DE102015224792A1 - Magnetic pair of segments for a rotor, rotor and method of manufacturing a rotor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Magnetsegmentpaar (10, 20) für einen Rotor (1) eines Elektromotors (0), insbesondere für ein Fahrzeug oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators (0), umfassend einen ersten Segmentkörper (100/200) und einen zweiten Segmentkörper (200/100) mit in Umfangsrichtung (Um) des Magnetsegmentpaars (10, 20) einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen (110, 210), wobei eine Axialfläche (120/220) einer betreffenden Umfangsschnittstelle (110/210) des ersten Segmentkörpers (100/200), zu einer Montagerichtung des ersten Segmentkörpers (100/200) an ein Polgehäuse des Rotors (1), eine im Wesentlichen parallele Erstreckung 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 wenigstens einem Magnetsegmentpaar (10, 20) aufweisend einen ersten Segmentkörper (100/200) und einen in Umfangsrichtung (Um) des Rotors (1) direkt benachbart dazu angeordneten zweiten Segmentkörper (200/100), wobei sich der erste Segmentkörper (100/200) und der zweite Segmentkörper (200/100) in einem gemeinsamen Umfangsbereich (15) in Umfangsrichtung (Um) an einer einzelnen Radialposition einander in Umfangsrichtung (Um) überlappen.The invention relates to a magnet segment pair (10, 20) for a rotor (1) of an electric motor (0), in particular for a vehicle or an electromechanical tool, or a generator (0), comprising a first segment body (100/200) and a second one Segment body (200/100) with circumferentially (Um) around the Magnetsegmentpaars (10, 20) respective geometric peripheral interfaces (110, 210), wherein an axial surface (120/220) of a respective peripheral interface (110/210) of the first segment body (100 / 200), to a mounting direction of the first segment body (100/200) to a pole housing of the rotor (1), a substantially parallel extension. 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), having at least one pair of magnetic segments (10, 20) comprising a first segment body (100/200) and a second segment body (200/100) arranged directly adjacent thereto in the circumferential direction (Um) of the rotor (1), wherein the first segment body (100/200) and the second segment body (200/100) lie in a common peripheral area (15). in the circumferential direction (Um) at a single radial position overlap one another in the circumferential direction (Um).
Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetsegmentpaar 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 pair 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 meist 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 usually 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 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 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 Magnetsegmentpaar 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 pair 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 Magnetsegmentpaars 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 pair 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 Magnetsegmentpaar umfasst einen ersten Segmentkörper und einen zweiten Segmentkörper mit in Umfangsrichtung des Magnetsegmentpaars einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen, wobei eine Axialfläche einer betreffenden Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers, zu einer Montagerichtung des ersten Segmentkörpers an ein Polgehäuse des Rotors, eine im Wesentlichen parallele Erstreckung aufweist. Ferner kann zusätzlich oder alternativ eine Axialfläche einer betreffenden Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, zu einer Montagerichtung des zweiten Segmentkörpers an das Polgehäuse, eine im Wesentlichen parallele Erstreckung aufweisen. – Die Erfindung kombiniert die Vorteile eines Einsatzes eines geschlossenen Magnetrings mit dem einer verbesserten mechanischen Ausdehnungsfreiheit des Rotors und erhöht somit dessen Robustheit bei verbesserter Performanz auch bei vergleichsweise hohen temperaturbedingten mechanischen Belastungen.The magnet segment pair according to the invention comprises a first segment body and a second segment body with geometric circumferential intersections in the circumferential direction of the magnet segment pair, wherein an axial surface of a respective circumferential interface of the first segment body, to a mounting direction of the first segment body to a pole housing of the rotor, a substantially parallel extension. Furthermore, additionally or alternatively, an axial surface of a respective peripheral interface of the second segment body, to a mounting direction of the second segment body to the pole housing, have a substantially parallel extension. - The invention combines the advantages of using a closed magnetic ring with the improved mechanical expansion freedom of the rotor and thus increases its robustness with improved performance even at relatively high temperature-induced mechanical loads.
