DE8427703U1

DE8427703U1 - Rotor für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine

Info

Publication number: DE8427703U1
Application number: DE8427703U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-01-23

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Rotor für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rotor für eine permanentmagnetisch/erregte elektrische Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs * Bei solchen Rotoren lösen sich die Magnetsegmente, sofern sie nur aufgeklebt sind, schon bei relativ geringen Drehzahlen infolge der auftretenden Fliehkräfte von ihrem Tragkörper ab. Es kann hierbei zu Ablösungen sowohl durch Reißen des Materialgefüges der Magnetsegmente als auch durch Reißen der Klebeschicht kommen. Um diesem Mangel abzuhelfen ist es aus der WO 82/oU 505 bekannt, die MagnetSegmente mit einer Bandage zu umwickeln, die vorzugsweise aus einem Kunststoff- und/oder Glasfaser- und/oder Kohlefaserband besteht. Solche Bänder bieten zwar einen gewissen Schutz gegen das Ablösen der Magnetsegmente. Es besteht jedoch die Gefahr, daß bei einer Beschädigung des Bandes an einer einzigen Stelle dieses reißt und die Bandage sich auflöst. Wird die Bandage verklebt, so kann sie sich bei einem Reißen des Bandes zwar nicht auflösen, jedoch

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ist sie an der betreffenden Stelle geschwächt und wird sich an dieser Schwachstelle "bei hohen Drehzahlen des Rotors infolge des fliehkraftbedingten Drucks der Magnetsegmente in radialer Richtung aufweiten. Außerdem ist es aus der DE-OS 29 12 68^ bekannt, den Anker eines zur Kraftstofförderung dienenden Elektromotors mit einem Schrumpfschlauch zu umhüllen* Der Anker besteht hierbei aus einem kunststoffuinspritztetl Lamellenpaket mit darin angebrachter Drahtwicklung. Der Schrumpfschlauch soll die in dem Lamellenpaket verankerte Wicklung festigen und diese sowie die Ankerbleche gegenüber

ν der Umgebung abdichten. Er dient somit vorrangig als Isolationsmittel, welches Ablösungen aufgrund chemischer Reaktionen der Ankerwerkstoffe mit Kraftstoffen oder bestimmen Kraftstoffkomponenten verhindert. Die DE-OS 27 27 827 zeigt eine Ringmagnetanordnung für Stromgeneratoren und dgl·, bei welcher bogenförmige Permanentmagnete in einen Stege aufweisenden Rahmen eingegossen sind. Die Ringmagnetanordnung ist mittels eines Klebestoffes an der ringförmigen Innenfläche einer rotierenden Nabenscheibe befestigt, welche die von der Ringmagnetanordnung ausgehenden Fliehkräfte aufnimmt. Weiter ist es bekannt, stationäre Permanentmagnete im Gehäuse

/ einer elektrischen Maschine in eine Umhüllung aus Kunststoff einzubetten, welches sie in exakt vorgegebenen Stellungen unverschiebbar festhält (DE-OS 25 05 937)·

Vorteile' der Erfindung

'Der erfindüngsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haüptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Problem des Festhaltens der Magnetsegmente auf dem Tragkörper bei hohen Drehzahlen des Rotors auf überraschend einfache und kostengünstige Weise gelöst werden

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konnte. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, daß der Käfig nicht nur die auftretenden Momente durch Fliehkraft Und Beschleunigung aufnimmt, sondern darüber hinaus auch zur Lagef ixierUiig der Magnete iri axialer Richtung und in Umfangsrichtung des Tragkörpers herangezogen werden kann. Damit entsteht für diese Maßnahme kein zusätzlicher Aufwand, was sich auf die Herstellungskosten des Rotors günstig auswirkt. Der Käfig kann mit dem Außenumfang der Magnet Segmente abschließen, so daß sich eine zuverlässige und wirtschaftliche Gesamt-, anordnung ergibt mit kleinem magnetischen Luftspalt und

