EP2586117A2 - Befestigung von einzelmagneten eines maschinenteils einer elektrischen maschine - Google Patents

Befestigung von einzelmagneten eines maschinenteils einer elektrischen maschine

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EP2586117A2
EP2586117A2 EP11716906.0A EP11716906A EP2586117A2 EP 2586117 A2 EP2586117 A2 EP 2586117A2 EP 11716906 A EP11716906 A EP 11716906A EP 2586117 A2 EP2586117 A2 EP 2586117A2
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EP
European Patent Office
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magnet
clamping
machine part
pocket
nose
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Withdrawn
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EP11716906.0A
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English (en)
French (fr)
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Thomas Lott
Christian Meyer
Martin-Peter Bolz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to a machine part for an electric machine, in particular a rotor or a stator of an electric motor, which is provided with at least one permanent magnet.
  • a rotor In an electrically commutated motor, a rotor is provided with a plurality of permanent magnets, which must be fixed as stable as possible in the rotor.
  • Such a rotor is usually formed as a spoke rotor, which comprises a package of mutually arranged rotor laminations.
  • the Rotorlamellenbleche are punched parts, in which each spoke-shaped recesses are arranged.
  • the spoke-shaped recesses are arranged one above the other in such a way that pockets for receiving the permanent magnets are formed.
  • the permanent magnets are fixed in the pockets by adhesive or by clamping lugs.
  • a machine part in particular a rotor or stator of an electric machine.
  • the machine part includes:
  • one of the lamination plates is formed with at least one clamping nose, which projects into the pocket and fixes the magnet in the pocket,
  • clamping nose is formed such that it is at least partially plastically deformed during insertion of the magnet.
  • the lamella plate, on which the clamping nose is formed differs from the other lamination plates.
  • only one lamellar plate with clamping lugs must be provided and standard parts can be used for the remaining lamella plates.
  • a plurality of clamping lugs is provided, in particular, an associated clamping nose can be provided for each pocket for receiving a respective magnet. This can ensure that each magnet of the machine part is fixed by its associated clamping nose in the associated pocket of the package.
  • the clamping nose can also be elastically deformed when the magnet is inserted, so that the magnet is fixed in the pocket by the elastic restoring force of the clamping nose. As a result, a particularly secure fixation of the magnet can be achieved.
  • the clamping nose tapers in the direction of its end facing the magnet.
  • the plastic and elastic deformability of the clamping lug can be adjusted such that the end facing the magnet during installation of the magnet can easily be plastically deformed and thus does not damage the surface of the magnet, while the remote from the magnet portion of the clamping lug not easily plastically deformable is and thus can fix the magnet in the bag by its elastic restoring force.
  • Clamping nose is provided with at least one notch.
  • the plastic and elastic deformability of different areas of the clamping nose can be adapted exactly to the requirements of a specific machine part to both damage the
  • Magnetic surface to avoid, as well as to achieve a secure attachment of the magnets in their associated pockets.
  • the at least one notch can be arranged in a region of the clamping nose, which is particularly strongly plastically deformed when the magnet is inserted, in order to purposefully increase the plastic deformability of the clamping nose in this area.
  • two notches may be provided, which are arranged opposite one another in such a way that the clamping nose has a constricted area.
  • This constricted area then faces the others Regions of the clamping nose increased plastic deformability, so that it can be ensured that the clamping nose is deformed particularly strong plastic in this area, when a magnet is inserted into the clamping nose associated pocket.
  • an electrically commutated motor which comprises a rotor as a machine part as described above.
  • Fig. 1 is a plan view of a spoke rotor prior to assembly of the magnets
  • FIG. 2 shows a cross section through a clamping nose and a magnet after installation of the magnet in the spoke rotor.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the area marked A in FIG. 1 with a clamping nose according to an embodiment
  • FIG. 4 shows a modified embodiment of the clamping nose shown in FIG.
  • pockets 14 are formed, in which magnets 16 (see FIG. 2) can be accommodated.
  • clamping noses 18 are formed, which protrude into the pockets 14.
  • the insertion of a magnet 16 in a pocket 14, the associated clamping lug 18 is deformed.
  • both a plastic and an elastic deformation of the clamping lug 18 takes place.
  • the plastic deformation reduces the force acting on the surface of the magnet 16. Damage to the surface of the magnet 16 during the insertion or during operation of the electrically commutated motor can thus be avoided.
  • the clamping lug 18 is designed so that in the installed state of the magnet 16, one of the surfaces of the clamping lug 18 abuts at an acute angle or almost parallel to the magnet 16. This can be done in particular by the fact that the length of the clamping nose is chosen so that it protrudes into the pocket 14, so that it is bent during insertion of the magnet and correspondingly abuts the magnet 16 in a bent position.
