DE102014226047A1

DE102014226047A1 - Spoke rotor with encapsulation

Info

Publication number: DE102014226047A1
Application number: DE102014226047.7A
Authority: DE
Inventors: Ferenc Simon; Kevin Gutmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-16
Also published as: CN105703504A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Speichenrotor für eine elektrische Maschine, mit einem Polring und mit einer im Polring angeordneten Welle, die sich konzentrisch um eine Achse erstrecken und voneinander beabstandet sind, wobei der Polring eine Vielzahl von Sektoren aufweist, zwischen denen Dauermagnete angeordnet sind, und wobei zwischen der Welle und dem Polring ein Befestigungsmittel vorgesehen ist, das aus einer ausgehärteten Masse gebildet ist, wobei • das Befestigungsmittel zumindest teilweise speichenförmig ausgebildet ist, mit Speichen, die sich in eine radiale Richtung zur Achse erstrecken, und/oder • der Polring vollumfänglich vom Befestigungsmittel umgeben ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einem solchen Speichenrotor, sowie einen Verstellantrieb und eine Handwerkzeugmaschine mit einer solchen elektrischen Maschine. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Speichenrotors.The present invention relates to a spoke rotor for an electric machine, comprising a pole ring and a pole ring arranged in the shaft, which extend concentrically about an axis and spaced from each other, wherein the pole ring has a plurality of sectors between which permanent magnets are arranged, and wherein between the shaft and the pole ring, a fastening means is provided, which is formed of a hardened mass, wherein • the fastening means is at least partially formed spoke-shaped, with spokes extending in a radial direction to the axis, and / or • the pole ring in full from Surrounding fastener is surrounded. The present invention further relates to an electric machine, in particular an electric motor, with such a spoke rotor, as well as an adjusting drive and a hand tool machine with such an electric machine. The present invention further relates to a method for producing such a spoke rotor.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speichenrotor für eine elektrische Maschine mit einem Polring und einer Welle, zwischen denen ein Befestigungsmittel aus einer ausgehärteten Masse angeordnet ist, die elektrische Maschine mit dem Speichenrotor, sowie einen Verstellantrieb und eine Handwerkzeugmaschine mit einer solchen elektrischen Maschine.The present invention relates to a spoke rotor for an electric machine with a pole ring and a shaft, between which a fastening means of a hardened mass is arranged, the electric machine with the spoke rotor, and an adjusting drive and a hand tool with such an electric machine.

Gebräuchliche permanenterregte elektrische Maschinen weisen häufig einen Speichenrotore mit Dauermagneten zur Erzeugung des Magnetfeldes auf. Die Dauermagnete sind zumeist quaderförmig ausgebildet, erstrecken sich in Längsrichtung des Rotors, und werden in tangentialer Richtung magnetisiert.Common permanent-magnet electric machines often have a spoke rotor with permanent magnets for generating the magnetic field. The permanent magnets are generally cuboid-shaped, extend in the longitudinal direction of the rotor, and are magnetized in the tangential direction.

Ein bekanntes Problem solcher Speichenrotoren ist die Positionierung und Befestigung der Dauermagneten. Aufgrund von Herstellungstoleranzen und zum Fügen der Dauermagnete in ihre Aufnahme müssen die Ausmaße der Aufnahmen größer als die Außenmaße der Dauermagnete sein. Die Differenz beträgt typischerweise mehrere Zehntel Millimeter, häufig etwa 0,2mm. Damit die Dauermagnete während der Lebensdauer der elektrischen Maschine Vibrationen oder anderen mechanischen Belastungen standhalten, die beispielsweise bei Richtungswechseln während des Betriebs der Maschine oder ähnlich auftreten, müssen sie dauerhaft in ihrer Position fixiert sein.One known problem with such spoke rotors is the positioning and attachment of the permanent magnets. Due to manufacturing tolerances and for joining the permanent magnets in their recording, the dimensions of the images must be greater than the outer dimensions of the permanent magnets. The difference is typically several tenths of a millimeter, often about 0.2mm. In order for the permanent magnets during the life of the electrical machine vibration or other mechanical loads withstand, which occur, for example, when changing direction during operation of the machine or similar, they must be permanently fixed in position.

Zum Fixieren der Dauermagnete ist eine Vielzahl von Methoden bekannt. Beispielsweise werden die Dauermagnete in ihre Aufnahme eingeklebt, oder es werden Federelemente eingesetzt, die die Dauermagnete entweder radial nach außen oder radial nach innen drücken. For fixing the permanent magnets a variety of methods is known. For example, the permanent magnets are glued into their recording, or spring elements are used, which press the permanent magnets either radially outward or radially inward.

Bekannt ist es auch, die Dauermagnete durch Einspritzen oder Eingießen eines Thermoplastes, eines Duromers oder eines anderen Kunststoffs in ihrer Aufnahme zu befestigen. Vorteilhaft an dieser Methode ist es, dass die Dauermagnete quasi kraftfrei in ihre Aussparung eingefügt werden können.It is also known to attach the permanent magnets by injecting or pouring a thermoplastic, a thermoset or other plastic in their recording. An advantage of this method is that the permanent magnets can be inserted virtually force-free in their recess.

Die Druckschrift DE 10 2010 061 778 A1 offenbart einen Speichenrotor für eine elektrische Maschine, bei dem zwischen der Rotorwelle und dem Grundkörper des Rotors, in dem die Dauermagnete angeordnet sind, eine Verbindungshülse vorgesehen ist. Die Verbindungshülse ist aus einem diamagnetischen Werkstoff und/oder einem paramagnetischen Werkstoff mit einer Permeabilitätszahl kleiner als 20 gebildet, insbesondere aus Aluminium oder einem Kunststoff. Sie kann als vorgefertigte Hülse zwischen den Grundkörper und die Rotorwelle gefügt werden, oder aus einer aushärtbaren Masse gebildet und zwischen die Rotorwelle und den Grundkörper eingespritzt oder eingegossen sein. Die Verbindungshülse leitet das Magnetfeld im Speichenrotor nur mäßig oder verdrängt es sogar, so dass an der Wellen-zugewandten Seite des Grundkörpers (nahezu) keine Streuflüsse entstehen.The publication DE 10 2010 061 778 A1 discloses a spoke rotor for an electric machine in which a connecting sleeve is provided between the rotor shaft and the main body of the rotor in which the permanent magnets are arranged. The connecting sleeve is formed of a diamagnetic material and / or a paramagnetic material having a permeability of less than 20, in particular of aluminum or a plastic. It can be joined as a prefabricated sleeve between the main body and the rotor shaft, or formed from a hardenable mass and injected or cast between the rotor shaft and the main body. The connecting sleeve conducts the magnetic field in the spoke rotor only moderately or even displaces it, so that (almost) no leakage flows occur on the shaft-facing side of the main body.

Jedoch schrumpft die aushärtbare Masse beim Aushärten. Bei einem Speichenrotor, bei dem die Verbindungshülse aus einer aushärtbaren Masse gebildet, und zwischen dem Grundkörper und der Rotorwelle eingespritzt oder eingegossen ist, hat sich gezeigt, dass sich die Konzentrizität und Stabilität des Speichenrotors mit steigendem Abstand des Grundkörpers von der Rotorwelle verschlechtert.However, the hardenable mass shrinks during curing. In a spoke rotor in which the connecting sleeve is formed of a hardenable mass, and injected or cast between the main body and the rotor shaft, it has been found that the concentricity and stability of the spoke rotor deteriorates with increasing distance of the main body from the rotor shaft.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen solchen Speichenrotor so zu verbessern, dass er auch bei großem Abstand zwischen dem Grundkörper und der Rotorwelle eine sehr gute Konzentrizität und Stabilität aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsdichte des Speichenrotors und seinen Wirkungsgrad weiter zu verbessern, wobei der Speichenrotor dennoch kostengünstig herstellbar ist.Object of the present invention is to improve such a spoke rotor so that it has a very good concentricity and stability even at a large distance between the main body and the rotor shaft. Another object of the invention is to further improve the power density of the spoke rotor and its efficiency, wherein the spoke rotor is still inexpensive to produce.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Speichenrotor gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, einer elektrischen Maschine gemäß dem unabhängigen Anspruch 14, einem Verstellantrieb gemäß dem unabhängigen Anspruch 15 und einer Handwerkzeugmaschine gemäß dem unabhängigen Anspruch 16. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.The object is achieved with a spoke rotor according to independent claim 1, an electric machine according to independent claim 14, an adjusting drive according to independent claim 15 and a hand tool according to independent claim 16. Advantageous embodiments are the dependent claims.

