EP4331085A1 - Rotor for an electric motor - Google Patents

Rotor for an electric motor

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Publication number
EP4331085A1
EP4331085A1 EP22730710.5A EP22730710A EP4331085A1 EP 4331085 A1 EP4331085 A1 EP 4331085A1 EP 22730710 A EP22730710 A EP 22730710A EP 4331085 A1 EP4331085 A1 EP 4331085A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
protective sleeve
rotor body
radially
magnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22730710.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen Dehn
Sandro FISCHER
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.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102021209396.5A external-priority patent/DE102021209396A1/en
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE and Co KG filed Critical Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Publication of EP4331085A1 publication Critical patent/EP4331085A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
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    • H02K1/2753Inner 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
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    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
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    • H02K1/2753Inner 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
    • H02K1/278Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H02K1/2781Magnets shaped to vary the mechanical air gap between the magnets and the stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electric motor, comprising a rotor body with a cylindrical rotor core and magnets with a number of surfaces, and a sleeve-like protective sleeve which is placed on the outer circumference of the rotor body.
  • the invention further relates to a method and a device for producing such a rotor, and an electric motor with such a rotor.
  • Electric motors are used in a variety of ways as drives for different control elements. Electric motors are used, for example, as power window, sunroof or seat adjustment drives, as steering drives (EPS, Electrical Power Steering), as cooling fan drives or as gear actuators. Such electric motors have to have a relatively high torque or power density and be operationally reliable even at high temperatures.
  • EPS Electrical Power Steering
  • An electric motor as an energy converter of electrical energy into mechanical energy comprises a stator, which forms the stationary motor part, and a rotor, which forms the moving motor part.
  • the stator is usually provided with a stator yoke on which are arranged radially to the center, ie star-shaped inwards, protruding stator teeth whose free ends facing the rotor form the so-called pole shoe.
  • a particular brushless electric motor as an electrical (three-phase) machine usually has a stator provided with a field or stator winding, which is arranged coaxially to a rotor with one or more permanent magnets.
  • the rotor generally has a rotor body with a cylindrical, stamped (rotor) laminated core as the central rotor core.
  • the rotor pack is here- joined, for example, fixed to the shaft with a motor shaft of the electric motor.
  • the rotor stack has, for example, receptacles into which the permanent magnets are pressed.
  • the permanent magnets it is also conceivable, for example, for the permanent magnets to be fastened or held as surface magnets on an outer circumference of a jacket surface of the rotor core.
  • the surface magnets to be joined to the lateral surface in a materially bonded manner, in particular by means of an adhesive or epoxy.
  • holding devices for the non-material connection attachment and/or holding of the surface magnets on the lateral surface are also conceivable are holding devices for the non-material connection attachment and/or holding of the surface magnets on the lateral surface.
  • the surface magnets conventionally have a cross-sectional shape in the shape of a loaf of bread.
  • the permanent magnets of the rotor are designed as surface-mounted bread loaf magnets.
  • a cross-sectional shape in the form of a loaf of bread is to be understood here and in the following in particular as the shape of a box loaf of rectangular shape, in which one of the long sides is designed to curve convexly outwards. Due to the curvature of the surface magnets, the outer circumference of the rotor body is not circular in shape.
  • a sleeve-like protective sleeve (protective tube) is usually placed on the rotor body to protect it from being thrown.
  • an edge of the protective sleeve for fastening to the rotor body is bent radially inwards (crimped) so that the rotor body is axially overlapped by the front side of the protective sleeve.
  • the forming or flanging is done here, for example, by rolling or by pressing.
  • burnishing or rolling the material of the protective sleeve is deformed all around. Since the sleeve to be deformed is not held completely round by the rotor stack due to the curvature of the surface magnets, it can happen that the material of the protective sleeve is partially constricted during the rolling process, which leads to the formation of cracks and an associated reduction in mechanical stress Stability of the protective sleeve can come.
  • DE 102019205993 A1 discloses a protective sleeve for a rotor which has a flanged collar which is flanged on the face side for attachment to the rotor body.
  • the flanged collar has a number of tangentially and axially running recesses, by means of which the stresses that occur during flanging can be reduced.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable rotor for an electric motor and a corresponding electric motor.
  • the invention is also based on the object of specifying a particularly suitable method and a particularly suitable device for producing such a rotor.
  • a cost-effective and effort-reduced assembly of the rotor should be made possible, in which the necessary assembly forces are reduced.
  • the rotor according to the invention is suitable and set up for an electric motor, in particular for an internal rotor of a motor vehicle designed as an SPM motor (Surface Permanent Magnet).
  • SPM motor Surface Permanent Magnet
  • the rotor according to the invention is in particular an SPM rotor.
  • the rotor has a rotor body which can be firmly joined or joined to a motor shaft.
  • the rotor body has a cylindrical rotor stack, which is designed, for example, as a stamped stacked laminated core (laminated rotor core) with a number of rotor laminations stacked along an axial direction.
  • a number of permanent-magnetic surface magnets are distributed as rotor or pole magnets.
  • the surface magnets here have a bortlaibför-shaped cross-sectional shape with a convex curvature oriented towards the outer circumference.
  • the rotor stack has in particular an equilateral polygonal or multi-cornered base area, so that the lateral surface has a number of contact surfaces for the surface magnets with the same surface area along a tangential or azimuthal direction, i.e. along the outer circumference.
  • a sleeve-like protective sleeve is placed on the outer circumference of the rotor body.
  • the protective sleeve has a flanged collar on at least one end face, which is formed into the radially constricted areas or flanks between the bulges of tangentially adjacent surface magnets in a positive and/or non-positive manner.
  • the space between the surface magnets is used to attach the protective sleeve to the rotor body. Since the distance between the rotor body and a surrounding stator is greater in these areas than in the area of the bulges (or their crests), a material of the protective sleeve that is bulky (compressed, curved, cambered) due to the deformation does not impair the air gap or the electric motor represent. In contrast to the prior art, the front beaded edge or beaded collar of the protective sleeve is not completely reshaped, but only at the points arranged between the bulges. According to the invention, the non-circular outer peripheral shape of the rotor body is thus used to fasten the protective sleeve.
  • a “positive fit” or a “positive connection” between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are held together at least in one direction by a direct interlocking of the contours of the parts themselves or by an indirect Interlocking takes place via an additional connecting part. The "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape.
  • a “positive connection” or a “positive connection” between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no "connection force” that causes this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a screw force or the force of weight itself), the non-positive connection cannot be maintained and can therefore be released.
  • Axial or an “axial direction” is understood here and in the following in particular as a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the electric motor, ie perpendicular to the end faces of the rotor.
  • radial or a “radial direction” are used in particular in a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation of the electric motor along a radius of the Rotor or the electric motor understood.
  • tangential or a “tangential direction” means in particular a direction along the circumference of the rotor (circumferential direction, azimuthal direction), ie a direction perpendicular to the axial direction and to the radial direction.
  • the rotor body has a holding device, which is placed on the end face of the rotor core, for fastening and/or holding the surface magnets on the lateral surface of the rotor core without a material bond.
  • the bulges of the surface magnets protrude radially from the outer circumference of the holding device. In other words, the bulges of the surface magnets form the radially outermost points of the rotor body. Since the holding device is therefore somewhat smaller and there is no magnet in the axial direction in the areas between the bulges, the material of the protective sleeve can also be displaced downwards during the forming process, i.e.
  • the protective sleeve fits snugly against the rotor body 4 in a particularly compact manner, so that when installed, an air gap that is as uniform as possible is realized between the rotor and the stator.
  • a “material connection” or a “material connection” between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another at their contact surfaces through material union or crosslinking (e.g. due to atomic or molecular bonding forces) optionally held together under the action of an additive.
  • “free of material connection” means in particular that there is no material connection between the surface magnets and the outer surface when the surface magnets are attached. The surface magnets are therefore only fastened to the rotor core in a positive and/or non-positive manner by means of the holding device.
  • the holding device has, for example, two one-piece, i.e. one-piece or monolithic, holding rings (isolation discs) which are attached to the opposite ing end faces of the rotor core are arranged.
  • the retaining rings which are embodied, for example, as injection-molded parts, each have a circular annular body with retaining contours on the outside radially and protruding axially in the direction of the rotor core.
  • the retaining rings are in particular made of a glass fiber reinforced plastic material, for example a polyamide (PA), in particular PA 6.6 GF30, or a polyphenylene sulfide (PPS), in particular PPS GF30, or a polyoxymethylene (POM), in particular POM GF30.
  • PA polyamide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • POM polyoxymethylene
  • the abbreviation GF30 stands for a glass fiber content of 30%.
  • the holding contours are designed in such a way that they interlock radially and tangentially between the surface magnets.
  • the surface magnets are held in the radial and tangential direction without a material bond on the lateral surface.
  • the surface magnets are enclosed axially between the two retaining rings.
  • the surface magnets are at least partially covered radially by means of the ring body. In particular, an axial form fit between the retaining rings is thus realized.
  • the geometry required for holding and/or fastening the surface magnets is only provided on the holding device, as a result of which the rotor core can have a particularly simple geometric shape.
  • the rotor core does not have any additional measurements or contours or extensions on the lateral surface, as a result of which the rotor laminations and thus the rotor core can be produced particularly easily and inexpensively.
  • the magnetic field lines of the permanent magnets within the rotor stack are not disturbed by the arrangement of the permanent magnets on the jacket surface.
  • the method according to the invention is intended for the production of a rotor described above, and is suitable and configured for this. apply the explanations in connection with the rotor also apply to the process and vice versa.
  • a rotor body and a protective sleeve are provided.
  • the cuff-like protective sleeve is, for example, designed essentially in the shape of a pot.
  • the protective sleeve has a (sleeve) base as a face contact surface for the rotor body.
  • the bottom or the contact surface has, for example, a central recess as a through-opening for a motor shaft.
  • a front area of the protective sleeve opposite the contact surface is designed as a flared collar of the protective sleeve and, after the rotor body has been inserted into the protective sleeve, is formed, caulked or non-positively into the radially drawn-in areas between the bulges of the tangentially adjacent surface magnets crimped.
  • the process can essentially be used with all SPM rotors with bread loaf magnets, regardless of the number of poles.
  • the protective sleeve is not formed or crimped by means of rolling or pressing, but essentially by caulking in the intermediate areas of the protective sleeve.
  • the material of the protective sleeve is constricted in a targeted or local manner in the intermediate areas and thus nestled against the non-round outer contour of the rotor body.
  • the protective sleeve has a bevel that is radially widened on the end face as an insertion aid for the rotor body.
  • the protective sleeve has an oversize protruding into the air gap on the end face, so that the rotor body can be inserted in a funnel-like manner.
  • the rotor body is inserted into the protective sleeve via the chamfer, with the chamfer then being bent or straightened radially inwards by means of a first punch before the flanged collar is formed.
  • the first stamp radially inwards bends the oversize of the protective sleeve protruding into the air gap.
  • the bent bevel forms, for example, the flanged collar for the subsequent forming or flange step.
  • the flanged collar is pressed onto the outer circumference of the rotor body by means of a second stamp after it has been formed.
  • a second stamp This takes into account the fact that the material of the protective sleeve is pushed away by the forming or by the flanging in the area of the bulges.
  • the bulges are essentially in contact with the inner circumference of the protective sleeve, with the protective sleeve being lifted off the bulges as a result of the forming.
  • a clear (radial) distance can form between the bulges and the protective sleeve.
  • the protective sleeve is thus deformed radially into the air gap in the area of the bulges. This deformation in the area of the bulges is corrected with the subsequent second stamping process, and the protective sleeve is thus pressed or pressed against the surface magnets again in the area of the bulges. This ensures that the protective sleeve does not bulk into the air gap inadmissibly.
  • the device according to the invention is intended for the manufacture of a rotor described above, and is also suitable and set up for it.
  • the device has a crown tool which ches is provided and set up to form a flared collar of the protective sleeve positively and/or non-positively into the radially constricted areas between the bulges of tangentially adjacent surface magnets of the rotor body.
  • the device also has, for example, a first and second stamp. As a result, a particularly suitable device is realized.
  • the crown tool of the device thus deforms the protective sleeve not tangentially circumferentially, but only selectively or locally at the free spaces between the rotor body and the protective sleeve that are freed by the bulges.
  • the crown tool has a cylindrical tool body with a crown rim at the front, facing the rotor.
  • the crown ring is designed for reshaping or deforming the flange collar.
  • a central extension is also provided on the tool body, which engages in a through-opening of the rotor body during the forming process.
  • the through-opening of the rotor body serves to accommodate a rotor or motor shaft when installed.
  • the extension for example in the form of a bolt or cylinder, engages in this case, for example, in a form-fitting manner in the central through-opening, so that the rotor body is positioned, stabilized and centered in the course of the forming process.
  • the crown and the extension are in this case in one piece, ie in one piece or monolithic, formed on the tool body by.
  • the extension is designed here, for example, as a pin or peg of the tool body.
