DE102013211858A1 - Surface magnets and buried magnets for a rotor or stator of an electrical machine having a holding geometry - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig gefertigt ist, und eine Grundfläche aufweist, wobei er eine Anformung aufweist, die an der Grundfläche angeordnet und gegenüber dieser erhaben ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Dauermagnet für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der zwei insbesondere baugleiche Dauermagnetbereiche aufweist, wobei der erste der Dauermagnetbereiche eine Grundfläche aufweist, und der zweite der Dauermagnetbereiche gegenüber dem ersten der Dauermagnetbereiche so verdreht und/oder versetzt ist, dass er eine gegenüber der Grundfläche erhabene Anformung bildet. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrisch kommutierten Motor, mit einem solchen Dauermagneten sowie einen Verstellantrieb und eine Handwerkzeugmaschine mit einem Motor, der einen solchen Rotor oder Stator umfasst. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines aus Lamellen gefertigten Rotors oder Stators mit einem Dauermagneten, der eine Anformung aufweist, die im Rotor oder Stator eine Hinterschneidung bildet.The present invention relates to a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is manufactured in one piece and has a base area, wherein it has a projection which is arranged on the base area and is raised relative to it. The present invention further relates to a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which has two permanent magnet regions, which are of identical construction, the first of the permanent magnet regions having a base area and the second of the permanent magnet regions thus rotating with respect to the first of the permanent magnet regions and / or is offset such that it forms a raised formation in relation to the base area. The present invention further relates to a rotor or stator for an electrical machine, in particular for an electrically commutated motor, with such a permanent magnet, as well as an adjustment drive and a hand tool with a motor, which comprises such a rotor or stator. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a rotor or stator made of lamellae with a permanent magnet, which has a projection which forms an undercut in the rotor or stator.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig gefertigt ist, insbesondere mit einem auf Extrusion basierenden Verfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Dauermagneten, der aus mehreren, insbesondere gleichen, Dauermagnetbereichen gebildet ist, die zueinander verdreht und/oder zueinander versetzt sind. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine mit einem solchen Dauermagneten sowie einen Verstellantrieb oder eine Handwerkzeugmaschine mit einer solchen elektrischen Maschine. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors oder Stators.The present invention relates to a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is manufactured in one piece, in particular with an extrusion-based method. The present invention furthermore relates to a permanent magnet which is formed from a plurality of, in particular identical, permanent magnet regions which are rotated relative to one another and / or offset from one another. The present invention further relates to a rotor or stator of an electric machine with such a permanent magnet and an adjustment or a hand tool with such an electric machine. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a rotor or stator.
Bei gebräuchlichen EC (elektrisch kommutierten) Motoren werden Dauermagnete zur Erzeugung eines Magnetfeldes eingesetzt. In Abhängigkeit von der erforderlichen Leistungsdichte enthalten die Dauermagnete anteilig ein Seltenerdmetall. Es werden beispielsweise NdFeB-Magnete (Neodym-Eisen-Bor-Magnete) verwendet. Dabei sind die Dauermagnete beispielsweise als Oberflächenmagnete auf einem Weicheisenpaket angebracht, oder als vergrabene Magnete in dem Weicheisenpaket eingefasst.In common EC (electrically commutated) motors permanent magnets are used to generate a magnetic field. Depending on the required power density, the permanent magnets proportionately contain a rare earth metal. For example, NdFeB magnets (neodymium-iron-boron magnets) are used. The permanent magnets are attached, for example as surface magnets on a soft iron package, or bordered as buried magnets in the soft iron package.
Als Grundform für die Dauermagnete werden dabei sogenannte Magnetblöcke, dass sind quaderförmige Dauermagnete, oder sogenannte Brotlaibe oder Schalenmagnete, dass sind Ausschnitte aus zylinderförmigen Dauermagneten, die sich in die axiale Richtung erstrecken und bogenförmige oder sich konzentrisch um die Achse erstreckende Grundflächen aufweisen, verwendet. Die Magnetblöcke werden vor allem bei in tangentialer Richtung magnetisierten Speichenmagnetrotoren verwendet, und die Schalenmagnete bei in radialer Richtung magnetisierten Oberflächenmagnetrotoren.As a basic form of the permanent magnets are so-called magnetic blocks that are cuboid permanent magnets, or so-called loaves or shell magnets that are sections of cylindrical permanent magnets extending in the axial direction and arcuately or concentrically extending around the axis base surfaces used. The magnet blocks are used primarily in tangentially magnetized spoke magnet rotors and the shell magnets in radially magnetized surface magnet rotors.
Solche Dauermagnete sind durch Presssintern und anschließendes Sägen und/oder Schleifen einfach und kostengünstig herstellbar. Die Befestigung der Dauermagnete im Rotor oder Stator erfolgt durch Kleben an oder in den Grundkörper des Rotors oder Stators, durch Verwendung von Befestigungsmitteln wie beispielsweise Federn, durch Einbetten, beispielsweise in Kunststoffe, oder speziell bei Oberflächenmagneten auch durch Aufziehen eines Ringes aus einem paramagnetischen Werkstoff auf den Rotor oder Stator bei vormontierten Dauermagneten.Such permanent magnets are easy and inexpensive to produce by press sintering and subsequent sawing and / or grinding. The attachment of the permanent magnets in the rotor or stator by gluing on or in the main body of the rotor or stator, by using fasteners such as springs, by embedding, for example in plastics, or especially in surface magnets by mounting a ring of a paramagnetic material the rotor or stator with pre-assembled permanent magnets.