"" relativ großen zulässigen Toleranzen bei der Fertigung der Magnete.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine optimale Lagesicherung und Lagefixierung der Magnetsegmente auf ihrem Tragkörper ist es, daß der Käfig zwei auf dem Tragkörper sitzende und an den Stirnflächen der Magnetsegmente anliegende Scheiben aufweist, die durch Längsstege miteinander verbunden sind, welche zwischen den einzel-( , nen Segmenten befindliche Schlitze durchgreifen. Vorteile in fertigungstechnischer Hinsicht lassen sich ferner dadurch erzielen, daß der Käfig durch Umspritzen des Tragkörpers und der darauf befindlichen Magnetsegmente mit einem spritzfähigen Kunststoff in einem Spritzwerkzeug hergestellt ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung

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I näher erläutert* Es zeigen Figur 1 einen Rotor in S-ei,-

I tenärisicht, teilweise im Schnitt, Figur 2 den Rotor

'{ nach Figur 1 in einem Querschnitt«

I Beschreibung des Ausfuhrüngsbei spiels

Der iii den Figuren dargestellte Rotor 1 für eine perma-¹⁴ hentmägnetisch erregte elektrische Maschine hat eine

'. Welle 2, auf der ein Tragkörper 3 "befestigt ist* Am ei-

'J nen Ende der Welle 2 ist ein Zweikant h als Anschluß

I für ein anzutreibendes Aggregat, beispielsweise eine

Kraftstofförderpumpe, ausgebildet. Der Tragkörper 3 hat die Form eines Zylinders und besteht vorzugsweise aus veichmagnetischem Material, das den magnetischen Rück-[f Schluß im Magnetkreis herstellt. Am Außenumfang des

I Tragkörpers 3 sind vier Magnetsegmente 5, die gleiche

\ Form und Abmessungen aufweisen, angebracht. Die Magnet-

|, Segmente 5 sind durch je einen Schlitz 6 voneinander

•j' getrennt und haben einen solchen Querschnitt, daß ihre

■: Außenkontur einen durch die Schlitze 6 unterbrochenen

!"V Kreis bildet.

Um die Magnetsegmente 5 auf dem Tragkörper 3 gegen die ι ) Wirkung der bei der Rotation auftretenden Fliehkräfte festzuhalten, sitzen die Segmente in einem Käfig aus Kunststoffmaterial, der am Außenumfang des Tragkörpers 3 befestigt ist. Im einzelnen hat der Käfig zwei an den Stirnflächen der Magnetsegmente 5 anliegende Scheiben T. Diese sind durch Längsstege 8 miteinander verbunp den, welche die Schlitze 6 durchgreifen. Um die Vei-bin-

f dung der Scheiben 7 mit dem zylindrischen Tragkörper

\ 3 zu verbessern und Relativbewegungen des Käfigs und

I der Magnet segmente gegenüber dem Tragkörper, insTbeson-

! dere in Umfangsrichtung desselben, auszuschließen, kann

% dieser im Bereich der Scheiben J mit einer Rändelung

Jj oder dergleichen versehen sein.

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Wie J.US Figur 2 ersichtlich, sind die in Umf angsrichtung | des Rotors einander gegenüberliegenden Flächen der Ma- f

gnetsegmente 5 so geformt, daß die Breite der zwischen |

den Magnetsegmenten befindlichen Schlitze 6 nach außen f

hin zunimmt. Außerdem sind diese Flächen mit zahnartigen | Vorsprüngen 10 versehen. Beide Maßnahmen dienen dazu, |

den Querschnitt der die Schlitze 6 ausfüllenden Stege so zu gestalten, daß letztere die Magnetsegmente 5 auch bei hohen Drehzahlen des Rotors 1 durch teilweise Umklammerung sicher am Tragkörper 3 festhalten.

