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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine und ein Herstellverfahren für einen Rotor.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Permanentmagnetrotoren, welche einen Rotor mit einzelnen Permanentmagneten aufweisen, für elektrische Maschinen bekannt.
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Die
EP 1 748 533 B1 zeigt einen Permanentmagnetrotor, bei welchem auf einer Welle ein Rückschlussring zum Schließen des durch die Permanentmagnete laufenden magnetischen Kreises vorhanden ist. Die Permanentmagnete sind bei der Anordnung der
EP 1 748 533 B1 in einen vorgefertigten Kunststoffkäfig axial eingeschoben. Als nachteilig bei der Konstruktion der
EP 1 748 533 B1 könnte angesehen werden, dass ein sehr großer Wellendurchmesser notwendig ist, um die Einzelteile des Permanentmagnetrotors aufzunehmen. Weiterhin könnte als nachteilig angesehen werden, dass ein axiales Einschieben der Magnete unter Umständen unpraktisch ist oder dass allgemein die Notwendigkeit eines vorzufertigenden Kunststoffkäfigs unpraktisch ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe ist es, Rotoren, insbesondere Permanentmagnetrotoren, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, zu verbessern oder zu optimieren. Dabei sind allgemein eine einfachere Herstellung oder eine höhere Leistung oder eine höhere Praxistauglichkeit oder geringere Produktionskosten wünschenswert. Daneben können weitere Verbesserungsziele bestehen.
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Der Aufgabe widmen sich der Hauptanspruch 1 und der nebengeordnete Verfahrensanspruch. Merkmale einiger typischer Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt betrifft einen Rotor, insbesondere Permanentmagnetrotor, für eine elektrische Maschine, mit einem Magnetträger, einer Mehrzahl von auf dem Magnetträger angeordneten Magneten, und einem zwischen einer Welle und dem Magnetträger angeordneten Rotorkern, wobei der Rotorkern Kunststoff umfasst.
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Ein zweiter Aspekt betrifft ein Herstellverfahren für einen Rotor in einer typischen Ausführungsform, wobei der Kunststoff gespritzt oder gegossen wird.
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Typische Ausführungsformen umfassen einen Magnetträger, welcher üblicherweise aus einem magnetisch leitenden Material besteht oder zumindest magnetisch leitendes Material umfasst, insbesondere Elektroblech oder Stahl, Beispiele weisen die Bezeichnungen M270-35A oder NO20 auf. Auf dem Magnetträger ist eine Mehrzahl von Magneten angeordnet. Der hierin so genannte Magnetträger hat typischerweise die Funktion einen optimalen Magnetfluss zu gewährleisten und dabei gleichzeitig ein möglichst geringes Gewicht zu haben. An Stelle des Magnetträgers kann bei Ausführungsformen auch der Begriff Magnetflussblech verwendet werden. Der optimale Magnetfluss stellt einen Magnetfluss bei einer Vollwelle aus leitfähigem Material dar. Eine Haltefunktion für die Magnete kommt dem Magnetträger nicht zwingend zu. Eine solche Haltefunktion kann auch durch andere Bauteile eines Rotors übernommen werden. Typischerweise sind auf dem Magnetträger Permanentmagnete angeordnet. Permanentmagnete bieten den Vorteil, dass sie keine Stromzuführung benötigen. Bei weiteren Ausführungsformen sind zusätzlich oder ausschließlich elektromagnetische Magnete angeordnet. Die Magnete sind vorzugsweise einzeln auf dem Magnetträger angeordnet. Bei typischen Ausführungsformen sind zumindest vier oder zumindest sechs oder zumindest acht einzelne Magnete auf dem Magnetträger angeordnet. Die Anordnung einzelner Magnete bietet den Vorteil einer besseren Kraftentfaltung gegenüber einem vollständig umlaufenden Magneten. Die einzelnen Magnete sind typischerweise zueinander beabstandet auf dem Magnetträger angeordnet. Zwischen den Magneten können Ausformungen an dem Magnetträger vorgesehen sein. Auf diese Weise wird eine Abfolge von Magnet, Ausformungen, Magnet, Ausformung usw. in Umlaufrichtung erreicht.
