WO2004084376A1 - Elektrische maschine mit einem permanentmagnet - Google Patents

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WO2004084376A1
WO2004084376A1 PCT/DE2004/000316 DE2004000316W WO2004084376A1 WO 2004084376 A1 WO2004084376 A1 WO 2004084376A1 DE 2004000316 W DE2004000316 W DE 2004000316W WO 2004084376 A1 WO2004084376 A1 WO 2004084376A1
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permanent magnet
electrical machine
machine according
spring
axial
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PCT/DE2004/000316
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joerg Aschoff
Thomas Lott
Andreas Wehrle
Gerd Walter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to US10/546,654 priority patent/US7768168B2/en
Priority to JP2006504239A priority patent/JP2006519581A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
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    • 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
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets

Definitions

  • Permanently magnetically excited DC motors are known, for example, which can be commutated electronically or mechanically.
  • the electrical machine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a permanent magnet on the rotor can be held concentrically to the rotor shaft without play. This is possible by means of the holding elements according to the invention, which in the axial direction and / or in
  • Manufacturing tolerances are compensated. This allows, in particular, complex and expensive machining of the axial and radial contact surfaces of the permanent dimension _g 0 n_. eten be avoided.
  • the holding elements preferably each have an integrally formed resilient region.
  • the resilient regions are particularly preferably arranged on the outer circumference in the radial direction of the holding element in order to support the axial contact surfaces of the permanent magnet.
  • the holding element can be designed, for example, like a plate spring, or it is also possible, for example, in
  • Radially extending slots are provided to form separate spring elements.
  • the contact surfaces of the permanent magnet are preferably designed to taper.
  • Another possibility of elastic mounting in the radial direction of the rotor can be realized by using spring elements which are arranged between the rotor and the inner circumference of the permanent magnet. The spring elements rest on radial contact surfaces of the permanent magnet. For example, this can be achieved by means of a centering sleeve with multiple slits.
  • an axial contact surface of the holding element which is in contact with the permanent magnet in the assembled state, preferably has a predetermined radius R, so that there is only an essentially linear contact between the holding element and the permanent magnet.
  • an additional friction element e.g. a felt material or the like. This can increase friction between the two components, so that greater torque can be transmitted. Furthermore, it turned out to be advantageous to position a closed disc between the magnet and the spring-elastic element.
  • the disk prevents tensile stresses due to expansion of the spring-elastic element from being transmitted to the magnet and from bursting.
  • the disk can also preferably have a friction-increasing coating.
  • the holding element according to the invention can be provided particularly inexpensively by using spring steel.
  • the holding element can be connected to the rotor shaft, for example by means of laser welding, shrink fits, stamping on a collar, etc.
  • the holding element is preferably designed like a sleeve with resilient areas.
  • the resilient areas can be formed integrally with the holding element such that both resilient areas for Provision of a spring force in the axial direction and resilient areas for provision of a spring force in the radial direction are provided.
  • the permanent magnet is preferably produced by means of sintering and has the shape of a hollow cylinder.
  • the permanent magnet can be provided very inexpensively. Since a sintered permanent magnet can absorb large compressive forces very well, but only low tensile forces, it is particularly suitable for clamping between the two holding elements according to the invention.
  • the electrical machine according to the invention is preferably used in EC motors with a closed multipole ring magnet, so that, in particular, the disadvantageous adhesion of the magnet to the rotor according to the prior art no longer has to be carried out.
  • hollow punches that are opposite to one another can preferably also be used.
  • corresponding gauges can preferably be formed on the hollow punches in order to set a predetermined preload on the holding elements on the magnet by the positioning of the holding elements. This preload can be determined, for example, on the basis of a degree of bending of the resilient regions of the holding elements.
  • the permanent magnet ring is supported only by the radial pressing force of the centering elements of the holding elements.
  • axial spring elements can advantageously be dispensed with. If the centering elements have a very flat, approximately linear spring characteristic, the radial force on the permanent magnet ring remains to compensate for the larger spring travel
  • a particularly large linear spring range with a flat characteristic can be achieved with a spiral spring with radially offset loops, because of their Overall outer diameter can be made up to a factor of 2 larger than the resulting inner diameter, as a result of which a uniform radial force can be exerted on the ring magnet over a large radial area.
  • the ring magnet is easily assembled during assembly and then the centering element is stiffened by pressing on it using an axial spring element, thereby reducing the radial vibrations of the ring magnet.
  • the design of the holding elements is very variable and can be the respective one
  • the holding elements can be designed as two separate components that directly and axially and / or radially elastically support the ring magnet.
  • these holding elements can also be integral components of a rotor body, which can also be implemented as a magnetic yoke element, for example.
  • Such an inference element also allows one
  • the holding elements can also be designed as multi-part components, so that a base body of the holding element has further radial and / or axial elastic elements or means for fastening them to the base body or to the rotor shaft. Both the separate holding elements and the holding elements integrated in the rotor body can be attached to the rotor shaft in a simple manner by means of known connecting techniques, for example by means of locking rings, laser welding or an interference fit.
  • the mounting of the permanent magnet ring according to the invention exclusively via elastic elements is suitable for realizing a friction clutch of the torque transmission.
  • the torque limit can be determined by the design of the axial or radial spring elements and the
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a rotor of an electrical
  • FIG. 2 is a side view of the rotor shown in FIG. 1,
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a rotor according to a second
  • FIG. 4a and 4b are schematic sectional views of a rotor according to a third embodiment of the present invention.
  • 5a and 5b are schematic sectional views of a rotor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic sectional view of a rotor according to a fifth
  • Fig. 7 is a schematic sectional view of a rotor according to a sixth
  • 8a to 8f are schematic sectional views of a rotor according to a seventh
  • FIGS. 8c to 8f showing variants thereof
  • Fig. 9 is a schematic sectional view of another invention
  • Fig. 10 is a schematic sectional view of a variation of the
  • FIG. 1 a to 1 lc a schematic sectional view of a further exemplary embodiment according to the invention with a radial spring assembly
  • 12a to 12d are schematic sectional views of further exemplary embodiments with centering elements
  • Fig. 14 shows a typical spring characteristic of an inventive
  • 15a to 15h are schematic sectional and side views of further exemplary embodiments according to the invention with centering elements.
  • FIGS. 1 and 2 An electrical machine according to a first exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • Figure 1 shows a rotor 1, which comprises a rotor shaft 2 and a permanent magnet 3.
  • the permanent magnet 3 is fastened to the rotor shaft 2 by means of two holding elements 4, 5.
  • the permanent magnet 3 is made of a sintered material and has in
  • the permanent magnet 3 has at its ends lying in the axial direction X-X a contact surface 9 perpendicular to the axis X-X.
  • the holding elements 4 and 5 are constructed identically and each comprise a resilient area 6 and a holding area 7.
  • the holding area 7 is essentially ring-shaped and is fastened to the rotor shaft 2, for example by means of a press fit.
  • the holding elements 4, 5 are made of spring steel, for example.
  • the elastic section of the holding elements 4, 5 consists of a variety of Spring elements 6, which are each separated from one another by slots 10 (cf. FIG. 2). To provide a relatively large spring force in the axial direction XX, a groove 8 is formed on each spring element. It should be noted that the slots are not absolutely necessary. The slots reduce the rigidity compared to an unslit spring element.
  • the permanent magnet 3 is clamped between the two holding elements 4 and 5, so that a frictional connection is formed between the permanent magnet and each of the holding elements 4, 5 in order to transmit the torque to the shaft 2. Since the holding elements 4, 5 are arranged on both sides of the permanent magnet 3, any compensation for length changes that may occur as a result of the effects of heat is evenly distributed over both holding elements 4, 5. Another advantage is that no elaborate reworking of the permanent magnet 3 is necessary, since tolerances that may arise can be compensated for by the elasticity of the holding elements 4, 5. Thus, the
  • Permanent magnet 3 can be produced particularly inexpensively and in a short manufacturing time.
  • the axial contact surfaces 9 of the permanent magnet 3 or the holding elements 4, 5 should have the highest possible coefficient of friction, so that the axial force on the
  • the permanent magnet 3 is elastically supported in the axial direction.
  • a rotor according to a second exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. 3.
  • the holding elements 4, 5 according to the second exemplary embodiment are not in one piece as in the first exemplary embodiment, but are formed from two individual parts. More specifically, disc springs 11 are provided in the holding areas 7 of the holding elements 4, 5 in order to hold the permanent magnet 3 between them.
  • the axial contact surface 9 of the permanent magnet 3 is in turn formed perpendicular to the axial axis X-X.
  • the holding elements 4, 5 of the second exemplary embodiment can be provided particularly inexpensively, since the preferably non-magnetizing disc springs 11 can be bought in as standard components and in an annular groove 13 in Hale element are attachable. Radial centering of the permanent magnet 3 takes place through the outer lateral surfaces of the holding regions 7. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • a rotor 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 4a and 4b.
