DE102017111955A1 - Cost-optimized rotor of an electric machine - Google Patents
Cost-optimized rotor of an electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017111955A1 DE102017111955A1 DE102017111955.8A DE102017111955A DE102017111955A1 DE 102017111955 A1 DE102017111955 A1 DE 102017111955A1 DE 102017111955 A DE102017111955 A DE 102017111955A DE 102017111955 A1 DE102017111955 A1 DE 102017111955A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- magnet
- magnets
- fixing device
- magnetic flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
- H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
- H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Rotor (1) für eine elektrische Maschine mit einem Rotorblechpaket (2) und Magneten (3), wobei in dem Rotorblechpaket (2) mehrere langgestreckte Magnetaufnahmeschlitze (23) zur Aufnahme jeweils eines Magnets (3) in radialer Richtung angeordnet sind, wobei die äußeren Enden der Magnetaufnahmeschlitze (23) offen sind, wobei zwischen zwei Magnetaufnahmeschlitzen (23) in der Nähe des radial inneren Endes der Magnetaufnahmeschlitze (23) ein in Axial-richtung durch das Rotorblechpaket (2) verlaufendes Magnetflusslenkloch (22) an-geordnet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Herstellverfahren für einen Rotor (1) für eine elektrische Maschine. The invention relates to a rotor (1) for an electrical machine with a rotor laminated core (2) and magnets (3), wherein in the rotor laminated core (2) a plurality of elongated magnet receiving slots (23) for receiving a respective magnet (3) arranged in the radial direction are, wherein the outer ends of the magnet receiving slots (23) are open, wherein between two magnet receiving slots (23) in the vicinity of the radially inner end of the magnet receiving slots (23) in an axial direction through the rotor core (2) extending magnetic flux steering hole (22) is ordered. Furthermore, the invention relates to a manufacturing method for a rotor (1) for an electric machine.
Description
Diese Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Rotorblechpaket und Magneten. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine. Weiter betrifft diese Erfindung ein Herstellungsverfahren eines Rotors für eine elektrische Maschine.This invention relates to a rotor for an electric machine having a rotor core and magnets. The invention also relates to an electrical machine. Further, this invention relates to a manufacturing method of a rotor for an electric machine.
Im Rotorblechpaket des Rotors sind mehrere langgestreckte Magnetaufnahmeschlitze zur Aufnahme jeweils eines Magnets in radialer Richtung angeordnet, wobei die äußeren Enden der Magnetaufnahmeschlitze offen sind. Ein Luftspalt am Ende der Magnetaufnahmeschlitze ist sinnvoll, um keinen magnetischen Kurzschluss zu erzeugen. Ein starker magnetischer Kurzschluss würde eine Nutzung der Magnete zur Umwandlung von elektrische in mechanische Energie und umgekehrt weitgehend unmöglich machen.In the rotor laminated core of the rotor a plurality of elongated magnetic receiving slots for receiving a respective magnet in the radial direction are arranged, wherein the outer ends of the magnet receiving slots are open. An air gap at the end of the magnet receiving slots is useful to avoid creating a magnetic short circuit. A strong magnetic short circuit would make it largely impossible to use the magnets to convert electrical to mechanical energy and vice versa.
Vorzugsweise wird ein solcher Rotor in einem Aktor eingesetzt, beispielsweise in einem Verkehrsmittel. Insbesondere kann ein solcher Rotor bei Anforderungen an eine hohe Kompaktheit, Vibrationsrobustheit und gleichzeitig der Forderung nach niedrigen Produktionskosten eingesetzt werden.Preferably, such a rotor is used in an actuator, for example in a means of transport. In particular, such a rotor can be used for demands on a high compactness, vibration robustness and at the same time the demand for low production costs.
Aus im Stand der Technik ist die Patentanmeldung
Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren mit einem Stator, der einen Rotor umgibt, ist es üblich, Rotormagneten in einem Rotorblechpaket mechanisch zu fixieren, z.B. durch Kleben oder Umspritzung mit Kunststoff.In brushless DC motors with a stator surrounding a rotor, it is common to mechanically fix rotor magnets in a rotor lamination stack, e.g. by gluing or extrusion coating with plastic.
Ein Rotor mit Oberflächenmagneten an der Außenoberfläche des Rotors, die eine längliche Ausdehnung entlang des Außenumfangs des Rotors haben, weist im Allgemeinen eine Berstschutzhülse auf, die die Oberflächenmagneten umgibt, um den Rotor zusammenzuhalten. In typischen Anwendungen sind solche Rotoren für 1 bis 1,5 Nm Drehmoment und eine Drehzahl von 4000 bis 6000 Umdrehungen pro Minute dimensioniert.A rotor having surface magnets on the outer surface of the rotor having an elongate extent along the outer circumference of the rotor generally has a burst protection sleeve surrounding the surface magnets to hold the rotor together. In typical applications, such rotors are rated for 1 to 1.5 Nm of torque and a speed of 4000 to 6000 revolutions per minute.
