gegenüberliegenden zweiten Abschnitten 42 der benachbarten Arme 34 positioniert. Vorzugsweise kann die Innenfläche jedes Magnets 26 an die radialäußere Fläche des Läuferkerns 24 geklebt sein, um die Verbindung zwischen diesen zu verstärken.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Innendurchmesser D1 des Endrings 36 größer als der Außendurchmesser D2 des Läuferkerns 24. Die ersten Abschnitte 40 der Arme 34 erstrecken sich radial über die radialinnere Fläche 44 des Endrings 36 hinaus und bilden eine Presspassung mit der radialäußere Fläche des Läuferkerns 24. Eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen 28 ist in dem Läuferkern 24 gebildet. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 46, die sich axial von der dem Endring 36 zugewandten axialen Fläche 47 der Basis 32 erstrecken, ist im Presssitz in den Aufnahmeöffnungen 28 aufgenommen, so dass der Läuferkern 24 an der Halterung 30 festgelegt ist. Die Vorsprünge 46 haben ein konisch zulaufendes oder angeschrägtes distales Ende, um das Ausrichten auf und das Einsetzen in die Aufnahmeöffnungen 28 zu erleichtern.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 48, deren jede sich um den Fuß eines entsprechenden Vorsprungs 46 erstreckt, an der axialen Fläche 47 der Basis 32 gebildet, um Material aufzunehmen, das während des Einpressens der Vorsprünge 46 in die Aufnahmeöffnungen 28 des Läuferkerns 24 abgeschabt wird.
Ein Läufer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist in 5 gezeigt. Diese Figur ist ähnlich wie die Ansicht in 3. Wie zu erkennen ist, haben die Aufnahmen für das Material zum Auswuchten die Form von Öffnungen 51. Die Öffnungen 51 können Durchgangsöffnungen sein, die sich durch den Endring hindurch erstrecken. Wahlweise können die Öffnungen 51 Sacklochöffnungen sein, die Taschen für das Auswuchtmaterial bilden, sofern notwendig. In den Aufnahmeöffnungen 28 des Läuferkerns sind auch die Enden der Vorsprünge 46 gerade noch erkennbar. Die Vorsprünge 26 dieser Ausführungsform haben ein größeres konisch zulaufendes Ende, um die Montage zu erleichtern.
Gemäß vorliegender Erfindung lässt sich der Läufer 20 zuverlässig montieren, indem der Läuferkern 24 von der Endringseite einfach in die Halterung 30 eingesetzt wird, bis der Läuferkern mit der Basis in Kontakt gelangt, und indem die Vorsprünge in die Aufnahmeöffnungen hineingedrückt werden. Die Permanentmagnete 26 werden von dem Basisende in die benachbarten Arme 34 der Halterung eingesetzt, bis sie an dem Endring 36 anliegen.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Permanentmagnetläufer (20), umfassend: eine Welle (22); einen an der Welle (22) befestigten Läuferkern (24) und eine Mehrzahl von Permanentmagneten (26), die sich mit einer äußeren Fläche des Läuferkerns (24) in Kontakt befinden, gekennzeichnet durch eine Halterung (30), die an dem Läuferkern (24) befestigt ist, wobei die Halterung (30) eine Basis (32) an ihrem einen axialen Ende, einen Endring (36) an ihrem anderen axialen Ende und eine Mehrzahl von Armen (34) aufweist, die sich axial zwischen der Basis (32) und dem Endring (36) erstrecken und in einer Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei die Basis (32) eine Öffnung (38) zum Einsetzen der Welle (22) hat, der Läuferkern (24) zwischen den Armen (34) positioniert ist und jeder Magnet (36) zwischen zwei benachbarten Armen (34) festgeklemmt ist, wobei ein Innendurchmesser (D1) des Endrings (36) größer als ein Außendurchmesser (D2) des Läuferkerns (24) ist.
Läufer nach Anspruch 1, wobei die Halterung (30) eine Presspassung mit dem Läuferkern (24) bildet.
Läufer nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine Aufnahmeöffnung (28) an einem axialen Ende des Läuferkerns (24) gebildet ist und wobei sich mindestens ein Vorsprung (46) axial von einer dem Endring (36) zugewandten Fläche der Basis (32) erstreckt und im Presssitz in der Aufnahmeöffnung (28) angeordnet ist.
Läufer nach Anspruch 3, wobei in der Fläche der Basis (32) eine ringförmige Aussparung (48) um den Fuß des oder jedes Vorsprungs gebildet ist.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Endring (36) mindestens eine Aufnahme (50, 51) für Auswuchtmaterial gebildet ist.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (32) ein zu dem Läuferkern (24) koaxialer Kreisring ist und ein Außendurchmesser der Basis (32) gleich einem Außendurchmesser des Läuferkerns (24) ist.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Arm (34) einen ersten Abschnitt (40) hat, der sich einer radialen Richtung erstreckt, und ein Paar zweiter Abschnitte (42), die sich umfangsseitig und einander entgegengesetzt von einem radial äußeren Ende des ersten Abschnitts (40) erstrecken, wobei jeder Magnet (26) umfangsseitig zwischen den ersten Abschnitten (40) von zwei benachbarten Armen (34) und radial zwischen der Außenfläche des Läuferkerns (24) und zwei gegenüberliegenden zweiten Abschnitten (42) der beiden benachbarten Arme (34) positioniert ist.
Läufer nach Anspruch 7, wobei sich der erste Abschnitt (40) radial über eine radialinnere Fläche (44) des Endrings (36) hinaus erstreckt und mit der Außenfläche des Läuferkerns (24) eine Presspassung bildet.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Arme (34) radial nicht über eine radiale äußere Fläche des Endrings (36) hinaus erstrecken.
Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Permanentmagnete (26) an die äußere Fläche des Läuferkerns (24) geklebt sind.