Dafür wird ein Speichenrotor für eine elektrische Maschine geschaffen, der einen Polring und eine im Polring angeordneten Welle aufweist, die sich konzentrisch um eine Achse erstrecken und voneinander beabstandet sind. Der Polring weist eine Vielzahl von Sektoren auf, zwischen denen Dauermagnete angeordnet sind. Zwischen der Welle und dem Polring ist ein Befestigungsmittel vorgesehen, das aus einer ersten ausgehärteten Masse gebildet ist.For this purpose, a spoke rotor for an electric machine is provided which has a pole ring and a pole ring arranged in the concentric, which extend concentrically about an axis and are spaced from each other. The pole ring has a plurality of sectors between which permanent magnets are arranged. Between the shaft and the pole ring, a fastening means is provided, which is formed from a first hardened mass.

Der Speichenrotor zeichnet sich dadurch aus, dass das Befestigungsmittel zumindest teilweise speichenartig ausgebildet ist, wobei sich die Speichen in eine radiale Richtung oder im Wesentlichen in die radiale Richtung zur Achse erstrecken, und/oder dadurch, dass der Polring vollumfänglich vom Befestigungsmittel umgeben ist.The spoke rotor is characterized in that the fastening means is formed at least partially spoke-like, wherein the spokes extend in a radial direction or substantially in the radial direction to the axis, and / or in that the pole ring is completely surrounded by the fastening means.

Es hat sich gezeigt, dass die speichenartige Struktur des Befestigungsmittels und/oder das vollumfängliche Umspritzen des Polrings nicht nur eine sehr gute Konzentrizität des Speichenrotors, sondern zudem eine ausreichende Stabilität des Speichenrotors, auch bei hoher Drehzahl, gewährleistet. Aufgrund der einfachen Struktur der Sektoren ist die Toleranzkette bei der Herstellung des Speichenrotors sehr klein. Die Geräuschentwicklung im Betrieb des Rotors ist dadurch sehr gering. Zudem ermöglicht ein solcher Speichenrotor einen sehr kleinen Luftspalt zwischen dem Speichenrotor und einem Stator der elektrischen Maschine. Bei vollflächig ummanteltem Polring gewährleistet das Befestigungsmittel zudem einen Korrosionsschutz für die Dauermagnete beziehungsweise den Polring.It has been found that the spoke-like structure of the fastener and / or the complete encapsulation of the pole ring not only a very good concentricity of the spoke rotor, but also sufficient stability of the spoke rotor, even at high speed guaranteed. Due to the simple structure of the sectors, the tolerance chain in the production of the spoke rotor is very small. The noise during operation of the rotor is thus very low. In addition, such a spoke rotor allows a very small air gap between the spoke rotor and a stator of the electric machine. In the case of a full-surface sheathed pole ring, the fastening means also ensures corrosion protection for the permanent magnets or the pole ring.

Die Sektoren sind zum Leiten des magnetischen Flusses vorgesehen und bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, insbesondere aus einem Rotorblech. Vorzugsweise sind sie als Lamellenpaket aus einer Vielzahl von in axialer Richtung insbesondere durch Stanzpaketierung miteinander verbundenen Lamellen gefertigt. Aufgrund ihrer sehr einfachen Form sind die Sektoren mit sehr geringem Verschnitt als Stanzteile kostengünstig herstellbar. Bevorzugt ist aber auch die Herstellung der Sektoren aus einem Vollkörper. Auch in dieser Ausführungsform ist ihre Herstellung aufgrund der sehr einfachen Form kostengünstig möglich.The sectors are provided for conducting the magnetic flux and preferably made of a ferromagnetic material, in particular of a rotor plate. Preferably, they are made as a plate set of a plurality of axially interconnected in particular by stamped packet lamellae. Due to their very simple shape, the sectors with very little waste as stampings are inexpensive to produce. However, preference is also the production of the sectors of a solid body. Also in this embodiment, their production is cost possible due to the very simple form.

Vorzugsweise werden herkömmliche, insbesondere quaderförmige, Dauermagnete verwendet. Neben solchen quaderförmigen Dauermagneten ist aber auch die Verwendung von Dauermagneten anderen Querschnitts bevorzugt.Preferably, conventional, in particular parallelepiped, permanent magnets are used. In addition to such parallelepiped permanent magnets but also the use of permanent magnet other cross section is preferred.

Die erste ausgehärtete Masse für das Befestigungsmittel ist bevorzugt nicht oder nahezu nicht magnetisch leitend vorgesehen, um Streuverluste an der wellenzugewandten Seite des Polrings zu vermeiden. Sie ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, einem kunststoffgebundenen, insbesondere diamagnetischen, Metall, oder einem, insbesondere diamagnetischen, Metall gebildet. Für den Kunststoff ist ein Duroplast bevorzugt. Als Metall oder kunststoffgebundenes Metall ist Aluminium oder eine Aluminiumlegierung bevorzugt. Es ist aber auch die Verwendung anderer Kunststoffe, beispielsweise formstabiler Thermoplaste, bevorzugt.The first cured mass for the fastening means is preferably not provided or almost non-magnetically conductive in order to avoid scattering losses on the wave-facing side of the pole ring. It is preferably formed from a plastic, a plastic-bonded, in particular diamagnetic, metal, or a, in particular diamagnetic, metal. For the plastic, a thermoset is preferred. As the metal or plastic bonded metal, aluminum or an aluminum alloy is preferable. But it is also the use of other plastics, such as dimensionally stable thermoplastics preferred.

Das Befestigungsmittel ist zur Befestigung und Positionierung der Dauermagnete im Polring, zur Positionierung des Polrings konzentrisch um die Welle, und zur Verbindung des Polrings mit der Welle vorgesehen. Es gewährleistet die Momentenübertragung von der Welle zum Polring.The attachment means is provided for mounting and positioning the permanent magnets in the pole ring, for positioning the pole ring concentrically around the shaft, and for connecting the pole ring to the shaft. It ensures the torque transmission from the shaft to the pole ring.

Um die Befestigung und Positionierung der Dauermagnete im Polring zu gewährleisten, ist es bevorzugt, dass sich das Befestigungsmittel vollflächig über eine der Welle zugewandte Innenseite des Polrings erstreckt. Das Befestigungsmittel ist an der Innenseite des Polrings daher bevorzugt ringförmig ausgebildet. Im Folgenden wird der an der Innenseite des Polrings angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels als Außenring des Befestigungsmittels bezeichnet.In order to ensure the attachment and positioning of the permanent magnets in the pole ring, it is preferred that the fastening means extends over the entire surface of a shaft facing the inside of the pole ring. The fastening means is therefore preferably annular on the inside of the pole ring. Hereinafter, the arranged on the inside of the pole ring, annular region of the fastening means is referred to as the outer ring of the fastening means.

