DE102012221422A1

DE102012221422A1 - Rotor eines Elektromotors und Verfahren zur Herstellung des Rotors

Info

Publication number: DE102012221422A1
Application number: DE102012221422.4A
Authority: DE
Inventors: Kurt Siebald
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-28
Also published as: KR102216971B1; KR20150086484A; US10224772B2; CN104798289A; JP2016502389A; WO2014079794A1; US20150303752A1; EP2923432A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Rotor eines Elektromotors, mit einem Ankerblechpaket 1, einer Welle, am Umfang des Ankerblechpakets 1 angeordnete Magnete 3 und einer Kunststoffumspritzung 4. Das Ankerblechpaket 1 weist an seinem Umfang zu jedem Magnet 3 mindestens ein zugeordneten Kanal 9 auf, wobei die Kanäle 9 parallel zur Welle verlaufen und dass das Ankerblechpaket 1 am Umfang radial ausgerichtete Stege 8 besitzt, wobei sich die Stege 8 parallel zur Welle erstrecken und zwischen zwei Stegen 8 je ein Magnet 9 angeordnet ist, und dass die Kunststoffumspritzung 4 das Ankerblechpaket 1 und die Magnete 3 soweit umhüllt, dass nur die radiale Außenseite der Magneten 3 frei von Kunststoff 4 ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Rotor eines Elektromotors mit einem Ankerblechpaket, einer Welle, am Umfang des Ankerblechpakets angeordnete Magnete und einer Kunststoffumspritzung. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des Rotors.
Derartige Rotoren von Elektromotoren werden beispielsweise in Kraftstoffpumpen oder Stellgliedern eingesetzt und sind somit Stand der Technik. Um einen hohen Wirkungsgrad der Elektromotoren zu erreichen, muss der magnetische Fluss möglichst hoch sein. Das setzt voraus, dass die Magnete exakt an ihrer vorgegebenen Position am Rotor angeordnet sind um möglichst optimal mit dem Stator des Elektromotors zusammenzuwirken. Die Magnete werden in ihrer Position durch die Kunststoffumspritzung festgelegt. Für die Kunststoffumspritzung wird das Ankerblechpaket mit der Welle und den Magneten in eine Spritzgießform eingelegt. Das bedeutet, dass die Magnete bereits vor dem Umspritzen in der Spritzgießform in die richtige Endposition gebracht werden müssen. Dazu ist es bekannt, die Magnete am Rotor mit Klebstoff zu fixieren. Dieses Fixieren mittels Klebstoff bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsschritt, was sich nachteilig auf die Produktivität auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Rotor eines Elektromotors und Verfahren zur Herstellung des solchen Rotors zu schaffen, der leichter herzustellen ist. Insbesondere soll die Verwendung von Klebstoff vermieden werden.
Gelöst wird die erste Aufgabe mit einem Rotor, bei dem das Ankerblechpaket an seinem Umfang zu jedem Magnet mindestens ein zugeordneten Kanal aufweist, wobei die Kanäle parallel zur Welle verlaufen und dass das Ankerblechpaket am Umfang radial ausgerichtete Stege besitzt, wobei sich die Stege parallel zur Welle erstrecken und zwischen zwei Stegen je ein Magnet angeordnet ist, und dass die Kunststoffumspritzung das Ankerblechpaket und die Magnete soweit umhüllt, dass nur die radiale Außenseite der Magneten frei von Kunststoff ist.
Die Anordnung der Kanäle und der Stege hat zur Folge, dass dadurch die Magnete sowohl in radialer Richtung als auch in Ihrer Verteilung am Umfang definiert positioniert werden können. Mit den Stegen lässt sich die Verteilung der Magnete am Umfang exakt vorgeben. Die zu den Magneten offenen Kanäle bewirken, dass der eingespritzte Kunststoff über diese Öffnungen aufgrund seines Einspritzdruckes gegen die Magnete und diese gegen die Spritzgießform drückt. Auf diese Weise werden die Magnete in radialer Richtung in ihre endgültige Lage bewegt. Das hat den Vorteil, dass die Endposition der Magnete allein von der Spritzgießform bestimmt wird. Fertigungstoleranzen des Ankerblechpakets und Lagetoleranzen in der Spritzgießform werden so ausgeglichen. Dadurch kann das Ankerblechpaket mit größeren Toleranzen und damit kostengünstiger gefertigt werden. Hinzu kommt, dass ein Fixieren der Magnete entfallen kann.
In Abhängigkeit von der Größe der Magnete kann es sinnvoll sein, bei größeren Magneten je Magnet mindestens 2 Kanäle im Ankerblechpaket vorzusehen.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen können die Kanäle eine runde, dreieckige oder polygone Querschnittsfläche aufweisen.
Eine besonders innige Verbindung der Kunststoffumspritzung mit dem Ankerblechpaket wird erreicht, wenn die Querschnittsfläche der Kanäle einen Hinterschnitt gegenüber der zu den Magneten gelegenen Öffnung erzeugt. Dadurch wird zusätzlich ein Formschluss zwischen Ankerblechpaket und Kunststoffumspritzung erzeugt.
