DE102015224764A1 - Magnetic segment for a rotor, rotor and method for producing a rotor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Magnetsegment (10) für einen Rotor (1) eines Elektromotors (0), insbesondere für ein Fahrzeug oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators (0), umfassend einen Segmentkörper (11) mit jeweils einer an seinen Umfangslängsendabschnitten ausgebildeten geometrischen Umfangsschnittstelle (100; 101, 102), wobei eine erste Umfangsschnittstelle (100, 101/102) radial außen einen Umfangsvorsprung (211) und eine zweite Umfangsschnittstelle (100, 102/101) radial innen einen Umfangsvorsprung (221) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor (1) für einen Elektromotor (0), insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator (0), mit einer Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung (Um) des Rotors (1) hintereinander angeordneten Magnetsegmenten (10), wobei die Segmentkörper (11) der Magnetsegmente (10) geometrisch im Wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sich die Segmentkörper (11) in den jeweiligen gemeinsamen Umfangsbereichen (15) zwischen den Segmentkörpern (11) einander an einer Radialposition in Umfangsrichtung (Um) überlappen.The invention relates to a magnet segment (10) for a rotor (1) of an electric motor (0), in particular for a vehicle or an electromechanical tool, or a generator (0), comprising a segment body (11) each having a geometric formed on its circumferential longitudinal end sections A circumferential interface (100, 101, 102), wherein a first peripheral interface (100, 101/102) has a radially outer circumferential projection (211) and a second peripheral interface (100, 102/101) radially inward a circumferential projection (221). Furthermore, the invention relates to a rotor (1) for an electric motor (0), in particular a vehicle or an electromechanical tool, or for a generator (0), with a plurality of in a circumferential direction (Um) of the rotor (1) successively arranged magnetic segments (10), wherein the segment body (11) of the magnet segments (10) are formed geometrically substantially equal, wherein the segment body (11) in the respective common peripheral regions (15) between the segment bodies (11) at a radial position in the circumferential direction ( To overlap).
Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetsegment für einen Rotor eines Elektromotors, insbesondere für ein Fahrzeug oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators. Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor und ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder einen Generator.The invention relates to a magnet segment for a rotor of an electric motor, in particular for a vehicle or an electromechanical tool, or a generator. Furthermore, the invention relates to a rotor and a method for producing a rotor for an electric motor, in particular a vehicle or an electromechanical tool, or for a generator. Furthermore, the invention relates to an electric motor for a vehicle, in particular a motor vehicle, or an electromechanical tool, or a generator.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind Elektromotoren bzw. elektromotorische (Hilfs-)Antriebe bekannt, welche z. B. als Stellantriebe für Scheibenwischer, Fenster, Sitze, Pumpen etc. vom Fahrzeugen, oder z. B. als Antriebsmotoren für handgeführte Elektrowerkzeuge oder elektromechanische Werkzeuge zur Anwendung kommen. Solche Elektromotoren sind oftmals als bürstenlose, elektronisch kommutierte Elektromotoren mit einem Rotor und einem Stator ausgebildet. Ein Aufbau eines solchen Rotors erfolgt z. B. mit innen oder außen am/im Rotor vorgesehenen Oberflächenmagneten in Form von Magnetschalen bzw. Magnetsegmenten.In the prior art electric motors or electric motor (auxiliary) drives are known which z. B. as actuators for windshield wipers, windows, seats, pumps, etc. of vehicles, or z. B. as drive motors for hand-held power tools or electromechanical tools are used. Such electric motors are often designed as brushless, electronically commutated electric motors with a rotor and a stator. A structure of such a rotor is z. B. with inside or outside on / in the rotor provided surface magnet in the form of magnetic shells or magnet segments.