Weiterhin bevorzugt ist die erste ausgehärtete Masse elastisch oder elastisch-plastisch ausgebildet, damit die Dauermagnete auch unter Vibrationsbelastung im Betrieb des Rotors ausreichend fixiert sind. Durch ihre Elastizität und/oder Plastizität ist das Befestigungsmittel gegen eine Rückstellkraft verformbar, so dass es ein Federverhalten und/oder mechanisches Klemmverhalten aufweist. Dadurch ist der Dauermagnet im Betrieb der elektrischen Maschine in seiner Aufnahme verspannt. Zudem werden Bauteiltoleranzen und das Temperaturverhalten des Dauermagneten über die Bandbreite der auftretenden Temperaturen dadurch ausgeglichen. Further preferably, the first cured mass is elastic or elastic-plastic, so that the permanent magnets are sufficiently fixed even under vibration load during operation of the rotor. Due to its elasticity and / or plasticity, the fastening means is deformable against a restoring force, so that it has a spring behavior and / or mechanical clamping behavior. As a result, the permanent magnet is clamped in the operation of the electrical machine in its recording. In addition, component tolerances and the temperature behavior of the permanent magnet over the bandwidth of the temperatures occurring thereby be compensated.

Im Folgenden wird ein Material als elastisch oder elastisch-plastisch bezeichnet, dass sich entweder elastisch verhält und daher reversibel verformbar ist, oder dass sich elastisch und plastisch verhält und daher nach einem plastischen Verformen immer noch eine ausreichende Elastizität aufweist, um das erforderliche Federverhalten und/oder mechanische Klemmverhalten zum Verspannen des Dauermagneten im Betrieb der elektrischen Maschine zu gewährleisten.Hereinafter, a material is referred to as elastic or elastic-plastic that either behaves elastically and is therefore reversibly deformable, or that behaves elastically and plastically and therefore still has a sufficient elasticity after plastic deformation to the required spring behavior and / or to ensure mechanical clamping behavior for clamping the permanent magnet during operation of the electrical machine.

Die Speichen des Befestigungsmittels sind bevorzugt in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sie sich in radialer Richtung. Es ist aber besonders bevorzugt, dass sie gegenüber der radialen Richtung geringfügig schräg angeordnet sind. In dieser Ausführungsform weisen sie einen spitzen Winkel zur radialen Richtung auf, beispielsweise einen Winkel von etwa 1–20°. Der Winkel ist anwendungsspezifisch und beispielsweise von der Motorgröße abhängig. Dadurch werden die Sektoren in etwa diesem Winkel zur Welle gezogen. Dabei wird ein Luftspalt jeweils zwischen den Sektoren und den ihnen benachbarten Dauermagneten verringert, was zu verringerten Flussverlusten führt.The spokes of the fastening means are preferably distributed uniformly in the circumferential direction. In a preferred embodiment, they extend in the radial direction. However, it is particularly preferred that they are arranged slightly obliquely with respect to the radial direction. In this embodiment, they have an acute angle to the radial direction, for example an angle of about 1-20 °. The angle is application-specific and depends, for example, on the size of the motor. As a result, the sectors are pulled at approximately this angle to the shaft. In this case, an air gap between each of the sectors and the adjacent permanent magnets is reduced, resulting in reduced flux losses.

Zum Befestigen des Polrings an der Welle ist es bevorzugt, dass an den Sektoren Formschlussmittel vorgesehen sind. Die Formschlussmittel sind zur Aufnahme der ersten aushärtbaren Masse vorgesehen. Bevorzugt sind sie als Ausnehmungen oder als Nuten ausgebildet. Vorzugsweise weisen sie eine Schwalbenschwanzform auf. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall ist es besonders bevorzugt, dass sie unsymmetrisch ausgebildet sind. Auch dies führt zu einer Verringerung des Luftspaltes jeweils zwischen den Sektoren und den ihnen benachbarten Dauermagneten, und daher zu verringerten Flussverlusten.For fixing the pole ring to the shaft, it is preferred that interlocking means are provided on the sectors. The positive locking means are provided for receiving the first hardenable mass. Preferably, they are designed as recesses or as grooves. Preferably, they have a dovetail shape. Depending on the application, it is particularly preferred that they are asymmetrical. This also leads to a reduction of the air gap between each of the sectors and the permanent magnet adjacent to them, and therefore to reduced flux losses.

Zum Befestigen der Welle ist es bevorzugt, dass die Welle zweite Formschlussmittel aufweist, insbesondere eine Rändelung. Vorzugsweise ist auch die Welle vollflächig vom Befestigungsmittel umgeben. Daher ist es weiterhin bevorzugt, dass das Befestigungsmittel an der dem Polring zugewandten Außenseite der Welle ringförmig ausgebildet ist. Im Folgenden wird der an der Außenseite der Welle angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels als Innenring des Befestigungsmittels bezeichnet. For fastening the shaft, it is preferred that the shaft has second positive locking means, in particular a knurling. Preferably, the shaft is completely surrounded by the fastening means. Therefore, it is further preferred that the fastening means is formed annular on the outside of the shaft facing the pole ring. Hereinafter, the arranged on the outside of the shaft, annular region of the fastening means is referred to as an inner ring of the fastening means.

Die Speichen erstrecken sich bevorzugt zwischen dem Innenring des Befestigungsmittels und dem Außenring des Befestigungsmittels. Vorzugsweise sind zwischen den Speichen Aufnahmen angeordnet.The spokes preferably extend between the inner ring of the fastener and the outer ring of the fastener. Preferably, recordings are arranged between the spokes.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Aufnahmen leer. In dieser Ausführungsform ist der Speichenrotor sehr leicht. Er weist daher sehr gute dynamische Eigenschaften auf und verbraucht wenig Energie. Zum Einen sind die Wärmeverluste der elektrischen Maschine daher sehr gering. Zum Anderen ermöglicht der geringe Energieverbrauch eine Verkleinerung der Länge des Rotors beziehungsweise der elektrischen Maschine in axialer Richtung. Eine elektrische Maschine mit kleinerer axialer Länge ist kostengünstiger herstellbar.In a first preferred embodiment, the images are empty. In this embodiment, the spoke rotor is very light. It therefore has very good dynamic properties and uses little energy. On the one hand, the heat losses of the electric machine are therefore very low. On the other hand, the low energy consumption allows a reduction in the length of the rotor or the electric machine in the axial direction. An electric machine with a smaller axial length is cheaper to produce.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist in den Aufnahmen eine zweite ausgehärtete Masse angeordnet. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die zweite ausgehärtete Masse ein geringeres Gewicht als die erste ausgehärtete Masse aufweist, und/oder dass sie sich beim Aushärten ausdehnt. Durch die Ausdehnung beim Aushärten werden die Dauermagnete in ihre zwischen den Sektoren angeordnete Tasche gedrückt. Zudem sind Vibrationen und Schwingungen in Abhängigkeit von der Dämpfungsfähigkeit der gewählten ausgehärteten Masse verringerbar.In a second preferred embodiment, a second hardened mass is arranged in the receptacles. In this embodiment, it is preferred that the second cured mass has a lower weight than the first cured mass and / or that it expands upon curing. Due to the expansion during curing, the permanent magnets are pressed into their pockets arranged between the sectors. In addition, vibrations and vibrations depending on the damping capacity of the selected cured mass can be reduced.

Als zweite ausgehärtete Masse ist aber auch die Verwendung der ersten ausgehärteten Masse bevorzugt, wobei die zweite ausgehärtete Masse nach dem Aushärten der ersten ausgehärteten Masse in die Aufnahme eingeführt, insbesondere eingefüllt, wird.As the second cured composition but also the use of the first cured composition is preferred, wherein the second cured composition introduced after curing of the first cured composition in the receptacle, in particular filled, is.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Speichenrotor an in axialer Richtung gegenüberliegenden Enden Stirnflächen aufweist, wobei sich das Befestigungsmittel im Wesentlichen vollflächig entlang der Stirnflächen erstreckt. Die Stirnflächen begrenzen ein Verschieben der Dauermagnete in axialer Richtung.It is further preferred that the spoke rotor has end faces at axially opposite ends, wherein the fastening means extends substantially over the entire surface along the end faces. The end faces limit a displacement of the permanent magnets in the axial direction.

