DE102019119244A1 - Permanently excited inclined electric motor rotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotor (10; 10') mit mindestens einem Paar (20) aus zwei im Querschnitt zueinander identischen und rotatorisch zueinander versetzten Rotorsegmenten (201, 202), wobei die Rotorsegmente (201, 202) jeweils aus einem ferromagnetischen Grundkörper (301, 302) mit mehreren axial zugänglichen Magnettaschen (24) bestehen, in die Permanentmagnete (25) axial eingesetzt sind, und wobei die beiden Rotorsegmente (201, 202) des Rotorsegment-Paares (20) jeweils unmittelbar und unverlierbar miteinander verbunden sind.The invention relates to a permanently excited, inclined electric motor rotor (10; 10 ') with at least one pair (20) of two rotor segments (201, 202) which are identical in cross-section and are rotationally offset from one another, the rotor segments (201, 202) each consist of a ferromagnetic base body (301, 302) with several axially accessible magnet pockets (24), into which permanent magnets (25) are axially inserted, and the two rotor segments (201, 202) of the rotor segment pair (20) each being direct and captive are connected to each other.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotor.The invention relates to a permanently excited inclined electric motor rotor.

Ein derartiger Elektromotor-Rotor wird in elektronisch kommutierten Elektromotoren eingesetzt, und besteht aus mehreren rotatorisch zueinander versetzten Rotorsegmenten. Durch die leichte rotatorische Versetzung mindestens zweier Rotorsegmente zueinander werden im Betrieb Oberwellen im Drehmoment reduziert.Such an electric motor rotor is used in electronically commutated electric motors and consists of several rotor segments that are rotationally offset from one another. The slight rotational offset of at least two rotor segments with respect to one another reduces harmonics in the torque during operation.

Aus DE 10 2016 224 890 B3 und EP 3095175 B1 sind Elektromotor-Rotoren bekannt, die jeweils aus mehreren zueinander rotatorisch versetzten Rotorsegmenten bestehen. Die Rotorsegmente sind jeweils aus mehreren Rotorblechen zusammengesetzt, die auf diese Weise Magnettaschen bilden, in die Permanentmagnete axial eingesetzt sind.Out DE 10 2016 224 890 B3 and EP 3095175 B1 Electric motor rotors are known which each consist of a plurality of rotor segments that are rotationally offset from one another. The rotor segments are each composed of several rotor laminations, which in this way form magnetic pockets into which permanent magnets are inserted axially.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach montierbaren permanent erregten und geschrägten Elektromotor-Rotor sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen.The object of the invention is to create a permanently excited and skewed electric motor rotor that is easy to assemble and a method for its production.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Elektromotor-Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zu seiner Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 6.This object is achieved according to the invention with an electric motor rotor with the features of claim 1, and achieved according to the invention with a method for its production with the features of claim 6.

Der erfindungsgemäße permanenterregte geschrägte Elektromotor-Rotor weist mindestens ein Paar aus zwei im Querschnitt zueinander identischen und rotatorisch zueinander versetzten Rotorsegmenten auf. Die Rotorsegmente bestehen jeweils aus einem ferromagnetischen Grundkörper mit mehreren axial zugänglichen Magnettaschen, in die jeweils Permanentmagnete axial eingesetzt und in den Magnettaschen fixiert sind. Der Elektromotor-Rotor kann auch aus mehreren Rotorsegment-Paaren zusammengesetzt sein, die ihrerseits wiederum rotatorisch versetzt zueinander angeordnet sind.The permanently excited, inclined electric motor rotor according to the invention has at least one pair of two rotor segments that are identical to one another in cross section and are rotationally offset from one another. The rotor segments each consist of a ferromagnetic base body with several axially accessible magnet pockets, into which permanent magnets are axially inserted and fixed in the magnet pockets. The electric motor rotor can also be composed of several pairs of rotor segments, which in turn are arranged rotatably offset from one another.

