DE3308946C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kunststoffgebundenen, dauermagnetischen Rotor hohlzylindrischer bzw. topfförmiger Gestalt für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinmotoren.

Ein derartiger kunststoffgebundener, dauermagnetischer Rotor besteht aus einer Mischung von Dauermagnetpulver und Kunststoffbindemittel, die durch Pressen oder vorzugsweise Spritzen zu dem hohlzylindrischen bzw. topfförmigen Rotor geformt ist. Die Oberfläche dieser dauermagnetischen Rotoren ist mit Polen wechselnder Polarität aufmagnetisiert. Bei diesen kunststoffgebundenen, dauermagnetischen Rotoren tritt das Problem auf, die Welle zentrisch innerhalb des Rotors anzubringen. Es muß sowohl eine sichere und feste Halterung des ring- oder topfförmigen Rotors auf der Welle als auch eine zentrische Anordnung gewährleistet sein, damit ein gleichbleibender, schmaler Luftspalt zwischen Rotor und Stator vorhanden ist. Bei der Fertigung derartiger Rotoren stellte sich heraus, daß dieselben einer Zug- bzw. Dehnungsbeanspruchung nicht standhalten. Dadurch war die kostensparende Möglichkeit des Einpressens der Welle direkt in den Magnetring oder das Einspritzen nicht mehr gegeben, da infolge des auftretenden radialen Druckes die Körper rissen oder zum Teil zerstört wurden.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 70 15 880 ist bereits ein Permanentmagnetläufer für einen Kleinstmotor, bei dem ein ringförmiger Permanentmagnet auf einem mit der Motorwelle verbundenen Magnetträger angeordnet ist, bekannt, bei dem diesen Problemen dadurch begegnet wird, daß der Permanentmagnet auf jeder Stirnseite formschlüssig mit einem ringförmigen Halteteil des Magnetträgers verbunden ist. Hierbei wird der Permanentmangnet im Falle einer Rißbildung bzw. Splitterns durch die ringförmigen Halteteile zusammengehalten. Eine Rißbildung bzw. Splitterung des Permanentmagneten wird dadurch jedoch nicht verhindert. Ebenso besteht die Gefahr, daß sich in Folge von Feuchtigkeitsaufnahme der Magnetträger ausdehnt und somit von dem Magnetträger auf den Permanentmagneten Radialkräfte ausgeübt werden, die ebenfalls Rißbildungen hervorrufen können.

Eine kraftschlüssige Verbindung eines Permanentmagneten auf einer Welle mittels eines Halteelementes ist aus der DE-AS 10 53 087 bekannt. Hierbei treten jedoch zwischen Halteelement und Permanentmagnet einseitig nach außen gerichtete radiale Kräfte auf, die zu einer Rißbildung des Permanentmagneten führen können. Auch hier besteht zusätzlich die Gefahr der Ausdehnung des Halteelementes durch Feuchtigkeitsaufnahme.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung dieser Nachteile einen kunststoffgebundenen, dauermagnetischen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Befestigung der Welle unter gleichzeitiger Selbstzentrierung innerhalb des Rotors auf einfache Art und Weise möglich und die Summe der vom Klemmelement auf den Rotor ausgeübten Kräfte gleich Null ist, so daß durch das Klemmelement nur Klemm- bzw. Druckkräfte auf den Rotor ausgeübt werden und keine Zug- bzw. Dehnungskräfte, die zu einem Reißen des Rotors führen könnten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ergibt sich ein mit einfachen Mitteln und geringen Montagekosten aufgebauter und daher billiger dauermagnetischer Rotor für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinmotoren, welcher eine sichere Befestigung der Welle unter gleichzeitiger exakter Zentrierung und damit genauer Einhaltung eines gleichbleibenden Luftspaltes gewährleistet.

In einer bevorzugten Ausführung weist das zentrisch durch Anformen angebrachte Halteelement einen ringförmigen Querschnitt auf. Das Halteelement kann aber auch einen anderen Querschnitt, wie z. B. einen kreuzförmigen Querschnitt besitzen, sofern die zentrische Anordnung im Innenraum des Rotors gewährleistet ist.

Das Klemmelement, in das die Welle eingedrückt ist, ist entsprechend dem Querschnitt des Halteelementes derart ausgebildet, daß es die Wandungen des Halteelementes unter Einwirkung von Klemm- bzw. Druckkräften umgibt. Gemäß der Erfindung werden somit Zug- bzw. Dehnungskräfte mit Sicherheit vermieden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung können die ineinandergreifenden Wandteile des Klemmelementes und/oder des Halteelementes konisch verlaufend ausgebildet sein, um eine sichere Befestigung des Klemmelementes zu gewährleisten. Man kann die ineinandergreifenden Wandteile zusätzlich verkleben, um eine noch bessere Verbindung zu schaffen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Befestigungsanordnung,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 1,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Befestigungsanordnung im senkrechten Schnitt,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt dieser Ausführung nach der Linie II-II der Fig. 3.

Der im Längsschnitt gemäß Fig. 1 dargestellte Rotor 1 kann eine topfförmige oder entsprechend den gestrichelten Linien eine hohlzylindrische Gestalt aufweisen (siehe auch Fig. 2). Der Rotor besteht aus einer Mischung aus Dauermagnetpulver nach Art von isotropem oder anisotropem Barium-, Strontium- oder Bleiferrit und einem Kunststoffbindemittel. Die Mischung wird durch Pressen oder Spritzen zu dem Rotorkörper geformt.