Um das Entnehmen des Speichenrotors aus einem Spritzgusswerkzeug zu vereinfachen, ist es zudem bevorzugt, dass die Welle eine Wellenschulter aufweist. Die Welle weist im Bereich der Wellenschulter einen größeren Durchmesser auf. Das Befestigungsmittel ist bevorzugt entweder bündig zur Wellenschulter angeordnet, oder es erstreckt sich in axialer Richtung über die Wellenschulter hinaus.In order to simplify the removal of the spoke rotor from an injection mold, it is also preferred that the shaft has a shaft shoulder. The shaft has a larger diameter in the area of the shaft shoulder. The fastening means is preferably arranged either flush with the shaft shoulder, or it extends in the axial direction beyond the shaft shoulder.

Damit die Dauermagnete immer an derselben Seite der ihnen benachbarten Sektoren angeordnet sind, ist es bevorzugt, dass an einer ersten Seite jedes Dauermagneten ein Spaltfüller zwischen dem Dauermagneten und dem dieser Seite benachbarten Sektor angeordnet ist. Dadurch wird die Momentenwelligkeit des Speichenrotors verringert. Zudem kompensiert der Spaltfüller Herstellungstoleranzen der Sektoren und der Dauermagnete im Umspritzwerkzeug, und ermöglicht mit seinem elastischen oder elastisch-plastischen Verhalten ihre genaue Positionierung und Umspritzung.In order that the permanent magnets are always arranged on the same side of the sectors adjacent to them, it is preferred that a gap filler is arranged between the permanent magnet and the sector adjacent to this side on a first side of each permanent magnet. As a result, the torque ripple of the spoke rotor is reduced. In addition, the gap filler compensates for manufacturing tolerances of the sectors and the permanent magnets in the overmolding tool, and allows with its elastic or elastic-plastic behavior their exact positioning and encapsulation.

An einer der ersten Seite jedes Dauermagneten gegenüberliegenden zweiten Seite ist bevorzugt ein elastisches oder elastisch-plastisches Füllmittel vorgesehen, insbesondere eine dünne Kunststoffschicht oder Gummischicht. Das Füllmittel ist bevorzugt angeklebt oder angespritzt. Besonders bevorzugt verhärtet es sich bei hoher Temperatur.On one of the first side of each permanent magnet opposite second side of an elastic or elastic-plastic filler is preferably provided, in particular a thin plastic layer or rubber layer. The filler is preferably glued or molded. Most preferably, it hardens at high temperature.

An einer wellenabgewandten Außenseite des umspritzten oder nicht umspritzten Polrings ist bevorzugt eine Hülse angeordnet. Die Hülse stabilisiert den Speichenrotor, insbesondere den Polring, bei sehr hohen Drehzahlen gegen Fliehkräfte. Sie ist bevorzugt aus einem Kunststoff, einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Metall, insbesondere Aluminium, gebildet. Besonders bevorzugt ist sie als, insbesondere aufschrumpfbare, Kunststofffolie ausgebildet. Sie kann aber auch an den Polring angespritzt sein.On a shaft outside of the overmolded or not overmolded pole ring, a sleeve is preferably arranged. The sleeve stabilizes the spoke rotor, in particular the pole ring, at very high speeds against centrifugal forces. It is preferably formed from a plastic, a fiber-reinforced plastic or a metal, in particular aluminum. Particularly preferably, it is designed as, in particular shrinkable, plastic film. But it can also be sprayed on the pole ring.

Bei vollumfänglich umspritztem Polring ist das Befestigungsmittel an einer der Welle abgewandten Außenseite des Polrings ringförmig ausgebildet. In dieser Ausführungsform wird der an der Außenseite des Polrings angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels im Folgenden als Außenmantel des Befestigungsmittels bezeichnet. Es ist bevorzugt, dass die wellenabgewandte Außenseite des vollumfänglich umspritzten Polrings, d. h. der Außenmantel des Polrings, entweder rund oder wellig ausgebildet ist. Der runde Außenmantel gewährleistet eine größere mechanische Festigkeit. Im Vergleich dazu gewährleistet der wellenförmige Außenmantel einen besseren Schutz gegen magnetische Verluste aufgrund von Wärme.When completely encapsulated pole ring, the fastening means is formed on a ring facing away from the shaft outside of the pole ring ring. In this embodiment, the annular region of the fastening means arranged on the outside of the pole ring is referred to below as the outer jacket of the fastening means. It is preferred that the outer side facing away from the shaft of the fully encapsulated pole ring, i. H. the outer jacket of the pole ring, either round or wavy. The round outer sheath ensures greater mechanical strength. In comparison, the wave-shaped outer sheath ensures better protection against magnetic losses due to heat.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer elektrischen Maschine mit einem solchen Speichenrotor. Eine elektrische Maschine ist beispielsweise ein Elektromotor, ein Generator oder ein Starter. The object is further achieved with an electric machine with such a spoke rotor. An electric machine is, for example, an electric motor, a generator or a starter.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst mit einem Elektromotor, insbesondere EC- oder DC-Motor, mit einem solchen Speichenrotor. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor eine Synchronmaschine, ein Reluktanzmotor, ein permanentmagneterregter Gleichstrommotor, ein Außenläufermotor oder ein Elektromotor mit einer anderen Topologie. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor ein EC-Innenläufermotor. The object is also achieved with an electric motor, in particular EC or DC motor, with such a spoke rotor. In a preferred embodiment, the electric motor is a synchronous machine, a reluctance motor, a permanent-magnet excited DC motor, an external rotor motor or an electric motor with a different topology. In a very particularly preferred embodiment, the electric motor is an EC internal rotor motor.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verstellantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der einen Elektromotor mit einem solchen Speichenrotor 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 Elektromotor, der einen solchen Speichenrotor umfasst. Eine solche Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise eine Bohrmaschine, eine Stichsäge oder eine elektrische Schere.The object is further achieved with an adjusting drive, in particular for a motor vehicle, which comprises an electric motor with such a spoke rotor. 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 an electric motor comprising such a spoke rotor. Such a hand tool machine is for example a drill, a jigsaw or an electric scissors.

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.

1 zeigt in (a)–(c) jeweils einen Polring eines erfindungsgemäßen Speichenrotors; 1 shows in (a) - (c) each a pole ring of a spoke rotor according to the invention;

2 zeigt in (a) und (b) eine Anordnung aus einem Dauermagneten, einem Sektor und einem Spaltfüller eines Polrings eines erfindungsgemäßen Speichenrotors, und in (c) ein Formschlussmittel eines Sektors eines Polrings eines erfindungsgemäßen Speichenrotors; 2 shows in (a) and (b) an arrangement of a permanent magnet, a sector and a gap filler of a pole ring of a spoke rotor according to the invention, and in (c) a positive locking means of a sector of a pole ring of a spoke rotor according to the invention;

3 zeigt in (a) eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors, in (b) einen Schnitt durch den Speichenrotor aus (a) quer zur Achse, und in (c) einen Schnitt durch den Speichenrotor aus (a) in axialer Richtung; 3 shows in (a) a perspective view of a first embodiment of a spoke rotor according to the invention, in (b) a section through the spoke rotor from (a) transverse to the axis, and in (c) a section through the spoke rotor of (a) in the axial direction;

4 zeigt in (a) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors, in (b) einen Schnitt durch den Speichenrotor aus (a) quer zur Achse, und in (c) einen Schnitt durch den Speichenrotor aus (a) in axialer Richtung; 4 shows in (a) a perspective view of another embodiment of a spoke rotor according to the invention, in (b) a section through the spoke rotor of (a) transverse to the axis, and in (c) a section through the spoke rotor of (a) in the axial direction;

5 zeigt in (a) und (b) jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Speichenrotor; 5 shows in (a) and (b) respectively a section of a spoke rotor according to the invention;

6 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors in axialer Richtung; 6 shows a section through a further embodiment of a spoke rotor according to the invention in the axial direction;

7 zeigt in (a)–(c) jeweils Schnittbilder einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors; und 7 shows in (a) - (c) respectively sectional views of another embodiment of a spoke rotor according to the invention; and

8 zeigt einen Schnitt durch einen vollflächig ummantelten Polring. 8th shows a section through a full-surface sheathed pole ring.

