-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für einen Elektromotor, mit einem Lamellenpaket auf einer Rotorwelle und mit Permanentmagneten, die mittels eines umlaufenden Befestigungsteils an dem Lamellenpaket gehalten sind.
-
Stand der Technik
-
Derartige Rotoren weisen ein Lamellenpaket mit einer Vielzahl aufeinandergestapelter Lamellen auf, die Träger vorn Permanentmagneten sind, deren Magnetfeld das Erregerfelder bildet und mit einem statorseitigen Magnetfeld, welches in statorseitigen Spulen gebildet wird, zusammenwirkt.
-
Die Befestigung der Permanentmagnete an den Lamellen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Gemäß der
DE 10 2007 029 719 A1 sind in die Lamellen Aussparungen zur Aufnahme der Permanentmagnete eingebracht. Darüber hinaus ist es bekannt, die Permanentmagnete an der Außenseite der Lamellen anzuordnen und entweder an die Lamellen anzukleben oder mittels einer aufgepressten Hülse gegen Abfallen zu sichern.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der erfindungsgemäße Rotor kann in Elektromotoren eingesetzt werden, die insbesondere als bürstenlose Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung ausgebildet sind. Der Rotor umfasst ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen, die vorzugsweise als Blechlamellen ausgebildet sind.
-
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung sind an der Außenseite des Lamellenpakets über den Umfang verteilt mehrere Permanentmagnete angeordnet, die von einem Befestigungsteil an dem Lamellenpaket gesichert sind. Vorteilhafterweise sind die Magnete ausschließlich von dem Befestigungsteil am Lamellenpaket gehalten, so dass auf weitere Befestigungsmaßnahmen wie Ankleben der Permanentmagnete am Außenumfang der Lamellen oder eine formschlüssige Aufnahme in Aussparungen an der Lamellenaußenseite verzichtet werden kann. In alternativer Ausführung ist es aber auch möglich, zusätzlich zu dem Befestigungsteil eine oder mehrere weitere Befestigungsmaßnahmen vorzusehen, insbesondere Aussparungen an der Lamellenaußenseite zur formschlüssigen Aufnahme der Permanentmagnete oder ein Ankleben der Permanentmagnete an der Lamellenaußenseite.
-
Das Befestigungsteil zur Sicherung der Permanentmagnete ist ring- oder kappenförmig ausgebildet. Bezogen auf die Längsachse des Rotors weist das Befestigungsteil eine geringere axiale Erstreckung als das Lamellenpaket auf. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, dass maximal 30 %, maximal 40 % oder maximal 50 % der Außenfläche des Lamellenpakets von dem Befestigungsteil oder den Befestigungsteilen abgedeckt sind.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass das Magnetfeld, welches von den Permanentmagneten erzeugt wird, von dem Befestigungsteil nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Verhältnismäßig große Ringabschnitte am Lamellenpaket bleiben frei und unbeeinflusst von dem Befestigungsteil. Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Befestigung der Permanentmagnete mithilfe des Befestigungsteils in einer konstruktiv einfachen Weise erfolgt.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung weist das Befestigungsteil einen nach innen ragenden Formschlussvorsprung auf, der in eine korrespondierende Formschlussausnehmung im Lamellenpaket hineinragt. Vorteilhafterweise befindet sich der Formschlussvorsprung an der radial innenliegenden Seite des Befestigungsteils und die Formschlussausnehmung in der radial außenliegenden Mantelfläche des Lamellenpakets. In alternativer Ausführung ist es auch möglich, dass der Vorschussvorsprung sich an einer Stirnseite des Befestigungsteils befindet und axial nach innen hineinragt; in diesem Fall befindet sich die Formschlussausnehmung an einer Seitenfläche einer Endlamelle, die das stirnseitige Ende des Lamellenpakets bildet.
-
Der nach innen ragende Formschlussvorsprung am Befestigungsteil kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, durch Verstemmen eines Wandabschnitts des Befestigungsteils gebildet sein. Entsprechend bildet der nach innen ragende Formschlussvorsprung eine Verstemmlasche. Das Verstemmen kann durch das Einbringen von Schnitten oder Schlitzen in die Wand des Befestigungsdetails erleichtert werden. Dementsprechend wird der nach innen ragende Formschlussvorsprung dadurch erzeugt, dass zunächst ein Schnitt oder Schlitz in die Wand des Befestigungsteils eingebracht und anschließend der Formschlussvorsprung durch Verformen entlang des Schnittes beziehungsweise Schlitzes hergestellt wird.
