WO2002043221A1 - Rotorläufer für eine elektrische maschine - Google Patents

Rotorläufer für eine elektrische maschine Download PDF

Info

Publication number
WO2002043221A1
WO2002043221A1 PCT/DE2001/004361 DE0104361W WO0243221A1 WO 2002043221 A1 WO2002043221 A1 WO 2002043221A1 DE 0104361 W DE0104361 W DE 0104361W WO 0243221 A1 WO0243221 A1 WO 0243221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
permanent magnets
ring
holding elements
magnets
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/004361
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Reutlinger
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP01997881A priority Critical patent/EP1354393A1/de
Publication of WO2002043221A1 publication Critical patent/WO2002043221A1/de

Links

Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a rotor rotor for an electrical machine with the features specified in the preamble of claim 1.
  • the invention basically relates to the field of permanently excited electrical machines, in which the magnets are often located in the rotating or moving machine part.
  • These are, in particular, permanently excited synchronous machines, which also include permanently excited machines fed by inverters.
  • the fastening of the magnets in the rotor is a particular problem, since generally high forces, in particular ⁇ the centrifugal forces in the rotating machine parts, have to be mastered.
  • buried magnets which in the rotor package are understood to be magnets inserted into recesses specially provided for this purpose.
  • the magnets are held between them by narrow bars.
  • these holding bars produce a magnetic short circuit and must therefore be magnetically saturated.
  • the magnetic flux through the holding bars does not reach the air gap and must also be supplied by the magnets. If the retaining webs are now chosen to be very narrow in order to achieve a low leakage flux and thus small magnetic losses, the construction as such is mechanically weakened.
  • a generic rotor rotor is now known from FR 20 18 172.
  • a rotor ring is provided there, on the outer circumferential surface of which permanent magnets are attached distributed over the circumference. These permanent magnets are glued on their radially inward-facing side to the outer circumferential surface of the rotor ring. Furthermore, an adhesive is provided on the axially facing sides of the permanent magnets, each with side flanges of the rotor that axially delimit the rotor ring. Finally, an annular bandage is wound around the permanent magnets on their radially outward-facing sides in order to stabilize the permanent magnets. In this prior art, these magnets are made of sensitive ceramic material.
  • the rotor rotor known from the prior art is obviously suitable for high loads, since high strength is achieved.
  • these bandages is however now to note that they are usually made of a non-magnetic material in order to avoid a magnetic short circuit and the associated flow losses through the bandage. In practice, steel, glass fiber and carbon fiber materials are used as the bandage material.
  • the object of the invention is to design a rotor rotor for electrical machines in such a way that the fixing of the permanent magnets is improved while avoiding magnetic effects which reduce efficiency.
  • the specified ring device for securing the permanent magnets against the centrifugal forces has special holding elements for the permanent magnets which flank the rotor ring and the permanent magnets on their side surfaces pointing in the direction of the axis of rotation.
  • the holding elements are fixed to the rotor ring and connected to the permanent magnets in such a way that they are acted upon when the rotor rotor rotates in the radial direction.
  • the radial force transmission present in the subject matter of the invention leads to considerably smaller tensile forces in the holding elements.
  • the magnets are fastened with structural elements which are designed for significantly lower loads ,
  • the holding elements can thus be made thinner and consequently less expensive to produce.
  • the rotor rotor has good mechanical strength against centrifugal forces.
  • in the area of the air gap there are no or only thin structural parts, so that - unlike the bandages according to the prior art - the efficiency of the machine is improved.
  • FIG. 1 shows an axial section through a rotor rotor consisting of several units in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a development of a ring device securing the magnets with holding elements of one of the units of the rotor rotor according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a side view of the ring device according to FIG. 2 in the fixing position
  • 4 shows a partial, enlarged axial section of the rotor rotor according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of a rotor rotor unit in an intermediate production step
  • FIG. 6 shows a perspective illustration of the rotor rotor unit according to FIG. 5 in a subsequent intermediate production step
  • FIG. 7 shows an exploded perspective view of a rotor rotor unit in a further embodiment
  • Fig. 8 - 10 enlarged partial axial sections through rotor rotor units in further different embodiments.
