DE19942029A1 - Permanent magnet rotor for brushless electric motor has spring clamp clips for securing permanent magnet segments against mantle of cylindrical laminated rotor body - Google Patents
Permanent magnet rotor for brushless electric motor has spring clamp clips for securing permanent magnet segments against mantle of cylindrical laminated rotor bodyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art; Permanentmagnetrotoren für bürstenlose Elektromotoren weisen im allgemeinen zylindrische, lamellierte Rotorkörper auf, welche mit einer Welle fest verbunden sind und längs des Zylinderumfangs angeordnete, segmentförmige Permanentmagnete aufweisen. Die Befestigung der Permanentmagnete auf dem Zylinderumfang des Rotorkörpers erfolgt gemäß des deutschen Gebrauchsmusters DE 295 10 521 durch Ankleben, wobei diese Magnete von einer ringförmigen Hülse aus einem elektrisch leitenden Werkstoff umgeben sind. Die Hülse ist hierbei durch einen radialen Druck aufgepreßt und kann aus einem Metallrohr bestehen. Dieses erfordert neben einem großen maschinellen Aufwand auch mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge.The invention relates to a permanent magnet rotor for a brushless electric motor which in the preamble of Claim 1 specified type; Permanent magnet rotors for brushless electric motors generally have cylindrical, laminated rotor body, which fixed with a shaft are connected and arranged along the circumference of the cylinder, Have segment-shaped permanent magnets. The attachment the permanent magnets on the cylinder circumference of the rotor body takes place according to the German utility model DE 295 10 521 by gluing, these magnets from an annular Are surrounded by an electrically conductive material. The sleeve is pressed on by a radial pressure can consist of a metal tube. This requires alongside a great deal of mechanical effort also several successive machining operations.
Durch die EP 308 369 B1 ist ein Verfahren zum Befestigen von Dauermagneten am Läufer von bürstenlosen Motoren bekannt, wobei die Permanentmagnete durch Kleben derart befestigt sind, daß axiale Lücken gebildet werden - und daß diese Lücken teilweise durch einen kontinuierlichen, gespannten Draht aus nichtmagnetischem Material gefüllt sind. Auch hierzu ist eine besondere Maschine zum Einbringen des Drahtes erforderlich.EP 308 369 B1 describes a method for fastening Permanent magnets on the rotor of brushless motors are known, the permanent magnets are attached by gluing in such a way that axial gaps are formed - and that these gaps partly by a continuous, tensioned wire are filled with non-magnetic material. Here too is one special machine for inserting the wire required.
Eine weitere Befestigungsmöglichkeit der Permanentmagnete an dem Rotorkörper ist gemäß der DE 41 07 602 A1 durch Umspritzen der Magnetenden gegeben. Auch können die Permanentmagnete durch das Anbringen von Kappen an den Rotorenden arretiert werden, siehe EP 549 430 A1. Another option to attach the permanent magnets the rotor body is in accordance with DE 41 07 602 A1 Overmolding the magnet ends given. They can also Permanent magnets by attaching caps to the Rotor ends are locked, see EP 549 430 A1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor so auszubilden, daß eine sichere mechanische Befestigung der Permanentmagnete an dem Rotor auch bei Temperaturänderungen und beim Auftreten hoher Fliehkräfte bei hohen Rotordrehzahlen stets gewährleistet ist. Darüber hinaus soll die Befestigung der Permanentmagnete einfach und ohne besondere Vorrichtungen möglich sein. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention has for its object a Permanent magnet rotor for a brushless electric motor like this train that a secure mechanical attachment of the Permanent magnets on the rotor even when the temperature changes and when high centrifugal forces occur at high rotor speeds is always guaranteed. In addition, the attachment of the Permanent magnets simple and without special devices to be possible. This task is characterized by the features in Characteristic of claim 1 solved.
