DE3521005A1

DE3521005A1 - Elektrische maschine, insbesondere kleinmotor

Info

Publication number: DE3521005A1
Application number: DE19853521005
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr.-Ing. 4710 Lüdinghausen Corbach; Adolf Dr.-Ing. 7582 Bühlertal Mohr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1986-12-18

Description

Elektrische Maschine, insbesondere Kleinmotor
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, insbesondere von einem Kleinmotor, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Bei der bisherigen Konstruktion von bekannten parenentmagneterregten Kleinmotoren werden die Permanentmagnetpole in den vorgeformten Rückschlußring eingebaut, so daß die Dickentoleranzen der Permanentmagnete, die Toleranzen des Rückschlußringes und der Ankerlagerung im Luftspalt des Motors aufgefangen werden müssen. Aus diesem Grund muß der Luftspalt der Kleinmotoren im Mittel größer als 1 mm gewählt werden.
Die Luftspaltinduktion in einem solchen Kleinmotor ist abhängig von dem Verhältnis der radialen Luftspaltbreite zur radialen Dicke DM des Permanentmagneten. Will man bei gleicher Luftspaltinduktion die Magnetdicke kleiner machen, um so Magnetvolumen zu sparen, so muß in gleichem Maße auch die radiale Luftspaltbreite verringert werden, damit das Verhältnis /DM konstant bleibt.
M Einer solchen Verringerung des Luftspaltes stehen aber die Toleranzen des Permanentmagneten und des Rückschlußringes entgegen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine bietet demgegenüber die Voraussetzungen, den Luftspalt unter das übliche Maß von 1 mm verkleinern zu können, so daß bei gleichem Erregerfluß das Magnetvolumen verkleinert bzw.bei gleichem Magnetvolumen der Erregerfluß vergrößert werden kann, also in jedem Fall das Leistungsgewicht der Maschine verringert wird.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Maschine erfolgt von innen - ausgehend von einem exakt vorgebbaren Luftspalt -, wodurch alle Toleranzen von Permanentmagnet und Rückschlußring nach außen in die Stoßfuge des Rückschlußringes verlagert werden. Die Stoßfuge liegt an einer Stelle im Rückschlußring, wo sie ohne Rückwirkung auf den Erregerfluß ist. Durch die einstellbare Stoßfuge läßt sich der Rückschlußring auf die Permanentmagnete aufpressen und so die Toleranzen in der Magnetdicke und im Rückschlußring in die Stoßfuge verlegen. Der Luftspalt kann daher ohne jegliches Zugeständnis an mögliches Auftreten von Toleranzen extrem klein bemessen werden. Durch die Zweiteiligkeit der als schalenförmige Segmente ausgebildeten Permanentmagnetpole läßt sich einerseits gemäß der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 eine definierte Auflage der Segmentabschnitte mit gegenüber einem einteiligen Mag- netsegment stark verringerten Toleranzen erzielen und andererseits bei dünneren Magneten das Verhältnis der Magnetdicke zu dem Überdeckungswinkel ungefähr konstant halten, so daß ein vergrößerter Ausschuß durch Brechen der Magnetsegmente nicht zu erwarten ist.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen elektrischen Maschine möglich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 2. Durch die erfindungsgemäßen Zungen und Ausnehmungen läßt sich der Rückschlußring sehr einfach und ohne Justierarbeit zusammenfügen und endseitig verbinden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 7. Durch diese Maßnahme wird - wie bei Kleinmotoren mit Zweikomponentenmagneten -ein irreversibles Entmagnetisieren der Permanentmagnetpole vermieden.
Zeichnung Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines permanentmagneterregten Kleinmotors, Fig. 2 ausschnittweise eine Draufsicht des Kleinmotors in Richtung Pfeil A in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt des auf einem Montagedorn aufsitzenden Stators des Kleinmotors in Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der in Fig. 1 im Schnitt und schematisiert dargestellte Gleichstrom-Kleinmotor weist in bekannter Weise einen Läufer oder Rotor 10 auf, der in gleichmäßig am Umfang verteilten Nuten 11 eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Ankerwicklung trägt. Der Rotor 10 ist unter Bildung eines Luftspaltes 12 von einem Ständer oder Stator 13 