Unter einer rotatorisch zueinander versetzten Anordnung wird vorliegend verstanden, dass die von den Permanentmagneten definierten Magnetpole der beiden Rotorsegmente eines Rotorsegment-Paares rotatorisch in einem Winkel zueinander versetzt sind, der kleiner ist als der Winkel zwischen zwei benachbarten Magnetpolen. Die Anzahl der Magnetpole der beiden Rotorsegmente eines Paares ist gleich.In the present case, an arrangement that is rotationally offset from one another is understood to mean that the magnetic poles of the two rotor segments of a rotor segment pair defined by the permanent magnets are rotationally offset to one another at an angle which is smaller than the angle between two adjacent magnetic poles. The number of magnetic poles of the two rotor segments of a pair is the same.

Die Permanentmagnete sind in den Magnettaschen beispielsweise durch Verkleben, Verklemmen oder Vergießen fixiert.The permanent magnets are fixed in the magnet pockets, for example by gluing, clamping or potting.

Die beiden Rotorsegmente des Rotorsegmente-Paares sind jeweils unmittelbar, dauerhaft und unverlierbar miteinander verbunden, und zwar bereits vor ihrem Einbau, beispielsweise vor dem Aufstecken des Rotorsegment-Paares auf eine Rotorwelle. Die relative rotatorische Position der beiden Rotorsegmente eines Paares zueinander ist also bereits vor der weiteren Montage des Elektromotor-Rotors festgelegt, und muss nicht im Verlauf der weiteren Montage festgelegt bzw. justiert werden. Hierdurch wird die Herstellung eines permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotors erheblich vereinfacht. Beispielsweise ist es hierdurch möglich, nur ein einziges Rotorsegment des Rotorsegment-Paares auf einer Rotorwelle rotatorisch zu fixieren, wohingegen das andere Rotorsegment des Paares nur mittelbar mit der Rotorwelle verbunden ist.The two rotor segments of the rotor segment pair are each directly, permanently and captively connected to one another, namely before they are installed, for example before the rotor segment pair is slipped onto a rotor shaft. The relative rotational position of the two rotor segments of a pair to one another is therefore already established before the further assembly of the electric motor rotor and does not have to be established or adjusted in the course of the further assembly. This considerably simplifies the production of a permanently excited inclined electric motor rotor. For example, this makes it possible to rotationally fix only a single rotor segment of the rotor segment pair on a rotor shaft, whereas the other rotor segment of the pair is only indirectly connected to the rotor shaft.

Durch die unmittelbare Verbindung der beiden Rotorsegmente eines Rotorsegment-Paares miteinander wird ein innerlich sehr steifer permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor realisiert, wodurch, je nach Randbedingungen, höhere maximal zulässige Rotor-Drehzahlen erreicht werden können.The direct connection of the two rotor segments of a rotor segment pair with one another creates an internally very rigid, permanently excited, inclined electric motor rotor, which, depending on the boundary conditions, enables higher maximum permissible rotor speeds to be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sitzt das Rotorsegment-Paar auf einer separaten Rotorwelle, auf der es drehfest fixiert ist.According to a preferred embodiment, the rotor segment pair is seated on a separate rotor shaft on which it is fixed in a rotationally fixed manner.

Vorzugsweise wird der Grundkörper jedes Rotorsegments von einem Blechpaket gebildet, das aus mehreren identischen ferromagnetischen Rotorblechen besteht, die unverlierbar miteinander verbunden sind. Alle Rotorbleche der beiden Rotorsegmente sind also identisch zueinander. Allerdings ist nicht notwendigerweise die Anzahl der Rotorbleche der Grundkörper der beiden Rotorsegmente eines Paares gleich, sodass die axiale Länge der beiden Grundkörper eines Rotorsegment-Paares verschieden sein kann. Vorzugsweise ist jedoch auch die Anzahl der Rotorbleche der Grundkörper der beiden Rotorsegmente eines Paares identisch.The base body of each rotor segment is preferably formed by a laminated core, which consists of several identical ferromagnetic rotor laminations that are captively connected to one another. All rotor laminations of the two rotor segments are therefore identical to one another. However, the number of rotor laminations of the base bodies of the two rotor segments of a pair is not necessarily the same, so that the axial length of the two base bodies of a rotor segment pair can be different. However, the number of rotor laminations of the base bodies of the two rotor segments of a pair is preferably also identical.