  • a rotor 1 of an electrical machine consists of three identically constructed rotor rotor units 2. Each of these units 2 has a rotor ring 3, which in a known manner is composed of laminations 4 stacked on top of one another in the direction of the axis of rotation A. Permanent magnets 6 are stuck together on the outer circumferential surface 5 of the rotor ring 3 in the circumferential direction U and distributed over the circumference. To additionally fix the permanent magnets 6 and in particular to absorb the centrifugal forces acting in the radial direction during the rotation of the rotor 1, a ring device R is placed from the outside over the rotor ring 3 with the permanent magnets 6, the development of which is shown in FIG. 2.
  • this ring device R has a carrier part 7, which can be designed as an open or (as shown in FIG. 3) closed ring.
  • a carrier part 7 which can be designed as an open or (as shown in FIG. 3) closed ring.
  • tab-shaped retaining lugs 9 are integrally formed, which in the assembly position shown in FIGS , The side surfaces 10, 11 and the inner sides of the holding lugs 9 are glued to one another in a manner not shown, so that an intimate connection between permanent magnet 6 and rotor ring 3 is achieved.
  • the three rotor rotor units 2 are stacked one on top of the other in alignment in the axial direction, on both sides they are closed off with ring-shaped end plates 12 corresponding in outer and inner diameter approximately to the corresponding diameter dimensions of the rotor 1 and packaged by means of clamping bolts 13.
  • the latter pass through the holding lugs 9 of the ring device R and the metal plates 4 of the rotor rings 3 each through openings 14 that are aligned with one another.
  • longer barrel designs can also be realized with short axial dimensions of the permanent magnets 6. Nevertheless, the advantages of the short axial length of the permanent magnets 6 are retained, namely that the resulting bending forces are kept within limits when the rotor 1 rotates. These bending forces occur due to the essentially lateral mounting of the permanent magnets 6.
  • the structure and assembly of a rotor rotor unit 2 can be briefly recapitulated.
  • the rotor ring 3 with the large number of permanent magnets 6 glued on can be seen in FIG. 5.
  • the ring device R is then placed over it. If an open ring is used, the holding lugs 9 can already be configured as cranked. If a closed ring-shaped carrier part 7 is used, the holding lugs 9 are to be carried out in the pre-assembled state in one plane with the carrier part 7, so that this can be pushed onto the rotor ring 3 and the holding lugs 9 can then be bent inwards.
  • these can be welded to the side surface 10 of the rotor ring 3 in addition to or in addition to the aforementioned gluing, also by means of laser welding points. Furthermore, the after internally placed, overlapping ends 15 of two opposing holding tabs 9 are welded together.
  • the ring device R is composed of a plurality of ring components 21, each extending over part of the circumference, which are each formed from retaining plates bent in a U-shaped cross section.
  • the U-base forms the support part 7 'seated on the outer sides 17 of the permanent magnets 6, and the U-legs each form the holding tabs 9'. The latter are in turn laser-welded to the side surfaces 10 of the rotor ring 3.
  • three rotor rotor units 30 are again provided, which are packaged in a suitable manner.
  • the ring devices R are, however, formed by simple ring disks 31 flanking the side surfaces 10, 11 of the rotor ring 3 and permanent magnets 6, which are firmly connected to the rotor ring 3 and permanent magnets 6 by corresponding adhesive bonds (not shown).
  • This relatively simple construction can be sufficient for limited rotational speeds, in particular since the bonds on the side surfaces 11 of the permanent magnets 6 are primarily subjected to thrust, which is more favorable for bonds than pure tensile stresses.
  • three rotor rotor units 40 are again provided, which correspond in principle to the embodiment according to FIG.
  • annular disk 41 is provided on its radially outer edge 42 with a circumferential annular collar 43 which surrounds the outer sides 17 of the permanent magnets 6 on the edge side.
  • the ring collars 43 are each countersunk in the ring grooves 44, so that the outside of the rotor 1 is cylindrical with a smooth surface.
  • the ring device for fixing the permanent magnets 6 can also be designed by a band layer made of steel, glass fiber or similar materials spirally wound around the rotor ring 3 and permanent magnets 6.
  • this band layer holds the permanent magnets primarily by radial forces and not - as is usual with the bandage - by tangential circumferential running forces that generate considerable tensile stresses within the drum.
  • the rotor stacked in modules offers the advantage that the so-called cogging torques can be reduced by mounting the various rotor rotor units with their permanent magnets slightly rotated relative to one another. This is known per se from a so-called relay runner. It can achieve similarly good effects as with a slanted slot in the stand.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Ein Rotorläufer für eine elektrische Maschine ist versehen mit einem Läuferring (3), auf dessen äußerer Umfangsfläche (5) befestigten, über den Umfang verteilten Permanentmagneten (6) und einer die Permanentmagnete (6) gegen die bei Rotation des Rotorläufers (1) auftretenden Fliehkräfte sichernden Ringeinrichtung (R), wobei die Ringeinrichtung (R) den Läuferring (3) und die Permanentmagnete (6) an deren in Richtung der Rotationsachse (A) weisenden Seitenflächen (10, 11) flankierende Halteelemente (9, 9', 21, 31, 41, 51) für die Permanentmagnete (6) aufweist, welche Halteelemente (9, 9', 21, 31, 41, 51) am Läuferring (3) fixiert und bei Rotation des Rotorläufers (1) in Radialrichtung beaufschlagt sind.