-
Über den Formschlussvorsprung am Befestigungsteil und die korrespondierende Formschlussausnehmung im Lamellenpaket wird vorteilhafterweise nur das Befestigungsteil formschlüssig gesichert. Die Permanentmagnete sind von dem Befestigungsteil umgriffen und dadurch indirekt formschlüssig am Lamellenpaket gehalten.
-
Die Sicherung der Permanentmagnete am Lamellenpaket mittels des umgreifenden Befestigungsteils kann dadurch erfolgen, dass zwischen dem Befestigungsteil und den Permanentmagneten ein Formschluss oder Kraftschluss besteht. Die Permanentmagnete werden von dem Befestigungsteil gegen die Außenseite des Lamellenpakets gepresst.
-
Das Befestigungsteil kann ringförmig oder kappenförmig ausgeführt sein. Vorteilhafterweise sind mehrere Befestigungsteile angeordnet, insbesondere zwei ring- oder kappenförmige Befestigungsteile, die zueinander auf axialem Abstand liegen und die Permanentmagnete am Lamellenpaket halten. Die beiden ring- oder kappenförmige Befestigungsteile befinden sich insbesondere an oder unmittelbar benachbart zu den beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Lamellenpakets, so dass der zwischenliegende Abschnitt des Lamellenpakets frei von den Befestigungsteilen ist.
-
Das Befestigungsteil kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, bei kappenförmiger Ausführung an der Rotorwelle befestigt sein. Dies hat den Vorteil, dass Befestigungskräfte unmittelbar vom Befestigungsteil auf die Rotorwelle übertragen werden.
-
Jedes ring- oder kappenförmige Befestigungsteil kann Träger eines Zusatzteils sein, das eine Zusatzfunktion im Elektromotor ausübt. Das Zusatzteil ist beispielsweise als ein Belüftungsflügel ausgeführt, der mit dem Rotor umläuft und zur Motorbelüftung dient. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Zusatzteil als ein Impulsrad ausgebildet, das beim Umlaufen zur Drehimpulserzeugung für einen Rotorpositionssensor dient. Das Zusatzteil befindet sich vorteilhafterweise bei kappenförmiger Ausführung an der Stirnseite des Befestigungsteils. Bei ringförmiger Ausführung befindet sich das Zusatzteil vorteilhafterweise an der Ringaußenseite oder an einer Stirnseite des Rings.
-
Es kommen sowohl Ausführungen mit nur einem Zusatzdetail an dem Befestigungsteil in Betracht, beispielsweise nur ein Belüftungsflügel oder nur ein Impulsrad, als auch Ausführungen mit mehreren Zusatzteilen, beispielsweise sowohl ein Belüftungsflügel als auch ein Impulsrad am Befestigungsteil. Bei mehreren Befestigungsteilen ist es möglich, dass nur ein Teil der Befestigungsteile mit einem oder mehreren Zusatzteilen versehen ist und ein weiterer Teil der Befestigungsteile ohne Zusatzteile oder mit anderen Zusatzteilen versehen ist.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Rotor, der in Elektromotoren eingesetzt werden kann, die insbesondere als bürstenlose Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung ausgebildet sind. Der Rotor umfasst ein Lamellenpaket mit mehreren aufeinanderliegenden Lamellen, die vorzugsweise als Blechlamellen ausgebildet sind. An der Außenseite des Lamellenpakets sind über den Umfang verteilt mehrere Permanentmagnete angeordnet, die von einem Befestigungsteil an dem Lamellenpaket gesichert sind. Vorteilhafterweise sind die Magnete ausschließlich von dem Befestigungsteil am Lamellenpaket gehalten, so dass auf weitere Befestigungsmaßnahmen wie Ankleben der Permanentmagnete am Außenumfang der Lamellen oder eine formschlüssige Aufnahme in Aussparungen an der Lamellenaußenseite verzichtet werden kann. In alternativer Ausführung ist es aber auch möglich, zusätzlich zu dem Befestigungsteil eine oder mehrere weitere Befestigungsmaßnahmen vorzusehen, insbesondere Aussparungen an der Lamellenaußenseite zur formschlüssigen Aufnahme der Permanentmagnete oder ein Ankleben der Permanentmagnete an der Lamellenaußenseite.
