DE202013006718U1

DE202013006718U1 - Rotor für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine

Info

Publication number: DE202013006718U1
Application number: DE202013006718U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-08-20
Anticipated expiration: 2023-07-27

Abstract

Rotor (1) für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine, wobei der Rotor (1) eine zentrale Lagerbohrung (2) für die Maschinenwelle aufweist und mehrere Permanentmagnete kreisförmig um die Lagerbohrung (2) bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind, die sich jeweils durch eine Öffnung (3) in dem Rotor (1) erstrecken und jeweils in dem Rotor (1) gegen axiale und radiale Verschiebung gehalten sind, wobei der Rotor (1) aus einer sternförmig ausgebildeten Scheibe (4) mit einer Mehrzahl von einer die innere Anlagefläche für die Permanentmagnete bildenden Umfangskante (5) radial weggerichteten, über die Umfangskante (5) gleichmäßig verteilten Stegen (6) und einem im Bereich der äußeren, von der Umfangskante (5) abgewandten Ende (7) der Stege (6) angeordneten Ring (8) besteht, und wobei jeweils zwischen zwei Stegen (6), der Umfangskante (5) der Scheibe (4) und der inneren Umfangskante (9) des Rings (8) die Öffnungen (3) für die Permanentmagnete gebildet sind, die mit seitlichen Nuten an an den jeweils zueinander gerichteten Seiten (10) der Stege (6) einstückig angeformten Federn (11) in axialer Richtung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (8) aus zwei Einzelringen (8a, 8b) gebildet ist, und dass die Stege (6) an ihren zu dem Ring (8) bzw. den Einzelringen (8a, 8b) gerichteten Enden (7) sich von beiden Außenseiten (12) der Scheibe (4) nach innen erstreckende Vertiefungen (13) aufweisen, die in gleichmäßig entsprechend der Stege (6) verteilten, sich jeweils von einer Außenseite (14) der Einzelringe (8a, 8b) nach innen erstreckende Vertiefungen (15) formschlüssig eingesetzt sind, wobei nach dem Zusammenfügen der Scheibe (4) mit den Einzelringen (8a, 8b) deren Außenseiten (12, 14) eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten (16) des Rotors (1) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine, wobei der Rotor eine zentrale Lagerbohrung für die Maschinenwelle aufweist und mehrere Permanentmagnete kreisförmig um die Lagerbohrung bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind, die sich jeweils durch eine Öffnung in dem Rotor erstrecken und jeweils in dem Rotor gegen axiale und radiale Verschiebung gehalten sind, wobei der Rotor aus einer sternförmig ausgebildeten Scheibe mit einer Mehrzahl von einer die innere Anlagefläche für die Permanentmagnete bildenden Umfangskante radial weggerichteten, über die Umfangskante gleichmäßig verteilten Stegen und einem im Bereich der äußeren, von der Umfangskante abgewandten Ende der Stege angeordneten Ring besteht, und wobei jeweils zwischen zwei Stegen, der Umfangskante der Scheibe und der inneren Umfangskante des Rings die Öffnungen für die Permanentmagnete gebildet sind, die mit seitlichen Nuten an an den jeweils zueinander gerichteten Seiten der Stege einstückig angeformten Federn in axialer Richtung gehalten sind.