  • the crown tool is lowered in the manner of a stamp from above onto the rotor body equipped with the protective sleeve, with the extension engaging in the through-opening, and where the crown collar partially forms, caulks, or crimps the flanged collar.
  • the crown rim has a number of axially protruding crown or pinnacle extensions, which are distributed tangentially along the circumference of the tool body.
  • each pinnacle extension has a radially inwardly directed forming nose, which in The flanged collar is formed during the forming process.
  • the rotor described above is part of an electric motor.
  • the electric motor according to the invention is suitable and set up for a power steering system of a motor vehicle, for example.
  • the electric motor has a stator and a motor shaft which is rotatably mounted relative to this and on which the rotor is carried fixedly to the shaft.
  • the electric motor is designed here, for example, as a brushless electric motor in the manner of an internal rotor.
  • the electric motor is arranged in the area of a driver's cab, with the rotor according to the invention ensuring particularly smooth engine operation, since the surface magnets and protective sleeve are held without shaking on the rotor core.
  • the development of noise from the electric motor is reduced in an advantageous and simple manner, which is advantageously transferred to the user comfort of the motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor in a partially dismantled state
  • FIG. 2 in a perspective exploded view of the rotor
  • FIG. 3 in a plan view of the rotor in a pre-assembly state
  • FIG. 4 in perspective of a first punch for manufacturing the rotor
  • FIG figure 4 6 shows a crown tool for manufacturing the rotor
  • FIG. 7 shows perspective views of the end face of the rotor after machining with the crown tool according to FIG. 6,
  • Fig. 8 in perspective a second die for producing the rotor
  • FIG. 9 shows a perspective view of the end face of the rotor after machining with the second punch according to FIG. 8, and
  • a rotor 2 of an electric motor is Darge provides.
  • the electric motor designed as a brushless internal rotor is, for example, part of an electric power steering system of a motor vehicle.
  • the rotor 2 has a rotor body 4 with an approximately cylindrical rotor stack 6 which is joined to a motor shaft or rotor shaft 8 so that it is fixed to the shaft.
  • the motor shaft 8, and thus the rotor 2 are rotatably mounted in the assembled state with respect to a stationary stator of the electric motor. In the assembled state, an annular air gap is formed between the outer circumference of the rotor 2 and the inner circumference of the stator.
  • the rotor core 6 in this exemplary embodiment has an equilateral, decagonal base area.
  • the rotor stack 6 is formed here from a number of rotor laminations, not designated in any more detail, which are stacked and punched along an axial direction A to form a laminated core (laminated rotor core).
  • the rotor assembly 6 has a central feed-through opening 10 for receiving the motor shaft 8 .
  • the rotor core 6 also has a circumferential surface 12 extending in the axial direction A, which has ten similar contact surfaces corresponding to the base surface. chen 14 trains.
  • the contact surfaces 14 are provided with reference numbers in the figures merely by way of example.
  • the rotor 2 is designed as an SPM rotor with ten permanent-magnetic surface magnets 16 for generating a magnetic excitation field.
  • the surface magnets 16 which are provided with reference numbers only as an example, are distributed along a tangential or azimuthal direction T on the outer circumference of the lateral surface 12 on the rotor core 6 .
  • the surface magnets 16 are embodied as loaf magnets and each have an approximately loaf-shaped cross-sectional shape along the axial direction A, with the surface magnets 16 being positioned on a respective associated contact surface 14 of the lateral surface 12 .
  • the surface magnets 16 are held and/or fastened to the lateral surface 12 of the rotor core 6 by means of a holding device 18 without a material bond.
  • the holding device 18 has two holding rings or insulating discs 20 .
  • the retaining rings 20 are placed on the opposite end faces 22a, 22b of the rotor core 6 in the joined or assembled state.
  • the retaining rings 20 each have an annular body 24 in the form of a circular ring.
  • a central annular opening 26 is made in the annular body 24 for the passage of the motor shaft 8 .
  • the inner circumference of the annular body 24 that is radially inward along a radial direction R, that is to say the inner wall of the annular opening 26, has an approximately star-shaped cross-sectional shape or inner contour in the exemplary embodiments shown.
  • the star-shaped cross-sectional shape of the inner wall is formed here by ten ra dial inwardly projecting tooth extensions 28 of the annular body 24.
  • the tooth extensions 28 are only provided with reference numbers in the figures as an example.
  • the ring bodies 24 each have ten holding contours 30 on the outer circumference and ten attachment extensions 32 on the inner circumference.
  • the retaining contours 30 and the fastening supply extensions 32 are the underside of the ring body 24 axially upstanding molded.
  • the retaining contours 30 are distributed evenly along the outer circumference of the ring body 24 .
  • the attachment extensions 32 are distributed along the inner circumference, the attachment extensions 32 being integrally formed in particular in the region of a respective radially inner tooth end of the tooth extensions 28 , ie in one piece or monolithically.
  • the rotor core 6 is provided with ten recesses 34 passing through the laminated core. From savings 34 are arranged along the tangential direction T evenly distributed around the central through-opening 10 around.
  • the recesses 34 are provided with reference numbers in the figures merely as an example.
  • the recesses 34 have an approximately teardrop-shaped cross-section along the axial direction A.
  • the attachment projections 32 of the annular body 24 engage in the recesses 34 .
  • the teardrop shape of the recesses 34 acts like a centering aid when the retaining rings 20 are joined to the rotor core 6. This means that the retaining ring 20 engages axially in the rotor core 6 at least in sections by means of the attachment extensions 32.
  • the holding contours 30 arranged radially on the outside along the radial direction R have an approximately trapezoidal cross-sectional shape along the axial direction A.
  • the bases of the cross-sectional shape are oriented along the tangential direction T.
  • the radially inner base side has a shorter dimension in comparison to the radially outer base side.
  • the leg sides running between the base sides run obliquely to the tangential direction T and obliquely to the radial direction R.
  • the holding contours 30 are arranged in the corner areas between two adjacent contact surfaces 14 .
  • the cutouts 34 are oriented approximately in the middle of the respective contact surfaces 12 along the radial direction R.
  • the surface magnets 16 are here on the end faces 22 a, 22 b of the rotor packet 6 along the radial direction R at least partially covered by the ring bodies 24 of the retaining rings 20 .
  • the surface magnets 16 are framed in a form-fitting manner along the axial direction A between the retaining rings 20 .
  • a sleeve-like protective sleeve 36 is placed on the outer circumference of the rotor body 4 .
  • the protective sleeve 36 is preferably made of steel, in particular stainless steel.
  • the protective sleeve 36 is in particular a stainless steel sleeve.
  • a method for manufacturing the rotor 2, in particular for attaching the protective sleeve 36 to the rotor body 4, by means of a device that is not shown in detail is explained in more detail below with reference to FIGS.
  • the rotor body 4 is inserted into the protective sleeve 36 .
  • the protective sleeve 36 on the end face facing the rotor body 4 has, for example, a radially widened chamfer 38 (FIG. 1) as an insertion aid.
  • the chamfer 38 here has a radial oversize protruding into the air gap, so that the rotor body 4 can be inserted or introduced into the protective sleeve 36 like a funnel.
  • the surface magnets 16 have a convex curvature 40 on the outer circumference.
  • the bulges 40 of the surface magnets 16 protrude radially from the outer circumference of the annular body 24 .
  • the bulges 40 of the surface magnets 16 form the radially outermost points of the rotor body 4. Due to the bulges 40 of the surface magnets 16, the outer circumference of the rotor body 4 therefore has no circular (outer) shape or (outer) contour.
  • the protective sleeve 36 essentially has a circular cross-sectional shape, which bears on the inner circumference at the crests of the bulges 40 .
  • the chamfer 38 is bent or straightened radially inwards by means of a (first) stamp 43 shown in FIG. 4 (FIG. 5).
  • a (first) stamp 43 shown in FIG. 4 (FIG. 5).
  • the punch 43 bends the oversize of the protective sleeve 36 radially inwards, which protrudes into the air gap.
  • the approximately cylindrical die 43 has a circular indentation with chamfer-like inclined side walls on the end face.
  • a front flanged collar (flared edge) 44 of the protective sleeve 36 is reshaped.
  • the flanged collar 44 is in this case an end-side axial section of the protective sleeve 36, which, for example, the directed Chamfer 38 includes.
  • the flanged collar 44 which is not shaped around it protrudes at least partially axially from the seated rotor body 4 .
  • the (non-formed) flanged collar 44 has, for example, an axial overhang of less than 15 mm (millimeters), in particular less than 10 mm, for example approximately 5 mm.
  • the flanged collar 44 is shaped, caulked or flanged into the radially constricted areas 42 between the bulges 40 in a positive and/or non-positive manner.
  • the device For forming the flanged collar 44, the device has a crown tool 46 as a forming die. 6 crowns tool 46 of the device has a cylindrical tool body 48 with an end face, the rotor 2 facing crown ring 50 and a zentra len recess 52 for an extension not shown in detail.
  • the bolt-shaped or cylindrical extension is inserted into the recess 52, for example, as a pin or Zap fen.
  • the extension can also be integrally formed on the tool body 48 .
  • the diameter of the extension is slightly smaller than the inner diameter of the through-opening 10.
  • the crown ring 50 has ten crown or pinnacle extensions 54 distributed around the circumference.
  • the pinnacle extensions 54 each have a deforming nose 56 directed radially inwards.
  • the forming nose 56 has an axially inclined ramp as a forming contour for the flanged collar 44 .
  • the crown tool 46 is lowered from above the rotor body 4 fitted with the protective sleeve 36 in the manner of a punch in the direction of the end face 22a.
  • the extension engages in the through-opening 10, so that the rotor body 4 and the crown tool 46 are centered and aligned axially with one another.
  • the flange collar 44 is formed, caulked, or flanged into the areas 42 by means of the forming lugs 56 .
  • the upper edge of the flanged collar 44 is flanged radially inward in the regions 42 by the crown tool 46, so that the retaining ring 20—and thus the rotor body 4—in the regions 42 is at least partially overlapped axially by the flanged collar 44.
  • FIG 7 shows a view of the end face of the rotor 2 after the forming process using the crown tool 46.
  • a clearance 58 is formed in the area of the bulges 40 between them.
  • the protective sleeve 36 is radially deformed in the area of the bulges 40 or in the area of the distances 58 into the future air gap between the rotor 2 and the stator.
  • the flanged collar 44 is therefore pressed axially and radially onto the rotor body 4 or the retaining ring 20 in a third method step by means of a (second) punch 59 shown in FIG.
  • the ram 59 is designed similarly to the ram 43, the central depression of the ram 59 being deeper than that of the ram 43.
  • the diameter of the indentation is larger in stamp 43 than in stamp 59.
  • Stamps 43 and 59 also have recesses 52, for example, for an extension that engages in through-opening 10 when lowered. 9 and 10 show the rotor 2 in the assembled state after the third process step.
  • the material of the protective sleeve 36 in the area of the flanged collar 44 is pressed from the outside onto the rotor body 4 by the (second) stamp 43, so that the distances 58 are essentially formed to zero.
  • the protective sleeve 36 or the flanged collar 44 is nestled against the bulges 40 on the outer circumference.
  • the protective sleeve 36 thus encompasses the outer contour of the rotor body 4 in the area of the flanged collar 44 in a radially and tangentially form-fitting manner.
  • the space between the surface magnets 16 is thus used for the targeted introduction of the assembly forces. Since the retaining ring 20 is radially somewhat smaller than the outer circumference of the rotor body 4, and there is no surface magnet 16 in the axial direction at this point, the material of the protective sleeve 36 is deformed both radially and axially in the course of forming with the crown tool 46 free areas 42 displaced, resulting in less bulking of the material in the radial direction. In particular, the material is pushed axially downwards, that is to say in the direction of the end face 22b, into the free area, as a result of which radial bulking of the material is reduced.
  • the bulging material in these areas 42 does not impair the electric motor or the air gap, since the distance from the stator in these areas 42 is significantly greater than in the area of the bulges 40 .
  • a radial bulking of the protective sleeve 36 is thus deliberately effected or accepted only in the areas 42 in which the radial distance from the stator is greater.
  • crown tool 46 is also inventive on its own and thus represents an invention in its own right.
  • tooth process 30 retaining contour 32 attachment extension 34 recess 36 protective sleeve 38 chamfer 40 curvature

Abstract

The invention relates to a rotor (2) for an electric motor, having a rotor body (4) with a cylindrical rotor packet (6) and a number of surface magnets (16), which are distributed on a lateral surface (12) of the rotor packet (6) in the form of rotor poles and which have a bread loaf-shaped cross-section with a convex curvature (40) oriented towards the outer circumference, and having a cuff-shaped protective sleeve (36), which is exposed on the outer circumference of the rotor body (4), wherein the protective sleeve (36) has a flange collar (44) at least on an end face, said flange collar being shaped into the radially indented regions (42) between the curvatures (40) of tangentially adjacent surface magnets (16) in a form- and/or force-fitting manner.