Eine solche Axial(teil)fläche besitzt neben ihrer Ausdehnung in eine Axialrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors, wie ggf. auch eine zweite Axial(teil)fläche (siehe unten) der betreffenden Umfangsschnittstelle, insbesondere eine Erstreckung in eine Radialrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors. Ferner kann diese Axial(teil)fläche, wie ggf. auch die zweite Axial(teil)fläche der betreffenden Umfangsschnittstelle, eine Ausdehnung in eine Umfangsrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors besitzen. Eine ggf. zwischen diesen beiden Axial(teil)flächen der betreffenden Umfangsschnittstelle vorgesehene 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 Axial (part) surface has next to its extension in an axial direction of the Magnetsegmentpaars or the rotor, as possibly also a second Axial (part) surface (see below) of the respective peripheral interface, in particular an extension in a radial direction of the Magnetsegmentpaars or of the rotor. Furthermore, this axial (partial) surface, as well as possibly also the second axial (partial) surface of the respective circumferential interface, can have an extension in a circumferential direction of the magnet segment pair or of the rotor. A possibly provided between these two Axial (part) surfaces of the respective peripheral interface circumference (part) surface or transition (part) 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.
Eine Montage des jeweiligen Segmentkörpers erfolgt dabei wie folgt idealisiert (Herstellungsverfahren). Ein Schwerpunkt des Segmentkörpers bzw. der gesamte Segmentkörper befindet sich zunächst in einem Bereich des entstehenden Rotors innerhalb oder außerhalb des Polgehäuses. In Folge oder hierbei 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. Hierbei bewegt sich eine vergleichsweise großflächige Erstreckung des Segmentkörpers hauptsächlich oder im Wesentlichen parallel auf eine dazu korrespondierende, vergleichsweise großflächige Erstreckung des Polgehäuses zu. Hierbei kann die Bewegung von innen (Außenläuferrotor) oder von außen (Innenläuferrotor) auf das Polgehäuse zu erfolgen.An assembly of the respective segment body is carried out as follows idealized (manufacturing method). A center of gravity of the segment body or the entire segment body is initially in a region of the resulting rotor inside or outside of the pole housing. As a result or in this case, the segment body is moved towards the pole housing, wherein at least one temporal / spatial end portion of this movement takes place substantially parallel to a respective inner or outer surface of the pole housing. Ie. At least in this temporal / spatial end portion, an assembly movement of the segment body takes place mainly or substantially exclusively in the radial direction. In this case, a comparatively large-area extent of the segment body moves mainly or substantially parallel to a corresponding, comparatively large-area extension of the pole housing. Here, the movement from the inside (external rotor) or from the outside (internal rotor rotor) on the pole housing to take place.
Für einen Montagezustand des Magnetsegmentpaars im/am Rotor kann eine die Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers betreffende Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form aufweisen. D. h. im Montagezustand im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Axial(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Umfangsrichtung einander direkt gegenüber, wobei sie bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Axial(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.For an assembly state of the magnet segment pair in / on the rotor, an axial surface of the first peripheral interface of the second segment body that concerns the axial surface of the first circumferential interface of the first segment body can have a substantially analogous or complementary shape. Ie. in the assembled state in / on the rotor, the two mutually related axial (part) surfaces of the mutually related circumferential interfaces are in the circumferential direction directly opposite each other, wherein they preferably have a substantially same course in the axial direction. Preferably, these two axial (part) surfaces extend substantially parallel to the axial direction.
Ferner kann für einen Montagezustand des Magnetsegmentpaars im/am Rotor eine eine Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers betreffende Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form aufweist. D. h. im Montagezustand im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Umfangs(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Radialrichtung einander direkt gegenüber, wobei sie bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Umfangs(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.Furthermore, for a mounting state of the magnet segment pair in / on the rotor, a circumferential surface of the first peripheral interface of the second segment body that concerns a circumferential surface of the first circumferential interface of the first segment body can have a substantially analogous or complementary shape. Ie. in the assembled state in / on the rotor are the two mutually related circumference (part) surfaces of the respective circumferential intersection in the radial direction directly opposite each other, wherein they preferably have a substantially same course in the axial direction. Preferably, these two circumferential (part) surfaces extend substantially parallel to the axial direction.
