EP1964240A1 - Rotor einer elektrischen maschine, insbesondere eines motors, und verfahren zur herstellung eines rotors - Google Patents

Rotor einer elektrischen maschine, insbesondere eines motors, und verfahren zur herstellung eines rotors

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Publication number
EP1964240A1
EP1964240A1 EP06807192A EP06807192A EP1964240A1 EP 1964240 A1 EP1964240 A1 EP 1964240A1 EP 06807192 A EP06807192 A EP 06807192A EP 06807192 A EP06807192 A EP 06807192A EP 1964240 A1 EP1964240 A1 EP 1964240A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
fixing elements
permeability
lamella
base body
Prior art date
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Pending
Application number
EP06807192A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steven Andrew Evans
Tilo Koenig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1964240A1 publication Critical patent/EP1964240A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for electrical machines, in particular for motors, with a yoke, which comprises at least one lamination-containing laminated core, and a method for producing a rotor
  • Inverted rotors are used in brushless DC motors in the prior art. They often have separate surface magnets, which are applied to the magnetically conductive yoke. In a majority of DC motors, the magnets are glued to the outer surface of the yoke. In this case, different magnetic shapes are used, for example shells, cuboids or magnets in D-shape, which are also referred to as "loaves of bread”.
  • the inferences of the motors are either integrally formed of steel or consist of packages comprising a plurality of superimposed lamella plates.
  • auxiliary adapter made of plastic, to position the magnets during the curing of the adhesive. After completion of the curing process, the auxiliary adapters are removed.
  • fixing elements are integrated, between which the magnets are fitted or clamped. This achieves improved positioning of the magnets.
  • the fixing elements are then also made of conductive steel, so that generates a magnetic flux in the rotor which shorts the flux of the permanent magnets. This reduces the overall flow and reduces the torque of the machine, especially the DC motor.
  • the rotor according to the invention for electrical machines with a conclusion with the features of claim 1 has the advantage that the integrated on a main body of a fin of the yoke fixing have a very low permeability. Between two adjacent fixing elements is a respective
  • Permanent magnet provided, which is held by the fixing of one or more fins.
  • the fixing elements have a lower permeability than the main body of the lamella. This prevents a short-circuit leakage flux path between two adjacent permanent magnets in the fixing elements being formed. No magnetic flux can form in the fixing elements. This increases the total usable magnetic flux in the rotor and increases the torque of the electric machine.
  • the blade is formed of a two-state material.
  • a so-called YEP-FAl material is advantageously used. This material makes it possible to realize areas with different permeabilities. This is necessary, since the lamella consists of a base body and integral fixing elements. The lamella thus has a uniform material. Consequently, the material must be able to assume different states.
  • the material of the lamella comprises iron, chromium and carbon as components. In particular, 17.5% by volume of chromium and 0.5% by volume of carbon are used in combination with the iron. Such a material is particularly suitable because it assumes a high relative permeability in the magnetic state.
  • the lamella has a permeability of greater than 500, preferably from about 900.
  • the preferred material of the lamella has the following magnetic properties in the magnetic state.
  • the flux density is 1.28 Tesla at a magnetic field strength of 5 kA / m.
  • the coercivity is about 500 A / m.
  • the mechanical properties of this two-state material in the magnetic state include a tensile strength of 770 MPa, a yield stress of 640 MPa, and a
  • the fixing elements of the slats are heat treated. This reduces the permeability of the fixing elements.
  • the local heat treatment of the material or the lamella leads to the fact that the high permeability of the lamella at the heated places is significantly reduced.
  • the heat treatment of the fixing elements of the slats can either be done successively for each slat. In this case, a fixing element of a blade is heated one after the other. It is also possible to heat all or more fixing elements of a lamella at the same time.
  • the fixing elements preferably have a permeability of less than or equal to 1.01.
  • the permeability of the fixing preferably corresponds to that of air.
  • the heat treatment it is possible to create regions in the two-state material whose permeability is less than or equal to 1.01, with other regions having a relative permeability in the region of 900.
  • the rotor is constructed so that the permanent magnets are arranged on the circumference of the rotor.
  • the permanent magnets are held between two adjacent fixing elements.
