DE8427707U1

DE8427707U1 - Rotor für permanentmagnetisch erregte elektrische Maschinen

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Publication number: DE8427707U1
Application number: DE8427707U
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

R₄ 19630

St/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Rotor für permanentmagnetisch erregte elektrische Maschinen _1-u

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rotor für permanentmagnetisch erregte elektrische Maschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei solchen Rotoren lösen sich die Magnetsegmente, sofern sie nur aufgeklebt sind, schon bei relativ geringen Drehzählen 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 Bandagen bieten zwar einen gewissen Schutz gegen das Ablösen der Magnetsegmente. Es bestent jedoch die Gefahr, daß bei einer Beschädigung des Bandes an einer einzigen Stelle dieses reißt und der Wickel sich auflöst. Wird die Bandage verklebt, so kann sie sich bei einem Reißen des Bandes zwar nicht auflösen;

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jedoch ist sie an der "betreffenden Stelle geschwächt und wird sich an dieser Schwachstelle bei hohen Drehzahlen des Rotors infolge deä fliehkraftbedingten Drucks der Magnetsegmente in radialer Richtung aufweiten. Außerdem ist es durch die DE-OS 29 12 68U bekannt, den Anker eines zur Kraftstofförderung dienenden Elektromotors mit einem gj

Schrumpfschlauch zu umhüllen. Der Anker besteht hierbei aus einem kunststoffumspritzten Lamellenpaket mit darin angebrachter Drahtwicklung. Der Schrumpfschlauch soll die in dem Lamellenpaket verankerte Wicklung festigen und diese sowie die Ankerbleche gegenüber der Umgebung abdichten. Er dient damit vorrangig als Isolationsmittel, velches Ablösungen aufgrund chemischer Reaktionen der Ankerwerkstoffe mit Kraftstoffen oder bestimmten Kraft-•toffkomponenten verhindern soll. Die DE-OS 27 27 827 |

zeigt eine Ringmagnetanordnung für Stromgeneratoren und dergleichen, bei welcher bogenförmige Permanentmagnete „,

in einen Stege aufweisenden Rahmen eingegossen sind. . |

Die Ringmagnetanordnung ist mittels eines Klebstoffes |

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, welche sie in exakt vorgegebenen Stellungen unverschiebbar festhält (DE-OS 25 05 937)·

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den yorteil, daß auf einfache und kostengünstige Weise eine Halterung für die Magnetsegmsnte auf ihrem rotierenden Tragkörper geschaffen werden konnte, die eine große mechanische und

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dynamische Festigkeit aufweist und aufgrund ihrer Verankerung im Innern des Tragkörpers auch sehr hohen Drehzahlen des Rotors standhält* Von besonderer Bedeutung ist ferner, daß durch den Käfig keine Beeinträchtigung des Luftspalts entsteht, da die Käfigteile an den Außenumfang des Rotors angepaßt werden und mit diesem abschließen können. Der Käfig nimmt nicht nur die auftretenden Momente durch Fliehkraft und Beschleunigung auf, sondern fixiert darüber hinaus die Lage der Magnetsegmente am Tragkörper sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung. Es können somit zusätzliche Mittel zur Lagefixierung der Magnetsegmente auf ihrem Tragkörper entfallen* Insgesamt ergibt sich dadurch eine zuverlässige, wirtschaftlich zu fertigende Anordnung mit kleinem Luftspalt und relativ großen zulässigen Toleranzen bei der Herstellung der Magnete.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß der Käfig sich in Längsrichtung des Tragüörpers erstreckende Haltestege für die Magnetsegmente aufweist, die im Inneren des Tragkörpers verankert sind. Dadurch werden auch relativ lange Magnetsegmente sicher festgehalten. Die Verankerung der Haltestege des Käfigs kann mit Vorteil dadurch geschehen, daß die Haltestege zwischen den einzelnen Magnetsegmenten befindliche Schlitze durchgreifen, und daß der Tragkörper im Bereich dieser Schlitze mit Radialbohrungen zur Verankerung der Stege versehen ist. Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Rotors ergibt sich ferner dadurch, daß die Radialbohrungen in eine zentrische Längsbohrung des Tragkörpers münden, durch

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i welche das den Käfig bildende Kunststöffmaterial einge-

I brächt, vorzugsweise eingespritzt, wird.

i Zeichnung

f Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich-

nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung '■» näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Rotor in einem

f" Längsschnitt vor der Anbringung des iiäfigs für die Ma-

<|i gnetsegmente, Figur 2 den Rotor nach Figur 1 in einem

f» Querschnitt, Figur 3 den Rotor in einem Längsschnitt

,'■{ nit angespritztem Käfig, Figur h den Rotor nach Figur 3

* in einem Querschnitt.

I Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in den Figuren dargestellte Rotor 1 für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine hat einen rotierenden Tragkörper 2 in Form eines Vierkants mit quadratischem Querschnitt. Er besteht vorzugsweise aus i einem weichmagnetischen Material und dient dem magneti-

', sehen Rückschluß im Magnetkreis. Auf den vier Plan-

■ flächen am Umfang des Tragkörpers 2 sitzt je ein Magne¹'··-

**^: ( segment 3, dessen Querschnittsform aus den Figuren 2 und

k ersichtlich ist. Die Magnetsegmente 3 können mittels

Λ Klebstoff oder einer thermo- bzw. duroplastischen Klebefolie auf den Planflächen des Tragkörpers 2 fixiert sein* Die Magnetsegmente 3 sind durch je einen in Längsrichtung I des Sragkörpers 2 verlaufenden Schlitz h voneinander g.e-

I trennt und haben einen solchen Querschnitt, daß ihre

1 Außenkontur einen durch die Schlitze k unterbrochenen ' ·

I Kreis bildet.

I Um die Magnetsegmente 3 auf dem Tragkörper 2 gegen die

I Wirkung der bei der Rotation auftretenden Fliehkräfte

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festzuhalten, sind die Segmente in einen Käfig aus Kunststoffmaterial eingebettet, der an mehreren Stellen im Innern des Tragkörpers 2 verankert ist. Im einzelnen hat der Käfig zwei an den Stirnflächen der Magnetsegmente 3 anliegende Scheiben 5. Diese sind durch * parallele, in Längsrichtung des Tragkörpers 2 verlau- I fende Haltestege 6 miteinander verbunden, welche die 'I Schlitze h zwischen den Magnetsegmenten 3 durchgreifen. : Die Scheiben 5 sitzen auf je einem zylindrischen Fort- \. satz 7 des Tragkörpers 2. ■*

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, sind die in \

Umfangsrichtung des Rotors 1 einander gegenüberliegenden | Flächen der Magnetsegmente 3 so geformt₄ daß die Breite ^:

der zwischen den Segmenten befindlichen Schlitze k nach außen hin zunimmt. Dadurch erhalten die die Schlitze k ausfüllenden Stege 6 eine Form, die ein sicheres Halten der Magnetsegmente 3 auf dem Tragkörper 2 durch teilweise Umklammerung gewährleistet.

Der Tragkörper 2 ist im Ausführungsbeispiel im Bereich der Schlitze h zwischen den Magnetsegmenten 3 mit mehreren Radialbohrungen 8 versehen, welche in eine durchgehende zentrische Längsbohrung 9 des Tragkörpers 2 münden. Die Bohrung 9 besitzt an den beiden Enden des Tragkörpers Abschnitte 10, 11 mit vergrößerten Durchmesser. In den Abschnitt 10 ist ein massiver Lagerzapfen 12 gegen Anschlag eingepreßt, der die Bohrung 9 einseitig verschließt. Der Lagerzapfen hat einen Zweikant 13 als Anschluß füy ein anzutreibendes Aggregat, beispielsweise eine Kraftstoff örderpumpe. Der Abschnitt 11 der Bohrung 9 dient zur Aufnahme eines weiteren Lagerzapfens 1U, der eine mit der Bohrung 9 im Tragkörper 2 fluchtende Bohrung 15 %

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Wird durch die Bohrung 15 des in einem Spritzverkzeug gehalterten Rotors 1 thermo- bzw. duroplastischer Kunststoff unter hohem Druck eingespritzt, so verteilt sich dieser über die durch den Lagerzapfen 12 verschlossene Längsbohrung 9 und die in diese mündenden Radialbohrungen 8 mit gleichmäßigem Druck in die Schlitze k zwischen den MagnetSegmenten 3. Über die Schlitze gelangt der Kunststoff auch an die Stirnflächen der Magnetsegmente, vo er unter Bildung der Scheiben 5 ringförmige Freiräume im Spritzverkzeug ausfüllt. Auf diese Weise vird ein Käfig gebildet, der die Magnetsegmente auch bei hohen Drehzahlen des Rotors sicher am Tragkörper 2 festhält. Dies deshalb, veil der Kunststoff an den Stirnseiten (Scheiben 5) über die Schlitze h unter Bildung | der Stege 6 und über die Radialbohrungen 8 und die Längsbohrung 9 mit dem Tragkörper 2 in mechanischer Verbindung steht. Dies geht insbesondere aus den Figuren 3 und h hervor. Durch die Anbringung der Radialbohrungen 8 in mehreren Ebenen des Tragkörpers 2 vird die mechanische und dynamische Festigkeit des Käfigs veiter erhöht.