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Mit einer solchen Anordnung können die einzelnen Magnete in ihrer Lage gehalten werden. Die Ausformungen sind typischerweise einstückig mit dem Magnetträger ausgebildet. Üblicherweise fällt unter den Begriff einstückig auch ein Anschweißen der Ausformungen oder ein Anlöten oder eine sonstige Verbindung, welche zu einem integralen Bauteil führt. Die Ausformungen sind typischerweise ebenfalls aus einem magnetisch leitenden Material. Die Magnete sind typischerweise axial ausgerichtet. Das bedeutet üblicherweise, dass sie eine Längenausdehnung in einer bestimmten Richtung besitzen, wobei diese Längenausdehnung in axialer Richtung ausgerichtet ist. Dabei bezeichnet die axiale Richtung die Richtung, in welcher eine Drehachse des Rotors verläuft. In typischen Ausführungsformen ist zwischen den einzelnen Magneten Kunststoff angeordnet. Bei Ausführungsformen mit Ausformungen umschließt der Kunststoff typischerweise die Ausformungen. Der zwischen den Magneten angeordnete Kunststoff bildet eine Füllung aus Kunststoff. Die Füllung aus Kunststoff ermöglicht eine formschlüssige Fixierung der Magnete an dem Magnetträger.
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Die Magnete sind typischerweise in radialer Richtung nach radial außen zulaufend. Typische Ausführungsformen von Magneten weisen Seitenflächen auf, welche die Magnete in Umfangsrichtung begrenzen, wobei diese Seitenflächen eine Neigung gegenüber der radialen Richtung um zumindest 10°, zumindest 20° oder zumindest 30° aufweisen. Die radiale Richtung bezieht sich auf die Achse des Rotors. Die Neigung ist typischerweise derart, dass die Magnete an ihrem Fuß, d.h. radial innen breiter sind als an dem äußeren Ende, d.h. radial außen. Die Magnete weisen mit einer solchen Form typischerweise einen trapezförmigen Querschnitt, gegebenenfalls mit einer oder mehreren gekrümmten Begrenzungsflächen auf. Auf diese Weise kann mit dem Kunststoff eine Fixierung der Magnete zuverlässig erreicht werden.
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Typischerweise sind die Magnete in Richtung der Achse des Rotors ausgerichtet. Die Magnete sind typischerweise jeweils zwischen Ausformungen des Magnetträgers angeordnet. Typische Ausformungen umfassen Stifte oder Vierkantbolzen oder in Längsrichtung, d.h. in Axialrichtung, des Rotors sich erstreckende längliche Ausformungen. Die länglichen Ausformungen können unterbrochen sein oder durchgehend ausgeführt sein. Bei typischen Ausführungsformen sind die Ausformungen hinterschnitten. Weitere Ausführungsformen weisen Ausformungen ohne hinterschnittene Bereiche auf. Bei typischen Ausführungsformen sind die Ausformungen zumindest teilweise hinterschnitten. Typischerweise ist eine Hinterschneidung auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Ausformung angeordnet. Typische Ausformungen weisen eine Schwalbenschwanzform auf. Eine Schwalbenschwanzform bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus und einer zuverlässigen Fixierung. Typische Ausformungen sind in Längsrichtung des Rotors als Leiste mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ausgeführt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die Ausformungen pilzförmig oder noppenförmig.
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Bei typischen Ausführungsformen ist die periphere Oberfläche der Magnete zumindest teilweise Kunststofffrei. Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Magneten des Rotors und einem Stator minimiert werden kann.
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Typische Ausführungsformen umfassen einen zwischen einer Welle und dem Magnetträger angeordneten Rotorkern, welcher Kunststoff umfasst. Der Rotorkern ist bei typischen Ausführungsbeispielen vollständig aus Kunststoff ausgeführt. Der Rotorkern weist üblicherweise eine Dicke in radialer Richtung von mindestens 10% des Radius des Rotors auf. Der Radius des Rotors entspricht dabei typischerweise dem Abstand zwischen der Drehachse des Rotors und einer Außenfläche von zumindest einem der auf dem Magnetträger angeordneten Magneten oder der Außenfläche einer Füllung aus Kunststoff, welche zwischen den Magneten angeordnet ist. Bei Ausführungsbeispielen beträgt die Dicke des Rotorkerns in radialer Richtung zumindest 20%, zumindest 30% oder zumindest 40% des Radius des Rotors. Zusätzliche Vorteile können mit einer Dicke in radialer Richtung von mindestens 45%, mindestens 50% oder mindestens 55% erreicht werden. Bei einer großen Dicke des Rotorkerns wird der Rotor gegenüber einer vollmassiven Ausführungsform besonders leicht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass mit dem Rotorkern rotierende Masse eingespart wird. Das Massenträgheitsmoment wird somit verringert. Der Rotorkern ist typischerweise vollständig umlaufend ausgebildet. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Rotorkern unterbrochen ausgeführt.
