-
Die Erfindung betrifft einen Rotor und einen Elektromotor mit einem solchen Rotor.
-
Ein Rotor weist typischerweise ein (Rotor-)Blechpaket und eine Anzahl an Magneten auf. Sofern diese Magnete als Oberflächenmagnete ausgebildet sind, mit anderen Worten sofern die Magnete außenseitig am Rotorblechpaket angeordnet sind, sind diese gegen ein unerwünschtes Verrutschen in Axialrichtung und in Radialrichtung gesichert. Hierzu wird beispielsweise eine Metallhülse verwendet, die das Rotorblechpaket und die Oberflächenmagnete umfangsseitig umfasst. Bei der Montage - beim sogenannten Aufziehen - wird die Metallhülse in Axialrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, so dass diese auf die Oberflächenmagnete und das Rotorblechpaket geschoben wird.
-
Eine solche Metallhülse ist vorzugsweise vergleichsweise dünnwandig ausgeführt, so dass zum einen Gewicht und Bauraum des Rotors reduziert und zum anderen deren elektromagnetischer Einfluss auf den Betrieb eines den Rotor aufweisenden Elektromotors verringert ist.
-
Aufgrund dieser dünnwandigen Ausgestaltung besteht die Gefahr, dass sich die Metallhülse im Zuge deren Montage verformt, insbesondere beult. Die Verformung bzw. Das Beulen kann zu einem Ausschuss des gesamten Rotors führen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor anzugeben, bei dessen Montage eine unerwünschte Verformung der Hülse vermieden ist. Des Weiteren soll ein Elektromotor mit einem solchen Rotor angegeben werden.
-
Bezüglich des Rotors wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Elektromotors wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Rotor sinngemäß auch für den Elektromotor und umgekehrt.
-
Der Rotor ist für einen Elektromotor, insbesondere für einen als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor vorgesehen und eingerichtet. Der Rotor umfasst ein Rotorblechpaket. Dabei ist sowohl ein einteilig als auch ein mehrteilig ausgebildetes Rotorblechpaket für den Rotor geeignet.
-
Des Weiteren umfasst der Rotor eine Anzahl an als Oberflächenmagnete ausgebildete Rotormagnete, welche auf dem Rotorblechpaket angeordnet sind. Also sind die Oberflächenmagnete außenseitig, insbesondere radial außenseitig am Rotorblechpaket angeordnet. Zweckmäßigerweise sind die Oberflächenmagnete in Umfangsrichtung, insbesondere äquidistant, zueinander beabstandet am Blechpaket angeordnet.
-
Eine Hülse des Rotors dient dem Fixieren der Oberflächenmagnete am Blechpaket. Hierzu ist die Hülse zweckmäßigerweise hohlzylindrisch ausgebildet und umschließt das Rotorblechpaket mit den daran angeordneten Oberflächenmagneten umfangsseitig. Die Oberflächenmagnete sind somit in radialer Richtung am Rotorblechpaket gehalten und/oder fixiert.
-
Beispielsweise ist die Hülse nach Art einer Presspassung mit den Oberflächenmagneten und dem Rotorblechpaket gefügt. Folglich bewirkt die Hülse eine Radialkraft auf die Oberflächenmagnete, wobei die Radialkraft einer Zentrifugalkraft auf die Oberflächenmagneten bei Rotation des Rotor um dessen Drehachse entgegenwirkt.
-
Die Hülse weist eine Anzahl, also eine oder mehr als eine, sickenartige Vertiefungen auf, die zur Vermeidung von Beulen, insbesondere im Zuge der Montage, dienen. Zweckmäßigerweise erstreckt sich die oder jede der sickenartige Vertiefung nach radial innen, so dass ein Luftspalt zwischen dem Rotor und einem Stator durch die jeweilige Vertiefung nicht beeinflusst ist. Die Vertiefung bewirkt bzw. die Vertiefungen bewirken dabei vorteilhaft eine Versteifung der Hülse, so dass eine Verformung dieser, insbesondere im Zuge deren Montage, vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest verringert ist. Aufgrund der Erhöhung der Steifigkeit der Hülse kann diese vergleichsweise dünnwandig ausgebildet werden, so dass eine elektromagnetische Beeinflussung eines Motorbetriebs verringert, sowie Gewicht und Bauraum eingespart sind.
-
Hier und im Folgenden ist unter der „Axialrichtung“, eine Richtung entlang einer anhand einer Rotorwelle definierten Drehachse zu verstehen. Dabei ist die Axialrichtung parallel oder gleich einer (Zylinder)-Achse der Hülse. Dementsprechend ist unter „Radialrichtung“ eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und unter „Umfangsrichtung“ („Tangentialrichtung“) eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung zu verstehen.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Hülse axial endseitig an, also an einem ende in Axialrichtung, vorzugsweise an beiden Enden in bzw. entgegen Axialrichtung, jeweils einen Fixierungsabschnitt auf, welcher zur axialen Fixierung der Hülse am Rotorblechpaket radial nach innen ragt. Zusammenfassend ist im Montagezustand eines der oder beide axiale Enden der Hülse nach radial innen umgeformt, geeigneter Weise umgebördelt, so dass die Hülse das Rotorblechpaket hintergreift. Die Oberflächenmagnete und das Rotorblechpaket sind somit in axialer Richtung fixiert.