Nach Fertigstellung des Kunststoffkäfigs kann der Außendurchmesser des Rotors durch Rundschleifen auf Maß bearbeitet werden. Anschließend wird der Rotor mit der entsprechenden Polung Nord-Süd ... magnetisiert. Es ist auch möglich, die Segmente 3 als Einzelteile vor dem Aufbringen auf den Tragkörper 2 zu magnetisieren. Das Aufkleben der Segmente auf den Tragkörper kann bei diesem Vorgehen entfallen, da für die Weiterverarbeitung im Spritzwerkzeug die magnetische Haftung der Segmente für ihre Lagefixierung am Tragkörper ausreicht.

Wird für die Herstellung des Käfigs ein magnetisierbarer Kunststoff, beispielsweise eine mit Permanentmagnetpulver

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versetzte Mischung "benutzt, so läßt sich dadurch die magneti-sche Leitfähigkeit zwischen dsn Magnetsegmenten und dem als Rückschluß dienenden Tragkörper 2 verbessern. Hierdurch ist es möglich, einen Rotor für kollektorlose Motoren besonders einfach und mit geringen magnetischen Verlusten aufzuhauen, -wobei das Problem der Magnetbefestigung ohne nennenswerte magnetische Verluste oder Vergrößerung des Luftspalts im Motor gelöst ist. Die Aushärtung des magnetisierbaren Kunststoffs geschieht zweckmäßig in einem magnetischen Feld, um eine gewisse Anisotropie des Permanentmagnetpulvers und damit eine Flußsteigerung, zu erreichen.

Der Kunststoffkäfig kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedingungen sowohl in der Materialzusammensetzung als auch in den Abmessungen so gestaltet werden, daß er neben einer hohen mechanischen Festigkeit auch gegen Korossio^s- und Temperatureinflüsse beständig ist.

Der Tragkörper könnte abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch zylindrische Form haben. Außerdem könnten die Lagerzapfen 12, 1h einstückig mit dem Tragkörper 2 ausgebildet sein. Auch sind hinsichtlich der Anzahl der Magnetsegmente andere Teilungen, beispielsweise zweipolige Ausführungen, möglich.

Claims

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Ansprüche

1. Rotor für permanentmagnetisch erregte elektrische Maschinen, dessen Magnetsegmente am Außenumfang eines rotierenden Tragkörpers angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetsegmente (3) in einen Käfig (5,

6) aus Kunstbtoffmaterial eingebettet sind, der im Inneren des Tragkörpers (2) verankert ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (5, 6) in Längsrichtung des Tragkörpers (2) verlaufende Haltestege (6) für die Magnetsegmente (3) aufweist, die im Innern des Tragkörpers verankert sind.

3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (5, 6) an den Stirnflächen der Magnetsegmente (3) anliegende Scheiben (5) hat, welche durch die Halteetege (6) miteinander verbunden sind.

k. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestege (6) zwischen den einzelnen Magnetsegmenten (3) befindliche Schlitze (U) durchgreifen und daß der Tragkörper (2) im Bereich dieser Schlitze mit Radialbohrungen (8) zur Verankerung der Stege versehen ißt*

5. Rotor nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (8)' in eine zentrische Läiigsböhrung

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(9) des Tragkörpers (2) münden, durch welche das den Käfig (5, 6) bildende Kunststoffmaterial eingebracht, vorzugsweise eingespritzt, wird.

6. Rotor nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der im Tragkörper (2) ausgebildeten Längsführung (9) durch einen massiven Lagerzapfen (12) für den Rotor (1) verschlossen ist.

7. Rotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die im Tragkörper (2) ausgebildete Längsbohrung (9) ein hohler Lagerzapfen (1¹O für den Rotor (1) eingesetzt ist.

8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (5₅ 6) aus einem magnetisierbaren Kunststoffmaterial besteht.