In einer als Speichen-Anordnung bezeichneten Positionierung von Magneten sind Magnete mit einer länglichen Ausdehnung in radialer Richtung im Rotor angeordnet. In a positioning of magnets called a spoke arrangement, magnets with an elongate extent in the radial direction are arranged in the rotor.
Die Speichen- Anordnung der Magneten hat den Vorteil gegenüber der Anordnung mit Oberflächenmagneten, dass die Magneten bei einer Ansteuerung in einem Modus mit Feldschwächung und dergleichen besser gegenüber Entmagnetisierung geschützt sind. Gemäß dem Stand der Technik sind die Magnete in den meisten Applikationen in das Rotorblechpaket eingeklebt. Dabei ist der Klebeprozess aufwendig und empfindlich hinsichtlich Anforderungen an den Klebeflächen, Sauberkeit, Beschichtungen an den Magneten etc. Es ist auch bekannt, das Rotorblechpaket mit den Magneten zu umspritzen.The spokes arrangement of the magnets has the advantage over the arrangement with surface magnets that the magnets are better protected against demagnetization when driven in a mode with field weakening and the like. According to the prior art, the magnets are glued in most applications in the rotor core. In this case, the bonding process is complicated and sensitive with respect to requirements on the adhesive surfaces, cleanliness, coatings on the magnets, etc. It is also known to overmold the rotor laminated core with the magnets.
Diesen Lösungen ist gemeinsam, dass sie in der Fertigung zeit- und damit kostenaufwendig sind, da Klebstoff aushärten muss bzw. ein Rotorblechpaket mit Magneten in ein Werkzeug eingeführt und umspritzt werden muss.These solutions have in common that they are time-consuming and therefore expensive to manufacture, since adhesive must cure or a rotor core with magnets must be inserted into a tool and molded around.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rotor für einen Elektromotor zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist. Außerdem soll der Rotor den magnetischen Fluss der Magnete gut ausnutzen.The object of the invention is therefore to provide a rotor for an electric motor, which is inexpensive to produce. In addition, the rotor should make good use of the magnetic flux of the magnets.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of the independent claims. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Gegenstand der Erfindung ist ein Rotor für eine elektrische Maschine, der zwischen zwei Magnetaufnahmeschlitzen in der Nähe des radial inneren Endes der Magnetaufnahmeschlitze ein in Axialrichtung durch das Rotorblechpaket verlaufendes Magnetflusslenkloch aufweist.The invention relates to a rotor for an electric machine having between two magnet receiving slots in the vicinity of the radially inner end of the magnet receiving slots extending in the axial direction through the rotor core packet magnetic flux steering hole.
Das Magnetflusslenkloch dient u.A. dazu, in einem Kurzschlusspfad des magnetischen Flusses von einer Austrittsfläche eines Magneten von magnetischen Fluss aus dem Magneten zu einer Eintrittsfläche desselben Magneten für den magnetischen Fluss den magnetischen Widerstand zu erhöhen. Die Anordnung in der Nähe des radial inneren Endes der Magnetaufnahmeschlitze bewirkt, dass Magnetfluss schlechter in Richtung des inneren des Rotorblechpakets fließen kann. Dadurch fließt mehr magnetischer Fluss zu Polschuhen neben den Magnetaufnahmeschlitzen, wo er zur Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie genutzt werden kann.The magnetic flux steering hole is used, inter alia. for increasing the magnetic resistance in a short-circuit path of magnetic flux from an exit surface of a magnet of magnetic flux from the magnet to an entrance surface of the same magnet for magnetic flux. The arrangement near the radially inner end of the magnet receiving slots causes magnetic flux to flow less toward the interior of the rotor core. As a result, more magnetic flux flows to pole shoes adjacent to the magnet receiving slots where it can be used to convert electrical energy into mechanical energy.
Vorzugsweise ist zwischen dem Magnetflusslenkloch und einer Magnetflusslenkausnehmung am radial inneren Ende eines Magnetaufnahmeschlitzes eine Engstelle angeordnet, welche den magnetischen Widerstand eines magnetischen Kurzschlusspfades eines Magneten erhöht. Vorzugsweise beträgt der Querschnitt der Engstelle ein Fünfzehntel bis ein Fünfunddreißigstel, bevorzugt etwa ein Fünfundzwanzigstel einer Austrittsfläche von magnetischem Fluss aus einem Magneten. Durch ein solches Verhältnis wird erreicht, dass die Engstelle in vielen Betriebszuständen magnetisch gesättigt ist und auf diese Weise einen hohen magnetischen Widerstand in dem Kurzschlusspfad erzeugt. Das Verhältnis von etwa einem Fünfundzwanzigstel Ist magnetisch und zusätzlich auch mechanisch bezüglich der Festigkeit der Engstelle optimiert. Diese mechanische Optimierung betrifft von einem Polschuh eines Jochabschnitts, in dem sich das Magnetflusslenkloch befindet, zu übertragende Kräfte.Preferably, a constriction is arranged between the magnetic flux guide hole and a Magnetflusslenkausnehmung at the radially inner end of a magnet receiving slot, which increases the magnetic resistance of a magnetic short-circuit path of a magnet. Preferably, the cross-section of the bottleneck is one-fifteenth to one-thirty-fifth, preferably about one-twenty-fifth, of a magnetic flux exit surface from a magnet. By such a ratio it is achieved that the bottleneck is magnetically saturated in many operating states and thus generates a high magnetic resistance in the short-circuit path. The ratio of about one twenty-fifth is magnetic and also mechanical with respect to Strength of the bottleneck optimized. This mechanical optimization relates to forces to be transmitted by a pole shoe of a yoke section in which the magnetic flux guide hole is located.