Ein derartiger Rotor ist beispielsweise in der GB 2 456 067 A beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem die auftretenden Kräfte besser beherrscht werden, wobei einerseits die Herstellung des Rotors relativ einfach und somit kostengünstig ist, und andererseits der Rotor sehr einfach und schnell zusammengesetzt und montiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor mit den Kennzeichnungsmerkmalen der Schutzansprüche 1 und 2 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotor ist bei einer ersten Ausführungsform der Ring aus zwei Einzelringen gebildet. Die Stege weisen an ihren zu dem Ring bzw. den Einzelringen gerichteten Enden sich von beiden Außenseiten der Scheibe nach innen erstreckende Vertiefungen auf, die in gleichmäßig entsprechend der Stege verteilten, sich jeweils von einer Außenseite der Einzelringe nach innen erstreckende Vertiefungen formschlüssig eingesetzt sind, wobei nach dem Zusammenfügen der Scheibe mit den Einzelringen deren Außenseiten eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten des Rotors bilden. Die Vertiefungen sorgen für eine optimale Verbindung der Einzelringe mit der Scheibe. Nach der Bestückung der Scheibe mit sämtlichen Permanentmagneten wird der erste der Einzelringe auf die Scheibe aufgelegt und damit die Permanentmagnete in radialer Richtung fixiert. Nach dem Umdrehen der Scheibe mit dem ersten Einzelring und den Permanentmagneten wird der zweite Einzelring aufgelegt, woraufhin die Einzelringe mit der Scheibe fixiert sind bzw. werden. Die Einzelringe können dabei für eine Vorspannung der Permanentmagnete in radialer Richtung sorgen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors weisen die Stege an ihren zu dem Ring gerichteten Enden sich von einer Außenseite der Scheibe nach innen erstreckende Vertiefungen auf, die in gleichmäßig entsprechend der Stege verteilten, sich von einer Außenseite der Ringes nach innen erstreckende Vertiefungen formschlüssig eingesetzt sind, wobei nach dem Zusammenfügen der Scheibe mit dem Ring deren Außenseiten eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten des Rotors bilden. Auch hier sorgen die Vertiefungen für eine optimale Verbindung des Rings mit der Scheibe, wobei auch der Ring für eine Vorspannung der Permanentmagnete in radialer Richtung sorgen kann.
Die Vertiefungen im Ring bzw. in den Einzelringen können sich entweder von der inneren Umfangskante des Rings bzw. der Einzelringe bis zur äußeren Umfangskante des Rings bzw. der Einzelringe erstrecken oder von der inneren Umfangskante des Rings bzw. der Einzelringe über ein Teilstück der Höhe des Rings bzw. der Einzelringe zur äußeren Umfangskante des Rings bzw. der Einzelringe hin erstrecken.
Die Scheibe und der Ring bzw. die Einzelringe bestehen aus einem leitenden Material oder einem Isoliermaterial, das vorzugsweise ein faserverstärkter Kunststoff ist. Zur relativ einfachen Herstellung der Scheibe und des Rings bzw. der Einzelringe können dieselben jeweils ein Pressteil sein, an denen nach deren Fertigung ggf. lediglich eine geringfügige mechanische Bearbeitung notwendig ist.
Zur formschlüssigen Verbindung der Scheibe bzw. des Rotors mit der Maschinenwelle kann die Lagerbohrung entweder mindestens eine axial verlaufende Nut für einen Mitnehmer aufweisen oder als Mehrkant ausgebildet sein. Die Lagerbohrung kann dazu aber auch eine Verzahnung aufweisen.
Vorzugsweise ist die Scheibe mit dem Ring bzw. den Einzelringen verklebt, wobei diese aber auch miteinander vernietet oder verschraubt sein können.
Bei beiden Ausführungsformen können die Vertiefungen für eine verbesserte Aufnahme der Fliehkräfte an den Stegen der Scheibe jeweils eine radial zur Längsmittelachse der Scheibe verlaufende Verzahnung aufweisen, die jeweils formschlüssig in eine Verzahnung der Vertiefungen der Ringe bzw. des Ringes eingreift. Alternativ können aber auch sich radial von den äußeren Umfangskanten der Ringe bzw. der äußeren Umfangskante des Ringes bis in die Stege der Scheibe erstreckende Stifte vorgesehen sein.
Nachfolgend werden z. T. anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Rotoren näher erläutert, wobei die einzige Figur perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines gesprengt dargestellten Rotors ohne Permanentmagnete und mit einer als Mehrkant ausgebildeten Lagerbohrung zeigt.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen von scheibenförmigen Rotoren 1 und der in der Figur gesprengt dargestellten scheibenförmigen Rotor 1 einer ersten Ausführungsform sind jeweils für eine Maschinenwelle einer Axialflussmaschine (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Scheibenläufermotor, vorgesehen und sind im montierten Zustand mit der Maschinenwelle der Axialflussmaschine fest verbunden. Dazu weisen die Rotoren 1 jeweils eine zentrale Lagerbohrung 2 auf, mit der diese auf der Maschinenwelle ggf. unter Zuhilfenahme von gesonderten Befestigungsmitteln montiert wird.