  • the angle between the surface on which the clamping lug rests and the bent portion of the clamping lug should be less than 45 °, preferably less than 30 °. It can thereby be ensured that no excessively large force is exerted on a small area of the surface of the magnet 16 from one edge of the clamping nose 18. At the same time, the magnet 16 is held securely by the clamping nose 18 in the pocket 14.
  • a clamping nose 18 is formed so that it tapers toward an end portion. It can thereby be achieved that, in particular, the end region of the clamping nose 18 can easily be plastically and elastically deformed, so that the surface of the magnet 16 is not damaged during installation.
  • a second embodiment of a clamping nose 1 18 is shown in Fig. 4.
  • the clamping lug 1 18 is preferably formed integrally with a rotor lamination plate and is deformed when installing a magnet in the associated pocket of a spoke rotor, as shown in Fig. 2 for the clamping lug 18 according to the first embodiment.
  • a plurality of indentations 120, 122 are provided, which allow a central region of the clamping lug 1 18 has a smaller cross-section and thereby particularly It is simply plastically and elastically deformable.
  • two opposing notches 120, 122 may be provided, so that a constricted area arises.
  • only one notch per clamping nose 1 18 may be provided, or it may be provided several notches, which are not directly opposite each other.
  • the plastic and elastic deformability of the clamping lug 1 18 can be adjusted precisely for the respective combination of rotor core and magnet so that both damage to the surface of the magnet can be avoided, as well as a sufficient fixation the magnet is guaranteed in the pockets of the rotor package.

Landscapes

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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Maschinenteil (10), insbesondere ein Läufer oder Stator einer elektrischen Maschine. Das Maschinenteil (10) umfasst: ein Paket (12) aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen, wenigstens einen Magneten (16), welcher in einer im Paket (12) ausgebildeten Tasche (14) aufgenommen ist, wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase (18) ausgebildet ist, welche in die Tasche (14) hineinragt und welche den Magneten (16) in der Tasche (14) fixiert, und wobei die Klemmnase (18) derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben durch den Magneten (16) zumindest teilweise plastisch verformt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Befestigung von Einzelmaqneten eines Maschinenteils einer elektrischen Maschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenteil für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Läufer oder einen Stator eines elektrischen Motors, welcher mit wenigstens einem Permanentmagneten versehen ist.
Stand der Technik
Bei einem elektrisch kommutierten Motor ist ein Rotor mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten versehen, welche möglichst stabil im Rotor befestigt werden müssen.
Ein derartiger Rotor ist üblicherweise als ein Speichenrotor ausgebildet, welcher ein Paket aufeinander angeordneter Rotorlamellenbleche umfasst. Die Rotorlamellenbleche sind Stanzteile, in welchen jeweils speichenförmig angeordnete Ausnehmungen angeordnet sind. Im Rotorpaket liegen die speichenförmig angeordneten Ausnehmungen derart übereinander, dass Taschen zur Aufnahme der Permanentmagnete gebildet werden. Die Permanentmagnete werden in den Taschen durch Klebstoff oder durch Klemmnasen fixiert.
Bei der Fixierung durch Klemmnasen besteht allerdings das Problem, dass beim Einschieben eines Magneten in die zugeordnete Tasche jeweils die Klemmnase an der Oberfläche des Magneten entlang reibt. Dabei kann die Magnetoberfläche beschädigt oder abgeschabt werden. Da Klebstoff und Metall unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann mit einer Fixierung durch Klebstoff keine dauerhaft sichere Befestigung der Magneten erreicht werden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Maschinenteil für eine elektrische Maschine bereitzustellen, welches eine verbesserte Befestigung der Magnete ermöglicht, wobei eine Beschädigung der Magnete beim Einbau verhindert werden soll.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Maschinenteil gemäß Anspruch 1 sowie ein elektronisch kommutierter Motor gemäß dem nebengeordneten Anspruch bereitgestellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen erläutert.
Gemäß einem Aspekt ist ein Maschinenteil, insbesondere ein Läufer oder Stator einer elektrischen Maschine vorgesehen. Das Maschinenteil umfasst:
ein Paket aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen,
wenigstens einen Magneten, welcher in einer im Paket ausgebildeten Tasche aufgenommen ist,
wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase ausgebildet ist, welche in die Tasche hineinragt und welche den Magneten in der Tasche fixiert,
wobei die Klemmnase derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben des Magneten zumindest teilweise plastisch verformt wird.