Description

Beschreibung description
Rotor für einen Elektromotor Rotor for an electric motor
Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, aufweisend einen Rotor körper mit einem zylindrischen Rotorpaket und mit einer Anzahl von Oberflächen magneten, und eine manschettenartige Schutzhülse, welche auf den Außenum fang des Rotorkörpers aufgesetzt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Rotors, und einen Elektro motor mit einem derartigen Rotor. The invention relates to a rotor for an electric motor, comprising a rotor body with a cylindrical rotor core and magnets with a number of surfaces, and a sleeve-like protective sleeve which is placed on the outer circumference of the rotor body. The invention further relates to a method and a device for producing such a rotor, and an electric motor with such a rotor.
In einem modernen Kraftfahrzeug werden Elektromotoren in vielfältiger Weise als Antriebe für unterschiedliche Stellelemente eingesetzt. Elektromotoren werden beispielsweise als Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzverstellantriebe, als Len kungsantriebe (EPS, Electrical Power Steering), als Kühlerlüfterantriebe oder als Getriebeaktuatoren eingesetzt. Derartige Elektromotoren müssen eine relativ hohe Drehmoment- oder Leistungsdichte aufweisen, und auch bei hohen Temperaturen betriebssicher sein. In a modern motor vehicle, electric motors are used in a variety of ways as drives for different control elements. Electric motors are used, for example, as power window, sunroof or seat adjustment drives, as steering drives (EPS, Electrical Power Steering), as cooling fan drives or as gear actuators. Such electric motors have to have a relatively high torque or power density and be operationally reliable even at high temperatures.
Ein Elektromotor als Energiewandler elektrischer Energie in mechanische Energie umfasst einen Stator, welcher das feststehende Motorteil bildet, und einen Rotor, welcher das sich bewegende Motorteil bildet. Bei einem Innenläufermotor ist der Stator üblicherweise mit einem Statorjoch versehen, an dem radial zur Mitte, dies bedeutet sternförmig nach innen, ragende Statorzähne angeordnet sind, deren dem Rotor zugewandten Freienden den so genannten Polschuh bilden. An electric motor as an energy converter of electrical energy into mechanical energy comprises a stator, which forms the stationary motor part, and a rotor, which forms the moving motor part. In the case of an internal rotor motor, the stator is usually provided with a stator yoke on which are arranged radially to the center, ie star-shaped inwards, protruding stator teeth whose free ends facing the rotor form the so-called pole shoe.
Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer Feld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagne ten angeordnet ist. A particular brushless electric motor as an electrical (three-phase) machine usually has a stator provided with a field or stator winding, which is arranged coaxially to a rotor with one or more permanent magnets.
Der Rotor weist in der Regel einen Rotorkörper mit einem zylindrischen, stanzpa ketierten (Rotor-)Blechpaket als zentrales Rotorpaket auf. Das Rotorpaket ist hier- bei beispielsweise wellenfest mit einer Motorwelle des Elektromotors gefügt. Das Rotorpaket weist beispielsweise Aufnahmen auf, in welche die Permanentmagne te eingepresst sind. Alternativ ist es beispielsweise ebenso denkbar, dass die Permanentmagnete als Oberflächenmagnete an einem Außenumfang einer Man telfläche des Rotorpakets befestigt oder gehalten sind. Zu diesem Zwecke ist es beispielsweise denkbar, dass die Oberflächenmagnete stoffschlüssig, insbesonde re mittels eines Klebers oder Epoxids, an die Mantelfläche gefügt sind. Ebenso denkbar sind Haltevorrichtungen zur stoffschlussfreien Befestigung und/oder Hal terung der Oberflächenmagnete an der Mantelfläche. The rotor generally has a rotor body with a cylindrical, stamped (rotor) laminated core as the central rotor core. The rotor pack is here- joined, for example, fixed to the shaft with a motor shaft of the electric motor. The rotor stack has, for example, receptacles into which the permanent magnets are pressed. Alternatively, it is also conceivable, for example, for the permanent magnets to be fastened or held as surface magnets on an outer circumference of a jacket surface of the rotor core. For this purpose, it is conceivable, for example, for the surface magnets to be joined to the lateral surface in a materially bonded manner, in particular by means of an adhesive or epoxy. Also conceivable are holding devices for the non-material connection attachment and/or holding of the surface magnets on the lateral surface.
Die Oberflächenmagnete weisen hierbei herkömmlicherweise eine brotlaibförmige Querschnittsform auf. Mit anderen Worten sind die Permanentmagnete des Rotors als oberflächenmontierte Brotlaibmagnete ausgeführt. Unter einer brotlaibförmigen Querschnittsform ist hier und im Folgenden insbesondere die Form eines Kasten- Brotlaibs mit einer Rechteckform, bei welcher eine der Langseiten konvex nach außen gewölbt ausgebildet ist, zu verstehen. Aufgrund der Wölbungen der Ober flächenmagnete weist der Außenumfang des Rotorkörpers keine kreisrunde Form auf. The surface magnets conventionally have a cross-sectional shape in the shape of a loaf of bread. In other words, the permanent magnets of the rotor are designed as surface-mounted bread loaf magnets. A cross-sectional shape in the form of a loaf of bread is to be understood here and in the following in particular as the shape of a box loaf of rectangular shape, in which one of the long sides is designed to curve convexly outwards. Due to the curvature of the surface magnets, the outer circumference of the rotor body is not circular in shape.
Im Betrieb des Elektromotors wirken in Folge der hohen Drehzahlen große Flieh kräfte auf die Oberflächenmagnete des Rotors, wodurch die Gefahr eines uner wünschten Lösens der Oberflächenmagnete von der Mantelfläche zunimmt. Um zu verhindern, dass sich ein Oberflächenmagnet von der Mantelfläche löst und in einem Spaltbereich zwischen dem Rotor und dem Stator den Elektromotor blo ckiert, ist in der Regel eine manschettenartige Schutzhülse (Schutzrohr) als Schleuderschutz auf den Rotorkörper aufgesetzt. During operation of the electric motor, due to the high speeds, large centrifugal forces act on the surface magnets of the rotor, which increases the risk of the surface magnets becoming undesirably detached from the lateral surface. In order to prevent a surface magnet from detaching from the lateral surface and blocking the electric motor in a gap area between the rotor and the stator, a sleeve-like protective sleeve (protective tube) is usually placed on the rotor body to protect it from being thrown.
Typischerweise wird ein Rand der Schutzhülse zur Befestigung an dem Rotorkör per hierbei umlaufend radial einwärtsgebogen (gebördelt), so dass der Rotorkör per stirnseitig von der Schutzhülse axial Übergriffen ist. Die Umformung oder Bör delung erfolgt hierbei beispielsweise mittels Rollieren oder durch Pressen. Beim Rollieren oder Walzen wird das Material der Schutzhülse umlaufend ver formt. Da die zu verformende Hülse aufgrund der Wölbungen der Oberflächen magnete nicht vollständig rund vom Rotorpaket gegen gehalten wird, kommt es vor, dass das Material der Schutzhülse im Zuge des Rollierens teilweise ein schnürt, wodurch es zu einer Rissbildung und einer damit einhergehenden Redu zierung der mechanischen Stabilität der Schutzhülse kommen kann. Typically, an edge of the protective sleeve for fastening to the rotor body is bent radially inwards (crimped) so that the rotor body is axially overlapped by the front side of the protective sleeve. The forming or flanging is done here, for example, by rolling or by pressing. When burnishing or rolling, the material of the protective sleeve is deformed all around. Since the sleeve to be deformed is not held completely round by the rotor stack due to the curvature of the surface magnets, it can happen that the material of the protective sleeve is partially constricted during the rolling process, which leads to the formation of cracks and an associated reduction in mechanical stress Stability of the protective sleeve can come.
Beim Pressen wird ein rundes Werkzeug von oben stirnseitig gegen die Schutz hülse beziehungsweise den Rotorkörper gepresst. Dabei sind vergleichsweise große Kräfte notwendig, so dass es aufgrund der resultierenden mechanischen (Druck-)Spannungen zu einem Bulken, also zu Stauchungen, Wölbungen oder Bombierungen der Schutzhülse, kommen kann, wodurch das Material der Schutz hülse radial in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator wandert. During pressing, a round tool is pressed from above against the protective sleeve or the rotor body. Comparatively large forces are necessary, so that the resulting mechanical (compressive) stresses can lead to bulking, i.e. compression, bulging or cambering of the protective sleeve, which means that the material of the protective sleeve radially penetrates the air gap between the rotor and stator wanders.
Aus der DE 102019205993 A1 ist eine Schutzhülse für einen Rotor bekannt, welche einen Bördelkragen aufweist, welcher zur Befestigung an dem Rotorkörper stirnseitig gebördelt wird. Der Bördelkragen weist hierbei mehrere tangential und axial verlaufende Aussparungen auf, mittels welcher die beim Bördeln auftreten den Spannungen reduziert werden. DE 102019205993 A1 discloses a protective sleeve for a rotor which has a flanged collar which is flanged on the face side for attachment to the rotor body. The flanged collar has a number of tangentially and axially running recesses, by means of which the stresses that occur during flanging can be reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Rotor für einen Elektromotor sowie einen entsprechenden Elektromotor anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfah ren sowie eine besonders geeignete Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Rotors anzugeben. Insbesondere soll eine kostengünstige und aufwandreduzierte Montage des Rotors ermöglicht werden, bei welcher die notwendigen Montage kräfte reduziert sind. The invention is based on the object of specifying a particularly suitable rotor for an electric motor and a corresponding electric motor. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable method and a particularly suitable device for producing such a rotor. In particular, a cost-effective and effort-reduced assembly of the rotor should be made possible, in which the necessary assembly forces are reduced.
Hinsichtlich des Rotors wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 3 sowie hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und hinsichtlich des Elektro motors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhaf te Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Der erfindungsgemäße Rotor ist für einen Elektromotor, insbesondere für einen als SPM-Motor (Surface Permanent Magnet) ausgeführten Innenläufer eines Kraft fahrzeugs, geeignet und eingerichtet. Mit anderen Worten ist der erfindungsgemä ße Rotor insbesondere also ein SPM-Rotor ausgebildet. With regard to the rotor, the object is achieved with the features of claim 1 and with regard to the method with the features of claim 3 and with regard to the device with the features of claim 6 and with regard to the electric motor with the features of claim 10 according to the invention. Advantageous te configurations and developments are the subject of the dependent claims. The rotor according to the invention is suitable and set up for an electric motor, in particular for an internal rotor of a motor vehicle designed as an SPM motor (Surface Permanent Magnet). In other words, the rotor according to the invention is in particular an SPM rotor.
Der Rotor weist hierbei einen Rotorkörper auf, welcher mit einer Motorwelle wel lenfest fügbar oder gefügt ist. Der Rotorkörper weist ein zylindrisches Rotorpaket auf, welches beispielsweise als ein stanzpaketiertes Blechpaket (Rotorblechpaket) mit einer Anzahl von entlang einer Axialrichtung gestapelten Rotorblechen ausge bildet ist. An dem Außenumfang einer Mantelfläche des Rotorpakets ist eine An zahl von permanentmagnetischen Oberflächenmagnete als Rotor- oder Polmag nete verteilt angeordnet. Die Oberflächenmagnete weisen hierbei eine bortlaibför mige Querschnittsform mit einer zum Außenumfang orientierten konvexen Wöl bung auf. Das Rotorpaket weist hierbei insbesondere eine gleichseitige polygonale oder mehreckige Grundfläche auf, sodass die Mantelfläche entlang einer Tangen tial- oder Azimutalrichtung, also entlang des Außenumfangs, eine Anzahl von gleichflächigen Anlageflächen für die Oberflächenmagnete aufweist. In this case, the rotor has a rotor body which can be firmly joined or joined to a motor shaft. The rotor body has a cylindrical rotor stack, which is designed, for example, as a stamped stacked laminated core (laminated rotor core) with a number of rotor laminations stacked along an axial direction. On the outer circumference of a lateral surface of the rotor core, a number of permanent-magnetic surface magnets are distributed as rotor or pole magnets. The surface magnets here have a bortlaibför-shaped cross-sectional shape with a convex curvature oriented towards the outer circumference. The rotor stack has in particular an equilateral polygonal or multi-cornered base area, so that the lateral surface has a number of contact surfaces for the surface magnets with the same surface area along a tangential or azimuthal direction, i.e. along the outer circumference.
Zum Schleuderschutz der Oberflächenmagnete ist eine manschettenartige Schutzhülse auf den Außenumfang des Rotorkörpers aufgesetzt. Erfindungsge mäß weist die Schutzhülse zumindest an einer Stirnseite einen Bördelkragen auf, welcher form- und/oder kraftschlüssig in die radial eingezogenen Bereiche oder Flanken zwischen den Wölbungen von tangential benachbarten Oberflächenmag neten hinein umgeformt ist. Dadurch ist ein besonders geeigneter Rotor realisiert. To protect the surface magnets from being thrown, a sleeve-like protective sleeve is placed on the outer circumference of the rotor body. According to the invention, the protective sleeve has a flanged collar on at least one end face, which is formed into the radially constricted areas or flanks between the bulges of tangentially adjacent surface magnets in a positive and/or non-positive manner. As a result, a particularly suitable rotor is realized.