1 zeigt einen Polring 1 für einen erfindungsgemäßen Speichenrotor 10. Der Polring 1 weist eine Vielzahl von Sektoren 11.i auf, die aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, und zum Leiten eines magnetischen Flusses (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Zwischen benachbarten Sektoren 11.i ist jeweils ein Dauermagnet 2.i angeordnet, der zum Erzeugen des magnetischen Flusses vorgesehen ist. Die Dauermagnete 2.i sind quaderförmig ausgebildet und erstrecken sich in eine axiale Richtung 31 zu einer Achse 30. Die Sektoren 11.i verjüngen sich entgegen einer radialen Richtung 32 zur Achse 30 so, dass der aus den Sektoren 11.i und den Dauermagneten 2.i gebildete Polring 1 sich konzentrisch um die Achse 30 erstreckt. Die Dauermagnete 2.i werden in radialer Richtung 32 durch Haltestege 12 gehalten, die beidseitig der Sektoren 11.i an einer achsabgewandten Außenseite 161 der Sektoren 11.i angeordnet sind. Die Haltestege 12 erstrecken sich in axialer Richtung 31. Da die benachbarten Sektoren 11.i durch die Dauermagnete 2.i in Umfangsrichtung 33 voneinander beabstandet sind, ist zwischen den Haltestegen 12 ein nutförmiger Freiraum 14 gebildet. 1 shows a pole ring 1 for a spoke rotor according to the invention 10 , The pole ring 1 has a variety of sectors 11.i formed of a ferromagnetic material and for guiding a magnetic flux (not shown). Between adjacent sectors 11.i is always a permanent magnet 2.i arranged, which is provided for generating the magnetic flux. The permanent magnets 2.i are cuboid and extend in an axial direction 31 to an axis 30 , The sectors 11.i taper towards a radial direction 32 to the axis 30 so that from the sectors 11.i and the permanent magnet 2.i formed pole ring 1 concentric around the axis 30 extends. The permanent magnets 2.i be in the radial direction 32 through retaining bars 12 held on both sides of the sectors 11.i on a side facing away from the axis 161 the sectors 11.i are arranged. The retaining bars 12 extend in the axial direction 31 , Because the neighboring sectors 11.i through the permanent magnets 2.i in the circumferential direction 33 are spaced apart, is between the retaining webs 12 a groove-shaped space 14 educated.

An einer achsabgewandten Innenseite 162 des Polrings 1 weisen die Sektoren 11.i jeweils ein Formschlussmittel 13 auf. Das Formschlussmittel 13 ist hier jeweils als eine schwalbenschwanzförmige Nut ausgebildet. Es ist zum formschlüssigen Verbinden eines Befestigungsmittels 4 (s. 3, 4) mit dem Polring 1 vorgesehen.At an off-axis inside 162 of the pole ring 1 assign the sectors 11.i in each case a positive locking means 13 on. The positive locking means 13 is here each formed as a dovetail groove. It is for the positive connection of a fastener 4 (S. 3 . 4 ) with the pole ring 1 intended.

1(a) zeigt eine Ausführungsform eines solchen Polrings 1 in einer perspektivischen Ansicht, bei dem zur Verringerung der Momentenwelligkeit eines den Polring 1 umfassenden Speichenrotors 11 an einer ersten Seite 201 jedes Dauermagneten 2.i ein Spaltfüller 6 zwischen dem Dauermagneten 2.i und dem dieser Seite 201 benachbarten Sektor 11.i angeordnet ist. An einer der ersten Seite 201 gegenüberliegenden zweiten Seite 202 ist bevorzugt ein elastisches oder elastisch-plastisches Füllmittel (nicht gezeigt) vorgesehen. 1 (a) shows an embodiment of such a pole ring 1 in a perspective view, in which to reduce the torque ripple of the pole ring 1 comprehensive spoke rotor 11 on a first page 201 every permanent magnet 2.i a gap filler 6 between the permanent magnet 2.i and this page 201 neighboring sector 11.i is arranged. On one of the first page 201 opposite second side 202 Preferably, an elastic or elastic-plastic filler (not shown) is provided.

Auch der Polring 1 der 1(b) weist einen solchen Spaltenfüller 6 an der zweiten Seite 202 des Dauermagneten 2.i auf. Zudem ist dieser Polring 1 von einer Hülse 5 umgeben, die ihn gegen Fliehkräfte sichert. Die Hülse 5 ist beispielsweise als Kunststofffolie ausgebildet.Also the pole ring 1 of the 1 (b) has such a column filler 6 on the second page 202 of the permanent magnet 2.i on. In addition, this pole ring 1 from a sleeve 5 surrounded, which secures him against centrifugal forces. The sleeve 5 is designed for example as a plastic film.

Der Polring 1 der 1(c) weist zwar eine solche Hülse 5 auf, aber keine Spaltenfüller 6. Zudem erstreckt sich die Hülse 5 dieses Polrings 1 nicht über die gesamte axiale Länge L1 des Polrings 1.The pole ring 1 of the 1 (c) indeed has such a sleeve 5 on, but no column filler 6 , moreover the sleeve extends 5 this pole ring 1 not over the entire axial length L1 of the pole ring 1 ,

In allen drei Ausführungsformen der 1 sind die Sektoren 11.i aus einem Vollkörper, oder aus baugleichen Lamellen (nicht bezeichnet), die beispielsweise durch Stanzpaketieren miteinander verbunden sind, gebildet. In all three embodiments of the 1 are the sectors 11.i from a solid body, or from identical lamellae (not labeled), which are connected to each other, for example, by stamped packet, formed.

2 zeigt die Anordnung des Dauermagneten 2 und des Spaltenfüllers 6 an gegenüberliegenden Seiten 151, 152 eines Sektors 11. In 2(a) ist die Anordnung explosionsartig dargestellt, und in 2(b) in aneinander anliegendem, montiertem Zustand. 2 shows the arrangement of the permanent magnet 2 and the column filler 6 on opposite sides 151 . 152 a sector 11 , In 2 (a) the arrangement is exploded, and in 2 B) in abutting, assembled state.

An einer ersten Seite 151 des Sektors 11 ist jeweils der Dauermagnet 2 angeordnet. An der der ersten Seite 151 gegenüberliegenden zweiten Seite 152 des Sektors 11 ist jeweils der Spaltfüller 6 angeordnet. Im montierten Zustand des Polrings 1 sind daher immer ein Dauermagnet 2, ein Sektor 11 und ein Spaltfüller 6 abwechselnd aneinander angeordnet.On a first page 151 of the sector 11 is always the permanent magnet 2 arranged. At the first page 151 opposite second side 152 of the sector 11 is in each case the gap filler 6 arranged. In the assembled state of the pole ring 1 are therefore always a permanent magnet 2 , a sector 11 and a gap filler 6 arranged alternately.

2(c) zeigt eine Ausführungsform des Formschlussmittels 13. Dargestellt ist eine Symmetrieebene, die durch die axiale Richtung und eine radiale Richtung aufgespannt ist. 2 (c) shows an embodiment of the positive locking means 13 , Shown is a plane of symmetry, which is spanned by the axial direction and a radial direction.