Das Halten der Magnete am Rotor wird durch den Haftverbund zwischen Kunststoff und Magnet erreicht. Das Halten der Magnete am Rotor kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erhöht werden, wenn die Magnete zusätzlich mit einem Formschluss mit der Kunststoffumspritzung verbunden, indem zumindest die radial außenliegenden Kanten der Magnete Fasen besitzen und die Fasen vom Kunststoff umgeben sind. Der Vorteil besteht darin, dass der Formschluss allein durch den Kunststoff und die Magnete erzeugt wird und nicht zwischen den Magneten und dem Ankerblechpaket, was eine Erhöhung des Aufwandes für das Ankerblechpaket bedeutet hätte.
Eine zuverlässige Verteilung der Magnete am Umfang ohne das Gewicht des Ankerblechpaketes wesentlich zu erhöhen wird in einer anderen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Stege eine geringere Höhe als die Magnete aufweisen. Auf diese Weise wird die Verteilung sichergestellt, ohne den Durchmesser der Ankerbleche wesentlich zu vergrößern. Das wiederum hat zur Folge, dass sich die Kosten für diese Stanzteile kaum erhöhen.
Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kunststoff stirnseitig in die Kanäle im Ankerblechpaket eindringt und die Magnete in radialer Richtung gegen die Spritzgießform drückt.
Der Vorteil besteht darin, dass das Erreichen der endgültigen Lage der Magneten im Rotor nicht mehr ausschließlich durch die Ausbildung des Rotors und/oder der Spritzgießform erreicht wird. Nach diesem Verfahren wird der prozessbedingte Druck, mit dem der Kunststoff in die Spritzgießform eingespritzt wird, genutzt, um die Magnete in ihre Endlage, welche von der Spritzgießform bestimmt wird, zu bewegen. Die Stege im Ankerblechpaket dienen dabei zur Führung, wenn sich die Magnete radial nach außen bewegen. Die Positionierung der Magnete erfolgt somit erst während des eigentlichen Spritzgießens und nicht schon während des Einlegens in die Spritzgießform. Erst das Zusammenwirken von Werkstück, Werkzeug und Prozess führt zur endgültigen Positionierung.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen in:
1 einen erfindungsgemäßen Rotor,
2a, b Ankerblechpaket und Magnete in Explosionsdarstellung,
2c Ankerblechpaket und Magnete in gefügtem Zustand und
3 einen Kanal des Ankerblechpaket in vergrößerter Darstellung.
1 zeigt einen Rotor eines Elektromotors, der in einer Kraftstoffpumpe oder einem Stellglied zum Einsatz kommt, dessen Welle nicht dargestellt ist. Auf der Welle sitzt ein Ankerblechpaket 1, welches aus einer Vielzahl gestanzter Bleche 2 besteht, die zu dem Ankerblechpaket 1 verbunden sind. Um die Mantelfläche des Ankerblechpakets 1 verteilt sind Magnete 3 angeordnet. Ankerblechpaket 1 und Magnete 3 sind mit Kunststoff 4 umspritzt und bilden zusammen als homogener Körper den Rotor. Die Magnete können sowohl Hart-Ferrit-Magnete oder Neodym-Magnete sein.
2a zeigt das Ankerblechpaket 1, bestehend aus den Stanzblechen 2 und die Magnete 3 in einer Explosionsdarstellung. Die Magnete 3 besitzen an ihren radial außenliegenden Kanten 5 und den radial innenliegenden Kanten 6 der Stirnseiten 7 Fasen 10, die beim Umspritzen mit dem Kunststoff 4 einen formschlüssigen Verbund zwischen Magnet 3 und Kunststoff 4 gewährleisten. Der Kunststoff 4 kann Polyoxymethylen oder Polyamid sein. Das Ankerblechpaket 1 besitzt an der Mantelfläche nach radial außen abstehende Stege 8, welche die Magnete 3 in Umfangsrichtung auf dem Ankerblechpaket 1 festlegen. Zwischen zwei Stegen 8 ist jeweils ein Kanal 9 angeordnet. Sowohl die Kanäle 9 als auch die Stege 8 sind parallel zur Welle des Rotors ausgerichtet.
2b zeigt das Ankerblechpaket 1 und die Magnete 3, wie sie in der Spritzgießform angeordnet sind.
3 zeigt einen Kanal 9 in vergrößerter Darstellung. Der Kanal 9 besitzt über seine Längserstreckung eine in Richtung des Magneten 3 gerichtete Öffnung 10. Die Breite der Öffnung 10 ist kleiner als der Durchmesser der Querschnittsfläche des Kanals 9. Beim Spritzgießen wird der Kunststoff 4 in den Kanal 9 eingespritzt. Durch dieses Hinterspritzen des Magneten 3 mit dem dabei vorherrschenden Druck der Kunststoffschmelze wird der Magnet 3 nach radial außen gegen die Wandung der Spritzgießform in seine Endposition gedrückt. Diese Bewegung ist deutlich kleiner als die Höhe h der Stege 8. Mit dem Abkühlen und Aushärten der Kunststoffschmelze 4 ist der Magnet 3 in seiner Endposition fixiert.

