DE102015225523A1

DE102015225523A1 - Rotor einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102015225523A1
Application number: DE102015225523.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Koch
Original assignee: EM Motive GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN106899106A

Abstract

Es sind schon Rotoren von elektrischen Maschinen bekannt, mit mehreren, über den Umfang des Rotors angeordneten Aussparungen zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Permanentmagneten, wobei die Aussparungen jeweils zwei parallele Seiten und zwei die parallelen Seiten miteinander verbindende andere Seiten aufweisen, wobei an den anderen Seiten jeweils zwei Einbuchtungen und zwischen den beiden Einbuchtungen jeweils ein Abstützelement zur Fixierung des jeweiligen Permanentmagneten vorgesehen ist. Im Herstellungsprozess werden die zunächst unmagnetisierten Permanentmagnete in den Rotor eingebaut und anschließend mit Hilfe von Magnetisierspulen aufmagnetisiert. In den dem Umfang abgewandten Eckbereichen der Permanentmagnete verlaufen die Feldlinien des Magnetfeldes der Magnetisierspulen nicht geradlinig, sondern gekrümmt, so dass die dem Umfang abgewandten Eckbereiche der Permanentmagnete entweder nicht vollständig aufmagnetisiert werden können oder zur vollständigen Aufmagnetisierung sehr hohe Magnetfelder erforderlich sind. Die durch die Aufmagnetisierung erreichte Sättigung in diesen Eckbereichen der Permanentmagnete ist daher häufig kleiner als 95 Prozent. Bei dem erfindungsgemäßen Rotor können die Permanentmagnete in den dem Umfang abgewandten Eckbereichen stärker aufmagnetisiert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen (7) der Verbindungsseiten (6) der jeweiligen Aussparung (2) jeweils in Richtung der zur jeweiligen Einbuchtung (7) unmittelbar benachbarten Aussparung (2) eingebuchtet sind.