Vorzugsweise verläuft ein Niet zum Zusammenhalten des Rotorblechpakets und/oder zur Befestigung einer Fixiereinrichtung an dem Rotorblechpaket durch ein Magnetflusslenkloch in dem Rotorblechpaket. Auf diese Weise kann ein weiterer Nutzen durch das Magnetflusslenkloch erzielt werden. Die Niete sind bevorzugt nichtmagnetisch ausgestaltet.Preferably, a rivet for holding the rotor laminated core and / or for fixing a fixing device to the rotor laminated core passes through a magnetic flux guide hole in the rotor laminated core. In this way, another benefit can be achieved by the magnetic flux steering hole. The rivets are preferably designed non-magnetic.
Vorzugsweise weist der Rotor eine Wellenaufnahmeöffnung auf, welche an ihrem Innenumfang Verbindungsausnehmungen zur Aufnahme von Zähnen einer Rotorwelle aufweist, wobei die Verbindungsausnehmungen an ihrem radial äußeren Ende mit einer Verrundung ausgeführt sind. Dieser Ausgestaltung einer Verbindungsausnehmung bewirkt insbesondere in Zusammenwirkung mit einem nicht bis in die Verrundung verlaufenden Verbindungszahn einer Rotorwelle, dass die Wellenaufnahmeöffnung nachgiebig ist. Dies ist vorteilhaft, um eine Presspassung zwischen der Rotorwelle und der Wellenaufnahmeöffnung einzusetzen.Preferably, the rotor has a shaft receiving opening, which has on its inner circumference connecting recesses for receiving teeth of a rotor shaft, wherein the connecting recesses are designed at its radially outer end with a rounding. This embodiment of a connecting recess, in particular in cooperation with a connecting tooth of a rotor shaft which does not extend as far as the rounding, causes the shaft receiving opening to yield. This is advantageous to use a press fit between the rotor shaft and the shaft receiving opening.
Vorzugsweise beträgt ein Abstand zwischen einer Verrundung am Ende einer Verbindungsausnehmung und einer Magnetflusslenkausnehmung etwa ein Zehntel bis ein Dreißigstel, vorzugsweise etwa ein Zwanzigstel, des Außendurchmessers aller radial äußeren Spitzen der Verrundungen der Verbindungsausnehmungen. Zur Einstellung der Nachgiebigkeit der Wellenaufnahmeöffnung kann die Magnetflusslenkausnehmung am inneren Ende eines Magnetaufnahmeschlitzes beitragen. Eine besonders gute Optimierung, auch hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften in Bezug auf einen magnetischen Kurzschlusspfad, kann mit dem o.g. Verhältnis von etwa einem Zwanzigstel erreicht werden.Preferably, a distance between a fillet at the end of a connection recess and a magnetic flux directing recess is about one tenth to one thirtieth, preferably about one twentieth of the outer diameter of all radially outer tips of the fillet fillet fillets. To adjust the compliance of the shaft receiving aperture, the magnetic flux directing recess may contribute to the inner end of a magnet receiving slot. A particularly good optimization, also with regard to the magnetic properties with respect to a magnetic short-circuit path, can be achieved with the o.g. Ratio of about one twentieth can be achieved.
Insbesondere weist der Rotor eine Fixiereinrichtung zum axialen Fixieren von wenigstens einem Magneten in einem Magnetaufnahmeschlitz auf. Die Fixiereinrichtung bewirkt, dass der Magnet sich nicht axial aus den Magnetaufnahmeschlitzen bewegen kann. Bevorzugt ist an beiden axialen Enden des Rotorblechpakets jeweils eine Fixiereinrichtung angeordnet.In particular, the rotor has a fixing device for axially fixing at least one magnet in a magnet receiving slot. The fixing device causes the magnet can not move axially from the magnet receiving slots. In each case a fixing device is preferably arranged at both axial ends of the rotor laminated core.
Die Fixiereinrichtung bewirkt insbesondere eine axiale Vorspannung der Magnete. Wenn die Magnete vorgespannt sind, können sie keine Relativbewegung zu dem Rotorblechpaket ausführen, was den Verschleiß und entsprechend eventuellen Abrieb bei Vibrationen erheblich mindert.The fixing device causes in particular an axial bias of the magnets. When the magnets are biased, they can not move relative to the rotor core, which significantly reduces wear and, if any, abrasion during vibration.