Description

Rotorläufer für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft einen Rotorläufer für eine elektrische Maschine mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung betrifft grundsätzlich das Gebiet der permanenterregten elektrischen Maschinen, bei denen sich die Magnete häufig im rotierenden bzw. bewegten Maschinenteil befinden. Es handelt sich dabei insbesondere um permanenterregte Synchronmaschinen, zu denen auch permanenterreg- te, über Umrichter gespeiste Maschinen zählen. Gerade bei diesen elektrischen Maschinen stellt die Befestigung der Magnete im Läufer ein besonderes Problem dar, da in der Regel hohe auftretende Kräfte, insbesondere ■ die Fliehkräfte in den rotierenden Maschinenteilen beherrscht werden müssen.
Eine Möglichkeit in diesem Zusammenhang ist das sogenannte Außenläuferkonzept, bei dem der rotierende Maschinenteil nach außen verlegt wird. Die Magnete werden bei diesem Maschinentyp auf der Innenseite des Außenläufers angeordnet, so daß die auf die Magnete einwirkenden Flieh- kräfte durch die Läuferglocke aufgefangen werden können. Diese Läuferglocke kann entweder aus einem Blechpaket mit separatem Gehäuse oder durch eine Stahlglocke realisiert werden, die gleichzeitig den magnetischen Rückschluß bildet. Diese Konstruktion ist zwar mechanisch sehr stabil, kann jedoch nicht in allen Maschinentypen verwendet werden. Ferner ist die Montage der Maschine aufgrund des Außenläuferkonzepts nur von einer Seite her möglich. Schließlich ist das Massenträgheitsmoment der Maschine wegen des weit außenliegenden Läufers groß. Eine Alternative zum Außenläufer stellen die sogenannten "vergrabenen Magnete" dar, unter denen man im Läuferpaket in speziell hierfür vorgesehene Aussparungen eingesetzte Magnete versteht. Bei dieser Konstruktion werden die Magnete durch schmale Stege zwischen ihnen gehalten. Diese Haltestege produzieren jedoch einen magnetischen Kurzschluß und müssen daher magnetisch gesättigt werden. Der Magnetfluß durch die Haltestege erreicht nicht den Luftspalt und muß zusätzlich durch die Magnete geliefert werden. Werden nun die Haltestege sehr schmal gewählt, um einen gerin- gen Streufluß und damit kleine magnetische Verluste zu erzielen, wird die Konstruktion als solche mechanisch geschwächt.
Eine gattungsgemäßer Rotorläufer ist nun aus FR 20 18 172 bekannt. Dort ist ein Läuferring vorgesehen, an dessen äußerer Umfangsfläche über den Umfang verteilt Permanentmagnete befestigt sind. Diese Permanentmagnete sind an ihrer radial nach innen weisenden Seite mit der äußeren Umfangsfläche des Läuferrings verklebt. Ferner ist eine Verklebung an den axial weisenden Seiten der Permanentmagnete mit jeweils den Läuferring axial begrenzenden Seitenflanschen des Rotors vorgesehen. Schließlich ist um die Permanentmagnete auf deren radial nach außen weisenden Seiten eine ringförmige Bandage gewickelt, um die Permanentmagnete zu stabilisieren. Bei diesem Stand der Technik sollen diese Magneten aus empfindlichem Keramikmaterial bestehen.
Aufgrund der verwendeten Bandagen ist der aus dem Stand der Technik bekannten Rotorläufer für hohe Belastungen offensichtlich geeignet, da eine hohe Festigkeit erzielt wird. Zu diesen Bandagen ist nun allerdings festzuhalten, daß sie in der Regel aus einem unmagnetischen Material bestehen, um einen magnetischen Kurzschluß und die damit verbundenen Flußverluste durch die Bandage zu vermeiden. In der Praxis kommen dabei als Bandagematerial sowohl Stahl als auch Glasfaser- und Kohlefaserwerk- Stoffe zum Einsatz.
