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Die vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotor mit einem Stator und einem relativ zu diesem drehbar gelagerten Rotor, wobei der Stator eine Statorwicklung und eine elektronische Kommutierungseinheit aufweist und der Rotor eine aus ferromagnetischem Material bestehende Kernstruktur und eine Mehrzahl von an deren Umfang angeordneten, untereinander beabstandeten Permanentmagneten umfasst.
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Bürstenlose, elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren sind in verschiedenen Anwendungsgebieten konventionellen, mechanisch kommutierten Motoren überlegen. Insoweit kommt beispielsweise zum Tragen, dass – mangels mechanischer Kommutierung – weder eine Störung der Umgebung durch Funkenbildung am Kommutator erfolgt, noch Verschleiß (von Kohlebürsten und/oder Kommutator) existiert. Damit entfallen auch die mit der Bildung von Abrieb verbundenen Probleme von herkömmlichen, mechanisch kommutierten Elektromotoren.
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Die Gestaltung von Rotoren der eingangs angegebenen bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotoren gestaltet sich nicht einfach. Dies hängt damit zusammen, dass an solche Rotoren in der Praxis verschiedenste Anforderungen gestellt werden, die einander zum Teil widersprechen. Beispielsweise sollten die Rotoren – im Interesse einer hohen Motordynamik – möglichst leicht sein, zugleich allerdings auch – angesichts zum Teil sehr hoher Drehzahlen – sehr form- und dimensionsstabil. Weiterhin sollen sie kompakt, widerstandsfähig gegen mechanische Einflüsse, kostengünstig herstellbar, temperaturstabil und leistungsfähig sein, letzteres im Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad des Motors im Zusammenwirken mit einem entsprechend angepassten Stator. Die Vielzahl der bisher vorgeschlagenen Bauweisen von Rotoren für bürstenlose Innenrotor-Gleichstrommotoren (vgl. z. B.
TW 327485 ,
TW 412100 ,
US 2007/0210663 A1 ,
US 2012/0181880 A1 ,
US 2012/0194011 A1 ,
GB 2396971 A und
EP 2405557 A1 ) macht anschaulich deutlich, dass sich eine überzeugende Bauweise, die allen wesentlichen Anforderungen aus der Praxis genügt, bisher noch nicht zur Verfügung steht.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Gestaltung des Rotors einen bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotor der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, der sich insbesondere bei einem hohen Wirkungsgrad prozesssicher kostengünstig herstellen lässt und dabei zugleich kompakt und auch unter einer großen Bandbreite von Einsatzbedingungen langlebig und zuverlässig ist.
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Gelöst wird die vorstehend angegebene Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung, indem bei dem Rotor eines bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotors
- – die radial äußeren Oberflächen der Permanentmagnete frei auf einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Fläche liegen,
- – der Rotor eine einheitliche Füllstruktur mit zwei axialen Endscheiben und sich zwischen diesen erstreckenden, jeweils zwischen zwei einander benachbarten Permanentmagneten angeordneten Rippen umfasst,
- – die Rippen der Füllstruktur radial innen mit Ankerabschnitten in korrespondierende Nuten der Kernstruktur eingreifen,
- – die Rippen radial außerhalb der Ankerabschnitte jeweils einen Steg und einen sich in Umfangsrichtung erweiternden Sicherungsabschnitt aufweisen,
- – die Sicherungsabschnitte der Rippen jeweils in einen keilförmigen ersten Bereich durch zwei Flächen begrenzt werden, die miteinander einen Winkel von 360°:n +/– 2,5° einschließen, wobei n die Anzahl der Permanentmagnete angibt und
- – die Sicherungsabschnitte jeweils radial außerhalb des keilförmigen ersten Bereichs einen gegenüber diesem in Umfangsrichtung progressiv erweiterten zweiten Bereich aufweisen.