  • the lamella preferably has a substantially rectangular or square cross-section. At the outsides are the magnets arranged.
  • the fixing elements are integrated at the corners.
  • an electric machine with the rotor according to the invention is formed with a return path, which comprises at least one lamination-containing laminated core.
  • a return path which comprises at least one lamination-containing laminated core.
  • Such an electrical machine in particular a motor, has the advantage that the permanent magnets arranged on the circumference of the return path are clamped and held between the integrated fixing elements of the lamellae. Since no magnetic flux flows between two adjacent permanent magnets through the fixing element of the blade enclosed by the permanent magnets, the total usable flux of the rotor of the electric machine is greater, so that the torque of the machine is improved. The reason for this are the non-magnetic fixing elements, between which the permanent magnets are arranged.
  • the method for producing a rotor having a plurality of lamellae with a base body and fixing elements integrated on the base body has the advantage that the permeability of the fixing elements is reduced by heat treatment until its permeability corresponds to that of air.
  • the fixing elements are non-magnetic.
  • the fixing elements thus have no influence on the magnetic flux which is formed between adjacent permanent magnets.
  • a two-state material is used, from which the lamellae consist.
  • a first step at least one of the fixing elements of the slats is now heat-treated.
  • the heat treatment happens spatially limited.
  • the main body of the lamella is not heat treated.
  • known methods can be used.
  • the fixing elements can be placed in an oven, acted upon by external heat radiation or heated in any other known manner. The heating takes place only locally, so that only the fixing elements change their permeability.
  • the fixative demente are heated until they have a permeability of about 1. Make sure that the permeability is less than or equal to 1.01, so the permeability of the fixing elements corresponds to that of air.
  • the permeability of the body is not changed during the local heat treatment. Thus, the body itself has a high permeability.
  • the slats or the fixing elements are cooled.
  • FIG. 1 shows a blade of a rotor for an electrical machine
  • Figure 2 is a rotor consisting of a plurality of laminations having laminated cores
  • FIG. 3 shows the rotor from FIG. 2 with fixed permanent magnets
  • Figure 4 is a section through a motor with the rotor of Figure 3.
  • Figure 5 shows a detail of the motor of Figure 4 with magnetic field lines.
  • FIG. Figure 1 shows a blade 1 with an im
  • Essentially square base body 2 In the middle of the base body 2, a bore 3 is provided, through which extends the motor shaft, not shown. At each corner, the lamella has a fixing element 4, which is integrally connected to the base body 2 of the lamella 1.
  • the fixing element 4 is designed as a spring tongue.
  • the slat 1 is produced by punching in one operation.
  • the lamella 1 can be produced with the integrated fixing elements 4 also by laser cutting or another known manufacturing method. Two adjacent fixing elements 4 are facing each other and form a couple. In FIG. 1, the upper and lower fixing elements 4 face each other.
  • the lamella 1 consists of a two-state material.
  • the base body 2 is magnetic and has a permeability in the range of 900.
  • the fixing elements 4 are non-magnetic after heat treatment. The permeability of the fixing elements 4 is in the range of 1.
  • FIG. 2 shows a conclusion 5 of a rotor 13, which consists of two laminated cores 6.
  • the laminated cores 6 of the yoke 5 are each composed of a plurality of laminated lamellae 1. In each case, six fins 1 form a partial package 16.
  • the laminated core 6 is assembled from several sub-packages 16, wherein two sub-packages 16 are offset by 90 degrees from each other. Due to the twist angle of 90 degrees, the shape shown in Figure 2 of the rotor 13 according to the invention is generated. Due to the structure of the laminated core 6 of several each 90 degrees against each other twisted sub-packages 16 production-related and systematic thicknesses and shape tolerances of the slats 1 are compensated.
  • FIG. 3 shows the rotor 13 according to the invention with the yoke 5 and permanent magnets 7 arranged on the outer sides of the lamellae 1.
  • the permanent magnets 7 have a D-shaped cross section. They thus have the shape of a "loaf of bread.” With their base side 8, the permanent magnets 7 lie on the outside of the laminated cores
  • the permanent magnets 7 are fixed between the adjacent fixing elements 4 and can not be moved out of their position. In addition, the permanent magnets 7 can be held with an adhesive to the laminated core 6. As a rule, however, the fixation is sufficient due to the fixing elements 4 designed as spring tongues.
