DE4426241C2 - Elektromaschine mit einem Rotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 32 00 418 A1).

Durch die DE 32 00 418 A1 ist es bekannt, Magnete mittels einer elastischen Klebesubstanz auf einen Rotorkern zu kleben. Zwischen den Kontaktflächen der einzelnen Magnete untereinander ist ebenfalls Klebesubstanz angeordnet, wobei die Magnete im radial äußeren Bereich angeschrägt sein können, wodurch sich eine Kammer bildet, in welcher sich die Klebesubstanz verteilen kann. Durch diese Kammer sollen, nach Magnetisieren der Klebesubstanz, die Betriebseigenschaften des Rotors verbessert werden.

Obwohl bei dem bekannten Rotor die Klebesubstanz elastisch ist, muß dennoch wegen deren geringer Erstreckungsweite in Radialrichtung mit einer vergleichsweise starren Anbindung der Magnete an den Rotorkern gerechnet werden. Dies wirkt sich unter der Einwirkung von radial nach außen gerichteten Fliehkräften nachteilig auf die Hafteigenschaften der Magnete gegenüber der Klebesubstanz aus.

In der DE 41 07 602 A1 ist eine Elektromaschine beschrieben, bei welcher angrenzend an die axialen Enden von Magneten Kammern vorgesehen sind, in welche elastomere Klebesubstanz eingebracht wird. Aufgrund des elastomeren Verhaltens der Klebesubstanz können Toleranzschwankungen der Magnete in Axialrichtung ausgeglichen werden.

Durch die DE 38 06 760 A1 ist es bekannt, an einer Außenläufermaschine an der radialen Innenseite des Rotors Flußleitelemente zu befestigen und zwischen jeweils zweien dieser Elemente einen Magneten einzulegen. Für den Fall, daß diese mit den Flußleitelementen und/oder dem Rotor verklebt werden sollten, kann, da Magnete und Flußleitelemente einerseits sowie Magnete und Rotor andererseits jeweils unmittelbar aneinander liegen, die Klebesubstanz lediglich mit Spaltbreite auf die jeweilige Verbindungsstelle aufgetragen werden. Selbst für den Fall, daß elastische Klebesubstanz hierfür verwendet wird, ist demnach mit einer vergleichsweise starren Anbindung der Magnete an den Rotor zu rechnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Magnete einer Elektromaschine mit vorbestimmbarer Elastizität an einem Rotor zu befestigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch Ausbildung der Kammern um die Magnete besteht die Möglichkeit, die letztgenannten mit einer relativ dicken Schicht an Klebesubstanz zu umhüllen. Sofern diese ein elastomeres Verhalten zeigt, wird eine ausreichende Elastizität des Magneten gegenüber dem Rotor bzw. anderen Elementen, wie beispielsweise Flußleitelementen, erzielt. Die Klebesubstanz ist demzufolge in der Lage, auch höhere Dehnbeanspruchungen am Rotor elastisch aufzunehmen, wodurch ein Bruch an den Verbindungsstellen der Magnete mit dem Rotor verhindert wird. Dieses elastische Verhalten an den Verbindungsstellen wird anspruchsgemäß dadurch unterstützt, daß die Kammern dazu beitragen, durch die Klebesubstanz eine Umhüllung für die Magnete zu bilden, wodurch diese großflächig gegen diejenigen Kräfte abstützbar sind, die normalerweise zu einem Bruch der jeweiligen Verbindungsstelle und damit zu einem Lösen der Magnete führen. Weiterhin ergibt sich durch die Umhüllung der Vorteil, daß die jeweils allseitig umschlossenen Magnete gegen Korrosionseinflüsse geschützt sind.

Um eine Umhüllung zu erhalten, die nicht nur einzelne Magnete; sondern alle entlang des Rotors aufgereihten Magnete umschließt und diese somit gemeinsam gegen die einwirkenden Kräfte abstützt, ist es notwendig, die Klebesubstanz in zeitlicher Abstimmung durch die beanspruchte Einleitvorrichtung in die Kammern einzubringen, wobei für die Bildung einer unterbrechungsfreien Umhüllung vorteilhaft ist, das Einbringen der Klebesubstanz nach Anspruch 2 gleichzeitig für alle Magnete vorzunehmen.

