DE102022115983B4 - Motor rotor core structure - Google Patents
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Abstract
Das technische Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Kernstruktur des Motorrotors besteht darin, dass mehrere voneinander beabstandete durchgangslochartige Räume entlang der Umfangsrichtung, bei der die Drehachse des Motors als Kreismittelpunkt dient, nacheinander am Eisenkern des Rotors eines Umlaufmotors angeordnet sind, wobei die durchgangslochartigen Räume Barrieren für den Magnetkreis des Rotors bilden und gleichzeitig zum Hindurchführen mehrerer gerader stangenförmiger Kombinationselemente aus nicht magnetisch leitendem Material dienen, wobei die mehreren den Eisenkern bildenden, gestapelten Siliziumstahlbleche durch die Kombinationselemente befestigt sind, um die gesamte Steifigkeit des Eisenkerns zu erhöhen und die Gefahr einer möglichen Verformung oder Beschädigung der Siliziumstahlbleche, die durch die Zentrifugalkraft bei Hochgeschwindigkeitsrotation verursacht werden, zu minimieren.The main technical feature of the core structure of the motor rotor according to the invention is that several spaced-apart through-hole-like spaces are arranged one after the other on the iron core of the rotor of a rotary motor along the circumferential direction, in which the axis of rotation of the motor serves as the center of the circle, the through-hole-like spaces forming barriers for the magnetic circuit of the Form rotor and at the same time serve to pass through a plurality of straight rod-shaped combination elements made of non-magnetically conductive material, the plurality of stacked silicon steel sheets forming the iron core being fastened by the combination elements in order to increase the overall rigidity of the iron core and reduce the risk of possible deformation or damage to the silicon steel sheets , caused by centrifugal force during high-speed rotation.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorentechnik und insbesondere eine Kernstruktur des Motorrotors.The present invention relates to engine technology and in particular to a core structure of the engine rotor.
Stand der TechnikState of the art
Um die durch die Zentrifugalkraft bei Hochgeschwindigkeitsrotation verursachte Spannung des Rotors eines Spindelmotors zu unterdrücken, wird in der Offenlegungsschrift
Gleichzeitig wird in der Offenlegungsschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Offenlegungsschrift
Aufgabe der ErfindungTask of the invention
Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kernstruktur des Motorrotors bereitzustellen, durch die die strukturelle Steifigkeit des Rotorkerns erhöht werden kann, sodass der Motorrotor insbesondere die an die Hochgeschwindigkeitsrotation eines Spindelmotors gestellten Anforderungen erfüllen kann.It is the main object of the present invention to provide a core structure of the motor rotor through which the structural rigidity of the rotor core can be increased so that the motor rotor can particularly meet the requirements imposed on the high-speed rotation of a spindle motor.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung eine Kernstruktur des Motorrotors bereit. Ihr technisches Hauptmerkmal besteht darin, dass mehrere voneinander beabstandete durchgangslochartige Räume entlang der Umfangsrichtung, bei der die Drehachse des Motors als Kreismittelpunkt dient, nacheinander am Eisenkern des Rotors eines Umlaufmotors angeordnet sind, wobei die durchgangslochartigen Räume Barrieren für den Magnetkreis des Rotors bilden und gleichzeitig zum Hindurchführen mehrerer gerader stangenförmiger Kombinationselemente aus nicht magnetisch leitendem Material dienen, wobei die mehreren den Eisenkern bildenden, gestapelten Siliziumstahlbleche durch die Kombinationselemente befestigt sind, um die gesamte Steifigkeit des Eisenkerns zu erhöhen und die Gefahr einer möglichen Verformung oder Beschädigung der Siliziumstahlbleche, die durch die Zentrifugalkraft bei Hochgeschwindigkeitsrotation verursacht werden, zu minimieren.To solve the above-mentioned objects, the present invention provides a core structure of the motor rotor. Its main technical feature is that several spaced-apart through-hole-like spaces are arranged one after the other on the iron core of the rotor of a rotary motor along the circumferential direction, in which the axis of rotation of the motor serves as the center of the circle, the through-hole-like spaces forming barriers for the magnetic circuit of the rotor and at the same time for Passing through a plurality of straight rod-shaped combination elements made of non-magnetically conductive material, the plurality of stacked silicon steel sheets forming the iron core being secured by the combination elements in order to increase the overall rigidity of the iron core and reduce the risk of possible deformation or damage to the silicon steel sheets caused by the centrifugal force caused by high speed rotation.