Das Positionieren und Befestigen der Dauermagnete ist aufwändig. Die Klebeverfahren stellen hohe Anforderungen an die Sauberkeit der Klebepartner und gelten als nicht umweltfreundlich. Und der Kleber oder das Befestigungsmittel bilden oder erfordern einen paramagnetischen Spalt oder einen Luftspalt, was zu magnetischen Flussverlusten führt.The positioning and fixing of the permanent magnets is complex. The bonding processes place high demands on the cleanliness of the adhesive partners and are considered not environmentally friendly. And the adhesive or fastener form or require a paramagnetic gap or air gap, resulting in magnetic flux losses.
Bekannt ist es auch, die Dauermagnete gemeinsam mit dem Grundkörper des Rotors oder Stators zu sintern, wodurch ein nachträgliches Befestigen der Dauermagnete entfällt.It is also known to sinter the permanent magnets together with the main body of the rotor or stator, whereby a subsequent attachment of the permanent magnets is eliminated.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine zu schaffen, der unabhängig vom Rotor oder Stator gefertigt ist, der sehr einfach im Rotor oder Stator befestigbar ist, wobei die durch ein Befestigungsmittel verursachten Flussverluste verringert sind oder gar nicht auftreten, und/oder im Falle von vergrabenen Magneten ein magnetischer Kurzschluss zwischen den Polen des Rotors oder Stators vermieden wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine zu schaffen, der im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen entweder eine größere Drehmomentdichte aufweist oder eine kleinere Baugröße ermöglicht, und der eine verringerte Momentenwelligkeit und kleinere Rastmomente aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen des Rotors oder Stators zu schaffen.Object of the present invention is to provide a permanent magnet for a rotor or stator of an electric machine, which is made independently of the rotor or stator, which is easily attachable in the rotor or stator, wherein the flow losses caused by a fastener are reduced or even Do not occur, and / or in the case of buried magnets, a magnetic short between the poles of the rotor or stator is avoided. Another object of the invention is to provide a rotor or stator for an electrical machine which, in comparison to conventional machines, either has a greater torque density or allows a smaller size, and which has a reduced torque ripple and smaller cogging torques. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing the rotor or stator.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig gefertigt ist und eine Grundfläche aufweist, die ihn begrenzt, wobei an der Grundfläche eine Anformung angeordnet ist, die gegenüber der Grundfläche erhaben ist.The object is achieved with a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is made in one piece and has a base that limits it, wherein on the base an Anformung is arranged, which is raised relative to the base ,
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig gefertigt ist und zwei Dauermagnetbereiche aufweist, wobei der erste der Dauermagnetbereiche eine Grundfläche aufweist, die ihn begrenzt, und wobei der zweite der Dauermagnetbereiche gegenüber dem ersten der Dauermagnetbereiche so verdreht und/oder versetzt ist, dass er eine gegenüber der Grundfläche erhabene Anformung bildet.The object is further achieved with a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is made in one piece and has two permanent magnet areas, wherein the first of the permanent magnet areas has a base that limits it, and wherein the second of the Permanent magnet areas relative to the first of the permanent magnet areas is so twisted and / or offset that it forms a relation to the base raised Anformung.
In einem Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine ist die Anformung nutzbar, um eine Bewegung des Dauermagneten in eine Richtung des Rotors oder Stators zu vermeiden. Es ist bevorzugt, dass die Anformung eine Bewegung des Dauermagneten in die radiale, axiale und/oder tangentiale Richtung verhindert. Die Anformung bildet im Rotor oder Stator daher ein Befestigungsmittel für den Dauermagneten. Durch die Anformung kann auf ein Befestigungsmittel, dass den Dauermagneten gegen die Bewegung fixiert, und/oder auf ein Kleben des Dauermagneten in den Rotor oder Stator verzichtet werden. Flussverluste, die durch einen vom Kleber verursachten paramagnetischen Spalt oder durch einen für ein Befestigungsmittel erforderlichen Luftspalt entstehen, werden dadurch vermieden.In a rotor or stator of an electrical machine, the Anformung can be used to prevent movement of the permanent magnet in a direction of the rotor or stator. It is preferred that the molding prevents movement of the permanent magnet in the radial, axial and / or tangential direction. The Anformung forms in Rotor or stator therefore a fastener for the permanent magnet. By Anformung can be dispensed with a fastener that fixes the permanent magnet against movement, and / or gluing of the permanent magnet in the rotor or stator. Flow losses caused by a paramagnetic gap caused by the adhesive or by an air gap required for a fastener are thereby avoided.
In Abhängigkeit von der Anordnung und Form der Anformung ist es zudem möglich, den Dauermagneten im Grundkörper des Rotors oder Stators so zu positionieren, dass ein magnetischer Kurzschluss zwischen den Polen des Rotors oder Stators vermieden wird. Depending on the arrangement and shape of the Anformung, it is also possible to position the permanent magnet in the main body of the rotor or stator so that a magnetic short circuit between the poles of the rotor or stator is avoided.
Die Anformung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die von ihr aufgenommenen Kräfte möglichst groß sind. Gleichzeitig ist es bevorzugt, dass Volumen des Dauermagneten möglichst klein auszubilden.The Anformung is preferably designed so that the forces absorbed by it are as large as possible. At the same time, it is preferable for the volume of the permanent magnet to be as small as possible.