Da die Klebesubstanz nicht nur eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Magneten und dem zugeordneten Flußleitelement herstellen soll, sondern eine möglichst vollständige Umhüllung des Magneten, ist es vorteilhaft, die zwischen dem letztgenannten und den Flußleitelementen vorhandenen Abstandshalter entsprechend Anspruch 3 hinsichtlich ihrer Anzahl und ihrer Ausdehnung so gering wie möglich zu halten, da an denjenigen Stellen, an welchen ein Abstandshalter vorgesehen ist, eine Unterbrechung der Umhüllung vorliegt. Es kann allerdings nicht völlig auf derartige Abstandshalter verzichtet werden, da nur über diese die notwendigen Kammern zwischen den Flußleitelementen und den Magneten erzeugbar sind, die zur Ausbildung einer Umhüllung für den Magneten erforderlich sind. Die Abstandshalter können auch aus Elastomer oder Kunststoff bzw. aus Fasern bestehen, die eingebettet werden.

Anspruch 4 gibt an, welche Anzahl von Abstandshaltern minimal vorgesehen sein müssen. Gemäß diesem Anspruch sind drei Abstandshalter notwendig, um den Magneten bereits vor dem Einbringen des Elastomers in einer festen Relativlage gegenüber je zwei Flußleitelementen zu halten.

In Anspruch 5 ist angegeben, wie die Flußleitelemente in vorteilhafter Weise am Rotor befestigt werden können. Anspruch 6 gibt eine Weiterbildung hierzu an, wobei die Flußleitelemente über ihre Zapfen in die am Rotor befestigten Ringe einsteckbar sind.

Nach Anspruch 7 ist es vorteilhaft, die Magnete in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Flußleitelemente einzusetzen. Um ein Herausfallen der eingesetzten Magnete vor einer endgültigen Sicherung derselben durch Einbringen der Klebesubstanz zu verhindern, ist vorgesehen, die Magnete vorerst durch Haltemittel zu fixieren. Als Haltemittel ist hierbei beispielsweise ein Kleber, der punktförmig aufgetragen werden kann, oder die Erzeugung einer eine Haltefunktion ausübenden Magnetkraft denkbar.

Durch die Montagevorrichtung gemäß Anspruch 8 wird die Befestigung der Flußleitelemente sowie der Magnete am Rotor erleichtert, da die besagten Elemente vor einem Überschieben des Rotorringes in ihrer vorbestimmbaren Stellung auf der Montagevorrichtung positionierbar sind.

In Anspruch 9 ist eine vorteilhafte Ausbildung der Einleitvorrichtungen angegeben, wobei vorgesehen ist, jeweils einem Magneten eine Einleitvorrichtung zuzuordnen. Dadurch wird die Bildung einer unterbrechungsfreien Umhüllung begünstigt, da die Klebesubstanz an allen Magneten gleichzeitig in die zugeordneten Kammern einbringbar ist und sich demnach hervorragend mit Klebesubstanz vermischen kann, die über die beidseits der besagten Einleitvorrichtung angeordneten weiteren Einleitvorrichtungen eingebracht ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Elektromaschine mit einem Außenläufer als Rotor, bei dem im eingezeichneten Winkelbereich Magnete sowie zwischen denselben angeordnete Flußleitelemente vorgesehen sind;

Fig. 2 einen Magneten mit zwei beidseits angrenzenden Flußleitelementen gemäß der Fig. 1 vergrößert herausgezeichnet;

Fig. 3 den Außenläufer gemäß Fig. 1 nach dem Schnitt I-I, aufgesetzt auf eine Montagevorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Elektromaschine 1 mit einem Außenläufer 2 als Rotor dargestellt, dessen Rotorgehäuse 26 im radial äußeren Bereich eine sich in Achsrichtung erstreckende, ringförmige Wand 3 (Fig. 3) aufweist. Die letztgenannte dient zur Aufnahme von Magneten 4 sowie von beidseits jeweils eines Magneten 4 angeordneten keilförmigen Flußleitelementen 5, die nachfolgend kurz als Flußleitkeile 6 bezeichnet sind.

Wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht, verbleibt zwischen der ringförmigen Wand 3 des Rotorgehäuse 26 und jeweils einem Ma­ gneten 4 eine Kammer 8. Weitere Kammern 9, 10 werden dadurch gebildet, daß an den Flußleitkeilen 6 im radial äußeren sowie im radial inneren Bereich jeweils ein Abstandshalter 11 aus­ gebildet ist. Diese Abstandshalter 11 sind vorzugsweise nicht auf der gesamten Tiefe der Flußleitkeile 6 ausgebildet, son­ dern erstrecken sich nur auf vergleichsweise geringer Länge. Sie müssen auch nicht, wie in Fig. 2 dargestellt, an den Flußleitkeilen 6 angebracht sein, sondern können ebenso Teil des Magneten 4 sein. Des weiteren sind ebenso Abstandshal­ ter 11 denkbar, die nicht radial außen oder radial innen am jeweiligen Element (Magnet 4, Flußleitkeil 6) angeordnet sind, sondern im dazwischenliegenden Bereich. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausbildung mit insgesamt drei Abstandshal­ tern, wobei zwischen einem der Flußleitkeile 6 und dem Ma­ gneten 2 zwei mit Abstand zueinander angeordnete Abstandshal­ ter 11 vorgesehen sind, während zwischen dem gleichen Magneten und dem auf der anderen Seite angeordneten Flußleitkeil 6 nur ein Abstandshalter vorhanden ist. Diese Ausführung ist deshalb besonders vorteilhaft, weil bereits drei Abstandshalter genü­ gen, um dem Magneten zwischen den beiden Flußleitkeilen 6 eine stabile Lage zu sichern. Andererseits ist aufgrund der ge­ ringen Anzahl an Abstandshaltern 11 eine maximale Ausdehnung der Kammern 9, 10 gewährleistet. Der Vorteil einer Ausbildung möglichst grober Kammern 9, 10 liegt darin, das diese durch Einbringen einer Klebesubstanz 12 in Form eines Elastomers 13 mit dem letztgenannten ausgefüllt werden, so das sich dieses entlang nahezu der gesamten Oberfläche an den drei Seiten des Magneten, an denen dieser entweder am Rotorgehäuse 26 oder an einem der Flußleitkeile 6 anliegt, verteilen kann. Dadurch ist eine nahezu lückenlose Umhüllung 14 des Magneten 4 durch das Elastomer 13 herstellbar.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, sind die Flußleitkeile 6 an ihren axialen Enden mit Zapfen 15 ausgebildet, die mit der Längsachse der Flußleitkeile 6 fluchten. Die Zapfen 15 ragen in Ausnehmungen 18 von Lagerelementen 19, von denen jeweils eines an je einem axialen Ende der Flußleitkeile 6 angeordnet ist. Die Lagerelemente 19 werden durch jeweils einen Ring 20 gebildet, der, wie aus Fig. 3 zu sehen, mit seinem Innen­ durchmesser auf einer hülsenförmigen Montagevorrichtung 22 angeordnet ist, die an ihrem in Fig. 3 rechten Ende einen An­ schlag 24 für einen der Ringe 20 bildet. Der Anschlag 24 wird durch eine flanschartig nach radial außen laufende Aufwei­ tung 25 der Montagevorrichtung 22 gebildet und dient außerdem als Anschlag 24 für die am Rotorgehäuse 26 vorgesehene Wand 3.

Vor einem Aufsetzen des Rotorgehäuses 26 werden zwischen die in den Lagerelementen 19 aufgenommenen Flußleitkeile 6 die Magnete 4 von radial außen her eingelegt und durch Haltemit­ tel 27 fixiert. Als Haltemittel 27 ist hierbei denkbar, zu­ mindest punktweise an Verbindungsstellen der Magnete 4 zu den Flußleitkeilen 6, vorzugsweise also an den Abstandshaltern 11 Klebesubstanz aufzubringen, wobei die letztgenannte als Haltemittel 27 wirksam ist. Ebenso ist denkbar, die Magnete 4 durch Magnetwirkung in ihrer vorbestimmten Stellung zu halten.