Zur formschlüssigen Verbindung der Rotoren 1 mit der Maschinenwelle kann die Lagerbohrung 2 beispielsweise mindestens eine axial verlaufende Nut für einen in der Maschinenwelle vorgesehenen Mitnehmer aufweisen (nicht dargestellt). Ein derartiger Mitnehmer kann z. B. eine Passfeder sein. Alternativ kann die Lagerbohrung 2 entsprechend der jeweiligen Maschinenwelle auch als Mehrkant ausgebildet sein (in der Figur beispielhaft als Sechskant dargestellt). Die Lagerbohrung 2 kann aber auch entsprechend der jeweiligen Maschinenwelle eine Verzahnung aufweisen (ebenfalls nicht dargestellt).
Die Rotoren 1 weisen ferner mehrere Permanentmagnete (nicht dargestellt) auf, die kreisförmig um die Lagerbohrung 2 bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind und sich jeweils durch eine Öffnung 3 in den Rotoren 1 erstrecken. Dabei sind die Permanentmagnete in den Rotoren 1 gegen axiale und radiale Verschiebung gesichert.
Die Rotoren 1 bestehen jeweils aus einer sternförmig ausgebildeten Scheibe 4 mit einer Mehrzahl von einer die innere Anlagefläche für die Permanentmagnete bildenden Umfangskante 5 radial weggerichteten, über die Umfangskante 5 gleichmäßig verteilten Stegen 6 und einem im Bereich der äußeren, von der Umfangskante 5 abgewandten Ende 7 der Stege 6 angeordneten Ring 8. Dabei sind jeweils zwischen zwei Stegen 6, der Umfangskante 5 der Scheibe 4 und der inneren Umfangskante 9 des Ringes 8 die Öffnungen 3 für die Permanentmagnete gebildet, die mit seitlichen Nuten an an den jeweils zueinander gerichteten Seiten 10 der Stege 6 einstückig angeformten Federn 11 in axialer Richtung gehalten sind.
Bei der ersten, in der Figur dargestellten Ausführungsform des Rotors 1 ist der Ring 8 aus zwei Einzelringen 8a, 8b gebildet, der bzw. die wie auch die Scheibe 4 aus einem leitenden Material oder einem Isoliermaterial, wie z. B. faserverstärkter Kunststoff bestehen, die vorzugsweise in einem Pressverfahren hergestellt werden. Die Stege 6 weisen an ihren zu den Einzelringen 8a, 8b gerichteten Enden 7 sich von beiden Außenseiten 12 der Scheibe 4 nach innen erstreckende Vertiefungen 13 auf, die in gleichmäßig entsprechend der Stege 6 verteilten, sich jeweils von einer Außenseite 14 der Einzelringe 8a, 8b nach innen erstreckende Vertiefungen 15 formschlüssig eingesetzt sind. Nach dem Zusammenfügen der Scheibe 4 mit den Einzelringen 8a, 8b bilden deren Außenseiten 12, 14 eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten 16 des Rotors 1.
Nach der Bestückung der Scheibe 4 mit sämtlichen Permanentmagneten, d. h. nach dem Einschieben der Permanentmagnete mit ihren seitlichen Nuten in die Öffnungen 3 mit den an den Seiten 10 der Stege 6 angeformten Federn 11 wird der erste der Einzelringe 8a auf die Scheibe 4 aufgelegt und damit die Permanentmagnete in radialer Richtung gehalten. Nach dem Umdrehen der Scheibe 4 mit dem ersten Einzelring 8a und den Permanentmagneten wird der zweite Einzelring 8b aufgelegt, woraufhin die Einzelringe 8a, 8b mit der Scheibe 4 fixiert sind bzw. werden. Zur Verbindung der Scheibe 4 mit den Einzelringen 8a, 8b können diese beispielsweise miteinander verklebt, vernietet oder auch verschraubt sein.
Die Vertiefungen 15 in den Einzelringen 8a, 8b können sich entweder von der inneren Umfangskante 9 der Einzelringe 8a, 8b bis zur äußeren Umfangskante 17 der Einzelringe 8a, 8b erstrecken (nicht dargestellt) oder wie in der Figur dargestellt sich von der inneren Umfangskante 9 der Einzelringe 8a, 8b über ein Teilstück der Höhe H der Einzelringe 8a, 8b zur äußeren Umfangskante 17 der Einzelringe 8a, 8b hin erstrecken.
