DE102015214169A1

DE102015214169A1 - Rotor einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102015214169A1
Application number: DE102015214169.1A
Authority: DE
Inventors: Barlas Turgay; Harald Laue; Stefan Schuerg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Also published as: WO2017016724A1

Abstract

Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine bekannt, mit Aufnahmeöffnungen und mit in den Aufnahmeöffnungen aufgenommenen Permanentmagneten, die in den Aufnahmeöffnungen mittels eines Kunstharzes gehalten sind, der im folgenden als Füllstoff bezeichnet wird und in den Zwischenräumen zwischen den Wandungen der Aufnahmeöffnungen und den Permanentmagneten vorgesehen ist. Bei dieser Ausführung sind pro Magnetpol zwei durch einen Steg voneinander getrennte Aufnahmeöffnungen vorgesehen, die V-förmig zueinander angeordnet sind und in denen jeweils ein Permanentmagnet angeordnet ist. In radialer Richtung gesehen ist zwischen den zwei Aufnahmeöffnungen eines Magnetpols und dem Außenumfang des Rotors ein Magnet-Halteabschnitt des Rotors gebildet, der die zwei Permanentmagnete abstützt und der durch den Steg mechanisch am übrigen Rotor befestigt ist. Über diesen Steg kann jedoch ein unerwünschter magnetischer Streufluss fließen, der nicht zur Drehmomenterzeugung beiträgt. Bei dem erfindungsgemäßen Rotor wird der über die Stege fließende magnetische Streufluss vermieden, indem die Stege entfallen und die dadurch entstehende zusätzliche mechanische Belastung der Magnet-Halteabschnitte gleichmäßig über jeden Magnet-Halteabschnitt verteilt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Füllstoff (5) ein Duroplast ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine bekannt, mit Aufnahmeöffnungen und mit in den Aufnahmeöffnungen aufgenommenen Permanentmagneten, die in den Aufnahmeöffnungen mittels eines Kunstharzes gehalten sind, der im folgenden als Füllstoff bezeichnet wird und in den Zwischenräumen zwischen den Wandungen der Aufnahmeöffnungen und den Permanentmagneten vorgesehen ist. Bei dieser Ausführung sind pro Magnetpol zwei durch einen Steg voneinander getrennte Aufnahmeöffnungen vorgesehen, die V-förmig zueinander angeordnet sind und in denen jeweils ein Permanentmagnet angeordnet ist. In radialer Richtung gesehen ist zwischen den zwei Aufnahmeöffnungen eines Magnetpols und dem Außenumfang des Rotors ein Magnet-Halteabschnitt des Rotors gebildet, der die zwei Permanentmagnete abstützt und der durch den Steg mechanisch am übrigen Rotor befestigt ist. Über diesen Steg kann jedoch ein unerwünschter magnetischer Streufluss fließen, der nicht zur Drehmomenterzeugung beiträgt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der über die Stege fließende magnetische Streufluss vermieden wird, indem die Stege entfallen und die dadurch entstehende zusätzliche mechanische Belastung der Magnet-Halteabschnitte gleichmäßig über jeden Magnet-Halteabschnitt verteilt wird. Die gleichmäßige Verteilung der zusätzlichen mechanischen Belastung der Magnet-Halteabschnitte ergibt sich dadurch, dass der Füllstoff ein Duroplast ist, der die jeweils mit zwei Permanentmagneten versehenen Aufnahmeöffnungen vollständig ausfüllt, insbesondere die Zwischenräume zwischen jeweils dem Magnet-Halteabschnitt des Rotors und dem Permanentmagneten. Auf diese Weise wirken die Permanentmagnete jeweils mit einer gleichförmigen Flächenlast mechanisch auf den entsprechenden Magnet-Halteabschnitt. Ein Thermoplast hat eine höhere Viskosität als ein Duroplast und würde den Zwischenraum jeweils zwischen dem Magnet-Halteabschnitt und dem Permanentmagneten nicht vollständig ausfüllen, so dass sich jeweils eine ungleichförmige Flächenlast oder eine punktförmige Belastung auf den Magnet-Halteabschnitt ergeben würde.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Rotor pro Magnetpol eine Aufnahmeöffnung aufweist, in der zwei Permanentmagnete angeordnet sind, da auf diese Weise vergleichsweise kleine Magnete verwendet werden können, die in der Aufnahmeöffnung jeweils V-förmig angeordnet werden können.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Aufnahmeöffnungen jeweils derart ausgebildet sind, dass die in der jeweiligen Aufnahmeöffnung angeordneten Permanentmagnete V-förmig zueinander angeordnet sind. Durch die V-förmige Anordnung der Permanentmagnete lässt sich eine Konzentration des Magnetflusses pro Magnetpol erreichen.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahmeöffnungen jeweils von Wandungen begrenzt sind, von denen jeweils eine Wandung, insbesondere die radial äußere Wandung, einen in die entsprechende Aufnahmeöffnung vorspringenden Abschnitt aufweist, an dem zumindest einer der Permanentmagnete zumindest abschnittsweise abgestützt ist. Dies hat den Vorteil, dass ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Magnet-Halteabschnitt und dem Permanentmagneten eingestellt wird, der eine vollständige Befüllung des Spaltes mit Duroplast sicherstellt. Nach einer vorteilhaften Ausführung steht der vorspringende Abschnitt um maximal 0,1 Millimeter in die Aufnahmeöffnung vor.