Beim Platzieren der schalenförmigen oder geraden Magnetsegmente auf einer Oberfläche eines Polgehäuses des Rotors entstehen fertigungsbedingte Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten. Eine Reduzierung bzw. Eliminierung der Segmentlücken führt zu einer Erhöhung einer Ausnutzung eines Magnetkreises des Elektromotors. Ideal hierfür ist ein Einsatz eines geschlossenen Magnetrings. Durch vergleichsweise hohe Temperaturunterschiede und dadurch bedingte unterschiedliche, mechanische Ausdehnungen des Polgehäuses (meist aus Eisen oder Blech) und des Magnetrings (aus einem Ferrit, als Seltenerdmagnetring etc.), wird ein Material der Magnetsegmente mechanisch vergleichsweise stark beansprucht. Dies führt nach einer bestimmten, vergleichsweise kurzen Zeitdauer zu einer Einsatzunfähigkeit des Rotors (Bruch des Magnetrings) und somit des Elektromotors.When placing the cup-shaped or straight magnet segments on a surface of a pole housing of the rotor, production-related segment gaps arise between the magnet segments. A reduction or elimination of the segment gaps leads to an increase in utilization of a magnetic circuit of the electric motor. Ideal for this is a use of a closed magnetic ring. Due to comparatively high temperature differences and consequent different, mechanical expansions of the pole housing (usually made of iron or sheet metal) and the magnet ring (made of a ferrite, as a rare earth magnet ring, etc.), a material of the magnet segments is subjected to relatively high mechanical stress. This leads after a certain, comparatively short period of time to inoperability of the rotor (breakage of the magnet ring) and thus of the electric motor.
Die
Aufgabenstellungtask
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Magnetsegment für einen Rotor sowie einen verbesserten Rotor für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator, sowie ein Herstellungsverfahren für den Rotor anzugeben. Hierbei sollen einerseits die fertigungsbedingten Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten im Stand der Technik weitgehend vermieden sein, ohne die Nachteile eines geschlossenen Magnetrings in Kauf nehmen zu müssen. Ferner soll der erfindungsgemäße Rotor einfach aufgebaut und kostengünstig in seiner Herstellung, Montage und Wartung sein.It is an object of the invention to provide an improved magnet segment for a rotor and an improved rotor for an electric motor, in particular a vehicle or an electromechanical tool, or for a generator, as well as a manufacturing method for the rotor. Here, on the one hand, the production-related segment gaps between the magnet segments in the prior art should be largely avoided without having to accept the disadvantages of a closed magnetic ring in purchasing. Furthermore, the rotor according to the invention should be simple and inexpensive to manufacture, assemble and maintain.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines Magnetsegments für einen Rotor sowie mittels eines Rotors für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator; durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors; und mittels eines Elektromotors für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. – Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.The object of the invention is by means of a magnet segment for a rotor and by means of a rotor for an electric motor, in particular a vehicle or an electromechanical tool, or for a generator; by a method of manufacturing such a rotor; and by means of an electric motor for a vehicle, in particular a motor vehicle, or an electromechanical tool, or a generator; solved according to the independent claims. - Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
Das erfindungsgemäße Magnetsegment umfasst einen Segmentkörper mit jeweils einer an seinen Umfangslängsendabschnitten ausgebildeten geometrischen (dreidimensionalen) Umfangsschnittstelle, wobei eine erste Umfangsschnittstelle radial außen einen Umfangsvorsprung und eine zweite Umfangsschnittstelle radial innen einen Umfangsvorsprung aufweist. In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die erste Umfangsschnittstelle ferner radial innen eine Umfangsausnehmung und die zweite Umfangsschnittstelle ferner radial außen eine Umfangsausnehmung auf, wobei bevorzugt der jeweilige Umfangsvorsprung der Umfangsschnittstelle eine Begrenzungsfläche für die betreffende Umfangsausnehmung bildet.The magnet segment according to the invention comprises a segment body, each having a geometric (three-dimensional) circumferential interface formed on its circumferential longitudinal end sections, a first circumferential interface having a circumferential projection radially outward and a circumferential projection radially inward of a first peripheral interface. In preferred exemplary embodiments, the first circumferential interface furthermore has a circumferential recess radially inward and the second circumferential interface furthermore has a circumferential recess radially outside, wherein the respective peripheral projection of the peripheral interface preferably forms a boundary surface for the circumferential recess in question.