Die Rotorbleche weisen jeweils Öffnungen auf, wobei diese Öffnungen aller zu dem Grundkörper zusammengesetzten Rotorbleche die axial zugänglichen Magnettaschen bilden.The rotor laminations each have openings, these openings of all rotor laminations assembled to form the base body forming the axially accessible magnet pockets.

Die Rotorbleche können auf verschiedene Weise miteinander zu einem Blechpaket verbunden sein. Besonders bevorzugt sind sie durch Verkleben mit Backlack oder mit Klebstoff, durch Schweißen oder durch Stanzpaketierung miteinander verbunden.The rotor laminations can be connected to one another in various ways to form a laminated core. They are particularly preferably connected to one another by gluing with baking varnish or with adhesive, by welding or by punched packaging.

Durch die Verwendung identischer Rotorbleche für alle Rotorsegmente des Elektromotor-Rotors wird in die Rotor-Herstellung vereinfacht.The use of identical rotor laminations for all rotor segments of the electric motor rotor simplifies rotor manufacture.

Grundsätzlich können die beiden Rotorsegmente des Rotorsegment-Paares auf vielfältige Weise miteinander dauerhaft verbunden sein, beispielsweise durch Verschweißen oder durch Stanzpaketierung. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die beiden Rotorsegmente des Rotorsegment-Paares mit Klebstoff miteinander verbunden sind, der zwischen den beiden in einer Querebene liegenden und einander zugewandten proximalen Stirnflächen der beiden Rotorsegmente vorgesehen ist. Unter einem Klebstoff ist vorliegend grundsätzlich jedes Klebemittel zu verstehen, das die beiden proximalen Stirnflächen miteinander verbindet, so dass auch Backlack ein Klebstoff in diesem Sinne ist.In principle, the two rotor segments of the rotor segment pair can be permanently connected to one another in a variety of ways, for example by welding or by stamping packets. Preferably, however, it is provided that the two rotor segments of the rotor segment pair are connected to one another with adhesive which is provided between the two proximal end faces of the two rotor segments lying in a transverse plane and facing one another. In the present case, an adhesive is basically to be understood as any adhesive that connects the two proximal end faces with one another, so that baking varnish is also an adhesive in this sense.

Gemäß dem Verfahrensanspruch zur Herstellung des permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotors ist zunächst vorgesehen, die beiden Rotorsegment-Grundkörper herzustellen, beispielsweise durch Paketierung mehrerer Rotorbleche miteinander.According to the method claim for producing the permanently excited inclined electric motor rotor, provision is initially made for the two rotor segment base bodies to be produced, for example by stacking several rotor sheets together.

Anschließend werden die beiden Grundkörper zu einem Grundkörper-Paar dauerhaft verbunden, indem die einander zugewandten proximalen Stirnseiten der beiden Grundkörper miteinander verbunden werden, beispielsweise miteinander verklebt werden.The two base bodies are then permanently connected to form a base body pair in that the proximal end faces of the two base bodies facing each other are connected to one another, for example glued to one another.

Erst dann erfolgt die Montage der Permanentmagnete durch axiales Einstecken in die Magnettaschen von den einander abgewandten distalen Stirnseiten der beiden Grundkörper aus. Die Permanentmagnete werden durch ein geeignetes Verfahren und geeignete Mittel in den Magnettaschen dauerhaft fixiert.Only then is the permanent magnets installed by being axially inserted into the magnet pockets from the distal end faces of the two base bodies facing away from one another. The permanent magnets are permanently fixed in the magnet pockets using a suitable method and suitable means.

