DE4440125A1 - Rotor für Kleinmotoren - Google Patents
Rotor für KleinmotorenInfo
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- H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
Description
Die Erfindung geht aus von einem Rotor für Kleinmotoren in
Außenläuferbauweise der im Oberbegriff des Anspruchs 1
definierten Gattung.
Bei einem bekannten Rotor in Außenläuferbauart der eingangs
genannten Art für Magnetgeneratoren, insbesondere für
Schwungradmagnetzünder von Brennkraftmaschinen
(DE 32 40 161 A1) weist die innere Mantelfläche des
topfförmigen Polgehäuses in ihrem vom Topfboden abgekehrten
vorderen Bereich einen etwas größeren Durchmesser auf als
in ihrem dem Topfboden zugekehrten hinteren Bereich. Der
Polring ist bis in den hinteren Bereich der Mantelfläche
axial eingepreßt, wobei er sich stirnseitig an Anschlägen
abstützt, die vom Topfboden axial vorspringen. An der
Vorderseite des Polgehäuses eingeschälte Krallen
übergreifen nach Einpressen des Polrings diesen an seinem
hinteren Ende radial und sichern ihn dadurch gegen axiales
Verschieben.
Bei einem ebenfalls bekannten Rotor mit topf- oder
tassenförmigen Polgehäuse (EP 0 205 090 A3) sind die
Magnetpole als einzelne Magnetsegmente ausgebildet, die in
Umfangsrichtung aneinanderliegen und sich an der inneren
Mantelfläche des Polgehäuses abstützen. Die radiale
Anpressung der Magnetsegmente an das Polgehäuse und die
Sicherung der Magnetsegmente gegen axiales Verschieben
erfolgt durch ein topfförmiges Federelement, das am
Topfboden des Polgehäuses befestigt ist, sich radial an die
Magnetsegmente anpreßt und diese auf der vom Topfboden des
Polgehäuses abgekehrten Stirnseite radial übergreift.
Der erfindungsgemäße Rotor in Außenläuferbauweise mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil
eines kostengünstigen konstruktiven Gesamtkonzepts, das nur
eine geringe Anzahl von günstig herstellbar und automatisch
gut montierbaren Teilen, nämlich das Polgehäuse, den
Polring und das Federelement, aufweist. Die beiden
ringförmigen Auflageflächen am Polring mit
dazwischenliegender Spielpassung, die aus magnetischen
Gründen möglichst klein gehalten wird, ermöglichen eine
montagefreundliche und zuverlässige Positionierung und
Halterung des Polrings im Polgehäuse, ohne daß übermäßige
Toleranzanforderungen vorgeschrieben werden müssen. Bei der
Montage, d. h. beim Einpressen des Polrings in das
Polgehäuse, sind nur geringe Fügekräfte erforderlich. Die
beim Drehen des Rotors auftretenden, auf den Polring
wirkenden Radialkräfte drücken den Polring gegen das
Polgehäuse und unterstützen dabei dessen Fixierung in
radialer Richtung. Die Fixierung in axialer Richtung wird
durch das einstückige Federelement sichergestellt, das nach
Einpressen des Polrings in das Polgehäuse eingesetzt und in
einfacher Weise am Topfboden des Polgehäuses befestigt
wird. Das Polgehäuse ist tiefgezogen und trägt einstückig
eine Zentralhülse zum Aufpressen auf die Rotorwelle.
Mit der geringen Anzahl der Bauteile des Rotors ist eine
geringe Unwucht des Rotors verbunden, da diese nur durch
wenige Bauteiltoleranzen beeinflußt wird. Der Rotor ist für
hohe Drehzahlen geeignet, da die auf den Polring wirkenden
Fliehkräfte durch das Polgehäuse abgestützt werden. Das
Federelement gleicht unterschiedliche thermische
Ausdehnungen von Polgehäuse und Polring aus, so daß der
Kleinmotor auch hohen thermischen Belastungen ausgesetzt
werden kann.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen Rotors möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
verläuft die dem Boden des topfförmigen Polgehäuses
zugekehrte vordere Auflagefläche des Polrings unter einem
spitzen Winkel, vorzugsweise etwa 45°, und die vom Boden
abgekehrte hintere Auflagefläche des Polrings in etwa
parallel zur Polachse des Polrings, wobei eine Abweichung
von der Parallelität insoweit gegeben ist, wie dies zur
Erzeugung eines Preßsitzes zwischen der hinteren Ringfläche
und dem Polgehäuse erforderlich ist. Am Polgehäuse ist der
Übergangsbereich von Topfboden zum Mantel als Konus
ausgebildet, der der vorderen Auflagefläche des Polrings
entsprechend angepaßt ist. Durch diese konstruktive
Maßnahmen wird der Polring in Zusammenwirken mit dem
Federelement sowohl in axialer Richtung im Polgehäuse
gehalten als auch radial im Polgehäuse abgestützt und
zentriert.