Die Fixiereinrichtung kann als Kappe für ein axiales Ende des Rotors oder als ein Teil davon ausgestaltet sein. Die Kappe kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, besonders bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff.The fixing device may be configured as a cap for an axial end of the rotor or as a part thereof. The cap may for example be made of plastic, in particular of fiber-reinforced plastic, more preferably of glass fiber reinforced plastic.
Vorzugsweise weist die axiale Fixiereinrichtung einen Anpressbereich auf, der in axialer Richtung des Rotors elastisch ausgestaltet ist und der an einem Magnet anliegt, wobei der Magnet den Anpressbereich elastisch auslenkt, so dass der Magnet von dem Anpressbereich in Axialrichtung des Rotors vorgespannt ist. Der Anpressbereich kann zum Beispiel eine Weichstelle in einer Kappe sein. Eine solche Weichstelle ist in axialer Richtung des Rotors nachgiebiger als ihre Umgebung. Der Anpressbereich kann von seiner Umgebung durch wenigstens einen Elastifizierungsschlitz getrennt sein. Dieser entzieht dem Anpressbereich die mechanische Verbindung zu seiner unmittelbaren Umgebung, so dass der Anpressbereich in Axialrichtung nachgiebiger ist als diese. Insbesondere ist der Anpressbereich an wenigstens zwei Seiten von Elastifizierungsschlitzen umgeben.The axial fixing device preferably has a contact pressure area, which is configured to be elastic in the axial direction of the rotor and which bears against a magnet, the magnet elastically deflecting the contact pressure area so that the magnet is prestressed by the contact area in the axial direction of the rotor. The pressing area may be, for example, a softening point in a cap. Such a softening point is more yielding in the axial direction of the rotor than its surroundings. The contact area may be separated from its surroundings by at least one elastication slot. This deprives the contact area, the mechanical connection to its immediate environment, so that the contact area in the axial direction is more yielding than this. In particular, the contact pressure area is surrounded on at least two sides by elasticizing slots.
Die Fixiereinrichtung kann eine Auskragung und/oder einen Vorsprung aufweisen, welche zur Ausrichtung der Fixiereinrichtung in einen Magnetaufnahmeschlitz und/oder eine Magnetflusslenkausnehmung eingreifen können. Die Auskragung begrenzt den Weg des Magneten radial nach innen und der Vorsprung begrenzt den Weg des Magneten radial nach außen. Ein Magnet kann in radialer Richtung von zwei Seiten von der Fixiereinrichtung umfasst sein. Durch geeignete Auslegung der Auskragung und des Vorsprungs kann der Magnet radial vorgespannt werden. Die Vorsprünge können eine primäre Berstschutzfunktion für die Magneten erfüllen.The fixing device may have a projection and / or a projection, which may engage in alignment with the fixing device in a magnetic receiving slot and / or a Magnetflusslenkausnehmung. The projection limits the path of the magnet radially inwardly and the projection limits the path of the magnet radially outward. A magnet may be included in the radial direction from two sides of the fixing device. By suitable design of the projection and the projection of the magnet can be radially biased. The protrusions can fulfill a primary burst protection function for the magnets.
Durch das Eingreifen in einen Magnetaufnahmeschlitz bzw. in eine Magnetflusslenkausnehmung kann die Fixiereinrichtung an dem Rotorblechpaket ausgerichtet sein. Eine Befestigung kann durch Nieten durch die Magnetflusslenklöcher erreicht werden.By engaging in a magnetic receiving slot or in a Magnetflusslenkausnehmung the fixing device may be aligned with the rotor core. An attachment can be achieved by riveting through the Magnetflusslenklöcher.
Wenigstens ein Magnetaufnahmeschlitz weist eine formschlüssige Rückhalteeinrichtung auf, mit der ein Magnet in dem Magnetaufnahmeschlitz in radial nach außen zurückhaltbar ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Magnete durch Zentrifugalkräfte nicht aus ihren Magnetaufnahmeschlitzen geschleudert werden. Die Rückhalteeinrichtung kann eine sekundäre Berstschutzfunktion erfüllen.At least one magnet receiving slot has a positive retaining means for retaining a magnet in the magnet receiving slot radially outward. In this way it can be achieved that the magnets are not thrown from their magnetic receiving slots by centrifugal forces. The retaining device can fulfill a secondary burst protection function.
Vorzugsweise ist die Rückhalteeinrichtung als Rückhaltevorsprung am äußeren Ende des Magnetaufnahmeschlitzes ausgebildet. Auf diese Weise kann der Rückhaltevorsprung unaufwendig hergestellt werden. Der Rückhaltevorsprung ist auf wenigstens einer Seite am radial äußeren Ende eines Magnetaufnahmeschlitzes ausgebildet, bevorzugt jedoch an beiden Seiten.Preferably, the retainer is formed as a retaining projection at the outer end of the magnet receiving slot. In this way, the retention projection can be inexpensive getting produced. The retaining projection is formed on at least one side at the radially outer end of a magnet receiving slot, but preferably on both sides.