umgeben, der einen Rückschlußring 14 und eine geradzahlige Anzahl 2p von Permanentmagnetpolen aufweist. Bei dem hier dargestellten 2-poligen Kleinmotor sind zwei Permanentmagnetpole 15,16 vorgesehen, die am Rückschlußring 14 zueinander diametral angeordnet sind. Bei mehrpoligen Kleinmotoren sind die Permanentmagnetpole um gleiche Umfangswinkel am Rückschlußring 14 versetzt. Die Permanentmagnetpole 15,16 sind als schalenförmige Magnetsegmente aus jeweils zwei im Querschnitt bogenförmigen Segmentabschnitten 15a,15b bzw. 16a,16b ausgebildet. Die Segmentabschnitte 15a,15b bzw. 16a,16b sind jeweils spiegelsymmetrisch ausgebildet und bestehen aus demselben Magnetwerkstoff. Zur Realisierung eines Zweikomponentenmagneten kann aber auch der Segmentabschnitt 15b bzw. der Segmentabschnitt 16b, der in Drehrichtung des Rotors 10 dem Segmentabschnitt 15a bzw. 15b nachgeordnet ist, aus einem Magnetmaterial gefertigt sein, das gegenüber dem Magnetmaterial des Segmentabschnittes 15a bzw. 16a eine höhere Koerzitivfeldstärke aber kleinere Remanenz aufweist.
Der Rückschlußring 14 ist mit einer etwa in der Mitte eines Magnetsegments 15 liegenden Stoßfuge 17 versehen.
An dem einen, die Stoßfuge 17 begrenzenden Ende des Rückschlußringes 14 stehen mit diesem einstückige Zungen 18 in Umfangsrichtung über das Ende vor. Diese Zungen 18 greifen in Ausnehmungen 19 an dem anderen, die Stoßfuge 17 begrenzenden Ende des Rückschlußringes 14. Die Ausnehmungen 19 sind derart ausgebildet, daß die Zungen 18 in Axialrichtung des Motors gesehen formschlüssig in die Ausnehmungen 19 eingreifen. Zum Verbinden der Ringenden miteinander werden Zungen 18 und Ausnehmungen 19 durch Schweißpunkte 21, die in Fig. 2 schematisch angedeutet sind, miteinander verbunden.
Anstelle der Schweißpunkte 21 können aber auch Zungen 18 und Ausnehmungen 19 zusammen mit den Magnetsegmenten 15,16 in Kunststoff verspritzt werden.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden zur Montage des Kleinmotors die Segmentabschnitte 15a,15b,16a,16b auf einen Montagedorn 20 aufgelegt, dessen Durchmesser gleich dem um die doppelte radiale Luftspaltbreite g vergrößerten Rotordurchmesser DA bemessen ist. Die Segmentabschnitte 15a,15b,16a,16b sind dabei so ausgebildet, daß sie jeweils mit zwei definierten Auflagepunkten A,B bzw. C,D auf dem Montagedorn 20 aufliegen.
Durch diese jeweils vier Auflagepunkte der Magnetsegmente 15,16 kann bereits der Luftspalt um einen ersten Anteil gegenüber dem herkömmlichen Aufbau mit einteiligen Magnetsegmenten mit gleichem Überdeckungswinkel verringert werden.
Nach Aufschieben des Rückschlußringes 14 auf die auf dem Montagedorn 20 aufliegenden Segmentabschnitte 15a,15b,16a,16b wird der Rückschlußring 14 so weit zusammengeschoben, daß Toleranzen in der radialen Dicke der Segmentabschnitte 15a,15b,16a,16b und damit Toleranzen in dem Innendurchmesser D. des Rückschlußringes 14 kompensiert werden. Dieses Zusammenschieben des Rückschlußringes wird durch die Stoßfuge 17 ermöglicht, deren Breite sich entsprechend der auftretenden Toleranzen einstellt. Danach werden die mehr oder weniger tief in die Ausnehmungen 19 eingreifenden Zungen 18 mit diesen unlösbar verbunden. Nach Befestigen der Segmentabschnitte 15a,15b, 16a,16b am Rückschlußring 14 kann der Montagedorn 20 entfernt werden.
Wie vorstehend beschrieben,erfolgt somit der Aufbau des Motors von innen her, ausgehend von einer definiert vorgegebenen radialen Luftspaltbreite &, die durch den Durchmesser des Montagedorns20 vorgegeben ist. Die danach in der radialen Dicke der Segmentabschnitte 15a,15b,16a,16b und des Rückschlußringes 14 auftretenden Toleranzen werden in die Stoßfuge 17 verlagert und hier kompensiert. Da die Stoßfuge 17 etwa in der Mitte eines Magnetsegments, hier des Magnetsegments 15, liegt, hat sie keine Rückwirkung auf den Erregerfluß im Rückschlußring 14.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Erfindung in gleicher Weise in einem permanentmagneterregten Generator realisiert werden. Auch ist es möglich, mehr als eine Stoßfuge vorzusehen. Denkbar ist auch die Ausführung des Rückschlußringes 14 als zwei Halbschalen, die mit den beschriebenen Zungen und Ausnehmungen zusammengefügt werden.
- Leerseite -