  • FIG. 4 shows a cross section through a motor 9 with the rotor 13 according to the invention.
  • the motor 9 has a stator 10 with six pole shoes 11. In this way, a 4-pole, 3-phase brushless motor 9 can be produced.
  • the rotor 13 is arranged in the center of the stator 10. Shown is in the cross section of Figure 4, a blade 1 of the rotor 13. In the middle of the blade 1, a motor shaft 12 is inserted.
  • FIG. 5 shows a section of the motor 9 from FIG. 4. In this case, two pole shoes 11 are shown which belong to the stator 10. The rotor 13 of the motor 9 is rotated so that the fixing element 4 is located between the two pole pieces 11.
  • a free end 14 of the fixing element 4 of the uppermost slat 1 of the sub-package 16 lying underneath can also be seen.
  • the two partially shown permanent magnets 7 are applied to the outside of the blade 1.
  • the permanent magnets 7 are held between each two fixing elements 4.
  • Fixing elements 4 after the heat treatment have a permeability of about 1 and are non-magnetic, form no flux lines of the magnetic field in the fixing element 4.
  • the flux lines extend from the first pole piece 11 via a rotor air gap 15 formed between rotor 13 and stator 10 through the permanent magnet 7.
  • the flux lines then proceed through the main body 2 to the adjacent permanent magnet 7, via the rotor air gap 15 into the next pole piece 11 no short-circuit stray flux paths in the fixing element 4.
  • the engine 9 has an increased torque compared to a conventional engine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor (13) für elektrische Maschinen mit einem Rückschluss (5), der wenigstens ein Lamellen (1) aufweisendes Blechpaket (6) umfasst, wobei die Lamelle (1) einen Grundkörper (2) und wenigstens zwei einstückig an dem Grundkörper (2) integrierte Fixierelemente (4) hat. Am Rotor (13) ist wenigstens ein Permanentmagnet (7) vorgesehen, der zwischen zwei Fixierelementen (4) einer oder mehrerer Lamellen (1) des Rotors (13) fixiert ist. Die Fixierelemente (4) weisen eine geringere Permeabilität auf als der Grundkörper (2) der Lamelle (1). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rotors (13), bei dem im ersten Schritt wenigstens eines der Fixierelemente (4) wärmebehandelt wird, bis die Permeabilität des Fixierelements (4) bei 1 ist. Dabei wird die Permeabilität des Grundkörpers (2) nicht verändert. Im zweiten Schritt wird die Lamelle (1) abgekühlt.

Description

Beschreibung
Titel
"Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Motors, und Verfahren zur Herstellung eines Rotors"
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für elektrische Maschinen, insbesondere für Motoren, mit einem Rückschluss, der wenigstens ein Lamellen aufweisendes Blechpaket umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors
Rotoren mit einem Rückschluss werden im Stand der Technik in bürstenlosen Gleichstrommotoren eingesetzt. Sie weisen häufig separate Oberflächenmagnete auf, die auf dem magnetisch leitenden Rückschluss aufgebracht sind. Bei einem Großteil der Gleichstrommotoren sind die Magnete auf die Außenfläche des Rückschlusses aufgeklebt. Dabei werden unterschiedliche Magnetformen verwendet, beispielsweise Schalen, Quader oder Magnete in D-Form, welche auch als „Brotlaibe" bezeichnet werden.
Die Rückschlüsse der Motoren sind entweder einstückig aus Stahl ausgebildet oder bestehen aus Paketen, die mehrere aufeinanderliegende Lamellenbleche umfassen.
Zur Ausrichtung der Magnete auf dem Rückschluss werden z. B. Hilfsadapter aus Kunststoff aufgesetzt, um die Magnete während des Aushärtens des Klebers zu positionieren. Nach Abschluss des Aushärtevorgangs werden die Hilfsadapter entfernt.