Der Überstand der Rückhalteeinrichtung nach innen beträgt vorzugsweise etwa zwischen 10% und 30% der Breite des Magnetaufnahmeschlitzes an der Stelle der Rückhalteeinrichtung. Eine zu großer Überstand erzeugt einen magnetischen Kurzschluss, während ein zu kleiner Überstand eine zu hohe Flächenpressung an dem zurückgehaltenen Magneten erzeugen kann. Außerdem kann die Rückhalteeinrichtung magnetische Funktionen an einem Polschuh erfüllen.The projection of the retainer inwardly is preferably between about 10% and 30% of the width of the magnet receiving slot at the location of the retainer. Too large a protrusion creates a magnetic short circuit, while too small a supernatant can generate too high a surface pressure on the retained magnet. In addition, the retainer can perform magnetic functions on a pole piece.
Vorzugsweise ist der Rotor in der Nähe der Rückhalteeinrichtung in Umfangsrichtung ohne Aussparungen ausgeführt, die ermöglichen, dass sich ein Magnetaufnahmeschlitz aufweiten kann. Dann kann die Rückhalteeinrichtung in Umfangsrichtung nicht ausweichen und den Magneten freigeben.Preferably, the rotor is formed in the vicinity of the retainer in the circumferential direction without recesses, which allow a magnet receiving slot can expand. Then, the retainer can not escape in the circumferential direction and release the magnet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, welche einen Rotor nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst.In a further aspect of the invention, an electric machine is proposed, which comprises a rotor according to one of the embodiments described above.
In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines Elektromotors vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird ein Rotorblechpaket hergestellt, welches länglich ausgebildete Magnetaufnahmeschlitze aufweist, die in radialer Richtung des Rotorblechpakets ausgerichtet sind, wobei der Rotor an jedem Magnetaufnahmeschlitz eine formschlüssige radiale Magnethalteeinrichtung aufweist. Die formschlüssige radiale Magnethalteeinrichtung bewirkt, dass ein Magnet in dem Magnethalteschlitz radial und vom Zentrum des Rotors in dem Magnethalteschlitz gehalten wird. In einem zweiten Schritt werden Magnete in die Magnetaufnahmeschlitze eingebracht. In einem dritten Schritt werden die Magnete in den Magnetaufnahmeschlitzen in axialer Richtung des Rotors mittels einer Fixiereinrichtung wie vorstehend und/oder mit Bezug auf die Figuren beschrieben fixiert.In still another aspect of the invention, a method of manufacturing a rotor of an electric motor is proposed. In a first step, a rotor laminated core is produced, which has elongated magnetic receiving slots, which are aligned in the radial direction of the rotor core, wherein the rotor has a positive radial magnetic holding device on each magnet receiving slot. The positive radial magnetic retention means causes a magnet in the magnetic retention slot to be retained radially and from the center of the rotor in the magnetic retention slot. In a second step, magnets are introduced into the magnet receiving slots. In a third step, the magnets are fixed in the magnet receiving slots in the axial direction of the rotor by means of a fixing device as described above and / or with reference to the figures.
Vorzugsweise wird bei dem Herstellverfahren zur axialen Fixierung der Magnete wenigstens eine Fixiereinrichtung, die insbesondere einen nachgiebigen Anpressbereich zum Aufbringen einer axialen Vorspannung auf die Magnete aufweist, auf ein axiales Ende des Rotorblechpakets aufgesetzt.Preferably, in the manufacturing method for axially fixing the magnets, at least one fixing device, which in particular has a resilient contact pressure area for applying an axial prestress to the magnets, is placed on an axial end of the rotor laminated core.
Bevorzugt wird die Fixiereinrichtung bevorzugt durch Nieten mit dem Rotorblechpaket fest verbunden.Preferably, the fixing device is preferably firmly connected by rivets with the rotor core.
Vorzugsweise werden de Nieten zum Zusammenhalten des Rotorblechpakets und bevorzugt auch der Fixiereinrichtungen durch ein Magnetflusslenkloch hindurch vernietet.The rivets are preferably riveted through a magnetic flux guide hole for holding together the rotor lamination stack and preferably also the fixing devices.
Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden. Bei einer Speichen-Anordnung der Magneten in einem Rotor für einen bürstenlosen Gleichstrommotor kann das Design des Rotors so ausgeführt werden, dass gleichzeitig die Anforderungen einer optimalen Gestaltung des Magnetkreises und die Erfüllung der mechanischen Funktion des Rotors (Drehmoment übertragen, Robustheit gegenüber Vibration, Berstschutzfunktion vorgesehen, einfache Montage auf eine Motorwelle) zusammen mit der Anforderung eines kostenoptimierten Montageprozesses erfüllt werden. Wenn die Magneten in die Magnetaufnahmeschlitze des Rotorblechpakets eingeschoben werden, können die Magnete durch zwei beidseitig an den axialen Enden des Rotors angeordneten Kunststoffkappen axial und radial vorspannen, zum Beispiel durch Rippen, Nasen oder andere vorstehende Abschnitte.In other words, the invention can be described as follows. In a spokes arrangement of the magnets in a rotor for a brushless DC motor, the design of the rotor can be carried out so that at the same time the requirements of optimal design of the magnetic circuit and the fulfillment of the mechanical function of the rotor (torque transmitted, robustness against vibration, burst protection function provided , easy installation on a motor shaft) together with the requirement of a cost-optimized assembly process. When the magnets are inserted into the magnet receiving slots of the rotor laminations, the magnets can axially and radially bias by two plastic caps disposed on both sides at the axial ends of the rotor, for example by ribs, noses or other protruding portions.