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Typische Ausführungsformen des Rotorkerns umfassen radiale Speichen. Ein Rotorkern mit Speichen bietet den Vorteil einer großen Gewichtseinsparung. Weitere Ausführungsformen umfassen einen Rotorkern aus Vollmaterial. Ein Rotorkern aus Vollmaterial ist besonders stabil. Bei typischen Ausführungsformen können in einem Rotorkern, beispielsweise einem Rotorkern aus Vollmaterial oder einem Rotorkern mit radialen Speichen Profilierungen, beispielsweise Erhebungen oder Ausnehmungen, auf zumindest einer der Umfangsflächen vorgesehen sein. Dabei ist mit den Umfangsflächen insbesondere eine der beiden gekrümmten Begrenzungsflächen gemeint, beispielsweise die radial innere Umfangsfläche oder die radial äußere Umfangsfläche. Erhebungen oder Ausnehmungen auf zumindest einer der Umfangsflächen bieten den Vorteil einer zuverlässigen Drehmomentübertragung zwischen beispielsweise einer Welle und dem Rotorkern oder dem Rotorkern und einem Magnetträger. Bei Ausführungsformen können zwischen dem Rotorkern und dem Magnetträger zusätzliche Teile angeordnet sein, beispielsweise ein Außenring für den Rotorkern aus einem Metall oder einem Hartplastik, um den Rotorkern zu fassen. Bei weiteren Ausführungsformen kann auf der Innenseite des Rotorkerns ein Ring oder ein anderes Teil vorgesehen sein. Ein solcher Ring oder ein solches Teil an der Innenseite des Rotorkerns kann für eine Befestigung auf einer Welle verwendet werden, wobei als Materialien Metall, Hartplastik oder ein anderer Kunststoff infrage kommen.
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Ausführungsformen des Rotorkerns umfassen Öffnungen. Insbesondere umfassen Ausführungsformen axial ausgerichtete Öffnungen. Dabei bedeutet axial ausgerichtet, dass die Öffnungen zumindest eine Richtungskomponente in Richtung der Drehachse des Rotors aufweisen. Solche Öffnungen können als Durchgangsöffnungen ausgebildet sein. Durchgangsöffnungen sind Öffnungen, welche typischerweise vollständig durch den Rotorkern in axialer Richtung durchgreifen. Bei weiteren Ausführungsformen sind Sacklöcher vorgesehen, welcher in axialer Richtung oder auch in radialer Richtung vorgesehen sein können. Solche Öffnungen bieten Vorteile im Hinblick auf eine Schwingungsdämpfung oder eine Gewichtseinsparung.
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Bei typischen Ausführungsformen des Rotors kann die Welle als Laufbuchse ausgebildet sein, welche später auf eine Motorwelle aufgezogen wird. Bei weiteren Ausführungsformen ist die Welle als Vollwelle oder als Hohlwelle ausgebildet.
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Die einzelnen Magnete des Rotors bieten gegenüber Ringmagneten den Vorteil, dass eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen besteht. Der Magnetträger bietet den Vorteil, dass der magnetische Fluss des Rotors nicht durch den Rotorkern aus Kunststoff verschlechtert wird. Typischerweise weist der Magnetträger eine Dicke auf, welche zumindest 5%, zumindest 10% oder zumindest 15% des Radius des Rotors beträgt.
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Typische Ausbildungen des Rotorkerns weisen eine Rippenstruktur auf. Typische Rippen können in Axialrichtung oder in radialer Richtung ausgebildet sein. Rippen bieten den Vorteil, dass eine hohe Gewichtseinsparung und eine gute Dämpfung erzielt werden. Im Rahmen von Rippen können auch Speichen in radialer Richtung vorgesehen sein. Bei weiteren Ausführungsformen ist zumindest eine Zwischenebene, welche typischerweise geschlossen sein kann oder mit Öffnungen versehen sein kann, in radialer Richtung vorgesehen. Eine geschlossene Version weist eine höhere Steifigkeit, eine geöffnete Version ein geringeres Gewicht auf. Eine solche Zwischenebene ist typischerweise zylinderförmig. Bei einer Herstellung des Rotorkerns kann der Rotorkern um die Welle oder die Laufbuchse gespritzt oder gegossen werden. Bei weiteren Ausführungsformen wird eine Welle oder eine Laufbuchse nachträglich in den Rotorkern eingesetzt.