Besonders bevorzugt bildet die Anformung im Rotor oder Stator eine Hinterschneidung. Der Dauermagnet ist dem Grundkörper des Rotors oder Stators dann nicht mehr in die Richtung, in der die Anformung den Grundkörper hinterschneidet, entnehmbar. Er ist daher nicht nur in der Aussparung des Rotors oder Stators positioniert, sondern durch die Anformung auch im Grundkörper fixiertParticularly preferably, the molding in the rotor or stator forms an undercut. The permanent magnet is the base body of the rotor or stator then no longer in the direction in which the Anformung undercuts the body, removable. It is therefore not only positioned in the recess of the rotor or stator, but fixed by the Anformung in the body
Um den Dauermagneten kostengünstig herzustellen, ist es bevorzugt, dass er mit einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren hergestellt ist. In order to inexpensively produce the permanent magnet, it is preferred that it be made by a process based on extrusion, injection molding or pressing.
Bei einem auf Extrusion oder Spritzen basierenden Verfahren wird der pulverförmige Werkstoff, aus dem die Dauermagnete hergestellt sind, mit einem Kunststoff und/oder Wachs gebunden. Anschließend wird der Dauermagnet mit seiner Anformung geformt. Gegebenenfalls werden der Kunststoff und/oder das Wachs danach entfernt. Der Dauermagnet weist die Anformung dann bereits vor dem Sintern auf.In a process based on extrusion or spraying, the powdery material from which the permanent magnets are made is bound with a plastic and / or wax. Subsequently, the permanent magnet is formed with its Anformung. Optionally, the plastic and / or wax are removed afterwards. The permanent magnet then has the Anformung before sintering.
Bei einem auf Pressen basierenden Verfahren wird der pulverförmige Werkstoff, aus dem die Dauermagnete hergestellt sind, in eine Form geformt, die die Anformungen bereits aufweist. Die Dauermagnete werden dabei beispielsweise einzeln geformt, oder es werden mehrere Dauermagnete als Strang geformt und nach dem Sintern nur noch voneinander getrennt. Auch bei diesem Verfahren ist die Anformung bereits vor dem Sintern am Dauermagneten angeformt.In a press-based process, the powdery material from which the permanent magnets are made is formed into a mold that already has the moldings. The permanent magnets are, for example, individually shaped, or there are several permanent magnets formed as a strand and separated after sintering only from each other. Also in this method, the molding is already formed prior to sintering of the permanent magnet.
Bei einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren weist der Dauermagnet daher die Anformung bereits auf, wenn er gesintert wird. In a method based on extrusion, injection molding or pressing, therefore, the permanent magnet already exhibits the molding when sintered.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dauermagnet mittels Metal Injection Molding, Mehr-Komponenten Metal Injection Molding, Ceramic Injection Molding, Mehr-Komponenten Ceramic Injection Molding, Extrusion mit kunststoffgebundenem Dauermagneten oder Kunststoff-Spritzguss hergestellt. Dadurch ist der Dauermagnet trotz der Anformung ohne aufwändige Nacharbeiten wie Sägen und/oder Schleifen herstellbar. Die erforderlichen Nacharbeiten sind daher erheblich geringer, als bei einer herkömmlichen Herstellung, bei der ein Dauermagnetblock durch Sintern hergestellt wird, und die Dauermagnete mit ihrer Anformung durch anschließendes Sägen und/oder Schleifen aus dem Dauermagnetblock gefertigt werden. In a preferred embodiment, the permanent magnet is produced by means of metal injection molding, multi-component metal injection molding, ceramic injection molding, multi-component ceramic injection molding, extrusion with plastic-bonded permanent magnet or plastic injection molding. As a result, the permanent magnet can be produced in spite of the molding without costly reworking such as sawing and / or grinding. The required reworking is therefore considerably less than in a conventional production, in which a permanent magnet block is produced by sintering, and the permanent magnets are made with their Anformung by subsequent sawing and / or grinding of the permanent magnet block.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einen ersten Dauermagnetbereich sowie einen zweiten baugleichen Dauermagnetbereich aufweist, die zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind und jeweils entlang einer Erstreckungsrichtung des Dauermagneten quer zur Spiegelfläche eine Querschnittsänderung aufweisen, wobei der Dauermagnet einstückig mit einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren gefertigt ist. Aufgrund der Querschnittsänderung wird der Dauermagnet im Rotor oder Stator zumindest in eine Richtung des Rotors oder Stators gehalten. In Abhängigkeit von der Form und Anordnung des Dauermagneten werden keine Haltemittel für das Fixieren des Dauermagneten im Rotor oder Stator benötigt.The object is further achieved with a permanent magnet for a rotor or stator of an electric machine, in particular an electrically commutated motor having a first permanent magnet region and a second identical permanent magnet region, which are arranged mirror-symmetrically to each other and along an extension direction of the permanent magnet transverse to the mirror surface Have cross-sectional change, wherein the permanent magnet is made in one piece with a based on extrusion, spraying or pressing method. Due to the change in cross section, the permanent magnet in the rotor or stator is held at least in one direction of the rotor or stator. Depending on the shape and arrangement of the permanent magnet no holding means for fixing the permanent magnet in the rotor or stator are needed.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig mittels einem auf Extrusion oder Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren hergestellt ist, und der uförmig ausgebildet ist. Der Dauermagnet weist bevorzugt zwei Seitenschenkel und einen Verbindungsschenkel auf, wobei die Seitenschenkel in einem Anordnungswinkel größer oder gleich 90° am Verbindungsschenkel angeordnet sind. Ein u-förmiger Dauermagnet ist in axialer Richtung in eine Aussparung des Rotors oder Stators einschiebbar, ohne weitere Befestigungsmittel zu benötigen. Durch seine u-Form ist der Dauermagnet in und gegen die radiale sowie in und gegen die tangentiale Richtung ohne weitere Befestigungsmittel im Rotor oder Stator fixierbar.The object is also achieved with a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is produced in one piece by means of a extrusion or injection molding or pressing method, and which is U-shaped. The permanent magnet preferably has two side legs and a connecting leg, wherein the side legs are arranged at an angle greater than or equal to 90 ° on the connecting leg. A U-shaped permanent magnet can be inserted in the axial direction into a recess of the rotor or stator, without the need for further fastening means. Due to its u-shape of the permanent magnet in and against the radial and in and against the tangential direction can be fixed without further fastening means in the rotor or stator.