Ferner umfasst ein jeweiliger durchgangslochartiger Raum einen durchgangslochartigen magnetischen Barriereraum und ein mit diesem magnetischen Barriereraum durchgängig verbundenes Durchgangsloch, wobei sich die jeweiligen durchgangslochartigen Räume in der Umfangsrichtung auf zwei Seiten der entsprechenden Magnetschlitze des Rotorkerns befinden, wobei der Durchmesser des Umfangs als Spiegelachse für die auf zwei Seiten eines jeweiligen Magnetschlitzes befindlichen durchgangslochartigen Räume fungiert und diese paarweise gespiegelt werden und durch die entsprechenden magnetischen Barriereräume mit den entsprechenden Magnetschlitzen durchgängig verbunden sind.Furthermore, a respective through-hole-like space comprises a through-hole-like magnetic barrier space and a through-hole continuously connected to this magnetic barrier space, the respective through-hole-like spaces being located in the circumferential direction on two sides of the corresponding magnetic slots of the rotor core, the diameter of the circumference serving as a mirror axis for the on two Through-hole-like spaces located on the sides of a respective magnetic slot act and these are mirrored in pairs and are continuously connected to the corresponding magnetic slots by the corresponding magnetic barrier spaces.
Hierbei ist ein jeweiliger magnetischer Barriereraum durch die entsprechende erste Seite mit dem entsprechenden angrenzenden Magnetschlitz und durch die entsprechende zweite Seite mit dem entsprechenden angrenzenden Durchgangsloch durchgängig verbunden, wobei der Innendurchmesser der ersten Seite eines jeweiligen magnetischen Barriereraums größer als der Innendurchmesser der zweiten Seite dieses ist, wobei sich diese magnetischen Barriereräume mit unterschiedlichen Innendurchmessern im Radialschnitt des Umfangs befinden und deren spezifische Form eine ebene geometrische Form, beispielsweise eine dreieckige Form, sein kann.Here, a respective magnetic barrier space is continuously connected through the corresponding first side to the corresponding adjacent magnetic slot and through the corresponding second side to the corresponding adjacent through hole, the inner diameter of the first side of a respective magnetic barrier space being larger than the inner diameter of the second side of the latter, wherein these magnetic barrier spaces with different inner diameters are located in the radial section of the circumference and whose specific shape can be a flat geometric shape, for example a triangular shape.
Gleichzeitig ist der Innendurchmesser der zweiten Seite eines jeweiligen magnetischen Barriereraums auch kleiner als der Innendurchmesser des entsprechenden Durchgangslochs, sodass die durch die Durchgangslöcher hindurchgeführten Kombinationselemente nicht durch die Verbindungsabschnitte zwischen den magnetischen Barriereräumen und den Durchgangslöchern radial in die magnetischen Barriereräume verrückt werden, um den vorteilhaften Effekt der Begrenzung und Positionierung der Kombinationselemente zu erzielen.At the same time, the inner diameter of the second side of a respective magnetic barrier space is also smaller than the inner diameter of the corresponding through hole, so that the combination elements passed through the through holes are not displaced radially into the magnetic barrier spaces through the connecting sections between the magnetic barrier spaces and the through holes, in order to achieve the advantageous effect the limitation and positioning of the combination elements.
Der Innendurchmesser eines Verbindungsabschnitts zwischen dem entsprechenden magnetischen Barriereraum und dem entsprechenden Magnetschlitz ist kleiner als der Innendurchmesser der ersten Seite des entsprechenden magnetischen Barriereraums und ist auch kleiner als die in der radialen Umfangsrichtung vorgesehene Höhe des entsprechenden Magnetschlitzes, wodurch sichergestellt ist, dass die in die Magnetschlitze eingebetteten Magneten nicht durch die Verbindungsabschnitte zwischen den magnetischen Barriereräumen und den Durchgangslöchern in die magnetischen Barriereräume verrückt werden, und somit der vorteilhafte Effekt der Begrenzung und Positionierung der in den Magnetschlitzen befindlichen Magneten erzielt wird.The inner diameter of a connecting portion between the corresponding magnetic barrier space and the corresponding magnetic slot is smaller than the inner diameter of the first side of the corresponding magnetic barrier space and is also smaller than the height of the corresponding magnetic slot in the radial circumferential direction, thereby ensuring that the magnetic slots in the magnetic slots embedded magnets are not moved through the connecting sections between the magnetic barrier spaces and the through holes into the magnetic barrier spaces, and thus the advantageous effect of limiting and positioning the magnets located in the magnetic slots is achieved.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
-
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment according to the present invention; -
2 zeigt eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung von1 ;2 shows a sectional view of the preferred embodiment according to the present invention1 ; -
3 und4 zeigen vergrößerte Ansichten des Teilbereichs K von2 des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.3 and4 show enlarged views of the partial area K of2 the preferred embodiment according to the present invention.