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Typischerweise liegt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Welle oder einer Laufbuchse einerseits und dem Rotorkern andererseits vor. Eine solche kraftschlüssige Verbindung kann durch Umspritzen hergestellt werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine Herstellung mittels eines Pressverbandes, wobei ein Längspressverband oder Querpressverband typischerweise Verwendung finden. Ein Querpressverband wird typischerweise durch Temperaturänderung hergestellt, ein Längspressverband typischerweise durch Eindrücken der Welle oder Laufbuchse in den Rotorkern. Bei weiteren Ausführungsformen liegt eine formschlüssige Verbindung zwischen der Welle oder der Laufbuchse einerseits und im Rotorkern aus Kunststoff andererseits vor.
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Typischerweise weist der Rotorkern eine Unwucht auf. Bei typischen Ausführungsformen besteht eine Unwucht des Rotorkerns bezüglich der Drehachse des Rotors. Auf diese Weise kann ein Ausgleich der Massenverteilung des Rotors erfolgen. Der Rotor ist bei typischen Ausführungsformen ausgewuchtet. Für eine solche Auswuchtung kann eine Unwucht des Rotorkerns verwendet werden. Bei typischen Ausführungsformen wird ein Negativwuchten des Rotors vorgenommen, wobei eine Materialabtragung erfolgt. Bei typischen Ausführungsformen wird ein Positivwuchten vorgenommen. Ein Beispiel für ein Positivwuchten ist das Anbringen von Gewichten am Rotor, insbesondere am Rotorkern. Eine Möglichkeit ist ein Ausfüllen von Öffnungen oder Hohlräumen oder Speichenzwischenräumen oder allgemein Zwischenräumen des Rotorkerns mit einem Füllmaterial. Typische Füllmaterialien umfassen ein vergossenes Epoxidharz oder einen Zweikomponenten-Spritzguss oder ein Metall. Gegossene Füllmaterialien, wie Epoxidharz oder ein Zweikomponenten-Spritzguss bieten zusätzlich die Möglichkeit, eine Abtragung des Füllmaterials vorzunehmen, um ein Negativwuchten oder Wuchten des Rotors zu erzielen. Typische Abtrageverfahren zum Abtragen des Füllmaterials umfassen spanabtragende Verfahren, wie beispielsweise Bohren, Schleifen, Stanzen oder Fräsen. Eine weitere Möglichkeit sind erodierende Verfahren. Bei typischen Ausführungsformen sind Öffnungen im Füllmaterial, beispielsweise axiale oder radiale Bohrungen oder Ausstanzungen vorgesehen. Typische Ausführungsformen umfassen einen Rotorkern mit einem axial hervorstehenden Ring. Typische Ausführungsformen umfassen radiale oder axiale Bohrungen in dem hervorstehenden Ring. Bei typischen Ausführungsformungen ist der Ring einstückig mit dem Rotorkern ausgeführt. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Ring an den Rotorkern angeklebt. Typischerweise erfolgt über den Ring ein Unwuchtausgleich, wobei der Ring durch Materialabtragung zum Wuchten verwendet werden kann. Bei weiteren Ausführungsformen sind Flansche an den axialen Enden des Rotorkerns zur Verbindung der Füllungen aus Kunststoff vorgesehen. Ein Negativwuchten kann durch Abtragen von Teilen der Flansche erfolgen. Eine Möglichkeit ist eine Verringerung der Wandstärke des Rings, z.B. durch Fräsen oder Schleifen. Weiterhin können Ausstanzungen oder Bohrungen an dem Ring vorhanden sein. Auf diese Weise wird eine einfache Herstellung ermöglicht.
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Typischerweise werden Rotoren gemäß Ausführungsbeispielen hergestellt, indem der Kunststoff gespritzt oder gegossen wird. Dabei kann der Kunststoff für den Rotorkern und die Füllungen aus Kunststoff zwischen den Magneten gleichzeitig eingebracht werden. Bei typischen Ausführungsformen ist der Rotorkern mit den Füllungen aus Kunststoff zwischen den Magneten einteilig ausgeführt. Dadurch können Arbeitsgänge reduziert und Herstellkosten gesenkt werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird der Rotorkern separat ausgeführt oder vorgefertigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ausführungsform in einer schematisch geschnittenen Ansicht;
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2 die Ausführungsform der 1 schematisch im Querschnitt;
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3 ein Detail der Ausführungsform der 1;
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4 ein Detail einer weiteren Ausführungsform;
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5 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Rotors 1.