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der vorspringende Abschnitt jeweils parallel zu einer gegenüberliegenden Wandung der entsprechenden Aufnahmeöffnung und/oder parallel zu einer Fläche eines der in der entsprechenden Aufnahmeöffnung angeordneten Permanentmagnete ausgebildet ist. Auf diese Weise liegt der Permanentmagnet jeweils flächig an dem vorspringenden Abschnitt und der dem vorspringenden Abschnitt gegenüberliegenden Wandung der Aufnahmeöffnung an.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der vorspringende Wandabschnitt der Aufnahmeöffnung jeweils zwischen zwei in der Wandung vorgesehenen Stufen gebildet ist. Durch die Stufen wird ein definierter Zwischenraum zwischen der entsprechenden Wandung der Aufnahmeöffnung und dem Permanentmagneten eingestellt, so dass eine vollständige Befüllung dieses Zwischenraums mit Duroplast gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist, wenn die Aufnahmeöffnungen Mittel zum Festlegen der Lage der Permanentmagnete aufweisen, da auf diese Weise die Position der Magnete in den Aufnahmeöffnungen definiert ist und der Duroplast jeweils gleichmäßig zwischen den Wandungen der jeweiligen Aufnahmeöffnung und dem jeweiligen Magnet verteilt wird.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Rotor 1 ist um eine Rotorachse 2 drehbar und als ein sogenanntes Blechpaket ausgebildet, das aus einem Stapel von Elektroblechen besteht. An dem Rotor 1 sind nahe seinem Umfang Aufnahmeöffnungen 3 vorgesehen, in denen jeweils zwei Permanentmagnete 4 aufgenommen sind. Die Permanentmagnete 3 sind in den Aufnahmeöffnungen 2 mittels eines Füllstoffs 5 gehalten, der die Zwischenräume zwischen Wandungen der Aufnahmeöffnungen 3 und den Permanentmagneten 4 ausfüllt. Die Aufnahmeöffnungen 2 sind in radialer Richtung gesehen geschlossen, wobei jeweils der die Aufnahmeöffnung 2 überspannende Abschnitt des Rotors 1 als Magnet-Halteabschnitt 10 bezeichnet wird. Dieser Magnet-Halteabschnitt 10 wird bei Rotation des Rotors 1 jeweils durch die Fliehkräfte der Permanentmagnete 4 in radialer Richtung stark auf Biegung beansprucht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Füllstoff 5 ein Duroplast ist. Beispielsweise wird ein BMC-Duroplast, also ein Bulk Molding Compound-Duroplast, verwendet, der Glasfasern enthält.
Der Rotor 1 weist mehrere Magnetpole 8 auf, wobei pro Magnetpol 8 eine Aufnahmeöffnung 3 mit jeweils zwei darin aufgenommenen Permanentmagneten 4 vorgesehen ist. Die Aufnahmeöffnungen 3 sind jeweils derart ausgebildet, dass die in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 3 vorgesehenen Permanentmagnete 4 unter einem Winkel kleiner als 180 Grad, insbesondere V-förmig, zueinander angeordnet sind.
Die Aufnahmeöffnungen 3 sind jeweils von Wandungen 9 begrenzt, von denen jeweils eine Wandung 9, insbesondere die bezüglich der Rotorachse 2 radial äußere Wandung, zumindest einen in die entsprechende Aufnahmeöffnung 3 vorspringenden Wandabschnitt 10 aufweist, an dem zumindest einer der Permanentmagnete 4 der Aufnahmeöffnung 3 zumindest abschnittsweise abgestützt ist. Der zumindest eine vorspringende Wandabschnitt 10 steht beispielsweise um 0,05 bis 0,2 Millimeter, insbesondere um 0,1 Millimeter, in die Aufnahmeöffnung 3 vor. Der vorspringende Wandabschnitt 10 der Aufnahmeöffnung 3 kann jeweils zwischen zwei in der entsprechenden Wandung 9 vorgesehene Stufen 12 gebildet sein. Die Fläche jedes vorspringenden Wandabschnitts 10 ist kleiner als die dem vorspringenden Wandabschnitt 10 zugewandte Fläche des zugehörigen Permanentmagneten 4. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 ist für jeden Permanentmagneten 4 ein eigener vorspringender Wandabschnitt 10 an der radial äußeren Wandung 9, die Teil des Magnet-Halteabschnitts 10 ist, vorgesehen. Der vorspringende Wandabschnitt 10 ist jeweils parallel zu einer dem vorspringenden Wandabschnitt 10 gegenüberliegenden Wandung 9 der entsprechenden Aufnahmeöffnung 3 und/oder parallel zu einer dem Wandabschnitt 10 zugewandten Fläche des Permanentmagneten 4 ausgebildet. Dadurch liegen die Permanentmagnete 4 flächig an ihrem vorspringenden Wandabschnitt 10 an.
Auf der der zumindest einen vorspringenden Wandung 10 gegenüberliegenden Seite jeder Aufnahmeöffnung 3 sind beispielsweise Mittel 11 zum Festlegen der Lage der zwei Permanentmagnete 4 vorgesehen, die jeweils in die entsprechende Aufnahmeöffnung 3 hineinragen und beispielsweise absatzförmig oder nasenförmig ausgeführt sind.
2 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem Rotor nach 2 sind die gegenüber dem Rotor nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 lediglich darin, dass pro Aufnahmeöffnung 3 ein einziger vorspringender Wandabschnitt 10 gebildet ist, an dem sich die zwei Permanentmagnete 4 gemeinsam abstützen. Dadurch weist der vorspringende Wandabschnitt 10 zwei Flächen auf, die unter einem Winkel kleiner als 180 Grad entsprechend der Anordnung der Permanentmagnete 4 zueinander angeordnet sind.

