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Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, insbesondere für einen Antriebsmotor einer Hydraulikpumpe, mit einem Mantel und einem einstückig damit verbundenen Boden, der mit einer Aufnahme für eine Rotorwelle versehen ist, wobei der Mantel und der Boden einstückig miteinander aus einem spritzgegossenen Kunststoffmaterial mit eingebetteten Magnetpartikeln ausgeführt sind.
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Ein solcher Rotor ist aus der
DE 10 2019 103 920 A1 bekannt. Dieser Rotor wird nachfolgend anhand der
1 und
2 kurz beschrieben.
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In 1 ist ein becherförmiger Rotor 10 zu sehen, der einen Boden 12 und einen Mantel 14 aufweist. Es handelt sich um ein in einem Stück hergestelltes Kunststoff-Spritzgussteil.
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Der Boden 12 weist eine Aufnahme 15 für eine Rotorwelle 16 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 10 auf die Rotorwelle 16 aufgespritzt.
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Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, ist der Boden 12 mit mehreren Durchgangsöffnungen 18 versehen, die das innerhalb des Mantels 14 angeordnete Volumen mit der Außenseite des Rotors 10 verbinden.
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Der Rotor 10 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, das als Matrixmaterial für Magnetpulver dient. Dieses Material wird in eine (hier nicht gezeigte) Spritzgussform eingespritzt.
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Als Magnetpulver kann beispielweise NdFeB-Pulver oder Ferritpulver verwendet werden.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind fünf magnetische Polpaare vorgesehen, sodass fünf Nordpole und fünf Südpole zu sehen sind, die einander entlang des Umfangs abwechseln.
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Wenn das Spritzgussmaterial in die Spritzgussform eingespritzt wird, ordnen sich die Partikel des Magnetpulvers entsprechend dem Magnetfeld an, das durch die Magnete mit den Polen N1 bis S10 der Spritzgussform erzeugt wird. Dadurch ist der Rotor 10 selbst magnetisiert.
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Der Rotor 10 kann in einem Elektromotor verwendet werden, wie er aus der
DE 10 2013 017 976 A1 bekannt ist.
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Bei Messungen des Magnetfelds, das vom Rotor erzeugt wird, und Vergleich mit der Menge an Magnetpulver, das sich im Rotor befindet, wurde festgestellt, dass das Magnetfeld insgesamt weniger stark war, als es eigentlich sein müsste.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Rotor dahingehend zu verbessern, dass das eingesetzte Magnetpulver effizienter verwendet wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Rotor der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Boden mit einer geringeren Wandstärke ausgeführt ist als der Mantel. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Magnetpartikel, die im Boden des Rotors angeordnet sind, vergleichsweise wenig zum nutzbaren Magnetfeld des Rotors beitragen. Aus diesem Grunde strebt der erfindungsgemäße Rotor danach, so wenig wie möglich Material im Boden zu verwenden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen den Anspritzpunkten am Boden Ausnehmungen vorgesehen sind, deren Breite in Umfangsrichtung mindestens das Doppelte des Durchmessers der Anspritzpunkte beträgt. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Boden die nötige Festigkeit hat, um das Antriebsmoment vom Mantel zur Rotorwelle zu übertragen. Außerdem müssen ausreichend breite Fließquerschnitte von den Anspritzpunkten zum Mantel zur Verfügung stehen, damit das eingespritzte Kunststoffmaterial die Spritzgussform mit gleichmäßigen Fließfronten auffüllt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen als Durchgangsöffnungen ausgeführt sind. Auf diese Weise werden große Querschnitte im Boden freigelassen, was einen guten Durchfluss von Hydraulikfluid von der einen auf die andere Seite des Bodens zum Zwecke der Kühlung ermöglicht. Dabei sind die verbleibenden Stege so ausgestaltet, dass nur ein geringes Schleppmoment erzeugt wird, wenn die Pumpe in einer Nassläufer-Anwendung betrieben wird.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen als Vertiefungen ausgeführt sind. Auf diese Weise lässt sich der Materialeinsatz im Boden verringern, während gleichzeitig die Größe der Durchbrüche durch den Boden begrenzt bleibt oder durchgehend eine geringe Restwandstärke vorhanden ist, also keine Durchbrüche vorhanden sind. Dies verringert das Schleppmoment.