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Beschreibung typischer Ausführungsbeispiele
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In der 1 ist eine typische Ausführungsform eines Rotors 1, welcher als Permanentmagnetrotor ausgeführt ist, gezeigt. Der Rotor 1 umfasst einen Magnetträger 3, auf welchem Magnete 5 angeordnet sind. Die Magnete 5 sind auf dem Magnetträger 3 jeweils zwischen Ausformungen 7 angeordnet. Die Ausformungen 7 sind einstückig mit dem Magnetträger 3 ausgebildet oder dauerhaft mit diesem verbunden, beispielsweise angeschweißt oder angeklebt. Zwischen den Magneten 5 und den Ausformungen 7 ist jeweils Kunststoff 9 angeordnet, welcher die Ausformungen 7 vollständig umschließt und welcher passgenau sowohl an den Ausformungen 7 als auch an Teilflächen der Magnete 5 anliegt. Der Kunststoff 9 bildet somit Füllungen zwischen den Magneten 5.
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Einzelheiten im Zusammenhang mit den Ausformungen 7, den Füllungen aus Kunststoff 9 und den Magneten 5 sind in der 3 gezeigt, wobei außerdem in der 4 eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit dieses Bereichs gezeigt wird.
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Der Rotor 1 ist als Permanentmagnetrotor ausgebildet, wobei die Magnete 5 als Permanentmagnete ausgebildet sind. Der Antrieb des Rotors 1 erfolgt durch ein Magnetfeld, welches durch einen Stator (nicht gezeigt) generiert wird.
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Hergestellt wird die Ausführungsform der 1, indem auf den Magnetträger 3 die Magnete 5 aufgesetzt werden. Die Magnete 5 werden in radialer Richtung von radial außen in die vorgesehenen Bereiche zwischen den Ausformungen 7 aufgesetzt. Anschließend wird der Kunststoff 9 eingespritzt in einem Spritzgussverfahren. Die einzelnen Abschnitte der Füllungen mit dem Kunststoff 9 können bei Ausführungsformen auch die Magnete 5 zumindest teilweise überdecken. Bei typischen Ausführungsbeispielen werden Schichten bevorzugt, deren Dicke maximal 10% oder maximal 5% der Dicke des Magneten beträgt. Weiterhin können die einzelnen Abschnitte des Kunststoffs 9 an axialen Enden über eine Scheibe oder einen Ring verbunden werden, so dass ein Einspritzgussverfahren oder ein Vergussverfahren erleichtert wird.
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Der Rotor 1 der Ausführungsform der 1 umfasst einen Rotorkern 15, welcher ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist. Der Rotorkern 15 sitzt auf einer Hohlwelle 16 mit Nuten 17 auf. Der Rotorkern umfasst eine innere Umfangsfläche 12 und eine äußere Umfangsfläche 13. Auf der äußeren Umfangsfläche 13 sind Profilierungen 14 angeordnet. Die Profilierungen dienen der Sicherung gegen Verdrehen der Bauteile zueinander.
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Bei typischen Ausführungsbeispielen und dem Ausführungsbeispiel der 1 sind Profilierungen als Erhebungen ausgeführt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind zusätzlich oder ausschließlich Profilierungen auf zumindest einer Umfangsflächen in Form von Ausnehmungen angeordnet. Profilierungen sind üblicherweise in Längsrichtung ausgerichtet, können jedoch bei Ausführungsformen auch in Umfangsrichtung oder schräg ausgerichtet sein.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Figuren wird auf die Beschreibung der Ausführungsform der 1 Bezug genommen, wobei für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In den Figuren sind jeweils nicht alle gleichen Teile mit einem Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. Dies trifft beispielsweise auf die Magneten oder die Ausformungen zu.
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In der 2 ist der Rotorkern der 1 schematisch im Querschnitt gezeigt. Der Rotorkern umfasst an seinen axialen Enden jeweils Flansche 18, welche einstückig mit dem Rotorkern 15 ausgeführt sind. Die Füllungen aus Kunststoff 9 (siehe 1) sind über die Flansche 18 miteinander verbunden. Weiterhin sind axial hervorstehende Ringe 19 vorgesehen. Zur Gewichtsreduzierung weist der Rotorkern 15 außerdem Ausnehmungen auf, durch welche eine Speichenstruktur des Rotorkerns (siehe auch 1) geschaffen wird. Zur Stabilisierung des Rotorkerns sind Stege 20 vorgesehen.
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Typischerweise wird für den Rotorkern derselbe Kunststoff wie für die Füllungen aus Kunststoff zwischen den Magneten verwendet. Weiterhin ist es möglich, bei Ausführungsformen an zumindest einem der axialen Enden des Rotorkerns eine Scheibe, einen Ring oder einen Flansch vorzusehen, über welche(n) der Rotorkern mit den Füllungen zwischen den Magneten in Verbindung steht, sodass in einem gemeinsamen Spritzvorgang der Rotorkern zusammen mit den Füllungen gespritzt werden kann. Ein anschließendes Entfernen eines solchen Ringes ist möglich, weiterhin ist es möglich, in entsprechenden Formen sowohl die Füllungen als auch den Rotorkern zwar räumlich getrennt voneinander aber in einem Vorgang zu gießen oder zu spritzen. Durch Abtragen von Bereichen des Rings oder des Flansches ist auch ein Negativwuchten möglich.
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In der 3 sind Einzelheiten der Ausführungsform der 1, insbesondere Einzelheiten der Befestigung der Magnete gezeigt. In der 3 ist lediglich eine der Ausformungen 7 dargestellt. Die Ausformung 7 weist im Querschnitt eine Schwalbenschwanz-Form auf. Es existieren zwei Hinterschneidungen 21 und 22, welche die Schwalbenschwanz-Form bedingen. Weiterhin sind neben der Ausformung 7 beidseitig jeweils Absätze 24 und 25 dargestellt. Die Absätze 24 und 25 begrenzen jeweils Vertiefungen 26, in welchen Magnete 5 aufgenommen sind. Die Absätze 24 und 25 am Rand der Vertiefungen 26, in welche die Magnete eingelegt werden können, stabilisieren die Magnete zusätzlich, insbesondere auch während des Herstellverfahrens, bevor der Kunststoff gespritzt oder ausgehärtet ist. Die Vertiefungen 26 sind ausgebildet, um eine weitere Materialreduktion und somit Gewichtseinsparung zu erreichen. Zusätzlich können Ausnehmungen im Bereich der Vertiefungen vorgesehen sein. Im Bereich der Absätze 24 und 25 ist bei typischen Ausführungsformen vermehrt leitfähiges Material vorhanden, um einen verbesserten Magnetfluss zu erreichen. Dagegen wäre es aus Sicht des Magnetflusses möglich, Material im Bereich der Vertiefungen entfernt von den Absätzen komplett weg zu lassen, um Gewicht zu sparen.
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Die Magnete 5 weisen teilweise gekrümmte Begrenzungsflächen im Querschnitt auf. An den Seiten, welche jeweils zu den Ausformungen 7 ausgerichtet sind, sind geneigte Seitenflächen 30 vorgesehen. Bei Magneten typischer Ausführungsformen entspricht die Neigung von Seitenflächen, welche in Richtung der Ausformungen 7 ausgerichtet sind, zumindest im Wesentlichen dem Winkel der Flanken der Ausformungen. Auf diese Weise wird ein zumindest im Wesentlichen gleichmäßiger Abstand zwischen den Magneten und den Ausformungen erreicht, sodass zuverlässig eine Verfüllung mit Kunststoff möglich ist.
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Die Magnete 5 weisen eine Breite auf, sodass sie radial zwischen den Ausformungen 7 eingelegt werden können. Die Magnete 5 müssen nicht in axialer Richtung eingeschoben werden. Der Kunststoff 9 wird erst nach Einlegen der Magnete 5 gegossen oder gespritzt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Seitenwände in Umlaufrichtung geneigt, sodass die Magnete nach radial außen sich verjüngen. Auf diese Weise wird der Kunststoff zwischen den Magneten und den Ausformungen im Wesentlichen auf Druck belastet.