Durch Magnetflusslenklöcher in den Rotorblechen soll so viel magnetischer Fluss wie möglich in Richtung des Luftspalts der elektrischen Maschine am Außenumfang des Rotors gebracht werden. Die in den Figuren dargestellten Magnetflusslenklöcher sind mittels FE-Rechnung hinsichtlich Form und Magnetfluss besonders optimiert. Gleichzeitig können diese Magnetflusslenklöcher für die Hindurchführung von Nieten zum axialen Zusammenhalten des Rotorblechpakets, der Magnete und der Kunststoffbefestigungsscheiben als Fixiereinrichtungen genutzt werden.By Magnetflusslenklöcher in the rotor laminations as much magnetic flux is to be brought as possible in the direction of the air gap of the electric machine on the outer circumference of the rotor. The Magnetflusslenklöcher shown in the figures are optimized by FE calculation in terms of shape and magnetic flux. At the same time these Magnetflusslenklöcher can be used for the passage of rivets for axially holding the rotor laminated core, the magnets and the plastic mounting washers as fixing.
Das Rotorblechpaket umfasst bevorzugt zusammengepresste und üblicherweise durch Stanznoppen gehaltene gestanzte Elektrobleche mit speichenförmig angeordneten Magnetaufnahmeschlitzen. Die Magnete sind üblicherweise gesinterte Permanentmagnete (bevorzugt Seltenerdwerkstoffe) in Form eines Quaders. Die als Kappe ausgestaltete Fixiereinrichtung kann aus Kunststoff, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt sein, insbesondere beide Kappen. Die Niete können dem axialen Zusammenhalten des Rotorblechpakets, der Magnete und der Kunststoffbefestigungsscheiben dienen. Als Nieten können Hohlnieten eingesetzt werden, um eine niedrige Montagekraft in axialer Richtung beim Vernieten zu erreichen. Es können jedoch auch andere übliche Niete eingesetzt werden.The rotor laminated core preferably comprises compressed and usually held by punched nubs punched electrical sheets with spoke-shaped magnet receiving slots. The magnets are usually sintered permanent magnets (preferably rare earth materials) in the form of a cuboid. The fixing device designed as a cap can be made of plastic, in particular of a glass fiber reinforced plastic, in particular both caps. The rivets may serve to axially restrain the rotor core, the magnets and the plastic mounting washers. As rivets hollow rivets can be used to achieve a low mounting force in the axial direction during riveting. However, other common rivets can be used.
Die Stanzbleche des Rotors weisen radial verlaufende Magnetaufnahmeschlitze auf. Durch einen leichten Überstand nach innen in dem Außenbereich der Magnetaufnahmeschlitze wird eine sekundäre Berstschutzfunktion dargestellt. Die Magnetflusslenklöcher in den Rotorblechen für Flusslenkung zwischen den Magneten haben folgende Funktion: so viel magnetischer Fluss wie möglich soll nach außen in den des Luftspalt der elektrischen Maschine am Außenumfang des Rotors gebracht werden. Diese Magnetflusslenklöcher sind in den Figuren dargestellt und mittels Finite-Elemente-Rechnung hinsichtlich Form und Magnetfluss optimiert. Gleichzeitig können diese Magnetflusslenklöcher für die Durchführung der Nietverbindungen für axiale Befestigung beim Zusammenbau von Rotorblechpaket, Magneten und Kunststoffbefestigungsscheiben genutzt werden. Die Strukturschwächungen nahe dem Innendurchmesser durch die Magnetflusslenklöcher, Magnetflusslenkausnehmungen sowie Verbindungsausnehmungen am Innenumfang des Rotors erfüllen 2 Funktionen:
- - Ermöglichen eines minimalen Streuflusses von dem Magnetfeld im Rotor und
- - lokale Steifigkeitsreduzierung, um einen segmentierten Pressverband mit einer Welle zu realisieren.
- - Allowing a minimum leakage flux from the magnetic field in the rotor and
- - Local stiffness reduction to realize a segmented interference fit with a shaft.
Die Kunststoffkappen können die Permanentmagneten in dem Rotorblechpaket fixieren und befestigen.The plastic caps can fix and fix the permanent magnets in the rotor core.
