DE102015214169A1 - Rotor einer elektrischen Maschine - Google Patents
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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 Rotorachse2 drehbar und als ein sogenanntes Blechpaket ausgebildet, das aus einem Stapel von Elektroblechen besteht. An dem Rotor1 sind nahe seinem Umfang Aufnahmeöffnungen3 vorgesehen, in denen jeweils zwei Permanentmagnete4 aufgenommen sind. Die Permanentmagnete3 sind in den Aufnahmeöffnungen2 mittels eines Füllstoffs5 gehalten, der die Zwischenräume zwischen Wandungen der Aufnahmeöffnungen3 und den Permanentmagneten4 ausfüllt. Die Aufnahmeöffnungen2 sind in radialer Richtung gesehen geschlossen, wobei jeweils der die Aufnahmeöffnung2 überspannende Abschnitt des Rotors1 als Magnet-Halteabschnitt10 bezeichnet wird. Dieser Magnet-Halteabschnitt10 wird bei Rotation des Rotors1 jeweils durch die Fliehkräfte der Permanentmagnete4 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 Magnetpole8 auf, wobei pro Magnetpol8 eine Aufnahmeöffnung3 mit jeweils zwei darin aufgenommenen Permanentmagneten4 vorgesehen ist. Die Aufnahmeöffnungen3 sind jeweils derart ausgebildet, dass die in der jeweiligen Aufnahmeöffnung3 vorgesehenen Permanentmagnete4 unter einem Winkel kleiner als 180 Grad, insbesondere V-förmig, zueinander angeordnet sind. - Die Aufnahmeöffnungen
3 sind jeweils von Wandungen9 begrenzt, von denen jeweils eine Wandung9 , insbesondere die bezüglich der Rotorachse2 radial äußere Wandung, zumindest einen in die entsprechende Aufnahmeöffnung3 vorspringenden Wandabschnitt10 aufweist, an dem zumindest einer der Permanentmagnete4 der Aufnahmeöffnung3 zumindest abschnittsweise abgestützt ist. Der zumindest eine vorspringende Wandabschnitt10 steht beispielsweise um 0,05 bis 0,2 Millimeter, insbesondere um 0,1 Millimeter, in die Aufnahmeöffnung3 vor. Der vorspringende Wandabschnitt10 der Aufnahmeöffnung3 kann jeweils zwischen zwei in der entsprechenden Wandung9 vorgesehene Stufen12 gebildet sein. Die Fläche jedes vorspringenden Wandabschnitts10 ist kleiner als die dem vorspringenden Wandabschnitt10 zugewandte Fläche des zugehörigen Permanentmagneten4 . Nach dem ersten Ausführungsbeispiel in1 ist für jeden Permanentmagneten4 ein eigener vorspringender Wandabschnitt10 an der radial äußeren Wandung9 , die Teil des Magnet-Halteabschnitts10 ist, vorgesehen. Der vorspringende Wandabschnitt10 ist jeweils parallel zu einer dem vorspringenden Wandabschnitt10 gegenüberliegenden Wandung9 der entsprechenden Aufnahmeöffnung3 und/oder parallel zu einer dem Wandabschnitt10 zugewandten Fläche des Permanentmagneten4 ausgebildet. Dadurch liegen die Permanentmagnete4 flächig an ihrem vorspringenden Wandabschnitt10 an. - Auf der der zumindest einen vorspringenden Wandung
10 gegenüberliegenden Seite jeder Aufnahmeöffnung3 sind beispielsweise Mittel11 zum Festlegen der Lage der zwei Permanentmagnete4 vorgesehen, die jeweils in die entsprechende Aufnahmeöffnung3 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 nach2 sind die gegenüber dem Rotor nach1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. - Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach
1 lediglich darin, dass pro Aufnahmeöffnung3 ein einziger vorspringender Wandabschnitt10 gebildet ist, an dem sich die zwei Permanentmagnete4 gemeinsam abstützen. Dadurch weist der vorspringende Wandabschnitt10 zwei Flächen auf, die unter einem Winkel kleiner als 180 Grad entsprechend der Anordnung der Permanentmagnete4 zueinander angeordnet sind.
Claims (8)
- 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.
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