In Ausführungsbeispielen können die einander betreffenden Umfangsschnittstellen der Segmentkörper im Wesentlichen analog oder komplementär, oder teilanalog oder teilkomplementär ausgebildet sein. D. h. einander betreffende (Teil-)Flächen (also wenigstens eine Axial(teil)fläche und wenigstens eine betreffende andere Axial(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) der Umfangsschnittstellen der Segmentkörper können 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 der Segmentkörper zueinander nicht analog oder nicht komplementär ausgebildet sein. D. h. in einem solchen Fall liegen sie nicht vergleichsweise eng aneinander an.In embodiments, the mutually related circumferential interfaces of the segment body may be substantially analog or complementary, or partially analog or partially complementary. Ie. (Part) surfaces (ie, at least one axial (part) surface and at least one other axial surface), and / or the peripheral surface and the other peripheral surface (s) in a peripheral region between two in the circumferential direction directly adjacent magnet segments or segment bodies) of the peripheral interfaces of the segment body may be formed substantially 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 of the segmental bodies may not be analogous or complementary to each other. Ie. in such a case, they are not comparatively close to each other.
Eine jeweilig andere geometrische Umfangsschnittstelle des betreffenden Segmentkörpers kann wie seine eigene betreffende Umfangsschnittstelle oder kann wie die betreffende Umfangsschnittstelle des jeweilig anderen Segmentkörpers ausgebildet sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass ein einzelner Segmentkörper an seinen beiden Längsendabschnitten „gleiche“ Umfangsschnittstellen derart aufweist, dass der Segmentkörper im Montagezustand am Rotor bei einer Spiegelung bezüglich einer durch seinen Schwerpunkt gehenden Radialachse auf sich selbst abgebildet wird. D. h. es gibt von der Formgebung her zwei voneinander unterscheidbare Segmentkörper je Magnetsegmentpaar, wobei im Montagezustand eines oder einer Mehrzahl von Magnetsegmentpaaren die einander betreffenden Schnittstellen analog oder teilanalog ausgebildet sind bzw. sich komplementär oder teilkomplementär ergänzen. – Natürlich ist es auch möglich, je Segmentkörper zwei unterschiedliche Umfangsschnittstellen anzuwenden und diese z. B. beim betreffenden Segmentkörper des Magnetsegmentpaars zu wiederhohlen.A respective other geometric circumferential interface of the respective segment body may be like its own peripheral interface concerned or may be formed as the respective peripheral interface of the respective other segment body. It is preferred that a single segment body at its two longitudinal end portions "equal" peripheral interfaces such that the segment body is mapped in the mounted state on the rotor at a mirror with respect to a going through its center of gravity radial axis on itself. Ie. There are from the shape of her forth two mutually distinguishable segment body per magnetic segment pair, wherein in the assembled state of one or a plurality of magnetic segment pairs, the respective interfaces are formed analog or partially analog or complement each other complementary or partially complementary. - Of course, it is also possible to use two different perimeter body perimeter body interface and this z. B. in the relevant segment body of the Magnetsegmentpaars to reiterate.
Eine Umfangsschnittstelle weist 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. – In Ausführungsbeispielen kann die betreffende Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers zwei Axialflächen mit parallelen Erstreckungen zur Montagerichtung des ersten Segmentkörpers an den Rotor besitzen. Ferner kann die betreffende Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers lediglich eine einzelne Axialfläche mit einer parallelen Erstreckung zur Montagerichtung des zweiten Segmentkörpers an den Rotor besitzen. A peripheral 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 exemplary embodiments, the relevant circumferential interface of the first segment body may have two axial surfaces with parallel extensions to the mounting direction of the first segment body on the rotor. Furthermore, the respective circumferential interface of the second segment body may have only a single axial surface with a parallel extent to the mounting direction of the second segment body on the rotor.