Als grundsätzliche Probleme im Zusammenhang mit der Bandage ist deren hohe Belastung auf Zug durch die von den Magneten ausgeübten Fliehkräfte zu nennen. Ferner vergrößert die Bandage den magnetisch wirksa- men Luftspalt an der Außenseite des Rotorläufers und reduziert damit den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine. Schließlich vergrößert sie den Herstellungsaufwand bei der Produktion des Rotorläufers.
Ausgehend von den geschilderten Problemen bei der Permanentmagnetbe- festigung nach dem Stand der Technik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotorläufer für elektrische Maschinen so auszuführen, daß die Fixierung der Permanentmagnete unter Vermeidung wirkungsgradverschlechternder magnetischer Effekte verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach weist die angegebene Ringein- richtung zur Sicherung der Permanentmagnete gegen die Fliehkräfte spezielle Halteelemente für die Permanentmagnete auf, die den Läuferring und die Permanentmagnete an ihrer in Richtung der Rotationsachse weisenden Seitenflächen flankieren. Die Halteelemente sind dabei am Läuferring fixiert und so mit den Permanentmagneten verbunden, daß sie bei einer Rotation des Rotorläufers in Radialrichtung beaufschlagt sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die Bandage auf Zug hoch belastet ist, führt die beim Erfindungsgegenstand vorliegende radiale Kraftübertragung zu wesentlich kleineren Zugkräften in den Halteelemen- ten. Dadurch wird die Befestigung der Magnete mit Konstruktionselementen vorgenommen, die auf wesentlich geringere Belastungen auszulegen sind. Die Halteelemente können damit dünner und folglich kostengünstiger herstellbar ausgeführt sein. Trotzdem ergibt sich eine gute mechanische Festigkeit des Rotorläufers gegen Fliehkräfte. Ferner sind im Bereich des Luftspaltes -je nach Ausführungsform - keine oder allenfalls nur dünne Konstruktionsteile vorhanden, so daß - anders als bei den Bandagierungen nach dem Stand der Technik - die Effizienz der Maschine verbessert wird.
Unterschiedliche Ausführungsformen der Ringeinrichtung des erfindungs- gemäßen Rotorläufers ergeben sich aus den Unteransprüchen. Diese werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen aus mehreren Einheiten beste- henden Rotorläufer in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Abwicklung eine die Magnete sichernden Ringeinrichtung mit Halteelementen einer der Einheiten des Rotorläufers gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Ringeinrichtung gemäß Fig. 2 in Fixierposition, Fig. 4 einen teilweisen, vergrößerten Axialschnitt des Rotorläufers gemäß Fig. 1,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Rotorläufereinheit in einem Fertigungszwischenschritt,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Rotorläufereinheit gemäß Fig. 5 in einem nachfolgenden Fertigungszwischen- schritt,
Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Rotorläufereinheit in einer weiteren Ausführungsform, und
Fig. 8 - 10 vergrößerte ausschnitts weise Axialschnitte durch Rotorläufereinheiten in weiteren unterschiedlichen Ausführungsformen.
Wie aus Fig. 1 und 4 deutlich wird, besteht ein Läufer 1 einer elektrischen Maschine aus drei identisch aufgebauten Rotorläufereinheiten 2. Jede dieser Einheiten 2 weist einen Läuferring 3 auf, der in bekannter Weise aus in Richtung der Rotationsachse A aufeinandergestapelten Blechlamellen 4 zusammengesetzt ist. Auf der äußeren Umfangsfläche 5 des Läuferrings 3 sind jeweils in Umfangsrichtung U aneinandergereiht und über den Um- fang verteilt Permanentmagnete 6 aufgeklebt. Zur zusätzlichen Fixierung der Permanentmagnete 6 und insbesondere zur Aufnahme der in radialer Richtung angreifenden Fliehkräfte während der Rotation des Läufers 1 ist eine Ringeinrichtung R von außen über den Läuferring 3 mit den Permanentmagneten 6 gestülpt, deren Abwicklung in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 