Erfindungsgemäß wird somit der Raum zwischen den Oberflächenmagneten zur Befestigung des Schutzhülse am Rotorkörper genutzt. Da in diesen Bereichen der Abstand zwischen dem Rotorköper und einem umliegenden Stator größer als im Bereich der Wölbungen (beziehungsweise deren Scheitelpunkte) ist, stellt ein auf grund der Umformung bulkendes (gestauchtes, gewölbtes, bombiertes) Material der Schutzhülse keine Beeinträchtigung des Luftspalts beziehungsweise Elektro motors dar. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der stirnseitige Bördelrand oder Bör delkragen der Schutzhülse somit nicht vollständig umlaufend umgeformt, sondern lediglich an den zwischen den Wölbungen angeordneten Stellen. Erfindungsge- maß wird somit die nicht kreisrunde Außenumfangsform des Rotorkörpers zur Be festigung der Schutzhülse genutzt. According to the invention, the space between the surface magnets is used to attach the protective sleeve to the rotor body. Since the distance between the rotor body and a surrounding stator is greater in these areas than in the area of the bulges (or their crests), a material of the protective sleeve that is bulky (compressed, curved, cambered) due to the deformation does not impair the air gap or the electric motor represent. In contrast to the prior art, the front beaded edge or beaded collar of the protective sleeve is not completely reshaped, but only at the points arranged between the bulges. According to the invention, the non-circular outer peripheral shape of the rotor body is thus used to fasten the protective sleeve.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können. The conjunction “and/or” is to be understood here and in the following in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt. Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinanderdrückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbin dung nicht aufrechterhalten und somit gelöst werden. A "positive fit" or a "positive connection" between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are held together at least in one direction by a direct interlocking of the contours of the parts themselves or by an indirect Interlocking takes place via an additional connecting part. The "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape. A “positive connection” or a “positive connection” between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no "connection force" that causes this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a screw force or the force of weight itself), the non-positive connection cannot be maintained and can therefore be released.
Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Rotors verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgen den unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Rotors beziehungsweise des Elektromotors verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Rotors (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden. “Axial” or an “axial direction” is understood here and in the following in particular as a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the electric motor, ie perpendicular to the end faces of the rotor. Correspondingly, here and below, the terms “radial” or a “radial direction” are used in particular in a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation of the electric motor along a radius of the Rotor or the electric motor understood. Here and in the following, “tangential” or a “tangential direction” means in particular a direction along the circumference of the rotor (circumferential direction, azimuthal direction), ie a direction perpendicular to the axial direction and to the radial direction.
In einer vorteilhaften Ausführung weist der Rotorkörper eine stirnseitig auf das Ro torpaket aufgesetzte Haltevorrichtung zur stoffschlussfreien Befestigung und/oder Halterung der Oberflächenmagnete an der Mantelfläche des Rotorpakets auf. Die Wölbungen der Oberflächenmagnete stehen hierbei dem Außenumfang der Halte- Vorrichtung radial über. Mit anderen Worten bilden die Wölbungen der Oberflä chenmagnete die radial äußersten Punkte des Rotorkörpers. Da die Haltevorrich tung somit etwas kleiner ist, und in dem Bereichen zwischen den Wölbungen auch kein Magnet in axialer Richtung liegt, kann das Material der Schutzhülse im Zuge der Umformung auch nach unten, also axial weg von der umgeformten Stirnseite, in den freien Bereich verdrängt werden, was zu einem geringeren Bulken des Ma terials in radialer Richtung führt. Dadurch schmiegt sich die Schutzhülse beson ders bauraum kompakt an den Rotorkörper 4 an, so dass im Einbauzustand ein möglichst gleichmäßiger Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator realisiert ist. In an advantageous embodiment, the rotor body has a holding device, which is placed on the end face of the rotor core, for fastening and/or holding the surface magnets on the lateral surface of the rotor core without a material bond. The bulges of the surface magnets protrude radially from the outer circumference of the holding device. In other words, the bulges of the surface magnets form the radially outermost points of the rotor body. Since the holding device is therefore somewhat smaller and there is no magnet in the axial direction in the areas between the bulges, the material of the protective sleeve can also be displaced downwards during the forming process, i.e. axially away from the formed end face into the free area be, which leads to a lower bulking of the Ma material in the radial direction. As a result, the protective sleeve fits snugly against the rotor body 4 in a particularly compact manner, so that when installed, an air gap that is as uniform as possible is realized between the rotor and the stator.
Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen we nigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbe sondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflä chen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden. Entsprechend bedeutet „stoffschlussfrei“ insbesondere, dass bei der Befestigung der Oberflächenmagnete kein Stoff schluss zwischen den Oberflächenmagneten und der Mantelfläche vorliegt. Die Oberflächenmagnete sind also lediglich form- und/oder kraftschlüssig mittels der Haltevorrichtung an dem Rotorpaket befestigt. A "material connection" or a "material connection" between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another at their contact surfaces through material union or crosslinking (e.g. due to atomic or molecular bonding forces) optionally held together under the action of an additive. Correspondingly, “free of material connection” means in particular that there is no material connection between the surface magnets and the outer surface when the surface magnets are attached. The surface magnets are therefore only fastened to the rotor core in a positive and/or non-positive manner by means of the holding device.
Die Haltevorrichtung weist beispielsweise zwei einteilige, also einstückige oder monolithische, Halteringe (Isolationsscheiben) auf, welche an den gegenüberlie- genden Stirnseiten des Rotorpakets angeordnet sind. Die beispielsweise als Spritzgussteile ausgeführten Halteringe weisen hierbei jeweils einen kreisringför migen Ringkörper mit radial außenseitigen, axial in Richtung des Rotorpakets em porstehenden, Haltekonturen auf. The holding device has, for example, two one-piece, i.e. one-piece or monolithic, holding rings (isolation discs) which are attached to the opposite ing end faces of the rotor core are arranged. The retaining rings, which are embodied, for example, as injection-molded parts, each have a circular annular body with retaining contours on the outside radially and protruding axially in the direction of the rotor core.
Die Halteringe sind hierbei insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunst stoffmaterial, beispielsweise aus einem Polyamid (PA), insbesondere PA 6.6 GF30, oder aus einem Polyphenylensulfid (PPS), insbesondere PPS GF30, oder einem Polyoxymethylen (POM), insbesondere POM GF30, hergestellt. Die Abkür zung GF30 steht hierbei für einen Glasfaseranteil von 30%. The retaining rings are in particular made of a glass fiber reinforced plastic material, for example a polyamide (PA), in particular PA 6.6 GF30, or a polyphenylene sulfide (PPS), in particular PPS GF30, or a polyoxymethylene (POM), in particular POM GF30. The abbreviation GF30 stands for a glass fiber content of 30%.
Die Haltekonturen sind derart ausgestaltet, dass sie radial und tangential form schlüssig zwischen die Oberflächenmagnete eingreifen. Dadurch sind die Oberflä chenmagnete entlang der Radial- und Tangentialrichtung stoffschlussfrei an der Mantelfläche gehalten. Zur axialen Fixierung der Oberflächenmagnete ist es bei spielsweise vorgesehen, dass die Oberflächenmagnete axial zwischen den beiden Halteringen eingefasst sind. Hierzu sind die Oberflächenmagnete zumindest ab schnittsweise mittels der Ringkörper radial überdeckt. Insbesondere ist somit ein axialer Formschluss zwischen den Halteringen realisiert. The holding contours are designed in such a way that they interlock radially and tangentially between the surface magnets. As a result, the surface magnets are held in the radial and tangential direction without a material bond on the lateral surface. For the axial fixation of the surface magnets, it is provided, for example, that the surface magnets are enclosed axially between the two retaining rings. For this purpose, the surface magnets are at least partially covered radially by means of the ring body. In particular, an axial form fit between the retaining rings is thus realized.
Somit ist die zur Halterung und/oder Befestigung der Oberflächenmagnete not wendige Geometrie lediglich an der Haltevorrichtung vorgesehen, wodurch das Rotorpaket eine geometrisch besonders einfache Formgebung aufweisen kann. Insbesondere weist das Rotorpaket an der Mantelfläche keine zusätzlichen Auf nahmen oder Konturen beziehungsweise Fortsätze auf, wodurch die Rotorbleche und somit das Rotorpaket besonders einfach und kostengünstig herstellbar sind. Des Weiteren werden durch die Anordnung der Permanentmagnete an der Man telfläche die Magnetfeldlinien der Permanentmagnete innerhalb des Rotorpakets nicht gestört. Thus, the geometry required for holding and/or fastening the surface magnets is only provided on the holding device, as a result of which the rotor core can have a particularly simple geometric shape. In particular, the rotor core does not have any additional measurements or contours or extensions on the lateral surface, as a result of which the rotor laminations and thus the rotor core can be produced particularly easily and inexpensively. Furthermore, the magnetic field lines of the permanent magnets within the rotor stack are not disturbed by the arrangement of the permanent magnets on the jacket surface.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung eines vorstehend beschrie benen Rotors vorgesehen, sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Rotor sinngemäß auch für das Ver fahren und umgekehrt. The method according to the invention is intended for the production of a rotor described above, and is suitable and configured for this. apply the explanations in connection with the rotor also apply to the process and vice versa.
Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteil hafte Ausgestaltungen für die Vorrichtung insbesondere dadurch, dass diese aus gebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen. If method steps are described below, advantageous configurations for the device result in particular from the fact that it is designed to carry out one or more of these method steps.