Die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen können eine erste Axialfläche einer ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, im Wesentlichen parallel dazu angeordnet, eine erste Axialfläche einer ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Diese Axial(teil)flächen liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an, wobei eine Spielpassung oder eine Übergangspassung bevorzugt ist. Ferner sind diese Axial(teil)flächen bei einem Außenläuferrotor bevorzugt radial innen im Polgehäuse und bei einem Innenläuferrotor bevorzugt radial außen am Polgehäuse des Rotors vorgesehen.The geometrical circumferential interfaces which relate to one another may have a first axial surface of a first circumferential interface of the first segment body and, arranged substantially parallel thereto, a first axial surface of a first circumferential interface of the second segment body. These axial (partial) surfaces are preferably comparatively close to each other, wherein a clearance fit or a transition fit is preferred. Furthermore, in the case of an external rotor rotor, these axial (partial) surfaces are preferably provided radially on the inside in the pole housing and, in the case of an internal rotor rotor, preferably radially on the outside of the pole housing of the rotor.
Ferner können die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen eine zweite Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, in einem Winkel dazu angeordnet, eine zweite Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Ein Winkel kann dabei zwischen wenigen Grad und 90° liegen. Bevorzugte Winkel liegen zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°. Ein ferner bevorzugter Winkel beträgt 40° bis 50°, insbesondere ca. 45°. Winkel von größer als 90° sind anwendbar. Diese Axial(teil)flächen sind bei einem Außenläuferrotor bevorzugt radial außen im Polgehäuse und bei einem Innenläuferrotor bevorzugt radial innen am Polgehäuse vorgesehen.Furthermore, the geometrical circumferential interfaces that relate to one another may have a second axial surface of the first circumferential interface of the first segment body and, arranged at an angle thereto, a second axial surface of the first circumferential interface of the second segment body. An angle can be between a few degrees and 90 °. Preferred angles are between 20 ° and 70 °, in particular between 30 ° and 60 °. A further preferred angle is 40 ° to 50 °, in particular about 45 °. Angles greater than 90 ° are applicable. These axial (part) surfaces are preferably radially outwardly provided in the pole housing in an external rotor rotor and radially inwardly on the pole housing in the case of an internal rotor rotor.
Des Weiteren können die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen die Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, im Wesentlichen parallel dazu angeordnet, die Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Diese Umfangs(teil)flächen erstrecken sich, neben einer axialen Ausdehnung, bevorzugt in Umfangsrichtung, wobei die beiden Umfangs(teil)flächen in Radialrichtung übereinander angeordnet sind. Diese Umfangs(teil)flächen liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an, wobei eine Spielpassung oder eine Übergangspassung bevorzugt ist. Bevorzugt liegt bei einem Außenläuferrotor die Umfangs(teil)fläche des ersten Segmentkörpers radial „unter“ (innen) der Umfangs(teil)fläche des zweiten Segmentkörpers. Ferner liegt bei einem Innenläuferrotor die Umfangs(teil)fläche des ersten Segmentkörpers radial „über“ (außen) der Umfangs(teil)fläche des zweiten Segmentkörpers.Furthermore, the geometric peripheral interfaces which relate to one another may have the peripheral surface of the first peripheral interface of the first segment body and, arranged substantially parallel thereto, the peripheral surface of the first peripheral interface of the second segment body. These peripheral (part) surfaces extend, in addition to an axial extension, preferably in the circumferential direction, wherein the two circumference (part) surfaces are arranged one above the other in the radial direction. These peripheral (partial) surfaces are preferably relatively close to each other, with a clearance fit or a transition fit is preferred. Preferably, in an external rotor rotor, the circumferential (part) surface of the first segment body is radially "under" (inside) the peripheral (part) surface of the second segment body. Further, in an inner rotor rotor, the circumferential (part) surface of the first segment body is radially "above" (outside) the peripheral (part) surface of the second segment body.