3 ist eine Seitenansicht dieser Ringeinrichtung R gezeigt. Wie sich daraus entnehmen läßt, weist diese Ringeinrichtung R ein Trägerteil 7 auf, das als offener oder (wie in Fig. 3 gezeigt) geschlossener Ring ausgebildet sein kann. Entlang der in Umfangsrichtung U verlaufenden Längskanten 8 dieses Trägerteils 7 sind laschenförmige Haltefahnen 9 einstückig angeformt, die in der in Fig. 1 und 4 gezeigten Montagestellung die in Richtung der Rotationsachse A weisenden Seitenflächen 10, 11 des Läuferrings 3 und der Permanentmagneten 6 flankierend umgebogen sind. Die Seitenflächen 10, 11 und die Innenseiten der Haltefahnen 9 sind in nicht näher dargestellter Weise miteinander verklebt, so daß eine innige Verbindung zwischen Permanentmagneten 6 und Läuferring 3 zustandekommt. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß bei Auftreten von radial nach außen weisenden Fliehkräften die Haltefahnen 9 in radialer Richtung beansprucht werden, wohingegen die in Umfangsrichtung U auftretenden Zugkräfte auf das ringförmige Trägerteil 7 praktisch vemachlässigbar sind.
Die drei Rotorläufereinheiten 2 werden zur Bildung des Läufers 1 in Axialrichtung miteinander fluchtend aufeinandergestapelt, beiderseits mit in Außen- und Innendurchmesser etwa den entsprechenden Durchmesserdimensionen des Läufers 1 entsprechenden, ringförmigen Endblechen 12 abge- schlössen und durch Spannbolzen 13 paketiert. Letztere durchgreifen die Haltefahnen 9 der Ringeinrichtung R und die Blechlamellen 4 der Läuferringe 3 jeweils über miteinander fluchtende Öffnungen 14. Durch den vorstehend erläuterten modularen Aufbau des Läufers 1 können auch bei kurzen axialen Dimensionen der Permanentmagneten 6 längere Lauf erbauformen realisiert werden. Trotzdem bleiben die Vorteile der kur- zen axialen Baulänge der Permanentmagneten 6 erhalten, nämlich daß die dadurch auftretenden Durchbiegungskräfte bei einer Rotation des Läufers 1 in Grenzen gehalten werden. Diese Durchbiegungskräfte treten aufgrund der im wesentlichen seitlichen Halterung der Permanentmagneten 6 auf.
Anhand von Fig. 5 und 6 sind Aufbau und Montage einer Rotorläufereinheit 2 nochmals kurz zu rekapitulieren. So ist in Fig. 5 der Läuferring 3 mit der Vielzahl von aufgeklebten Permanentmagneten 6 erkennbar. In einem nächsten Zwischenschritt wird dann die Ringeinrichtung R darübergesetzt. Falls ein offener Ring verwendet wird, können die Haltefahnen 9 bereits abgekröpft ausgestaltet sein. Wird ein geschlossenes ringförmiges Trägerteil 7 eingesetzt, so sind die Haltefahnen 9 im Vormontagezustand in einer Ebene mit dem Trägerteil 7 auszuführen, so daß dieses auf den Läuferring 3 aufgeschoben und anschließend die Haltefahnen 9 nach innen umgebogen werden können.
In beiden Fällen werden die nach innen über den Läuferring 3 hinausstehenden Enden 15 entweder abgetrennt oder auf die Innenseite 16 des Läuferrings 3 umgelegt.
Zur Fixierung der Haltefahnen 9 können diese neben oder zusätzlich zu der bereits erwähnten Verklebung auch über Laserschweißpunkte mit der Seitenfläche 10 des Läuferrings 3 verschweißt werden. Ferner können die nach innen gelegten, einander überlappenden Enden 15 zweier gegenüberliegender Haltefahnen 9 miteinander verschweißt werden.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform einer Rotorläufereinheit 20 ist wiederum der übliche Läuferring 3 mit den darauf geklebten Permanentmagneten 6 vorgesehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die Ringeinrichtung R jedoch aus mehreren, sich jeweils über einen Teil des Umfangs erstreckenden Ringkomponenten 21 zusammengesetzt, die jeweils aus im Querschnitt U-förmig gebogenen Halteblechen gebildet sind. Die U-Basis bildet dabei das auf den Außenseiten 17 der Permanentmagneten 6 sitzende Trägerteil 7', die U-Schenkel jeweils die Haltefahnen 9'. Letztere sind wiederum mit den Seitenflächen 10 des Läuferrings 3 laserverschweißt.