Sichtbar ist, dass das Formschlussmittel 13 schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. Es ist jedoch unsymmetrisch zur Symmetrieebene S. Und zwar ist eine Kontur 131 des Formschlussmittels 13 gegenüber einer symmetrischen Kontur 131’ des Formschlussmittels 13 nach innen verschoben. Die Verschiebung ist durch Pfeile 7 schematisch gezeigt. Durch eine solche Unsymmetrie wird der Sektor 11 geringfügig in einem Winkel (nicht dargestellt) zur radialen Richtung 32 angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass ein Luftspalt (nicht gezeigt) zwischen dem Sektor 11 und benachbarten Dauermagneten 2i (s. 1) dadurch verringerbar ist, und die Flussverluste verringert sind. It is visible that the positive locking means 13 is formed dovetailed. However, it is asymmetrical to the plane of symmetry S. And that is a contour 131 of the positive locking agent 13 opposite a symmetrical contour 131 ' of the positive locking agent 13 moved inside. The shift is by arrows 7 shown schematically. Such an imbalance becomes the sector 11 slightly at an angle (not shown) to the radial direction 32 arranged. It has been shown that an air gap (not shown) between the sector 11 and adjacent permanent magnets 2i (S. 1 ) is reducible thereby, and the flux losses are reduced.

3 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors 10. Der Speichenrotor 10 ist in der 3(a) in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. 3(b) zeigt den Speichenrotor 10 in einem Schnittbild quer zur Achse 30, 3(c) in einem Schnittbild entlang der Achse 30. 3 shows a first embodiment of a spoke rotor according to the invention 10 , The spoke rotor 10 is in the 3 (a) shown in a perspective view. 3 (b) shows the spoke rotor 10 in a cross-section across the axis 30 . 3 (c) in a sectional view along the axis 30 ,

Der Rotor 10 weist ebenfalls einen Polring 1 auf, der aus einer Vielzahl von Sektoren 11.i und zwischen den Sektoren 11.i angeordneten Dauermagneten 2.i gebildet ist. Im Gegensatz zu den Polringen 1 der 1 sind hier jedoch zwischen den Lamellen 19 mit beidseitig der Sektoren 11.i angeordnetem Haltemittel 12 zudem Zwischenlamellen 9 vorgesehen. Die Zwischenlamellen 9 weisen Querstege 91 an der achs- bzw. wellenabgewandten Außenseite 161 der Sektoren 11.i auf. Dadurch verleihen sie dem Speichenrotor 10 mehr Stabilität, und die Dauermagnete 2.i sind zusätzlich gesichert.The rotor 10 also has a pole ring 1 up, coming from a variety of sectors 11.i and between the sectors 11.i arranged permanent magnets 2.i is formed. In contrast to the pole rings 1 of the 1 but here are between the slats 19 with both sides of the sectors 11.i arranged holding means 12 also intermediate lamellae 9 intended. The intermediate blades 9 have transverse webs 91 on the axle or shaft facing away outside 161 the sectors 11.i on. Thereby they give the spoke rotor 10 more stability, and the permanent magnets 2.i are additionally secured.

Im Polring 1 ist zentrisch eine Welle 3 angeordnet, die sich in axialer Richtung 31 und konzentrisch zur Achse 30 erstreckt. Die Welle 3 weist eine Wellenschulter 34 auf. Im Bereich der Wellenschulter 34 ist ein Durchmesser D_W der Welle 3 größer, als ihr Durchmesser D₁, D₂ außerhalb der Wellenschulter 34. Der Polring 1 ist im Bereich der Wellenschulter 34 mit der Welle 3 drehfest verbunden.In the pole ring 1 is centric a wave 3 arranged, extending in the axial direction 31 and concentric to the axis 30 extends. The wave 3 has a wave shoulder 34 on. In the area of the wave shoulder 34 is a diameter D _{W of} the shaft 3 greater than its diameter D ₁ , D ₂ outside the shaft shoulder 34 , The pole ring 1 is in the area of the wave shoulder 34 with the wave 3 rotatably connected.

Dafür ist zwischen dem Polring 1 und der Welle 3 ein Befestigungsmittel 4 aus einer ersten ausgehärteten, (aushärtbaren) Masse angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsmittel 4 zumindest teilweise speichenartig ausgebildet. Die Speichen 41 erstrecken sich in radialer Richtung 32. Sie sind voneinander beabstandet. Zudem sind sie in Umfangsrichtung 33 gleichmäßig verteilt angeordnet.That's between the pole ring 1 and the wave 3 a fastener 4 from a first cured, (curable) mass arranged. In the illustrated embodiment, the fastening means 4 at least partially formed spoke-like. The spokes 41 extend in the radial direction 32 , They are spaced apart. In addition, they are in the circumferential direction 33 arranged evenly distributed.

Zwischen den Speichen 41 sind Aufnahmen 8 angeordnet, die hier ungefüllt, beziehungsweise mit Luft gefüllt, sind. Da der Zwischenraum (nicht bezeichnet) zwischen dem Polring 1 und der Welle 3 nur teilweise mit dem Befestigungsmittel 4 gefüllt ist, ist der Speichenrotor 10 dieser Ausführungsform verhältnismäßig leicht. Es hat sich zudem gezeigt, dass die Anordnung der Speichen 41 eine sehr gute Stabilität und Konzentrizität des Speichenrotors 10 gewährleistet.Between the spokes 41 are shots 8th arranged, which are here unfilled, or filled with air. Since the gap (not labeled) between the pole ring 1 and the wave 3 only partially with the fastener 4 filled is the spoke rotor 10 This embodiment is relatively easy. It has also been shown that the arrangement of the spokes 41 a very good stability and concentricity of the spoke rotor 10 guaranteed.

Zum Befestigen des Polrings 1 an der Welle 3 sind auch hier die an der der Welle 3 (beziehungsweise Achse 30) zugewandten Innenseite 162 des Polrings 1 vorgesehenen Formschlussmittel 13 angeordnet. Sie sind fluchtend zu den Speichen 41 angeordnet und im Wesentlichen mit der ausgehärteten Masse des Befestigungsmittels 4 gefüllt. Zudem erstreckt sich das Befestigungsmittel 4 vollflächig über die wellenzugewandten Innenseite 162 des Polrings 1. Dadurch sind die Dauermagnete 2.i gegen ein Verschieben gegen die radiale Richtung 32 gesichert. Die erste ausgehärtete Masse ist dafür elastisch oder elastisch-plastisch ausgebildet, um ein ausreichendes Federverhalten und/oder mechanisches Klemmverhalten aufzuweisen. Das Befestigungsmittel 4 ist an der wellenzugewandten Innenseite 162 des Polrings 1 daher ringförmig ausgebildet. Im Folgenden wird der an der Innenseite 162 des Polrings 1 angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels 4 als Außenring 43 des Befestigungsmittels 4 bezeichnet.To attach the pole ring 1 on the shaft 3 Here are the ones on the shaft 3 (or axis 30 ) facing inside 162 of the pole ring 1 provided positive locking means 13 arranged. They are aligned with the spokes 41 arranged and substantially with the cured mass of the fastener 4 filled. In addition, the fastening means extends 4 over the entire surface on the wave-facing inside 162 of the pole ring 1 , As a result, the permanent magnets 2.i against displacement against the radial direction 32 secured. The first cured mass is for elastic or elastic-plastic designed to have a sufficient spring behavior and / or mechanical clamping behavior. The fastener 4 is on the wave-facing inside 162 of the pole ring 1 therefore ring-shaped. The following is the one on the inside 162 of the pole ring 1 arranged, annular region of the fastening means 4 as outer ring 43 of the fastener 4 designated.