  • Figure 4b shows an enlarged detail of Figure 4a.
  • the third exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment, the axial spring elements 11 with the spring regions 6 being again formed in one piece with the holding elements 4, 5.
  • the contact surface of the holding elements 4, 5 with the permanent magnet 3 is formed with a radius R, so that a substantially linear contact area is formed between the resilient regions 6 of the holding elements 4, 5 and the vertical, axial contact surface 9 of the permanent magnet. This in particular reduces the Hertzian pressure between the two components.
  • a centering ring 12 is provided as a separate component of the holding elements 4, 5, which is arranged in a recess 13 in the holding area 7 of the holding elements 4, 5.
  • the centering ring 12 is made of an elastic material, such as rubber, or an elastic plastic or an elastic metal and serves to center the permanent magnet 3 relative to the axis
  • FIGS. 5a and 5b show an enlarged section of Figure 5a.
  • the rotor 1 of the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to that of the first exemplary embodiment, in contrast to which, in order to reduce the axial compressive forces, a radius R is formed both on the resilient region 6 and on the contact surface 9 of the permanent magnet 3. This reduces the Hertzian pressure , The radius R reduces the mechanical stress peaks that act on the holding element 4, 5 act.
  • the two radii are preferably of the same size and lying in the same direction, so that the resilient regions 6 of the holding elements 4, 5 still center the permanent magnet 3 with respect to the axis XX.
  • the contact surface 9 of the permanent magnet 3 and the contact surface of the holding elements 4, 5 it is possible to position and center the permanent magnet both in the axial direction and in the radial direction.
  • the system surfaces inclined to the axial axis X-X thus enable a double function with regard to the centering of the permanent magnet.
  • the radii can also be selected differently in order to reduce the Hertzian pressure, as a result of which a reduction in wear on the contact surfaces is achieved, the risk of breakage of the magnet is reduced and pressure peaks and material fatigue are reduced.
  • the radius on the contact surface 9 of the permanent magnet 3 is particularly preferably chosen to be larger than the radius R of the resilient region.
  • the contact surfaces between the permanent magnets and the resilient regions 6 can also be designed, for example, as a cone or otherwise tapering.
  • a rotor according to a fifth exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. 6.
  • Embodiment is similar to the second embodiment.
  • the holding elements 4, 5 have disc springs 11 for axial centering, which engage vertical contact surfaces 9 of the permanent magnet 3.
  • an integrally formed with the holding area 7 spring bushing 15 is formed as a centering element 12, which on one on the radial inside of the
  • Permanent magnet 3 formed radial contact surface 14 abuts.
  • the spring bushing 15 can, for example, also have multiple slits, so that a large number of individual spring elements for centering the permanent magnet 3 are present.
  • simultaneous elastic mounting in the axial and radial directions can be provided in a simple manner.
  • Figure 7 shows a rotor according to a sixth embodiment of the present invention. Similar to the rotor of Figure 6, the rotor 3 shows according to this Embodiment a double function of centering the permanent magnet 3 in the axial direction and in the radial direction. For centering in the axial direction, axial spring elements 11 are provided, which are arranged in a circumferential groove 13 in the holding area 7 of the holding element 5. Between the plate spring 1 1 and the contact surface 9 of the permanent magnet 3 is a separate intermediate element 16 as
  • the intermediate element 16 has a plurality of punched-out and bent-over spring regions 17 which are in contact with the radial contact surface 14 of the permanent magnet 3.
  • the spring elements 17 serve for the radial centering of the permanent magnet 3.
  • the intermediate element 16 is preferably made of spring steel and by means of an interference fit with the
  • Rotor shaft 2 connected.
  • the rotor 1 shown in FIG. 7 thus likewise provides simultaneous centering of the permanent magnet 3 in the axial and radial directions.
  • the rotor 1 according to the seventh exemplary embodiment comprises a rotor shaft 2, on the ring body of which a rotor disk set 18 is arranged, which serves for the magnetic yoke of the permanent magnet 3.
  • a permanent magnet 3 is designed as a hollow cylinder and is arranged radially outside of the rotor disk set 18.
  • the permanent magnet 3 is resiliently supported both in the axial direction X-X and in the radial direction by means of two elastic holding elements 4 and 5 arranged at its ends lying in the axial direction.
  • the elastic holding elements 4, 5 can also be used as a component (axial spring elements 11,
  • Centering elements 12) of an overall holding part (4, 5) comprising the rotor body 25 can be described.
  • the holding elements 4 and 5 are made of spring sheet metal and can be designed as an annular circumferential holding element or as a plurality of separate holding elements. In the embodiment shown in FIGS. 8a and 8b, a recess 19 is formed on both axial end sides of the rotor disk set 18.
  • the holding element 5 is firmly connected to the permanent magnet 3 at an area A and with the Rotor disk pack 18 firmly connected to an area B.
  • Different methods such as, for example, gluing, friction welding, contact welding, laser welding, etc., can be used to connect the holding element 5 and the permanent magnet 3 or the rotor disk set 18.
  • the holding element 5 is designed such that it has a U-shaped cross section.
  • Has spring region 20 which is arranged essentially in the recess 19.
  • the permanent magnet 3 lies loosely on the outside of the spring area 20.
  • the spring region 20 lies loosely on the rotor disk pack.
  • the holding element 5 can be both resilient
  • the holding element 5 is additionally directly connected to the armature shaft 2 at a region C.
  • the rotor disk set 18 is additionally fixed to the rotor shaft 2.
  • the holding element 5 consists only of the U-shaped spring region 20.
  • the holding element 5 is connected to the permanent magnet 3 or the rotor disk set 18 at the regions D or E.
  • This variant is particularly cost-effective and advantageous if there is less demand for the temperature requirements and the torque transmission.
  • the holding element 5 is fixed to the rotor disk pack 18 at a point E.
  • a projection 21 is also provided on the rotor plate assembly 18, which provides a positive connection.
  • the projection 21 partially protrudes over the holding element 5, in order to have a security against loosening of the holding element 5 from the rotor disk set 18.
  • Permanent magnets 3 are connected via a connection region A and the rotor disk pack 18 is connected via an area B to the holding element 5.
  • the variant shown in FIG. 8f is very similar to that shown in FIG. 8b Variant, but the variant of FIG. 8f has a difference in that the spring region 20, which is U-shaped in section, does not touch the permanent magnet 3 or the rotor disk pack 18. This provides an additional degree of freedom with regard to assembly, and any dimensional tolerances that may arise during the manufacture of the individual components can be more easily compensated for.
  • FIG. 9 shows a rotor 1 with one that is mounted on a rotor shaft 2 in a rotationally fixed manner
  • Rotor body 25 whose expansion coefficient differs from that of the permanent magnet ring 3.
  • the inside diameter of the permanent magnet ring 3 and the outside diameter of the rotor body 25 are dimensioned in accordance with a minimum clearance between the rotor body 25 and the magnet ring 3 in the most unfavorable tolerance and operating temperature range of the rotor 1.
  • the permanent magnetic ring 3 is fixed on the rotor body 25 exclusively by radial centering elements 12, in that the centering elements 12 are pressed against the radial contact surfaces 14 of the ring magnet 3 with a predetermined contact pressure. An undesired axial displacement of the magnetic ring 3 is also prevented by these radial contact forces.
  • the permanent magnetic ring 3 is fixed on the rotor body 25 exclusively by radial centering elements 12, in that the centering elements 12 are pressed against the radial contact surfaces 14 of the ring magnet 3 with a predetermined contact pressure. An undesired axial displacement of the magnetic ring 3 is also prevented by these radial contact forces.
  • the centering elements 12 are mounted in recesses 19 of the rotor body 25 and are designed, for example, as a corrugated tolerance ring 42, as a wire spring or as lamellar springs 30.
  • the centering elements 12 have a flat spring characteristic 50 in the radial direction
  • this type of ring magnet fastening provides overload protection when torque is transmitted by means of frictional engagement from the rotor 1 to the armature shaft 2, the overload threshold value of which is determined by the
  • Centering elements 12 is fixed in connection with the system surfaces 14.
  • the rotor 1 shown in FIG. 10, with the holding elements 4, 5 integrated in the rotor body 25, has, in addition to the centering elements 12, an axial spring element 11, which is designed here as a plate spring 11.
  • a fixed stop 28 is formed on one end of the rotor body 25 as an axial holding element 4, against which the ring magnet 3 is pressed due to the axial spring force of the spring element 11.
  • a friction disk 26 is arranged between the spring element 11 and the axial contact surface 9, and between the fixed stop 28 and the second contact surface 9, the surface of which is predetermined in accordance with the desired frictional engagement.
  • a steel disk 26 can be coated with corundum or diamond.