Detaillierte Beschreibung des AusführungsbeispielsDetailed description of the exemplary embodiment
Zunächst sei darauf hingewiesen, dass für die unten beschriebene Kernstruktur des Motorrotors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Rotorelement eines Spindelmotors für Hochgeschwindigkeitsrotation als Beispiel verwendet wird. Jedoch wird der Teil der Gesamttechnik des Spindelmotors, der nicht mit den technischen Merkmalen der vorliegenden Erfindung zusammenhängt, in der folgenden Beschreibung nicht beschrieben. Dieser weggelassene Teil gehört jedoch zum Stand der Technik, der einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, und dessen Weglassung beeinträchtigt nicht die Vollständigkeit der wesentlichen technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung.First of all, for the core structure of the motor rotor according to a preferred embodiment of the present invention described below, the rotor element of a spindle motor for high-speed rotation is used as an example. However, the part of the overall technology of the spindle motor which is not related to the technical features of the present invention will not be described in the following description. However, this omitted portion is part of the prior art known to one skilled in the art, and its omission does not affect the completeness of the essential technical features of the present invention.
Es wird auf die
Der Eisenkern (20) ist ein ringförmiger röhrenförmiger Gegenstand, der durch koaxiales, sequentielles Stapeln mehrerer ringförmiger Siliziumstahlbleche gebildet ist und eine durch die innere Rohrwand definierte innere Ringfläche (21) und eine durch die äußere Rohrwand definierte äußere Ringfläche (22) aufweist, wobei die innere Ringfläche (21) und die äußere Ringfläche (22) im Radialschnitt kreisförmig sind oder wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch mehrere erste Bögen (221) und mehrere zweite Bögen (222), die zwei unterschiedliche Radien aufweisen und nacheinander abwechselnd angeordnet und miteinander verbunden sind, gebildet sein kann, wobei der Krümmungsmittelpunkt der äußeren Ringfläche (22) koaxial oder parallel zum Kreismittelpunkt der inneren Ringfläche (21) ist.The iron core (20) is an annular tubular object formed by coaxially, sequentially stacking a plurality of annular silicon steel sheets and having an inner annular surface (21) defined by the inner tube wall and an outer annular surface (22) defined by the outer tube wall has, wherein the inner annular surface (21) and the outer annular surface (22) are circular in radial section or, as in the present exemplary embodiment, by a plurality of first arches (221) and a plurality of second arches (222), which have two different radii and are arranged alternately one after the other and are connected to each other, can be formed, the center of curvature of the outer annular surface (22) being coaxial or parallel to the center of the circle of the inner annular surface (21).
Die Magnetschlitze (30) gehen entlang der Richtung der Mittelachse der inneren Ringfläche (21) durch den Eisenkern durch und befinden sich zwischen der inneren Ringfläche (21) und der äußeren Ringfläche (22), wodurch die Magneten (nicht gezeigt) durch die Lochräume der Magnetschlitze (30) aufgenommen und durch die Lochwände der Magnetschlitze (30) positioniert und somit eng im Inneren des Eisenkerns (20) eingebettet werden können. Die spezifischen Formen der Magnetschlitze (30) werden jedoch in der Beschreibung nicht im Detail beschrieben, da sie nicht zu den technischen Merkmalen der vorliegenden Erfindung gehören.The magnetic slots (30) pass through the iron core along the direction of the central axis of the inner ring surface (21) and are located between the inner ring surface (21) and the outer ring surface (22), whereby the magnets (not shown) pass through the hole spaces of the Magnetic slots (30) are recorded and positioned through the perforated walls of the magnetic slots (30) and can thus be closely embedded in the interior of the iron core (20). However, the specific shapes of the magnetic slots (30) are not described in detail in the description since they are not part of the technical features of the present invention.
Der Durchmesser der inneren Ringfläche (21) fungiert als Spiegelachse für die magnetischen Barriereräume (40) und diese werden paarweise gespiegelt und grenzen jeweils an zwei Seiten des entsprechenden Magnetschlitzes (30) an und gehen entlang der parallel zur Mittelachse der inneren Ringfläche (21) stehenden Richtung durch die lochartigen Strukturen des Eisenkerns (20) durch und sind jeweils über ihre erste Seite (41) mit dem entsprechenden angrenzenden Magnetschlitz (30) durchgängig verbunden.The diameter of the inner ring surface (21) acts as a mirror axis for the magnetic barrier spaces (40) and these are mirrored in pairs and each adjoin two sides of the corresponding magnetic slot (30) and go along the parallel to the central axis of the inner ring surface (21). Direction through the hole-like structures of the iron core (20) and are each continuously connected via their first side (41) to the corresponding adjacent magnetic slot (30).