Bei anderen Ausführungsformen werden in den Rückschluss des Rotors Fixierelemente integriert, zwischen die die Magnete eingepasst oder eingeklemmt werden. Damit wird eine verbesserte Positionierung der Magnete erzielt. Allerdings sind die Fixierelemente dann ebenfalls aus leitfähigem Stahl, so dass ein magnetischer Fluss im Rotor erzeugt wird, der den Fluss der Permanentmagnete kurzschließt. Dadurch wird der Gesamtfluss verringert und das Drehmoment der Maschine, insbesondere des Gleichstrommotors, reduziert.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor für elektrische Maschinen mit einem Rückschluss mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass die an einem Grundkörper einer Lamelle des Rückschlusses integrierten Fixierelemente eine sehr geringe Permeabilität haben. Zwischen zwei benachbarten Fixierelementen ist jeweils ein
Permanentmagnet vorgesehen, der von den Fixierelementen einer oder mehrerer Lamellen gehalten ist. Die Fixierelemente weisen eine geringere Permeabilität auf als der Grundkörper der Lamelle. Dadurch wird verhindert, dass ein Kurzschluss-Streuflusspfad zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten in den Fixierelementen gebildet wird. In den Fixierelementen kann sich kein magnetischer Fluss ausbilden. Dadurch wird der gesamte nutzbare magnetische Fluss im Rotor vergrößert und das Drehmoment der elektrischen Maschine erhöht.
Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist die Lamelle aus einem Zwei-Zustände-Material ausgebildet. Dabei wird vorteilhafterweise ein sogenanntes YEP-FAl -Material verwendet. Dieses Material erlaubt es, Bereiche mit unterschiedlichen Permeabilitäten zu realisieren. Das ist notwendig, da die Lamelle aus einem Grundkörper und einstückig daran integrierten Fixierelementen besteht. Die Lamelle weist also ein einheitliches Material auf. Folglich muss das Material unterschiedliche Zustände annehmen können.
Besonders bevorzugt umfasst das Material der Lamelle Eisen, Chrom und Kohlenstoff als Komponenten. Insbesondere werden 17,5 Vol%- Anteile Chrom und 0,5 Vol%-Anteile Kohlenstoff in Kombination mit dem Eisen verwendet. Ein derartiges Material eignet sich ganz besonders, da es in magnetischem Zustand eine hohe relative Permeabilität annimmt. Bevorzugt weist die Lamelle eine Permeabilität von größer 500, vorzugsweise von etwa 900 auf. Das bevorzugte Material der Lamelle hat im magnetischen Zustand die folgenden magnetischen Eigenschaften. Die Flussdichte beträgt 1,28 Tesla bei einer magnetischen Feldstärke von 5 kA/m. Die Koerzitivfeldstärke beträgt etwa 500 A/m. Zu den mechanischen Eigenschaften dieses Zwei-Zustände-Materials gehört im magnetischen Zustand eine Zugfestigkeit von 770 MPa, eine Streckspannung von 640 MPa und eine
Härte von 220 Hv. Die Dehnung liegt bei 15%. Im nicht-magnetischen Zustand verändern sich die mechanischen Eigenschaften zu einer Zugfestigkeit von etwa 930 MPa, einer Streckspannung von 350 MPa. Die Härte bleibt bei 220 Hv bestehen. Die Dehnung erhöht sich auf 40 %.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Fixierelemente der Lamellen wärmebehandelt. Dadurch wird die Permeabilität der Fixierelemente verringert. Die lokale Wärmebehandlung des Materials bzw. der Lamelle führt dazu, dass sich die hohe Permeabilität der Lamelle an den erwärmten Stellen deutlich verringert. Die Wärmebehandlung der Fixierelemente der Lamellen kann entweder für jede Lamelle nacheinander geschehen. Dabei wird ein Fixierelement einer Lamelle nach der anderen erwärmt. Es ist auch möglich, alle oder mehrere Fixierelemente einer Lamelle gleichzeitig zu erwärmen. Fertigungstechnisch können natürlich auch gleichzeitig mehrere Lamellen erwärmt werden, so dass der Prozess der „Entmagnetisierung" der Fixierelemente beschleunigt werden kann. Das Abkühlen der Lamellen kann dann entweder stattfinden, nachdem alle Fixierelemente einer Lamelle wärmebehandelt waren, oder die Abkühlung eines einzelnen Fixierelementes findet direkt nach dessen Wärmebehandlung statt.