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 aus der DE 10 2010 005 490 A1 bekannt, mit mehreren, über den Umfang des Rotors angeordneten Aussparungen zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Permanentmagneten, wobei die Aussparungen jeweils zwei parallele Seiten und zwei die parallelen Seiten miteinander verbindende andere Seiten aufweisen, wobei an den anderen Seiten jeweils zwei Einbuchtungen und zwischen den beiden Einbuchtungen jeweils ein Abstützelement zur Fixierung des jeweiligen Permanentmagneten vorgesehen ist. Die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen der Verbindungsseiten verlaufen in radialer, vom Umfang abgewandter Richtung. Im Herstellungsprozess werden die zunächst unmagnetisierten Permanentmagnete in den Rotor eingebaut und anschließend mit Hilfe von Magnetisierspulen aufmagnetisiert. In den dem Umfang abgewandten Eckbereichen der Permanentmagnete verlaufen die Feldlinien des Magnetfeldes der Magnetisierspulen nicht geradlinig, sondern gekrümmt, so dass die dem Umfang abgewandten Eckbereiche der Permanentmagnete entweder nicht vollständig aufmagnetisiert werden können oder zur vollständigen Aufmagnetisierung sehr hohe Magnetfelder erforderlich sind. Aufgrund des beschränkten Bauraums zwischen den sogenannten Pollücken der Permanentmagnete ist der Durchmesser des elektrischen Leiters der Magnetisierspulen jedoch beschränkt, so dass der maximale eletrische Strom durch den Leiter und damit auch die Höhe des Magnetfeldes beschränkt ist. Die durch die Aufmagnetisierung erreichte Sättigung in diesen, dem Umfang abgewandten Eckbereichen der Permanentmagnete ist daher häufig kleiner als 95 Prozent.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Permanentmagnete in den dem Umfang abgewandten Eckbereichen stärker als im Stand der Technik aufmagnetisiert werden können, indem die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen der Verbindungsseiten der jeweiligen Aussparung jeweils in Richtung der zur jeweiligen Einbuchtung unmittelbar benachbarten Aussparung eingebuchtet sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Abstützelement jeweils bis an oder bis nahe an den jeweiligen Permanentmagneten vorsteht, da der in der jeweiligen Aussparung angeordnete Permanentmagnet auf diese Weise in Umfangsrichtung in einer vorbestimmten Position gehalten wird.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Abstützelement jeweils stegförmig oder zungenförmig ausgebildet.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die parallelen Seiten der Aussparungen eben ausgeführt sind, da auf diese Weise die Leitung des magnetischen Flusses optimiert wird.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn die in den Aussparungen angeordneten Permanentmagnete jeweils zwei Magnetseiten aufweisen, die jeweils parallel zu einer oder beiden der parallelen Seiten der entsprechenden Aussparung angeordnet sind. Auf diese Weise kann der volle Wirkbetrag des magnetischen Flusses der Permanentmagnete genutzt werden.
Auch vorteilhaft ist, wenn zwischen der jeweiligen Aussparung und dem in der jeweiligen Aussparung angeordneten Permanentmagneten jeweils ein Spalt vorgesehen ist, der mit einem Füllstoff, insbesondere Kunststoff, Klebstoff oder Harz, gefüllt ist. Auf diese Weise werden die Permanentmagnete zuverlässig in den Aussparungen befestigt.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der Rotor aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroblechen gebildet ist, da die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen der Verbindungsseiten auf diese Weise besonders einfach durch entsprechendes Ausstanzen der Elektrobleche hergestellt werden können und Wirbelströme im motorischen und generatorischen Betrieb reduziert werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine und
2 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors, die einen Permanentmagneten und den Verlauf des Magnetfeldes der Magnetisierspule durch diesen Permanentmagneten darstellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine.
Der Rotor 1 der elektrischen Maschine weist mehrere, am Umfang des Rotors 1 angeordnete Aussparungen oder Taschen 2 zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Permanentmagneten 3 auf. Der Rotor 1 ist beispielsweise in bekannter Weise aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroblechen gebildet. Der Rotor 1 ist vorgesehen, mit einem Stator 4 der elektrischen Maschine elektromagnetisch zusammenzuwirken und dadurch angetrieben zu werden. Die Aussparungen 2 des Rotors 1 liegen nahe am Umfang des Rotors 1 und sind über den Umfang des Rotors 1 verteilt angeordnet. Die Aussparungen 2 haben jeweils zwei parallele Seiten 5 und zwei die parallelen Seiten 5 miteinander verbindende Verbindungsseiten 6. Die parallelen Seiten 5 der Aussparungen 2 sind jeweils länger ausgebildet als die Verbindungsseiten. Außerdem sind die parallelen Seiten 5 der Aussparungen 2 beispielsweise eben ausgeführt, haben also keine Wölbung. An den Verbindungsseiten 6 sind jeweils zwei Einbuchtungen 7 und zwischen den beiden Einbuchtungen 7 jeweils ein Abstützelement 8 zur Fixierung des jeweiligen Permanentmagneten 3 vorgesehen. Da sich die beiden Verbindungsseiten 6 gegenüberliegen und jeweils eines der Abstützelemente 8 umfassen, sind die Permanentmagnete 3 jeweils in ihrer Aussparung 2 zwischen zwei Abstützelementen 8 fixiert. Die Abstützelemente 8 stehen bis an oder bis nahe an den jeweiligen Permanentmagneten 3 vor und sind beispielsweise stegförmig oder zungenförmig ausgebildet. Die Permanentmagnete 3 haben jeweils zwei lange Magnetseiten 10, die jeweils parallel zu einer oder beiden der parallelen Seiten 5 der entsprechenden Aussparung 2 angeordnet sind, und jeweils zwei kurze Magnetseiten 10.
Zwischen der jeweiligen Aussparung 2 und dem in der jeweiligen Aussparung 2 angeordneten Permanentmagneten 3 ist jeweils ein Spalt 12 vorgesehen, der mit einem Füllstoff 13, insbesondere Kunststoff, Klebstoff oder Harz, gefüllt ist.
Nach dem Ausführungsbeispiel weisen die parallelen Seiten 5 der Aussparungen in Umfangsrichtung und die Verbindungsseiten 6 in radialer Richtung bezüglich einer Rotorachse 9.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen 7 der Verbindungsseiten 6 der jeweiligen Aussparung 2 jeweils in Richtung der zur jeweiligen Einbuchtung 7 unmittelbar benachbarten Aussparung 2 eingebuchtet sind. Die dem Umfang abgewandten, also radial inneren Einbuchtungen 7 der linken Verbindungsseiten 6 verlaufen also nach links zur unmittelbar benachbarten linken Aussparung 2 und die dem Umfang abgewandten, radial inneren Einbuchtungen 7 der rechten Verbindungsseiten 6 nach rechts zur unmittelbar benachbarten rechten Aussparung 2.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung können die Permanentmagnete 3 in ihren beiden, dem Umfang abgewandten, radial inneren Eckbereichen 15 stärker, insbesondere mit einer Sättigung größer als 95%, aufmagnetisiert werden.
2 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors 1 nach 1, wobei die Teilansicht einen Abschnitt eines der Permanentmagnete 3 und den Verlauf des Magnetfeldes der Magnetisierspule durch diesen Permanentmagneten darstellt.
Die Permanentmagnete 3 werden bei der Herstellung des Rotors 1 unmagnetisiert in die Aussparungen 2 des Rotors 1 eingesetzt und beispielsweise mittels des Füllstoffs 13 befestigt. Anschließend wird zumindest eine, jeweils ein Magnetfeld erzeugende Magnetisierspule 17 in die Nähe der Aussparungen 2 des Rotors 1 gebracht, um die Permanentmagnete 3 aufzumagnetisieren. Die Magnetfeldlinien der jeweiligen Magnetisierspule 17 müssen für eine optimale Magnetisierung der Permanentmagnete geradlinig und in einer Vorzugsrichtung, die senkrecht zur langen Magnetseite 10 der Permanentmagnete 3 verläuft, durch die Permanentmagnete 3 geleitet werden. Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten radial inneren Einbuchtungen 7 der Verbindungsseiten 6 verlaufen die Magnetfeldlinien geradliniger und unter einem kleineren Winkel zur Vorzugsrichtung als im Stand der Technik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010005490 A1 [0001]