Claims

Ansprüche 1. Elektrische Maschine, insbesondere Kleinmotor, mit einem Rotor und einem den Rotor unter Bildung eines Luftspaltes umgebenden Stator, der eine geradzahlige Anzahl von an einem Rückschlußring um gleiche Umfangswinkel versetzt angeordnete Permanentmagnetpole aufweist, die jeweils als etwa schalenförmige Magnetsegmente aus jeweils zwei im Querschnitt bogenförmigen Segmentabschnitten ausgebildet sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Rückschlußring (14) mit mindestens einer etwa in der Mitte eines Magnetsegments (15) liegenden Stoßfuge (17) versehen ist und daß die die Stoßfuge (17) begrenzenden Enden des Rückschlußringes (14) mit einstellbarer Stoßfugenbreite miteinander verbunden sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß an dem einen Ende des Rückschlußringes (14) mit diesem einstückige Zungen (18) in Umfangsrichtung vorstehen, die in entsprechende Ausnehmungen (19) am anderen Ende des Rückschlußringes (14) in Achsrichtung des Rückschlußringes (14) formschlüssig eingreifen.
3. Maschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Zungen (18) und Ausnehmungen (19), z.B. durch Schweißpunkte (21), miteinander verbunden sind.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Segmentabschnitt (15a,15b,16a,16b) auf seiner dem Rotor (10) zugekehrten Umfangsfläche zwei definierte Auflagepunkte (C,D,A,B) zum Auflegen auf einen Montagedorn (20) aufweist, dessen Durchmesser gleich dem um die doppelte radiale Luftspaltbreite (g) vergrößerten Rotordurchmesser (DA) ist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Segmentabschnitte (15a,15b bzw. 16a,16b) eines jeden Magnetsegments (15,16) spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Segmentabschnitte (15a,15b,16a,16b) eines jeden Magnetsegments (15,16) aus demselben Magnetwerkstoff bestehen.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der eine Segmentabschnitt (15b,16b) eines jeden Magnetsegments (15,16) aus einem Magnetmaterial mit gegenüber dem Magnetmaterial des anderen Segmentabschnitts (15a,15b) höherer Koerzitivfeldstärke aber kleinerer Remanenz besteht und daß dieser Segmentabschnitt (15b,16b) dem anderen in Drehrichtung des Rotors (10) nachgeordnet ist.