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In ihrem funktional aufeinander bezogenen synergetischen Zusammenwirken ermöglichen die vorstehend dargelegten Merkmale des Rotors ein hohes Maß an Erreichung bzw. Erfüllung sämtlicher praxisrelevanten Gesichtspunkte und Anforderungen. Dazu trägt unter anderem bei, dass für die Herstellung der Permanentmagnete vergleichsweise kostengünstiges Rohmaterial verwendet werden kann und auch der Herstellungsprozess einfach und leicht beherrschbar ist. So bestehen gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Permanentmagnete aus gepresstem Ferrit. Die Rotoren erfindungsgemäßer Rotoren weisen eine minimale Anzahl einzelner, zusammenzufügender Bauteile auf. Die einheitliche Füllstruktur lässt sich (insbesondere durch Spritzgießen in einem Spritzgießwerkzeug oder durch Pressformen) einfach, prozesssicher und hochgradig reproduzierbar herstellen, wobei sich das zum Formen der Füllstruktur verwendete Werkzeug – mit einem geeigneten Einsatz – so ausführen lässt, dass Material, welches zur Herstellung der Füllstruktur verwendet wird, gar nicht erst auf die radial äußeren Oberflächen der Permanentmagnete gelangt. Namentlich im Falle der Ausführung der Permanentmagnete aus gepresstem Ferrit bedarf es, weil solche Permanentmagnete chemisch stabil sind, keiner Umhüllung bzw. Beschichtung der Permanentmagnete an deren äußerer Umfangsfläche, um sie vor schädlichen Einflüssen zu schützen. Eine mechanische Nachbearbeitung der (zylindrischen) Oberfläche des Rotors (z. B. durch Drehen), um diese freizulegen, ist daher nicht erforderlich. Das hohe Maß an Formhaltigkeit sowie die Abwesenheit einer – zum Teil im Stand der Technik vorgeschlagenen – die Permanentmagnete umgebenden Hülse bzw. Umhüllung oder Ummantelung erlaubt eine geringstmögliche Spaltweite zwischen dem Rotor und dem Stator, was sich in einem entsprechend hohen Wirkungsgrad des Motors niederschlägt. Durch das Spritzen (bzw. Formpressen) der Füllstruktur werden im Übrigen mögliche, insbesondere bei kostengünstig hergestellten Permanentmagneten unvermeidbare Toleranzen ausgeglichen, so dass sich – selbst bei Motoren mit hohem Drehmoment und somit großen, pulsierend auf die Magnete wirkenden tangentialen Kräften – eine zuverlässig feste Fixierung der Permanentmagnete ergibt mit der Folge einer entsprechend hohen Lebensdauer des Motors. Zu letzterer trägt wiederum auch die zuverlässige Verankerung der Füllstruktur in der Kernstruktur des Rotors bei, wie auch die in sich kinematisch optimierte Füllstruktur, insbesondere mit einem besonders günstigen Spannungsverlauf innerhalb der Rippen. Unter einer ”progressiven” Erweiterung des zweiten Bereichs der Sicherungsabschnitte gegenüber dem jeweiligen keilförmigen ersten Bereich ist dabei zu verstehen, dass sich die Sicherungsabschnitte in dem zweiten Bereich – bezogen auf den zunehmenden Abstand zur Achse – um ein größeres Maß (d. h. mit einem größeren Gradienten) in Umfangsrichtung erweitern als im ersten Bereich, so dass sich die Sicherungsabschnitte in Umfangsrichtung über die Form des gedanklich radial nach außen verlängerten Keils des ersten Bereichs hinaus erstrecken.