Die jeweilige Umfangsschnittstelle kann dabei an einem mathematisch positiven Umfangsendabschnitt (linksdrehendes Ende, Gegen-Uhrzeigersinn) oder an einem mathematisch negativen Umfangsendabschnitt (rechtsdrehendes Ende, Uhrzeigersinn) des Magnetsegments vorgesehen sein, wobei die andere Umfangsschnittstelle desselben Magnetsegments die jeweils andere Umfangsschnittstelle aufweist. Der jeweilige Umfangsvorsprung bzw. die jeweilige Umfangsausnehmung ist dabei bevorzugt nicht durch eine einzige Fläche konstituiert.The respective peripheral interface can be provided at a mathematically positive circumferential end section (counter-clockwise left-hand end) or at a mathematically negative circumferential end section (clockwise end, clockwise direction) of the magnet segment, wherein the other circumferential interface of the same magnet segment has the respective other peripheral interface. The respective circumferential projection or the respective circumferential recess is preferably not constituted by a single surface.
Die Erfindung kombiniert die Vorteile eines Einsatzes eines geschlossenen Magnetrings mit den einer verbesserten mechanischen Ausdehnungsfreiheit des Rotors und erhöht somit dessen Robustheit bei verbesserter Performanz auch bei vergleichsweise hohen temperaturbedingten mechanischen Belastungen. Hierbei weist ein mit den Magnetsegmenten bestücktes Polgehäuse (Rotor) keine radialen Magnetsegmentlücken auf. Durch die Erfindung ist das Polgehäuse mit nur einer Ausgestaltung von Magnetsegmenten vollständig mit Magnetsegmenten bestückbar. Ein dabei anzuwendendes Montageverfahren der Magnetsegmente im/am Polgehäuse kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sämtliche Magnetsegmente im Wesentlichen gleichzeitig im/am Polgehäuse montiert werden können.The invention combines the advantages of using a closed magnet ring with those of an improved mechanical expansion freedom of the rotor and thus increases its robustness with improved performance even at relatively high temperature-induced mechanical loads. In this case, a pole housing (rotor) equipped with the magnet segments has no radial magnet segment gaps. By the invention, the pole housing with only one embodiment of magnetic segments can be fully equipped with magnetic segments. An assembly method of the magnetic segments in / on the pole housing to be used can be designed in such a way that all magnet segments can be mounted substantially simultaneously in / on the pole housing.
In Ausführungsbeispielen weist lediglich eine Radialfläche wenigstens einer Umfangsschnittstelle des Segmentkörpers, zu einer Radial-Montagerichtung des Segmentkörpers an ein Polgehäuse des Rotors, eine im Wesentlichen parallele Erstreckung auf. Hierbei können zwei Radialflächen wenigstens einer Umfangsschnittstelle des Segmentkörpers, zur Radial-Montagerichtung des Segmentkörpers an das Polgehäuse, jeweils eine im Wesentlichen parallele Erstreckung aufweisen.In embodiments, only a radial surface of at least one circumferential interface of the segment body, to a radial mounting direction of the segment body to a pole housing of the rotor, a substantially parallel extent. In this case, two radial surfaces of at least one peripheral interface of the segment body to the radial mounting direction of the segment body to the pole housing, each having a substantially parallel extension.
Eine solche Radial(teil)fläche besitzt neben ihrer Ausdehnung in eine Axialrichtung des Magnetsegments bzw. des Rotors insbesondere eine Erstreckung in eine Radialrichtung des Magnetsegments bzw. des Rotors. Ferner kann diese Radial(teil)fläche eine Ausdehnung in eine Umfangsrichtung des Magnetsegments bzw. des Rotors besitzen. Eine ggf. zwischen zwei Radial(teil)flächen einer einzelnen Umfangsschnittstelle befindliche Umfangs(teil)fläche bzw. Übergangs-(teil)fläche (siehe unten) besitzt neben ihrer bevorzugt ausgeprägten Erstreckung in Umfangsrichtung insbesondere eine Erstreckung in Axialrichtung, wobei ggf. ferner eine Erstreckung dieser Umfangs(teil)fläche in Radialrichtung gegeben sein kann. Such a radial (partial) surface has, in addition to its extension in an axial direction of the magnet segment or of the rotor, in particular an extent in a radial direction of the magnet segment or of the rotor. Further, this radial (part) surface may have an extension in a circumferential direction of the magnet segment or the rotor. A possibly located between two radial (part) surfaces of a single peripheral interface circumference (part) area or transition (partial) surface (see below) has in addition to their preferred extent in the circumferential direction in particular an extension in the axial direction, optionally also a Extension of this circumference (part) surface may be given in the radial direction.