Bei der zweiten, nicht dargestellten Ausführungsform das Rotors 1 sind in Abwandlung zu der ersten Ausführungsform keine zwei Einzelringe 8a, 8b vorgesehen sondern lediglich ein einzelner Ring 8. Dabei weisen die Stege 6 an ihren zu dem Ring 8 gerichteten Enden 7 sich von einer Außenseite 12 der Scheibe 4 nach innen erstreckende Vertiefungen 13 auf, die in gleichmäßig entsprechend der Stege 6 verteilten, sich von einer Außenseite 14 des Ringes 8 nach innen erstreckende Vertiefungen 15 formschlüssig eingesetzt sind. Nach dem Zusammenfügen der Scheibe 4 mit dem Ring 8 bilden deren Außenseiten 12, 14 ebenfalls eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten 16 des Rotors 1.
Nach der Bestückung der Scheibe 4 mit sämtlichen Permanentmagneten, d. h. nach dem Einschieben der Permanentmagnete mit ihren seitlichen Nuten in die Öffnungen 3 mit den an den Seiten 10 der Stege 6 angeformten Federn 11 wird der Ring 8 auf die Scheibe 4 aufgelegt und damit die Permanentmagnete in radialer Richtung gehalten, woraufhin der Ring 8 mit der Scheibe 4 fixiert sind bzw. werden. Zur Verbindung der Scheibe 4 mit dem Ring 8 können diese beispielsweise ebenfalls miteinander verklebt, vernietet oder auch verschraubt sein.
Auch hierbei können sich die Vertiefungen 15 in dem Ring 8 entweder von der inneren Umfangskante 9 des Ringes 8 bis zur äußeren Umfangskante 17 des Ringes 8 erstrecken oder sich von der inneren Umfangskante 9 des Ringes 8 über ein Teilstück der Höhe H des Ringes 8 zur äußeren Umfangskante 17 des Ringes 8 hin erstrecken.
Zur verbesserten Aufnahme der Fliehkräfte können bei beiden Ausführungsformen die Vertiefungen 13 an den Stegen 6 der Scheibe 4 jeweils eine radial zur Längsmittelachse der Scheibe 4 verlaufende Verzahnung aufweisen, die jeweils formschlüssig in eine Verzahnung der Vertiefungen 15 der Ringe 8 bzw. des Ringes 8 eingreift (nicht dargestellt). Alternativ können aber auch sich radial von den äußeren Umfangskanten 17 der Ringe 8 bzw. der äußeren Umfangskante 17 des Ringes 8 bis in die Stege 6 der Scheibe 4 erstreckende Stifte vorgesehen sein (ebenfalls nicht dargestellt).
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

GB 2456067 A [0002]

Claims

Rotor (1) für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine, wobei der Rotor (1) eine zentrale Lagerbohrung (2) für die Maschinenwelle aufweist und mehrere Permanentmagnete kreisförmig um die Lagerbohrung (2) bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind, die sich jeweils durch eine Öffnung (3) in dem Rotor (1) erstrecken und jeweils in dem Rotor (1) gegen axiale und radiale Verschiebung gehalten sind, wobei der Rotor (1) aus einer sternförmig ausgebildeten Scheibe (4) mit einer Mehrzahl von einer die innere Anlagefläche für die Permanentmagnete bildenden Umfangskante (5) radial weggerichteten, über die Umfangskante (5) gleichmäßig verteilten Stegen (6) und einem im Bereich der äußeren, von der Umfangskante (5) abgewandten Ende (7) der Stege (6) angeordneten Ring (8) besteht, und wobei jeweils zwischen zwei Stegen (6), der Umfangskante (5) der Scheibe (4) und der inneren Umfangskante (9) des Rings (8) die Öffnungen (3) für die Permanentmagnete gebildet sind, die mit seitlichen Nuten an an den jeweils zueinander gerichteten Seiten (10) der Stege (6) einstückig angeformten Federn (11) in axialer Richtung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (8) aus zwei Einzelringen (8a, 8b) gebildet ist, und dass die Stege (6) an ihren zu dem Ring (8) bzw. den Einzelringen (8a, 8b) gerichteten Enden (7) sich von beiden Außenseiten (12) der Scheibe (4) nach innen erstreckende Vertiefungen (13) aufweisen, die in gleichmäßig entsprechend der Stege (6) verteilten, sich jeweils von einer Außenseite (14) der Einzelringe (8a, 8b) nach innen erstreckende Vertiefungen (15) formschlüssig eingesetzt sind, wobei nach dem Zusammenfügen der Scheibe (4) mit den Einzelringen (8a, 8b) deren Außenseiten (12, 14) eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten (16) des Rotors (1) bilden.