Im Innenraum 2 ist zentrisch ein Halteelement 3 während der Herstellung angeformt, das sich in axialer Richtung erstreckt. Das Halteelement ist bei diesem Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt es einen ringförmigen Querschnitt. Auf dem Halteelement 3 ist ein entsprechend dem Querschnitt des Halteelementes ausgebildetes Klemmelement 4 durch Auf- bzw. Eindrücken befestigt. Um einen festen Sitz des Klemmelementes auf dem Halteelement zu gewährleisten, können die ineinandergreifenden Teile konisch ausgebildet sein. Die ineinandergreifenden Wandteile des Klemmelementes 4 mit dem Halteelement 3 können zusätzlich durch Kleben befestigt sein.

Das Klemmelement besteht aus einem spritzfähigen Kunststoff, wie z. B. Polystyrol oder Polyamid. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Klemmelement eine Ringnut auf, in die das rohrförmige Halteelement eingreift. Das Klemmelement 4 weist eine zentrale Bohrung 8 auf, in die die Rotorwelle 5 eingepreßt ist.

Das Klemmelement 4 aus Kunststoff dient somit als Verbindungselement der zentrisch angeordneten Welle 5 mit dem dauermagnetischen Rotor 1.

Diese Befestigungsanordnung hat den Vorteil, daß das aufgedrückte Klemmelement 4 die Wandungen 6 des Halteelementes 3 unter Einwirkung von radialen Klemm- bzw. Druckkräften umgibt. Die radial wirkenden Klemmkräfte sind in Fig. 1 und 2 durch Pfeile angedeutet.

Gegen Druckkräfte ist ein kunststoffgebundener Dauermangetkörper unempfindlich. Wird dagegen eine Welle in einen kunststoffgebundenen Dauermagneten, der eine Bohrung aufweist, direkt eingedrückt, so treten radial nach außen wirkende Kräfte auf, die dazu führen, daß der relativ spröde Körper reißt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das Klemmelement 4 in seinem inneren Bereich Aussparungen 12 aufweisen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Rotor mit Polen wechselnder Polarität aufmagnetisiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 12 Pole vorhanden, die in der Zeichnung mit den Buchstaben N und S gekennzeichnet sind. Wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, verlaufen die magnetischen Feldlinien bogenförmig.

Gemäß Fig. 3 besitzt der dauermagnetische Rotor 1 eine topfförmige Gestalt. Am Topfboden 7 ist ein Halteelement 3 zentrisch angeformt, das einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist, wie man besser aus Fig. 4 erkennen kann. Das Halteelement ragt in axialer Richtung in das Topfinnere hinein. Auf das Halteelement 3 ist ein mit einer entsprechenden kreuzförmigen Aussparung versehenes Klemmelement 4 gedrückt und durch Klemmwirkung fest verbunden. Um eine feste Verbindung zu gewährleisten, sind die ineinandergreifenden Wandteile 6 des Klemmelementes 4 bzw. Halteelementes 3 konisch verlaufend ausgebildet. Die ineinandergreifenden Wandteile können zusätzlich noch verklebt sein.

In die Bohrung 8 des Klemmelementes 4 ist die Welle 5 mit Preßsitz eingedrückt. Das Klemmelement 4 besteht aus einem spritzfähigen Kunststoff, z. B. Polyamid oder Polystyrol.

Die Festklemmung und Zentrierung des Klemmelementes 4 erfolgt an den jeweils gegenüberliegenden Flächen des kreuzförmigen Halteelementes 3, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Zwischen den Stirnflächen 10 des kreuzförmigen Halteelementes und den Flächen 11 des Klemmelementes kann ein Luftzwischenraum vorhanden sein.

Auch bei dieser Ausführung werden auf das aus kunststoffgebundenem, dauermagnetischem Werkstoff bestehende Halteelement durch das Klemmelement lediglich Klemm- bzw. Druckkräfte ausgeübt, die keine Beeinträchtigung des Dauermagnetwerkstoffes hervorrufen. Die Richtung der auftretenden Klemmkräfte ist in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Das Halteelement 3 kann auch einen anderen Querschnitt aufweisen, sofern eine Zentrierung des die Welle tragenden Klemmelementes gewährleistet wird.

Claims (7)

1. Kunststoffgebundener dauermagnetischer Rotor hohlzylindrischer bzw. topfförmiger Gestalt für elektrische Maschinen, insbesondere Kleinmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe ein im Innenraum durch Anformen zentrisch angebrachtes Halteelement (3) aufweist, mit dem ein aus unmagnetischem Werkstoff bestehendes Klemmelement (4), in dem die Welle (5) befestigt ist, durch Auf- bzw. Eindrücken verbunden ist, so daß die Summe der vom Klemmelement (4) auf den Rotor (1) ausgeübten Kräfte gleich Null ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement 4 aus spritzfähigem Kunststoff besteht.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) einen ringförmigen Querschnitt aufweist.

4. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist.

5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (4) entsprechend dem Querschnitt des Halteelements (3) derart ausgebildet ist, daß es die Wandungen (6) des Halteelementes unter Einwirkung von Klemm- bzw. Druckkräften umgibt.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Wandteile des Klemmelementes (4) und/oder Halteelementes (3) konisch verlaufend ausgebildet sind.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Wandteile des Klemmelementes (4) mit dem Halteelement (3) durch Kleben verbunden sind.