-
Das Befestigungsteil zur Sicherung der Permanentmagnete ist hülsenförmig ausgebildet und im Bereich seiner Hülsenstirnseite Träger eines eine Zusatzfunktion ausübenden Zusatzteils. Das Zusatzteil kann wie vorbeschrieben ausgebildet und beispielsweise als Belüftungsflügel ausgeführt sein, der mit dem Rotor umläuft und zur Motorbelüftung dient, und/oder als ein Impulsrad ausgebildet sein, das beim Umlaufen zur Drehimpulserzeugung für einen Rotorpositionssensor dient.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Permanentmagnete mit hoher Sicherheit am Lamellenpaket befestigbar sind. Es genügt, genau ein hülsenförmiges Befestigungsteil vorzusehen. Die Befestigung der Permanentmagnete mithilfe des hülsenförmigen Befestigungsteils erfolgt in einer konstruktiv einfachen Weise.
-
Die axiale Länge - bezogen auf die Längsachse des Rotors - des hülsenförmigen Befestigungsteils kann so gewählt werden, dass das Lamellenpaket über seine gesamte axiale Länge von dem Befestigungsteil abgedeckt ist. In alternativer Ausführung ist die axiale Länge des hülsenförmigen Befestigungsteils kleiner als die axiale Länge des Lamellenpakets, beträgt aber beispielsweise mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 % oder mindestens 90 % der axialen Länge des Lamellenpakets.
-
Das hülsenförmige Befestigungsteil kann einen nach innen ragenden Formschlussvorsprung aufweisen, der in eine korrespondierende Formschlussausnehmung im Lamellenpaket hineinragt. Der Formschlussvorsprung kann sich an der radial innenliegenden Seite des Befestigungsteils und die Formschlussausnehmung in der radial außenliegenden Mantelfläche des Lamellenpakets befinden. Alternativ ist es auch möglich, dass der Vorschussvorsprung sich an einer Stirnseite des hülsenförmigen Befestigungsteils befindet und axial nach innen hineinragt, wobei sich die Formschlussausnehmung an einer Seitenfläche einer Endlamelle, die das stirnseitige Ende des Lamellenpakets bildet, befindet.
-
Der nach innen ragende Formschlussvorsprung am hülsenförmigen Befestigungsteil kann gegebenenfalls durch Verstemmen eines Wandabschnitts des Befestigungsteils gebildet sein. Entsprechend bildet der nach innen ragende Formschlussvorsprung eine Verstemmlasche. Das Verstemmen kann durch das Einbringen von Schnitten oder Schlitzen in die Wand des Befestigungsdetails erleichtert werden. Der nach innen ragende Formschlussvorsprung wird insbesondere dadurch erzeugt, dass zunächst ein Schnitt oder Schlitz in die Wand des Befestigungsteils eingebracht und anschließend der Formschlussvorsprung durch Verformen entlang des Schnittes beziehungsweise Schlitzes hergestellt wird.