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Die Vertiefungen können mit einem Durchbruch versehen sein, um dennoch einen Durchfluss von Hydraulikfluid zum Zwecke der Kühlung des Elektromotors zu ermöglichen.
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Vorzugsweise sind zwischen den Ausnehmungen radiale Stege vorgesehen, deren Breite weniger als 1/3 der Breite der Ausnehmungen in Umfangsrichtung beträgt, insbesondere weniger als 1/5. Mit den Stegen ergibt sich eine ausreichend hohe Festigkeit des Bodens, während gleichzeitig vergleichsweise wenig Material notwendig ist.
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Die Stege sind vorzugsweise mit abgerundeten Übergängen ausgeführt, sodass Spannungsspitzen vermieden sind.
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Es ist auch möglich, dass die Ausnehmungen mit einer geringen Restwandstärke ausgeführt sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist in der Aufnahme des Rotors eine Rotorwelle angeordnet, wobei der Rotor insbesondere auf die Rotorwelle aufgespritzt ist. Somit ist kein separater Montageschritt erforderlich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 in einem Querschnitt einen Rotor, wie er aus der DE 10 2019 103 920 A1 bekannt ist;
- - 2 schematisch eine Draufsicht auf den Rotor von 1;
- - die 3a bis 3f einen Rotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer perspektivischen Ansicht des Bodens alleine ohne den Mantel;
- - die 4a bis 4f einen Rotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer perspektivischen Ansicht des Bodens alleine ohne den Mantel;
- - die 5a bis 5f einen Rotor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer perspektivischen Ansicht des Bodens alleine ohne den Mantel;
- - die 6a bis 6f einen Rotor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer perspektivischen Ansicht des Bodens alleine ohne den Mantel;
- - die 7a bis 7e einen Rotor gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht und einer perspektivischen Ansicht;
- - die 8a bis 8e einen Rotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht, einem Querschnitt, einer Unteransicht, einer Draufsicht und einer perspektivischen Ansicht;
- - die 9a bis 9c in einer perspektivischen Ansicht, einer Unteransicht, und einer Draufsicht einem Boden für einen erfindungsgemäßen Rotor gemäß einer siebten Ausführungsform; und
- - die 10a bis 10c in einer perspektivischen Ansicht, einer Unteransicht, und einer Draufsicht einem Boden für einen erfindungsgemäßen Rotor gemäß einer achten Ausführungsform.
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In 3 ist ein Rotor gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Für die von den 1 und 2 bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und das wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Rotor weist der Rotor gemäß der ersten Ausführungsform mehrere Ausnehmungen 30 auf, die hier als Vertiefungen ausgebildet sind. Im Bereich der Vertiefungen ist die Wandstärke des Bodens auf weniger als 1/3 der Ursprungswandstärke verringert.
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Die Vertiefungen 30 erstrecken sich vom Außenrand der Rotorwellenaufnahme 15 bis hin zum Übergang des Bodens 12 in den Mantel 14.
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Innerhalb jeder Ausnehmung 30 ist ein Durchbruch vorgesehen, der hier als die Durchgangsöffnung 18 ausgeführt ist. Die Durchgangsöffnung 18 ermöglicht es dem vom Hydraulikaggregat geförderten Hydraulikfluid, von einer Seite des Bodens 12 auf die andere Seite zu gelangen und dadurch Wärme, die innerhalb des Rotors anfällt, abzuführen.
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Auf der Innenseite des Bodens 12 bildet das Material zwischen den Ausnehmungen jeweils ein Steg 32, der die Rotorwellenaufnahme 15 mit dem Mantel 14 verbindet.
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Im Bereich der Stege 32 sind auf der Außenseite des Rotors die Anspritzpunkte 22 angeordnet, von denen aus sich das Kunststoffmaterial, aus dem der Rotor besteht, in der Kavität des Spritzgusswerkzeugs verteilt.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen 10-poligen Rotor, also einen Rotor mit fünf Nordpolen und fünf Südpolen.