Verfahrensgemäß werden ein Rotorkörper und eine Schutzhülse bereitgestellt. Die manschettenartige Schutzhülse ist hierbei beispielsweise im Wesentlichen topf förmig ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die Schutzhülse einen (Hülsen-)Boden als stirnseitige Anlagefläche für den Rotorkörper aufweist. Der Boden bezie hungsweise die Anlagefläche weist beispielsweise eine zentrale Aussparung als Durchführöffnung für eine Motorwelle auf. Ein der Anlagefläche gegenüberliegen der stirnseitiger Bereich der Schutzhülse ist als ein Bördelkragen der Schutzhülse ausgestaltet, und wird nach einem Einsetzen des Rotorkörpers in die Schutzhülse form- und/oder kraftschlüssig in die radial eingezogenen Bereiche zwischen den Wölbungen der tangential benachbarten Oberflächenmagnete hinein umgeformt, verstemmt oder gebördelt. Dies bedeutet, dass die Montagekräfte zum Fügen der Schutzhülse mit dem Rotorkörper gezielt in die Zwischenbereichen zwischen den Wölbungen eingebracht werden. Dadurch werden insbesondere im Bereich der Haltevorrichtung die benötigten Montagekräfte reduziert, und es erfolgt im We sentlichen keine radial überstehende Verformung der Schutzhülse in den Luft spaltbereich, wodurch die Systemsicherheit bei einem Elektromotor verbessert wird. Das Verfahren ist hierbei im Wesentlichen bei allen SPM-Rotoren mit Brot laibmagneten einsetzbar, unabhängig von der Polzahl. According to the method, a rotor body and a protective sleeve are provided. The cuff-like protective sleeve is, for example, designed essentially in the shape of a pot. This means that the protective sleeve has a (sleeve) base as a face contact surface for the rotor body. The bottom or the contact surface has, for example, a central recess as a through-opening for a motor shaft. A front area of the protective sleeve opposite the contact surface is designed as a flared collar of the protective sleeve and, after the rotor body has been inserted into the protective sleeve, is formed, caulked or non-positively into the radially drawn-in areas between the bulges of the tangentially adjacent surface magnets crimped. This means that the assembly forces for joining the protective sleeve to the rotor body are specifically introduced into the intermediate areas between the bulges. This reduces the required assembly forces, particularly in the area of the holding device, and there is essentially no radially projecting deformation of the protective sleeve into the air gap area, which improves the system security of an electric motor. The process can essentially be used with all SPM rotors with bread loaf magnets, regardless of the number of poles.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Umformung oder Bördelung der Schutzhülse hierbei nicht mittels Rollieren oder Pressens, sondern im Wesentli chen durch ein Verstemmen in den Zwischenbereichen der Schutzhülse. Mit ande ren Worten wird das Material der Schutzhülse in den Zwischenbereichen gezielt oder lokal eingeschnürt, und somit an die nicht runde Außenkontur des Rotorkör pers angeschmiegt. In einer geeigneten Weiterbildung weist die Schutzhülse eine stirnseitig radial auf geweitete Fase als Einführhilfe für den Rotorkörper auf. Mit anderen Worten weist die Schutzhülse stirnseitig ein in den Luftspalt ragendes Übermaß auf, so dass der Rotorkörper trichterartig eingesetzt werden kann. Dadurch wird das Einsetzen des Rotorkörpers in die Schutzhülse vereinfacht. Der Rotorkörper wird hierbei über die Fase in die Schutzhülse eingeführt, wobei die Fase anschließend vor der Umfor mung des Bördelkragens mittels eines ersten Stempels radial einwärtsgebogen oder gerichtet wird. Dies bedeutet, dass der erste Stempel das in den Luftspalt ragende Übermaß der Schutzhülse radial einwärtsbiegt. Die gebogene Fase bildet hierbei beispielsweise den Bördelkragen für den anschließenden Umform- oder Bördelschritt. In contrast to the prior art, the protective sleeve is not formed or crimped by means of rolling or pressing, but essentially by caulking in the intermediate areas of the protective sleeve. In other words, the material of the protective sleeve is constricted in a targeted or local manner in the intermediate areas and thus nestled against the non-round outer contour of the rotor body. In a suitable development, the protective sleeve has a bevel that is radially widened on the end face as an insertion aid for the rotor body. In other words, the protective sleeve has an oversize protruding into the air gap on the end face, so that the rotor body can be inserted in a funnel-like manner. This simplifies the insertion of the rotor body into the protective sleeve. The rotor body is inserted into the protective sleeve via the chamfer, with the chamfer then being bent or straightened radially inwards by means of a first punch before the flanged collar is formed. This means that the first stamp radially inwards bends the oversize of the protective sleeve protruding into the air gap. In this case, the bent bevel forms, for example, the flanged collar for the subsequent forming or flange step.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Bördelkragen im Anschluss an dessen Umformung mittels eines zweiten Stempels außenumfangsseitig an den Rotorkörper angepresst. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass das Material der Schutzhülse durch die Umformung beziehungsweise durch das Bördeln im Bereich der Wölbungen weggedrückt wird. Mit anderen Worten liegen die Wöl bungen vor dem Umformprozess im Wesentlichen an dem Innenumfang der Schutzhülse an, wobei sich die Schutzhülse durch die Umformung von den Wöl- bungen abhebt. Dies bedeutet, dass sich aufgrund der Verformung der Schutzhül se ein lichter (radialer) Abstand zwischen den Wölbungen und der Schutzhülse ausbilden kann. Die Schutzhülse wird also im Bereich der Wölbungen radial in den Luftspalt verformt. Diese Verformung im Bereich der Wölbungen wird mit dem an schließenden zweiten Stempelprozess behoben, und die Schutzhülse somit im Bereich der Wölbungen wieder an die Oberflächenmagnete gedrückt oder ge presst. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schutzhülse nicht unzulässig in den Luftspalt bulkt. In an expedient embodiment, the flanged collar is pressed onto the outer circumference of the rotor body by means of a second stamp after it has been formed. This takes into account the fact that the material of the protective sleeve is pushed away by the forming or by the flanging in the area of the bulges. In other words, before the forming process, the bulges are essentially in contact with the inner circumference of the protective sleeve, with the protective sleeve being lifted off the bulges as a result of the forming. This means that due to the deformation of the protective sleeve, a clear (radial) distance can form between the bulges and the protective sleeve. The protective sleeve is thus deformed radially into the air gap in the area of the bulges. This deformation in the area of the bulges is corrected with the subsequent second stamping process, and the protective sleeve is thus pressed or pressed against the surface magnets again in the area of the bulges. This ensures that the protective sleeve does not bulk into the air gap inadmissibly.
Die im Hinblick auf den Rotor und/oder das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die nachfolgend beschriebene Vorrich tung übertragbar und umgekehrt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Her stellung eines vorstehend beschriebenen Rotors vorgesehen, sowie dafür geeig net und eingerichtet. Die Vorrichtung weist hierbei ein Kronenwerkzeug auf, wel- ches dazu vorgesehen und eingerichtet ist einen Bördelkragen der Schutzhülse form- und/oder kraftschlüssig in die radial eingezogene Bereiche zwischen den Wölbungen von tangential benachbarten Oberflächenmagneten des Rotorkörpers hinein umzuformen. Die Vorrichtung weist weiterhin beispielsweise einen ersten und zweiten Stempel auf. Dadurch ist eine besonders geeignete Vorrichtung reali siert. The advantages and configurations listed with regard to the rotor and/or the method can also be transferred to the device described below and vice versa. The device according to the invention is intended for the manufacture of a rotor described above, and is also suitable and set up for it. In this case, the device has a crown tool which ches is provided and set up to form a flared collar of the protective sleeve positively and/or non-positively into the radially constricted areas between the bulges of tangentially adjacent surface magnets of the rotor body. The device also has, for example, a first and second stamp. As a result, a particularly suitable device is realized.
Das Kronenwerkzeug der Vorrichtung verformt die Schutzhülse somit nicht tan gential umlaufend, sondern lediglich punktuell oder lokal an den durch die Wöl bungen freigestellten Freiräumen zwischen dem Rotorkörper und der Schutzhülse. The crown tool of the device thus deforms the protective sleeve not tangentially circumferentially, but only selectively or locally at the free spaces between the rotor body and the protective sleeve that are freed by the bulges.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Kronenwerkzeug einen zylindri schen Werkzeugkörper mit einem stirnseitigen, dem Rotor zugewandten, Kronen kranz auf. Der Kronenkranz ist hierbei zur Umformung oder Verformung des Bör delkragens ausgebildet. An den Werkzeugkörper ist weiterhin ein zentraler Fort satz vorgesehen, welcher im Zuge der Umformung in eine Durchführöffnung des Rotorkörpers eingreift. Die Durchführöffnung des Rotorkörpers dient im Einbauzu stand zur Aufnahme einer Rotor- oder Motorwelle. Der beispielsweise bolzen- oder zylinderförmige Fortsatz greif hierbei beispielsweise formschlüssig in die zentrale Durchführöffnung ein, so dass der Rotorkörper im Zuge des Umformpro zesses positioniert, stabilisiert, und zentriert wird. Der Kronenkranz und der Fort satz sind hierbei einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Werkzeugkör per angeformt. Der Fortsatz ist hierbei beispielsweise als ein Stift oder Zapfen des Werkzeugkörpers ausgeführt. Zur Umformung wird das Kronenwerkzeug nach Art eines Stempels stirnseitig von oben auf den mit der Schutzhülse bestückten Ro torkörper abgesenkt, wobei der Fortsatz in die Durchführöffnung eingreift, und wo bei der Kronenkranz den Bördelkragen bereichsweise umformt, verstemmt, oder bördelt. In an expedient embodiment, the crown tool has a cylindrical tool body with a crown rim at the front, facing the rotor. In this case, the crown ring is designed for reshaping or deforming the flange collar. A central extension is also provided on the tool body, which engages in a through-opening of the rotor body during the forming process. The through-opening of the rotor body serves to accommodate a rotor or motor shaft when installed. The extension, for example in the form of a bolt or cylinder, engages in this case, for example, in a form-fitting manner in the central through-opening, so that the rotor body is positioned, stabilized and centered in the course of the forming process. The crown and the extension are in this case in one piece, ie in one piece or monolithic, formed on the tool body by. The extension is designed here, for example, as a pin or peg of the tool body. For forming, the crown tool is lowered in the manner of a stamp from above onto the rotor body equipped with the protective sleeve, with the extension engaging in the through-opening, and where the crown collar partially forms, caulks, or crimps the flanged collar.
In einer denkbaren Ausführung weist der Kronenkranz eine Anzahl von axial em porstehenden Kronen- oder Zinnenfortsätzen auf, welche tangential verteilt ent lang des Werkezugkörperumfangs angeordnet sind. Vorzugsweise weist hierbei jeder Zinnenfortsatz eine radial nach innen gerichtete Umformnase auf, welche im Zuge des Umform prozesses den Bördelkragen umformt. Dadurch ist ein beson ders geeignetes Werkzeug und somit eine besonders geeignete Vorrichtung zur Herstellung des Rotors realisiert. In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Rotor Teil eines Elektromotors. Der erfindungsgemäße Elektromotor ist hierbei beispielsweise für eine Servolenkung eines Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet. Die im Hinblick auf den Rotor und/oder das Verfahren und/oder die Vorrichtung angeführten Vor teile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Elektromotor übertragbar und umgekehrt In a conceivable embodiment, the crown rim has a number of axially protruding crown or pinnacle extensions, which are distributed tangentially along the circumference of the tool body. Preferably, each pinnacle extension has a radially inwardly directed forming nose, which in The flanged collar is formed during the forming process. This results in a particularly suitable tool and thus a particularly suitable device for producing the rotor. In a preferred application, the rotor described above is part of an electric motor. The electric motor according to the invention is suitable and set up for a power steering system of a motor vehicle, for example. The advantages and configurations listed with regard to the rotor and/or the method and/or the device can also be transferred to the electric motor and vice versa
Der Elektromotor weist hierbei einen Stator und eine gegenüber diesem drehbar gelagerte Motorwelle auf, auf welcher der Rotor wellenfest getragen ist. Der Elekt romotor ist hierbei beispielsweise als ein bürstenloser Elektromotor nach Art eines Innenläufers ausgeführt. In this case, the electric motor has a stator and a motor shaft which is rotatably mounted relative to this and on which the rotor is carried fixedly to the shaft. The electric motor is designed here, for example, as a brushless electric motor in the manner of an internal rotor.
Bei einer Anwendung für eine Servolenkung ist der Elektromotor im Bereich einer Fahrerkabine angeordnet, wobei durch den erfindungsgemäßen Rotor ein beson ders laufruhiger Motorbetrieb gewährleistet ist, da die Oberflächenmagnete und Schutzhülse rüttelfrei mittels an dem Rotorpaket gehalten sind. Dadurch wird eine Geräuschentwicklung des Elektromotors vorteilhaft und einfacher reduziert, was sich vorteilhaft auf den Benutzerkomfort des Kraftfahrzeugs überträgt. In an application for power steering, the electric motor is arranged in the area of a driver's cab, with the rotor according to the invention ensuring particularly smooth engine operation, since the surface magnets and protective sleeve are held without shaking on the rotor core. As a result, the development of noise from the electric motor is reduced in an advantageous and simple manner, which is advantageously transferred to the user comfort of the motor vehicle.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Rotor in einen teilweise ausei nandergenommenen Zustand, 1 shows a perspective view of a rotor in a partially dismantled state,
Fig. 2 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung den Rotor, Fig. 3 in Draufsicht den Rotor in einem Vormontagezustand, Fig. 4 in Perspektive einen ersten Stempel zur Herstellung des Rotors, Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine Rotorstirnseite nach einer Bearbeitung mit dem ersten Stempel gemäß Fig. 4, Fig. 6 ein Kronenwerkzeug zur Herstellung des Rotors, Fig. 7 in perspektivischen Darstellungen die Rotorstirnseite nach einer Bearbeitung mit dem Kronenwerkzeug gemäß Fig. 6, 2 in a perspective exploded view of the rotor, FIG. 3 in a plan view of the rotor in a pre-assembly state, FIG. 4 in perspective of a first punch for manufacturing the rotor, FIG figure 4, 6 shows a crown tool for manufacturing the rotor, FIG. 7 shows perspective views of the end face of the rotor after machining with the crown tool according to FIG. 6,
Fig. 8 in Perspektive einen zweiten Stempel zur Herstellung des Ro tors, Fig. 8 in perspective a second die for producing the rotor,
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung die Rotorstirnseite nach einer Bearbeitung mit dem zweiten Stempel gemäß Fig. 8, und9 shows a perspective view of the end face of the rotor after machining with the second punch according to FIG. 8, and
Fig. 10 in einer seitlichen Ansicht den Rotor. Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei chen Bezugszeichen versehen. 10 shows the rotor in a side view. Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numbers in all figures.
In der Fig. 1 ist ein Rotor 2 eines nicht näher dargestellten Elektromotors darge stellt. Der als bürstenloser Innenläufer ausgebildete Elektromotor ist hierbei bei- spielsweise Teil einer elektromotorischen Servolenkung eines Kraftfahrzeugs. Der Rotor 2 weist einen Rotorkörper 4 mit einem etwa zylindrischen Rotorpaket 6 auf, welches wellenfest mit einer Motor- oder Rotorwelle 8 gefügt ist. Die Motorwelle 8, und somit der Rotor 2, sind im Montagezustand drehbar gegenüber einem festste henden Stator des Elektromotors gelagert. Im Montagezustand ist zwischen dem Außenumfang des Rotors 2 und dem Innenumfang des Stators ist ein ringförmiger Luftspalt gebildet. In Fig. 1, a rotor 2 of an electric motor, not shown is Darge provides. The electric motor designed as a brushless internal rotor is, for example, part of an electric power steering system of a motor vehicle. The rotor 2 has a rotor body 4 with an approximately cylindrical rotor stack 6 which is joined to a motor shaft or rotor shaft 8 so that it is fixed to the shaft. The motor shaft 8, and thus the rotor 2, are rotatably mounted in the assembled state with respect to a stationary stator of the electric motor. In the assembled state, an annular air gap is formed between the outer circumference of the rotor 2 and the inner circumference of the stator.
Die Fig. 2 zeigt den Rotor 2 in einem auseinandergenommenen Zustand anhand einer Explosionsdarstellung. Wie in der Explosionsdarstellung der Fig. 2 ver- gleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist das Rotorpaket 6 in diesem Ausfüh rungsbeispiel eine gleichseitige, zehneckige Grundfläche auf. Das Rotorpaket 6 ist hierbei aus einer Anzahl von nicht näher bezeichneten Rotorblechen gebildet, welche entlang einer Axialrichtung A zu einem Blechpaket (Rotorblechpaket) ge stapelt und stanzpaketiert sind. Das Rotorpaket 6 weist hierbei eine zentrale Durchführöffnung 10 zur Aufnahme der Motorwelle 8 auf. Das Rotorpaket 6 weist weiterhin eine sich in Axialrichtung A erstreckende umfangsseitige Mantelflä che 12 auf, welche entsprechend der Grundfläche zehn gleichartige Anlageflä- chen 14 ausbildet. Die Anlageflächen 14 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. 2 shows the rotor 2 in a disassembled state using an exploded view. As can be seen comparatively clearly in the exploded view in FIG. 2, the rotor core 6 in this exemplary embodiment has an equilateral, decagonal base area. The rotor stack 6 is formed here from a number of rotor laminations, not designated in any more detail, which are stacked and punched along an axial direction A to form a laminated core (laminated rotor core). The rotor assembly 6 has a central feed-through opening 10 for receiving the motor shaft 8 . The rotor core 6 also has a circumferential surface 12 extending in the axial direction A, which has ten similar contact surfaces corresponding to the base surface. chen 14 trains. The contact surfaces 14 are provided with reference numbers in the figures merely by way of example.
Der Rotor 2 ist in dieser Ausführungsform als ein SPM-Rotor mit zehn perma- nentmagnetischen Oberflächenmagneten 16 zur Erzeugung eines magnetischen Erregerfelds ausgeführt. Die lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen Oberflächenmagneten 16 sind hierbei entlang einer Tangential- oder Azimutalrich tung T an dem Außenumfang der Mantelfläche 12 verteilt am Rotorpaket 6 ange ordnet. Die Oberflächenmagnete 16 sind als Brotlaibmagnete ausgebildet, und weisen hierbei entlang der Axialrichtung A jeweils eine etwa bortlaibförmige Quer schnittsform auf, wobei die Oberflächenmagnete 16 an einer jeweils zugeordneten Anlagefläche 14 der Mantelfläche 12 positioniert angeordnet sind. Im Montagezu stand des Rotors 2 sind die Oberflächenmagneten 16 stoffschlussfrei mittels einer Haltevorrichtung 18 an der Mantelfläche 12 des Rotorpakets 6 gehalten und/oder befestigt. In this embodiment, the rotor 2 is designed as an SPM rotor with ten permanent-magnetic surface magnets 16 for generating a magnetic excitation field. The surface magnets 16 , which are provided with reference numbers only as an example, are distributed along a tangential or azimuthal direction T on the outer circumference of the lateral surface 12 on the rotor core 6 . The surface magnets 16 are embodied as loaf magnets and each have an approximately loaf-shaped cross-sectional shape along the axial direction A, with the surface magnets 16 being positioned on a respective associated contact surface 14 of the lateral surface 12 . In the assembly state of the rotor 2, the surface magnets 16 are held and/or fastened to the lateral surface 12 of the rotor core 6 by means of a holding device 18 without a material bond.
Die Haltevorrichtung 18 weist zwei Halteringe oder Isolationsscheiben 20 auf. Wie anhand der Fig. 1 und Fig. 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich wird, sind die Hal teringe 20 im Füge- oder Montagezustand auf die gegenüberliegenden Stirnseiten 22a, 22b des Rotorpakets 6 aufgesetzt. Die Halteringe 20 weisen hierbei jeweils einen kreisringförmigen Ringkörper 24 auf. Zur Hindurchführung der Motorwelle 8 ist eine zentrale Kreisringöffnung 26 in den Ringkörper 24 eingebracht. Der ent lang einer Radialrichtung R radial innenseitige Innenumfang des Ringkörpers 24, also die Innenwandung der Kreisringöffnung 26, weist in den gezeigten Ausfüh- rungsbeispielen eine etwa sternförmige Querschnittsform oder Innenkontur auf.The holding device 18 has two holding rings or insulating discs 20 . As can be seen comparatively clearly from FIGS. 1 and 2, the retaining rings 20 are placed on the opposite end faces 22a, 22b of the rotor core 6 in the joined or assembled state. The retaining rings 20 each have an annular body 24 in the form of a circular ring. A central annular opening 26 is made in the annular body 24 for the passage of the motor shaft 8 . The inner circumference of the annular body 24 that is radially inward along a radial direction R, that is to say the inner wall of the annular opening 26, has an approximately star-shaped cross-sectional shape or inner contour in the exemplary embodiments shown.
Die sternförmige Querschnittsform der Innenwandung wird hierbei durch zehn ra dial nach innen ragende Zahnfortsätze 28 des Ringkörpers 24 gebildet. Die Zahn fortsätze 28 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. An einer dem Rotorpaket 6 jeweils zugewandten Unterseite weisen die Ring körper 24 jeweils zehn außenumfangsseitige Haltekonturen 30 und zehn innenum fangsseitige Befestigungsfortsätze 32 auf. Die Haltekonturen 30 und die Befesti gungsfortsätze 32 sind der Unterseite des Ringkörpers 24 axial emporstehend angeformt. Die Haltekonturen 30 sind hierbei gleichmäßig entlang des Außenum fangs des Ringkörpers 24 verteilt angeordnet. Die Befestigungsfortsätze 32 sind entlang des Innenumfangs verteilt angeordnet, wobei die Befestigungsfortsätze 32 insbesondere im Bereich eines jeweiligen radial innenseitigen Zahnendes der Zahnfortsätze 28 einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformt sind. The star-shaped cross-sectional shape of the inner wall is formed here by ten ra dial inwardly projecting tooth extensions 28 of the annular body 24. The tooth extensions 28 are only provided with reference numbers in the figures as an example. On an underside facing the rotor core 6, the ring bodies 24 each have ten holding contours 30 on the outer circumference and ten attachment extensions 32 on the inner circumference. The retaining contours 30 and the fastening supply extensions 32 are the underside of the ring body 24 axially upstanding molded. The retaining contours 30 are distributed evenly along the outer circumference of the ring body 24 . The attachment extensions 32 are distributed along the inner circumference, the attachment extensions 32 being integrally formed in particular in the region of a respective radially inner tooth end of the tooth extensions 28 , ie in one piece or monolithically.
Wie beispielsweise in der Darstellung der Fig. 3 erkenntlich ist, ist das Vertei lungsmaß der Haltekonturen 30 und der Befestigungsfortsätze 32 derart zueinan der angeordnet, dass entlang der Tangentialrichtung T jeweils ein Befestigungs fortsatz 30 zwischen zwei benachbarten Haltekonturen 32 angeordnet ist. As can be seen, for example, in the illustration in FIG.
Zur Reduzierung des Massenträgheitsmoments des Rotors 2 ist das Rotorpaket 6 mit zehn, das Blechpaket durchsetzenden, Aussparungen 34 versehen. Die Aus sparungen 34 sind entlang der Tangentialrichtung T gleichmäßig um die zentrale Durchführöffnung 10 herum verteilt angeordnet. Die Aussparungen 34 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. To reduce the mass moment of inertia of the rotor 2, the rotor core 6 is provided with ten recesses 34 passing through the laminated core. From savings 34 are arranged along the tangential direction T evenly distributed around the central through-opening 10 around. The recesses 34 are provided with reference numbers in the figures merely as an example.
Wie insbesondere in der Fig. 3 ersichtlich ist, weisen die Aussparungen 34 entlang der Axialrichtung A eine etwa tropfenförmige Querschnittsform auf. Im Montage zustand greifen hierbei die Befestigungsfortsätze 32 des Ringkörpers 24 in die Aussparungen 34 ein. Die Tropfenform der Aussparungen 34 wirkt hierbei nach Art einer Zentrierhilfe bei einem Fügen der Halteringe 20 mit dem Rotorpaket 6. Dies bedeutet, dass der Haltering 20 mittels der Befestigungsfortsätze 32 zumin dest abschnittsweise axial in das Rotorpaket 6 eingreift. As can be seen in particular in FIG. 3 , the recesses 34 have an approximately teardrop-shaped cross-section along the axial direction A. In the assembled state, the attachment projections 32 of the annular body 24 engage in the recesses 34 . The teardrop shape of the recesses 34 acts like a centering aid when the retaining rings 20 are joined to the rotor core 6. This means that the retaining ring 20 engages axially in the rotor core 6 at least in sections by means of the attachment extensions 32.
Die entlang der Radialrichtung R radial außenseitig angeordneten Haltekontu ren 30 weisen entlang der Axialrichtung A eine etwa trapezförmige Querschnitts form auf. Die Grundseiten der Querschnittsform sind hierbei entlang der Tangenti alrichtung T orientiert. Die radial innenseitige Grundseite weist hierbei im Vergleich zu der radial außenseitigen Grundseite eine kürzere Abmessung auf. Die zwi schen den Grundseiten verlaufenden Schenkelseiten verlaufen hierbei schräg zur Tangentialrichtung T und schräg zur Radialrichtung R. Wie insbesondere in der Fig. 3 ersichtlich ist, ist das Verteilungsmaß der Haltekon turen 30 derart angeordnet, dass die Haltekonturen 30 in den Eckbereichen des zehneckigen Rotorpakets 6 angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Halte konturen 30 in den Eckbereichen zwischen zwei benachbarten Anlageflächen 14 angeordnet. Die Aussparungen 34 sind hierbei entlang der Radialrichtung R etwa mittig zu den jeweiligen Anlageflächen 12 orientiert. The holding contours 30 arranged radially on the outside along the radial direction R have an approximately trapezoidal cross-sectional shape along the axial direction A. The bases of the cross-sectional shape are oriented along the tangential direction T. In this case, the radially inner base side has a shorter dimension in comparison to the radially outer base side. The leg sides running between the base sides run obliquely to the tangential direction T and obliquely to the radial direction R. As can be seen, in particular, in FIG. In other words, the holding contours 30 are arranged in the corner areas between two adjacent contact surfaces 14 . In this case, the cutouts 34 are oriented approximately in the middle of the respective contact surfaces 12 along the radial direction R.
Wie in der Draufsicht der Fig. 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist somit für jeden Oberflächenmagneten 16 eine etwa dreipunktartige Befestigung mittels des Halterings 20 realisiert. Hierbei liegen die Schenkelseiten der Haltekonturen 30 derart an der radial außenseitigen Kontur der Oberflächenmagneten 16 an, dass die Oberflächenmagneten 16 in diesen Anlagebereichen zumindest abschnittswei se tangential und radial eingefasst sind. Dies bedeutet, dass die Oberflächenmag neten 16 mittels der Haltekonturen 30 formschlüssig entlang der Tangentialrich tung T und der Radialrichtung R gehalten sind, wobei durch den Eingriff der Befes tigungsfortsätze 32 in den Aussparungen 34 ein Verdrehschutz bzw. eine Ver drehsicherung der Oberflächenmagnete 16 an der Mantelfläche 12 realisiert ist.As can be seen comparatively clearly in the top view of FIG. The sides of the limbs of the holding contours 30 bear against the radially outer contour of the surface magnets 16 in such a way that the surface magnets 16 are enclosed tangentially and radially in these contact areas, at least in sections. This means that the surface magnets 16 are held in a form-fitting manner along the tangential direction T and the radial direction R by means of the holding contours 30, with the engagement of the fastening extensions 32 in the recesses 34 preventing the surface magnets 16 from rotating or preventing them from rotating on the lateral surface 12 is realized.
Die Oberflächenmagneten 16 sind hierbei an den Stirnseiten 22a, 22b des Rotor pakets 6 entlang der Radialrichtung R zumindest abschnittsweise von den Ring körpern 24 der Halteringe 20 überdeckt. Somit sind die Oberflächenmagnete 16 entlang der Axialrichtung A formschlüssig zwischen den Halteringen 20 eingefasst. The surface magnets 16 are here on the end faces 22 a, 22 b of the rotor packet 6 along the radial direction R at least partially covered by the ring bodies 24 of the retaining rings 20 . Thus, the surface magnets 16 are framed in a form-fitting manner along the axial direction A between the retaining rings 20 .
Zum Schleuderschutz der Oberflächenmagnete 16 ist eine manschettenartige Schutzhülse 36 auf den Außenumfang des Rotorkörpers 4 aufgesetzt. Die Schutzhülse 36 ist vorzugsweise aus einem Stahl, insbesondere einem Edelstahl, hergestellt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Schutzhülse 36 insbeson dere um eine Edelstahlhülse. To protect the surface magnets 16 from being thrown, a sleeve-like protective sleeve 36 is placed on the outer circumference of the rotor body 4 . The protective sleeve 36 is preferably made of steel, in particular stainless steel. In other words, the protective sleeve 36 is in particular a stainless steel sleeve.
Nachfolgend ist anhand der Figuren 3 bis 10 ein Verfahren zur Herstellung des Rotors 2, insbesondere zur Befestigung der Schutzhülse 36 am Rotorkörper 4, mittels einer nicht näher gezeigten Vorrichtung näher erläutert. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Rotorkörper 4 in die Schutzhülse 36 eingesetzt. Hierzu weist die Schutzhülse 36 an der dem Rotorkörper 4 zugewand ten Stirnseite beispielsweise eine radial aufgeweitete Fase 38 (Fig. 1) als Einführ hilfe auf. Die Fase 38 weist hierbei ein in den Luftspalt ragendes radiales Über- maß auf, so dass der Rotorkörper 4 trichterartig in die Schutzhülse 36 eingesetzt oder eingeführt werden kann. A method for manufacturing the rotor 2, in particular for attaching the protective sleeve 36 to the rotor body 4, by means of a device that is not shown in detail is explained in more detail below with reference to FIGS. In a first method step, the rotor body 4 is inserted into the protective sleeve 36 . For this purpose, the protective sleeve 36 on the end face facing the rotor body 4 has, for example, a radially widened chamfer 38 (FIG. 1) as an insertion aid. The chamfer 38 here has a radial oversize protruding into the air gap, so that the rotor body 4 can be inserted or introduced into the protective sleeve 36 like a funnel.
Wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich, weisen die Oberflächenmagnete 16 zum Außenumfang eine konvexe Wölbung 40 auf. Die Wölbungen 40 der Oberflä- chenmagnete 16 stehen hierbei dem Außenumfang des Ringkörpers 24 radial über. Mit anderen Worten bilden die Wölbungen 40 der Oberflächenmagnete 16 die radial äußersten Punkte des Rotorkörpers 4. Aufgrund der Wölbungen 40 der Oberflächenmagnete 16 weist der Außenumfang des Rotorkörpers 4 somit keine kreisrunde (Außen-)Form oder (Außen-)Kontur auf. Die Schutzhülse 36 weist hier- bei im Wesentlichen eine kreisrunde Querschnittsform auf, welche an den Schei telpunkten der Wölbungen 40 innenumfangsseitig anliegt. Dadurch sind zwischen der Schutzhülse 36 und den Flanken von jeweils zwei tangential benachbarten Oberflächenmagnete 16 zehn umfangsseitig verteilte Bereiche 42 oder Freiräume als lichte Abstände zwischen dem Außenumfang des Rotorkörpers 4 und dem In- nenumfang der Schutzhülse 36 ausgebildet. As can be seen in particular in FIG. 3, the surface magnets 16 have a convex curvature 40 on the outer circumference. The bulges 40 of the surface magnets 16 protrude radially from the outer circumference of the annular body 24 . In other words, the bulges 40 of the surface magnets 16 form the radially outermost points of the rotor body 4. Due to the bulges 40 of the surface magnets 16, the outer circumference of the rotor body 4 therefore has no circular (outer) shape or (outer) contour. In this case, the protective sleeve 36 essentially has a circular cross-sectional shape, which bears on the inner circumference at the crests of the bulges 40 . As a result, between the protective sleeve 36 and the flanks of two tangentially adjacent surface magnets 16 in each case, ten circumferentially distributed areas 42 or free spaces are formed as clearances between the outer circumference of the rotor body 4 and the inner circumference of the protective sleeve 36 .
Nach dem Einsetzen des Rotorpakets 4 in die Schutzhülse 36 wird die Fase 38 mittels eines in Fig. 4 gezeigten (ersten) Stempels 43 radial einwärtsgebogen oder gerichtet (Fig. 5). Dies bedeutet, dass der Stempel 43 das in den Luftspalt ragen- de Übermaß der Schutzhülse 36 radial einwärtsbiegt. Hierzu weist der etwa zylind rische Stempel 43 stirnseitig eine kreisförmige Vertiefung mit fasenartig geneigten Seitenwänden auf. Beim Absenken des Stempels 43 wird durch die geneigten Sei tenwände die Fase 38 der Schutzhülse 36 an den Außenumfang des Rotorpakets 4 angepresst. After the rotor core 4 has been inserted into the protective sleeve 36, the chamfer 38 is bent or straightened radially inwards by means of a (first) stamp 43 shown in FIG. 4 (FIG. 5). This means that the punch 43 bends the oversize of the protective sleeve 36 radially inwards, which protrudes into the air gap. For this purpose, the approximately cylindrical die 43 has a circular indentation with chamfer-like inclined side walls on the end face. When the plunger 43 is lowered, the chamfer 38 of the protective sleeve 36 is pressed against the outer circumference of the rotor core 4 by the inclined side walls.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein stirnseitiger Bördelkragen (Bördel rand) 44 der Schutzhülse 36 umgeformt. Der Bördelkragen 44 ist hierbei ein stirn seitiger axialer Abschnitt der Schutzhülse 36, welcher beispielweise die gerichtete Fase 38 mit umfasst. Der nicht-um geformte Bördelkragen 44 steht hierbei dem einsitzenden Rotorkörper 4 zumindest teilweise axial empor. In den Darstellungen der Figuren 5, 7 und 9 weist der (nicht-umgeformte) Bördelkragen 44 beispiels weise einen axialen Überstand von weniger als 15 mm (Millimeter), insbesondere weniger als 10 mm, beispielsweise etwa 5 mm, auf. In a next method step, a front flanged collar (flared edge) 44 of the protective sleeve 36 is reshaped. The flanged collar 44 is in this case an end-side axial section of the protective sleeve 36, which, for example, the directed Chamfer 38 includes. The flanged collar 44 which is not shaped around it protrudes at least partially axially from the seated rotor body 4 . In the representations of FIGS. 5, 7 and 9, the (non-formed) flanged collar 44 has, for example, an axial overhang of less than 15 mm (millimeters), in particular less than 10 mm, for example approximately 5 mm.
Der Bördelkragen 44 wird nach einem Einsetzen des Rotorkörpers 4 in die Schutzhülse 36 form- und/oder kraftschlüssig in die radial eingezogenen Bereiche 42 zwischen den Wölbungen 40 hinein umgeformt, verstemmt oder gebördelt.After the rotor body 4 has been inserted into the protective sleeve 36 , the flanged collar 44 is shaped, caulked or flanged into the radially constricted areas 42 between the bulges 40 in a positive and/or non-positive manner.
Dies bedeutet, dass die Montagekräfte zum Fügen der Schutzhülse 36 mit dem Rotorkörper 4 gezielt in die Zwischenbereiche eingebracht werden. Mit anderen Worten werden die zwischen den Flanken der Wölbungen 40 gebildeten Freiräu me oder Freiflächen als Angriffspunkte für ein Umformwerkzeug genutzt. Dies be deutet, dass die Fläche der Schutzhülse 36 in den Bereichen 42 als lokale Ver- stemmflächen radial nach innen verformt oder gebördelt wird. This means that the assembly forces for joining the protective sleeve 36 to the rotor body 4 are specifically introduced into the intermediate areas. In other words, the free spaces or free spaces formed between the flanks of the bulges 40 are used as points of attack for a forming tool. This means that the surface of the protective sleeve 36 is deformed or flanged radially inward in the areas 42 as local caulking surfaces.
Zur Umformung des Bördelkragens 44 weist die Vorrichtung ein Kronenwerk zeug 46 als Umformstempel auf. Das in der Fig. 6 einzeln dargestellte Kronen werkzeug 46 der Vorrichtung weist einen zylindrischen Werkzeugkörper 48 mit einem stirnseitigen, dem Rotor 2 zugewandten, Kronenkranz 50 und einer zentra len Aussparung 52 für einen nicht näher gezeigten Fortsatz auf. For forming the flanged collar 44, the device has a crown tool 46 as a forming die. 6 crowns tool 46 of the device has a cylindrical tool body 48 with an end face, the rotor 2 facing crown ring 50 and a zentra len recess 52 for an extension not shown in detail.
Der bolzen- oder zylinderförmige Fortsatz ist beispielsweise als ein Stift oder Zap fen in die Aussparung 52 eingesteckt. Alternativ kann der Fortsatz auch einstückig an den Werkzeugkörper 48 angeformt sein. Der Durchmesser des Fortsatzes ist hierbei geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Durchführöffnung 10. The bolt-shaped or cylindrical extension is inserted into the recess 52, for example, as a pin or Zap fen. Alternatively, the extension can also be integrally formed on the tool body 48 . The diameter of the extension is slightly smaller than the inner diameter of the through-opening 10.
Der Kronenkranz 50 weist zehn umfangsseitig verteilt angeordnete Kronen- oder Zinnenfortsätze 54 auf. Die Zinnenfortsätze 54 weisen jeweils eine radial nach innen gerichtete Umformnase 56 auf. Die Umformnase 56 weist eine axial geneig te Rampe als Umformkontur für den Bördelkragen 44 auf. Zur Umformung wird das Kronenwerkzeug 46 nach Art eines Stempels in Richtung der Stirnseite 22a von oben den mit der Schutzhülse 36 bestückten Rotorkörper 4 abgesenkt. Hierbei greift der Fortsatz in die Durchführöffnung 10 ein, so dass der Rotorkörper 4 und das Kronenwerkzeug 46 zueinander axial fluchtend zentriert und ausgerichtet werden. Beim Absenken des Kronenwerkzeugs 46 wird der Bör delkragen 44 mittels der Umformnasen 56 in die Bereiche 42 hinein umgeformt, verstemmt, oder gebördelt. The crown ring 50 has ten crown or pinnacle extensions 54 distributed around the circumference. The pinnacle extensions 54 each have a deforming nose 56 directed radially inwards. The forming nose 56 has an axially inclined ramp as a forming contour for the flanged collar 44 . For forming, the crown tool 46 is lowered from above the rotor body 4 fitted with the protective sleeve 36 in the manner of a punch in the direction of the end face 22a. Here, the extension engages in the through-opening 10, so that the rotor body 4 and the crown tool 46 are centered and aligned axially with one another. When the crown tool 46 is lowered, the flange collar 44 is formed, caulked, or flanged into the areas 42 by means of the forming lugs 56 .
Durch das Kronenwerkzeug 46 wird der obere Rand des Bördelkragens 44 in den Bereichen 42 radial nach innen gebördelt, so dass der Haltering 20 - und somit der Rotorkörper 4 - in den Bereichen 42 zumindest abschnittsweise axial von dem Bördelkragen 44 Übergriffen ist. The upper edge of the flanged collar 44 is flanged radially inward in the regions 42 by the crown tool 46, so that the retaining ring 20—and thus the rotor body 4—in the regions 42 is at least partially overlapped axially by the flanged collar 44.
Die Fig. 7 zeigt einen Blick auf die Stirnseite des Rotors 2 nach dem Umformpro- zess mittels des Kronenwerkzeugs 46. Wie in der Fig. 6 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist das Material der Schutzhülse 36 durch die Umformung im Be reich der Wölbungen 40 weggedrückt oder abgehoben. Mit anderen Worten bildet sich durch das Umformen in den Bereichen 42 ein lichter Abstand 58 im dazwi schenliegenden Bereich der Wölbungen 40 aus. Dadurch ist die Schutzhülse 36 im Bereich der Wölbungen 40 beziehungsweise im Bereich der Abstände 58 radial in den späteren Luftspalt zwischen Rotor 2 und Stator verformt. 7 shows a view of the end face of the rotor 2 after the forming process using the crown tool 46. As can be seen comparatively clearly in FIG or aloof. In other words, as a result of the forming in the areas 42, a clearance 58 is formed in the area of the bulges 40 between them. As a result, the protective sleeve 36 is radially deformed in the area of the bulges 40 or in the area of the distances 58 into the future air gap between the rotor 2 and the stator.