Sobald alle Magnete 4 eingesetzt sind, wird durch eine axiale Verschiebebewegung das Rotorgehäuse 26 übergeschoben, bis es mit dem freien Ende seiner ringförmigen Wand 3 an den An­ schlag 24 der Montagevorrichtung 22 in Anlage kommt. Die letztgenannte weist an ihrem anschlagseitigen Ende jeweils im Bereich eines Magneten eine Einleitvorrichtung 28 auf, die durch einen im wesentlichen in Achsrichtung nach innen ver­ laufenden, bis unmittelbar zu wenigstens einer der Kammern 8, 9 oder 10 des Magneten 4 führenden Kanal 29 gebildet wird. Die­ ser Kanal durchdringt also einerseits die radiale Aufweitung 25 und andererseits den an dieser zur Anlage kom­ menden Ring 20 des Lagerelementes 19. Die Einleitvorrich­ tung 28 dient dazu, eingebrachtes Elastomer 13 durch die Auf­ weitung 25 und das Lagerelement 19 zur jeweiligen Kammer 8, 9 oder 10 des Magneten 4 zu transportieren. Da vorzugsweise durch eine hierfür geeignete Vorrichtung an allen Einleitvor­ richtungen 28 gleichzeitig Elastomer 13 eingegeben wird, ge­ langt dieses auch gleichzeitig in die Kammern 8, 9 und 10 der Magneten 4 und kann über Zwischenräume 40, die zwischen dem Rotorgehäuse 26 des Außenläufers und der radialen Außenseite der Flußleitkeile 6 verbleiben, von einer der Kammern 8, 9, 10 in die nächste gelangen, so daß radial außerhalb der Flug­ leitkeile 6 die gemeinsame Umhüllung 14 für alle Magnete 4 entsteht. Ebenso besteht für das Elastomer 13 die Möglichkeit, durch einen Ringspalt 30, der zwischen der radialen Innenseite des am Anschlag 24 anliegenden Lagerelementes 19 und dem zy­ lindrischen Bereich der Montagevorrichtung 22 verläuft, sich gleichmäßig zu verteilen und dadurch auch an der radialen In­ nenseite der Magnete eine umlaufende Umhüllung 14 zu bilden. Nach Verfestigung des Elastomers 13 bildet diese Umhüllung einerseits einen Schutz der Magnete 4 gegen Korrosion und stützt sie andererseits gegen die Einwirkung äußerer Kräfte ab.

Sobald das Elastomer 13 verfestigt ist, kann durch eine Axi­ albewegung die Montagevorrichtung 22 gemäß Fig. 3 nach rechts herausgezogen werden. Die Montage des Außenläufers 2 ist damit beendet.

Claims (10)

1. Elektromaschine mit einem Rotor, an welchem eine Mehrzahl von Magneten über eine elastomere Klebesubstanz befestigt ist, die vorzugsweise außer an den dem Rotorgehäuse zugewandten Seiten der Magnete auch an weiteren Seiten derselben, beispielsweise an den in Radialrichtung verlaufenden Seiten zur Verbindung mit einem jeweils benachbarten, ebenfalls am Rotor befestigten Element, beiträgt, wobei die Klebesubstanz durch Einbringen in Kammern am jeweiligen Magneten als eine denselben gegen betriebsbedingte Kräfte abstützende Umhüllung wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8, 9, 10) durch die Verwendung von Abstandshaltern (11) zwischen den Magneten (4) und dem jeweils zugeordneten Element (Flußleitelement 5, Rotorgehäuse 26) gebildet und mit Einleitvorrichtungen (28) für die Klebesubstanz (12) verbunden sind, durch welche die letztgenannte in vorbestimmbarer, zeitlicher Abstimmung in die einzelnen Kammern (8, 9, 10) einbringbar ist.

2. Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kammern (8, 9, 10) jeweils eines Magneten (4) je eine Einleitvorrichtung (28) zugeordnet ist und die Kammern (8, 9, 10) aller Magnete (4) gleichzeitig mit der Klebesubstanz (12) befüllbar sind.

3. Elektromaschine nach Anspruch 1 oder 2, mit Flußleitelementen als beidseitig jedes Magneten angeordneten Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß eine möglichst geringe Anzahl von Abstandshaltern (11) vernachlässigbar kleinen Querschnittes vorgesehen ist.

4. Elektromaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Abstandshalter (11) pro Magneten (4) vorgesehen sind, von denen zwei, an einer einem Flußleitelement (5) zugewandten Seite und eines an der hierzu gegenüberliegenden Seite, der ebenfalls ein Flußleitelement (5) zugewandt ist, ausgebildet sind.

5. Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) Lagerelemente (19) zur formschlüssigen Aufnahme der Flußleitelemente (5) aufweist.

6. Elektromaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (19) durch am Rotor (2) befestigte Ringe (20) gebildet sind, die mit Ausnehmungen (18) zur Aufnahme von in Achsrichtung verlaufenden Zapfen (15) der Flußleitelemente (5) vorgesehen sind.

7. Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (4) bis zum Einbringen der Klebesubstanz (12) durch Haltemittel (27) fixierbar sind.

8. Elektromaschine nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (19) zusammen mit den Flußleitelementen (5) und den Magneten (4) vor einem in Achsrichtung erfolgenden Überschieben eines Rotorgehäuses (26) auf einer Montagevorrichtung (22) positionierbar sind.

9. Elektromaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung (22) eine Mehrzahl der jeweils im Erstreckungsbereich eines Magneten (4) mündenden Einleitvorrichtungen (28) aufweist.

10. Elektromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Klebesubstanz eine Bruchdehnung größer als 20%, eine Dämpfung zwischen 0,2-1 und eine Shore-Härte zwischen 40-70 aufweist.