Claims

Rotor (1) einer elektrischen Maschine mit Aufnahmeöffnungen (3) und mit in den Aufnahmeöffnungen (3) aufgenommenen Permanentmagneten (4), die in den Aufnahmeöffnungen (3) mittels eines Füllstoffs (5) gehalten sind, der in den Zwischenräumen zwischen den Wandungen der Aufnahmeöffnungen (3) und den Permanentmagneten (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (5) ein Duroplast ist.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) pro Magnetpol (8) eine Aufnahmeöffnung (3) aufweist, in der zwei Permanentmagnete (4) angeordnet sind.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (3) jeweils derart ausgebildet sind, dass die in der jeweiligen Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Permanentmagnete (4) V-förmig zueinander angeordnet sind.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (3) jeweils von Wandungen (9) begrenzt sind, von denen jeweils eine Wandung (9), insbesondere die radial äußere Wandung (9), zumindest einen in die entsprechende Aufnahmeöffnung (3) vorspringenden Wandabschnitt (10) aufweist, an dem zumindest einer der Permanentmagnete (4) zumindest abschnittsweise abgestützt ist.
Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Wandabschnitt (10) um maximal 0,1 Millimeter in die Aufnahmeöffnung (3) vorsteht.
Rotor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Wandabschnitt (10) jeweils parallel zu einer gegenüberliegenden Wandung der entsprechenden Aufnahmeöffnung (3) und/oder parallel zu einer Fläche eines der in der entsprechenden Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Permanentmagnete (4) ausgebildet ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Wandabschnitt (10) der Aufnahmeöffnung (3) jeweils zwischen zwei in der Wandung (9) vorgesehenen Stufen (12) gebildet ist.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (3) Mittel (11) zum Festlegen der Lage der Permanentmagnete (4) aufweisen.