Rotor (1) für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine, wobei der Rotor (1) eine zentrale Lagerbohrung (2) für die Maschinenwelle aufweist und mehrere Permanentmagnete kreisförmig um die Lagerbohrung (2) bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind, die sich jeweils durch eine Öffnung (3) in dem Rotor (1) erstrecken und jeweils in dem Rotor (1) gegen axiale und radiale Verschiebung gehalten sind, wobei der Rotor (1) aus einer sternförmig ausgebildeten Scheibe (4) mit einer Mehrzahl von einer die innere Anlagefläche für die Permanentmagnete bildenden Umfangskante (5) radial weggerichteten, über die Umfangskante (5) gleichmäßig verteilten Stegen (6) und einem im Bereich der äußeren, von der Umfangskante (5) abgewandten Ende (7) der Stege (6) angeordneten Ring (8) besteht, und wobei jeweils zwischen zwei Stegen (6), der Umfangskante (5) der Scheibe (4) und der inneren Umfangskante (9) des Rings (8) die Öffnungen (3) für die Permanentmagnete gebildet sind, die mit seitlichen Nuten an an den jeweils zueinander gerichteten Seiten (10) der Stege (6) einstückig angeformten Federn (11) in axialer Richtung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6) an ihren zu dem Ring (8) gerichteten Enden (7) sich von einer Außenseite (12) der Scheibe (4) nach innen erstreckende Vertiefungen (13) aufweisen, die in gleichmäßig entsprechend der Stege (6) verteilten, sich von einer Außenseite (14) des Ringes (8) nach innen erstreckende Vertiefungen (15) formschlüssig eingesetzt sind, wobei nach dem Zusammenfügen der Scheibe (4) mit dem Ring (8) deren Außenseiten (12, 14) eine Ebene und gleichzeitig die Außenseiten (16) des Rotors (1) bilden.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15) im Ring (8) bzw. in den Einzelringen (8a, 8b) sich von der inneren Umfangskante (9) des Rings (8) bzw. der Einzelringe (8a, 8b) bis zur äußeren Umfangskante (17) des Rings (8) bzw. der Einzelringe (8a, 8b) erstrecken.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15) im Ring (8) bzw. in den Einzelringen (8a, 8b) sich von der inneren Umfangskante (9) des Rings (8) bzw. der Einzelringe (8a, 8b) über ein Teilstück der Höhe (H) des Rings (8) bzw. der Einzelringe (8a, 8b) zur äußeren Umfangskante (17) des Rings (8) bzw. der Einzelringe (8a, 8b) hin erstrecken.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) und der Ring (8) bzw. die Einzelringe (8a, 8b) aus einem leitenden Material oder einem Isoliermaterial bestehen.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) und der Ring (8) bzw. die Einzelringe (8a, 8b) jeweils ein Pressteil sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (2) mindestens eine axial verlaufende Nut für einen Mitnehmer aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (2) als Mehrkant ausgebildet ist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (2) eine Verzahnung aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) mit dem Ring (8) bzw. den Einzelringen (8a, 8b) verklebt ist bzw. sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) mit dem Ring (8) bzw. den Einzelringen (8a, 8b) vernietet ist bzw. sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (4) mit dem Ring (8) bzw. den Einzelringen (8a, 8b) verschraubt ist bzw. sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen 13 an den Stegen 6 der Scheibe 4 jeweils eine radial zur Längsmittelachse der Scheibe 4 verlaufende Verzahnung aufweisen, die jeweils formschlüssig in eine Verzahnung der Vertiefungen 15 der Ringe 8 bzw. des Ringes 8 eingreift.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich radial von den äußeren Umfangskanten 17 der Ringe 8 bzw. der äußeren Umfangskante 17 des Ringes 8 bis in die Stege 6 der Scheibe 4 erstreckende Stifte vorgesehen sind.