Claims

Rotor einer elektrischen Maschine mit mehreren, am Umfang des Rotors (1) angeordneten Aussparungen (2) zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Permanentmagneten (3), wobei die Aussparungen (2) jeweils zwei parallele Seiten (5) und zwei die parallelen Seiten (5) miteinander verbindende Verbindungsseiten (6) aufweisen, wobei an den Verbindungsseiten (6) jeweils zwei Einbuchtungen (7) und zwischen den beiden Einbuchtungen (7) jeweils ein Abstützelement (8) zur Fixierung des jeweiligen Permanentmagneten (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Umfang abgewandten Einbuchtungen (7) der Verbindungsseiten (6) der jeweiligen Aussparung (2) jeweils in Richtung der zur jeweiligen Einbuchtung (7) unmittelbar benachbarten Aussparung (2) eingebuchtet sind.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (8) bis an oder bis nahe an den jeweiligen Permanentmagneten (3) vorsteht.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (8) stegförmig oder zungenförmig ausgebildet ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Seiten (5) der Aussparungen (2) eben ausgeführt sind.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Seiten (5) der Aussparungen (2) jeweils länger ausgebildet sind als die Verbindungsseiten (6).
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) jeweils zwei Magnetseiten (10) aufweisen, die jeweils parallel zu einer oder beiden der parallelen Seiten (5) der entsprechenden Aussparung (2) angeordnet sind.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Aussparung (2) und dem in der jeweiligen Aussparung (2) angeordneten Permanentmagneten (3) jeweils ein Spalt (12) vorgesehen ist, der mit einem Füllstoff (13), insbesondere Kunststoff, Klebstoff oder Harz, gefüllt ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroblechen (14) gebildet ist.