Hierbei ist unter einer Radial-Montagerichtung eines Segmentkörpers folgende Bewegungsrichtung zu verstehen. Zunächst befindet sich ein Schwerpunkt des Segmentkörpers bzw. der gesamte Segmentkörper in einem Bereich des entstehenden Rotors innerhalb (Außenläuferrotor) oder außerhalb (Innenläuferrotor) des Polgehäuses. In einer zeitlichen Folge wird der Segmentkörper auf das Polgehäuse zubewegt, wobei wenigstens ein zeitlicher/räumlicher Endabschnitt dieser Bewegung im Wesentlichen parallel zu einer betreffenden inneren bzw. äußeren Oberfläche des Polgehäuses erfolgt. D. h. wenigstens in diesem zeitlichen/räumlichen Endabschnitt erfolgt eine Montagebewegung des Segmentkörpers hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung (siehe lediglich die Radialpfeile M1 in der
Die zwei Umfangsschnittstellen des Magnetsegments können eine im Wesentlichen teilkomplementäre oder komplementäre Ausbildung besitzen. Hierbei sind in Bezug auf eine Umfangsrichtung des Magnetsegments und in Bezug der Umfangsschnittstellen aufeinander zu, die zwei Umfangsschnittstellen bevorzugt wenigstens teilweise nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, d. h zueinander teilkomplementär oder komplementär, ausgebildet. – In Ausführungsbeispielen weist eine Umfangsschnittstelle wenigstens eine (Teil-)Fläche, bevorzugt zwei (Teil-)Flächen oder insbesondere drei (Teil-)Flächen auf. Mehr als drei (Teil-)Flächen zur Konstitution einer einzelnen Umfangsschnittstelle sind natürlich anwendbar.The two circumferential interfaces of the magnet segment may have a substantially complementary or complementary configuration. Here, with respect to a circumferential direction of the magnet segment and with respect to the peripheral interfaces towards each other, the two peripheral interfaces are preferably at least partially according to the key-lock principle, i. h to each other partially complementary or complementary formed. In exemplary embodiments, a circumferential interface has at least one (partial) surface, preferably two (partial) surfaces or in particular three (partial) surfaces. Of course, more than three (part) surfaces for constituting a single peripheral interface are applicable.
In einem Endmontagezustand zweier einander direkt benachbarter Magnetsegmente im/am Polgehäuse weist eine Radial(teil)fläche einer ersten Umfangsschnittstelle eines ersten Segmentkörpers betreffende Radial(teil)fläche einer zweiten Umfangsschnittstelle eines zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form auf. D. h. im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Radial(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Umfangsrichtung direkt gegenüber, wobei diese bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Radial(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.In a final assembly state of two directly adjacent magnet segments in / on the pole housing, a radial (partial) surface of a first circumferential interface of a first segment body radial (part) surface of a second peripheral interface of a second segment body, a substantially analog or complementary shape. Ie. in / on the rotor, the two respective radial (part) surfaces of the respective circumferential interfaces lie directly opposite each other in the circumferential direction, these preferably having a substantially identical course in the axial direction. Preferably, these two radial (part) surfaces extend substantially parallel to the axial direction.
Ferner weist im Endmontagezustand eine Umfangs(teil)fläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers betreffende Umfangs(teil)fläche der zweiten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form auf. D. h. im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Umfangs(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Radialrichtung direkt gegenüber, wobei diese bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Umfangs(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.Further, in the final assembly state, a peripheral (partial) surface of the first peripheral interface of the first segment body of the circumference (part) surface of the second peripheral interface of the second segment body, a substantially analog or complementary shape. Ie. in / on the rotor are the two mutually relevant circumference (part) surfaces of the mutually related circumferential interfaces in the radial direction directly opposite, which preferably have a substantially same course in the axial direction. Preferably, these two circumferential (part) surfaces extend substantially parallel to the axial direction.