Vorzugsweise umfasst der Dauermagnet zumindest anteilig ein Seltenerdmetall, insbesondere Neodym. Weiterhin bevorzugt ist der Dauermagnet kunststoffgebunden. Ein anteilig ein Seltenerdmetall enthaltender Dauermagnet ist bevorzugt mittels Metal Injection Molding, Ceramic Injection Molding oder Kunststoff-Spritzguss hergestellt. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Dauermagneten begrenzt. Sondern sie umfasst auch andere Dauermagnete wie beispielsweise Ferrit-Magnete, kunststoffgebundene Ferrit-Magnete oder andere Magnete.Preferably, the permanent magnet at least partially comprises a rare earth metal, in particular neodymium. Further preferably, the permanent magnet is plastic bonded. A proportionately a rare earth metal containing permanent magnet is preferably produced by means of metal injection molding, ceramic injection molding or plastic injection molding. The invention is not limited to such permanent magnets. But it also includes other permanent magnets such as ferrite magnets, plastic-bonded ferrite magnets or other magnets.
Die Grundfläche ist bevorzugt eben, kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet. Zudem ist es bevorzugt, dass die Grundfläche eine Grundform des Dauermagneten begrenzt, die vorzugsweise punkt- oder achs- oder flächensymmetrisch ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Grundform ein Quader, ein Kubus, ein Kreiszylinder, ein Kreishohlzylinder, ein parabolischer Zylinder, ein parabolischer Hohlzylinder oder ein Ausschnitt aus einem solchen Zylinder. The base is preferably flat, circular or arcuate. In addition, it is preferable for the base area to delimit a basic shape of the permanent magnet, which is preferably formed point-symmetrically or axially or surface-symmetrically. The basic form is particularly preferably a cuboid, a cube, a circular cylinder, a circular hollow cylinder, a parabolic cylinder, a parabolic hollow cylinder or a section of such a cylinder.
Die Anformung ist durch eine angrenzende Grenzfläche begrenzt, die sich in einem Winkel zur Grundfläche erstreckt, der bevorzugt größer als 30° ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel ein rechter Winkel. Es ist auch ein Winkel bevorzugt, der größer als 90° ist. Weiterhin bevorzugt ist die Anformung punktförmig, stegförmig, rampenförmig, stufenförmig, stiftförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Es sind aber beliebige andere Formen möglich.The molding is bounded by an adjacent interface which extends at an angle to the base, which is preferably greater than 30 °. In a preferred embodiment, the angle is a right angle. An angle greater than 90 ° is also preferred. Further preferably, the Anformung punctiform, web-shaped, ramp-shaped, step-shaped, pin-shaped or dovetail-shaped. But there are any other forms possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Anformung in einer Richtung des Dauermagneten nur über einen Teil der Grundfläche. Bei Anordnung der Anformung an einem Ende des Dauermagneten hält sie diesen in oder gegen die Richtung. Bei Anordnung der Anformung auf einem Bruchteil seiner Länge in diese Richtung hält sie ihn in und gegen die Richtung. In a preferred embodiment, the Anformung extends in a direction of the permanent magnet only over part of the base area. When the Anformung at one end of the permanent magnet, it holds this in or against the direction. By placing the molding on a fraction of its length in that direction, it holds it in and against the direction.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Dauermagnet Nuten auf, in denen ein Nichtleiter angeordnet ist. Als Nichtleiter kommen dabei bevorzugt Kunststoffe, eine Keramik oder Luft in Frage. Dabei ist für die Wahl eines Kunststoffes maßgeblich, dass er sich für die aufzunehmenden Kräfte eignet und eine ausreichende Temperaturbeständigkeit aufweist. Oder in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Dauermagnet aus einer Vielzahl, insbesondere gleicher, Teilmagneten gebildet, zwischen denen ein Nichtleiter angeordnet ist. In diesem Fall eignen sich als Nichtleiter der Kunststoff oder die Keramik. Der Nichtleiter bewirkt eine magnetische und elektrische Trennung, durch die im Magneten auftretende Wirbelstromverluste verringert sind.In a preferred embodiment, the permanent magnet has grooves in which a dielectric is arranged. Preferred non-conductors are plastics, a ceramic or air. It is crucial for the choice of a plastic that it is suitable for the forces to be absorbed and has sufficient temperature resistance. Or in a further preferred embodiment, the permanent magnet is formed of a plurality, in particular the same, partial magnets, between which a non-conductor is arranged. In this case, suitable as non-conductor of the plastic or ceramic. The non-conductor causes a magnetic and electrical separation, are reduced by the eddy current losses occurring in the magnet.