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Hinsichtlich der Gestaltung des zweiten Bereichs gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen erheblichen Spielraum. So kann gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der zweite Bereich der Sicherungsabschnitte keilförmig ausgeführt und durch zwei ebene Flächen begrenzt sein. Der Keilwinkel des zweiten Bereichs der Sicherungsabschnitte ist in diesem Falle besonders bevorzugt wesentlich (z. B. mindestens 30°) größer als der Keilwinkel des ersten Bereichs der Sicherungsabschnitte. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der Möglichkeit, die Permanentmagnete besonders kostengünstig mit der erforderlichen Form und Gestalt herzustellen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass bei den Rotoren erfindungsgemäßer Motoren die Permanentmagnete, anders als dies für diverse bekannte Rotoren gilt, an ihrer radial inneren Oberfläche im Wesentlichen zylindrisch konkav gewölbt sein können, wobei der Krümmungsradius typischerweise allerdings radial innen kleiner ist als radial außen. Dies bedeutet in Folge, dass die Permanentmagnete über ihre Erstreckung in Umfangsrichtung (abgesehen von den mit den Sicherungsabschnitten der Rippen zusammenwirkenden äußersten Randbereichen) eine im Wesentlichen konstante radiale Dicke aufweisen können, was sich wiederum günstig auswirkt auf die magnetischen Eigenschaften des Rotors im funktionalen Zusammenwirken mit dem Stator.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der zweite Bereich der Sicherungsabschnitte durch zwei konkave Flächen begrenzt. Dies kann sich im Einzelfall im Hinblick auf den Spannungsverlauf in den Rippen als günstig erweisen. Allerdings laufen in diesem Falle die Sicherungsabschnitte randseitig typischerweise vergleichsweise scharfkantig aus, was im Einzelfall (beispielsweise bei extremen Temperaturschwankungen ausgesetzten Elektromotoren) ungünstig sein kann. In solchen Fällen erweist sich eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft, bei der nämlich der zweite Bereich der Sicherungsabschnitte durch zwei konvexe Flächen begrenzt ist. Hier sind die Ränder der Sicherungsabschnitte vergleichsweise stumpf, allerdings um den Preis eines weniger günstigen Spannungsverlaufs innerhalb der Rippen.
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Eine in anderer Hinsicht bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Steg der Rippen jeweils zumindest bereichsweise durch zueinander parallele Flächen begrenzt ist. Dies erweist sich im Hinblick auf eine Optimierung des Systems aus Permanentmagneten und den zwischen diesen angeordneten Rippen im Hinblick auf die jeweilige Funktion der Komponenten als günstig.
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Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind an den Stegen sich in Umfangsrichtung erstreckende Fortsätze angeformt, die zwischen den Permanentmagneten und der Kernstruktur bestehende Spalte füllen. Dies reflektiert darauf, dass in bevorzugter Weise die Permanentmagnete nicht über ihre gesamte Erstreckung in Umfangsrichtung durchgängig an der Kernstruktur anliegen, sondern dass vielmehr die Permanentmagnete besonders bevorzugt (nur) jeweils entlang zweier zueinander in Umfangsrichtung beabstandeter Kontaktlinien an der Kernstruktur anliegen. Der Abstand der Kontaktlinien zueinander beträgt dabei bevorzugt zwischen 40% und 80% der Erstreckung des betreffenden Permanentmagnets in Umfangsrichtung. Jeweils zwischen den beiden Kontaktlinien sowie außerhalb von diesen besteht demgemäß zwischen dem Permanentmagnet und der Kernstruktur ein mehr oder weniger ausgeprägter Spalt, wobei – im Sinne der vorstehenden Erläuterung – die beiden äußeren Spalte jeweils durch an den Stegen der Rippen angeformte Fortsätze gefüllt sind. Das vorstehend dargelegte Aufliegen der Permanentmagnete an der Kernstruktur entlang jeweils zweier voneinander beabstandeter Kontaktlinien ist dabei günstig im Hinblick auf Toleranzen, denen die Permanentmagnete – namentlich im Falle einer kostengünstigen Herstellung – unterliegen; auch innerhalb der Toleranz vom Sollmaß abweichende Permanentmagnete liegen demgemäß definiert, nämlich längs der besagten Kontaktlinien, an der Kernstruktur an. Insoweit sind die besagten Kontaktlinien vorteilhafterweise durch an der Kernstruktur ausgeführte Kanten gebildet. Der Abstand zwischen den nächstliegenden Kontaktlinien zweier einander benachbarter Permanentmagnete kann dabei bevorzugt im Wesentlichen der Erstreckung der Sicherungsabschnitte der Rippen in Umfangsrichtung entsprechen, wobei insoweit eine Abweichung von +/–20% als von der Angabe ”im Wesentlichen entsprechen” erfasst anzusehen ist.