Die Welle 3 weist zudem zweite Formschlussmittel 35 auf. Die zweiten Formschlussmittel sind hier als eine Rändelung ausgebildet. Die zweiten Formschlussmittel 35 sind an einer dem Polring 1 zugewandten Außenseite 36 der Welle 3 angeordnet ist. Außerdem ist die Welle 3 vollflächig vom Befestigungsmittel 4 umgeben, so dass das Befestigungsmittel 4 in die Rändelung 35 eingreift und beim Drehen der Welle 3 mit dieser zusammenwirkt. Das Befestigungsmittel 4 ist daher an der dem Polring 1 zugewandten Außenseite 36 der Welle 3 ringförmig ausgebildet. Im Folgenden wird der an der Außenseite 36 der Welle 3 angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels 4 als Innenring 42 des Befestigungsmittels 4 bezeichnet. Die Speichen 41 erstrecken sich in radialer Richtung 32 zwischen dem Innenring 42 des Befestigungsmittels 4 und dem Außenring 43 des Befestigungsmittels 4. The wave 3 also has second positive locking means 35 on. The second positive locking means are designed here as a knurling. The second positive locking means 35 are at one of the pole ring 1 facing outside 36 the wave 3 is arranged. Besides, the wave is 3 full surface of the fastener 4 surrounded, leaving the fastener 4 in the knurling 35 engages and while turning the shaft 3 interacts with this. The fastener 4 is therefore at the pole ring 1 facing outside 36 the wave 3 ring-shaped. The following is the one on the outside 36 the wave 3 arranged, annular region of the fastening means 4 as inner ring 42 of the fastener 4 designated. The spokes 41 extend in the radial direction 32 between the inner ring 42 of the fastener 4 and the outer ring 43 of the fastener 4 ,

An seinen in axialer Richtung 31 gegenüberliegenden Enden 101, 102 weist der Speichenrotor 10 Stirnflächen 111, 112 auf. Die Stirnflächen 111, 112 erstrecken sich quer zur Achse 30. Das Befestigungsmittel 4 erstreckt sich hier nahezu vollflächig über die Stirnflächen 111, 112. Es erstreckt sich daher im Bereich des Polrings 1 ringförmig entlang der Stirnfläche 111, 112. Dieser Bereich des Befestigungsmittels wird im Folgenden als Stirnring 44 bezeichnet. Außerdem erstreckt es sich bei der hier dargestellten Ausführungsform des Speichenrotors 10 zumindest am ersten Ende 101 in axialer Richtung 31 über die Wellenschulter 34 hinaus. Am zweiten Ende 102 ist es hingegen bündig zur Wellenschulter 34 vorgesehen. Am ersten Ende 101 erstreckt sich das Befestigungsmittel 4 daher zumindest teilweise ringförmig im Bereich der Wellenschulter 34 entlang der Stirnfläche 111, 112. Dieser Bereich wird im Folgenden als Stirnrand 46 bezeichnet.At its in the axial direction 31 opposite ends 101 . 102 points the spoke rotor 10 faces 111 . 112 on. The faces 111 . 112 extend across the axis 30 , The fastener 4 extends almost over the entire surface over the faces 111 . 112 , It therefore extends in the area of the pole ring 1 annular along the end face 111 . 112 , This area of the fastening means is referred to below as a front ring 44 designated. In addition, it extends in the embodiment of the spoke rotor shown here 10 at least at the first end 101 in the axial direction 31 over the wave shoulder 34 out. At the second end 102 it is flush with the wave shoulder 34 intended. At the first end 101 extends the fastener 4 therefore at least partially annular in the region of the shaft shoulder 34 along the face 111 . 112 , This area is hereafter referred to as the front edge 46 designated.

Durch den an beiden Enden 101, 102 des Speichenrotors 10 angeordneten Stirnring 44 sind die Dauermagneten 2.i gegen ein Verschieben in und gegen die axiale Richtung 31 gesichert.By the at both ends 101 . 102 the spoke rotor 10 arranged end ring 44 are the permanent magnets 2.i against displacement in and against the axial direction 31 secured.

Weiterhin weist das Befestigungsmittel 4 hier etwa mittig des Speichenrotors 10 Zwischenstege 45 auf, die sich quer zur Achse 30 erstrecken und die Aufnahmen 8 in axialer Richtung 31 unterteilen. Auch die Zwischenstege 45 erhöhen die Stabilität des Speichenrotors 10.Furthermore, the fastening means 4 here about in the middle of the spoke rotor 10 interbars 45 on, extending across the axis 30 extend and take pictures 8th in the axial direction 31 divide. Also the intermediate bridges 45 increase the stability of the spoke rotor 10 ,

Der Speichenrotor der 4 unterscheidet sich von dem der 3 darin, dass in den Aufnahmen 8 eine zweite (aushärtbare), ausgehärtete Masse 40 angeordnet ist. Die zweite ausgehärtete Masse 40 wird nach dem Aushärten der ersten ausgehärteten Masse des Befestigungsmittels 4 in den Aufnahmen 8 angeordnet. Sie kann aus demselben Material hergestellt sein, wie die erste ausgehärtete Masse. Es ist aber bevorzugt, dass sie gegenüber dieser ein geringeres Gewicht aufweist und/oder sich beim Aushärten stärker ausdehnt. Dadurch werden die Dauermagnete 2.i zusätzlich gegen die Haltestege 12 und/oder Querstege 91 gedrückt.The spoke rotor of the 4 is different from that of 3 in that in the shots 8th a second (hardenable), cured mass 40 is arranged. The second hardened mass 40 is after curing of the first cured mass of the fastener 4 in the recordings 8th arranged. It can be made of the same material as the first cured mass. However, it is preferred that it has a lower weight relative to this and / or expands more during curing. This will be the permanent magnets 2.i in addition against the holding webs 12 and / or transverse webs 91 pressed.

Zudem ist hier sichtbar, dass das Befestigungsmittel 4 hier keine Zwischenstege 45 aufweist, die die Aufnahmen 8 in axialer Richtung 31 unterteilen. Der Speichenrotor 10 dieser Ausführungsform weist daher Aufnahmen 8 auf, die sich über die gesamte axiale Länge L1 des Speichenrotors 10 erstrecken.In addition, it is visible here that the fastener 4 no intermediate bridges here 45 that has the footage 8th in the axial direction 31 divide. The spoke rotor 10 This embodiment therefore has recordings 8th extending over the entire axial length L1 of the spoke rotor 10 extend.

5 zeigt in (a) einen Ausschnitt aus einem Speichenrotor 10, bei dem das zwischen dem Polring 1 und der Wellenschulter 34 angeordnete Befestigungsmittel 4 bündig zur Wellenschulter 34 angeordnet ist. Dieses Befestigungsmittel 4 weist daher keinen Stirnrand 46 auf. Sichtbar sind der Innenring 42, die Speichen 41 und der Stirnring 44 des Befestigungsmittels 4. 5 shows in (a) a section of a spoke rotor 10 in which the between the pole ring 1 and the wave shoulder 34 arranged fasteners 4 flush with the wave shoulder 34 is arranged. This fastener 4 therefore has no end edge 46 on. Visible are the inner ring 42 , the spokes 41 and the front ring 44 of the fastener 4 ,

Bei dem Speichenrotor 10 der 5(b) sind die Speichen 41 gegenüber der radialen Richtung 32 geringfügig schräg angeordnet. Zur Klarstellung ist dies hier überzeichnet dargestellt. Dadurch weisen die Speichen 41 einen spitzen Winkel 48 von bevorzugt etwa 1°–20°, besonders bevorzugt etwa 2°–8°, zur radialen Richtung 32 auf. Die Sektoren 11.i werden dadurch in dem Winkel 48 zur Welle 3 gezogen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch ein Luftspalt (nicht gezeigt) zwischen den Dauermagneten 2.i und den ihnen benachbarten Sektoren 11.i verringert ist, und die Flussverluste daher sehr gering sind.At the spoke rotor 10 of the 5 (b) are the spokes 41 opposite to the radial direction 32 slightly obliquely arranged. For clarity, this is shown oversubscribed here. This shows the spokes 41 an acute angle 48 of preferably about 1 ° -20 °, more preferably about 2 ° -8 °, to the radial direction 32 on. The sectors 11.i thereby become at the angle 48 to the wave 3 drawn. It has been shown that thereby an air gap (not shown) between the permanent magnets 2.i and their neighboring sectors 11.i is reduced, and the flux losses are therefore very low.