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In der 4 ist eine Einzelheit einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Bezüglich der Teile, welche nicht in der 4 gezeigt sind, oder bezüglich der Beschreibung von Teilen, welche in der 4 gezeigt sind, aber im Folgenden nicht beschrieben werden, wird auf die Beschreibungen zu den Ausführungsformen der anderen Figuren verwiesen. Allgemein ist bei Schnittzeichnungen dieser Anmeldung davon auszugehen, dass die gezeigten Schnitte über eine endliche Strecke der jeweiligen Rotoren gleichbleibend sind. So sind sowohl die Einbuchtungen von Ausführungsformen als auch Ausformungen von Ausführungsformen typischerweise in Axialrichtung unverändert oder schienenförmig. Bei weiteren Ausführungsformen können Einbuchtungen oder Ausformungen auch unterbrochen sein.
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Die Magnete 5 der Ausführungsform der 4 weisen ebenfalls geneigte Seitenwände 30 auf. Die geneigten Seitenwände 30 ermöglichen einen Formschluss mit dem Kunststoff.
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Ausführungsformen weisen Magnete mit geneigten Seitenflächen auf, wobei die Neigung der Seitenflächen gegenüber der radialen Richtung typischerweise zumindest 10°, bei weiteren typischen Ausführungsbeispielen zumindest 20° oder zumindest 30° beträgt. Die Neigungen betragen typischerweise maximal 70° oder maximal 60° oder maximal 50° gegenüber der radialen Richtung. Auf diese Weise werden die Magnete zuverlässig an dem Magnetträger gehalten.
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Bei der Ausführungsform der 4 weist ein Magnetträger 3’ einer weiteren Ausführungsform eines Rotors eine hinterschnittene Einbuchtung 35 auf, welche in einem Spritzgussverfahren oder in einem Normalkraft-Gießverfahren, hierin auch Vergießen genannt, mit Kunststoff verfüllt wird.
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Beim Verfüllen der Einbuchtung 35 und dem Zwischenraum zwischen den Magneten 5 mit dem Kunststoff 9 werden die Magnete 5 in ihrer Lage fixiert. Für die Ausführungsform der 4 gelten entsprechende Merkmale und Vorteile der anderen Ausführungsformen bei gleichen oder ähnlichen Merkmalen analog. So sind bei der Ausführungsform der 4 ebenfalls Absätze 24 und 25 sowie Vertiefungen 26 für die Magnete vorgesehen, um die Lagesicherung der Magnete 5 weiter zu verbessern. Auch die Ausführungsform der 4 kann mit oder ohne Rotorkern aus Kunststoff ausgeführt werden.
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Die 5 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Rotors 1. Der Rotor 1 der 5 entspricht im in der 1 gezeigten Querschnitt der Ausführungsform der 1. Gegenüber dem Querschnitt in Axialrichtung bzw. Längsschnitt, welcher in 2 dargestellt ist, weist die Ausführungsform der 5 keine Ringe an den axialen Enden auf. Es wird daher für viele der Merkmale und Bezugszeichen auf die Beschreibung der 1 und der 2 verwiesen.
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In der 5 ist deutlich die Speichenstruktur des Rotors 1 zu erkennen. Zwischen den Speichen 151 des Rotorkerns 15 sind axiale Öffnungen 152 angeordnet. Die Flansche 18 schließen den Rotor 1 axial ab und verbinden die Füllungen aus Kunststoff 9. Der Rotorkern 15 ist wie bei typischen Ausführungsformen einstückig mit den Füllungen aus Kunststoff 9 über die Flansche 18 verbunden. Dies ermöglicht ein gleichzeitiges Herstellen beim Gießen oder Spritzen und auch die Verwendung eines einheitlichen Kunststoffs.
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Bei dem Rotor 1 der 5 ist in eine der axialen Öffnungen 152 ein Epoxidharz 153 eingespritzt, so dass eine Unwucht erzeugt wird. Durch diese künstlich erzeugte Unwucht kann eine Unwucht des Rotors 1 oder anderer Teile auf der Welle 16 ausgeglichen werden.
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Sämtliche Ausführungsformen können mit verschiedenen Herstellverfahren hergestellt werden, beispielsweise kann der Kunststoff gegossen oder gespritzt werden, wobei ein gleichzeitiges Spritzen oder Gießen sowohl eines Rotorkerns als auch der Füllungen zwischen den Magneten möglich ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. In den Ansprüchen sind weitere Merkmale von typischen Ausführungsformen angegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1748533 B1 [0003, 0003, 0003]