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Die weiter oben erwähnten, zwischen der Kernstruktur und den umfangsseitigen Rändern der Permanentmagnete bestehende radiale Spalte füllenden Fortsätze können – entsprechend der korrespondierenden Gestalt jener Spalte – insbesondere eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen und im Wesentlichen eben oder aber gewölbt sein. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung nimmt die Dicke der Fortsätze – gemäß einer entsprechenden Gestaltung der radialen Spalte – in Umfangsrichtung zum Rand hin ab. Für typische Anwendungsfälle erweist sich als vorteilhaft, wenn die Erstreckung der Fortsätze in Umfangsrichtung im Wesentlichen der Erstreckung der Sicherungsabschnitte in Umfangsrichtung entspricht, wobei auch hier wiederum eine Abweichung von +/–20% als von der Angabe ”im Wesentlichen entspricht” erfasst anzusehen ist.
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Gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Nuten der Kernstruktur hinterschnitten, wobei die Ankerabschnitte der Rippen formschlüssig in die dementsprechend hinterschnittenen Nuten eingreifen. Besonders bevorzugt sind insoweit im Wesentlichen keilförmige, im Wesentlichen T-förmige und im Wesentlichen kreiszylindrische Querschnitte der Ankerabschnitte der Rippen und korrespondierend hierzu ausgeführte Nuten der Kernstruktur. Vorteile derartiger Ausgestaltungen sind eine besonders zuverlässige Fixierung der Rippen in der Kernstruktur bei günstigen Kraft- und Spannungsverläufen (insbesondere bei einem keilförmigen Querschnitt) sowie günstige Eigenschaften beim Spritzgießen bzw. Pressformen der Füllstruktur.
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Unter statischen Gesichtspunkten ist – gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung – von Vorteil, wenn die Endscheiben der Füllstruktur, bei denen es sich typischerweise um Ringscheiben handelt, die Stirnflächen der Permanentmagnete vollständig abdecken, so dass der Außenumfang der Endscheiben im Wesentlichen kongruent ist zum Außenumfang des Rotors im Bereich der Permanentmagnete. Im Übrigen überlappen die Endscheiben der Füllstruktur (radial innen) besonders bevorzugt zumindest teilweise auch die Stirnflächen der Kernstruktur. Hierdurch ergibt sich eine hervorragende axiale Lagesicherung der Füllstruktur relativ zu der Kernstruktur. Die Füllstruktur kann dabei überdies noch weiteren Zwecken dienen. So kann insbesondere in eine der Endscheiben ein Drehwinkelsensorelement eingebettet und/oder an eine der Endscheiben ein Funktionselement (beispielsweise in Form einer Riemenscheibe oder eines Lüfterrads) angeformt sein. Dies ist im Hinblick auf einen kompakten Aufbau sowie geringe Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors bzw. des mit diesem ausgestatteten Aggregats vorteilhaft.
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Die Kernstruktur kann, wie allein der Vollständigkeit halber festzuhalten ist, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Bauweisen mit gestapelten Einzellamellen kommen ebenso in Betracht wie einstückig ausgeführte Kernstrukturen.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand diverser in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Nachdem es für die vorliegende Erfindung allein auf die Bauweise des Rotors von bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotoren ankommt, nicht indessen auf konstruktive Einzelheiten des Stators, beschränkt sich die nachfolgende Erläuterung der Erfindung allerdings weitestgehend auf die Darlegung besonderer Aspekte des Rotors. Der jeweilige Stator kann in als solches hinlänglich bekannter Bauweise ausgeführt sein, so dass eine Erläuterung des Stators entbehrlich ist. In der Zeichnung zeigt
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1 den grundsätzlichen Aufbau des Rotors eines erfindungsgemäßen bürstenlosen Innenrotor-Gleichstrommotors,
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2 einen Schnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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3 die Füllstruktur des Rotors nach 2 in teilweise geschnittener Ansicht,
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4 eine Rippe der in 3 gezeigten Füllstruktur in perspektivischer Ansicht,
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5 die Rippe nach 4 im Schnitt,
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6 einen Schnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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7 die Füllstruktur des Rotors nach 6 in teilweise geschnittener Ansicht,
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8 eine Rippe der in 7 gezeigten Füllstruktur in perspektivischer Ansicht,
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9 die Rippe nach 8 im Schnitt,
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10 einen Schnitt durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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11 die Füllstruktur des Rotors nach 10 in teilweise geschnittener Ansicht,
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12 eine Rippe der in 11 gezeigten Füllstruktur in perspektivischer Ansicht,
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13 die Rippe nach 12 im Schnitt,
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14 die Füllstruktur einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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15 die Rippe der Füllstruktur einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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16 die Rippe der Füllstruktur einer sechsten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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17 die Rippe der Füllstruktur einer siebten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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18 die Rippe der Füllstruktur einer achten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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19 einen Schnitt durch eine neunte bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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20 einen vergrößerten Ausschnitt durch eine zehnte bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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21 einen vergrößerten Ausschnitt durch eine elfte bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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22 einen vergrößerten Ausschnitt durch eine zwölfte bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgeführten Rotors,
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23 eine erste Abwandlung der in 1 gezeigten Rotorbauweise und
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24 eine erste Abwandlung der in 1 gezeigten Rotorbauweise.