-
Zweckmäßiger weise ist die Hülse aus Edelstahl, vorzugsweise aus einem austenitischen Edelstahl hergestellt. Geeigneter Weise ist die Hülse durch ein Tiefziehverfahren hergestellt, wobei die Vertiefungen bereits beim Tiefziehen mit in die Hülse eingebracht werden können. Das Tiefziehverfahren ermöglicht dabei eine vergleichsweise dünnwandige Ausgestaltung der Hülse.
-
In geeigneter Ausgestaltung erstreckt sich die Vertiefung bzw. erstrecken sich die Vertiefungen in Axialrichtung. Vorzugsweise ist jede der Vertiefungen durchgehend in Axialrichtung, erstreckt sich also von einem axialen Ende der Hülse zum anderen. Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung der Vertiefung(en) sind in besonders geeigneter Weise bestimmte Beulmoden vermieden, so dass eine kritische Beullast, insbesondere eine axiale Last auf die Hülse, zu vergleichsweise hohen Werten verschoben ist. Somit kann ohne ein unerwünschtes Beulen zu verursachen bei der Montage der Hülse eine vergleichsweise hohe Axiallast verwendet werden.
-
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung greift die Vertiefung bzw. jede der Vertiefungen jeweils zwischen zwei der Oberflächenmagnete ein. Mit anderen Worten ist die jeweilige Vertiefungen bezüglich der Umfangsrichtung zwischen zwei in dieser Richtung direkt benachbarten und beabstandete Oberflächenmagneten angeordnet. Für die jeweilige Vertiefung wird also einen zwischen den Oberflächenmagneten vorhandener Bauraum genutzt. Eine weitere Anpassung der Rotorgeometrie und/oder des Luftspaltes zwischen dem Rotor und einem Stator eines den Rotor aufweisenden Elektromotors ist somit nicht notwendig.
-
In zweckmäßiger Ausgestaltung entspricht die Anzahl der Vertiefungen der Anzahl der Oberflächenmagnete, wobei jeweils eine der Vertiefungen zwischen benachbarte Oberflächenmagnete eingreift. Mit anderen Worten ist hinsichtlich der Umfangsrichtung zwischen jedem Paar aus zueinander benachbarten Oberflächenmagneten eine der Vertiefungen angeordnet. Eine solche Ausgestaltung der Hülse ist vorteilhaft besonders biegesteif. Allerdings sind - sofern eine vorgegebene Biegesteifigkeit erreicht ist - auch Ausführungen der Hülse mit weniger Vertiefungen denkbar. Insbesondere sind dann die Vertiefungen äquidistant in Umfangsrichtung zueinander angeordnet.
-
Beispielsweise weisen die Oberflächenmagnete radial außenseitig und/oder im Bereich deren umfangsseitigen Enden eine gekrümmte Oberfläche auf. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Form der jeweiligen Vertiefung, insbesondere deren Querschnittsform bezüglich einer Schnittebene senkrecht zur Axialrichtung, an die Form oder Querschnittsform der Oberflächenmagnete angepasst. Zweckmäßiger Weise korrespondiert die Form der jeweiligen Vertiefung zum Endbereich des zugeordneten Oberflächenmagneten. Zusätzlich oder alternativ hierzu entspricht vorzugsweise die Ausdehnung der jeweiligen Vertiefung dem Abstand der Oberflächenmagneten, zwischen denen die Vertiefung eingreift. Allenfalls ist auf diese Weise eine besondere zuverlässige Fixierung der Oberflächenmagnete, auch bei Rotation des Rotors realisiert.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Elektromotor. Dieser umfasst einen Rotor in einer der oben dargestellten Varianten. Dessen Hülse weist also sickenartige Vertiefungen auf, die sich zweckmäßiger weise in Axialrichtung erstrecken und/oder jeweils hinsichtlich der Umfangsrichtung des Rotors zwischen zwei Rotormagneten angeordnet sind. Dabei ist der insbesondere bürstenlose Elektromotor zweckmäßigerweise als ein Innenläufer ausgebildet.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 perspektivisch in einer (Teil-)Explosionsdarstellung einen Rotor mit einem Rotorblechpaket und mit einer zylindrischen Hülse, wobei Oberflächenmagnete anhand der Hülse am Rotorblechpaket gehalten sind, und
- 2 in vergrößertem Maßstab die Hülse, wobei diese Sickenartige Vertiefungen aufweist.