  • one or both friction disks 26 can also be dispensed with if, for example, only low torques are to be transmitted.
  • the axial spring element 11 is axially secured by a locking ring 36 which is received by an annular groove 37.
  • the axial spring element 11 is received directly in an axial recess 13, as a result of which the retaining ring 36 is omitted as an additional component.
  • the rotor body 25 is formed in FIG. 10 and FIG. 9 as a one-piece plastic body, but this can also be designed as a magnetic yoke element 18, as shown in FIG. 11.
  • the two holding elements 4 and 5 are designed as disc springs 3 1 and fixed directly on the rotor shaft 2, for example pressed. These two axial spring elements 11 compensate for the length tolerances of the ring magnet production, as well as its thermal expansion.
  • the holding elements 4, 5 have centering elements 12, which are designed here as a radial spring assembly 18, which at the same time represent a magnetic inference for the permanent magnet ring 3.
  • the centering elements 12 are formed by individual spring plates 30 which are supported on their inner side 32 directly on the armature shaft 2 and on their outer side 34 on the radial contact surface 14 of the ring magnet 3.
  • the holding elements 4, 5 have friction disks designed as separate components 26, which between the axial spring elements 1 1 and the axial contact surfaces 9 of the
  • Ring magnets 3 are arranged.
  • Figures 12a to 12d show different variants of a rotor 1 according to the invention, in which the elastic mounting of the permanent ring magnet 3 in axial and radial
  • a first holding element 5 is first fixed directly to the armature shaft 2 by means of a locking ring 36, as shown in FIG. 12a.
  • a centering element 12 is pre-mounted on a recess 13 of the holding element 5, onto which the ring magnet 3 is pushed. Between the axial bearing surface 9 and the holding element 4
  • an axial spring element 1 1 is inserted before its assembly, which compensates for the thermal expansion and manufacturing tolerances in the axial direction.
  • the axial preload of the spring element 11 can be set by means of a second locking ring 36, with which the holding element 4 is fixed.
  • the centering elements 12 have a constant spring rate with a flat spring characteristic 50 over the entire
  • the centering elements 12 are designed as spiral springs 38, the individual turns of which are arranged radially offset, at least in the relaxed state.
  • Such a spiral spring 38 is shown in FIG. 13 as a separate component. To produce such a spiral spring 38 are the axially successive
  • Windings 40 are alternately deflected in different radial directions, so that the new outer diameter of the spiral spring 38 is larger than the diameter of an individual winding 40 and the effective inner diameter is smaller than that of an individual winding 40.
  • the wire of such a spiral spring 38 has, for example, a rectangular professional 1 on and is under a certain axial preload on the
  • a corrugated flat spring 42 is used in FIG. 12b instead of the spiral spring 38, which is mounted in a ring on the recess 13.
  • the corrugated flat spring 42 is preferably designed as an open ring, as is also shown in a side view in FIG. 15b - but without radially projecting tabs 54.
  • the corrugated spring ring 42 which can also be designed as a commercially available tolerance ring 42, has a radial preload so that it rests with some areas 44 on the radial contact surface 14 of the ring magnet 3 and with other areas 46 on the holding element 4, 5.
  • a commercially available O-ring 47 is mounted in the recess 13 as a centering element 12 in FIG. 12b
  • the centering elements 12 are designed as a so-called Bai-Seal 48.
  • Bai-Seal 48 also has a type of spiral spring on its windings, however, not radially as in FIG. 12a, but as in FIG. 12d.
  • FIG. 14 shown axially tilted against each other.
  • a BaiSeal 48 has a very flat spring characteristic 50 over an entire usable working area 52, which provides an almost constant restoring force on the magnetic ring 3 over the entire radial spring travel of the centering elements 12.
  • Such a flat spring characteristic curve 50 with an almost constant restoring force can, with a corresponding configuration, also be implemented by the other mentioned designs of the centering elements 12.
  • the centering elements 12 according to FIGS. 12a to 12d can, in a further variation, also on a rotor body 12 integrating the holding elements 4, 5, or directly on the
  • Armature shaft 2 can be mounted.
  • FIGS. 15a to 15g show further exemplary embodiments with different variants of centering elements 12.
  • a corrugated flat spring 42 - similar to that shown in FIG. 12b - is mounted on the holding element 4 as the centering element 12.
  • the selected flat spring 42 has radial extensions 54 which bear against the axial contact surfaces 9 of the ring magnet 3.
  • the at the assembly frozen tensions within the axial not yet loaded extensions 54 are very low.
  • the holding element 4 with the pre-assembled disc spring 11 is pushed axially onto the armature shaft 2 until the radially outer regions 23 of the disc spring 11 press the extensions 54 against the axial contact surface 9 of the ring magnet 3.
  • the centering element 22 is in the region of
  • Extensions 54 partially stiffened, which enables a more precise fixation over the entire temperature profile.
  • the axial spring elements 1 1 and the holding elements 4, 5 are either axially fixed in a force or form-locking manner.
  • FIG. 15b schematically shows a section through the corrugated flat spring 42, this for applying a radial contact pressure against the radial contact surface 14 therein
  • Embodiment is designed as an open spring ring 42.
  • FIG. 15c shows a variation of the centering element 12, the cross section of which forms a kind of loop with two legs 56 and 58, which are supported radially on the one hand on the radial contact surface 14 and on the other hand on the holding element 4.
  • this centering element 12 has two tabs 59 one above the other, which in turn are pressed against the axial contact surfaces 9 of the ring magnet 3 by means of the axial spring elements 11.
  • FIG. 15d again shows a schematic sectional illustration of the centering element 12 from FIG. 12c.
  • FIG. 12e shows a further variation of a centering element 12, the cross section of which forms an axially open loop with a leg 58 which is supported on at least one recess 13 on a rotor body 25 which extends over the entire radial region of the ring magnet 3.
  • the holding elements 4 and 5 are again an integral part of the rotor body 25.
  • a radial extension 54 is pressed against the axial contact surface 9 by means of axial spring elements 11, as a result of which the centering element 12 is partially stiffened.
  • FIG. 15f shows a schematic side view of the exemplary embodiment according to FIG. 15e, the centering element 12 again being designed as an open ring for better radial adaptation.
  • a rotor body 25 has an annular bead 60, on which a corresponding centering 62, a centering ring 12 is arranged. Similar to FIG. 12e, the centering ring 12 again has an open loop in cross section, on the legs 56 and 58 of which are supported on the axial contact surface 14 and on the holding element 4, 5 integrated in the rotor body 25. Since the centering element 12 is spatially fixed on the bead 60, this requires no further attachment by the axial
  • FIG. 15h shows as an axial spring element 1 1 a plate spring 1 1, with axial slots 10 between the resilient areas 6, here the resilient areas 6 are formed radially towards the armature shaft 2, in contrast to the resilient areas 6 of the radially outward

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine mit eniem Rotor (1) und einem Stator, wobei ein Permanentmagnet (3) am Rotor (1) angeordnet ist. Der Permanentmagnet (3) ist im Wesentlichen als Hohlzylinder mit axialen under/oder radialen Anlageflächen (9,4) ausgebildet und an den axialen und/oder radialen Anlageflächen (9,14) mittels Halteelementen (4,5) am Rotor (1) befestigt ist, wobei der Permamentmagnet (3) mittels der Halteelemente (4,) in Axialrichtung (X-X) und/oder in Radialrichtung des Rotors (19) elastich gelagert ist.

Description

Elektrische Maschine mit einem Permanentmagnet
Stand der Technik
Elektrische Maschinen sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Dabei sind beispielsweise permanent magnetisch erregte Gleichstrommotoren bekannt, welche elektronisch oder mechanisch kommutierbar sind. Hierbei können zwei Ausfiihrungsarten unterschieden werden, nämlich die eine Ausfuhrungsart, bei dem die Permanentmagnete am Stator angeordnet sind und eine andere Ausführungsart, bei der die Permanentmagnete am Rotor angebracht sind. Das kommutierte Magnetfeld zwischen dem Permanentmagneten und den am anderen Bauteil angeordneten Spulen bewirken das
Drehmoment auf die Rotorwelle.
Zur Befestigung des Permanent-Ringmagneten auf einem Rotorkörper der Rotorwelle ist beispielsweise aus der EP 0 872 945 AI- bekannt, eine Klebeverbindung zu verwenden. Aufgrund von unterschiedlichen Temperaturausdehnungen der unterschiedlichen
Materialien von Magnet, Klebstoff und Rotorkörper sowie aufgrund von Fertigungstoleranzen und aufgrund des bei Verwendung eines Klebstoffs notwendigen Abstands zwischen dem Magneten und der Rotorwelle. -körper, treten einerseits an den Verbindungsflächen große Materialspannungen der einzelnen Materialien (Magnet, Klebstoff, Welle) auf. Im Betrieb der elektrischen Maschine können andererseits jedoch große Temperaturunterschiede auftreten, was aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien zu Rissen bis hin zum Materialbruch fuhrt, sodass eine Übertragung von Drehmoment vom Magneten auf die Rotorwelle nicht mehr möglich ist. Desweiteren werden die mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs mit zunehmender Temperatur schlechter. Der Klebstoff stellt aktuell das kritischste Glied im Verbund dar.
Vorteile der Erfindung
Die erfϊndungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Permanentmagnet am Rotor spielfrei konzentrisch zur Rotorwelle gehalten werden kann. Dies ist mittels der erfindungsgemäßen Halteelemente möglich, welche in Axialrichtung und/oder in
Radialrichtung des Rotors liegende Anlageflächen des Permanentmagneten elastisch lagern. Somit können temperaturbedingte Längenänderungen der unterschiedlichen Materialien durch die elastische Lagerung des Permanentmagneten an den Halteelementen ausgeglichen werden, ohne dass es zu Rissen oder zu Materialbrüchen kommt. Ein weiterer Vorteil des Einspannens des Permanentmagneten zwischen zwei an seinen beiden Enden liegenden Halteelementen liegt darin, dass zur Drehmomentübertragung beide Enden des Permanentmagneten herangezogen werden, sodass die Drehmomentübertragung vom Permanentmagneten über die Halteelemente auf die Rotorwelle erfolgt. Darüber hinaus können durch die erfindungsgemäße beidseitige elastische Lagerung des Permanentmagneten auch gegebenenfalls, auftretende
Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden. Dadurch kann insbesondere auf eine aufwendige und teure Feinbearbeitung der axialen und radialen Anlagenflächen des Permanentma _g0n_. eten verzichtet werden.
Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise weisen die Halteelemente jeweils einen integral gebildeten federnden Bereich auf. Besonders bevorzugt sind die federnden Bereiche dabei am in Radialrichtung des Halteelements äußeren Umfang angeordnet, um die axialen Anlageflächen des Permanentmagneten zu lagern. Das Halteelement kann dabei beispielsweise wie eine Tellerfeder ausgebildet sein oder es ist auch möglich, dass beispielsweise in
Radialrichtung verlaufende Schlitze vorgesehen sind, um jeweils separate Federelemente zu bilden. Um zusätzlich noch zur axialen elastischen Lagerung des Permanentmagneten eine radiale Zentrierung des Permanentmagneten bezüglich der Rotorwelle zu ermöglichen, sind die Anlageflächen des Permanentmagneten vorzugsweise sich verjüngend ausgebildet. Eine andere Möglichkeit der elastischen Lagerung in Radialrichtung des Rotors kann durch die Verwendung von Federelementen realisiert werden, welche zwischen dem Rotor und dem Innenumfang des Permanentmagneten angeordnet sind. Dabei liegen die Federelemente an radialen Anlageflächen des Permanentmagneten an. Beispielsweise kann dies mittels einer mehrfach geschlitzten Zentrierhülse realisiert werden.
Weiterhin bevorzugt weist eine axiale Anlagefläche des Halteelements, die mit dem Permanentmagneten im montierten Zustand in Kontakt steht, einen vorbestimmten Radius R auf, sodass möglichst nur ein im Wesentlichen linienförmiger Kontakt zwischen dem Halteelement und dem Permanentmagneten vorliegt.
Vorzugsweise ist zwischen den Anlageflächen des Permanentmagneten und dem Halteelement ein zusätzliches Reibelement, wie z.B. ein Filzmaterial o.a., angeordnet. Dadurch kann eine Reibung zwischen den beiden Bauteilen erhöht werden, sodass ein größeres Drehmoment übertragen werden kann. Desweiteren erwies es sich von Vorteil, zwischen Magnet und federelastischem Element eine geschlossene Scheibe zu positionieren. Die Scheibe verhindert, dass Zugspannungen infolge eines Aufweitens des federelastischen Elements auf den Magneten übertragen werden und diesen zerborsten. Die Scheibe kann weiterhin bevorzugt eine reiberhδhende Beschichtung aufweisen.
Um eine besonders lange Lebensdauer der elektrischen Maschine zu gewährleisten, sind am Halteelement bzw. am Permanentmagneten verschleißfeste und/oder reiberhöhende Beschichtungen vorgesehen. Das erfindungsgemäße Halteelement kann besonders kostengünstig durch Verwendung von Federstahl bereitgestellt werden. Das Halteelement kann beispielsweise mittels Laserschweißen, Schrumpfpassungen, Prägen an einem Bund usw., mit der Rotorwelle verbunden werden. Hierzu ist das Halteelement vorzugsweise muffenartig mit federnden Bereichen ausgebildet. Die federnden Bereiche können dabei integral mit dem Halteelement derart ausgebildet sein, dass sowohl federnde Bereiche zur Bereitstellung einer Federkraft in Axialrichtung als auch federnde Bereiche zur Bereitstellung einer Federkraft in Radialrichtung vorgesehen sind.
Weiterhin bevorzugt ist der Permanentmagnet mittels Sintern hergestellt und weist die Gestalt eines Hohlzylinders auf. Dadurch kann der Permanentmagnet sehr kostengünstig bereitgestellt werden. Da ein gesinterter Permanentmagnet sehr gut große Druckkräfte, jedoch nur geringe Zugkräfte aufnehmen kann, ist er besonders für ein Einspannen zwischen die beiden erfindungsgemäßen Halteelemente geeignet.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kommt vorzugsweise bei EC-Motoren mit geschlossenem Multipolringmagnet zum Einsatz, sodass insbesondere das nachteilige Verkleben des Magneten auf dem Rotor gemäß dem Stand der Technik nicht mehr ausgeführt werden muss. Zur Montage der Halteelemente an der Rotorwelle können weiterhin bevorzugt einander entgegengerichtete Hohlstempel verwendet werden. Hierbei können vorzugsweise an den Hohlstempeln entsprechende Lehren ausgebildet sein, um eine vorbestimmte Vorspannung über die Halteelemente auf den Magneten durch die Positionierung der Halteelemente einzustellen. Diese Vorspannung kann beispielsweise anhand eines Grades einer Verbiegung der federnden Bereiche der Halteelemente bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführung wird der Permanentmagnetring nur durch die radiale Anpresskraft der Zentrierelemente der Halteelemente gelagert. Hierbei kann vorteilhaft auf axiale Federelemente verzichtet werden. Weisen die Zentrierelemente eine sehr flach verlaufende, näherungsweise lineare Federkennlinie auf bleibt die Radialkraft auf dem Permanentmagnetring auch bei größeren Federwegen zur Kompensation der
Wärmeausdehnung oder Fertigungstoleranzen nahezu konstant. Dies schützt den Permanentmagneten vor einer Zerstörung, da dieser gegenüber einer radialen Krafteinwirkung besonders empfindlich ist. Daher kann die Ausführung des Zentrierelements an den für den entsprechenden Anwendungsfall auftretenden Federweg an gepasst werden .
Einen besonders großen linearen Federbereich mit flacher Kennlinie ist durch eine Spiralfeder mit radial versetzten Schlingen zu erzielen, da deren Gesamtaußendurchmesser bis zu einem Faktor 2 größer gestaltet werden kann, als deren resultierenden Innendurchmesser, wodurch über einen großen radialen Bereich eine gleichmäßige Radialkraft auf den Ringmagneten ausgeübt werden kann.
Durch die Ausbildung radialer Fortsätze am Zentrierelement kann der Permanent-
Ringmagnet bei der Montage leicht montiert und anschließend durch das Anpressen mittels eines axialen Federelements, das Zentrierelement versteift werden, wodurch die radialen Vibrationen des Ringmagneten reduziert werden.
Die Ausbildung der Halteelemente ist sehr variabel und kann den jeweiligen
Betriebsverhältnissen angepasst werden. So können die Halteelemente beispielsweise als zwei separate Bauteile ausgeführt sein, die den Ringmagneten direkt axial und/oder radial elastisch lagern. In einer weiteren Ausführung können diese Halteelemente aber auch integrale Bestandteile eines Rotorkörpers sein, der beispielsweise auch als magnetisches Rückschlusselement ausführbar ist. Ein solches Rückschlusselement erlaubt auch eine
Magnetisierung des Ringmagnets in radialer Richtung, wohingegen bei der Magnetisierung innerhalb der Mantelflächen-Ebene ein Rückschlusselement notwendig ist. Die Haltelemente können auch als mehrteilige Bauteile ausgeführt sein, so dass ein Grundkörper des Halteelements weitere radiale und/oder axiale elastische Elemente oder Mittel zu deren Befestigung am Grundkörper oder an der Rotorwelle aufweist. Sowohl die separaten, als auch die in den Rotorkörper integrierten Halteelemente, können auf einfache Weise mittels bekannten Verbindungstechniken auf der Rotorwelle befestigt werden, beispielsweise mittels Sicherungsringe, Laserschweißen oder Presspassung.
Die erfindungsgemäße Halterung des Permanentmagnetrings ausschließlich über elastische Elemente, eignet sich zur Realisierung einer Reibkupplung der Drehmomeπtübertragung. Dadurch kann beispielsweise bei einem Abgriff des Sensorsignals direkt vom Arbeitsmagneten verhindert werden, dass beim Auftreten zu großer Drehmomente abtriebsseitige Getriebeteile zerstört werden. Der Drehmoment- Grenzwert kann durch die Gestaltung der axialen bzw. radialen Federelemente sowie der
Reibfläche zwischen diesen und dem Permanent-Ringmagneten eingestellt werden. Zeichnung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Rotors einer elektrischen
Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Rotors,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Rotors gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4a und 4b schematische Schnittansichten eines Rotors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5a und 5b schematische Schnittansichten eines Rotors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines Rotors gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Rotors gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 8a bis 8f schematische Schnittansichten eines Rotors gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Fig. 8c bis 8f Varianten hiervon zeigen,
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels mit einem Rotorkörper, Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer Variation des
Ausführungsbeispiels aus Figur 9,
Fig. 1 la bis 1 lc eine schematische Schnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit einem radialen Federpaket,
Fig. 12a bis 12d schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsbeispiele mit Zentrierelementen,
Fig. 13 ein spiralförmiges Zentrierelement in unverbautem Zustand,
Fig. 14 eine typische Federkennlinie eines erfindungsgemäßen
Zentrierelements,
Fig. 15a bis 15h schematische Schnitt- und Seitenansichten weiterer erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen mit Zentrierelementen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine elektrische Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Figur 1 zeigt einen Rotor 1, welcher eine Rotorwelle 2 und einen Permanentmagneten 3 umfasst. Der Permanentmagnet 3 ist mittels zweier Halteelemente 4, 5 an der Rotorwelle 2 befestigt. Der Permanentmagnet 3 ist aus einem gesinterten Material hergestellt und weist im
Wesentlichen eine Hohlzylinderform auf. Dabei weist der Permanentmagnet 3 an seinen in Axialrichtung X-X liegenden Enden eine zur Achse X-X senkrechte Anlagefläche 9 auf.
Die Halteelemente 4 und 5 sind gleich aufgebaut und umfassen jeweils einen federnden Bereich 6 sowie einen Haltebereich 7. Der Haltebereich 7 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und wird beispielsweise mittels einer Presspassung auf der Rotorwelle 2 befestigt. Die Halteelemente 4, 5 sind beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt. Der elastische Abschnitt der Halteelemente 4, 5 besteht aus einer Vielzahl von Federelementen 6, welche jeweils durch Schlitze 10 voneinander getrennt sind (vgl. Fig. 2). Zur Bereitstellung einer relativ großen Federkraft in Axialrichtung X-X ist dazu an jedem Federelement eine Auskehlung 8 ausgebildet. Es sei angemerkt, dass die Schlitze nicht zwingend notwendig sind. Die Schlitze bewirken eine Reduzierung der Steϊfigkeit gegenüber einem ungeschlitzten Federelement.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird der Permanentmagnet 3 dabei zwischen die beiden Halteelemente 4 und 5 eingespannt, sodass ein Reibschluss zwischen dem Permanentmagneten und jedem der Halteelemente 4, 5 ausgebildet wird, um das Drehmoment auf die Welle 2 zu übertragen. Da die Halteelemente 4, 5 an beiden Seiten des Permanentmagneten 3 angeordnet sind, wird ein ggf. auftretender Längenänderungsausgleich infolge von Wärmeeinwirkungen gleichmäßig auf beide Halteelemente 4, 5 verteilt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass keine aufwendige Nachbearbeitung des Permanentmagneten 3 notwendig ist, da ggf. auftretende Toleranzen durch die Elastizität der Halteelemente 4, 5 ausgeglichen werden können. Somit kann der
Permanentmagnet 3 besonders kostengünstig und in kurzer Herstellungszeit hergestellt werden.
Die axialen Anlageflächen 9 des Permanentmagneten 3 bzw. der Halteelemente 4, 5 sollen dabei einen möglichst hohen Reibwert aufweisen, sodass die axiale Kraft auf die
Reibpartner möglichst klein gewählt werden kann. Der Permanentmagnet 3 ist in Axialrichtung elastisch gelagert.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 ein Rotor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in Figur 3 gezeigt, sind die Halteelemente 4, 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht wie beim ersten Ausführungsbeispiel einstückig, sondern aus zwei einzelnen Teilen gebildet. Genauer sind Tellerfedern 1 1 in den Haltebereichen 7 der Halteelemente 4, 5 vorgesehen, um den Permanentmagneten 3 zwischen sich zu halten. Die axiale Anlagefläche 9 des Permanentmagneten 3 ist dabei wiederum senkrecht zur Axialachse X-X ausgebildet.
Hierbei sind die Halteelemente 4, 5 des zweiten Ausführungsbeispiels besonders kostengünstig bereitstellbar, da die vorzugsweise nicht-magnetisierenden Tellerfedern 1 1 als Standardbauteile zugekauft werden können und in einer ringförmigen Nut 13 im Haleelement befestigbar sind. Durch die Außenmantelflächen der Haltebereiche 7 erfolgt eine radiale Zentrierung des Permanentmagneten 3. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4a und 4b ein Rotor 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Figur 4b zeigt hierbei eine Ausschnittsvergrößerung von Figur 4a. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die axialen Federelemente 1 1 mit den Federbereichen 6 wieder einstückig mit den Halteelemente 4, 5 gebildet sind. Die Anlagefläche der Halteelemente 4, 5 zum Permanentmagneten 3 ist dabei mit einem Radius R gebildet, sodass zwischen den federnden Bereichen 6 der Halteelemente 4, 5 und der senkrechten, axialen Anlagenfläche 9 des Permanentmagneten jeweils ein im Wesentlichen linienförmiger Kontaktbereich gebildet wird. Dadurch wird insbesondere die Hertzsche Pressung zwischen den beiden Bauteilen reduziert. Weiterhin ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein Zentrierring 12 als separates Bauteil der Halteelemente 4,5 vorgesehen, welcher in einer Ausnehmung 13 im Haltebereich 7 der Halteelemente 4,5 angeordnet ist. Der Zentrierring 12 ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, oder einem elastischen Kunststoff oder einem elastischen Metall hergestellt und dient zur Zentrierung des Permanentmagneten 3 relativ zur Achse
X-X. Dabei liegt der Zentrierring 12 an einer am Innenumfang des Permanentmagneten 3 gebildeten radialen Anlagefläche 14. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5a und 5b ein Rotor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Figur 5b zeigt dabei einen vergrößerten Ausschnitt von Figur 5a. Der Rotor 1 des vierten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, wobei im Unterschied dazu zur Verringerung der axialen Druckkräfte sowohl am federnden Bereich 6 ein Radius R ausgebildet ist als auch an der Anlagefläche 9 des Permanentmagneten 3. Hierdurch erfolgt eine Reduzierung der Hertzschen Pressung. Der Radius R reduziert die mechanischen Spannungsspitzen, die auf das Halteelement 4, 5 einwirken. Vorzugsweise sind die beiden Radien gleich groß und in gleicher Richtung liegend ausgebildet, sodass über die federnden Bereiche 6 der Halteelemente 4, 5 noch eine Zentrierung des Permanentmagneten 3 bezüglich der Achse X-X erfolgt.
Durch die sich verjüngende Ausbildung der Anlagefläche 9 des Permanentmagneten 3 und der Anlagefläche der Halteelemente 4, 5 ist es möglich, den Permanentmagneten sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung zu positionieren und zu zentrieren. Die zur Axialachse X-X geneigten Anlagenflächen ermöglichen somit eine Doppelfunktion hinsichtlich der Zentrierung des Permanentmagneten. Es sei jedoch angemerkt, dass zur Verringerung der Hertzschen Pressung die Radien auch unterschiedlich gewählt werden können, wodurch eine Reduzierung von Verschleiß an den Kontaktflächen erreicht wird, die Bruchgefahr des Magneten verringert wird und Druckspitzen bzw. Materialermüdung verringert wird. Besonders bevorzugt wird der Radius an der Anlagefläche 9 des Permanentmagneten 3 dabei größer als der Radius R des federnden Bereichs gewählt. Es sei weiterhin angemerkt, dass die Anlageflächen zwischen den Permanentmagneten und den federnden Bereichen 6 auch beispielsweise als Konus oder anderweitig sich verjüngend ausgebildet sein können.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 6 ein Rotor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das fünfte
Ausführungsbeispiel ist ähnlich zum zweiten Ausführungsbeispiel. Die Halteelemente 4, 5 weisen zur axialen Zentrierung Tellerfedern 1 1 auf, welche an senkrechte Anlageflächen 9 des Permanentmagneten 3 angreifen. Zur radialen Zentrierung des Permanentmagneten 3 ist eine integral mit dem Haltebereich 7 gebildete Federbuchse 15 als Zentrierelement 12 ausgebildet, welche an einer an der radialen Innenseite des
Permanentmagneten 3 gebildeten radialen Anlagefläche 14 anliegt. Die Federbuchse 15 kann beispielsweise auch mehrfach geschlitzt sein, sodass eine Vielzahl einzelner Federelemente zur Zentrierung des Permanentmagneten 3 vorhanden sind. Somit kann auf einfache Weise eine gleichzeitige elastische Lagerung in axialer und radialer Richtung bereitgestellt werden.