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Der in 1 hinsichtlich seiner prinzipiellen Gestaltungsmerkmale gezeigte, zur Rotation um die Achse 1 bestimmte Rotor weist eine hülsenförmige, aus ferromagnetischem Material bestehende Kernstruktur 2, vier an deren Umfang angeordnete, untereinander beabstandete Permanentmagnete 3 und eine durch Spritzgießen hergestellte einheitliche Füllstruktur 4 auf. Letztere umfasst ihrerseits zwei axiale (ringförmige) Endscheiben 5, 6 und vier sich zwischen diesen achsparallel erstreckende Rippen 7, welche jeweils zwischen zwei einander benachbarten Permanentmagneten 3 angeordnet sind. Die Endscheiben 5, 6 decken radial innen die Stirnflächen 8 der Kernstruktur 2 teilweise und radial außen die Stirnflächen der Permanentmagnete 3 vollständig ab. Die radial äußeren Oberflächen 9 der Permanentmagnete 3 liegen frei auf einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Fläche.
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Diese grundsätzliche Bauweise gilt, soweit in Folgenden nichts Gegenteiliges dargelegt ist, für sämtliche nachstehend näher ausgeführten Ausführungsbeispiele, wobei ersichtlich typische anwendungsbezogene Abwandlungen – wie beispielsweise hinsichtlich der Anzahl der Permanentmagnete 3 – ohne weiteres möglich sind.
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Die Rippen 7 der Füllstruktur 4 sind erfindungsgemäß in spezifischer Weise gestaltet. Und zwar greifen sie (vgl. beispielsweise die eine erste bevorzugte Weiterbildung veranschaulichenden 2 bis 5) radial innen mit Ankerabschnitten 10 in korrespondierende Nuten 11 der Kernstruktur 2 ein. Und radial außerhalb der Ankerabschnitte 10 weisen die Rippen 7 jeweils einen Steg 12 und einen sich in Umfangsrichtung A erweiternden Sicherungsabschnitt 13 auf. Der Sicherungsabschnitt 13 der Rippen 7 wird jeweils in einem keilförmigen ersten Bereich 14 durch zwei Flächen 15 begrenzt, die miteinander einen Winkel α von 90° einschließen. Radial außerhalb des keilförmigen ersten Bereichs 14 weisen die Sicherungsabschnitte 13 jeweils ein gegenüber dem ersten Bereich 14 in Umfangsrichtung A progressiv erweiterten zweiten Bereich 16 auf. Progressiv erweitert bedeutet dabei, dass der auf den Radius bezogene Gradient der Erweiterung in Umfangsrichtung A im zweiten Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 größer ist als im ersten Bereich 14.