Die Durchgangslöcher (50) gehen entlang der Mittelachse der inneren Ringfläche (21) durch den Eisenkern (20) durch und sind jeweils paarweise mit den zweiten Seiten (42) der entsprechenden gepaarten magnetischen Barriereräume (40) durchgängig verbunden und grenzen an diese an.The through holes (50) pass through the iron core (20) along the central axis of the inner ring surface (21) and are each continuously connected in pairs to the second sides (42) of the corresponding paired magnetic barrier spaces (40) and adjoin them.
Es wird auf
Es wird auf
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die spezifische Form eines jeweiligen Durchgangslochs (50) im Radialschnitt kreisförmig und die Querschnittsform eines entsprechenden Stangenkörperabschnitts (61) in radialer Richtung ein Ergänzungskreis, wodurch die Umfangswand eines jeweiligen Stangenkörperabschnitts (61) passgenau an der Wand des entsprechenden Durchgangslochs (50) anliegen kann und somit die Stangenkörperabschnitte (61) stabil durch die Durchgangslöcher (50) hindurchgeführt werden können. In anderen Ausführungsbeispielen können sich die Formen der Durchgangslöcher von den ebenen geometrischen Formen des vorliegenden Ausführungsbeispiels unterscheiden, d. h. sie können beispielsweise oval oder polygonal sein.In the present exemplary embodiment, the specific shape of a respective through hole (50) is circular in radial section and the cross-sectional shape of a corresponding rod body section (61) is a supplementary circle in the radial direction, whereby the peripheral wall of a respective rod body section (61) fits precisely on the wall of the corresponding through hole (50). can rest and thus the rod body sections (61) can be guided stably through the through holes (50). In other embodiments, the shapes of the through holes may differ from the planar geometric shapes of the present embodiment, i.e. H. they can be oval or polygonal, for example.
Ferner ist die Form eines jeweiligen magnetischen Barriereraums (40) im Radialschnitt dreieckig, wobei die erste Seite eines jeweiligen Dreiecks durch die entsprechende erste Seite (41), die zweite Seite eines jeweiligen Dreiecks durch die nahe der inneren Ringfläche (21) befindliche innere Lochwand (43) des entsprechenden magnetischen Barriereraums (40) und die dritte Seite eines jeweiligen Dreiecks durch die nahe der äußeren Ringfläche (22) befindliche äußere Lochwand (44) des entsprechenden magnetischen Barriereraums (40) definiert ist, wobei sich ein jeweiliger Verbindungskanal (421) innerhalb des Bereichs der entsprechenden dritten Seite befindet.Furthermore, the shape of a respective magnetic barrier space (40) is triangular in radial section, with the first side of a respective triangle through the corresponding first side (41), the second side of a respective triangle through the inner perforated wall (21) located near the inner annular surface (21). 43) of the corresponding magnetic barrier space (40) and the third side of a respective triangle is defined by the outer perforated wall (44) of the corresponding magnetic barrier space (40) located near the outer annular surface (22), with a respective connecting channel (421) located within the area of the corresponding third page.
Mit der Zusammensetzung der obigen Komponenten können in der Kernstruktur des Motorrotors (10) die Kombinationselemente (60) durch die Durchgangslöcher (50) hindurchgeführt werden, um eine enge Kombination und eine gute Befestigung der gestapelten Siliziumstahlbleche zu erreichen und die Steifigkeit des Eisenkerns zu erhöhen. Gleichzeitig wird erreicht, dass die durch die Durchgangslöcher (50) und die magnetischen Barriereräume (40) gebildete magnetische Barrierewirkung erhalten bleibt, da die nichtmagnetischen Eigenschaften aufweisenden Kombinationselemente (60) begrenzt werden, sodass die Kernstruktur des Motorrotors (10) sowohl die Stärke des Eisenkerns als auch die elektromagnetischen Eigenschaften aufweisen kann. Im Vergleich zum Stand der Technik ergibt sich somit eine deutliche Verbesserung.With the composition of the above components, in the core structure of the motor rotor (10), the combination elements (60) can be passed through the through holes (50) to achieve close combination and good fastening of the stacked silicon steel sheets and increase the rigidity of the iron core. At the same time, the magnetic barrier effect formed by the through holes (50) and the magnetic barrier spaces (40) is maintained because the combination elements (60) having non-magnetic properties are limited, so that the core structure of the motor rotor (10) limits both the strength of the iron core as well as the electromagnetic properties. This results in a significant improvement compared to the state of the art.