In axialer Richtung können die Magneten des Rotors beidseitig fixiert werden, indem die beiden Kunststoffkappen mittels Nieten am Umfang des Rotors fixiert werden. Die Anzahl und die Anordnung der Nieten sind vorzugsweise so ausgewählt, dass diese eine minimale Unwucht des Rotors verursachen. An Kontaktstellen zwischen Plastikkappen und Magneten können jeweils Verdickungen vorgesehen sein, die in einem nicht deformierten Zustand mit einem Überstand gegenüber Anlageflächen der Magnete vorgesehen sind. Diese Anpressbereiche können beim Vernieten deformiert werden. Die Steifigkeit der Plastikkappe ist in unmittelbarer Nähe dieser Erhöhungen reduziert. Dies resultiert in einer Deformation der Anpressbereiche und leichter beidseitiger axialer Vorspannkraft auf die Magneten.In the axial direction, the magnets of the rotor can be fixed on both sides by the two plastic caps are fixed by rivets on the circumference of the rotor. The number and arrangement of the rivets are preferably selected so as to cause a minimum imbalance of the rotor. At contact points between plastic caps and magnets each thickenings may be provided, which are provided in a non-deformed state with a projection over contact surfaces of the magnets. These contact areas can be deformed during riveting. The stiffness of the plastic cap is reduced in the immediate vicinity of these increases. This results in a deformation of the Anpressbereiche and easier bilateral axial biasing force on the magnets.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
-
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Rotors; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Rotorblechpakets des Rotors: -
3 eine perspektivische Ansicht auf eine dem Rotor abgewandte Seite einer Kappe des Rotors, -
4 eine perspektivische Ansicht auf eine dem Rotor zugewandte Seite einer Kappe des Rotors, -
5 eine perspektivische Ansicht des Rotorblechpakets mit beidseitig aufgesetzten Kappen in vernietetem Zustand; -
6 eine Ansicht der Stirnseite des Rotorblechpakets mit aufgesetzter Kappen in vernietetem Zustand: -
7 einen Schnitt parallel zu einer Stirnfläche des Rotors durch den Rotor in vernietetem Zustand; und -
8 einen Schnitt des Rotors in vernietetem Zustand längs und durch die Mitte des Rotors.
-
1 an exploded perspective view of a rotor according to the invention; -
2 a perspective view of a rotor core of the rotor: -
3 a perspective view of a rotor remote from the side of a cap of the rotor, -
4 a perspective view of a rotor-facing side of a cap of the rotor, -
5 a perspective view of the rotor laminated core with both sides patch caps in riveted state; -
6 a view of the end face of the rotor laminated core with attached caps in riveted state: -
7 a section parallel to an end face of the rotor by the rotor in riveted state; and -
8th a section of the rotor riveted state along and through the center of the rotor.
Auf beiden Stirnseiten des Rotorblechpakets
Ganz links in der
Die zehn Magnetaufnahmeschlitze
An den nach innen gerichteten Enden der Magnetaufnahmeschlitze
Wenn der magnetische Fluss entlang eines Kurzschlusspfades die Engstelle
Der Querschnitt der ersten Engstelle
Die Magnetflusslenklöcher
Die Geometrie des Rotorblechpakets
Die Fixiereinrichtung
Die Fixiereinrichtung
Die Fixiereinrichtung
Die Fixiereinrichtung
Die Anpressbereiche
Die Fixiereinrichtungen
Es ist gezeigt, wie ein Magnet
Die Auskragung
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotorrotor
- 22
- RotorblechpaketLaminated core
- 2121
- WellenaufnahmeöffnungShaft receiving hole
- 211211
- Verbindungsausnehmungconnecting recess
- 21212121
- Verrundungrounding
- 212212
- Verbindungszahnconnecting tooth
- 2222
- MagnetflusslenklochMagnetic flux steering hole
- 221221
- Ausspitzungthinning
- 2323
- MagnetaufnahmeschlitzMagnet receiving slot
- 231231
- RückhalteeinrichtungRestraint
- 232 232
- MagnetflusslenkausnehmungMagnetflusslenkausnehmung
- 2424
- Stegweb
- 2525
- Rotorblechrotor sheet
- 2626
- Jochabschnittyoke
- 33
- Magnetmagnet
- 44
- Axiale FixiereinrichtungAxial fixation device
- 4141
- Fixiervorsprungfixing projection
- 411411
- AndrucknaseAndrucknase
- 4242
- Nietlochrivet hole
- 421421
- Fasechamfer
- 4343
- Anpressbereichpressing region
- 431431
- ElastifizierungsschlitzElastifizierungsschlitz
- 4444
- Auskragungprojection
- 441441
- EinfädelfaseEinfädelfase
- 442442
- Andruckstegpressure bar
- 443443
- Flügelwing
- 55
- Nietrivet
- 5151
- NietschlitzNietschlitz
- 5252
- Nietkopfrivet head
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2015048955 [0004]WO 2015048955 [0004]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017111955.8A DE102017111955A1 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Cost-optimized rotor of an electric machine |
PCT/DE2018/100434 WO2018219390A1 (en) | 2017-05-31 | 2018-05-08 | Cost-optimised rotor of an electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017111955.8A DE102017111955A1 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Cost-optimized rotor of an electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017111955A1 true DE102017111955A1 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=62385959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017111955.8A Withdrawn DE102017111955A1 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Cost-optimized rotor of an electric machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017111955A1 (en) |
WO (1) | WO2018219390A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11418074B2 (en) * | 2018-07-13 | 2022-08-16 | Abb Schweiz Ag | Rotary electrical machine with spoked rotor |