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Konkret ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 5 der zweite Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 der Rippen 7 jeweils keilförmig und wird durch zwei ebene Flächen 17 begrenzt. Die Flächen 17 schließen dabei miteinander einen Winkel von etwa 145° ein. Im Übrigen wird der Steg 12 jeweils durch zueinander parallele Flächen 18 begrenzt. Steg 12 und Ankerabschnitte 10 gehen dabei stetig ineinander über. Sowohl am Übergang vom Steg 12 zu den den ersten Bereich 14 der Sicherungsabschnitte 13 begrenzenden Flächen 15 als auch am Übergang von den den ersten Bereich 14 der Sicherungsabschnitte 13 begrenzenden Flächen 15 zu den den zweiten Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 begrenzenden Flächen 17 sind Radien 19 in der Größenordung zwischen 0,2 mm und 0,5 mm vorgesehen. Die vorstehende Profilierung der Rippen wird dabei durch eine korrespondierende randseitige Profilierung der Permanentmagnete 3 erreicht, welche den für das Formen der Rippen 7 durch Spritzgießen bestehenden Formhohlraum begrenzen.
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Die äußeren Umfangsflächen der Rippen 7 entsprechen hinsichtlich ihrer Krümmung den Oberflächen 9 der Permanentmagnete und gehen stetig in diese über, so dass der Rotor eine ideal-kreiszylindrische Oberfläche aufweist.
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Anders als bei dem Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 5 sind bei dem in den 6 bis 9 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die den zweiten Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 der Rippen 7 begrenzenden Flächen 20 konkav ausgeführt. Insoweit liegt bei dem Übergang vom ersten Bereich 14 zum zweiten Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 ein geringeres Maß an Unstetigkeit vor als im Falle des in den 2 bis 5 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiels. Ansonsten gelten die vorstehenden Erläuterungen des ersten Ausführungsbeispiels in gleicher Weise für das in den 6 bis 9 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel.
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Anders als bei den beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen nach den 2 bis 5 sowie den 6 bis 9 sind bei dem in den 10 bis 13 veranschaulichten dritten Ausführungsbeispiel die den zweiten Bereich 16 der Sicherungsabschnitte 13 der Rippen 7 begrenzenden Flächen 21 konvex ausgeführt. Insoweit sind – bei im Wesentlichen gleicher Erstreckung der Sicherungsabschnitte 13 in Umfangsrichtung A – die Randbereiche 22 der Sicherungsabschnitte 13 bei dieser Ausführungsform weniger scharfkantig als im Falle der beiden vorstehenden Ausführungsbeispiele. Ansonsten gelten die vorstehenden Erläuterungen in gleicher Weise auch für das in den 10 bis 13 veranschaulichte dritte Ausführungsbeispiel.
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Das in 14 veranschaulichte vierte Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels nach den 2 bis 5 dar. Und zwar sind hier der Ankerabschnitte 23 der Rippen 7 nicht durch zwei zueinander parallele Flächen begrenzt, sondern vielmehr durch zwei radial nach innen divergierende Flächen 41, so dass die Ankerabschnitte 23 eine sich radial nach außen verjüngende Keilform aufweisen. In Umfangsrichtung A weisen die Ankerabschnitte 23 eine größere Erstreckung auf als die Stege 12, d. h. deren Dicke. Ersichtlich weisen die in der Kernstruktur vorgesehenen, zur Aufnahme der Ankerabschnitte 23 bestimmten Nuten, die einen Teil des zur Formgebung der Füllstruktur 4 beim Spritzgießen verwendeten Formhohlraums bilden, eine zu den Ankerabschnitten 23 korrespondierende Formgebung auf. D. h., die Nuten der Kernstruktur sind dementsprechend hinterschnitten, und die Ankerabschnitte 23 der Rippen 7 greifen formschlüssig in die hinterschnittenen Nuten ein.
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Die 15 bis 18 veranschaulichen vier weitere bevorzugte Querschnitte der Rippen 7 der Füllstruktur 4, und zwar jeweils, was die Gestaltung der Sicherungsabschnitte 13 angeht, aufbauend auf dem dritten Ausführungsbeispiel nach den 10 bis 13 und dieses hinsichtlich der Gestaltung der Ankerabschnitte abwandelnd. Nach 15 weist der Ankerabschnitt 24 eine sich radial nach außen verjüngende scharfkantige Keilform auf. Nach 16 weist der Ankerabschnitt 25 eine sich radial nach außen verjüngende abgerundete Keilform auf. Nach 17 weist der Ankerabschnitt 26 einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf. Und nach 18 weist der Ankerabschnitt 27 einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Querschnitt auf. Jeweils ist die Erstreckung der Ankerabschnitte in Umfangsrichtung größer als die Erstreckung (Dicke) des betreffenden Steges 12.