Einander betreffende (Teil-)Flächen (also wenigstens eine Radial(teil)fläche und wenigstens eine betreffende andere Radial(teil)fläche und/oder die Umfangs-(teil)fläche und die betreffende andere Umfangs(teil)fläche in einem Umfangsbereich zwischen zwei in Umfangsrichtung direkt benachbarten Magnetsegmenten bzw. Segmentkörpern) zweier betreffender Umfangsschnittstellen zweier Segmentkörper können hauptsächlich oder im Wesentlichen analog oder komplementär ausgebildet sein und liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an. D. h. sie liegen entlang ihren zweidimensionalen Erstreckungen eng aneinander an. Abseits davon können die einander betreffenden (Teil-)Flächen der betreffenden Umfangsschnittstellen zueinander nicht analog oder nicht komplementär ausgebildet sein. D. h. in einem solchen Fall liegen sie nicht vergleichsweise eng aneinander an.Contiguous (partial) surfaces (ie at least one radial (partial) surface and at least one other radial surface) and / or the peripheral surface (s) and the other concerned Circumferential (part) area in a peripheral region between two magnet segments or segment bodies directly adjacent in the circumferential direction) of two respective peripheral interfaces of two segment bodies may be mainly or essentially analog or complementary and are preferably comparatively close to each other. Ie. they lie close to each other along their two-dimensional extents. Apart from this, the mutually relevant (partial) surfaces of the respective peripheral interfaces may not be analogous or complementary to each other. Ie. in such a case, they are not comparatively close to each other.
Der erfindungsgemäße Rotor umfasst eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung des Rotors hintereinander angeordneten Magnetsegmenten, wobei die Segmentkörper der Magnetsegmente geometrisch im Wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sich die Segmentkörper in den jeweiligen gemeinsamen Umfangsbereichen zwischen den Segmentkörpern einander an einer Radialposition in Umfangsrichtung überlappen. Dies betrifft bevorzugt beide Umfangsbereiche eines jeweiligen Segmentkörpers im/am Rotor.The rotor according to the invention comprises a plurality of magnet segments arranged one behind the other in a circumferential direction of the rotor, wherein the segment bodies of the magnet segments are formed substantially geometrically substantially equal, wherein the segment body in the respective common peripheral regions between the segment bodies overlap each other at a radial position in the circumferential direction. This preferably relates to both circumferential regions of a respective segment body in / on the rotor.
Hierbei überlappen sich die Segmentkörper in Umfangsrichtung des Rotors gleichsinnig radial. D. h. zunächst überlappt ein erster Umfangslängsendabschnitt eines ersten Segmentkörpers einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten zweiten Umfangslängsendabschnitt eines zweiten Segmentkörpers. Dieser zweite Segmentkörper überlappt mit seinem ersten Umfangslängsendabschnitt einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten, zweiten Umfangslängsendabschnitt eines dritten Segmentkörpers etc., wobei die Segmentkörper im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Hierbei sind die einander betreffenden Umfangslängsendabschnitte in Radialrichtung übereinander angeordnet.Here, the segment body overlap in the circumferential direction of the rotor in the same direction radially. Ie. First, a first circumferential longitudinal end section of a first segment body overlaps a second peripheral longitudinal end section, which is directly adjacent thereto in the circumferential direction, of a second segment body. This second segment body overlaps with its first circumferential longitudinal end portion a circumferentially directly adjacent thereto, second circumferential longitudinal end portion of a third segment body, etc., wherein the segment body are formed substantially the same. Here, the mutually concerned circumferential longitudinal end sections are arranged one above the other in the radial direction.