Der erfindungsgemäße Permanentmagnetrotor für Elektromotoren zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Montage aus, wobei eine sichere Befestigung der Permanentmagnete an dem Rotor auch bei hohen auftretenden Fliehkräften gewährleistet ist.The permanent magnet rotor according to the invention for electric motors is characterized by a simple structure and a quick Assembly from, with a secure attachment of the Permanent magnets on the rotor even when high Centrifugal forces is guaranteed.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 3 sind jeweils mehrere Permanentmagnete durch eine Halteklammer gleichzeitig radial beaufschlagbar. Vorteilhaft bestehen diese Halte- oder Doppelhalteklammern aus Federdraht. Durch die Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Patentanspruch 11 wird eine einfache axiale Arretierung der Halteklammern an den Stirnflächen des Rotorkörpers gewährleistet.Due to the advantageous embodiment of the subject matter of the invention according to claim 3 are each a plurality of permanent magnets a retaining clip can be acted upon radially at the same time. Advantageous these retaining or double retaining clips are made of spring wire. By designing the subject of the invention Claim 11 is a simple axial locking of the Retaining clips on the end faces of the rotor body guaranteed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Further advantageous refinements of the subject matter of the invention are the further subclaims and the following See description.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben.The invention is based on an embodiment in following described in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Permanentmagnetrotor im Längsschnitt, Fig. 1 shows a permanent magnet rotor in longitudinal section;
Fig. 2 und 3 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 2 and 3 a detail from Fig. 1 in an enlarged scale;
Fig. 4 Permanentmagnetrotor ohne Welle und Fig. 4 permanent magnet rotor without shaft and
Fig. 5 eine Frontansicht auf den Permanentmagnetrotor mit Welle und Buchse. Fig. 5 is a front view of the permanent magnet rotor with shaft and bush.
Fig. 6 eine Rastvertiefung in der Stirnfläche des Rotorkörpers und Fig. 6 is a recess in the end face of the rotor body and
Fig. 7 ein die U-förmige Nut zwischen den Permanentmagneten ausfüllendes Formteil. Fig. 7 a molded part filling the U-shaped groove between the permanent magnets.
Die Fig. 1 zeigt einen Permanentmagnetrotor 1 für einen bürstenlosen Elektromotor mit einem zylindrischen, lamellierten Rotorkörper 3, welcher mit einer Welle 5 fest verbunden ist. Längs des Zylinderumfangs 7 des Rotorkörpers 3 sind segmentförmige Permanentmagnete 9 angeordnet, die durch ihre Längsseiten 23, 25 beaufschlagende Befestigungsmittel gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 drück- und arretierbar sind. Diese Befestigungsmittel bestehen aus Halteklammern 10 mit mindestens zwei gegeneinander federnden Schenkelenden 11, 13, von denen die einen Schenkelenden 13 in Rastvertiefungen oder Rasterhebungen der Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 federnd eingreifen oder einrasten und die anderen Schenkelenden 11 die Stirnflächen 19, 21 der Permanentmagnete 9 derart unter Vorspannung umgreifen, daß die Permanentmagnete 9 gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 gepreßt werden. Fig. 1 shows a permanent magnet rotor 1 for a brushless electric motor having a cylindrical laminated rotor body 3, which is fixedly connected to a shaft 5. Along the cylinder periphery 7 of the rotor body 3 , segment-shaped permanent magnets 9 are arranged, which can be pressed and locked against the cylinder periphery 7 of the rotor body 3 by means of their longitudinal sides 23 , 25 . These fasteners consist of retaining clips 10 with at least two mutually resilient leg ends 11 , 13 , of which one leg end 13 resiliently engages or engages in locking recesses or elevations in the end faces 15 , 17 of the rotor body 3 and the other leg ends 11 the end faces 19 , 21 of the permanent magnets 9 grasp under pretension such that the permanent magnets 9 are pressed against the cylinder circumference 7 of the rotor body 3 .
Die einander zugewandten Längsseiten 23, 25 der einzelnen Permanentmagnete 9 weisen nutenbildende Vertiefungen 27, 29 auf, welche im Bereich der Stirnflächen 19, 21 der Permanentmagnete 9 bzw. der Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 durch die federnd vorgespannten Schenkelenden 11 beaufschlagbar sind. Vorteilhaft weisen die freien Enden der Schenkelenden 11 rechtwinklig Abbiegungen 28 zu den Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 auf, wobei diese Abbiegungen 28 die je eine V-förmige Aufnahmenut 30 bildenden Vertiefungen 27, 29 kraftschlüssig beaufschlagen. Insbesondere bilden hierbei die Längsseiten 23, 25 von zwei benachbarten Permanentmagneten 9 jeweils gemeinsam eine V-förmige Aufnahmenut 30 für die Abbiegungen 28 der Halteklammern 10.The mutually facing longitudinal sides 23 , 25 of the individual permanent magnets 9 have groove-forming depressions 27 , 29 which can be acted upon by the spring-loaded leg ends 11 in the region of the end faces 19 , 21 of the permanent magnets 9 and the end faces 15 , 17 of the rotor body 3 . The free ends of the leg ends 11 advantageously have bends 28 at right angles to the end faces 15 , 17 of the rotor body 3 , these bends 28 non-positively acting on the depressions 27 , 29, each forming a V-shaped receiving groove 30 . In particular, the long sides 23 , 25 of two adjacent permanent magnets 9 each form a V-shaped receiving groove 30 for the bends 28 of the holding clips 10 .
Durch eine vorteihafte Ausgestaltung sind die Halteklammern 10 als Doppelhalteklammern 12 ausgebildet, siehe Fig. 4 und S. Diese Doppelhalteklammern 12 haben eine V-förmige Form, wobei die beiden federnd vorgespannten Schenkelenden 31, 33 jeweils die Stirnflächen 19, 21 von zwei benachbarten Permanentmagneten 9 umgreifen und deren gemeinsame Aufnahmenut 30 beaufschlagen.Due to an advantageous design, the retaining clips 10 are designed as double retaining clips 12 , see FIGS. 4 and S. These double retaining clips 12 have a V-shaped shape, the two spring-loaded leg ends 31 , 33 each having the end faces 19 , 21 of two adjacent permanent magnets 9 reach around and act on their common receiving groove 30 .
Die Rastvertiefungen in den Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 bestehen gemäß der Fig. 1-3 aus Rastbohrungen 35, in welche die mittleren Schenkel 36 der W-förmigen Doppelhalteklammern 12 federnd einrastbar sind. Vorteilhaft bestehen die Halteklammern 10 und die Doppelhalteklammern 12 aus Federdraht. Im Rahmen der Erfindung können diese Halte- und die Doppelhalteklammern 1 auch aus einem anderen federnden Material, z. B. aus Kunststoff oder Federbronze bestehen. The locking recesses in the end faces 15, 17 of the rotor body 3 are made according to the Fig. 1-3 of latching holes 35 into which the center leg 36 of the W-shaped double retaining clips 12 are resiliently latched. The retaining clips 10 and the double retaining clips 12 are advantageously made of spring wire. In the context of the invention, these retaining and double retaining clips 1 can also be made of another resilient material, e.g. B. made of plastic or bronze.
Im Rahmen der Erfindung können gemäß Fig. 6 die Stirnflächen 15, 17 auch eine kreisrunde Vertiefung 38 aufweisen, hinter dessen Außenumfangskante 40 die Schenkelenden 13 der Halteklammern 10 oder die mittleren Schenkel 36 der Doppelhalteklammer 12 verrastbar sind.In the invention, Fig end surfaces 15, 17 also have a circular depression 38, the leg ends 13 of the retaining clips 10 or the middle leg, according to. 6, behind the outer peripheral edge 40 36 of the double retaining clip 12 can be latched.
Bei der Montage des Permanentmagnetrotors 1 werden die Permanentmagnete 9 von einer Haltevorrichtung kreisförmig aufgenommen, wonach dann der Rotorkörper 3 in den durch die Permanentmagnete 9 gebildete Bohrung eingeschoben wird. Danach werden dann die federnden Halteklammern 10, 12 in ihre Raststellungen gedrückt. Abschließend wird dann der fertig montierte Permanentmagnetrotor 1 aus der Haltevorrichtung genommen.When the permanent magnet rotor 1 is assembled, the permanent magnets 9 are received in a circular manner by a holding device, after which the rotor body 3 is then inserted into the bore formed by the permanent magnets 9 . Then the resilient retaining clips 10 , 12 are then pressed into their locking positions. Finally, the fully assembled permanent magnet rotor 1 is then removed from the holding device.
Im Rahmen der Erfindung können bei der Montage des Permanentmagnetrotors 1 die Permanentmagnete 9 zuerst auch auf dem Zylinderumfang 7 mittels eines Klebers, z. B. eines Zweikomponentenklebers oder eines Heißklebers fixiert werden, bevor dann die federnden Halteklammern 10 bzw. die Doppelhalteklammern 12 montiert werden. Die Montage dieser Halteklammern 10 oder der Doppelhalteklammern 12 kann von Hand oder auch durch einen Automaten vorgenommen werden. Durch das Ankleben der Permanentmagnete 9 auf dem Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 wird das Positionieren und die Montage der Permanentmagnete 9 erleichtert. Within the scope of the invention, when the permanent magnet rotor 1 is assembled, the permanent magnets 9 can also be first on the cylinder circumference 7 by means of an adhesive, for. B. a two-component adhesive or a hot glue can be fixed before the resilient retaining clips 10 and the double retaining clips 12 are mounted. These retaining clips 10 or the double retaining clips 12 can be assembled by hand or by an automatic machine. By sticking the permanent magnets 9 on the cylinder circumference 7 of the rotor body 3 , the positioning and the assembly of the permanent magnets 9 is facilitated.