Durch die plastische Verformbarkeit der Klemmnase kann sichergestellt werden, dass die Oberfläche des Magneten beim Einbau nicht beschädigt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Lamellenblech, an dem die Klemmnase ausgebildet ist, sich von den anderen Lamellenblechen unterscheidet. Somit muss bei der Herstellung des Maschinenteils nur ein Lamellenblech mit Klemmnasen bereitgestellt werden und für die restlichen Lamellenbleche können Standardteile verwendet werden. Es ist hierbei auch denkbar, das Lamellenblech, an dem die Klemmnase ausgebildet ist, aus einem Material mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen, verglichen mit den restlichen Lamellenblechen. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Klemmnasen vorgesehen, insbesondere kann für jede Tasche zur Aufnahme jeweils eines Magneten eine zugeordnete Klemmnase vorgesehen sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jeder Magnet des Maschinenteils durch seine zugeordnete Klemmnase in der zuge- ordneten Tasche des Pakets fixiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Klemmnase bei Einschub des Magneten auch elastisch verformt werden, so dass der Magnet durch die elastische Rückstellkraft der Klemmnase in der Tasche fixiert ist. Dadurch kann eine besonders sichere Fixierung des Magneten erreicht werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Klemmnase sich in Richtung auf ihr dem Magneten zugewandtes Ende hin verjüngt. Dadurch kann die plastische und elastische Verformbarkeit der Klemmnase derart eingestellt werden, dass sich das dem Magneten zugewandte Ende beim Einbau des Magneten leicht plastisch verformen lässt und somit die Oberfläche des Magneten nicht beschädigt, während der vom Magneten abgewandte Abschnitt der Klemmnase nicht so leicht plastisch verformbar ist und somit durch seine elastische Rückstellkraft den Magneten in der Tasche fixieren kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die
Klemmnase mit wenigstens einer Einkerbung versehen ist. Durch eine oder mehrere derartige Einkerbungen kann die plastische und elastische Verformbarkeit unterschiedlicher Bereiche der Klemmnase genau an die Anforderungen eines bestimmten Maschinenteils angepasst werden, um sowohl Beschädigungen der
Magnetoberfläche zu vermeiden, als auch eine sichere Befestigung der Magneten in ihren zugeordneten Taschen zu erreichen.
Hierbei kann die wenigstens eine Einkerbung in einem Bereich der Klemmnase angeordnet sein, welcher bei Einschub des Magneten besonders stark plastisch verformt wird, um die plastische Verformbarkeit der Klemmnase in diesem Bereich gezielt zu erhöhen.
Insbesondere können zwei Einkerbungen vorgesehen sein, welche einander ge- genüber derart angeordnet sind, dass die Klemmnase einen eingeschnürten Bereich aufweist. Dieser eingeschnürte Bereich weist dann gegenüber den anderen Bereichen der Klemmnase eine erhöhte plastische Verformbarkeit auf, so dass sichergestellt werden kann, dass die Klemmnase genau in diesem Bereich besonders stark plastisch verformt wird, wenn ein Magnet in die der Klemmnase zugeordnete Tasche eingeschoben wird.
Weiterhin wird ein elektrisch kommutierter Motor bereitgestellt, welcher einen Rotor als ein Maschinenteil wie voranstehend beschrieben umfasst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Speichenrotors vor Montage der Magnete;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Klemmnase und einen Magneten nach dem Einbau des Magneten in den Speichenrotor;
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung des in Fig. 1 mit A gekennzeichneten Bereichs mit einer Klemmnase gemäß einer Ausführungsform; und
Fig. 4 eine modifizierte Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Klemmna- se.
Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst ein Speichenrotor 10 (Maschinenteil) für einen elektrisch kommutierten Motor ein Rotorpaket 12, welches beispielsweise aus einer Mehrzahl gestanzter und übereinander angeordneter Rotorlamellenbleche gebildet ist. Im Rotorpaket 12 sind Taschen 14 ausgebildet, in welchen Magnete 16 (siehe Fig. 2) aufgenommen werden können. In einem der Rotorlamellenbleche des Rotorpakets 12 sind Klemmnasen 18 ausgebildet, welche in die Taschen 14 hineinragen. Derart gebildete Klemmnasen 18 können somit während der Herstellung der Rotorlamellenbleche ausgeformt werden, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte benötigt werden oder zusätzliche Teile am oder im Speichenrotor 10 angebracht werden müssen. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird bei Einschub eines Magneten 16 in eine Tasche 14 die zugeordnete Klemmnase 18 verformt. Vorzugsweise findet dabei sowohl eine plastische als auch eine elastische Verformung der Klemmnase 18 statt. Durch die plastische Verformung wird die auf die Oberfläche des Magneten 16 wirkende Kraft verringert. Eine Beschädigung der Oberfläche des Magneten 16 während des Einschubs oder während des Betriebs des elektrisch kommutierten Motors kann somit vermieden werden.
Die Klemmnase 18 ist dabei so ausgebildet, dass in eingebautem Zustand des Magneten 16 eine der Oberflächen der Klemmnase 18 in einem spitzen Winkel oder nahezu parallel am Magneten 16 anliegt. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Länge der Klemmnase so gewählt ist, dass sie in die Tasche 14 hineinragt, so dass sie beim Einschieben des Magneten umgebogen wird und entsprechend an dem Magneten 16 in umgebogener Stellung anliegt. Vorzugs- weise sollte der Winkel zwischen der Fläche, an der die Klemmnase anliegt und dem umgebogenen Teil der Klemmnase kleiner 45° vorzugsweise kleiner 30° umfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass von einer Kante der Klemmnase 18 keine übermäßig große Kraft auf einen kleinen Bereich der Oberfläche des Magneten 16 ausgeübt wird. Gleichzeitig wird der Magnet 16 von der Klemmnase 18 sicher in der Tasche 14 gehalten.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine Klemmnase 18 gemäß einer ersten Ausführungsform so ausgebildet, dass sie sich in Richtung auf einen Endbereich hin verjüngt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich insbesondere der Endbereich der Klemmnase 18 leicht plastisch und elastisch verformen lässt, so dass die Oberfläche des Magneten 16 beim Einbau nicht beschädigt wird.
Eine zweite Ausführungsform einer Klemmnase 1 18 ist in Fig. 4 gezeigt. Auch die Klemmnase 1 18 ist vorzugsweise einstückig mit einem Rotorlamellenblech ausgeformt und wird beim Einbau eines Magneten in die zugeordnete Tasche eines Speichenrotors so verformt, wie in Fig. 2 für die Klemmnase 18 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt.
Bei der Klemmnase 1 18 gemäß der zweiten Ausführungsform sind mehrere Ein- kerbungen 120, 122 vorgesehen, welche ermöglichen, dass ein mittlerer Bereich der Klemmnase 1 18 einen geringeren Querschnitt aufweist und dadurch beson- ders einfach plastisch und elastisch verformbar ist. Hierbei können, wie dargestellt, zwei gegenüber liegende Einkerbungen 120, 122 vorgesehen sein, so dass ein eingeschnürter Bereich entsteht. Alternativ kann nur eine Einkerbung pro Klemmnase 1 18 vorgesehen sein, oder es können mehrere Einkerbungen vorge- sehen sein, welche einander nicht direkt gegenüber liegen.
Durch die Anordnung und Größe der Einkerbungen 120, 122 kann die plastische und die elastische Verformbarkeit der Klemmnase 1 18 genau für die jeweilige Kombination aus Rotorpaket und Magneten so eingestellt werden, dass sowohl Beschädigungen der Oberfläche des Magneten vermieden werden können, als auch eine ausreichende Fixierung der Magneten in den Taschen des Rotorpakets gewährleistet ist.

Claims

Ansprüche
Maschinenteil (10), insbesondere ein Läufer oder ein Stator einer elektrischen Maschine, umfassend:
ein Paket (12) aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen,
wenigstens einen Magneten (16), welcher in einer im Paket (12) ausgebildeten Tasche (14) aufgenommen ist,
wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase (18; 1 18) ausgebildet ist, welche in die Tasche (14) hineinragt und welche den Magneten (16) in der Tasche (14) fixiert,
dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 1 18) derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben des Magneten (16) zumindest teilweise plastisch verformt wird.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenblech, an dem die Klemmnase (18; 1 18) ausgebildet ist, sich von den anderen Lamellenblechen unterscheidet.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Klemmnasen (18; 1 18) vorgesehen ist.
Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 1 18) beim Einschieben durch den Magneten (16) auch elastisch verformt wird, so dass der Magnet (16) durch die elastische Rückstellkraft der Klemmnase (18; 1 18) in der Tasche (14) fixiert ist.
5. Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 1 18) sich in Richtung auf ihr dem Magneten (16) zugewandtes Ende hin verjüngt.
6. Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (1 18) mit wenigstens einer Einkerbung (120, 122) versehen ist.
7. Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einkerbung (120, 122) in einem Bereich der Klemmnase (1 18) angeordnet ist, welcher bei Einschub des Magneten (16) besonders stark plastisch verformt wird.
8. Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüber liegende Einkerbungen (120, 122) vorgesehen sind.
9. Elektrisch kommutierter Motor, umfassend einen Rotor (10), welcher als ein Maschinenteil gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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