In Ausführungsbeispielen des Rotors ist in den jeweiligen gemeinsamen Umfangsbereichen zwischen den Segmentkörpern, ein Umfangsvorsprung eines Segmentkörpers in einer Umfangsausnehmung eines in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten Segmentkörpers angeordnet. Ferner können in den jeweiligen gemeinsamen Umfangsbereichen zwischen den Segmentkörpern, die zwei Umfangsvorsprünge der einander betreffenden Segmentkörper in den zwei Umfangsausnehmungen dieser Segmentkörpern angeordnet sein. Sämtliche Magnetsegmente des Rotors können im Wesentlichen gleich ausgebildet sein. Ferner können einander betreffende Umfangsschnittstellen zweier Segmentkörper in Umfangsrichtung an einander angreifen oder ineinandergreifen. Darüber hinaus können die Segmentkörper in ihren einander betreffenden Umfangsschnittstellen im Wesentlichen analog oder komplementär, oder teilanalog oder teilkomplementär ausgebildet sein.In exemplary embodiments of the rotor, in the respective common circumferential regions between the segmented bodies, a circumferential projection of a segmented body is arranged in a circumferential recess of a segment body which is directly adjacent thereto in the circumferential direction. Furthermore, in the respective common peripheral regions between the segmented bodies, the two circumferential projections of the mutually relevant segmented bodies can be arranged in the two circumferential recesses of these segmented bodies. All magnet segments of the rotor can be designed substantially the same. Furthermore, circumferential intersections of two segment bodies, which concern one another, can engage or engage one another in the circumferential direction. In addition, the segment bodies may be formed in their respective peripheral interfaces substantially analog or complementary, or partially analog or partially complementary.
Der Rotor kann eine ungerade Anzahl von Magnetsegmenten aufweisen. Natürlich ist auch eine gerade Anzahl anwendbar. Ferner kann der Rotor als ein Außenläuferrotor oder ein Innenläuferrotor ausgebildet sein. Bei einem Außenläuferrotor erfolgt eine Montage der Segmentkörper von radial innen nach radial außen, innen an ein Polgehäuse des Außenläuferrotors. Bei einem Innenläuferrotor erfolgt eine Montage der Segmentkörper von radial außen nach radial innen, außen an ein Polgehäuse des Innenläuferrotors. Das Polgehäuse kann mittels eines Hohlzylinders für einen Außenläuferrotor, eines Voll- oder Hohlzylinders für einen Innenläuferrotor, eines Abschnitts einer Welle für einen Innenläuferrotor etc. ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung kann der Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegment aufweisen und/oder durch ein erfindungsgemäßes Verfahren herstellbar oder hergestellt sein.The rotor may have an odd number of magnet segments. Of course, an even number is applicable. Further, the rotor may be formed as an external rotor rotor or an internal rotor rotor. In an external rotor rotor, a mounting of the segment body takes place from radially inward to radially outward, inside to a pole housing of the external rotor rotor. In the case of an internal rotor rotor, the segmented bodies are mounted from radially outside to radially inside, outside to a pole housing of the internal rotor rotor. The pole housing may be formed by means of a hollow cylinder for an external rotor rotor, a solid or hollow cylinder for an internal rotor rotor, a portion of a shaft for an internal rotor rotor, etc. According to the invention, the rotor can have at least one magnet segment according to the invention and / or can be produced or manufactured by a method according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem Vormontageschritt in einer Umfangsrichtung eines Spannsatzes einander jeweils überlappende Segmentkörper von Magnetsegmenten auf dem Spannsatz vormontiert, wobei die Segmentkörper in einem zeitlich auf den Vormontageschritt folgenden Endmontageschritt, durch eine Radialbewegung mittels des Spannsatzes nach radial außen oder radial innen an ein Polgehäuse des Rotors zubewegt und am Polgehäuse befestigt, insbesondere an das Polgehäuse geklebt werden. Eine andere Form der Befestigung als ein Verkleben der Segmentkörper mit dem Polgehäuse, z. B. mittels Schrauben und/oder Rasthaken, ggf. zusätzlich, ist natürlich anwendbar. Im Endmontageschritt können sämtliche Segmentkörper am Polgehäuse befestigt werden.In the method according to the invention in a pre-assembly step in a circumferential direction of a clamping set each overlapping segment body of magnetic segments are pre-assembled on the clamping set, wherein the segment body in a time subsequent to the pre-assembly step final assembly step, by a radial movement by means of the clamping set radially outward or radially inward Polgehäuse of the rotor zubewegt and attached to the pole housing, in particular be glued to the pole housing. Another form of attachment as a bonding of the segment body with the pole housing, z. B. by means of screws and / or snap-in hooks, if necessary, in addition, of course, applicable. In the final assembly step, all segment body can be attached to the pole housing.