US11146145B2 (en) | 2019-08-28 | 2021-10-12 | Siemens Industry, Inc. | Rotor assembly for an electrodynamic machine that minimizes mechanical stresses in cooling ducts |
CN112583156A (en) * | 2020-11-19 | 2021-03-30 | 浙江京惠机电有限公司 | Motor rotor mechanism with block structure |
CN116979721A (en) * | 2022-04-24 | 2023-10-31 | 博泽沃尔兹堡汽车零部件欧洲两合公司 | Rotor for an electric motor |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19915664A1 (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-19 | Siemens Ag | Electrical machine with a stator |
US20130057103A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Motor and washing machine having the same |
US20140191608A1 (en) * | 2011-09-27 | 2014-07-10 | New Motech Co., Ltd. | Rotor for motor |
WO2015048955A2 (en) | 2013-10-01 | 2015-04-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rotor press fit assembly with connecting projections and/or deformation recesses in the rotor laminations |
WO2016072379A1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 | Rotor for motor, and motor |
US20160294237A1 (en) * | 2013-11-20 | 2016-10-06 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Plates for retention of magnets |
WO2017076461A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Arcelik Anonim Sirketi | Magnet retainer for use in an electric motor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9800107B2 (en) * | 2014-10-20 | 2017-10-24 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Rotor |
-
2017
- 2017-05-31 DE DE102017111955.8A patent/DE102017111955A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-05-08 WO PCT/DE2018/100434 patent/WO2018219390A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19915664A1 (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-19 | Siemens Ag | Electrical machine with a stator |
US20130057103A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Motor and washing machine having the same |
US20140191608A1 (en) * | 2011-09-27 | 2014-07-10 | New Motech Co., Ltd. | Rotor for motor |
WO2015048955A2 (en) | 2013-10-01 | 2015-04-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rotor press fit assembly with connecting projections and/or deformation recesses in the rotor laminations |
US20160294237A1 (en) * | 2013-11-20 | 2016-10-06 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Plates for retention of magnets |
WO2016072379A1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 | Rotor for motor, and motor |
DE112015005014T5 (en) * | 2014-11-05 | 2017-08-10 | Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co., Ltd. | Rotor for engine, and engine |
WO2017076461A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Arcelik Anonim Sirketi | Magnet retainer for use in an electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018219390A1 (en) | 2018-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2100358B1 (en) | Permanent magnet rotor with projections for fixing the permanent magnets of the rotor packet | |
WO2018219390A1 (en) | Cost-optimised rotor of an electrical machine | |
DE202013012708U1 (en) | Electric motor with inner rotor and outer stator | |
EP3084925A1 (en) | Electric machine having in each case at least two clamping protrusions for attaching a permanent magnet | |
DE102007015249A1 (en) | Rotor, in particular for an electric motor of a circulating pump | |
WO2011160872A2 (en) | Securing of individual magnets of a part of an electric machine | |
DE102010004887A1 (en) | Spool for mounting on a magnetic core, magnetic core for reluctance resolver and method of manufacture | |
DE102014225260A1 (en) | Cooling optimized laminated core for a permanent magnetic rotor of an electrical machine | |
DE102007063307A1 (en) | Assembly method for fitting a permanent magnet in a holding element | |
DE202008017892U1 (en) | Stator segment and stator | |
DE102017103619A1 (en) | Electric motor, inner rotor and rotor plate | |
WO2019072538A1 (en) | Electric machine having a lamellar stack for fixing a magnet and a lamellar stack for use in such a machine | |
DE102009003228B4 (en) | Electric machine | |
DE112013006518T5 (en) | Electric rotary machine of the permanent magnet type | |
DE102012212775A1 (en) | Rotor assembly for internal rotor machine of electronically commutated electric motor, has sheet slats arranged in stack arrangement such that recesses project steering regions from stack arrangement and extend case for receiving magnet | |
EP2790295A1 (en) | Rotor for a reluctance motor, method for producing a rotor for a reluctance motor and electrical machine, in particular a reluctance motor | |
DE102021205740A1 (en) | Rotor for an electrical machine, an electrical machine, and a method for producing such a rotor | |
WO2018138187A1 (en) | Lamination stack disc having a plurality of lamination stack disc segments and rotor | |
DE102012218343A1 (en) | Clamping means for mechanically fixing magnets in a spoke rotor | |
DE102015225523A1 (en) | Rotor of an electric machine | |
DE102013007730A1 (en) | Coil carrier for a stator winding of an electric motor | |
DE102019214434A1 (en) | Rotor of an electrical machine | |
DE102013202006A1 (en) | Rotor assembly for electric machine, has permanent magnet with first and second portions that are transverse to arrangement direction of pole shoes, while thickness of the pole shoes are different in arrangement direction | |
DE102020102457A1 (en) | Electric machine with rotor magnets fixed by clamps; and methods of assembling a rotor | |
DE102018221061A1 (en) | Rotor of an electrical machine, and electrical machine having such a rotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |