DE102015226133A1

DE102015226133A1 - Permanentmagnet, Rotor mit solch einem Permanentmagneten und Verfahren zur Herstellung solch eines Permanentmagneten

Info

Publication number: DE102015226133A1
Application number: DE102015226133.6A
Authority: DE
Inventors: Gerald Zierer; Jochen Geissler; Gerrit Huelder; Stephan Geise; Peter Bolz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-22
Also published as: WO2017108354A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagneten, einen Rotor mit solch einem Permanentmagneten und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei der erste Abschnitt eine erste Kunststoffmatrix und magnetisches und/oder magnetisierbares Partikelmaterial aufweist, wobei das Partikelmaterial in der ersten Kunststoffmatrix eingebettet ist, wobei der zweite Abschnitt den ersten Abschnitt zumindest abschnittsweise bedeckt und eine Seitenfläche aufweist, wobei die Seitenfläche ausgebildet ist, einen Kanal in der elektrischen Maschine zumindest abschnittweise zu begrenzen, wobei an der Seitenfläche zumindest abschnittweise eine reibungsreduzierende Struktur vorgesehen ist.

Description

Stand der Technik
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Permanentmagneten, einen verbesserten Rotor und einen verbessertes Verfahren zur Herstellung solch eines Permanentmagneten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Permanentmagneten gemäß Patentanspruch 1, mittels eines Rotors gemäß Patentanspruch 5 und eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass ein verbesserter Permanentmagnet für eine elektrische Maschine einer Förderpumpe, insbesondere einer Wasserpumpe, dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Permanentmagnet einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei der erste Abschnitt eine erste Kunststoffmatrix und magnetisches und/oder magnetisierbares Partikelmaterial aufweist, wobei das Partikelmaterial in der ersten Kunststoffmatrix eingebettet ist, wobei der zweite Abschnitt den ersten Abschnitt zumindest abschnittsweise bedeckt und eine Seitenfläche aufweist, wobei die Seitenfläche ausgebildet ist, einen Kanal in der elektrischen Maschine zumindest abschnittweise zu begrenzen, wobei an der Seitenfläche zumindest abschnittweise eine reibungsreduzierende Struktur vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die reibungsreduzierende Struktur als Riblet-Struktur, insbesondere als Haifischhautstruktur oder als Nanostruktur, ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Kunststoffmatrix einen duroplastischen Werkstoff und/oder einen thermoplastischen Werkstoff auf. Alternativ oder zusätzlich weist der zweite Abschnitt eine zweite Kunststoffmatrix auf, wobei die zweite Kunststoffmatrix einen duroplastischen Werkstoff aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Rotor drehbar um eine Drehachse lagerbar und umfasst wenigstens einen oben beschriebenen Permanentmagneten und wenigstens ein Lagerelement. Das Lagerelement ist in axialer Richtung direkt angrenzend an den zweiten Abschnitt angeordnet, wobei das Lagerelement stoffschlüssig mit dem zweiten Abschnitt verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Lagerelement einen sich in axialer Richtung erstreckenden Axialabschnitt und einen sich in radialer Richtung erstreckenden Radialabschnitt auf, wobei der Axialabschnitt radial außenseitig zum Radialabschnitt angeordnet ist, wobei der Axialabschnitt auf einer ersten axialen Seite mit dem Radialabschnitt und auf einer zweiten axialen zur ersten axialen Seite gegenüberliegenden Seite mit dem zweiten Abschnitt des Permanentmagneten verbunden ist, wobei der Axialabschnitt an einer äußeren Umfangsfläche eine Lagerfläche aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Rotor ein Kopplungselement auf, wobei das Kopplungselement einen Wellenabschnitt und einen Kopplungsabschnitt zur Anbindung an eine weitere Komponente umfasst, wobei der Wellenabschnitt mit dem Kopplungsabschnitt verbunden ist, wobei der Radialabschnitt eine Aussparung aufweist, wobei der Wellenabschnitt die Aussparung durchgreift, wobei der Wellenabschnitt in den ersten Abschnitt des Permanentmagneten eingreift und drehmomentschlüssig mit dem ersten Abschnitt verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein weiteres Lagerelement vorgesehen, wobei das weitere Lagerelement einen in axialer Richtung sich erstreckenden weiteren Axialabschnitt und sich in radialer Richtung erstreckenden weiteren Radialabschnitt aufweist, wobei der weitere Axialabschnitt radial außenseitig zum weiteren Radialabschnitt angeordnet ist, wobei axial zwischen dem Axialabschnitt des Lagerelements und dem weiteren Axialabschnitt des weiteren Lagerelements der zweite Abschnitt des Permanentmagneten angeordnet ist, wobei axial zwischen dem Radialabschnitt und dem weiteren Radialabschnitt der erste Abschnitt zumindest teilweise angeordnet ist.
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des Permanentmagneten wird dadurch bereitgestellt, dass wenigstens ein Spritzgusswerkzeug mit einer ersten Kavität und wenigstens einer zweiten Kavität bereitgestellt wird, wobei in die erste Kavität zur Ausbildung des ersten Abschnitts die erste Kunststoffmatrix und das magnetische und/oder magnetisierbare Partikelmaterial eingebracht werden, wobei ein vordefiniertes Magnetfeld zumindest zur Ausrichtung zumindest eines Teils des Partikelmaterials entlang von Magnetfeldlinien des Magnetfelds angelegt wird, wobei nach zumindest einer teilweisen Aushärtung der ersten Kunststoffmatrix in eine zweite Kavität eine zweite Kunststoffmatrix zur Ausbildung des zweiten Abschnitts eingebracht wird und die reibungsreduzierende Struktur geformt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird in das Spritzgusswerkzeug zur räumlichen Begrenzung der ersten Kavität und der zweiten Kavität vor Einbringen der ersten Kunststoffmatrix und des Partikelmaterials wenigstens ein Lagerelement eingelegt.
In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens ein Einsatz des Spritzgusswerkzeugs zur Begrenzung der ersten Kavität entfernt, sodass das Spritzgusswerkzeug und der erste Abschnitt des Permanentmagneten eine dritte Kavität begrenzen, wobei in die dritte Kavität ein Material zur Ausbildung des Kupplungselements eingebracht wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung eines Rotors gemäß einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Maschine;
2 einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Explosionsdarstellung;
3 eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A in abgewickelter Darstellung durch einen Permanentmagneten der elektrischen Maschine;
4 einen Ausschnitt einer Seitenansicht auf den in den 1 bis 4 gezeigten Rotor;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors;
6 einen Längsschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors nach einem ersten Verfahrensschritt;
7 einen Längsschnitt durch das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors während eines dritten Verfahrensschritts;
8 einen Querschnitt durch das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors während eines vierten Verfahrensschritts;
9 bis 10 jeweils einen Ausschnitt einer Seitenansicht jeweils einer Variante des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors;
11 eine Schnittansichtung durch einen Rotor gemäß einer zweiten Ausführungsform;
12 eine Schnittansicht durch einen Rotor gemäß einer dritten Ausführungsform;
13 eine Schnittansicht durch einen Rotor gemäß einer vierten Ausführungsform;
14 eine Schnittansicht durch einen Rotor gemäß einer fünften Ausführungsform;
15 einen Längsschnitt durch einen Rotor gemäß einer fünften Ausführungsform;
16 eine Seitenansicht auf den in 15 gezeigten Rotor;
17 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors;
18 eine Schnittansichtung durch ein erstes Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors nach einem ersten Verfahrensschritt;
19 eine Schnittansichtung durch ein zweites Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors nach einem dritten Verfahrensschritt;
20 eine Schnittansichtung durch das zweite Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors nach einem fünften Verfahrensschritt; und
21 eine Schnittansichtung durch das erste Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors nach einem siebten Verfahrensschritt.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Rotors 10 einer elektrischen Maschine für eine Förderpumpe, insbesondere eine Wasserpumpe oder eine Benzinpumpe. Der Rotor 10 ist in der elektrischen Maschine drehbar um eine Drehachse 15 lagerbar. Der Rotor 10 weist ein erstes Lagerelement 20, wenigstens einen Permanentmagneten 25, vorzugsweise ein zweites Lagerelement 30 und vorzugsweise ein Kopplungselement 35 auf. Das Kopplungselement 35 weistvorzugsweise einen Wellenabschnitt 40 auf. Der Wellenabschnitt 40 ist parallel zur Drehachse 15 ausgerichtet. Axial zwischen dem ersten Lagerelement 20 und dem zweiten Lagerelement 30 ist der Permanentmagnet 25 radial außenseitig zum Wellenabschnitt 40 angeordnet.
Der Permanentmagnet 25 weist einen ersten Abschnitt 45 und einen radial außenseitig zum ersten Abschnitt 45 angeordneten zweiten Abschnitt 50 auf. Der zweite Abschnitt 50 bedeckt den ersten Abschnitt 45 radial außenseitig. An den jeweiligen axialen Stirnseiten ist der erste Abschnitt 45 durch das erste Lagerelement 20 und das zweite Lagerelement 30 bedeckt. Radial innenseitig wird der erste Abschnitt 45 durch den Wellenabschnitt 40 des Kopplungselements 35 bedeckt, sodass der erste Abschnitt 45 keine Kontaktfläche zu seiner Umgebung aufweist.
Der erste Abschnitt 45 und der zweite Abschnitt 50 sind beispielhaft hohlzylindrisch ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der erste Abschnitt 45 und/oder der zweite Abschnitt 50 eine andere geometrische Struktur aufweisen. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn die geometrische Ausgestaltung einer inneren Umfangfläche 70 des zweiten Abschnitts 50 korrespondierend zu einer äußeren Umfangfläche 75 des ersten Abschnitts 45 gewählt ist. Die äußere Umfangfläche 55 des zweiten Abschnitts 50 kann dabei unabhängig zu der geometrischen Form der inneren Umfangfläche 70 des zweiten Abschnitts 50 und/oder der äußeren Umfangfläche 75 des ersten Abschnitts 45 ausgestaltet sein.
An einer als Seitenfläche ausgebildeten äußeren Umfangfläche 55 des zweiten Abschnitts 50 weist der zweite Abschnitt 50 eine reibungsreduzierende Struktur 56 auf. Die reibungsreduzierende Struktur 56 kann beispielhaft als Riblet-Struktur, insbesondere als Haifischhautstruktur oder als Nanostruktur, ausgebildet sein. Die äußere Umfangfläche 55 begrenzt in montiertem Zustand der elektrischen Maschine einen Kanal 60 (strichliert in 1 dargestellt), wobei in dem Kanal 60 ein Fluid 65, vorzugsweise eine Flüssigkeit, angeordnet ist, wobei mittels der reibungsreduzierenden Struktur 56 eine Reibung zwischen dem Fluid 65 und der äußeren Umfangfläche 55 reduziert wird. Dadurch ist eine innere Reibung der elektrischen Maschine reduziert und die elektrische Maschine weist einen hohen Wirkungsgrad auf.
Der erste Abschnitt 45 weist eine erste Kunststoffmatrix 80 und magnetisches und/oder magnetisierbares Partikelmaterial 85 auf. Von besonderem Vorteil ist, wenn die erste Kunststoffmatrix 80 einen duroplastischen Werkstoff und/oder einen thermoplastischen Werkstoff aufweist. Die erste Kunststoffmatrix 80 kann dabei wenigstens einen der folgenden Werkstoffe aufweisen: duroplastischen Kunststoff, Bulk Molding Compound (BMC), Epoxidharz (EP), Phenol-Formmasse (PF).
Das Partikelmaterial 85 ist in der ersten Kunststoffmatrix 80 eingebettet. Ist das Partikelmaterial 85 zumindest teilweise magnetisiert, stellt das Partikelmaterial 85 auf Grundlage der Magnetisierung ein vordefiniertes erstes Magnetfeld 90 bereit.
Der zweite Abschnitt 50 weist eine zweite Kunststoffmatrix 95 auf. Die zweite Kunststoffmatrix 95 weist vorzugsweise einen duroplastischen Werkstoff auf. Besonders von Vorteil ist, wenn die zweite Kunststoffmatrix 95 mittels eines Einkomponentenwerkstoffs hergestellt wird. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die zweite Kunststoffmatrix 95 andersartig ausgebildet ist. Von besonderem Vorteil ist, wenn die erste Kunststoffmatrix 80 und die zweite Kunststoffmatrix 95 einen identischen Werkstoff aufweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung zwischen der äußeren Umfangfläche 75 des ersten Abschnitts 45 mit der inneren Umfangfläche 70 des zweiten Abschnitts 50 gewährleistet wird.
Durch das Bedecken des ersten Abschnitts 45 des Permanentmagneten 25 durch den zweiten Abschnitt 50 hin zum Kanal 60 wird eine mögliche Korrosion des Partikelmaterials 85 vermieden. Dadurch kann eine besonders korrosionsfeste elektrische Maschine, insbesondere eine besonders korrosionsstabile Förderpumpe mit der elektrischen Maschine, bereitgestellt werden.