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform des Läufers 1 sind wiederum drei Rotorläufereinheiten 30 vorgesehen, die in geeigneter Weise paketiert sind. Die Ringeinrichtungen R sind bei diesem Ausführungsbeispiel allerdings durch einfache, die Seitenflächen 10, 11 von Läuferring 3 und Permanentmagneten 6 jeweils flankierenden Ringscheiben 31 gebildet, die durch entsprechende, nicht näher dargestellte Verklebungen mit Läuferring 3 und Permanentmagneten 6 fest verbunden sind. Für begrenzte Rotationsgeschwindigkeiten kann diese relativ einfache Konstruktion ausreichend sein, insbesondere da die Verklebungen an den Seitenflächen 11 der Permanentmagneten 6 vornehmlich auf Schub belastet werden, was für Kle- bungen günstiger ist als reine Zugspannungen. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind wiederum drei Rotorläufereinheiten 40 vorgesehen, die vom grundsätzlichen Aufbau mit Läuferring 3, Permanentmagneten 6 und Ringscheiben 41 dem der Ausführungsform gemäß Fig. 8 entsprechen. Zusätzlich zu den Verklebungen über die Ringscheiben 41 ist jedoch eine radiale Halterung der Permanentmagneten 6 dadurch erreicht, daß die Ringscheibe 41 an ihrer radial äußeren Kante 42 mit einem umlaufenden Ringbund 43 versehen ist, der die Außenseiten 17 der Permanentmagnete 6 randseitig umgreift. Die Ringbünde 43 sind jeweils in Ringnuten 44 versenkt angeordnet, so daß die Außenseite des Läufers 1 glattflächig zylindrisch gestaltet ist. Bei dieser Kombination von Klebe- und Formschlußverbindung müssen die Ringscheiben 41 und -bünde 43 in ihrer Stärke so ausgelegt sein, daß sie die Fliehkräfte der Magnete 6 aufnehmen können.
Bei den Rotorläufereinheiten 50 des Läufers gemäß Fig. 10 sind statt eines Ringbundes, wie bei 43 in Fig. 9, die radial äußeren Kanten 52 der Ringscheiben 51 umgebördelt, wobei diese Bördelkanten 52 in jeweils umlaufenden Ringnuten 53 an den in Umfangsrichtung verlaufenden Kanten der Außenseite 17 der Permanentmagnete 6 versenkt angeordnet sind.
Wie in den Zeichnungen nicht näher dargestellt ist, kann die Ringeinrichtung zur Fixierung der Permanentmagnete 6 auch durch eine um Läuferring 3 und Permanentmagnete 6 spiralig herumgewickelte Bandlage aus Stahl, Glasfaser oder ähnlichen Materialien ausgelegt sein. Diese Bandlage hält - im Gegensatz zu einer Bandage nach dem Stand der Technik - die Permanentmagnete wiederum in erster Linie durch Radialkräfte und nicht - wie bei der Bandage üblich - durch tangentiale, in Umfangsrichtung ver- laufende Kräfte, die erhebliche Zugspannungen innerhalb der Bandage erzeugen.
Zu der modulartigen Bauweise des Läufers 1 aus einzelnen Rotorläuferein- heiten 2, 20, 30, 40, 50 sind mehrere Vorteile zu nennen. So reduziert die Unterteilung der Magnete an den Läufern in axialer Richtung die Wirbelstromverluste, falls elektrisch leitfähige Magnete eingesetzt werden. Ferner führt die axiale Teilung des Läufers 1 zu einer Erhöhung der Flexibilität beim Aufbau unterschiedlicher Varianten. Auf einfache Weise lassen sich nämlich Läufer mit unterschiedlichen Längen durch Stapeln von mehr oder weniger Läufereinheiten realisieren.
Schließlich bietet der modulartig gestapelte Läufer den Vorteil, daß die sogenannten Rastmomente reduziert werden können, indem die verschiede- nen Rotorläufereinheiten mit ihren Permanentmagneten gegeneinander leicht verdreht montiert werden. Dies ist an sich von einem sogenannten Staffelläufer her bekannt. Es lassen sich dadurch ähnlich gute Effekte erzielen wie durch eine Nutschrägung im Ständer.