Bei den bisher beschriebenen Speichenrotoren 10 ist der Polring 1 nicht vollflächig ummantelt. Im Gegensatz dazu zeigt die 6 einen Speichenrotor 10 mit vollflächig ummanteltem Polring 1.In the previously described spoke rotors 10 is the pole ring 1 not completely covered. In contrast, the shows 6 a spoke rotor 10 with fully encased pole ring 1 ,

Bei diesem Speichenrotor 10 ist das Befestigungsmittel 4 an der wellenabgewandten Außenseite 161 des Polrings 1 ringförmig ausgebildet. Es erstreckt sich über die gesamte axiale Länge L1 des Speichenrotors 10. Der an der Außenseite 161 des Polrings 1 angeordnete, ringförmige Bereich des Befestigungsmittels 4 ist im Folgenden als Außenmantel 47 des Befestigungsmittels 4 bezeichnet. Der Außenmantel 47 ist hier rund ausgebildet. Dadurch gewährleistet er eine große mechanische Festigkeit. In this spoke rotor 10 is the fastener 4 on the outside of the shaft 161 of the pole ring 1 ring-shaped. It extends over the entire axial length L1 of the spoke rotor 10 , The one on the outside 161 of the pole ring 1 arranged, annular region of the fastening means 4 is hereafter as outer jacket 47 of the fastener 4 designated. The outer jacket 47 is trained here around. This ensures a high mechanical strength.

Sichtbar sind zudem Ausnehmungen 163 am Außenmantel 47, die fertigungsbedingt sind.Also visible are recesses 163 on the outer jacket 47 that are production-related.

7 zeigt in (a)–(c) jeweils eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichenrotors 10. 7 shows in (a) - (c) in each case a further embodiment of a spoke rotor according to the invention 10 ,

Der Speichenrotor 10 der 7(a) unterscheidet sich von dem der 6 darin, dass er eine Hülse 5 aufweist, welche an der wellenabgewandten Außenseite 48 des Befestigungsmittels 4, d. h. am Außenmantel 47, angeordnet ist. Zudem ist in den Aufnahmen 8 dieses Speichenrotors 10 die zweite ausgehärtete Masse 40 angeordnet.The spoke rotor 10 of the 7 (a) is different from that of 6 in that he has a sleeve 5 which, on the outside facing away from the shaft 48 of the fastener 4 ie on the outer jacket 47 , is arranged. In addition, in the shots 8th this spoke rotor 10 the second hardened mass 40 arranged.

Der Speichenrotor 10 der 7(b) weist zwar die Hülse 5 auf. In den Aufnahmen 8 ist aber keine zweite ausgehärtete Masse 40 vorgesehen. Zudem weist das Befestigungsmittel 4 dieses Speichenrotors 10 die Zwischenstege 45 zwischen den in axialer Richtung 31 fluchtend zueinander angeordneten Aufnahmen 8 auf. The spoke rotor 10 of the 7 (b) indeed has the sleeve 5 on. In the pictures 8th but is not a second hardened mass 40 intended. In addition, the fastening means 4 this spoke rotor 10 the gutters 45 between the in the axial direction 31 in alignment with one another 8th on.

Und der Speichenrotor 10 der 7(c) unterscheidet sich von dem Speichenrotor 10 der 7(b) lediglich darin, dass er keine Hülse 5 aufweist.And the spoke rotor 10 of the 7 (c) is different from the spoke rotor 10 of the 7 (b) only in that he does not have a sleeve 5 having.

8 zeigt einen Schnitt durch einen vollflächig ummantelten Polring 1 eines Speichenrotors 10, bei dem Welle 3 und Polring 1 durch eine vorzugsweise unabhängig vom Polring 1 hergestellte Verbindungshülse (nicht gezeigt) miteinander verbunden sind. Für einen solchen separat hergestellten Polring ist eine herkömmliche Welle verwendbar, insbesondere eine Hohlwelle. Die Welle ist beispielsweise mittels einer Schrumpfverbindung montierbar. 8th shows a section through a full-surface sheathed pole ring 1 a spoke rotor 10 in the wave 3 and pole ring 1 by a preferably independent of the pole ring 1 manufactured connecting sleeve (not shown) are interconnected. For such a pole ring manufactured separately, a conventional shaft can be used, in particular a hollow shaft. The shaft can be mounted for example by means of a shrink connection.

Die Dauermagnete 2.i des erfindungsgemäßen Speichenrotors 10 sind während der Herstellung sehr genau positionierbar. Der Speichenrotor 10 weist daher sehr kleine Rastmomente auf. Zudem ist ein Spritzgusswerkzeug für die Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Speichenrotors 10 verhältnismäßig einfach aufgebaut und daher kostengünstig herstellbar.The permanent magnets 2.i the spoke rotor according to the invention 10 are very accurately positionable during production. The spoke rotor 10 therefore has very small cogging moments. In addition, an injection molding tool for the production of such spoke rotor according to the invention 10 relatively simple and therefore inexpensive to produce.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010061778 A1 [0006]

Claims

Spoke rotor ( 10 ) for an electric machine, with a pole ring ( 1 ) and with a pole ring ( 1 ) arranged shaft ( 3 ) concentric about an axis ( 30 ) and are spaced from each other, wherein the pole ring ( 1 ) a variety of sectors ( 11.i ) between which permanent magnets ( 2.i ) and between the shaft ( 3 ) and the pole ring ( 1 ) a fastening means ( 4 ), which is formed from a first hardened mass, characterized in that • the fastening means ( 4 ) is formed at least partially spoke-shaped, wherein the spokes ( 41 ) in a radial direction ( 32 ), or substantially in the radial direction ( 32 ), to the axis ( 30 ) extend; and / or the pole ring ( 1 ) completely from the fastener ( 4 ) is surrounded.

Spoke rotor ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the spokes ( 41 ) in the circumferential direction ( 33 ) are arranged evenly distributed.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the spokes ( 41 ) Recordings ( 8th ) are arranged.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the recordings ( 8th ) a second hardened mass ( 40 ) is arranged.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second hardened mass ( 40 ) a lower weight than the first hardened mass ( 4 ) and / or expands upon curing.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the axial direction ( 31 ) opposite ends ( 101 . 102 ) End faces ( 111 . 112 ), wherein the fastening means substantially over the entire surface along the end faces ( 111 . 112 ).

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 3 ) a wave shoulder ( 34 ) having.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening means ( 4 ) flush with the shaft shoulder ( 34 ), or in an axial direction ( 31 ) over the wave shoulder ( 34 ) extends.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on a first side ( 201 ) of each permanent magnet ( 2.i ) a gap filler ( 6 ) between the permanent magnet ( 2.i ) and this page ( 201 ) neighboring sector ( 11.i ) is arranged.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on one of the first side ( 201 ) of each permanent magnet ( 2.i ) opposite second side ( 202 ) An elastic or elastic-plastic filler is added, in particular glued or molded.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on a shaft facing away from the outside ( 161 ) of the overmolded or not overmolded pole ring ( 1 ) a sleeve ( 5 ) is arranged.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening means ( 4 ) on the outer side facing away from the shaft ( 161 ) of the fully encapsulated pole ring ( 1 ) is round or wavy.

Spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the sectors ( 11.i ) Positive locking means ( 13 ) are provided, in particular recesses or grooves, for receiving the first curable composition ( 4 ) are provided and formed asymmetrically.

Electric machine, in particular electric motor, with a spoke rotor ( 10 ) according to one of the preceding claims.

Adjusting drive, in particular for a motor vehicle, with an electric machine according to claim 14.