Das Positionieren der Permanentmagnete 9 auf dem Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers, welcher z. B. aus lamellierten Blechteilen besteht, kann auch noch dadurch erleichtert werden, daß der Zylinderumfang 7 in Längsrichtung angeordnete Anschlagkanten 37 als Positionskonturen aufweist. Diese Anschlagkanten 37 werden bei der Herstellung der Blechteile für den Rotorkörper 3 gleich mitgestanzt.The positioning of the permanent magnets 9 on the cylinder circumference 7 of the rotor body, which, for. B. consists of laminated sheet metal parts, can also be facilitated by the fact that the cylinder circumference 7 has longitudinally arranged stop edges 37 as position contours. These stop edges 37 are stamped at the same time in the manufacture of the sheet metal parts for the rotor body 3 .
Um eine sichere Befestigung der Permanentmagnete 9 auch bei hohen Drehzahlen des Rotors 1 und bei damit auftretenden hohen Fliehkräften zu gewährleisten, werden die Halteklammern 10 bzw. die Doppelhalteklammern 12 zusätzlich durch ein Arretierglied axial fixiert. Vorteilhaft besteht dieses Arretierglied aus einer auf die Welle 5 aufpreßbare Buchse 39, wodurch die Halteklammern 10 bzw. Doppelhalteklammern 12 gegen die Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 preßbar sind. Die Buchse 39 ist zu diesem Zweck mit einem Anpreßflansch 41 versehen.In order to ensure a secure attachment of the permanent magnets 9 even at high speeds of the rotor 1 and in the case of high centrifugal forces, the retaining clips 10 and the double retaining clips 12 are additionally axially fixed by a locking member. This locking member advantageously consists of a bush 39 which can be pressed onto the shaft 5 , as a result of which the holding clips 10 or double holding clips 12 can be pressed against the end faces 15 , 17 of the rotor body 3 . For this purpose, the bushing 39 is provided with a pressure flange 41 .
Um ein sicheres Anpressen der Permanentmagnete 9 gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 zu gewährleisten, muß der zwischen den Längsseiten 23, 25 der Permanentmagnete 9 bestehende Längsluftspalt 40 kleiner sein als der Durchmesser der Abbiegungen 28 der Schenkelenden 11 der Halteklammern 10 bzw. der Schenkelenden 31, 33 der Doppelhalteklammern 12. 9 to ensure a safe pressing of the permanent magnets against the cylinder circumference 7 of the rotor body 3, that the gap between the longitudinal sides 23, 25 of the permanent magnets 9 longitudinal air gap 40 must be smaller than the diameter of the turns 28 of the leg ends 11 of the retaining clips 10 or the leg ends 31 , 33 of the double holding clips 12 .
Im Rahmen der Erfindung kann in die V-förmige Aufnahmenut 30 gemäß 7 auch ein V-förmiges Formteil 32 eingelegt werden, in dessen Durchgangsbohrung 34 die Abbiegungen 28 der Halteklammern 12 federnd einrastbar sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Radialdruckbelastung auf die Permanentmagnete 9 zu deren Anpressungen gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 erzielt. In the context of the invention, a V-shaped mold part 32, the bends can be in the V-shaped receiving groove 30 shown in Figure 7 are inserted in the through bore 34 28 of the retaining clips 12 are resiliently latched. As a result, a uniform radial pressure load is achieved on the permanent magnets 9 to press them against the cylinder circumference 7 of the rotor body 3 .
Durch die Klebeverbindung der Permanentmagnete und der radial wirkenden Anpreßkraft der Halteklammern 10 bzw. der Doppelhalteklammern 12 wird eine sichere Befestigung der Permanentmagnete auf dem Rotorkörper 3 erzielt.The adhesive connection of the permanent magnets and the radially acting contact pressure of the holding clamps 10 and the double holding clamps 12 ensure that the permanent magnets are securely attached to the rotor body 3 .
Im Rahmen der Erfindung können die Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 statt der Rastbohrungen 35 auch Rastkerben oder sonstige Einrastelemente aufweisen.In the context of the invention, the end faces 15 , 17 of the rotor body 3 can also have notches or other latching elements instead of the latching bores 35 .
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