Im Vormontageschritt werden die Segmentkörper bevorzugt im Wesentlichen radial und im Wesentlichen parallel von innen oder außen an das Polgehäuse bewegt. In einem Schritt zwischen dem Vormontageschritt und dem Endmontageschritt wird der Spannsatz mit den Magnetsegmenten in einen Bereich im Polgehäuse oder in einen Bereich über das Polgehäuse bewegt. Im Endmontageschritt kann mittels des Spannsatzes, der Radialbewegung der Segmentkörper ferner eine Umfangsbewegung der Segmentkörper überlagert werden, wobei durch diese zusammengesetzte Montagebewegung (Radialbewegung und Umfangsbewegung) die Segmentkörper an das Polgehäuse bewegt werden.In the pre-assembly step, the segment bodies are preferably moved essentially radially and essentially parallel from the inside or outside to the pole housing. In a step between the preassembly step and the final assembly step, the clamping set with the magnet segments is moved into an area in the pole housing or into an area above the pole housing. In the final assembly step, by means of the clamping set, the radial movement of the segment body also a circumferential movement of the segment body are superimposed, being assembled by this assembly assembly movement (radial movement and circumferential movement), the segment body to the pole housing.
In Ausführungsbeispielen liegen im Vormontageschritt in den Umfangsbereichen zwischen zwei in Umfangsrichtung einander direkt benachbarten Segmentkörpern, radial äußere Umfangsvorsprünge der jeweiligen Segmentkörper radial außen auf einem in Umfangsrichtung direkt benachbarten Segmentkörper an. Ferner können zusätzlich oder alternativ im Vormontageschritt in den Umfangsbereichen zwischen zwei in Umfangsrichtung einander direkt benachbarten Segmentkörpern, radial innere Umfangsvorsprünge der jeweiligen Segmentkörper radial innen an einem in Umfangsrichtung direkt benachbarten Segmentkörper anliegen. Gemäß der Erfindung kann der Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegment aufweisen und/oder als ein erfindungsgemäßer Rotor ausgebildet sein.In exemplary embodiments, in the pre-assembly step in the circumferential regions between two circumferentially directly adjacent segment bodies, radially outer circumferential projections of the respective segment bodies lie radially outwardly on a circumferentially directly adjacent one another Segment body. Furthermore, in addition or alternatively, in the pre-assembly step in the circumferential regions between two circumferentially directly adjacent segment bodies, radially inner circumferential projections of the respective segment bodies bear radially inwardly on a circumferentially directly adjacent segment body. According to the invention, the rotor may comprise at least one magnet segment according to the invention and / or be designed as a rotor according to the invention.
Gemäß der Erfindung erfolgt eine Reduzierung von Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten des Rotors, wobei radiale Segmentlücken vollständig eliminiert sind. Dies führt zu einer Erhöhung einer Ausnutzung eines Magnetkreises für einen Elektromotor bzw. Generator und/oder eines Wirkungsgrads eines elektromotorischen Antriebs mit einem solchen Elektromotor. Ferner ergibt sich eine Verbesserung eines Feldbilds im Elektromotor bzw. Generator und/oder eine Reduzierung eines Rastmoments des Elektromotors bzw. Generators. Des Weiteren erhöht sich eine Magnetkreissymmetrie des Rotors (auch dreidimensional), es kommt zu einer Reduzierung von unerwünschten internen elektrischen Ausgleichsströmen (Kreiselströme) und/oder einer Verbesserung eines NVH-Verhaltens (NVH: Noise, Vibration, Harshness; Schwingungs- und Geräuschanforderungen) einer betreffenden Vorrichtung, Einrichtung oder Maschine.According to the invention, there is a reduction of segment gaps between the magnet segments of the rotor, wherein radial segment gaps are completely eliminated. This leads to an increase in utilization of a magnetic circuit for an electric motor or generator and / or an efficiency of an electromotive drive with such an electric motor. Furthermore, there is an improvement of a field image in the electric motor or generator and / or a reduction of a cogging torque of the electric motor or generator. Furthermore, a magnetic circuit symmetry of the rotor increases (also three-dimensionally), there is a reduction of unwanted internal electrical compensation currents (gyros) and / or an improvement of NVH behavior (NVH: noise, vibration, harshness, vibration and noise requirements) device, device or machine concerned.
In Ausführungsbeispielen ist es möglich, lediglich ein einziges geometrisches Design für sämtliche Magnetsegmente anzuwenden. Hierdurch muss in Bezug auf die Magnetsegmente eines Rotors nur ein Bauteil freigeben und in einer Fertigung gehandhabt werden. Dies führt zu einem reduzierten Teile-, Freigabe- und Pflegeaufwand. Mögliche Verwechslungen von unterschiedlichen Designs bei einer Montage des Rotors sind ausgeschlossen. Zudem wird ein Bestücken des Rotors mit nur einem einzigen Design von Magnetsegmenten in einem einzigen Montageschritt ermöglicht, was zu Einsparungen bei MAE (Maschinen- und Anlageneinrichtungen), einem Bedarf an Produktionsfläche und beim Rüsten führt. Die Tatsache, nur noch ein Design zu berücksichtigen, eröffnet die Möglichkeit auch eine ungerade Anzahl von Magnetsegmenten im/am Rotor vorzusehen, womit ein zusätzlicher Freiheitgrad bei einer Auslegung eines Rotors bzw. eines Produkts mit einem solchen Rotor erhalten wird.In embodiments, it is possible to apply only a single geometric design for all magnetic segments. As a result, in relation to the magnet segments of a rotor, only one component must be released and handled in one production. This leads to a reduced parts, release and maintenance costs. Possible confusions of different designs during assembly of the rotor are excluded. In addition, the rotor can be equipped with only a single design of magnet segments in a single assembly step, resulting in savings in MAE (machine and plant equipment), production area requirements, and setup. The fact that only one design has to be considered opens up the possibility of providing an odd number of magnetic segments in / on the rotor, thus providing an additional degree of freedom in designing a rotor or a product with such a rotor.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Elemente oder Bauteile, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung mit denselben Bezugszeichen versehen und/oder in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Sämtliche erläuterten Merkmale sind nicht nur in der angegebenen Kombination bzw. den angegebenen Kombinationen, sondern auch in einer anderen Kombination bzw. anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar. – In den Fig. der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached drawing, which is not true to scale. Elements or components which have an identical, univocal or analogous design and / or function are provided with the same reference symbols in the description of the figures and / or are identified by the same reference symbols in the figures (FIG. 1) of the drawing. All features explained are applicable not only in the specified combination or the specified combinations, but also in a different combination or other combinations or in isolation. - In the figures of the drawing show:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung (siehe
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf eine Axialrichtung Ax (axial) bzw. eine Rotationsachse Ax, eine Radialrichtung Ra (radial) sowie eine Umfangsrichtung Um (tangential) des Elektromotors
Die
In einem Montagezustand (siehe die
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die einander betreffenden Umfangsschnittstellen
D. h. auch, dass sich die Umfangsschnittstellen
Im Folgenden sind die beiden Umfangsschnittstellen
Die in der
Die in der
Die jeweiligen ersten Radial(teil)flächen
In einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen
Ferner sind in einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen
Des Weiteren sind eine zweite Radialfläche
In einem Ausführungsbeispiel sind wenigstens zwei der folgenden Flächen an/in einem einzigen Segmentkörper
In einem montierten Außenläuferrotor
Bei der dargestellten Ausführungsform konstituieren die Umfangsteilfläche
Die
Bei der ersten Ausführungsform (radiales Herstellungsverfahren) werden die Magnetsegmente
Bei der zweiten Ausführungsform (radial-tangentiales Herstellungsverfahren) wird beim Endmontieren der Magnetsegmente
Hierbei wird die Montagebewegung M = M1 + M2, also die erste Montageteilbewegung M1 bevorzugt simultan mit der zweiten Montageteilbewegung M2, zeitlich derart lange durchgeführt, bis eine (für einen Außenläuferrotor 1: äußere, für einen Innenläuferrotor: innere) Magnetsegmentkante
Eine Definition einer Endlage eines Magnetsegments
Zeitlich vor der Endmontage ist die Magnetsegmentkante
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4973871 A [0004] US 4973871 A [0004]
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