-
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In der 1 ist ein Rotor 2 dargestellt. Dieser ist für einen nicht weiter dargestellten Elektromotor vorgesehen und eingerichtet. Der Rotor 2 umfasst eine Rotorwelle 4, die eine sich in Axialrichtung A erstreckende Drehachse definiert. Drehfest mit der Rotorwelle 4 ist ein Rotorblechpaket 6 gefügt, welches hier beispielhaft einteilig ausgebildet ist.
-
Am Umfang des Rotorblechpakets 6, also außenseitig hinsichtlich der senkrecht zur Axialrichtung A orientierten Radialrichtung R, ist eine Anzahl an Oberflächenmagneten 8 angeordnet, von denen zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit lediglich drei mit einem Bezugszeichen versehen sind.
-
Der Rotor 2 umfasst des Weiteren zwei Magnetpositionierungsscheiben 10, die jeweils axial endseitig auf dem Rotorblechpaket 6 angeordnet sind und die Oberflächenmagnete 8, insbesondere für die Montage, in einer vorgesehenen Position am Rotorblechpaket 6 halten.
-
Eine hohlzylinderförmige Hülse 12 aus austenitischem Edelstahl umfasst das Rotorblechpaket 6 und die daran angeordneten Oberflächenmagnete 8 umfangsseitig, wobei die Hülse 12 nach Art einer Presspassung mit den Oberflächenmagneten 8 und dem Rotorblechpaket 6 gefügt sind, so dass diese in Oberflächenmagnete 8 in Radialrichtung fixiert sind.
-
Die Hülse 12 weist axial endseitig, also an deren Enden in bzw. entgegen der Axialrichtung A, jeweils einen Fixierungsabschnitt 14 auf, welcher sich nach radial innen erstreckt, also eine Fläche senkrecht zur Axialrichtung A aufspannt, vgl. 2. Diese Fixierungsabschnitte 14 hintergreifen also das Rotorblechpaket 6 und die Magnetpositionierungsscheiben 10 im Montagezustand. Es ist also ein axialer Hintergriff gebildet, aufgrund dessen die Magnetpositionierungsscheiben 10, das Rotorblechpaket 6 und die Oberflächenmagnete 8 in Axialrichtung A fixiert sind.
-
Die Fixierungsabschnitte 14 werden im Zuge der Montage beispielsweise durch Umformen der Hülse 12, insbesondere durch Umbördeln deren axialen Enden erstellt. Beispielsweise wird für die Montage der Hülse 12 zunächst einer der Fixierungsabschnitte 14 gebildet, wobei eine in Axialrichtung A wirkende Kraft auf diesen Fixierungsabschnitt 14 gegeben wird, um die Hülse 12 in Axialrichtung A auf die Oberflächenmagnete 8 und das Rotorblechpaket 6 aufzuschieben. In der 1 ist die Hülse 12 für diesem Montageschritt, also mit lediglich einem solchen Fixierungsabschnitt 14, dargestellt, wobei dieser durch die Mantelfläche der Hülse 12 verdeckt ist. Anschließend wird der zweite Fixierungsabschnitt 14 durch Umformen des anderen axialen Endes hergestellt. Die Hülse 12 mit beiden Fixierungsabschnitten 14 ist in der 2 dargestellt.
-
Wie insbesondere in der 2 vergleichsweise gut erkennbar ist, weist die Hülse 12 eine Anzahl an sickenartigen Vertiefung 16 auf, die sich hier beispielsweise durchgehend, in Axialrichtung A erstrecken, und nach radial innen ragen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht dabei die Anzahl der Vertiefungen 16 der Anzahl der Oberflächenmagnete 8.
-
Anhand der Vertiefungen ist eine Biegesteifigkeit der Hülse 12 erhöht. Ein Beulen der Hülse 12 im Zuge der Montage, insbesondere beim Aufschieben der Hülse 12 über das Rotorblechpaket 6 und über die an diesem angeordneten Oberflächenmagnete 8 ist auf diese Weise vorteilhaft vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest reduziert.
-
Die Oberflächenmagnete 8 sind dabei in Umfangsrichtung U, mit anderen Worten in Tangentialrichtung, also senkrecht zur Axialrichtung A und zur Radialrichtung R, äquidistant zueinander beabstandet. Dabei greift jede der Vertiefungen 16 jeweils zwischen zwei benachbarte Oberflächenmagnete 8 ein. Also ist jeweils eine Vertiefung 16 zwischen zwei der Oberflächenmagnete 8 angeordnet.
-
Dabei ist die Querschnittsform (mit Schnittebene senkrecht zur Axialrichtung) der Vertiefungen 16, an die Querschnittsform der Oberflächenmagnete 8 angepasst, so dass eine besondere zuverlässige Fixierung der Oberflächenmagnete realisiert ist.
-
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Rotor
- 4
- Rotorwelle
- 6
- Rotorblechpaket
- 8
- Oberflächenmagnet
- 10
- Magnetpositionierungsscheibe
- 12
- Hülse
- 14
- Fixierungsabschnitt
- 16
- Vertiefung
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- U
- Umfangsrichtung / Tangentialrichtung