Figur 7 zeigt einen Rotor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie der Rotor von Figur 6 zeigt der Rotor 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Doppelfunktion des Zentrierens des Permanentmagneten 3 in Axialrichtung und in Radialrichtung. Zur Zentrierung in Axialrichtung sind axiale Federelemente 1 1 vorgesehen, welche in einer umlaufenden Nut 13 im Haltebereich 7 des Halteelements 5 angeordnet sind. Zwischen der Tellerfeder 1 1 und der Anlagefläche 9 des Permanentmagneten 3 ist weiterhin ein separates Zwischenelement 16 als
Zentrierelement 12 des Halteelements 4 angeordnet. Das Zwischenelement 16 weist mehrere ausgestanzte und umgebogene Federbereiche 17 auf, welche mit der radialen Anlagenfläche 14 des Permanentmagneten 3 in Kontakt stehen. Die Federelemente 17 dienen zur radialen Zentrierung des Permanentmagneten 3. Das Zwischenelement 16 ist vorzugsweise aus einem Federstahl hergestellt und mittels einer Presspassung mit der
Rotorwelle 2 verbunden. Somit stellt der in Figur 7 gezeigte Rotor 1 ebenfalls eine gleichzeitige Zentrierung des Permanentmagneten 3 in axialer und radialer Richtung bereit.
Die Fig. 8a bis 8f zeigen einen Rotor 1 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei in den Figuren 8c bis 8f Varianten der in den Figuren 8a und 8b gezeigten Ausführungsform dargestellt sind. Wie aus Figur 8a ersichtlich ist, umfasst der Rotor 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel eine Rotorwelle 2, an der ringförmig als Rotorkörper 25 ein Rotorlamellenpaket 18 angeordnet ist, das zum magnetischen Rückschluß des Permantentmagneten 3 dient. Ein Permanentmagnet 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet und radial außerhalb des Rotorlamellenpakets 18 angeordnet. Der Permanentmagnet 3 wird mittels zweier an seinen in Axialrichtung liegenden Enden angeordneten elastischen Halteelementen 4 und 5 sowohl in Axialrichtung X-X als auch in Radialrichtung federnd gelagert. Die elastischen Halteelemente 4, 5 können alternativ auch als Bestandteil (axiale Federelemente 11,
Zentrierelemente 12) eines den Rotorkörper 25 umfassenden Gesamt-Halteteils (4, 5) beschrieben werden können.
Die Halteelemente 4 und 5 sind aus Federblech hergestellt und können als ringförmig umlaufendes Halteelement oder als mehrere separate Halteelemente ausgebildet sein. Bei der in den Figuren 8a und 8b gezeigten Ausgestaltung ist an beiden axialen Endseiten des Rotorlamellenpakets 18 jeweils eine Aussparung 19 ausgebildet. Das Halteelement 5 ist dabei mit dem Permanentmagnet 3 an einem Bereich A fest verbunden und mit dem Rotorlamellenpaket 18 an einem Bereich B fest verbunden. Zur Verbindung zwischen dem Halteelement 5 und dem Permanentmagneten 3 bzw. dem Rotorlamellenpaket 18 können unterschiedliche Verfahren, wie z.B. Kleben, Reibschweißen, Kontaktschweißen, Laserschweißen usw., verwendet werden.
Wie insbesondere aus Figur 8b ersichtlich ist, ist das Halteelement 5 derart ausgebildet, dass es einen im Schnitt U-förmigei. Federbereich 20 aufweist, welcher im Wesentlichen in der Aussparung 19 angeordnet ist. Dabei liegt der Permanentmagnet 3 lose auf der Außenseite des Federbereichs 20 auf. In gleicher Weise liegt der Federbereich 20 lose auf dem Rotorlamellenpaket auf. Dadurch kann das Halteelement 5 sowohl eine federnde
Lagerung in Axialrichtung X-X als auch in Radialrichtung der Rotorwelle 2 ermöglichen.
Bei der in Figur 8c gezeigten Variante ist das Halteelement 5 zusätzlich noch an einem Bereich C mit der Ankerwelle 2 direkt verbunden. Dadurch wird zusätzlich noch das Rotorlamellenpaket 18 zur Rotorwelle 2 fixiert.
Bei der in Fig. 8d gezeigten Variante besteht das Halteelement 5 nur aus dem U- form igen Federbereich 20. Dabei ist das Halteelement 5 an den Bereichen D bzw. E mit dem Permanentmagneten 3 bzw. dem Rotorlamellenpaket 18 verbunden. Diese Variante ist besonders kostengünstig und vorteilhaft, wenn hinsichtlich der Temperaturanforderungen und der Momentenübertragung nur ein geringerer Anspruch vorhanden ist.
Bei der in Figur 8e gezeigten Variante ist das Halteelement 5 mit dem Rotorlamellenpaket 18 an einem Punkt E fixiert. Dabei ist am Rotorla ellenpaket 18 noch ein Vorsprung 21 vorgesehen, welche eine formschlüssige Verbindung bereitstellt.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Vorsprung 21 teilweise über das Halteelement 5 vorsteht, um eine Sicherung gegen ein Lösen des Halteelements 5 vom Rotorlamellenpaket 18 zu haben.
Bei der in Figur 8f gezeigten Variante ist das Halteelement 5 mit dem
Permanentmagneten 3 über einen Ver bindungsbereich A fest verbunden und das Rotorlamellenpaket 18 ist über einen Bereich B fest mit dem Halteelement 5 verbunden. Die in Figur 8f gezeigte Variante ist dabei sehr ähnlich zu der in Figur 8b gezeigten Variante, jedoch weist die Variante von Figur 8f einen Unterschied dahingehend auf, dass der im Schnitt U-förmige Federbereich 20 den Permanentmagneten 3 bzw. das Rotorlamellenpaket 18 nicht berührt. Dadurch wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad hinsichtlich der Montage erhalten und ggf. bei der Herstellung der einzelnen Bauteile auftretenden Maßtoleranzen können einfacher ausgeglichen werden. Insbesondere kann bei diesem Ausführungsbeispiel auf eine aufwendige Nachbearbeitung des Innenumfangs des Permanentmagneten 3 verzichtet werden, da kein Einfluß der Toleranzen des Innendurchmessers auf den Gesamtrundlauf des Rotors besteht.
Figur 9 zeigt einen Rotor 1 mit einem auf einer Rotorwelle 2 drehfest gelagerten
Rotorkörper 25 dessen Ausdehnungskoeffizient sich von dem des Permanent- Magnetrings 3 unterscheidet. Der Innendurchmesser des Permanent-Magnetrings 3 und der Außendurchmesser des Rotorkörpers 25 sind entsprechend einem Minimalspiel zwischen dem Rotorkörper 25 und dem Magnetring 3 im ungünstigsten Toleranz- und Betriebstemperaturbereich des Rotors 1 bemessen. Der Permanent-Magnetring 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich durch radiale Zentrierelemente 12 auf den Rotorkörper 25 fixiert, indem die Zentrierelemente 12 mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen die radialen Anlageflächen 14 des Ringmagnets 3 gepresst werden. Durch diese radialen Anpresskräfte wird ebenfalls eine ungewollte axiale Verschiebung des Magnetrings 3 verhindert. Somit stellt in diesem Ausführungsbeispiel der
Rotorkörper 25 mit den Zentrierelementen 12, ein Halteelement 4, 5 dar, in das die beiden Halteelemente 4, 5 gemäß Figur 1 integriert sind. Die Zentrierelemente 12 sind in Aussparungen 19 des Rotorkörpers 25 gelagert, und sind beispielsweise als gewellter Toleranzring 42, als Drahtfeder oder als Lamellenfedern 30 ausgebildet. Die Zentrierelemente 12 weisen eine flache Federkennlinie 50 in radialer Richtung zur
Rotorwelle 2 auf, so dass auch bei größerem Toleranz-, bzw. Temperaturausdehnungs- Ausgleich die radialen Kräfte auf den Magnetring 3 nicht zu groß werden, um diesen vor einer Beschädigung zu schützen. Gleichzeitig stellt diese Art der Ringmagnetbefestigung einen Überlastschutz beim Übertragen von Drehmomenten mittels Reibschluss vom Rotor 1 auf die Ankerwelle 2 dar, dessen Überlast-Schwellwert durch die
Zentrierelemente 12 in Verbindung mit den Anlagenflächen 14 festgelegt ist. Der in Figur 10 dargestellte Rotor 1, mit den in den Rotorkörper 25 integrierten Halteelemente 4, 5 weist zusätzlich zu den Zentrierelementen 12 ein axiales Federelement 1 1 auf, dass hier als Tellerfeder 1 1 ausgebildet ist. Dazu ist an einem Ende des Rotorkörpers 25 als axiales Halteelement 4 ein fester Anschlag 28 angeformt, gegen den aufgrund der axialen Federkraft des Federelements 1 1, der Ringmagnet 3 gepresst wird.