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Die Anzahl der Stege bzw. Anspritzpunkte wird an die Anzahl der Pole angepasst, wobei auch andere Polzahlen möglich sind.
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Der besondere Vorteil der ersten Ausführungsform besteht darin, dass der Boden 12 auf der Außenseite nahezu geschlossen ausgeführt ist, also vergleichsweise kleine Durchbrüche 18 aufweist. Hierdurch verringert sich das Schleppmoment des Rotors, der im Betrieb vollständig von Hydraulikfluid umgeben ist. Gleichzeitig ist aufgrund der Ausnehmungen 30 vergleichsweise wenig Material erforderlich, um den Boden zu bilden.
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Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung können die Durchbrüche auch durch eine geringe Restwandstärke an Material verschlossen sein. Dies ist insbesondere dann eine Option, der Innendurchmesser des Mantels sehr gering ist oder kein Durchbruch notwendig ist, insbesondere wenn er nicht zur Kühlung benötigt wird.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik oder der ersten Ausführungsform bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform die Ausnehmungen in der Form der Durchgangsöffnungen 18 ausgeführt sind. Somit ist der Boden auf lediglich die Stege 32 reduziert, mittels denen die Rotorwellenaufnahme 15 an den Mantel 14 angebunden ist.
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In Umfangsrichtung betrachtet beträgt die Breite der Stege 32 weniger als 1/3 der Breite der Durchgangsöffnungen 18.
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Bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein besonders geringer Materialeinsatz für den Boden.
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In 5 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und das wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der dritten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform die Durchgangsöffnungen 18 mit ausgeprägt abgerundeten Übergänge 34 versehen sind, mit denen sie in die Rotorwellenaufnahme 15 übergehen. Auch im Bereich des Übergangs zum Mantel 14 sind abgerundete Übergänge vorgesehen, die hier mit Bezugszeichen 36 versehen sind.
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Der Vorteil der dritten Ausführungsform besteht darin, dass keinerlei Spannungsspitzen im Material auftreten können. Dies ist besonders vorteilhaft, da das verwendete Kunststoffmaterial vergleichsweise spröde ist.
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In 6 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der vierten und der dritten Ausführungsform besteht darin, dass bei der vierten Ausführungsform die Durchgangsöffnungen 18 mit kreisförmiger Kontur ausgeführt sind. Dementsprechend sind die Stege 32 zwischen den Durchgangsöffnungen entsprechend breiter. Im gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 18 im Wesentlichen der Breite der Stege 32.
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In 7 ist eine fünfte Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der fünften und der vierten Ausführungsform besteht darin, dass bei der fünften Ausführungsform ein 6-poliger Rotor verwendet wird. Dementsprechend sind nur drei Durchgangsöffnungen 18 und drei Anspritzpunkte 22 vorgesehen.
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In 8 ist eine sechste Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der sechsten und der fünften Ausführungsform besteht darin, dass bei der sechsten Ausführungsform die Durchgangsöffnungen 18 nicht mehr mit kreisförmiger Kontur ausgeführt sind, sondern nierenförmig und damit gegenüber der Kreisform verbreitert. Auch hier werden wieder abgerundete Übergänge zum umliegenden Material verwendet.
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In 9 ist der Boden für einen Rotor gemäß einer siebten Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorangegangenen Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der siebten und der sechsten Ausführungsform besteht darin, dass bei der siebten Ausführungsform die Durchbrüche 18 nochmals verbreitet ausgeführt sind, sodass die Stege in Umfangsrichtung eine Breite haben, die kleiner ist als die Erstreckung der Durchgangsöffnungen 18 in Umfangsrichtung.
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In 10 ist der Boden für einen Rotor gemäß einer achten Ausführungsform gezeigt. Für die aus dem Stand der Technik und den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Die achte Ausführungsform entspricht weitestgehend der vierten Ausführungsform, wobei bei der achten Ausführungsform die Durchgangsöffnung 18 mit größerem Durchmesser ausgeführt sind. Dementsprechend ist die Breite der verbleibenden Stege 32 geringer als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 18.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019103920 A1 [0002, 0021]
- DE 102013017976 A1 [0010]