Zur Reduzierung der Abstände 58 wird der Bördelkragen 44 daher in einem dritten Verfahrensschritt mittels eines in Fig. 8 gezeigten (zweiten) Stempels 59 axial und radial an den Rotorkörper 4 beziehungsweise den Haltering 20 angepresst. Der Stempel 59 ist hierbei ähnlich zum Stempel 43 ausgeführt, wobei die zentrale Ver tiefung des Stempels 59 tiefer als die des Stempels 43 ausgeführt ist. Beispiels weise ist der Durchmesser der Vertiefung bei dem Stempel 43 größer als bei dem Stempel 59. Die Stempel 43 und 59 weisen beispielsweise auch Aussparungen 52 für einen beim Absenken in die Durchführöffnung 10 eingreifenden Fortsatz auf. Die Fig. 9 und Fig. 10 zeigen den Rotor 2 im Fügezustand nach dem dritten Ver fahrensschritt. Durch den (zweiten) Stempel 43 wird das Material der Schutzhülse 36 im Bereich des Bördelkragens 44 von außen an den Rotorkörper 4 angepresst, so dass die Abstände 58 im Wesentlichen auf null umgeformt werden. Mit anderen Worten wird die Schutzhülse 36 beziehungsweise der Bördelkragen 44 außenumfangssei- tig an die Wölbungen 40 angeschmiegt. Die Schutzhülse 36 umgreift im Bereich des Bördelkragens 44 somit die Außenkontur des Rotorkörpers 4 in einer radial und tangential formschlüssigen Art und Weise. In order to reduce the distances 58, the flanged collar 44 is therefore pressed axially and radially onto the rotor body 4 or the retaining ring 20 in a third method step by means of a (second) punch 59 shown in FIG. The ram 59 is designed similarly to the ram 43, the central depression of the ram 59 being deeper than that of the ram 43. For example, the diameter of the indentation is larger in stamp 43 than in stamp 59. Stamps 43 and 59 also have recesses 52, for example, for an extension that engages in through-opening 10 when lowered. 9 and 10 show the rotor 2 in the assembled state after the third process step. The material of the protective sleeve 36 in the area of the flanged collar 44 is pressed from the outside onto the rotor body 4 by the (second) stamp 43, so that the distances 58 are essentially formed to zero. In other words, the protective sleeve 36 or the flanged collar 44 is nestled against the bulges 40 on the outer circumference. The protective sleeve 36 thus encompasses the outer contour of the rotor body 4 in the area of the flanged collar 44 in a radially and tangentially form-fitting manner.
Verfahrensgemäß wird somit der Raum zwischen den Oberflächenmagneten 16 zur gezielten Einleitung der Montagekräfte genutzt. Da der Haltering 20 radial et was kleiner als der Außenumfang des Rotorkörpers 4 ist, und an dieser Stelle kein Oberflächenmagnet 16 in axialer Richtung liegt, wird das Material der Schutzhül se 36 im Zuge der Umformung mit dem Kronenwerkzeug 46 sowohl radial als auch axial in die freien Bereiche 42 verdrängt, was zu einem geringeren Bulken des Materials in radialer Richtung führt. Insbesondere wird das Material hierbei axial nach unten, also in Richtung der Stirnseite 22b, in den freien Bereich ver drängt, wodurch ein radiales Bulken des Materials reduziert wird. Das aufbulkende Material stellt in diesen Bereichen 42 keine Beeinträchtigung des Elektromotors beziehungsweise des Luftspaltes dar, da der Abstand zum Stator hin in diesen Bereichen 42 wesentlich größer als im Bereich der Wölbungen 40 ist. Verfahrens gemäß wird somit ein radiales Aufbulken der Schutzhülse 36 gezielt lediglich in den Bereichen 42 bewirkt oder in Kauf genommen, an welchen der radiale Ab stand zum Stator größer ist. Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbe sondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungs- beispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. So ist das Kronenwerkzeug 46 beispielsweise auch für sich allein erfinderisch und stellt somit eine eigene Erfindung dar. According to the method, the space between the surface magnets 16 is thus used for the targeted introduction of the assembly forces. Since the retaining ring 20 is radially somewhat smaller than the outer circumference of the rotor body 4, and there is no surface magnet 16 in the axial direction at this point, the material of the protective sleeve 36 is deformed both radially and axially in the course of forming with the crown tool 46 free areas 42 displaced, resulting in less bulking of the material in the radial direction. In particular, the material is pushed axially downwards, that is to say in the direction of the end face 22b, into the free area, as a result of which radial bulking of the material is reduced. The bulging material in these areas 42 does not impair the electric motor or the air gap, since the distance from the stator in these areas 42 is significantly greater than in the area of the bulges 40 . According to the method, a radial bulking of the protective sleeve 36 is thus deliberately effected or accepted only in the areas 42 in which the radial distance from the stator is greater. The claimed invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art within the scope of the disclosed claims without departing from the subject matter of the claimed invention. In particular, all of the individual features described in connection with the various exemplary embodiments can also be combined in other ways within the scope of the disclosed claims, without departing from the subject matter of the claimed invention. The crown tool 46, for example, is also inventive on its own and thus represents an invention in its own right.
Bezugszeichenliste Reference List
2 Rotor 2 rotors
4 Rotorkörper4 rotor body
Rotorpaket rotor package
8 Motorwelle 10 Durchführöffnung 12 Mantelfläche 14 Anlagefläche 16 Oberflächenmagnet 18 Haltevorrichtung 20 Haltering 8 Motor shaft 10 Through opening 12 Lateral surface 14 Contact surface 16 Surface magnet 18 Holding device 20 Retaining ring
22a, 22b Stirnseite 24 Ringkörper 26 Kreisringöffnung22a, 22b end face 24 ring body 26 circular ring opening
28 Zahnfortsatz 30 Haltekontur 32 Befestigungsfortsatz 34 Aussparung 36 Schutzhülse 38 Fase 40 Wölbung 28 tooth process 30 retaining contour 32 attachment extension 34 recess 36 protective sleeve 38 chamfer 40 curvature
42 Bereich 42 area
43 Stempel 44 Bördelkragen 43 stamp 44 flared collar
46 Kronenwerkzeug46 crown tool
48 Werkzeugkörper48 tool bodies
50 Kronenkranz 50 crown wreath
52 Aussparung 54 Zinnenfortsatz 52 recess 54 pinnacle extension
56 Umformnase 56 forming nose
58 Abstand 58 distance
59 Stempel A Axialrichtung 59 stamps A axial direction
R Radialrichtung R radial direction
T Tangentialrichtung T tangential direction

Claims

Ansprüche Expectations
1. Rotor (2) für einen Elektromotor, aufweisend 1. Rotor (2) for an electric motor, having
- einen Rotorkörper (4) mit einem zylindrischen Rotorpaket (6) und mit einer Anzahl von Oberflächenmagneten (16), welche an einer Mantelfläche (12) des Rotorpakets (6) als Rotorpole verteilt angeordnet sind, und welche ei ne bortlaibförmige Querschnittsform mit einer zum Außenumfang orientier ten konvexen Wölbung (40) aufweisen, und - a rotor body (4) with a cylindrical rotor stack (6) and with a number of surface magnets (16) which are distributed on a lateral surface (12) of the rotor stack (6) as rotor poles and which have a cross-sectional shape in the form of a loaf of bread with a Having a convex curvature (40) orientated on the outer circumference, and
- eine manschettenartige Schutzhülse (36), welche auf den Außenumfang des Rotorkörpers (4) aufgesetzt ist, - a sleeve-like protective sleeve (36) which is placed on the outer circumference of the rotor body (4),
- wobei die Schutzhülse (36) zumindest an einer Stirnseite einen Bördelkra gen (44) aufweist, welcher form- und/oder kraftschlüssig in die radial ein- gezogenen Bereiche (42) zwischen den Wölbungen (40) von tangential benachbarten Oberflächenmagneten (16) hinein umgeformt ist. - wherein the protective sleeve (36) has a flared collar (44) at least on one end face, which fits positively and/or non-positively into the radially drawn-in areas (42) between the bulges (40) of tangentially adjacent surface magnets (16). is reshaped.
2. Rotor (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (4) eine stirnseitig auf das Rotorpaket (6) aufgesetzte Haltevorrichtung (18) zur stoffschlussfreien Befestigung und/oder Halterung der Oberflächenmagnete (16) an der Mantelfläche (12) des Rotorpakets (6) aufweist, wobei die Wölbungen (40) der Oberflächenmagnete (16) dem Au ßenumfang der Haltevorrichtung (18) radial überstehen. 2. Rotor (2) according to claim 1, characterized in that the rotor body (4) has a holding device (18) placed on the end face of the rotor core (6) for the non-bonding attachment and/or holding of the surface magnets (16) on the lateral surface (12) of the rotor core (6), the bulges (40) of the surface magnets (16) projecting radially over the outer circumference of the holding device (18).
3. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (2) nach Anspruch 1 oder 2, 3. A method for producing a rotor (2) according to claim 1 or 2,
- wobei ein Rotorkörper (4) mit einem zylindrischen Rotorpaket (6) und mit einer Anzahl von Oberflächenmagneten (16), welche an einer Mantelflä che (12) des Rotorpakets (6) als Rotorpole verteilt angeordnet sind, und welche eine bortlaibförmige Querschnittsform mit einer zum Außenumfang orientierten konvexen Wölbung (40) aufweisen, und eine manschettenarti ge Schutzhülse (36) zur Aufnahme des Rotorkörpers (4) bereitgestellt werden, - wherein a rotor body (4) with a cylindrical rotor stack (6) and with a number of surface magnets (16), which are distributed on a surface area (12) of the rotor stack (6) as rotor poles, and which have a loaf-shaped cross-sectional shape with a have a convex curvature (40) oriented towards the outer circumference, and a sleeve-like protective sleeve (36) for receiving the rotor body (4) are provided,
- wobei der Rotorkörper (4) in die Schutzhülse (36) eingesetzt wird, und - wobei ein stirnseitiger Bördelkragen (44) der Schutzhülse (36) mittels ei nes Kronenwerkzeugs (46) form- und/oder kraftschlüssig in die radial ein- gezogenen Bereiche (42) zwischen den Wölbungen (40) von tangential benachbarten Oberflächenmagneten (16) hinein umgeformt wird. - wherein the rotor body (4) is inserted into the protective sleeve (36), and - wherein a front flanged collar (44) of the protective sleeve (36) is positively and/or non-positively fitted into the radially constricted areas (42) between the bulges (40) of tangentially adjacent surface magnets (16) by means of a crown tool (46). is reshaped.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schutzhülse (36) eine stirnseitig radial aufgeweitete Fase (38) als Einführhilfe für den Rotorkörper (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet dass der Rotorkörper (4) über die Fase (38) in die Schutzhülse (36) einge- führt wird, und wobei die Fase (38) vor der Umformung des Bördelkragens4. The method according to claim 3, wherein the protective sleeve (36) has a radially widened chamfer (38) on the front side as an insertion aid for the rotor body (4), characterized in that the rotor body (4) via the chamfer (38) into the protective sleeve (36 ) is introduced, and the chamfer (38) before the forming of the flanged collar
(44) mittels eines ersten Stempels (43) radial einwärtsgebogen wird. (44) is bent radially inwards by means of a first punch (43).
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bördelkragen (44) im Anschluss an dessen Umformung mittels ei nes zweiten Stempels (59) außenumfangsseitig an den Rotorkörper (4) an gepresst wird. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the flanged collar (44) is pressed after its deformation by means of a second stamp (59) on the outer circumference of the rotor body (4).
6. Vorrichtung zur Fierstellung eines Rotors (2) nach Anspruch 1 oder 2, auf- weisend ein Kronenwerkzeug (46), welches dazu vorgesehen und eingerich tet ist einen Bördelkragen (44) einer Schutzhülse (36) form- und/oder kraft schlüssig in radial eingezogene Bereiche (42) zwischen Wölbungen (40) von tangential benachbarten Oberflächenmagneten (16) eines Rotorkörpers (4) hinein umzuformen. 6. Device for fixing a rotor (2) according to claim 1 or 2, comprising a crown tool (46) which is provided and set up for this purpose in a flanged collar (44) of a protective sleeve (36) in a positive and/or non-positive manner to reshape radially constricted areas (42) between bulges (40) of tangentially adjacent surface magnets (16) of a rotor body (4).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kronenwerkzeug (46) einen zylindrischen Werkzeugkörper (48) mit einem stirnseitigen Kronenkranz (50) zur Umformung des Bördelkragens (44), und mit einem zylindrischen Fortsatz (52) aufweist, wobei der Fortsatz7. The device according to claim 6, characterized in that the crown tool (46) has a cylindrical tool body (48) with a front crown rim (50) for forming the flanged collar (44), and with a cylindrical extension (52), the extension
(52) im Zuge der Umformung in eine Durchführöffnung (10) des Rotorkörpers (4) eingreift. (52) engages in a feed-through opening (10) of the rotor body (4) in the course of the reshaping.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kronenkranz (50) eine Anzahl von axial emporstehenden Zinnen fortsätzen (54) aufweist, welche tangential verteilt entlang des Werkzeugkör- perumfangs angeordnet sind. 8. Device according to claim 7, characterized in that the crown rim (50) has a number of axially upstanding pinnacle extensions (54) which are arranged tangentially distributed along the tool body perimeter.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zinnenfortsatz (54) eine radial nach innen gerichtete Umformnase (56) aufweist. 9. The device according to claim 8, characterized in that each pinnacle extension (54) has a radially inwardly directed deforming nose (56).
10. Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Rotor (2) nach An spruch 1 oder 2. 10. Electric motor for a motor vehicle, having a rotor (2) according to claim 1 or 2.
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