Bevorzugt weisen die Fixierelemente eine Permeabilität kleiner oder gleich 1,01 auf.
Damit entspricht die Permeabilität der Fixierelemente vorzugsweise der von Luft. Durch die Wärmebehandlung ist es also möglich, Bereiche in dem Zwei-Zustände-Material zu schaffen, deren Permeabilität kleiner gleich 1,01 ist, wobei andere Bereiche eine relative Permeabilität im Bereich von 900 aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Rotor so aufgebaut, dass die Permanentmagnete am Umfang des Rotors angeordnet sind. Die Permanentmagnete werden zwischen zwei benachbarten Fixierelementen gehalten. Dabei hat die Lamelle vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. An den Außenseiten sind die Magnete angeordnet. An den Ecken sind die Fixierelemente integriert. Durch geeignete Wahl der Permanentmagnete, beispielsweise in D-Form, kann auf diese Weise ein Rotor erzeugt werden, dessen Querschnitt im Wesentlichen rund ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine elektrische Maschine mit dem erfmdungsgemäßen Rotor mit einem Rückschluss, der wenigstens ein Lamellen aufweisendes Blechpaket umfasst, ausgebildet. Eine derartige elektrische Maschine, insbesondere ein Motor, hat den Vorteil, dass die am Umfang des Rückschlusses angeordneten Permanentmagnete zwischen den integrierten Fixierelementen der Lamellen eingeklemmt und festgehalten sind. Da kein magnetischer Fluss zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten durch das von den Permanentmagneten eingeschlossene Fixierelement der Lamelle fließt, ist der gesamte nutzbare Fluss des Rotors der elektrischen Maschine größer, so dass das Drehmoment der Maschine verbessert ist. Grund dafür sind die nicht-magnetischen Fixierelemente, zwischen denen die Permanentmagnete angeordnet sind.
Erfindungsgemäß hat das Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit mehreren Lamellen mit einem Grundkörper und an dem Grundkörper integrierten Fixierelementen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 den Vorteil, dass die Permeabilität der Fixierelemente durch Wärmebehandlung so weit verringert wird, bis deren Permeabilität der von Luft entspricht. Damit sind die Fixierelemente unmagnetisch. Die Fixierelemente haben damit keinen Einfluss auf den magnetischen Fluss, der zwischen benachbarten Permanentmagneten ausgebildet ist. Dazu wird nach dem Verfahren ein Zwei-Zustände- Material verwendet, aus dem die Lamellen bestehen.
In einem ersten Schritt wird nun wenigstens eines der Fixierelemente der Lamellen wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung geschieht dabei räumlich beschränkt. Der Grundkörper der Lamelle wird nicht wärmebehandelt. Zur Wärmebehandlung der Fixierelemente können dabei bekannte Verfahren verwendet werden. So können die Fixierelemente in einen Ofen eingebracht, mit einer externen Wärmestrahlung beaufschlagt oder auf eine sonstige bekannte Weise erwärmt werden. Die Erwärmung findet nur lokal statt, so dass lediglich die Fixierelemente ihre Permeabilität verändern. Die Fixier demente werden dabei so lange erwärmt, bis sie eine Permeabilität von etwa 1 aufweisen. Dabei ist sicherzustellen, dass die Permeabilität kleiner oder gleich 1,01 ist, so dass die Permeabilität der Fixierelemente der von Luft entspricht. Die Permeabilität des Grundkörpers wird bei der lokalen Wärmebehandlung nicht verändert. Damit weist der Grundkörper selbst eine hohe Permeabilität auf. Anschließend werden die Lamellen bzw. die Fixierelemente abgekühlt.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine Lamelle eines Rotors für eine elektrische Maschine;
Figur 2 ein Rotor, der aus mehreren Lamellen aufweisenden Blechpaketen besteht;
Figur 3 der Rotor aus Figur 2 mit fixierten Permanentmagneten;
Figur 4 ein Schnitt durch einen Motor mit dem Rotor aus Figur 3; und
Figur 5 ein Ausschnitt aus dem Motor aus Figur 4 mit magnetischen Feldlinien.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 der Aufbau eines Motors mit einem Rotor nach der Erfindung beschrieben. Figur 1 zeigt eine Lamelle 1 mit einem im
Wesentlichen quadratischen Grundkörper 2. In der Mitte des Grundkörpers 2 ist eine Bohrung 3 vorgesehen, durch die sich die nicht dargestellte Motorwelle erstreckt. An jeder Ecke weist die Lamelle ein Fixierelement 4 auf, das einstückig mit dem Grundkörper 2 der Lamelle 1 verbunden ist.