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Dauermagnet mit einem Weicheisenmetall ummantelt und/oder die Anformung aus einem Weicheisenmetall gebildet ist. Das Weicheisenmetall ist bevorzugt ein ferromagnetisches Metall. Das Ummanteln des Dauermagneten mit dem Weicheisenmetall und/oder das Herstellen der Anformung aus dem Weicheisenmetall sind bei Herstellung des Dauermagneten mittels eines auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahrens einstückig möglich. Bevorzugt wird für die Herstellung dann Mehr-Komponenten Metal Injection Molding oder Mehr-Komponenten Ceramic Injection Molding oder Kunststoff-Spritzguss verwendet. Ein mit einem Weicheisenmetall ummantelter Dauermagnet benötigt bevorzugt keinen weiteren Korrosionsschutz. Und eine aus Weicheisenmetall gebildete Anformung beeinflusst die Symmetrie des magnetischen Flussverlaufes nicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anformung in die Ummantelung integriert. Das Integrieren der Anformung in die Ummantelung ist mit den oben genannten Verfahren einfach und kostengünstig möglich.It is further preferred that the permanent magnet is sheathed with a soft iron metal and / or the Anformung is formed of a soft iron metal. The soft iron metal is preferably a ferromagnetic metal. The sheathing of the permanent magnet with the soft iron metal and / or the production of the Anformung from the soft iron metal are in one piece when manufacturing the permanent magnet by means of an extrusion, spraying or pressing-based method. Preference is then given to using multi-component metal injection molding or multi-component ceramic injection molding or plastic injection molding for the production. A permanent magnet coated with a soft iron metal preferably requires no further protection against corrosion. And a formation formed of soft iron metal does not affect the symmetry of the magnetic flux profile. In a preferred embodiment, the Anformung is integrated into the sheath. Integrating the Anformung in the shell is simple and inexpensive with the above methods possible.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Dauermagneten für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrisch kommutierten Motors, der einstückig mittels Mehr-Komponenten Metal Injection Molding oder Mehr-Komponenten Ceramic Injection Molding gefertigt ist und einen aus einem Magnetmaterial gefertigten Magnetanteil und einen aus einem Weicheisenmetall gefertigten Weicheisenanteil umfasst, wobei der Weicheisenanteil ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Dauermagneten im Rotor oder Stator bildet. Die Herstellung eines Dauermagneten mittels Mehr-Komponenten Metal Injection Molding oder Mehr-Komponenten Ceramic Injection Molding ist ohne aufwändige Nacharbeiten kostengünstig möglich. Und ein aus einem Weicheisenmetall gebildetes Befestigungsmittel beeinflusst die Symmetrie des magnetischen Flussverlaufes nicht. Es ist bevorzugt, dass das Weicheisenmetall den Dauermagneten ummantelt, so dass ein weiterer Korrosionsschutz bevorzugt entfällt.The object is further achieved with a permanent magnet for a rotor or stator of an electrical machine, in particular an electrically commutated motor, which is manufactured in one piece by means of multi-component metal injection molding or multi-component ceramic injection molding and a magnet portion made of a magnetic material and a comprises soft iron made of a soft iron metal, wherein the soft iron portion forms a fastening means for securing the permanent magnet in the rotor or stator. The production of a permanent magnet by means of multi-component metal injection molding or multi-component ceramic injection molding is cost-effective without costly reworking. And a fastener formed from a soft iron metal does not affect the symmetry of the magnetic flux trace. It is preferred that the soft iron metal encase the permanent magnet, so that a further corrosion protection is preferably eliminated.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrisch kommutierten Motor, mit einem insbesondere erfindungsgemäßen Dauermagneten, und einem Grundkörper, der sich konzentrisch um eine Achse erstreckt, wobei der Dauermagnet in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet ist und eine Anformung aufweist, die ihn in einer radialen, axialen und/oder tangentialen Richtung zur Achse hält.The object is further achieved with a rotor or stator for an electrical machine, in particular for an electrically commutated motor, with a particular permanent magnet according to the invention, and a base body which extends concentrically about an axis, wherein the permanent magnet is disposed in a recess of the base body and a projection which holds it in a radial, axial and / or tangential direction to the axis.
Dafür ändert sich der Querschnitt der Aussparung. Es ist bevorzugt, dass sich der Querschnitt der Aussparung korrespondierend zur Querschnittsänderung der Anformung ändert. Dann ist der Dauermagnet nicht nur im Grundkörper positioniert, sondern auch fixiert.For this, the cross section of the recess changes. It is preferred that the cross section of the recess changes corresponding to the change in cross section of the molding. Then the permanent magnet is not only positioned in the body, but also fixed.
Der Dauermagnet ist bevorzugt einstückig gefertigt. Besonders bevorzugt ist er mit einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren gefertigt. Dadurch ist das Ausbilden der Anformung ohne aufwändige Nacharbeiten wie Sägen, Bohren, Schleifen und/der Fräsen möglich.The permanent magnet is preferably manufactured in one piece. He is particularly preferred with a on Extrusion, spraying or pressing based processes. This makes it possible to form the molding without expensive reworking such as sawing, drilling, grinding and / or milling.
Bevorzugt ist die Anformung gegenüber einer den Dauermagneten begrenzenden Grundfläche erhaben. Besonders bevorzugt ist die Anformung punktförmig, stegförmig, rampenförmig, stufenförmig, stiftförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform bildet die Anformung im Rotor oder Stator eine Hinterschneidung.Preferably, the molding is raised relative to a base surface delimiting the permanent magnet. Particularly preferably, the molding is punctiform, web-shaped, ramp-shaped, step-shaped, pin-shaped or dovetail-shaped. In a very particularly preferred embodiment, the molding in the rotor or stator forms an undercut.
Die Aussparung des Grundkörpers, in der der Dauermagnet angeordnet ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform innerhalb des Grundkörpers angeordnet. Dadurch erstreckt sich der Dauermagnet in radialer Richtung nicht über die den Grundkörper begrenzende achszugewandte und achsabgewandte Außenfläche hinaus. In dieser Ausführungsform bildet die Aussparung eine Tasche, in die der Dauermagnet aufgenommen ist.The recess of the base body, in which the permanent magnet is arranged, is arranged in a preferred embodiment within the base body. As a result, the permanent magnet in the radial direction does not extend beyond the body surface bounding the body facing the axis and away from the outer surface. In this embodiment, the recess forms a pocket in which the permanent magnet is received.
Ebenfalls bevorzugt ist die Aussparung am Grundkörper angeordnet. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Dauermagnet über die achszugewandte oder achsabgewandte Außenfläche des Grundkörpers hinaus. Besonders bevorzugt weist die Aussparung dieser Ausführungsform in radialer Richtung eine Querschnittsänderung auf. Ganz besonders bevorzugt sind die Aussparung und die Anformung des Dauermagneten dieser Ausführungsform schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Der Dauermagnet wird dann in der radialen Richtung am Dauermagneten gehalten.Also preferably, the recess is arranged on the base body. In this embodiment, the permanent magnet extends beyond the axially facing or achsabgewandte outer surface of the base body. Particularly preferably, the recess of this embodiment has a change in cross section in the radial direction. Most preferably, the recess and the molding of the permanent magnet of this embodiment are dovetail-shaped. The permanent magnet is then held in the radial direction on the permanent magnet.
Es ist bevorzugt, dass die Hinterschneidung den Dauermagneten zumindest in der radialen Richtung des Rotors oder Stators hält. Ebenfalls bevorzugt hält sie den Dauermagneten alternativ oder zusätzlich in der axialen und/oder tangentialen Richtung zur Achse.It is preferable that the undercut holds the permanent magnet at least in the radial direction of the rotor or stator. Also preferably, it holds the permanent magnet alternatively or additionally in the axial and / or tangential direction to the axis.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrisch kommutierten Motor, mit einem Dauermagneten, der eine Querschnittsänderung aufweist, und mit einem Grundkörper, der sich konzentrisch um eine Achse erstreckt, wobei der Dauermagnet in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet ist, und wobei die Querschnittsänderung eine Hinterschneidung bildet, die den Dauermagneten in einer radialen, axialen und/oder tangentialen Richtung zur Achse hält. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Dauermagnet einen ersten Dauermagnetbereich sowie einen zweiten baugleichen Dauermagnetbereich auf, die zueinander zu einer Spiegelfläche spiegelsymmetrisch angeordnet sind und jeweils entlang einer Erstreckungsrichtung des Dauermagneten quer zur Spiegelfläche eine Querschnittsänderung aufweisen. Besonders bevorzugt ist der Dauermagnet des Rotors oder Stators einstückig mit einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren gefertigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsänderung durch eine gegenüber einer Grundfläche des Dauermagneten erhabene Anformung des Dauermagneten gebildet.The object is further achieved with a rotor or stator for an electric machine, in particular for an electrically commutated motor, with a permanent magnet having a change in cross section, and with a base body which extends concentrically about an axis, wherein the permanent magnet in a recess the base body is arranged, and wherein the cross-sectional change forms an undercut, which holds the permanent magnet in a radial, axial and / or tangential direction to the axis. In a preferred embodiment, the permanent magnet on a first permanent magnet region and a second identical permanent magnet region, which are arranged mirror-symmetrically to each other to a mirror surface and each have along a direction of extension of the permanent magnet transverse to the mirror surface a change in cross section. Particularly preferably, the permanent magnet of the rotor or stator is manufactured in one piece with a method based on extrusion, injection molding or pressing. In a preferred embodiment, the change in cross section is formed by a raised to a base surface of the permanent magnet Anformung of the permanent magnet.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrisch kommutierten Motor, mit einem Dauermagneten, und mit einem Grundkörper, der sich konzentrisch um eine Achse erstreckt, wobei der Dauermagnet in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet ist, und ein aus einem Weicheisenmetall hergestelltes Haltemittel umfasst, welches ihn in einer radialen, axialen und/oder tangentialen Richtung zur Achse hält. Bevorzugt ist der Dauermagnet des Rotors oder Stators einstückig mittels Mehr-Komponenten Metal Injection Molding oder Mehr-Komponenten Ceramic Injection Molding gefertigt und umfasst einen aus einem Magnetmaterial gefertigten Magnetanteil und einen aus dem Weicheisenmetall gefertigten Weicheisenanteil. The object is further achieved with a rotor or stator for an electric machine, in particular for an electrically commutated motor, with a permanent magnet, and with a base body which extends concentrically about an axis, wherein the permanent magnet is arranged in a recess of the base body, and a holding means made of a soft iron metal, which holds it in a radial, axial and / or tangential direction to the axis. The permanent magnet of the rotor or stator is preferably produced in one piece by means of multi-component metal injection molding or multi-component ceramic injection molding and comprises a magnetic component made of a magnetic material and a soft iron component made of the soft iron metal.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrisch kommutierten Motor, mit einem in radialer Richtung des Rotors oder Stators magnetisierten Dauermagneten, der u-förmig ausgebildet ist.The object is further achieved with a rotor or stator for an electrical machine, in particular for an electrically commutated motor, with a magnet in the radial direction of the rotor or stator permanent magnet, which is U-shaped.
Um den Dauermagneten in der Aussparung des Rotors oder Stators anzuordnen, ist es in Abhängigkeit von der Anordnung und Form der Anformung in einer Ausführungsform bevorzugt, dass dieser aus mehreren Grundkörperteilen gefertigt ist. Die Grundkörperteile sind bevorzugt unabhängig voneinander hergestellt. Ebenfalls bevorzugt sind sie an einer Verbindungsfläche, die im Bereich der Anformung angeordnet ist, aneinander gefügt. Ganz besonders bevorzugt sind sie baugleich ausgebildet.In order to arrange the permanent magnet in the recess of the rotor or stator, it is preferred in one embodiment, depending on the arrangement and shape of the molding, that this be made of a plurality of basic body parts. The main body parts are preferably produced independently of one another. Also preferably, they are joined to one another at a connection surface which is arranged in the region of the molding. Most preferably, they are identical in construction.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Verbindungsfläche quer zur axialen Richtung. Vorzugsweise ist der Rotor oder Stator zur Verbindungsfläche spiegelsymmetrisch ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass mehrere erfindungsgemäße Dauermagneten in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Dann ist es in einer Ausführungsform weiterhin bevorzugt, dass die Dauermagneten zur Verbindungsfläche spiegelsymmetrisch angeordnet sind.In a preferred embodiment, the connection surface extends transversely to the axial direction. Preferably, the rotor or stator is mirror-symmetrical to the connection surface. In this embodiment, it is preferred that a plurality of permanent magnets according to the invention are arranged one behind the other in the axial direction. Then, in one embodiment, it is further preferred that the permanent magnets are arranged mirror-symmetrically to the connection surface.
Bei einem aus mehreren Grundkörperteilen gefertigten Rotor oder Stator ist es bevorzugt, dass die Grundkörperteile zueinander verdreht sind, um die Momentenwelligkeit und die Rastmomente des Rotors oder Stators zu verringern.In the case of a rotor or stator made of a plurality of main body parts, it is preferable for the basic body parts to be twisted relative to one another to reduce the torque ripple and the cogging torques of the rotor or stator.
Besonders bevorzugt ist der Grundkörper aus Lamellen gebildet. Die Grundkörperteile sind dann jeweils aus mehreren Lamellenpaketen gefertigt, die entweder vor dem Aneinanderfügen oder nach dem Aneinanderfügen der Grundkörperteile zum Grundkörper, insbesondere durch Stanzpaketieren, miteinander verbunden werden. Das Aneinanderfügen der Grundkörperteile erfolgt bevorzugt durch Stanzpaketieren oder beim Fügen der Grundkörperteile auf eine Welle des Rotors oder Stators. Es ist aber ebenfalls bevorzugt, den Grundkörper beziehungsweise die Grundkörperteile jeweils aus einem Vollkörper herzustellen. Particularly preferably, the base body is formed from lamellae. The main body parts are then each made of a plurality of disk packs, which are connected to each other either before the joining or after the joining of the basic body parts to the body, in particular by stamped package. The joining of the main body parts is preferably carried out by stamped packetizing or when joining the main body parts on a shaft of the rotor or stator. However, it is also preferred to produce the main body or the main body parts each from a solid body.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verstellantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der einen Motor mit einem solchen Rotor oder Stator umfasst. Ein solcher Verstellantrieb ist beispielsweise ein Heckklappenantrieb, ein Fensterheberantrieb, ein Servoantrieb, ein Wischer, ein Lüfter oder ein Sitzverstellantrieb. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst mit einer Handwerkzeugmaschine mit einem Motor, der einen solchen Rotor oder Stator umfasst. Eine solche Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise eine Bohrmaschine, eine Stichsäge oder eine elektrische Schere. Der Motor ist bevorzugt ein Gleichstrommotor. Weiterhin bevorzugt ist der Motor ein Synchronmotor.The object is further achieved with an adjusting drive, in particular for a motor vehicle, which comprises a motor with such a rotor or stator. Such an adjustment is, for example, a tailgate drive, a window lift drive, a servo drive, a wiper, a fan or a Sitzverstellantrieb. Furthermore, the object is achieved with a hand tool with a motor comprising such a rotor or stator. Such a hand tool machine is for example a drill, a jigsaw or an electric scissors. The motor is preferably a DC motor. Further preferably, the motor is a synchronous motor.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Rotors oder Stators, der einen Grundkörper und zumindest einen erfindungsgemäßen Dauermagneten aufweist, wobei der Dauermagnet in einer Aussparung des Grundkörpers angeordnet ist, mit den aufeinander folgenden Schritten:
- – Herstellen von zumindest zwei Grundkörperteilen,
- – Fügen des Dauermagneten in eines der Grundkörperteile, oder Fügen eines oder mehrerer Dauermagnete in die Grundkörperteile, und
- – Aneinanderfügen der Grundkörperteile zum Grundkörper.
- Producing at least two main body parts,
- - Adding the permanent magnet in one of the body parts, or joining one or more permanent magnets in the body parts, and
- - Joining the basic body parts to the main body.
Das Verfahren ermöglicht es, Dauermagnete, die eine Anformung aufweisen, in einen Rotor oder Stator zu fügen. Solche Dauermagnete sind auch dann noch mit diesem Verfahren in den Rotor oder Stator fügbar, wenn die Anformung im Rotor oder Stator eine Hinterschneidung bildet, durch die der Dauermagnet dem Rotor oder Stator nicht mehr ohne ihn zu beschädigen oder zu zerstören entnehmbar ist.The method makes it possible to add permanent magnets that have a molding in a rotor or stator. Such permanent magnets are still available with this method in the rotor or stator, if the Anformung in the rotor or stator forms an undercut through which the permanent magnet the rotor or stator is not removed without damaging or destroying it.
Es ist bevorzugt, dass der Grundkörper aus einer Vielzahl von Lamellen gefertigt ist, um Wirbelstromverluste zu vermeiden. In dieser Ausführungsform umfasst die Herstellung der zwei oder mehr Grundkörperteile bevorzugt das aneinander Fügen der Lamellen zu den Grundkörperteilen. Die Lamellen der Grundkörperteile werden entweder vor oder nach dem aneinander Fügen der Grundkörperteile zum Grundkörper, insbesondere mittels Stanzpaketieren, miteinander verbunden.It is preferred that the main body is made of a plurality of fins to avoid eddy current losses. In this embodiment, the production of the two or more main body parts preferably comprises the joining of the lamellae to the main body parts. The lamellae of the basic body parts are connected to one another either before or after the joining of the basic body parts to the basic body, in particular by means of stamped packetizing.
Um die Momentenwelligkeit zu verringern ist es bei diesem Verfahren weiterhin bevorzugt, dass die Grundkörperteile in tangentialer Richtung zueinander verdreht aneinandergefügt werden. Dabei ist es bevorzugt, dass entweder die mehreren erfindungsgemäßen Dauermagnete im Rotor oder Stator zueinander verdreht angeordnet sind, oder dass der eine erfindungsgemäße Dauermagnet zueinander verdrehte und/oder versetzte Dauermagnetbereiche aufweist.In order to reduce the torque ripple, it is further preferred in this method that the basic body parts are joined together in a tangential direction to one another in a twisted manner. It is preferred that either the plurality of permanent magnets according to the invention in the rotor or stator are arranged rotated to each other, or that a permanent magnet according to the invention to each other twisted and / or offset permanent magnet regions.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.In the following the invention will be described with reference to figures. The figures are merely exemplary and do not limit the general idea of the invention.
Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen durchweg Rotoren
Der Rotor
Die Dauermagnete
Die Anformung
In dem Rotor
Da die Anformungen
Im Ausführungsbeispiel der
Um den Rotor
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper
Die Lamellen
Die in der
Nach dem Einschieben der Dauermagnete
Das Zusammenfügen der Lamellen
Der Rotor
Der Dauermagnet
Um diesen Dauermagneten
Der Dauermagnet
Die Ausführungsform des Rotors
Die Dauermagnete
Je nach verwendetem Magnetmaterial sind die Dauermagnete
Die Anformung
Auch bei dem Rotor
Entsprechend dem Rotor
Die Rotoren
Die Anformung
Die
Die
Sichtbar ist, dass die Anformungen
Auch die
Diese Bauweise ermöglicht es, die zwischen zwei benachbarten Dauermagneten
Die Anformungen
Die Anformungen
Der Rotor
Die Dauermagnete
Die Anformungen
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anformungen
In jeder Aussparung
Das Ausführungsbeispiel der
Der Dauermagnet
Durch den tangentialen Versatz V weist jeder der Dauermagnetbereiche
Um diesen Rotor
Bei Herstellung des Grundkörpers
Die
Auch die um den Drehwinkel
Diese Anformungen
Auch für diesen Rotor
Die
Um den Dauermagneten
In der Ausführungsform des Rotors
Auch dieser Rotor
Die
Sofern der Nichtleiter
Als eine weitere Variante zeigt die
Die mit dem Nichtleiter
In
Um einen möglichst gleichmäßigen Flussverlauf des magnetischen Flusses zu erzielen, ist es daher in einer Ausführungsform jeweils bevorzugt, die Anformungen
Auch das Herstellen dieser Dauermagnete
Im Gegensatz zur Ausführungsform des Dauermagneten
Auch bei diesem Rotor
Um den Dauermagneten
Auch der Rotor
Die
Bei dem Rotor
Der Dauermagnet
Der Dauermagnet
Die zwischen benachbarten Dauermagneten
Bei dieser Bauform des Rotors
Auch die Dauermagneten
Die zwischen benachbarten Dauermagneten
An ihrer achszugewandten Seite sind die Segmente
Der in der
Auch dieser Dauermagnet
Er wird ebenfalls einstückig mit einem auf Extrusion, Spritzen oder Pressen basierenden Verfahren gefertigt.It is also manufactured in one piece with a process based on extrusion, injection molding or pressing.
Die in den
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