Der Käfig 7» 8 kann durch Umspritzen des Tragkörpers 3 und der Magnetsegmente 5 mit einem spritzfähigen Kunst- =

stoff in einem Spritzwerkzeug hergestellt sein. Hierzu werden der Tragkörper und die Magnetsegmente in eine zylindrische Aufnahme des Spritzwerkzeugs eingelegt, deren Durchmesser demjenigen des Rotors 1 entspricht. |

Die Aufnahme kann Mittel zur Positionierung der Magnetsegmente in Umfangsrichtung des Tragkörpers 3 enthalten. Die beiden Stirnflächen der Aufnahme haben einen der Dicke der Scheiben 7 entsprechenden Abstand von den Stirnflächen der Magnetsegmente 5. Wird in diese Aufnahme durch Hitze flüssig gemachter Kunststoff unter hohem Druck eingespritzt, so füllt dieser die zwischen der Aufnahme und den Magnet Segmenten befindlichen Freiräume. Dadurch bilden sich die Scheiben 7 und die Stege 8 durch Ausfüllen der Schlitze 6 zwischen den einzelnen Magnetsegmenten 5» aus. Nach Erkalten des Kunststoffes kann der fertige Rotor aus dem Spritzwerkzeug entnommen und gegebenenfalls nachbearbeitet werden.

Anstatt in einem Spritzwerkzeug kann der Käfig 7, 8 auch in einer entsprechend gestalteten Gießform hergestellt

Werden, in welche die Teile 3* 5 des Rotois eingelegt \

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werden und die anschließend mit einem flüssigen Kunststoff ausgegossen wird, der bei Normaltemperatur erstarrt .

Wird für die Herstellung des Käfigs ein magnetisierbarer Kunststoff, also beispielsweise ein mit Permanentmagnetpulver vermischter Kunststoff benutzt, so wird die magnetische Leitfähigkeit zwischen den Magnetsegmenten iir»d dem als Rückschluß dienenden. Tragkörper 3 erhöht. Hierdurch ist es möglich, einen Rotor für kollektorlose Motoren besonders einfach und mit geringen magnetischen ^- Verlusten aufzubauen, wobei das Problem der Magnetbefestigung ohne nennenswerte magnetische Verluste oder Vergrößerung des Luftspalts im Motor gelöst worden ist. Die Aushärtung des Kunststoffs geschieht dabei zweckmäßig in einem magnetischen Feld, um eine gewisse Anisotropie des Permanentmagnetpulvers und damit eine Steigerung des Magnetflusses zu erreichen.

Der Käfig 7, 8 kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedingungen sowohl in der Materialzusammensetzung als auch in den Abmessungen so gestaltet werden, daß er eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und außerdem / gegen Korossions- und Temperatureinflüsse beständig ist.

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Ansprüche

1. Rotor für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine, dessen Magnetsegmente am Außenumfang eines rotierenden Tragkörpers angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetsegmente (5) in einen Käfig (7, 8) aus Kunststoffmaterial eingebettet sind, der am Außenumfang des Tragkörpers (3) verankert ist.

2. ?otor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (7> 8) zwei auf dem Tragkörper (3) sitzende und an den Sti-nflachen der Magnetsegmente (5) anliegende Scheiten (7) aufweist, die durch Längsstege (8) miteinander verbunden sind, welche zwischen den einzelnen Segmenten befindliche Schlitze (6) durchgreifen.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der zwischen den Magnetsegmenten (5.) befindlichen Schlitze (6) nach außen hin zunimmt.

k. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Magnetsegmente (5) gebildeten Schlitzflächen mit Zähnen (JO) versehen sind.

5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (7, 8) durch Umsprit zen des Tragkörpers (3) und der darauf befindlichen Ma

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gnetsegmente (5) mit einem spritzfähigen Kunststoff in

J einem Spritzwerkzeug hergestellt ist.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 "bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (7, 8) aus einem Kunststoffmaterial "besteht, das in eine den Tragkörper (3) und die darauf "befindlichen Magnetsegmente (5) aufnehmende Form eingegossen ist.

j T. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß der Käfig (7, 8) aus einem m&gnetisierbaren Kunststoff "besteht.