Das Fixierelement 4 ist als Federzunge ausgebildet. Die Lamelle 1 wird in einem Arbeitsgang durch Stanzen hergestellt. Die Lamelle 1 kann mit den integrierten Fixierelementen 4 auch durch Laserschnitt oder ein sonstiges bekanntes Herstellungsverfahren hergestellt werden. Jeweils zwei benachbarte Fixierelemente 4 sind einander zugewandt und bilden ein Paar. In Figur 1 sind jeweils die oberen und unteren Fixierelemente 4 einander zugewandt. Die Lamelle 1 besteht aus einem Zwei- Zustände-Material. Der Grundkörper 2 ist magnetisch und hat eine Permeabilität im Bereich von 900. Die Fixierelemente 4 sind nach Wärmebehandlung unmagnetisch. Die Permeabilität der Fixierelemente 4 liegt im Bereich von 1.
Figur 2 zeigt einen Rückschluss 5 eines Rotors 13, der aus zwei Blechpaketen 6 besteht. Die Blechpakete 6 des Rückschlusses 5 sind jeweils aus mehreren aufeinander geschichteten Lamellen 1 zusammengesetzt. Dabei bilden jeweils sechs Lamellen 1 ein Teilpaket 16. Das Blechpaket 6 ist aus mehreren Teilpaketen 16 zusammengebaut, wobei zwei Teilpakete 16 um jeweils 90 Grad gegeneinander versetzt sind. Durch den Verdrehwinkel von 90 Grad wird die in Figur 2 dargestellte Form des erfindungsgemäßen Rotors 13 erzeugt. Durch den Aufbau des Blechpakets 6 aus mehreren jeweils um 90 Grad gegeneinander verdrehten Teilpaketen 16 werden fertigungsbedingte und systematische Dicken und Formtoleranzen der Lamellen 1 ausgeglichen.
Figur 3 zeigt den erfmdungsgemäßen Rotor 13 mit dem Rückschluss 5 und an den Außenseiten der Lamellen 1 angeordneten Permanentmagneten 7. Die Permanentmagnete 7 haben einen D-förmigen Querschnitt. Sie weisen also die Form eines „Brotlaibs" auf. Mit ihrer Grundseite 8 liegen die Permanentmagnete 7 an der Außenseite der Blechpakete
6 an. Die Permanentmagnete 7 sind zwischen den benachbarten Fixierelementen 4 fixiert und nicht aus ihrer Position herausbewegbar. Zusätzlich können die Permanentmagnete 7 mit einem Kleber an dem Blechpaket 6 gehalten werden. In der Regel reicht aber die Fixierung durch die als Federzungen ausgebildeten Fixierelemente 4 aus.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Motor 9 mit dem erfindungsgemäßen Rotor 13. Der Motor 9 hat einen Stator 10 mit sechs Polschuhen 11. Auf diese Weise lässt sich ein 4-poliger, 3 -phasiger bürstenloser Motor 9 herstellen. Der Rotor 13 ist in der Mitte des Stators 10 angeordnet. Gezeigt ist in dem Querschnitt nach Figur 4 eine Lamelle 1 des Rotors 13. In der Mitte der Lamelle 1 ist eine Motorachse 12 eingeführt. An den
Außenseiten der Lamelle 1 sind die vier Permanentmagnete 7 angeordnet. Jeder der Permanentmagnete 7 ist von je zwei Fixier dementen 4 gehalten. Figur 5 zeigt einen Ausschnitt des Motors 9 aus Figur 4. Dabei sind zwei Polschuhe 11 gezeigt, die zum Stator 10 gehören. Der Rotor 13 des Motors 9 ist so gedreht, dass sich das Fixierelement 4 zwischen den beiden Polschuhen 11 befindet. In der Draufsicht aus Figur 5 ist neben des Fixierelements 4 der obersten Lamelle 1 auch ein freies Ende 14 des Fixierelements 4 der obersten Lamelle 1 des darunter liegenden Teilpakets 16 zu sehen.
Die beiden teilweise dargestellten Permanentmagnete 7 liegen an der Außenseite der Lamelle 1 an. Die Permanentmagnete 7 sind zwischen je zwei Fixierelementen 4 gehalten.
In Figur 5 ist durch die Linien der magnetische Fluss im Motor 9 dargestellt. Da die
Fixierelemente 4 nach der Wärmebehandlung eine Permeabilität von etwa 1 aufweisen und unmagnetisch sind, bilden sich keine Flusslinien des magnetischen Felds in dem Fixierelement 4 aus. Die Flusslinien verlaufen vom ersten Polschuh 11 über einen zwischen Rotor 13 und Stator 10 gebildeten Rotorluftspalt 15 durch den Permanentmagneten 7. Die Flusslinien verlaufen dann weiter durch den Grundkörper 2 zum benachbarten Permanentmagneten 7, über den Rotorluftspalt 15 in den nächsten Polschuh 11. Es bilden sich keine Kurzschluss-Streuflusspfade im Fixierelement 4 aus. Der Motor 9 hat ein gegenüber einem herkömmlichen Motor erhöhtes Drehmoment.

Claims

Ansprüche
1. Rotor für elektrische Maschinen mit einem Rückschluss, der wenigstens ein Lamellen
(1) aufweisendes Blechpaket (6) umfasst, wobei eine Lamelle (1) einen Grundkörper
(2) und wenigstens zwei einstückig an dem Grundkörper (2) integrierte Fixierelemente (4) hat, wenigstens ein Permanentmagnet (7) vorgesehen ist, der zwischen zwei Fixierelementen (4) einer oder mehrerer Lamellen (1) des Rotors (13) fixiert ist, und die Fixierelemente (4) eine geringere Permeabilität aufweisen als der Grundkörper (2) der Lamelle (1).
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (1) aus einem
Zwei-Zustände-Material besteht, vorzugsweise aus YEP-FAl -Material.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Lamelle (1) Eisen, Chrom und Kohlenstoff umfasst, insbesondere 17,5Vol% Chrom und 0,5Vol% Kohlenstoff.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (1) eine Permeabilität von größer als 500 aufweisen, vorzugsweise die Permeabilität im Bereich von 900 liegt.
5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (4) der Lamellen (1) wärmebehandelt sind, um die Permeabilität der Fixierelemente zu verringern.
6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Permeabilität der Fixierelemente (4) kleiner oder gleich 1,01 ist.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilität der Fixierelemente (4) der von Luft entspricht.
8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete am Umfang des Rotors (13) angeordnet sind.
9. Elektrische Maschine mit einem Rotor (13) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
10. Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit mehreren Lamellen (1) mit einem
Grundkörper (2) und an dem Grundkörper (2) integrierten Fixierelementen (4), wobei die Lamellen (1) aus einem Zwei-Zustände-Material bestehen, mit den folgenden
Schritten:
Wärmebehandeln wenigstens eines der Fixierelemente (4) bis das bzw. die Fixierelemente (4) eine Permeabilität von etwa 1 aufweisen, wobei die Permeabilität des Grundkörpers (2) der Lamelle (1) unverändert bleibt; und Abkühlen der Lamelle (1) .
EP06807192A 2005-12-14 2006-10-12 Rotor einer elektrischen maschine, insbesondere eines motors, und verfahren zur herstellung eines rotors Pending EP1964240A1 (de)

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DE102005059587A DE102005059587A1 (de) 2005-12-14 2005-12-14 Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Motors, und Verfahren zur Herstellung eines Rotors
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EP (1) EP1964240A1 (de)
JP (1) JP4878373B2 (de)
CN (1) CN101331664B (de)
DE (1) DE102005059587A1 (de)
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