Zur Erhöhung der Drehmomentübertagung ist zwischen dem Federelement 11 und der axialen Anlagefläche 9, sowie zwischen dem festen Anschlag 28 und der zweiten Anlagefläche 9 eine Reibscheibe 26 angeordnet, deren Oberfläche entsprechend des gewünschten Reibschluss vorgegeben wird. Für einen hohen Reibwert kann beispielsweise eine Stahlscheibe 26 mit Korund oder Diamant beschichtet sein. Alternativ kann auch auf eine oder beide Reibscheiben 26 verzichtet werden, wenn beispielsweise nur geringe Drehmomente übertragen werden sollen. Das axiale Federelement 11 ist im Ausführungsbeispiel durch einen Sicherungsring 36, der von einer ringförmigen Nut 37 aufgenommen ist, axial gesichert. In einer Variation ist das axiale Federelement 1 1 direkt in einer axialen Ausnehmung 13 aufgenommen, wodurch der Sicherungsring 36 als zusätzliches Bauteil entfällt. Mittels solch einer Anordnung mit einem axialen Federelement 1 1 können auch axiale Vorspannkraftverluste, die aus unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten resultieren, kompensiert werden. Der Rotorkörper 25 ist in Figur 10 und Figur 9 als einteiliger Kunststoffkörper ausgebildet, dieser kann jedoch auch als magnetisches Rückschlusselement 18 ausgebildet sein, wie dies in Figur 1 1 dargestellt ist.
In Figur 1 1 sind die beiden Halteelemente 4 und 5 als Tellerfedern 3 1 ausgebildet und direkt auf der Rotorwelle 2 fest fixiert, beispielsweise aufgepresst. Diese beiden axialen Federelemente 11 kompensieren die Längentoleranzen der Ringmagnetherstellung, sowie dessen thermischer Ausdehnung. Zur radialen Zentrierung weisen die Halteelemente 4, 5, Zentrierelemente 12 auf, die hier als radiales Federpaket 18 ausgebildet sind, die gleichzeitig einen magnetischen Rückschluss für den Permanent-Magnetring 3 darstellen. Die Zentrierelemente 12 werden gemäß Figur 1 lb und 11c durch einzelne Feder- Lamellen 30 gebildet, die sich an ihrer Innenseite 32 direkt an der Ankerwelle 2 und mit ihrer Außenseite 34 an der radialen Anlagefläche 14 des Ringmagneten 3 abstützen. Optional weisen die Halteelemente 4, 5 als separate Bauteile ausgebildete Reibscheiben 26 auf, die zwischen den axialen Federelementen 1 1 und den axialen Anlageflächen 9 des
Ringmagneten 3 angeordnet sind.
Die Figuren 12a bis 12d zeigen verschiedene Varianten eines erfindungsgemäßen Rotors 1, bei dem die elastische Lagerung des Permanent-Ringmagneten 3 in axiale und radiale
Richtung jeweils durch separate Bauteile der Halteelemente 4, 5 realisiert ist. Zur Herstellung des Rotors 1 wird gemäß Figur 12a zuerst ein erstes Halteelement 5 mittels eines Sicherungsrings 36 direkt auf der Ankerwelle 2 fixiert. Auf einer Ausnehmung 13 des Halteelements 5 ist ein Zentrierelement 12 vormontiert, auf das der Ringmagnet 3 aufgeschoben wird. Zwischen der axialen Aπlagefläche 9 und dem Halteelement 4
(und/oder 5) wird vor dessen Montage ein axiales Federelement 1 1 eingelegt, das die Wärmeausdehnung und Herstellungstoleranzen in axialer Richtung ausgleicht. Mittels eines zweiten Sicherungsrings 36, mit dem das Halteelem ent 4 fixiert wird, lässt sich die axiale Vorspannung des Federelements 11 einstellen. Die Zentrierelemente 12 weisen eine gleichbleibende Federrate mit einer flachen Federkennlinie 50 über den gesamten
Betriebstemperaturbereich auf und bewirken somit, dass der Außenmantel des Permanent-Magnetrings 3 bei unterschiedlicher Temperaturausdehnungen und Herstellungstoleranzen der Einzelteile, immer exakt zur Achse X-X der Ankerwelle 2 zentriert bleibt. Damit ist ein optimaler Rundlauf bei kostengünstiger Herstellung des Rotors 1 gewährleistet. In Figur 12a sind die Zentrierelemente 12 als Spiralfedern 38 ausgebildet, deren einzelne Windungen zumindest im entspannten Zustand radial versetzt angeordnet sind.
Eine solche Spiralfeder 38 ist in Figur 13 als separates Bauteil dargestellt. Zur Herstellung einer solchen Spiralfeder 38 werden die axial aufeinander folgenden
Windungen 40 abwechselnd in unterschiedliche radiale Richtungen ausgelenkt, so dass der neue Außendurchmesser der Spiralfeder 38 größer ist, als der Durchmesser einer einzelnen Windung 40 und der effektive Innendurchmesser geringer als der einer einzelnen Windung 40. Der Draht einer solchen Spiralfeder 38 weist beispielsweise ein Rechteckprofi 1 auf und wird unter einer bestimmten axialen Vorspannung auf die
Ausnehmung 13 der Halteelemente 4, 5 vormontiert. In einer Variation wird in Figur 12b anstelle der Spiralfeder 38 eine gewellte Flachfeder 42 verwendet, die ringförmig auf der Ausnehmung 13 montiert wird. Die gewellte Flachfeder 42 ist vorzugsweise als offener Ring ausgebildet, wie dies auch in Figur 15b - jedoch ohne radial überstehende Laschen 54 - in einer Seitenansicht dargestellt ist. Der gewellte Federring 42, der auch als handelsüblicher Toleranzring 42 ausgebildet sein kann, weist eine radiale Vorspannung auf, so dass dieser mit einigen Bereichen 44 an der radialen Anlagefläche 14 des Ringmagneten 3 und mit anderen Bereichen 46 am Halteelement 4, 5 anliegt. Für Anwendungen mit geringem Toleranzausgleich bzw. geringen Differenzen der Wärmeausdehnung ist in Figur 12c als Zentrierelement 12 ein handelsüblicher O-Ring 47 in der Ausnehmung 13 gelagert, um eine zentrierende
Rückstellwirkung des Ringmagneten 3 zu gewährleisten.
In einer weiteren Variation gemäß Figur 12d sind die Zentrierelemente 12 als sogenannten Bai-Seal 48 ausgebildet. Eine solche Bai-Seal 48 weist ebenfalls eine Art Spiralfeder auf deren Windungen jedoch nicht wie in Figur 12a radial, sondern wie in
Figur 14 dargestellt axial gegeneinander verkippt werden. Dadurch weist eine solche Bai- Seal 48 eine sehr flache Federkennlinie 50 über einem gesamten nutzbaren Arbeitsbereich 52 auf, wodurch eine nahezu gleichbleibende Rückstellkraft auf den Magnetring 3 über den gesamten radialen Federweg der Zentrierelemente 12 gegeben ist. Eine solche flache Federkennlinie 50 mit nahezu konstanter Rückstellkraft, kann bei entsprechender Ausgestaltung auch durch die anderen genannten Ausführungen der Zentrierelemente 12 realisiert werden.
Die Zentrierelemente 12 gemäß Figur 12a bis 12d können in weiterer Variation auch auf einem die Halteelemente 4, 5 integrierenden Rotorkörper 12, oder direkt auf der
Ankerwelle 2 gelagert sein.
Die Figuren 15a bis 15g zeigen weitere Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Varianten von Zentrierelementen 12. In Figur 15a ist als Zentrierelement 12 eine gewellte Flachfeder 42 - ähnlich wie in Figur 12b dargestellt - auf dem Halteelement 4 gelagert.