Diese radiale Halterung und Zentrierung des Polrings wird
verbessert, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung das dem Topfboden des Polgehäuses zugekehrte
vordere Ende des Polrings konusförmig ausgebildet und die
vordere Auflagefläche des Polrings auf diesem konusförmigen
Abschnitt mit gegenüber der Konusfläche kleinerer
Ringfläche und zu dieser erhaben ausgebildet wird.
Zur Sicherstellung der Spielpassung zwischen den beiden
Auflageflächen ist gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung die hintere Auflagefläche am
Polring gegenüber der äußeren Mantelfläche des Polrings
erhaben ausgeführt.
Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
die erhabene Auflagefläche am Polring durch eine Anzahl von
über den Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilten
Vertiefungen unterbrochen, so entstehen im Bereich der
hinteren Auflagefläche am Polring kleine Zentriernasen. Da
diese Zentriernasen keine axialen, sondern ausschließlich
radiale Kräfte übertragen müssen, können sie entsprechend
klein, d. h. mit geringem Anlagequerschnitt, gestaltet
werden. Hierdurch ergeben sich einerseits niedrigere
Fügekräfte beim Einpressen des Polrings in das Polgehäuse,
und andererseits kann die Toleranzüberdeckung entsprechend
groß ausgelegt werden. Insgesamt werden dadurch die
Herstellkosten von Polgehäuse und Polring günstig
beeinflußt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist der Polring an seinem dem Topfboden des Polgehäuses
zugekehrten vorderen Ende einen nach innen radial
vorspringenden, einstückigen Ringsteg auf, wobei das am
Topfboden befestigte Federelement so gestaltet ist, daß die
Federlappen den Ringsteg radial hintergreifen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
am Topfboden des Polgehäuses eine damit einstückige
zentrale, koaxiale Hülse ausgebildet, die in das Topfinnere
vorsteht. Über diese Hülse wird das Polgehäuse auf die
Rotorwelle aufgepreßt. Insbesondere bei einem dünnwandigen
Polgehäuse ergibt sich dadurch eine nur geringe axiale
Anlagefläche für die Lagerung der Rotorwelle im Stator.
Eine ausreichend große Anlagefläche wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch das
Federelement zur Verfügung gestellt, indem das Federelement
eine zentrale, vom Topfboden wegstrebende, sich konisch
verjüngende Ausbauchung mit einer im planen Grund der
Ausbauchung angeordneten Durchtrittsöffnung für die
Rotorwelle erhält. Der Grund der Ausbauchung bildet dann
die axiale Abstützfläche für das drehfest auf der
Rotorwelle sitzende Lagerteil des Rotorlagers. Wird dieses
als Wälzlager mit auf der Rotorwelle drehfest sitzendem
Innenring ausgebildet, so sind am Grunde der Ausbauchung
des Federelements eine Anzahl von Federstegen derart
ausgestaltet, daß sie eine axiale Kraft auf den Innenring
des Rotorlagers ausüben.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Rotors in Außenläuferbauweise
für einen Kleinmotor mit Rotorwelle
und Rotorlager,
Fig. 2 eine Ansicht des Rotors in Richtung
Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III
in Fig. 1,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts
des modifizierten Rotors in Blickrichtung gemäß
Pfeil IV in Fig. 1,
Fig. 5 einen Ausschnitt eines Längsschnitts des Rotors
in Fig. 1 mit Rotorwelle und als Gleitlager
ausgebildetem Rotorlager.
Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Rotor in
Außenläuferbauweise für einen Kleinmotor weist ein als
Tiefziehteil gestaltetes topfförmiges Polgehäuse 10 mit
einem Topfboden 101 und einem zylinderförmigen Topfmantel
102 sowie mit einer zentralen koaxialen Hülse 103 zum
Aufpressen auf eine Rotorwelle 11 auf. Im Übergangsbereich
von Topfboden 101 zum Topfmantel 102 ist ein Konus 104
ausgebildet. Der Konuswinkel α beträgt im dargestellten
Ausführungsbeispiel etwa 45°. In das Polgehäuse 10 ist ein
Polring 12 eingesetzt, der als Spritzgußteil hergestellt
ist und in einem Kunststoff eingebundene
Permanentmagnetpole enthält. Üblicherweise besitzen in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Permanentmagnetpole
wechselnde Polarität.
Der Polring 12 ist an seinem dem Topfboden 101 des
Polgehäuses 10 zugekehrten vorderen Ende konusförmig
ausgebildet, wobei der Konuswinkel dem Konus 104 im
Polgehäuse 10 angepaßt ist und etwa 45° beträgt. Auf dem
konusförmigen Abschnitt ist eine erste vordere ringförmige
Auflagefläche 13 mit gegenüber der Konusfläche kleinerer
Ringfläche und zu der Konusfläche erhaben ausgebildet.