Claims

Rotor eines Elektromotors mit einem Ankerblechpaket, einer Welle, am Umfang des Ankerblechpakets angeordnete Magnete und einer Kunststoffumspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerblechpaket (1) an seinem Umfang zu jedem Magnet (3) mindestens ein zugeordneten Kanal (9) aufweist, wobei die Kanäle (9) parallel zur Welle verlaufen und dass das Ankerblechpaket (1) am Umfang radial ausgerichtete Stege (8) besitzt, wobei sich die Stege (8) parallel zur Welle erstrecken und zwischen zwei Stegen (8) je ein Magnet (9) angeordnet ist, und dass die Kunststoffumspritzung (4) das Ankerblechpaket (1) und die Magnete (3) soweit umhüllt, dass nur die radiale Außenseite der Magneten (3) frei von Kunststoff (4) ist.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (9) eine runde, dreieckige oder polygone Querschnittsfläche aufweisen.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die radial außenliegenden Kanten (5) der Magnete (3) Fasen (10) besitzen und die Fasen (10) vom Kunststoff (4) umgeben sind.
Rotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (8) eine geringere Höhe als die Magnete (3) aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach Anspruch 1, bei dem ein Ankerblechpaket auf eine Welle aufgebracht wird, dass das Ankerblechpaket mit der Welle und den Magneten in eine Spritzgießform eingelegt wird und mit Kunststoff umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff stirnseitig in die Kanäle im Ankerblechpaket eindringt und die Magneten in radialer Richtung gegen die Spritzgießform drückt.