2 zeigt einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Explosionsdarstellung. Die reibungsreduzierende Struktur 56 ist als Riblet-Struktur, vorzugsweise als Haifischhautstruktur ausgebildet und weist vorteilhafterweise in regelmäßigem Abstand auf der äußeren Umfangfläche 55 des zweiten Abschnitts 50 hervorragende Ausbuchtungen 105 auf, die vorzugsweise parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids 65 im Kanal 60 angeordnet sind.
3 zeigt eine Schnittansicht entlang einer in 2 gezeigten Schnittebene A-A in abgewickelter Darstellung durch den Permanentmagneten 25. Dabei sind die Ausbuchtungen 105 vorteilhafterweise in regelmäßigem Abstand zueinander angeordnet und sind vorteilhafterweise in radialer Richtung gleich hoch ausgebildet.
4 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht auf den in 1 bis 3 gezeigten Rotor 10. Dabei sind die Ausbuchtungen 105 vorteilhafterweise parallel verlaufend zur Drehachse 15 angeordnet.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in den 1 bis 5 gezeigten Rotors 10. 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug 200 zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors 10 während und nach einem ersten Verfahrensschritt 150. 7 zeigt einen Längsschnitt durch das Spritzgusswerkzeug 200 zur Herstellung des in den 1 bis 5 gezeigten Rotors 10 während eines dritten Verfahrensschritts 160. 8 zeigt einen Querschnitt durch das Spritzgusswerkzeug 200 zur Herstellung des in den 1 bis 5 gezeigten Rotors 10 während eines vierten Verfahrensschritts 165.
Das Spritzgusswerkzeug 200 weist vorteilhafterweise einen ersten Formeinsatz 205, einen zweiten Formeinsatz 210, einen dritten Formeinsatz 215, einen vierten Formeinsatz 220, vorzugsweise eine Magnetisierungseinrichtung 225 und vorzugsweise eine Temperiereinrichtung 230 auf.
Der erste Formeinsatz 205 und der zweite Formeinsatz 210 sind beispielhaft in 8 seitlich, bzw. in den 6 und 7 senkrecht zur Zeichenebene bewegbar ausgebildet. Der dritte Formeinsatz 215 ist beispielhaft axial bezogen auf die Drehrichtung des herzustellenden Rotors 10 verschiebbar. Der dritte Formeinsatz 215 weist vorteilhafterweise einen topfförmig zu einer Stirnseite des ersten Formeinsatzes 205 offenen Topfabschnitt 235 auf. Der Topfabschnitt 235 weist eine an einer inneren Umfangfläche des Topfabschnitts 235 angeordnete erste Gussfläche 240 auf. Die erste Gussfläche 240 ist dabei beispielsweise zylinderförmig um die Drehachse 15 des herzustellenden Rotors 10 verlaufend angeordnet. Ein Grund 245 des Topfabschnitts 235 ist beispielhaft senkrecht zur Drehachse 15 des mittels des Spritzgusswerkzeugs 200 herzustellenden Rotors 10 ausgerichtet.
Axial angrenzend an den Grund 245 ist radial innenseitig zum Topfabschnitt 235 der vierte Formeinsatz 220 angeordnet. Der vierte Formeinsatz 220 weist einen Einsatzabschnitt 250 und einen Kernabschnitt 255 auf. Der Kernabschnitt 255 ist in radialer Richtung schmaler ausgebildet als der Einsatzabschnitt 250 und an einem Ende mit einer ersten Stirnseite des Einsatzabschnitts 250 verbunden. Der Einsatzabschnitt 250 weist im Wesentlichen eine innere Breite des Topfabschnitts 235 auf. Der Einsatzabschnitt 250 liegt an einer zweiten Stirnseite am Grund 245 an. An der ersten Stirnseite weist der Einsatzabschnitt 250 eine beispielhaft senkrecht zur Drehachse 15 angeordnete zweite Gussfläche 260 auf. Die zweite Gussfläche 260 erstreckt sich beispielhaft senkrecht zur Drehachse 15. Selbstverständlich ist auch eine andere Ausrichtung der zweiten Gussfläche 260 denkbar.
Der Kernabschnitt 255 dient zur hohlzylindrischen Ausgestaltung des Rotors 10. Der Kernabschnitt 255 weist an einer äußeren Umfangfläche eine dritte Gussfläche 265 auf. Die dritte Gussfläche 265 ist axial überlappend zu der ersten Gussfläche 240 und radial innenseitig zur ersten Gussfläche 240 angeordnet. Dabei wird unter einer axialen Überlappung verstanden, dass, wenn wenigstens zwei Komponenten, beispielsweise die erste Gussfläche 240 und die dritte Gussfläche 265, in radialer Richtung in eine Ebene, in der die Drehachse 15 angeordnet ist, projiziert werden, diese sich in der Ebene überlappen.
Ferner weist das Spritzgusswerkzeug 200 auf einer zum Einsatzabschnitt 250 axial gegenüberliegenden Seite, axial benachbart zum Kernabschnitt 255, einen ersten Einspritzkanal 270 auf. Der erste Einspritzkanal 270 wird dabei durch den ersten Formeinsatz 205 und den zweite Formeinsatz 210 räumlich begrenzt. Der erste Einspritzkanal 270 kann dabei mit einer ersten Einspritzeinheit fluidisch verbunden sein.
Ferner kann zusätzlich im ersten und/oder zweiten Formeinsatz 205, 210 die Temperiereinrichtung 230 vorgesehen sein. Die Temperiereinrichtung 230 kann beispielsweise als Heizpatrone ausgebildet sein und dient dazu, das Spritzgusswerkzeug 200 auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Zusätzlich oder alternativ ist auch denkbar, dass die Temperiereinrichtung 230 wenigstens einen im Spritzgusswerkzeug 200 angeordneten Kanal aufweist, wobei in dem Kanal ein Wärmeträgermedium angeordnet ist, das zur Erwärmung oder Kühlung des Spritzgusswerkzeugs 200 dient. Auf diese Weise kann das Spritzgusswerkzeug 200 auf einer vordefinierten Temperatur gehalten werden.
Auf einer zur zweiten Gussfläche 260 axial gegenüberliegenden Stirnseite weisen der erste und zweite Formeinsatz 205, 210 radial angrenzend an eine Mündung des ersten Einspritzkanals 270 eine vierte Gussfläche 275 auf. Die erste bis vierte Gussfläche 240, 260, 265, 275 begrenzen eine erste Kavität 280, die im Wesentlichen beispielhaft hohlzylindrisch ausgebildet ist.
Zur fluidischen Abdichtung der ersten Kavität 280 kann beispielhaft zwischen dem Topfabschnitt 235 und dem Einsatzabschnitt 250 axial angrenzend an die erste Kavität 280 ein erstes Dichtelement 285 radial innenseitig zur ersten Gussfläche 240 angeordnet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann radial außenseitig zum Topfabschnitt 235 ein zweites Dichtelement 286 vorgesehen sein. Das zweite Dichtelement 286 liegt dabei radial außenseitig an dem Topfabschnitt 235 an.
In der Ausführungsform ist beispielhaft die Magnetisierungseinrichtung 225 radial außenseitig zum zweiten und dritten Formeinsatz 210, 215 angeordnet.
Beispielhaft ist die Magnetisierungseinrichtung 225 axial überlappend mit der ersten Kavität 280 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Magnetisierungseinrichtung 225 axial versetzt zu der ersten Kavität 280 angeordnet ist.
Die Magnetisierungseinrichtung 225 kann beispielsweise eine oder mehrere Spulen aufweisen, die mittels einer Stromquelle versorgt werden und ein elektromagnetisches Feld bereitstellen. Alternativ ist auch denkbar, dass die Magnetisierungseinrichtung wenigstens einen hochkoerzitiven Magneten umfasst.
Axial angrenzend an die Magnetisierungseinrichtung 225 ist beispielhaft im ersten Formeinsatz 205 ist ein zweiter Einspritzkanal 290 vorgesehen. Der zweite Einspritzkanal 290 ist fluidisch durch den dritten Formeinsatz von der ersten Kavität 280 getrennt und mit einer zweiten Einspritzeinheit fluidisch verbindbar.
Radial innenseitig zum ersten und zweiten Formeinsatz 205, 210 und axial überlappend zu der ersten Kavität 280 ist eine Hülse 295 des Spritzgusswerkzeugs 200 vorgesehen. Die Hülse 295 kann mehrteilig korrespondierend zur Ausgestaltung des ersten und zweiten Formeinsatzes 205, 210 ausgebildet sein.
An einer inneren Umfangfläche weist die Hülse 295 eine fünfte Gussfläche 291 auf. An der fünften Gussfläche 291 kann eine Negativform der reibungsreduzierenden Struktur vorgesehen sein. Die Hülse 295 kann dabei wechselbar ausgebildet sein, sodass die Hülse 295 vorzugsweise formschlüssig mit dem ersten und/oder zweiten Formeinsatz 205, 210 verbunden ist. Dabei erstreckt sich vorzugsweise die Hülse 295 in axialer Richtung zwischen der zweiten Gussfläche 260 und der vierten Gussfläche 275. Alternativ ist auch denkbar, dass an einer inneren Umfangfläche des ersten und/oder zweiten Formeinsatzes 205, 210 die fünfte Gussfläche 291 vorgesehen ist.
Zur Herstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors 10 wird in im ersten Verfahrensschritt über den ersten Einspritzkanal 270 das magnetisierbare Partikelmaterial 85 sowie die flüssige erste Kunststoffmatrix 80 über den ersten Einspritzkanal 270 aus der ersten Einspritzeinheit in die erste Kavität 280 gepresst. Vorteilhafterweise wird zeitgleich mit Beginn des Einspritzens die Magnetisierungseinrichtung 225 aktiviert. In aktiviertem Zustand stellt die Magnetisierungseinrichtung 225 ein vordefiniertes zweites Magnetfeld 292 bereit. Das vordefinierte zweite Magnetfeld 292 durchdringt zumindest teilweise die erste Kavität 280, wobei sich das Partikelmaterial 85 entlang von Magnetfeldlinien des vordefinierten zweiten Magnetfelds 292 ausrichtet und das Partikelmaterial 85 magnetisiert wird. Das vordefinierte zweite Magnetfeld 292 wird vorzugsweise zeitlich zumindest so lange aufrechterhalten, bis zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, die erste Kunststoffmatrix 80 ausgehärtet ist.
In der Ausführungsform verlaufen zumindest ein Teil der Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfelds 292 im Wesentlichen parallel im Bereich der ersten Kavität 280 zur Drehachse 15. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das zweite Magnetfeld 292 schräg zu der Drehachse 15 verlaufend angeordnet ist. Selbstverständlich sind auch weitere Anpassungen beispielsweise durch die geometrische Ausrichtung der Magnetisierungseinrichtung 225 und/oder einer entsprechend korrespondierend konstruktiven Ausgestaltung der Magnetisierungseinrichtung 225 dahingehend denkbar, dass mittels des von der Magnetisierungseinrichtung 225 bereitgestellten zweites Magnetfelds 292 das Partikelmaterial 85 derart orientiert wird, dass das aufmagnetisierte Partikelmaterial 85 das erstes Magnetfeld 90 hinsichtlich Leistung oder Rastmoment/Geräuschentwicklung optimal bereitstellt. Dadurch wird eine beispielweise gezielte Anpassung eines Pol-Übergangs zwischen den einzelnen Polen des Permanentmagneten 25 ermöglicht.
In einem zweiten Verfahrensschritt 155 wird vorzugsweise nach vollständigem Aushärten der ersten Kunststoffmatrix 80 der dritte Formeinsatz 215 in axialer Richtung in eine von der ersten Kavität 280 abgewandte Richtung verschoben, sodass der Topfabschnitt 235 nicht mehr radial außenseitig die erste Kavität 280 begrenzt. Die Verschiebung erfolgt so weit, dass mit einer zur ersten Kavität 280 zugewandten Stirnfläche 300 der Topfabschnitt 235 in einer gemeinsamen Ebene mit der zweiten Gussfläche 260 angeordnet ist. Ferner kann im zweiten Verfahrensschritt 155 die Magnetisierungseinrichtung 225 deaktiviert werden.
Nach dem zweiten Verfahrensschritt 155 wird eine zweite Kavität 305 in radialer Richtung durch die äußere Umfangfläche 75 des ersten Abschnitts 45 und die fünfte Gussfläche 291 begrenzt. In axialer Richtung wird die zweite Kavität 305 durch die Stirnfläche 300 und das erste und zweite Formeinsatz 205, 210 begrenzt. Die zweite Kavität 305 ist fluidisch über den zweiten Einspritzkanal 290 mit einer zweiten Einspritzeinheit verbunden.
Über den zweiten Einspritzkanal 290 wird im dritten Verfahrensschritt 160 die zweite Kunststoffmatrix 95 in flüssigem Zustand in die zweite Kavität 305 gepresst. Dabei stellen das erste und zweite Dichtelement 285, 286 sicher, dass die zweite Kunststoffmatrix 95 nicht zwischen dem Topfabschnitt 235 und dem ersten und/oder zweiten Formeinsatz 205, 210 eindringt und beim Aushärten eine Verschiebbarkeit des dritten Formeinsatzes 215 blockiert.