Jedoch weist hier die gewählte Flachfeder 42 anders als in Figur 12b, radiale Fortsätze 54 auf, die an den axialen Anlageflächen 9 des Ringmagneten 3 anliegen. Bei der Montage des Ringmagneten 3 wird dieser durch die gewellte Flachfeder 42 zentriert, wobei die bei der Montage eingefrorenen Spannungen innerhalb der axialen noch nicht belasteten Fortsätze 54 sehr gering sind. Anschließend wird das Halteelement 4 mit der vormontierten Tellerfeder 1 1 axial auf die Ankerwelle 2 aufgeschoben, bis die radial äußeren Bereiche 23 der Tellerfeder 1 1 die Fortsätze 54 gegen die axiale Anlagefläche 9 des Ringmagneten 3 presst. Dadurch wird das Zentrierelement 22 im Bereich der
Fortsätze 54 partiell versteift, wodurch eine genauere Fixierung über den gesamten Temperaturverlauf ermöglicht wird. Die axialen Federelemente 1 1 und die Halteelemente 4, 5 werden entweder kraft- oder formflüssig axial fixiert. In Figur 15b ist schematisch ein Schnitt durch die gewellte Flachfeder 42 dargestellt, wobei diese zur Aufbringung einer radialen Anpresskraft gegen die radiale Anlagefläche 14 in diesem
Ausführungsbeispiel als offener Federring 42 ausgebildet ist.
Figur 15c zeigt eine Variation des Zentrierelements 12, dessen Querschnitt eine Art Schleife mit zwei Schenkeln 56 und 58 bildet, die einerseits an der radialen Anlagefläche 14 und andererseits am Halteelement 4 sich radial abstützen. In radialen Richtung weist dieses Zentrierelement 12, zwei übereinanderliegende Laschen 59 auf, die wiederum mittels der axialen Federelemente 1 1 gegen die axialen Anlageflächen 9 des Ringmagneten 3 gepresst werden. Figur 15d zeigt wiederum eine schematische Schnittdarstellung des Zentrierelements 12 aus Figur 12c.
Figur 12e zeigt eine weitere Variation eines Zentrierelements 12, dessen Querschnitt eine axial offene Schleife mit einem Schenkel 58 bildet, der sich an mindestens einer Ausnehmung 13 an einem Rotorkörper 25 abstützt, der sich über dem gesamten radialen Bereich des Ringmagneten 3 erstreckt. Hierbei sind die Halteelemente 4 und 5 wieder integraler Bestandteil des Rotorkörpers 25. Auch in diesem Ausfuhrungsbeispiel wird ein radialer Fortsatz 54 mittels axialen Federelementen 1 1 gegen die axiale Anlagefläche 9 gepresst, wodurch das Zentrierelement 12 partiell versteift wird. Figur 15f zeigt eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 15e, wobei das Zentrierelement 12 zur besseren radialen Anpassung wiederum als offener Ring ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1 gemäß Figur 15g, weist ein Rotorkörper 25 einen ringförmigen Wulst 60 auf, auf dem mit einer entsprechenden Gegenausformung 62 ein Zentrierring 12 angeordnet ist. Der Zentrierring 12 weist ähnlich wie in Figur 12e wieder im Querschnitt eine offene Schleife auf deren Schenkel 56 und 58 sich an der axialen Anlagefläche 14 und am in den Rotorkörper 25 integrierten Halteelement 4, 5 abstützen. Da das Zentrierelement 12 am Wulst 60 räumlich fixiert ist, bedarf dieses keiner weiteren Befestigung durch das axiale
Federelements 11, das sich im Ausführungsbeispiel an variabel angeordneten ringförmigen Nuten 13 an den Halteelemente 4 und 5 abstützt. Figur 15h zeigt als axiales Federelement 1 1 eine Tellerfeder 1 1, mit axialen Schlitzen 10 zwischen den federnden Bereichen 6, wobei hier die federnden Bereiche 6 radial zur Ankerwelle 2 hin ausgebildet sind, im Gegensatz zu den radial nach außen angeordneten federnden Bereichen 6 des
Ausführungsbeispiels nach Figur 1.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in allen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten untereinander möglich sind. Insbesondere können die dargestellten unterschiedlichen axialen Lagerungen des Permanentmagneten 3 und die unterschiedlichen radialen Lagerungsmöglichkeiten des Permanentmagneten 3, sowie insbesondere die unterschiedliche Ausbildung der Halteelemente 4, 5 in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine mit einem Rotor (1) und einem Stator, wobei ein
Permanentmagnet (3) am Rotor (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) im Wesentlichen als Hohlzylinder mit axialen und/oder radialen Anlageflächen (9, 14) ausgebildet ist und an den axialen und/oder radialen Anlageflächen (9, 14) mittels Halteelementen (4, 5) am Rotor (1) befestigt ist, wobei der Permanentmagnet (3) mittels der Halteelemente (4, 5) in Axialrichtung (X-X) und/oder in Radialrichtung des Rotors (1) elastisch gelagert ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) an seinen in Axialrichtung (X-X) und/oder in Radialrichtung liegenden Anlageflächen (9, 14) jeweils mittels eines Halteelements (4, 5) - insbesondere zwischen zwei axial angeordneten Halteelementen (4, 5) - am Rotor (1) befestigt ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ha)tee)emente (4, 5) einen integral gebildeten federnden Bereich (6, 20) aufweisen.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Bereich (6) an in Radialrichtung äußeren Umfangsabschnitten der Halteelemente (4, 5) angeordnet ist, um axiale
Anlageflächen (9) des Permanentmagneten (3) abzustützen.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in Radialrichtung verlaufende Schlitze (10) aufweisen, um einzelne federnde Bereiche (6) zu bilden.
6. Elektrische Maschine nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Halteelement (4, 5) axiale Federelemente (1 1) - insbesondere Tellerfedern (1 1) - zur elastischen Lagerung des Permanentmagneten (3) aufweist.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlagefläche der Halteelemente (4, 5) und/oder eine
Anlagefläche (9) des Permanentmagneten (3) sich verjüngend ausgebildet ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlagefläche des Halteelements (4, 5) als gewölbter Bereich mit einem vorbestimmten Radius (R) ausgebildet ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches scheibenförmiges Reibeiement (26), insbesondere aus Filzmaterial, welches zwischen den Anlagenflächen (9, 14) des Permanentmagneten (3) und den Halteelementen (4, 5) angeordnet ist.
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmiges Reibelement (26) oder die Halteelemente (4,5) eine mit Korund oder Diamant beschichtete Stahlfläche (28, 29)3 aufweisen.
1 1. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (9, 14) des Permanentmagneten (3) und/oder die Anlagefläche der Halteelemente (4, 5) eine verschleißfeste und/oder reiberhöhende Beschichtung aufweisen.
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (9, 14) Zentrierelemente (12) - insbesondere mit einer über den gesamten Temperaturbereich flach verlaufenden, in etwa linearen Federkennlinie (50) - aufweisen, die den Permanentmagneten (3) bezüglich der Axialachse (X-X) zentrieren und/oder axial fixieren.
13. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (12) als offener oder geschlossener Federring, Drahtfeder, Lamellenfeder (18), Spiralfeder (38), umlaufend gewellte Flachfeder (42), Toleranzring, druckelastischer O-Ring (47) oder als bal-seal (48) ausgebildet ist.
14. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (38) einzelne Windungen (40) aufweist, die sowohl radial als auch axial versetzt angeordnet sind.
15. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (12, 42) eine axiale Reibfläche — insbesondere einstückig angeformte radiale Fortsätze (54) - aufweist, die von dem axialen Federelement (11) gegen die axiale Anschlagfläche (9) des Permanentmagneten (3) gepreßt wird.
16. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen Rotorkörper (25) aufweist, der zwischen einer Rotorwelle (2) und dem Permanentmagneten (3) angeordnet ist und insbesondere als Rückschlußelement (18) des Permanentmagneten (3) ausgebildet ist.
17. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) in den Rotorkörper (25) integriert sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Rotorkörper (25) integrierte Halteelemente (4,5) mindestens einen festen axialen Anschlag (28) und einen axial elastisch beweglichen Anschlag (29) bilden.
19. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) oder der Rotorkörper (25) umlaufende, ringförmige Ausformui .gen (?,19, 13) zur Aufnahme der axialen Federelemente (1 1) und/oder der Zentrierelemente (12) aufweisen.
20. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) und/oder der Rotorkörper (25) auf der Rotorwelle (2) mittels Sicherungsringen (36), Federelementen, Laserschweißen, Kleben oder Schrumpfpassung fixiert sind.
21. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (25) als radiales und/oder axiales Federpaket
(18) ausgebildet ist.
22. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (4, 5) als Reibkupplung einer Drehmomentübertragung ausgebildet sind, deren Uberlast-Schwellwert mittels der
Federkraft und der Reibflächen vorgebbar ist.
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