Erst dann erfolgt die weitere Montage des auf diese Weise hergestellten Elektromotor-Rotors, beispielsweise durch axiales Aufstecken des Rotorsegment-Paares auf eine Rotorwelle.Only then does the further assembly of the electric motor rotor produced in this way take place, for example by axially plugging the rotor segment pair onto a rotor shaft.

Der rotatorische Versatz der beiden Rotorsegmente eines Rotorsegment-Paares ist also bereits vor der weiteren Montage festgelegt, wodurch der rotatorische Versatz grundsätzlich genauer und prozesssicherer festgelegt werden kann und wodurch die weitere Montage des betreffenden Elektromotors vereinfacht wird.The rotational offset of the two rotor segments of a rotor segment pair is therefore already established before further assembly, which means that the rotational displacement can generally be defined more precisely and with greater process reliability, and as a result of which the further assembly of the relevant electric motor is simplified.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 zwei Gruppen von Rotorblechen, die jeweils zu einem ferromagnetischen Grundkörper zusammengesetzt werden,
  • 2 die beiden Grundkörper der 1, die mit einem festgelegten rotatorischen Versatz miteinander verbunden werden,
  • 3 das Grundkörper-Paar der 2 vor dem Einsatz von Permanentmagneten in die Magnettaschen der beiden Grundkörper,
  • 4 ein Rotorsegment-Paar auf einer Rotorwelle montiert, die zusammen einen Elektromotor-Rotor bilden, und
  • 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Elektromotor-Rotors mit zwei Rotorsegment-Paaren, die ihrerseits rotatorisch versetzt zueinander angeordnet sind.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below. Show it:
  • 1 two groups of rotor laminations, each of which is put together to form a ferromagnetic base body,
  • 2 the two basic bodies of the 1 that are connected to one another with a specified rotational offset,
  • 3 the basic body pair of the 2 before using permanent magnets in the magnet pockets of the two main bodies,
  • 4th a rotor segment pair mounted on a rotor shaft, which together form an electric motor rotor, and
  • 5 a second embodiment of an electric motor rotor with two pairs of rotor segments, which in turn are arranged rotationally offset from one another.

In den 4 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele von permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotoren 10; 10' dargestellt. Der Elektromotor-Rotor 10 des in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus einem einfach versetzten Elektromotor-Rotor 10, der aus einem einzigen Paar 20 rotatorisch zueinander versetzt angeordneter Rotorsegmente 201, 202 gebildet ist. Die beiden Rotorsegmente 201, 202 sind in einem Winkel a versetzt zueinander auf einer Rotorwelle 12 fixiert angeordnet. Der Versatz-Winkel a ist kleiner als der Winkel zwischen zwei benachbarten Magnetpolen eines Rotorsegments 201, 202 und gibt den rotatorischen Versatz zwischen den magnetischen Rotor-Polen an.In the 4th and 5 are two embodiments of permanently excited helical electric motor rotors 10 ; 10 ' shown. The electric motor rotor 10 of the 4th The illustrated embodiment consists of a simply offset electric motor rotor 10 made up of a single pair 20th rotor segments arranged rotationally offset to one another 201 , 202 is formed. The two rotor segments 201 , 202 are offset from one another at an angle α on a rotor shaft 12 fixed arranged. The offset angle α is smaller than the angle between two adjacent magnetic poles of a rotor segment 201 , 202 and indicates the rotational offset between the magnetic rotor poles.

Der Elektromotor-Rotor 10' des in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus zwei identischen Rotorsegment-Paaren 20, die ihrerseits um denselben Winkel a rotatorisch versetzt zueinander und aneinander anliegend angeordnet sind. Die beiden Rotorsegment-Paare 20 sind jedoch nicht notwendigerweise unmittelbar miteinander verbunden. Der Elektromotor-Rotor 10' besteht also aus insgesamt vier jeweils um den Winkel a rotatorisch versetzt zueinander angeordneten Rotorsegmenten 201, 202.The electric motor rotor 10 ' of the 5 The illustrated embodiment consists of two identical pairs of rotor segments 20th , which in turn are rotatably offset from one another by the same angle a and are arranged adjacent to one another. The two pairs of rotor segments 20th however, they are not necessarily directly related to one another. The electric motor rotor 10 ' thus consists of a total of four rotor segments, each arranged rotationally offset from one another by the angle α 201 , 202 .

In den 1-3 ist die Herstellung des Elektromotor-Rotors 10 dargestellt. Zunächst werden aus mehreren identischen ferromagnetischen Rotorblechen 22 zwei gleich lange Rotorsegment-Grundkörper 301, 302 hergestellt, indem die gleiche Anzahl an Rotorblechen 22 jeweils zu dem Grundkörper 301, 302 verbunden werden, beispielsweise durch Verklebung mit Backlack oder Klebstoff, durch Verschweißen oder durch Stanzpaketierung. Die Rotorbleche 22 weisen jeweils mehrere Öffnungen 24' auf, die in dem Grundkörper 301, 302 jeweils axial zugänglichen Magnettaschen 24 bilden.In the 1-3 is the manufacture of the electric motor rotor 10 shown. First of all, several identical ferromagnetic rotor laminations are made 22nd two equally long rotor segment base bodies 301 , 302 made by using the same number of rotor laminations 22nd each to the base body 301 , 302 be connected, for example by gluing with baked varnish or adhesive, by welding or by punched packaging. The rotor sheets 22nd each have several openings 24 ' on that in the main body 301 , 302 each axially accessible magnet pocket 24 form.

Wie in der 2 dargestellt, werden die beiden Grundkörper 301, 302 durch Verkleben mit einem Kleber 26, der zwischen den beiden einander zugewandten proximalen Stirnseiten 305, 306 der beiden Grundkörper vorgesehen ist, unmittelbar, dauerhaft und unverlierbar miteinander verbunden. Auf diese Weise wird ein Grundkörper-Paar 30 gebildet.Like in the 2 are shown, the two basic bodies 301 , 302 by gluing with an adhesive 26th , the one between the two facing proximal end faces 305 , 306 of the two base bodies is provided, connected to one another directly, permanently and permanently. This creates a base pair 30th educated.

In dem der 3 dargestellten folgenden Verfahrensschritt werden stabförmige Permanentmagnete 25 von den beiden einander abgewandten distalen Stirnseiten 304, 307 des Grundkörper-Paares 30 aus axial eingesteckt, und werden in den Magnettaschen 24 auf geeignete Weise fixiert, beispielsweise durch Verkleben oder Verklemmen.In which the 3 The following process step illustrated are rod-shaped permanent magnets 25th from the two distal end faces facing away from each other 304 , 307 of the base body pair 30th from axially, and are inserted in the magnetic pockets 24 fixed in a suitable manner, for example by gluing or clamping.

Auf diese Weise ist ein Rotorsegment-Paar 20 hergestellt, das anschließend axial auf eine entsprechende Rotorwelle 12 aufgeschoben und auf dieser rotatorisch und axial fixiert wird. Der Rotorwellen-Körper 14 der Rotorwelle 12 besteht aus einem ferromagnetischen Metall.In this way is a rotor segment pair 20th produced, which then axially on a corresponding rotor shaft 12 is pushed and fixed on this rotationally and axially. The rotor shaft body 14th the rotor shaft 12 consists of a ferromagnetic metal.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016224890 B3 [0003]DE 102016224890 B3 [0003]
  • EP 3095175 B1 [0003]EP 3095175 B1 [0003]

Claims (6)

Permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor (10; 10') mit mindestens einem Paar (20) aus zwei im Querschnitt zueinander identischen und rotatorisch zueinander versetzten Rotorsegmenten (201, 202), wobei die Rotorsegmente (201, 202) jeweils aus einem ferromagnetischen Grundkörper (301,302) mit mehreren axial zugänglichen Magnettaschen (24) bestehen, in die Permanentmagnete (25) axial eingesetzt sind, und wobei die beiden Rotorsegmente (201, 202) des Rotorsegment-Paares (20) jeweils unmittelbar und unverlierbar miteinander verbunden sind.Permanently excited, inclined electric motor rotor (10; 10 ') with at least one pair (20) of two rotor segments (201, 202) which are identical to one another in cross section and are rotationally offset from one another, wherein the rotor segments (201, 202) each consist of a ferromagnetic base body (301, 302) with several axially accessible magnet pockets (24) into which permanent magnets (25) are axially inserted, and wherein the two rotor segments (201, 202) of the rotor segment pair (20) are each directly and captively connected to one another. Permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor (10; 10') nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (301, 302) jedes Rotorsegments (201, 202) von einem Blechpaket gebildet ist, das aus mehreren identischen ferromagnetischen Rotorblechen (22) besteht, die unverlierbar miteinander verbunden sind.Permanently excited inclined electric motor rotor (10; 10 ') according to Claim 1 , wherein the base body (301, 302) of each rotor segment (201, 202) is formed by a laminated core consisting of several identical ferromagnetic rotor laminations (22) which are captively connected to one another. Permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor (10; 10') nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Rotorsegment-Paar (20) auf einer separaten Rotorwelle (12) sitzt.Permanently excited, inclined electric motor rotor (10; 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the rotor segment pair (20) is seated on a separate rotor shaft (12). Permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor (10; 10') nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die beiden Rotorsegmente (201, 202) des Rotorsegment-Paares (20) mit Klebstoff (26) miteinander verbunden sind, der zwischen den beiden in einer Querebene liegenden und einander zugewandten proximalen Stirnflächen (305, 306) der beiden Rotorsegmente (201, 202) vorgesehen ist.Permanently excited inclined electric motor rotor (10; 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the two rotor segments (201, 202) of the rotor segment pair (20) are connected to one another with adhesive (26) which lies between the two in a transverse plane and proximal end faces (305, 306) of the two rotor segments (201, 202) facing one another are provided. Permanenterregter geschrägter Elektromotor-Rotor (10; 10') nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Rotorbleche (22) eines Grundkörpers (301, 302) durch Verkleben, Verbacken, Verschweißen oder Stanzpaketierung miteinander verbunden sind.Permanently excited, inclined electric motor rotor (10; 10 ') according to one of the preceding claims, wherein the rotor laminations (22) of a base body (301, 302) are connected to one another by gluing, baking, welding or stamping. Verfahren zur Herstellung eines permanenterregten geschrägten Elektromotor-Rotors (10; 10') mit den Merkmalen einer der vorangegangenen Ansprüche, mit den Verfahrensschritten: Herstellung der beiden Grundkörper (301, 302), dauerhaftes Verbinden der beiden Grundkörper (301, 302) zu einem Grundkörper-Paar (30) durch Verbinden der einander zugewandten proximalen Stirnseiten (305, 306) der beiden Grundkörper (301, 302), Montage der Permanentmagnete (25) durch axiales Einstecken in die Magnettaschen (24) von den einander abgewandten distalen Stirnseiten (304, 307) der beiden Grundkörper (301, 302) aus, und axiales Aufstecken des Rotorsegment-Paars (20) auf die Rotorwelle (12).Method for producing a permanently excited inclined electric motor rotor (10; 10 ') having the features of one of the preceding claims, with the method steps: Production of the two basic bodies (301, 302), permanent connection of the two base bodies (301, 302) to form a base body pair (30) by connecting the proximal end faces (305, 306) of the two base bodies (301, 302) facing each other, The permanent magnets (25) are assembled by axially inserting them into the magnet pockets (24) from the distal end faces (304, 307) of the two base bodies (301, 302) facing away from one another, and axial fitting of the rotor segment pair (20) onto the rotor shaft (12).
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