In einem vierten Verfahrensschritt 165 werden der erste und zweite Formeinsatz 205, 210 quer zur Drehachse 15 von dem herzustellenden Rotor 10 entfernt.
In einem fünften Verfahrensschritt 170 werden die am Rotor 10 verbliebenen Reste von Partikelmaterial 85 und Kunststoffmatrix 80, 95, die in den Einspritzkanälen 270, 290 ausgehärtet sind, entfernt.
Die oben beschriebene Ausgestaltung des Rotors 10 und das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung des Rotors 10 hat den Vorteil, dass das Partikelmaterial 85 vor Korrosion geschützt ist, sodass der Permanentmagnet 25 und entsprechend auch der Rotor 10 in vielen unterschiedlichen, insbesondere korrosiven, Umgebungen eingesetzt werden kann.
Ferner wird sichergestellt, dass durch eine Werkstoffgleichheit der ersten Kunststoffmatrix 80 und der zweiten Kunststoffmatrix 95 eine gute Adhäsion des zweiten Abschnitts 50 auf den ersten Abschnitt 45 sichergestellt wird und ein Risiko von Rissbildung in dem zweiten Abschnitt, insbesondere durch Umwelteinflüsse, reduziert wird.
Besonders von Vorteil ist hierbei, wenn vor dem Einspritzen der ersten Kunststoffmatrix 80 das Spritzgusswerkzeug 200 mittels der Temperiereinrichtung 230 erwärmt wird, sodass die Kunststoffmatrix 80, 95 besonders niederviskos ist und somit auch besonders dünnwandige Bereiche des Rotors 10 schnell und zuverlässig mit der Kunststoffmatrix 80, 95 verfüllt werden können. Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die Temperiereinrichtung 230 das Spritzgusswerkzeug 200 auf eine Temperatur erhitzt, die einen Wert aufweist, der in einem Bereich von 130°C bis 180°C liegt.
Ferner wird durch das Erwärmen des Spritzgusswerkzeugs 200 durch die Temperiereinrichtung 230 sichergestellt, dass die reibungsreduzierende Struktur 56 besonders gut von der fünften Gussfläche 291 abgeformt werden kann.
Neben der Abdichtung durch die Dichtelemente 285, 286 vermeiden die Dichtelemente 285, 286 eine Gratbildung am Rotor 10 zwischen dem ersten Abschnitt 45 und dem zweiten Abschnitt 50. Das Dichtelement 285, 186 weist vorzugsweise ein einen elastischen Werkstoff und/oder ein spritzgießbares Polytetrafluid und/oder Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) auf. Diese Werkstoffe eignen sich insbesondere bei einer Erwärmung des Spritzgusswerkzeugs 200 auf den oben genannten Temperaturbereich, da in dem Temperaturbereich zwischen 130°C und 180°C das Dichtelement 285, 286 sich besonders weit in radialer Richtung ausdehnen kann und besonders elastisch ist, sodass ein Spalt zwischen dem Topfabschnitt 235 und dem ersten und/oder zweiten Formeinsatz 205, 210 vermieden wird. Gleichzeitig verhindert das Dichtelement 285, 286 eine Anhaftung der Kunststoffmatrix 80, 95.
Alternativ ist auch denkbar, dass die Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 bei Verzicht auf die Hülse 295 an dem ersten und/oder zweiten Formeinsatz 205, 210 vorgesehen ist und beispielsweise mittels einer Mikrozerspanung in den erste und/oder zweite Formeinsatz 205, 210 eingebracht wird.
Besonders von Vorteil ist durch die Verwendung der Hülse 295, dass die fünfte Gussfläche 291 mit der Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 besonders kostengünstig, beispielsweise aus einem ebenen Metallblech, gefertigt werden kann, wobei die Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 auf das ebene Metallblech aufgebracht wird und die jeweiligen Enden des Metallblechs anschließend zu der Hülse geformt werden. Ferner wird die Hülse 295 vorzugsweise aus einem ferritischen Werkstoff gefertigt, sodass die Hülse 295 in dem Spritzgusswerkzeug 200 durch das zweite Magnetfeld 292 der Magnetisierungseinrichtung 225 fixiert wird. Das Vorsehen der Hülse 295 hat den weiteren Vorteil, dass nach Verschleiß der Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 die Hülse 295 besonders einfach ausgetauscht werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch denkbar ist, dass im fünften Verfahrensschritt 170 der Rotor 10 zusammen mit der Hülse 295 entnommen wird und die Hülse 295 separat in einem sechsten Verfahrensschritt 175 von dem Rotor 10 getrennt wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Kunststoffmatrix 80, 95 eine besonders geringe Schwindung aufweist.
Ferner ist von Vorteil, dass die vollständige Aufmagnetisierung des Partikelmaterials während des Spritzgussprozesses bereits im Spritzgusswerkzeug 200 erfolgt und so auf einen weiteren Magnetisierungsschritt außerhalb des Spritzgusswerkzeugs 200 verzichtet werden kann und somit der Rotor 10 besonders kostengünstig und schnell hergestellt werden kann.
9 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht einer Variante des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors 10. Der Rotor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 1 bis 4 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Abweichend dazu sind die Ausbuchtungen 105 der reibungsreduzierenden Struktur 56 in Umfangsrichtung verlaufend, also senkrecht zur Drehachse 15 angeordnet.
10 zeigt eine Seitenansicht auf eine weitere Variante des in den 1 bis 4 gezeigten Rotors 10. Abweichend zu dem in den 1 bis 4 gezeigten Rotor 10 ist die Ausbuchtung 105 der reibungsreduzierenden Struktur 56 schräg zur Drehachse 15 verlaufend angeordnet.
11 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotor 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Rotor 10 ist ähnlich zu dem in den 1 bis 4 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist der Rotor 10 zusätzlich einen dritten Abschnitt 350 auf, der in radialer Richtung zwischen dem ersten Abschnitt 45 und dem Wellenabschnitt 40 angeordnet ist. Der dritte Abschnitt ist als Magnetträger ausgebildet und weist vorzugsweise einen duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff als Werkstoff auf. Der dritte Abschnitt 350 weist in der Ausführungsform im Querschnitt beispielhaft eine hohlzylindrische Ausgestaltung auf. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass insbesondere eine äußere Umfangfläche 355 des dritten Abschnitts 350 eine andersartig ausgebildete geometrische Ausgestaltung aufweist. Der dritte Abschnitt 350 dient dazu, dass der erste Abschnitt 45 radial besonders weit außen angeordnet werden kann und der Materialaufwand für das Partikelmaterial 85 niedrig gehalten werden kann.
In der Ausführungsform ist die Magnetisierungseinrichtung 225 beispielhaft so ausgebildet, dass die Magnetisierungseinrichtung 225 ein vierpoliges, gemäß einem Halbach-Feld ausgebildetes zweites Magnetfeld 292 bereitstellt. Das erste Magnetfeld 90 durchdringt dabei den ersten und zweiten Abschnitt 45, 50.
12 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotor 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Rotor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 11 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Abweichend dazu stellt die Magnetisierungseinrichtung 225 vorzugsweise ein zweites Magnetfeld 292 gemäß eines achtpoligen Halbach-Felds bereit, sodass durch das achtpolige Halbach-Feld entsprechend auch das Partikelmaterial 85 durch die Magnetisierungseinrichtung 225 aufmagnetisiert wird und der Rotor 10 entsprechend ebenso achtpolig ausgebildet ist.
13 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotor 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Rotor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 12 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Abweichend dazu ist die äußere Umfangfläche 355 des dritten Abschnitts 350 und eine innere Umfangsfläche 356 des ersten Abschnitts 45 polygonförmig ausgebildet. Dadurch kann ein verbesserter Formschluss zu dem radial außen zum dritten Abschnitt 350 angeordneten ersten Abschnitt 45 bereitgestellt werden, sodass ein besonders hohes Drehmoment zwischen dem dritten Abschnitt 350 und dem ersten Abschnitt 45 übertragbar ist.
14 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotor 10 gemäß einer fünften Ausführungsform. Der Rotor 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 13 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist der dritte Abschnitt 350 eine weitere Ausbuchtung 360 auf. Die weitere Ausbuchtung 360 verjüngt sich radial nach außen hin. Insbesondere weist beispielhaft die weitere Ausbuchtung 360 einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Die weitere Ausbuchtung 360 ist dabei in Bereichen des ersten Magnetfelds 90 angeordnet, in denen nur eine geringe Magnetisierung des Partikelmaterials 85 erfolgt, sodass zum einen ein Volumen des Partikelmaterials gegenüber 13 weiter reduziert werden kann und zum anderen ein verbesserter Formschluss zwischen dem ersten Abschnitt 45 und dem dritten Abschnitt 350 zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Abschnitt 45 und dem dritten Abschnitt 350 bereitgestellt werden kann.
15 zeigt einen Längsschnitt durch einen Rotor 10 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Der Rotor 10 ist ähnlich zu dem in den 1 bis 4 gezeigten Rotor 10 ausgebildet. Das erste Lagerelement 20 weist einen ersten Radialabschnitt 400 und einen ersten Axialabschnitt 405 auf. Eine erste Lagerfläche 410 des ersten Lagerelements 20 ist radial außenseitig an einer äußeren Umfangfläche des ersten Lagerelements 20 angeordnet. Der erste Radialabschnitt 400 weist eine erste Aussparung 415 auf. Die erste Aussparung 415 wird durch den ersten Abschnitt 45 und den Wellenabschnitt 40 in axialer Richtung durchgriffen. Dabei ist beispielhaft die erste Aussparung 415 konisch ausgebildet und verjüngt sich hin zum ersten Abschnitt 45. Die äußere Umfangfläche 55 des zweiten Abschnitts 50 weist hierbei beispielhaft einen geringeren Durchmesser auf als die erste Lagerfläche 410.
Das zweite Lagerelement 30 ist spiegelsymmetrisch beispielhaft zu dem ersten Lagerelement 20 ausgebildet und weist einen sich in axialer Richtung, vorzugsweise parallel zur Drehachse 15, erstreckenden zweiten Axialabschnitt 420 und einen zweiten, sich vorzugsweise senkrecht zur Drehachse 15 erstreckenden zweiten Radialabschnitt 425 auf. Radial außenseitig ist der zweite Radialabschnitt 425 mit dem zweiten Axialabschnitt 420 verbunden. Der zweite Axialabschnitt 420 erstreckt sich axial in Richtung zu dem ersten Lagerelement 20. Radial innenseitig weist der zweite Radialabschnitt 425 eine zweite Aussparung 430 auf. Die zweite Aussparung 430 wird durch einen Kopplungsabschnitt 435 des Kopplungselements 35 durchgriffen. Der Kopplungsabschnitt 435 ist dabei an einem Längsende mit dem Wellenabschnitt 40 drehmomentschlüssig verbunden. Axial ist der Kopplungsabschnitt 435 mit einem ersten Bereich 440 zwischen dem zweiten Radialabschnitt 425 und dem ersten Abschnitt 45 verbunden. Der erste Bereich 440 ist radial innenseitig zum zweiten Axialabschnitt 420 angeordnet.
Ein zweiter Bereich 445 des Kopplungsabschnitts 435 durchgreift die zweite Aussparung 430 und weist auf einem dem Wellenabschnitt 40 gegenüberliegenden Längsende eine Anschlussgeometrie 450 zur formschlüssigen Verbindung des Kopplungselements 35 mit einer weiteren Komponente, beispielsweise mit einem Förderrad der Förderpumpe, auf.
Radial an einer äußeren Umfangfläche des zweiten Axialabschnitts 420 ist eine zweite Lagerfläche 426 angeordnet. Die zweite Lagerfläche 426 und die erste Lagerfläche 410 weisen einen größeren Durchmesser auf als die äußere Umfangfläche 55 des zweiten Abschnitts 50. Ferner sind beispielhaft die erste Lagerfläche 410 und die zweite Lagerfläche 426 auf einer gemeinsamen Kreisbahn um die Drehachse 15 geführt. Axial zwischen dem ersten Axialabschnitt 405 und dem zweiten Axialabschnitt 420 ist der zweite Abschnitt 50 angeordnet. Dabei ist radial außenseitig der erste Axialabschnitt 405 zu dem ersten Abschnitt 45 angeordnet, während hingegen der zweite Axialabschnitt 420 radial außenseitig zum ersten Bereich 440 des Kopplungsabschnitts 435 angeordnet ist. Dabei sind beispielhaft die äußere Umfangfläche 75 des ersten Abschnitts und eine äußere Umfangfläche 460 des ersten Bereichs 440 des Kopplungsabschnitts 435 auf einer gemeinsamen Kreisbahn um die Drehachse 15 geführt.
16 zeigt eine Seitenansicht auf den in 15 gezeigten Rotor 10. Die Lagerfläche 410, 426 weist beispielhaft eine in regelmäßigem Abstand in Umfangsrichtung angeordnete Längsnut 465 auf. Die Längsnut 465 sorgt für eine zuverlässige Umströmung der Lagerfläche 410, 426 mit dem Fluid.
17 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors 10. 18 zeigt eine Schnittansicht durch ein erstes Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors 10 nach einem ersten Verfahrensschritt 500. 19 zeigt eine Schnittansicht durch ein zweites Spritzgusswerkzeug 605 zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors 10 nach einem dritten Verfahrensschritt 510. 20 zeigt eine Schnittansicht durch das zweite Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors 10 nach einem fünften Verfahrensschritt 520. 21 zeigt eine Schnittansicht durch das erste Spritzgusswerkzeug 600 zur Herstellung des in den 15 und 16 gezeigten Rotors 10 nach einem siebten Verfahrensschritt 530.
Das Verfahren zur Herstellung des Rotors 10 ist ähnlich zu dem in 5 beschriebenen Herstellungsverfahren. Insbesondere ist hierbei das zweite Spritzgusswerkzeug 605 ähnlich zu dem in den 6 bis 8 gezeigten Spritzgusswerkzeug 200 aufgebaut.
Das erste Spritzgusswerkzeug 600 weist eine Gesamtkavität 610 auf. Im ersten Verfahrensschritt 500 ist in der Gesamtkavität 610 ein Einsatz 615 angeordnet, wobei der Einsatz 615 die Gesamtkavität 610 auf eine Lagerelementkavität 620 reduziert.
Im ersten Verfahrensschritt 500 wird über einen Einlass 625 des ersten Spritzgusswerkzeugs 600 ein erster Werkstoff, vorzugsweise ein duroplastischer Kunststoff und/oder gegebenenfalls Sintermaterial, zur Herstellung des Lagerelements 20, 30 in die Lagerelementkavität 620 eingespritzt.
In einem zweiten Verfahrensschritt 505 wird nach Aushärten des Werkstoffes das Lagerelement 20, 30 aus der Lagerelementkavität 620 entnommen. Ferner wird im zweiten Verfahrensschritt 505 der Einsatz 615 aus der Gesamtkavität 610 des ersten Spritzgusswerkzeugs 600 entnommen.
In einem dritten Verfahrensschritt 510 wird das erste Lagerelement 20 in das zweite Spritzgusswerkzeug 605 eingelegt. Dabei wird der dritte Formeinsatz 215 mit der Stirnfläche 300 in Berührkontakt mit dem ersten Axialabschnitt 405 des ersten Lagerelements 20 gebracht. Somit begrenzt das erste Lagerelement 20 zusammen mit dem ersten bis vierten Formeinsatz 205, 210, 215, 220 die erste Kavität 280 zur Herstellung des ersten Abschnitts 45 des Rotors 10.
In einem vierten Verfahrensschritt wird das Partikelmaterial 85 zusammen mit der ersten Kunststoffmatrix 80 über den ersten Einspritzkanal 270 des zweiten Spritzgusswerkzeugs 605 in die ersten Kavität 280 des zweiten Spritzgusswerkzeugs 605 eingespritzt.
Durch das Einspritzen der ersten Kunststoffmatrix 80 wird gleichzeitig eine stoffschlüssige Verbindung mit dem ersten Lagerelement 20 erzielt. Gleichzeitig wird ein Hinterschnitt des ersten Lagerelements 20 mit dem ersten Abschnitt 45 erzielt.
Dabei ist von Vorteil, wenn analog zu dem in 5 beschriebenen Verfahren das zweite Spritzgusswerkzeug durch die Temperiereinrichtung 230 auf eine Temperatur von 130°C bis 180°C erwärmt ist.
In einem fünften Verfahrensschritt 520 wird der zweite Formeinsatz derart verschoben, dass die Stirnfläche 300 in einer Ebene mit der zweiten Gussfläche 260 abschließt.
In einem sechsten Verfahrensschritt 525 wird in die zweite Kavität 305 die zweite Kunststoffmatrix 95 über den zweiten Einspritzkanal 290 eingespritzt. Dabei ist ebenso von besonderem Vorteil, wenn die Temperiereinrichtung 230 die Temperatur des zweiten Spritzgusswerkzeugs 605 im Bereich von 130°C bis 180°C hält, sodass eine besonders gute Ausformung der Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 an der Hülse 295 sichergestellt ist.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn die zweite Kunststoffmatrix ein niederviskoses Harz, beispielsweise Polyurethan (PUR), im Wesentlichen ohne Partikelmaterialien aufweist. Insbesondere ist Polyurethan zur optimalen Abformung der Negativform der reibungsreduzierenden Struktur 56 geeignet. Gleichzeitig wird bei einem Einsatz des Rotors 10 in der Förderpumpe ein besonders geringer Strömungswiderstand der Förderpumpe im Bereich des Rotors 10 sichergestellt. Ferner haftet Polyurethan sehr gut an den für die erste Kunststoffmatrix 80 besonders geeigneten Werkstoffen Bulk Moulding Compound (BMC), Epoxidharz oder Phenol-Formmasse (PF).
In einem siebten Verfahrensschritt 530 wird der Rotor 10 aus dem zweiten Spritzgusswerkzeug 605 entnommen. Der mit dem in 17 beschrieben Verfahren hergestellte Rotor wird in die Gesamtkavität des ersten Spritzgusswerkzeugs 600 eingelegt. Gleichzeitig wird dadurch ein weiterer Einspritzkanal 630 freigegeben.
In einem achten Verfahrensschritt 535 wird über den weiteren Einspritzkanal 630 Material zur Herstellung des Koppelelements 35 flüssig in eine dritte Kavität 635 eingespritzt. Die dritte Kavität 635 wird durch das Entfernen des vierten Formeinsatzes 220 freigegeben und durch den ersten Abschnitt 45 radial außenseitig begrenzt. In axialer Richtung wird der die dritte Kavität 635 durch das Spritzgusswerkzeug erste 600 begrenzt. Zusätzlich ist denkbar, dass über den Einlass 625 Material zur Herstellung des zweiten Lagerelements 30 eingespritzt wird. Alternativ ist auch denkbar, dass im siebten Verfahrensschritt 530 das zweite Lagerelement 30 ebenso eingelegt wird. Nach Aushärten des Materials des Koppelelements 35 wird der fertige Rotor 10 aus dem ersten Spritzgusswerkzeug 600 entnommen.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den in 5 und 17 beschriebenen Verfahren selbstverständlich weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein können oder die Verfahrensschritte in anderer Reihenfolge durchgeführt werden.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass durch den in den 5 und 17 beschriebenen Herstellungsverfahren mittels Spritzguss der Rotor 10 besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden kann. Insbesondere ist hierbei von Vorteil, wenn jeweils Einkomponentenwerkstoffe für die erste und zweite Kunststoffmatrix 80, 95 verwendet werden.

Claims

Permanentmagnet (25) für eine elektrische Maschine einer Förderpumpe, insbesondere einer Wasserpumpe, – aufweisend einen ersten Abschnitt (45) und einen zweiten Abschnitt (50), – wobei der erste Abschnitt (45) eine erste Kunststoffmatrix (80) und magnetisches und/oder magnetisierbares Partikelmaterial (85) aufweist, – wobei das Partikelmaterial (85) in der ersten Kunststoffmatrix (80) eingebettet ist, – wobei der zweite Abschnitt (50) den ersten Abschnitt (45) zumindest abschnittsweise bedeckt und eine Seitenfläche (55) aufweist, – wobei die Seitenfläche (55) ausgebildet ist, einen Kanal (60) in der elektrischen Maschine zumindest abschnittweise zu begrenzen, – wobei an der Seitenfläche zumindest abschnittweise eine reibungsreduzierende Struktur (56) vorgesehen ist.
Permanentmagnet (25) nach Anspruch 1, – wobei die reibungsreduzierende Struktur als Riblet-Struktur, insbesondere als Haifischhautstruktur oder als Nanostruktur, ausgebildet ist.
Permanentmagnet (25) nach Anspruch 1 oder 2, – wobei die erste Kunststoffmatrix (80) einen duroplastischen Werkstoff und/oder einen thermoplastischen Werkstoff aufweist, – und/oder – wobei der zweite Abschnitt (50) eine zweite Kunststoffmatrix (95) aufweist, wobei die zweite Kunststoffmatrix (95) einen duroplastischen Werkstoff aufweist.
Rotor (10) für eine elektrische Maschine einer Förderpumpe, der drehbar um eine Drehachse (15) lagerbar ist, – aufweisend wenigstens einen Permanentmagneten (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und wenigstens ein Lagerelement (20, 30), – wobei das Lagerelement (20, 30) in axialer Richtung direkt angrenzend an den zweiten Abschnitt (50) angeordnet ist, – wobei das Lagerelement (20, 30) stoffschlüssig mit dem zweiten Abschnitt (50) verbunden ist.
Rotor (10) nach Anspruch 4, – wobei das Lagerelement (20, 30) einen sich in axialer Richtung erstreckenden Axialabschnitt (405, 420) und einen sich in radialer Richtung erstreckenden Radialabschnitt (400, 425) aufweist, – wobei der Axialabschnitt (405, 420) radial außenseitig zum Radialabschnitt (400, 425) angeordnet und – wobei der Axialabschnitt (405, 420) auf einer ersten axialen Seite mit dem Radialabschnitt (400, 425) und auf einer zweiten axialen zur ersten axialen Seite gegenüberliegen Seite mit dem zweiten Abschnitt (50) des Permanentmagneten (25) verbunden ist, – wobei der Axialabschnitt (405, 420) an einer äußeren Umfangsfläche eine Lagerfläche (410, 426) aufweist.
Rotor (10) nach Anspruch 5, – aufweisend ein Kopplungselement (35), – wobei das Kupplungselement (35) einen Wellenabschnitt (40) und einen Kopplungsabschnitt (435) zur Anbindung an eine weitere Komponente umfasst, – wobei der Wellenabschnitt (40) mit dem Kopplungsabschnitt (435) verbunden ist, – wobei der Radialabschnitt (400, 425) eine Aussparung (415, 430) aufweist, – wobei der Wellenabschnitt (40) die Aussparung (415, 430) durchgreift – wobei der Wellenabschnitt (40) in den ersten Abschnitt (45) des Permanentmagneten (25) eingreift und drehmomentschlüssig mit dem ersten Abschnitt (45) verbunden ist.
Rotor (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, – wobei ein weiteres Lagerelement (20, 30) vorgesehen ist, – wobei das weitere Lagerelement (20, 30) einen in axialer Richtung sich erstreckenden weiteren Axialabschnitt (405, 420) und sich in radialer Richtung erstreckenden weiteren Radialabschnitt (400, 425) aufweist, – wobei der weitere Axialabschnitt (405, 420) radial außenseitig zum weiteren Radialabschnitt (400, 425) angeordnet ist, – wobei axial zwischen dem Axialabschnitt (405, 420) des Lagerelements (20, 30) und dem weiteren Axialabschnitt (405, 420) des weiteren Lagerelements (20, 30) der zweite Abschnitt (50) des Permanentmagneten (25) angeordnet ist, – wobei axial zwischen dem Radialabschnitt (400, 425) und dem weiteren Radialabschnitt (400, 425) der erste Abschnitt (45) zumindest teilweise angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten (25) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – wobei wenigstens ein Spritzgusswerkzeug (200, 600, 605) mit einer ersten Kavität (280) und wenigstens einer zweiten Kavität (305) bereitgestellt wird, – wobei in die erste Kavität (280) zur Ausbildung des ersten Abschnitts (45) die erste Kunststoffmatrix (80) und das magnetische und/oder magnetisierbare Partikelmaterial (85) eingebracht werden, – wobei ein vordefiniertes Magnetfeld (90, 292) zumindest zur Ausrichtung zumindest eines Teils des Partikelmaterials (85) entlang von Magnetfeldlinien des Magnetfelds (90, 292) angelegt wird, – wobei nach zumindest einer teilweisen Aushärtung der ersten Kunststoffmatrix (80) in eine zweite Kavität (305) eine zweite Kunststoffmatrix (95) zur Ausbildung des zweiten Abschnitts (50) eingebracht wird und die reibungsreduzierende Struktur (56) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, – wobei in das Spritzgusswerkzeug (605) zur räumlichen Begrenzung der ersten Kavität (280) und der zweiten Kavität (305) vor Einbringen der ersten Kunststoffmatrix (80) und des Partikelmaterials (85) wenigstens ein Lagerelement (20, 30) eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, – wobei wenigstens ein Einsatz (615) des Spritzgusswerkzeugs (600) zur Begrenzung der ersten Kavität (280) entfernt wird, sodass das Spritzgusswerkzeug (600) und der erste Abschnitt (45) des Permanentmagneten (25) eine dritte Kavität (635) begrenzen, – wobei in die dritte Kavität (635) Material zur Ausbildung des Kopplungselements (35) eingebracht wird.