Weiterhin weist der Polring 12 an diesem seinen dem
Topfboden 101 zugekehrten vorderen Ende einen nach innen
radial vorspringenden einstückigen Ringsteg 121 auf. An dem
vom Topfboden 101 des Polgehäuses 10 abgekehrten hinteren
Ende ist am Polring 12 eine zweite, hintere ringförmige
Auflagefläche 14 in etwa parallel zur Achse des Polrings 12
und gegenüber der äußeren Mantelfläche des Polrings 12
erhaben ausgebildet. Zur Erzeugung eines Preßsitzes
zwischen der Auflagefläche 14 und dem Topfmantel 102 des
Polgehäuses 10 ist die Auflagefläche 14 geringfügig nach
hinten angestellt und weicht insofern etwas von der
Parallelität zur Achse des Polrings 12 ab.
Bei der Montage wird der Polring 102 in das Polgehäuse 10
eingeschoben, wobei er sich mit seiner vorderen
Auflagefläche 13 an den Konus 104 des Polgehäuses 10 anlegt
und im Bereich der zweiten Auflagefläche 14 durch Preßsitz
im Polgehäuse 10 gehalten wird. Durch die erhabene
Ausbildung der Auflagefläche 14, die damit geringfügig über
die Außenkontur des Polrings 12 vorsteht, ist der Bereich
zwischen den Auflageflächen 13, 14 als Spielpassung
ausgelegt, wobei aus magnetischen Gründen der dabei
zwischen Polgehäuse 10 und Polring 12 auftretende Luftspalt
möglichst klein gehalten wird.
Zur Halterung und Zentrierung des Polrings 12 im Polgehäuse
10 ist ein Federelement 15 vorgesehen, das in Fig. 1 im
Schnittbild und in Fig. 2 in Draufsicht zu sehen ist. Das
einstückige Federelement 15 liegt am Topfboden 102 des
Polgehäuses 10 an und ist dort beispielsweise durch Nieten
oder Verstemmen befestigt. Die Nietungen sind in Fig. 2
mit 16 gekennzeichnet. Das kreisrunde Federelement 15 weist
über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete
Federlappen 17 auf, die sich radial nach außen erstrecken
und den Ringsteg 121 des Polrings 12 unter Aufbringung
einer axial gerichteten Anpreßkraft hintergreifen.
Weiterhin weist das Federelement 15 eine zentrale, vom
Topfboden 101 wegstrebende, sich konisch verjüngende
Ausbauchung 18 auf, die sich konisch verjüngt und im planen
Grund 181 eine Durchtrittsöffnung 19 für die in die
zentrale Hülse 103 des Polgehäuses 10 eingepreßte
Rotorwelle 11 aufweist. An dem Grund 181 der Ausbauchung 18
stützt sich ein auf die Rotorwelle 11 aufgepreßter
Innenring 20 eines als Wälzlager ausgebildeten Rotorlagers
21 ab, dessen Außenring 22 an einem mit 23 ausschnittsweise
angedeuteten Stator befestigt ist. Wie aus Fig. 2
ersichtlich ist, sind im Grunde 181 der Ausbauchung 18
Federstege 24 derart abgebogen, daß sie eine axiale Kraft
auf den Innenring 20 des Rotorlagers 21 ausüben. Dieses
axiale Verspannen des Innenrings 20 führt zu einem
geräuscharmen Lauf des Rotorlagers 21.
In Fig. 5 ist das Rotorlager 21 als Gleitlager ausgebildet.
In diesem Fall sind die Federstege 24 im Grunde 181 der
Ausbauchung 18 entfallen, und der planare Grund 181 der
Ausbauchung 18 dient als starre Anschlagfläche für das
Rotorlager 21.
Bei einer in Fig. 5 dargestellten Modifizierung des
beschriebenen Rotors ist die erhabene hintere Auflagefläche
14 am Polring 12 von einer Vielzahl von Vertiefungen 25
unterbrochen, die gleichmäßig verteilt über den Umfang der
ringförmigen Auflagefläche 14 angeordnet sind. Die radiale
Tiefe entspricht etwa dem Vorstand, den die erhabene
hintere Auflagefläche 14 über die Außenfläche des Polrings
12 vorsteht. Durch diese Vertiefungen 25 wird die
Auflagefläche 14 durch eine Anzahl von über den Umfang
verteilten Zentriernasen 26 gebildet. Da diese
Zentriernasen 26 nur radiale Kräfte übertragen müssen, sind
sie in Umfangsrichtung gesehen relativ schmal ausgebildet.