In Ausführungsbeispielen ist ein radialer Dickenverlauf der beiden Segmentkörper im Wesentlichen gleich, wobei diese Dicke über den jeweiligen Segmentkörper hinweg bevorzugt ebenfalls gleich ist. Ferner sind die Innenflächen oder die kürzesten Innenumfangsabschnitte der beiden Segmentkörper im Wesentlichen gleich groß bzw. lang. Das Polgehäuse kann mittels eines Hohlzylinders für einen Außenläuferrotor, eines Voll- oder Hohlzylinders für einen Innenläuferrotor, eines ggf. verdickten Abschnitts einer Welle für einen Innenläuferrotor etc. ausgebildet sein.In exemplary embodiments, a radial thickness profile of the two segment bodies is essentially the same, this thickness preferably also being equal over the respective segment body. Furthermore, the inner surfaces or the shortest inner peripheral portions of the two segment body are substantially equal or long. 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 possibly thickened portion of a shaft for an internal rotor rotor, etc.
Der erfindungsgemäße Rotor weist wenigstens ein Magnetsegmentpaar mit einem ersten Segmentkörper und einem in Umfangsrichtung des Rotors direkt benachbart dazu angeordneten zweiten Segmentkörper auf, wobei sich der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in einem gemeinsamen Umfangsbereich in Umfangsrichtung an einer einzelnen Radialposition einander in Umfangsrichtung überlappen. Dies betrifft bevorzugt beide betreffende Umfangsbereiche eines jeweiligen Segmentkörpers im/am Rotor. Hierbei kann der Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegmentpaar aufweisen. Ferner kann der Rotor durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden bzw. ist durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt.The rotor according to the invention has at least one magnet segment pair with a first segment body and a second segment body arranged directly adjacent thereto in the circumferential direction of the rotor, the first segment body and the second segment body overlapping one another in the circumferential direction in a circumferential direction at a single radial position. This preferably relates to both relevant circumferential regions of a respective segment body in / on the rotor. In this case, the rotor may have at least one magnet segment pair according to the invention. Furthermore, the rotor can be produced by a method according to the invention or is produced by a method according to the invention.
In Ausführungsbeispielen können sich die Segmentkörper in Umfangsrichtung des Rotors gegensinnig oder gleichsinnig radial überlappen. D. h. in ersterem Fall überlappen die ersten Segmentkörper an ihren beiden Umfangslängsendabschnitten die zweiten Segmentkörper, sind dort also radial „unter“ (innen) diesen angeordnet, oder vice versa. In zweiterem Fall überlappt zunächst ein erster Umfangslängsendabschnitt eines ersten Segmentkörpers einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten, ersten Umfangslängsendabschnitt eines zweiten Segmentkörpers in obigem Sinne. Dieser zweite Segmentkörper seinerseits überlappt mit seinem zweiten Umfangslängsendabschnitt einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten, zweiten Umfangslängsendabschnitt eines dritten Segmentkörpers, welcher bevorzugt analog zum ersten Segmentkörper ausgebildet ist.In embodiments, the segment body may overlap in the circumferential direction of the rotor in the opposite direction or in the same direction radially. Ie. in the former case, the first segment bodies overlap the second segment bodies at their two circumferential longitudinal end sections, that is to say they are arranged radially "below" (inside) this, or vice versa. In the second case, a first circumferential longitudinal end section of a first segment body initially overlaps a first peripheral longitudinal end section, which is directly adjacent to it in the circumferential direction, of a second segment body in the above sense. This second segment body in turn overlaps with its second circumferential longitudinal end section in the circumferential direction directly adjacent thereto, second circumferential longitudinal end portion of a third segment body, which is preferably formed analogously to the first segment body.