-
Das Befestigungsteil - in der ringförmigen, kappenförmigen oder hülsenförmigen Ausführung - ist vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen, metallischen Werkstoff gefertigt. Das Zusatzteil kann entweder einteilig mit dem Befestigungsteil ausgebildet sein, oder als separates Bauteil, das fest mit dem Befestigungsteil verbunden ist - beispielsweise in der Ausführung als Belüftungsflügel oder als Impulsgeberrad für eine Rotorlageerfassung.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1a eine Seitenansicht eines Rotors mit einer Rotorwelle, einem auf die Rotorwelle aufgesetzten Lamellenpaket und zwei ringförmigen Befestigungsteilen zur Sicherung von Permanentmagneten an der Außenseite des Lamellenpakets,
- 1b der Rotor aus 1a in einem Längsschnitt,
- 2a eine Seitenansicht eines Rotors in einer 1a entsprechenden Ausführung, jedoch mit zwei kappenförmigen Befestigungsteilen zur Sicherung der Permanentmagnete,
- 2b der Rotor aus 2a in einem Längsschnitt,
- 3a eine Seitenansicht eines Rotors in einer 1b entsprechenden Ausführung, wobei ein kappenförmiges Befestigungsteil mit Zusatzbauteilen versehen ist,
- 3b der Rotor aus 3a in einem Längsschnitt,
- 4a eine Seitenansicht eines Rotors in einer 1a entsprechenden Ausführung, jedoch mit einem hülsenförmigen Befestigungsteil zur Sicherung der Permanentmagnete, wobei an einer Stirnseite des hülsenförmigen Befestigungsteils Zusatzbauteile angeordnet sind,
- 5 ein hülsenförmiges Befestigungsteil mit einem T-förmigen Schlitz in der Wand und eine einzelne Lamelle mit einer Formschlussausnehmung,
- 6 ein Lamellenpaket mit einer Formschlussausnehmung, die in zwei Lamellen eingebracht ist,
- 7 das Lamellenpaket aus 6 im Längsschnitt,
- 8 eine Lamelle mit einer Formschlussausnehmung und einen Ausschnitt einer Befestigungshülse mit Verstemmlaschen, die in die Formschlussausnehmung hineinragen,
- 9 einen Ausschnitt eines hülsenförmiges Befestigungsteils mit zwei Verstemmlaschen,
- 10 eine Verstemmlasche an einem Befestigungsteil, die sich zu ihrer Stirnseite hin verjüngt.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In den 1a und 1b ist ein Rotor 1 dargestellt, der in einem Elektromotor Verwendung findet. Der Rotor 1 umfasst eine Rotorwelle 2, die sich im Betrieb um ihre Längsachse 3 dreht und die Träger eines Lamellenpakets 4 ist. Das Lamellenpaket 4 besteht aus einer Vielzahl aufeinandergestapelter einzelner Lamellen, welche aus Blech gefertigt sind. In das Lamellenpaket 4 sind Lochungen 7 eingebracht.
-
An der Außenseite des Lamellenpakets 4 befinden sich Permanentmagnete 5, die mit Hilfe von Befestigungsteilen 6 das Lamellenpaket 4 gegen Herabfallen sichern. Es sind zwei axial beabstandete Befestigungsteile 6 vorgesehen, die jeweils ringförmig ausgebildet sind und das Lamellenpaket 4 einschließlich der Permanentmagnete 5 umgreifen. Die beiden ringförmigen Befestigungsteile 6 liegen jeweils benachbart zur oberen und unteren Stirnseite des Lamellenpakets 4. In Achsrichtung - bezogen auf die Längsachse 3 - erstrecken sich beide ringförmigen Befestigungsteile 6 nur über eine axiale Teillänge des Lamellenpakets 4, die bei circa 30 % bis 40 % der axialen Länge des Lamellenpakets 4 liegt.
-
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 2a, 2b, 3a, 3b und 4a, 4b weisen jeweils den gleichen Aufbau des Rotors 1 auf, es unterscheidet sich jedoch die Ausführung der Befestigungsteile 6.
-
In den 2a und 2b sind die Befestigungsteile 6 kappenförmig ausgebildet und an jeweils einer Stirnseite des Lamellenpakets 4 angeordnet. Die beiden kappenförmigen Befestigungsteile 6 übergreifen jeweils eine Stirnseite des Lamellenpakets 4 und erstrecken sich mit ihren Seitenwänden in Achsrichtung in der Weise, dass die Permanentmagnete 5 an der Außenseite des Lamellenpakets 4 von den Befestigungsteilen 6 übergriffen und hierdurch am Lamellenpaket 4 gesichert werden.
-
Die Befestigungsteile 6 weisen an ihre Kappenstirnseite eine zentrale Ausnehmung auf, mit der die Befestigungsteile 6 auf die Rotorwelle 2 aufgeschoben sind. Gegebenenfalls können die kappenförmigen Befestigungsteile 6 direkt an der Rotorwelle 2 befestigt werden.
-
In Achsrichtung erstrecken sich die kappenförmigen Befestigungsteile 6 nur über einen Teil der axialen Höhe des Lamellenpakets 4. Die Erstreckung beträgt insbesondere weniger als 50 % der axialen Höhe des Lamellenpakets 4.
-
Auch im Ausführungsbeispiel gemäß den 3a und 3b sind die stirnseitig angeordneten Befestigungsteile 6 am Lamellenpaket 4 kappenförmig ausgebildet. Im Unterschied zu den 2a und 2b, in denen die beiden kappenförmigen Befestigungsteile 6 identisch ausgeführt sind, unterscheiden sich die Befestigungsteile 6 in den 3a und 3b voneinander. Das untere kappenförmige Befestigungsteil 6 entspricht demjenigen aus 2a, 2b, wohingegen das obere kappenförmige Befestigungsteil 6 an der Außenseite seiner Kappenstirnseite Träger von insbesondere zwei Zusatzteilen 8 ist. Ein Zusatzteil 8 oder beide Zusatzteile 8 können einteilig mit dem Befestigungsteil 6 oder als separates Bauteil ausgeführt sein, das jedoch fest mit dem Befestigungsteil 6 verbunden ist. Bei den Zusatzteilen 8 handelt es sich beispielhaft um einen Belüftungsflügel zur Motorbelüftung und/oder um ein Impulsgeberrad zur Impulserzeugung für einen Rotorpositionssensor.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 4a und 4b ist nur ein einzelnes Befestigungsteil 6 vorhanden, das hülsenförmig ausgebildet ist, wobei eine Stirnseite offen und die gegenüberliegende Stirnseite geschlossen ausgebildet sind. An der geschlossenen Stirnseite befinden sich zwei Zusatzteile 8, die wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel als Belüftungsflügel und als Impulsrad ausgebildet sein können. Die axiale Erstreckung des hülsenförmigen Befestigungsteils 6 ist in der Weise bemessen, dass das Lamellenpaket 4 einschließlich der Permanentmagnete 5 vollständig von den Befestigungsteil 6 umgriffen ist.
-
5 zeigt, wie das Befestigungsteil 6 formschlüssig an einer Lamelle 4a des Lamellenpakets befestigt werden kann. Das hülsenförmige Befestigungsteil 6 weist benachbart zu seiner offenen Stirnseite einen T-förmigen Schlitz in der Wand auf, dessen einer Schenkel sich in Achsrichtung bis zur Stirnseite und dessen anderer Schenkel sich in Umfangsrichtung mit Abstand zur Stirnseite erstreckt. Der T-förmige Schlitz ermöglicht es, dass zwei Verstemmlaschen 10 radial nach innen umgebogen werden können, wobei die Verstemmlaschen 10 jeweils einen Formschlussvorsprung bilden, der in eine zugeordnete Formschlussausnehmung 11 im Randbereich einer Lamelle 4a des Lamellenpakets hineinragt. Hierdurch wird die gewünschte formschlüssige Verbindung zwischen den Befestigungsteil 6 und dem Lamellenpaket 4 erreicht. Zugleich sind die Permanentmagnete, die zwischen der Außenwand des Lamellenpakets 4 und der Innenwand des Befestigungsteils 6 angeordnet sind, gegen ein versehentliches Herabfallen gesichert.
-
Wie den 6 und 7 zu entnehmen ist, kann in zwei oder gegebenenfalls mehr als zwei unmittelbar übereinander liegenden Lamellen des Lamellenpakets 4 eine Formschlussausnehmung 11 eingebracht sein, so dass die Formschlussausnehmung 1 eine entsprechend höhere axiale Erstreckung aufweist.
-
8 zeigt die in die Formschlussausnehmung 1 hineinragenden Verstemmlaschen 10 am Befestigungsteil 6.
-
In 9 ist ein H-förmiger Schlitz 9 in die Wand der Befestigungsteils 6 eingebracht. Hierdurch sind zwei Verstemmlaschen 10 gebildet, deren freie Stirnseiten einander zugewandt sind. Durch Umbiegen radial nach innen der Verstemmlaschen 10 können diese in eine Formschlussverbindung mit dem Lamellenpaket 4 gebracht werden, in der die Verstemmlaschen 10 in die zugeordnete Formschlussausnehmung 11 hineinragt.
-
Wie 9 in Verbindung mit 10 zu entnehmen ist, weisen die Verstemmlaschen 10 eine ist sich zur freien Stirnseite hin verjüngende Querschnittsform auf, wodurch die Verstemmlaschen 10 Keilform einnehmen. Gemeinsam mit einer entsprechenden Dimensionierung der zugeordneten Formschlussausnehmung ermöglicht die Keilform der Verstemmlaschen 10 eine spielfreie Verriegelung von Befestigungsteil 6 und Lamellenpaket 4.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007029719 A1 [0003]