Durch diese Reduzierung der Auflagefläche 14 auf die
Zentriernasen 26 ergeben sich einerseits niedrigere
Fügekräfte bei Einpressen des Polrings 12 in das
Polgehäuse 10 und kann andererseits die Toleranzüberdeckung
entsprechend groß ausgelegt werden.
Claims (9)
1. Rotor für Kleinmotoren in Außenläuferbauweise mit
einem topfförmigen Polgehäuse (10), das drehfest auf
einer Rotorwelle (11) sitzt, mit einem
kunststoffgebundenen, Permanentmagnetpole enthaltenden
Polring (12), der sich an der inneren Mantelfläche des
Polgehäuses (10) abstützt und gegen axiale
Verschiebung im Polgehäuse (10) durch den Polring (12)
radial übergreifende Haltenasen gesichert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abstützung des Polrings (12)
am Polgehäuse (10) über zwei ringförmige
Auflageflächen (13, 14) mit gegenüber der Polringbreite
sehr viel kleinerer Ringbreite vorgenommen ist, die
vom Polring (12) in Axialabstand voneinander mit
dazwischenliegender Spielpassung ausgebildet sind, und
daß die Haltenasen von Federlappen (17) eines am
Topfboden (101) des Polgehäuses (10) befestigten
Federelements (15) gebildet sind, die über den Umfang
des Federelements (15) verteilt angeordnet sind und
sich radial nach außen erstrecken.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
dem Topfboden (101) des Polgehäuses (10) zugekehrte
vordere Auflagefläche (13) des Polrings (12) unter
einem spitzen Winkel, vorzugsweise etwa 45°, und die
vom Topfboden (101) abgekehrte hintere Auflagefläche
(14) des Polrings (12) in etwa parallel mit einer zur
Erzeugung eines Preßsitzes erforderlichen Abweichung
von der Parallelität jeweils zur Achse des Polrings
(12) verläuft und daß im Übergangsbereich von
Topfboden (101) und Topfmantel (102) des Polgehäuses
(10) ein der vorderen Auflagefläche (13) des Polrings
(12) angepaßter Konus (104) ausgebildet ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
dem Topfboden (101) des Polgehäuses (10) zugekehrte
Ende des Polrings (12) konusförmig, mit vorzugsweise
einem Konuswinkel von etwa 45°, ausgebildet ist und
daß die vordere Auflagefläche (13) des Polrings (12)
auf diesem konusförmigen Abschnitt mit gegenüber der
Konusfläche kleinerer Ringfläche und zu dieser erhaben
ausgebildet ist.
4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die hintere Auflagefläche (14) am Polring (12)
gegenüber der äußeren Mantelfläche des Polrings (12)
erhaben ausgebildet ist.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
hintere Auflagefläche (13) am Polring (12) von über
den Umfang, vorzugsweise gleichmäßig, verteilten
Vertiefungen (25) unterbrochen ist.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polring (12) an seinem dem
Topfboden (101) des Polgehäuses (10) zugekehrten Ende
einen ins Topfinnere radial vorspringenden,
einstückigen Ringsteg (121) aufweist und daß die
Federlappen (17) am Federelement (15) den Ringsteg
(121) radial mit axialer Anpreßkraft hintergreifen.
7. Rotor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß vom Topfboden (101) des
Polgehäuses (10) eine damit einstückig ausgebildete
koaxiale Hülse (103) ins Topfinnere hinein vorsteht,
die auf die Rotorwelle (11) aufgepreßt ist.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Federelement (15) eine
zentrale, vom Topfboden (101) des Polgehäuses (10)
wegstrebende, sich konisch verjüngende Ausbauchung
(18) mit einer im planen Grund (181) der Ausbauchung
(18) angeordneten Durchtrittsöffnung (19) für die
Rotorwelle (11) aufweist und daß der Grund (181) der
Ausbauchung (18) eine axiale Abstützfläche für ein auf
der Rotorwelle (11) sitzendes Lagerteil (20) eines
Rotorlagers (21) bildet.
9. Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Rotorlager (21) als Wälzlager mit auf der Rotorwelle
(11) drehfest sitzendem Innenring (20) ausgebildet ist
und daß im Grund (181) der Ausbauchung (18) eine
Anzahl von Federstangen (24) derart ausgebogen ist, daß
sie eine axiale Kraft auf den Innenring (20) des
Rotorlagers (21) ausüben.
Priority Applications (3)
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DE4440125A DE4440125A1 (de) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | Rotor für Kleinmotoren |
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- 1995-11-09 IT IT95MI002306A patent/IT1276102B1/it active IP Right Grant
- 1995-11-10 FR FR9513326A patent/FR2727264B1/fr not_active Expired - Fee Related
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ITMI952306A0 (de) | 1995-11-09 |
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