Bei dem Rotor können der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in Umfangsrichtung an einander angreifen oder ineinandergreifen. Ferner können der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in ihren einander betreffenden Umfangsschnittstellen im Wesentlichen analog oder komplementär, oder teilanalog oder teilkomplementär ausgebildet sein. Des Weiteren 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.In the rotor, the first segment body and the second segment body may circumferentially engage with each other or intermesh. Further, the first segment body and the second segment body in their respective relevant Circumferential interfaces essentially analog or complementary, or be designed partially analog or partially complementary. Furthermore, 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.
Bei dem erfindungsgemäßen (Herstellungs-)Verfahren wird in einem ersten Schritt wenigstens ein zweiter (bzw. erster) Segmentkörper wenigstens eines Magnetsegmentpaars in/auf einem Polgehäuse des Rotors befestigt, insbesondere geklebt, wobei in einem zeitlich auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt wenigstens ein erster (bzw. zweiter) Segmentkörper des wenigstens einen Magnetsegmentpaars in/auf dem Polgehäuse befestigt, insbesondere geklebt, wird. – Im ersten Schritt wird der jeweilige zweite Segmentkörper bevorzugt im Wesentlichen radial und im Wesentlichen parallel in Bezug auf das Polgehäuse zubewegt. Im zweiten Schritt wird der jeweilige erste Segmentkörper bevorzugt ebenfalls im Wesentlichen radial und im Wesentlichen parallel in Bezug auf das Polgehäuse zubewegt.In the (manufacturing) method according to the invention, in a first step, at least one second (or first) segment body of at least one pair of magnet segments is fastened in / on a pole housing of the rotor, in particular adhesively bonded, wherein at least one second step follows the first step first (or second) segmental body of the at least one pair of magnetic segments mounted in / on the pole housing, in particular glued, is. - In the first step, the respective second segment body is preferably moved substantially radially and substantially parallel with respect to the pole housing. In the second step, the respective first segment body is preferably also moved substantially radially and substantially parallel with respect to the pole housing.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung können im ersten Schritt sämtliche zweiten Segmentkörper in/auf dem Rotor befestigt werden, was parallel oder sequentiell erfolgen kann. Ferner können im zweiten Schritt ebenfalls sämtliche ersten Segmentkörper in/auf dem Rotor befestigt werden, was wiederum parallel oder sequentiell erfolgen kann. – Hierbei kann der erfindungsgemäß hergestellte Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegmentpaar aufweisen und/oder der erfindungsgemäß hergestellte Rotor kann als ein erfindungsgemäßer Rotor ausgebildet sein.In embodiments of the invention, in the first step, all second segment bodies can be mounted in / on the rotor, which can be parallel or sequential. Furthermore, in the second step, all first segment bodies can likewise be fastened in / on the rotor, which in turn can take place in parallel or sequentially. - Here, the rotor produced according to the invention may comprise at least one magnetic segment pair according to the invention and / or the rotor produced according to the invention may be designed as a rotor according to the invention.
Gemäß der Erfindung erfolgt eine Reduzierung von Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten des Rotors. Dies führt zu einer Erhöhung einer Ausnutzung eines Magnetkreises für den 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 Geräuschverhalten) einer betreffenden Vorrichtung, Einrichtung oder Maschine.According to the invention, there is a reduction of segment gaps between the magnet segments of the rotor. This leads to an increase in utilization of a magnetic circuit for the 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 undesirable internal electrical compensation currents (gyro currents) and / or an improvement in NVH behavior (NVH: noise, vibration, harshness, vibration and noise behavior) device, device or machine concerned.
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
Ergänzend zu den
In einem Magnetsegmentpaar
In einem Montagezustand (siehe die
Hierbei liegen die betreffenden ersten Umfangsschnittstellen
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die jeweiligen Umfangsschnittstellen
Im Folgenden sind eine zweite Umfangsschnittstelle
Die in der
Die in der
Die in der
Die radial innere Axial(teil)fläche
Die in der
Im Montagezustand des Rotors
Die erste und die zweite Umfangsschnittstelle
Im Wesentlichen komplementär dazu sind die erste und die zweite Umfangsschnittstelle
Eine Montage des Rotors
In der zeitlichen Folge werden bevorzugt alle ersten Segmentkörper
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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