Claims

Patentansprüche
1. Rotorläufer für eine elektrische Maschine mit - einem Läuferring (3),
- auf dessen äußerer Umfangsfläche (5) befestigten, über den Umfang verteilten Permanentmagneten (6), und
- einer die Permanentmagnete (6) gegen die bei Rotation des Rotorläufers (1) auftretenden Fliehkräfte sichernden Ringeinrichtung (R), dadurch gekennzeichnet, daß die Ringeinrichtung (R) den Läuferring (3) und die Permanentmagnete (6) an deren in Richtung der Rotationsachse (A) weisenden Seitenflächen (10, 11) flankierende Halteelemente (9, 9', 21, 31, 41, 51) für die Permanentmagnete (6) aufweist, welche Halteelemente (9, 9', 21, 31, 41, 51) am Läuferring (3) fixiert und bei Rotation des
Rotorläufers (1) in Radialrichtung beaufschlagt sind.
2. Rotorläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente durch Ringscheiben (31, 41, 51) gebildet sind, deren radial äußeren Kanten (52) über die Außenseiten (17) der Permanentmagneten
(6) greifen.
3. Rotorläufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (52) der Ringscheiben (51) umgebördelt sind.
4. Rotorläufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (41) an ihren radial äußeren Kanten (42) mit einem sich quer dazu erstreckenden Ringbund (43) versehen sind, mit dem sie über die Außenseiten (17) der Permanentmagneten (6) greifen.
5. Rotorläufer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Permanentmagneten (6) greifenden Kanten (43, 52) der Ringscheiben (41, 51) in entsprechenden Ringnuten (44, 53) in den Permanentmagneten (6) versenkt angeordnet sind.
6. Rotorläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9, 9', 31, 41, 51) mit den in Richtung der Rotationsachse (A) weisenden Seitenflächen (11) der Permanentma- gneten (6) verklebt sind.
7. Rotorläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9, 9') einstückig mit einem sich zumindest über einen Teilumfang des Rotorläufers (1, 2) erstreckenden Trägerteil (7, 7') verbunden sind.
8. Rotoriäufer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (7) einen um den Umfang des Rotorläufers (1, 2) geschlossenen Bandring bildet, von dem seitlich jeweils die Halteelemente bildende Haltefahnen (9, 9') abstehen.
9. Rotorläufer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9, 9') mit der Seitenfläche (16) des Läuferrings (3) verschweißt, vorzugsweise laserverschweißt sind.
i 10. Rotorläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus Läuferring (3), Permanentmagneten (6) und Halteelementen (9, 9', 21, 31, 41, 51) bestehende Rotorläufereinheiten (2) Seite an Seite in Richtung der Rotationsachse (A) modular zu einem Rotorläufer (1) zusammengesetzt sind.
11. Rotorläufer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorläufereinheiten (2) durch Endbleche (12) abgeschlossen und durch diese koppelnde, die Läuferringe (3) und die Ringeinrichtungen (R) durchgreifende Spannbolzen (13) fixiert sind.
PCT/DE2001/004361 2000-11-22 2001-11-22 Rotorläufer für eine elektrische maschine WO2002043221A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01997881A EP1354393A1 (de) 2000-11-22 2001-11-22 Rotorläufer für eine elektrische maschine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10057838A DE10057838A1 (de) 2000-11-22 2000-11-22 Rotorläufer für eine elektrische Maschine
DE10057838.1 2000-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002043221A1 true WO2002043221A1 (de) 2002-05-30

Family

ID=7664179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/004361 WO2002043221A1 (de) 2000-11-22 2001-11-22 Rotorläufer für eine elektrische maschine