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Die 19 bis 22 veranschaulichen vier weitere bevorzugte Querschnitte der Rippen 7 der Füllstruktur 4, und zwar jeweils, was die Gestaltung der Sicherungsabschnitte 13 sowie der Ankeranschnitte 10 angeht, aufbauend auf dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 5. Diese Ausführungsbeispiele zeichnen sich übereinstimmend dadurch aus, dass jeweils an den Stegen 12 der Rippen 7 beidseitig sich in Umfangsrichtung A erstreckende Fortsätze angeformt sind, die zwischen den Permanentmagneten 3 und der Kernstruktur 2 bestehende Spalte füllen. Nach 19 weisen die Fortsätze 28 eine im Wesentlichen konstante Dicke auf und sind leicht gewölbt ausgeführt. Nach 20 weisen die Fortsätze 29 ebenfalls eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, sind allerdings im Wesentlichen eben ausgeführt. Nach 21 nimmt die die Dicke der Fortsätze 30 in Umfangsrichtung A zum Rand 31 hin ab, so dass die Fortsätze einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt aufweisen. Auch nach 22 nimmt die die Dicke der Fortsätze 32 in Umfangsrichtung A zum Rand 33 hin ab; allerdings sind die Fortsätze hier zur Achse des Rotors hin gewölbt. Jeweils entspricht die Erstreckung der Fortsätze 28, 29, 30 bzw. 32 in Umfangsrichtung A im Wesentlichen der Erstreckung der Sicherungsabschnitte 13 in Umfangsrichtung.
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Ersichtlich können an den Stegen 12 der Rippen 7 angeformte Fortsätze auch mit beliebigen Gestaltungen der Sicherungsabschnitte 13 und der Ankerabschnitte kombiniert werden.
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Zu erkennen ist insbesondere bei den 19 bis 22, dass die Permanentmagnete 3 auf ihrer radialen Innenseite nicht vollflächig an der Kernstruktur 2 anliegen, sondern vielmehr jeweils nur entlang zweier zueinander im Umfangsrichtung A beabstandeter Kontaktlinien 34. Diese sind durch an der Kernstruktur 2 ausgeführte Kanten 35 gebildet sind. Zwischen den beiden Kontaktlinien 34 besteht jeweils zwischen dem betreffenden Permanentmagnet 3 und der Kernstruktur 2 ein radialer Spalt 36. Und auch beidseits außerhalb der Kontaktlinien 34 bestehen jeweils zwischen dem betreffenden Permanentmagnet 3 und der Kernstruktur 2 radiale Spalte 37, welche durch die weiter oben beschriebenen Fortsätze ausgefüllt sind. Der Abstand zwischen den nächstliegenden Kontaktlinien 34 zweier einander benachbarter Permanentmagnete 3 entspricht, wie in den 19 bis 22 veranschaulicht, bevorzugt im Wesentlichen der Erstreckung der Sicherungsabschnitte 13 in Umfangsrichtung A.
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Nach 23, die eine Abwandlung des in 1 veranschaulichten Rotors darstellt, ist an die Endscheibe 5 ein Funktionselement 38 in Form einer Riemenscheibe 39 angeformt. Und nach 24, die ebenfalls eine Abwandlung des in 1 veranschaulichten Rotors darstellt, ist in die Endscheibe 5 ein ringförmiges Drehwinkelsensorelement 40 eingebettet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- TW 327485 [0003]
- TW 412100 [0003]
- US 2007/0210663 A1 [0003]
- US 2012/0181880 A1 [0003]
- US 2012/0194011 A1 [0003]
- GB 2396971 A [0003]
- EP 2405557 A1 [0003]