Es wird auf
In der obigen Tabelle ist B der erste eingeschlossene Winkel und so definiert, dass er in der radialen Richtung des Eisenkerns (20) ein eingeschlossener Winkel zwischen der inneren Lochwand (43) eines jeweiligen magnetischen Barriereraums und der nahe der inneren Ringfläche (21) befindlichen inneren Schlitzwandfläche (31) des entsprechenden angrenzenden Magnetschlitzes (30) ist.In the above table, B is the first included angle and is defined to be an included angle in the radial direction of the iron core (20) between the inner hole wall (43) of a respective magnetic barrier space and the inner one located near the inner annular surface (21). Slot wall surface (31) of the corresponding adjacent magnetic slot (30).
C ist der zweite eingeschlossene Winkel und so definiert, dass er in der radialen Richtung des Eisenkerns (20) ein Innenwinkel zwischen der inneren Lochwand (43) und der entsprechenden äußeren Lochwand (44) eines jeweiligen magnetischen Barriereraums ist.C is the second included angle and is defined to be an interior angle in the radial direction of the iron core (20) between the inner hole wall (43) and the corresponding outer hole wall (44) of a respective magnetic barrier space.
Die magnetischen Barriereräume (40) und die damit verbundenen Magnetschlitze (30) erfüllen die Bedingungen 150° ≤ B ≤ 190° und 16° ≤ C ≤ 35°, wobei die Durchgangslöcher (50) die Formel (1): α = D/Ro × 100 %, 1.9 % ≤ α ≤ 10.1 erfüllen, wobei in der Formel D der Durchmesser eines jeweiligen Durchgangslochs (50) und Ro der Radius eines jeweiligen zweiten Bogens (222) ist.The magnetic barrier spaces (40) and the associated magnetic slots (30) meet the conditions 150° ≤ B ≤ 190° and 16° ≤ C ≤ 35°, whereby the through holes (50) have the formula (1): α = D/Ro × 100%, 1.9% ≤ α ≤ 10.1, where in the formula D is the diameter of a respective through hole (50) and Ro is the radius of a respective second arc (222).
Die magnetischen Barriereräume (40) und die an diese angrenzenden, mit diesen durchgängig verbundenen Durchgangslöcher (50) erfüllen die folgende Formel (II):
Wie in Tabelle 1 gezeigt, kann der Sicherheitsfaktor durch die Kernstruktur des Motorrotors (10) effektiv auf mehr als 1.01 verbessert werden, wodurch bei Hochgeschwindigkeitsrotation die Steifigkeit des Eisenkerns (20) erhöht und somit die Gefahr einer möglichen Verformung oder Beschädigung, die durch die Zentrifugalkraft verursacht wird, minimiert wird.As shown in Table 1, the safety factor can be effectively improved to more than 1.01 by the core structure of the motor rotor (10), which increases the rigidity of the iron core (20) during high-speed rotation, thereby reducing the risk of possible deformation or damage caused by the centrifugal force caused is minimized.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Kernstruktur des MotorrotorsMotor rotor core structure
- 2020
- EisenkernIron core
- 2121
- innere Ringflächeinner ring surface
- 2222
- äußere Ringflächeouter ring surface
- 221221
- erster Bogenfirst bow
- 222222
- zweiter Bogensecond bow
- 3030
- MagnetschlitzMagnetic slot
- 4040
- magnetischer Barriereraummagnetic barrier room
- 4141
- erste Seitefirst page
- 411411
- VerbindungsbereichConnection area
- 4242
- zweite Seitesecond page
- 421421
- Verbindungskanalconnection channel
- 4343
- innere Lochwandinner perforated wall
- 4444
- äußere Lochwandouter perforated wall
- 5050
- Durchgangslochthrough hole
- 6060
- KombinationselementCombination element
- 6161
- StangenkörperabschnittRod body section
- Bb
- erster eingeschlossener Winkelfirst included angle
- CC
- zweiter eingeschlossener Winkelsecond included angle
- DD
- Innendurchmesser des DurchgangslochsInner diameter of the through hole
- FF
- Breite der magnetischen BarriereWidth of the magnetic barrier
- RoRo
- Radius des zweiten BogensRadius of the second arc
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