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1354393A1 (de)
DE (1) DE10057838A1 (de)
WO (1) WO2002043221A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10236609A1 (de) * 2002-06-22 2004-01-08 Zf Friedrichshafen Ag Synchronmaschine und Verfahren zur Montage der Synchronmaschine
DE102009054191B4 (de) * 2009-11-20 2020-09-17 Jenoptik Advanced Systems Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Befestigung von Magneten auf einen Rotor
US8063531B2 (en) 2010-01-11 2011-11-22 Converteam Technology Ltd. Permanent magnet arrangement for an electrical machine
EP2498378B1 (de) * 2010-01-11 2014-01-08 GE Energy Power Conversion Technology Limited Permanentmagneteinheit für eine elektrische Maschine
IT1402977B1 (it) * 2010-12-06 2013-09-27 Electrogen Res & Dev S R L Macchina elettromeccanica per la regolazione della potenza elettrica erogabile.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5619369A (en) * 1979-07-25 1981-02-24 Toshiba Corp Non-commutator motor for driving compressor of refrigerator, etc.
JPS57177263A (en) * 1981-04-22 1982-10-30 Hitachi Ltd Permanent magnet synchronous motor
JPS6013456A (ja) * 1983-06-30 1985-01-23 Toshiba Corp 永久磁石回転子とその製造方法
US4742259A (en) * 1987-05-11 1988-05-03 Franklin Electric Co., Inc. Permanent magnet rotor for electric motor
US5111094A (en) * 1991-09-03 1992-05-05 General Motors Corporation Permanent magnet rotor having magnet retention apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH415816A (fr) * 1964-03-04 1966-06-30 Golay Buchel & Cie Sa Machine électrique tournante
US3531670A (en) * 1968-09-16 1970-09-29 Bendix Corp Rotary electrical apparatus having metallic sleeve for embracing the peripheral sections of permanent magnet rotor
WO1982000069A1 (en) * 1980-06-26 1982-01-07 N Lebedev Rotor of high-speed electric machine
JPH071990B2 (ja) * 1988-07-07 1995-01-11 三菱電機株式会社 永久磁石式回転電機
DE4107602A1 (de) * 1991-03-09 1992-09-10 Bosch Gmbh Robert Permanentmagnetrotor fuer elektrische maschinen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5619369A (en) * 1979-07-25 1981-02-24 Toshiba Corp Non-commutator motor for driving compressor of refrigerator, etc.
JPS57177263A (en) * 1981-04-22 1982-10-30 Hitachi Ltd Permanent magnet synchronous motor
JPS6013456A (ja) * 1983-06-30 1985-01-23 Toshiba Corp 永久磁石回転子とその製造方法
US4742259A (en) * 1987-05-11 1988-05-03 Franklin Electric Co., Inc. Permanent magnet rotor for electric motor
US5111094A (en) * 1991-09-03 1992-05-05 General Motors Corporation Permanent magnet rotor having magnet retention apparatus

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 070 (E - 056) 12 May 1981 (1981-05-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 021 (E - 155) 27 January 1983 (1983-01-27) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 126 (E - 318) 31 May 1985 (1985-05-31) *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10057838A1 (de) 2002-05-23
EP1354393A1 (de) 2003-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0729217B1 (de) Hybriderregte elektrische Maschine
DE3427677C2 (de)
EP1008224A1 (de) Elektrische maschine, deren rotor aus dauermagneten und magnetfluss-leitstücken aufgebaut ist
EP2017944B1 (de) Elektrischer Kleinstantrieb sowie Rückschlusselement und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1629590B1 (de) Transversalflussmaschine
DE2164866B2 (de) Mehrphasiger elektrischer Schrittmotor
CH695810A5 (de) Statorkernanordnung.
EP2639934A1 (de) Rotor mit Permanenterregung, elektrische Maschine mit einem solchen Rotor und Herstellungsverfahren für den Rotor
DE102005047771A1 (de) Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung
EP0812050B1 (de) Elektromotor
WO1998047214A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine, insbesondere eine transversalflussmaschine
EP2793365A1 (de) Einzelsegmentläufer mit durch Biegeträger gehaltenen Einzelsegmenten und Herstellungsverfahren
EP0043981A1 (de) Dauermagneterregter Läufer für eine elektrische Maschine
DE2953033C2 (de) Rotor einer elektrischen Maschine mit ausgeprägten Polen
EP2399333B1 (de) Rotoranordnung für einen elektromotor
EP1354393A1 (de) Rotorläufer für eine elektrische maschine
DE10259090A1 (de) Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine
DE19753916A1 (de) Elektrische Maschine
EP2793366A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Einzelsegmentläufers mit Hülsenvorrichtung und entsprechender Läufer
EP1191663A2 (de) Statorbaueinheit für eine Synchronmaschine mit transversaler Flussführung und Synchronmaschine
EP2652862B1 (de) Maschinenkomponente für eine elektrische maschine
DE19858304C2 (de) Wechselstrommaschine mit transversaler Flußführung, insbesondere zweipolige Transversalflußmaschine für hohe Drehzahl
DE3420995C2 (de) Gleichstrom-Kommutatormaschine mit achsparallel wirkenden Permanentmagneten und scheibenförmigem Läufer
CH695717A5 (de) Permanenterregte Synchronmaschine.
WO2018197133A1 (de) Segmentierter stator für eine elektrische maschine in innenläuferbauart

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR JP MX US ZA

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001997881

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001997881

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2001997881

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP