Beschreibung description
Rotor für einen permanenterregten Motor, insbesondere EC- MotorRotor for a permanent-magnet motor, in particular EC motor
Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen permanenterregten Motor, insbesondere einen EC-Motor.The invention relates to a rotor for a permanent-magnet motor, in particular an EC motor.
Der EC-Motor (electronically commutated) ist ein bürstenloser, permanenterregter Synchronmotor. Die für diesenThe EC motor (electronically commutated) is a brushless, permanent-magnet synchronous motor. The for this
Motortyp ebenfalls verwendete Bezeichnung „AC-Servomotor" kann zu Verwechslungen führen, da sie auch für hochdynamisch geregelte Asynchronmotoren verwendet wird. Um dies auszuschließen, wird der elektronisch kommutierte Motor nachfolgend als EC-Motor bezeichnet. EC-Motoren können alsMotor type also used designation "AC servomotor" can cause confusion, since it is also used for highly dynamically controlled asynchronous motors.To eliminate this, the electronically commutated motor is referred to below as EC motor
Innenläufermotoren oder als Außenläufermotoren ausgeführt sein. Die Erfindung bezieht sich vornehmlich aufInternal rotor motors or be designed as external rotor motors. The invention relates primarily to
Innenläufermotoren, anhand derer nachfolgend auch dieInternal rotor motors, on the basis of which below
Erfindung näher erläutert wird. Dennoch ist die Erfindung auch bei Außenläufermotoren anwendbar.Invention will be explained in more detail. Nevertheless, the invention is also applicable to external rotor motors.
Elektromotoren weisen einen feststehenden Teil und einen drehbar gelagerten Teil auf. Der feststehende Teil wird Stator oder Ständer genannt. Der drehbar gelagerte Teil wird Rotor oder Läufer genannt. Nachfolgend sollen hierfür die Begriffe Stator und Rotor verwendet werden.Electric motors have a fixed part and a rotatably mounted part. The fixed part is called a stator or a stator. The rotatably mounted part is called rotor or rotor. In the following, the terms stator and rotor are to be used.
Das Motorgehäuse eines permanenterregten Motors wird oftmals im Stranggussverfahren oder durch Tiefziehen hergestellt. In das Motorgehäuse ist der Stator eingesetzt, der als Lamellenpaket das Statorblechpaket und Wicklungen umfasst. In die Bleche des Statorblechpakets sind Nuten zur Aufnahme der Drehstromwicklungen gefräst oder gestanzt. Die Verbindung der Bleche zum Statorblechpaket erfolgt mittels eines auf einer Seite des Blechs ausgeprägten Noppens, der in die zugehörige Vertiefung auf der anderen Seite des benachbarten Blechs -eingreift .
Auf der Rotorwelle des permanenterregten Motors ist als Lamellenpaket das Rotorblechpaket angeordnet, das meist Ausstanzungen zur Gewichtsreduzierung aufweist. Auf der Peripherie des Rotorblechpakets oder in den Ausstanzungen sind Permanentmagnete angeordnet, die häufig unlösbar, beispielsweise mit Zwei-Komponenten-Kleber, befestigt sind. Bei einigen permanenterregten Motoren sind in die Bleche des Rotorblechpakets Nuten zur Aufnahme der Permanentmagnete gefräst oder gestanzt, die umfangsseitig offen bzw. geschlossen sind.The motor housing of a permanent-magnet motor is often produced by continuous casting or deep drawing. In the motor housing, the stator is used, which includes the laminated stator core and windings as a plate pack. Grooves for receiving the three-phase windings are milled or punched into the sheets of the laminated stator core. The connection of the sheets to the laminated stator core takes place by means of a notch pronounced on one side of the sheet, which engages in the corresponding recess on the other side of the adjacent sheet metal. On the rotor shaft of the permanent-magnet motor, the rotor core stack is arranged as a plate pack, which usually has punch-outs for reducing weight. On the periphery of the rotor core or in the punched out permanent magnets are arranged, which are often permanently attached, for example, with two-component adhesive attached. In some permanent-magnet motors, grooves for receiving the permanent magnets are milled or punched into the sheets of the rotor lamination stack, which are circumferentially open or closed.
Nachteilig an den bekannten EC-Motoren ist, dass Magnetsplitter, welche bei bekannten EC-Motoren üblicherweise vorkommen, zu einer Blockade des Motors führen können.A disadvantage of the known EC motors is that magnetic splinters, which normally occur in known EC motors, can lead to a blockage of the motor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für einen permanenterregten Motor anzugeben, bei dem dasThe invention has for its object to provide a rotor for a permanent-magnet motor, in which the
Blockieren des Motors durch abgesplitterte Teile der Permanentmagnete wirksam verhindert wird.Blocking of the motor is effectively prevented by chipped parts of the permanent magnets.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Rotor für einen permanenterregten Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention the object is achieved by a rotor for a permanent-magnet motor with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Der erfindungsgemäße Rotor für einen permanenterregten Motor umfasst ein Lamellenpaket, in welchem zentriert in einer Ausnehmung eine Rotorwelle angeordnet ist und welches eine Vielzahl von übereinander gestapelten Einzellamellen mit jeweils über den Umfang verteilte Segmente aufweist, die durch radial nach innen weisende über den Umfang verteilte Sicken voneinander getrennt sind. Ein jedes Segment ist mit einer Ausnehmung versehen, in der mindestens ein Magnet angeordnet ist. Die Magnete wirken dabei als magnetische Pole des Rotors. Die Anzahl der Pole entspricht dabei der Anzahl der über den Umfang des Lamellenpakets verteilt angeordneten
Magnete. Das Lamellenpaket ist bevorzugt axial in Gruppen von identisch übereinander gestapelten Einzellamellen unterteilt, wobei die Gruppen in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Ein derartiges Verdrehen der Gruppen oder Rotorteile auf der Rotorwelle zueinander stellt sicher, dass keine Späne aus oder in die Αusnehmungen der Magnete (auch Magnettaschen genannt) fallen. Die Ausnehmungen sind beispielsweise durch Ausstanzungen gebildet. Durch ein identisches Übereinanderstapeln von mehreren Einzellamellen und deren Gruppierung werden Kanäle gebildet, in denen die Magnete, z. B. Permanentmagnete, angeordnet sind. Durch die Verdrehung der Gruppen in Umfangsrichtung zueinander wird bei dem erfindungsgemäßen permanenterregten Motor verhindert, dass von den Permanentmagneten abgesplitterte Partikel zu einer Blockade des Motors führen können. Darüber hinaus führt ein Verdrehen der Gruppen zu einer Reduzierung des Rastmoments des Motors, indem durch das Verdrehen der Rotorteile und somit der Pole des Rotors trotz daraus resultierender unterschiedlicher magnetischer Pfade die Feldenergie weitgehend konstant bleibt. Bei dem Motor handelt es sich insbesondere um einen Innenläufermotor, bei dem die dem Stator zugewandte Fläche des Lamellenpakets des Rotors die äußere Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrischen Rotors ist.The rotor according to the invention for a permanent-magnet motor comprises a disk set, in which centered in a recess a rotor shaft is arranged and which has a plurality of stacked individual slats, each with distributed over the circumference segments, which by radially inwardly distributed circumferentially distributed beads from each other are separated. Each segment is provided with a recess in which at least one magnet is arranged. The magnets act as magnetic poles of the rotor. The number of poles corresponds to the number of distributed over the circumference of the disk pack arranged Magnets. The disk pack is preferably divided axially into groups of identical stacked individual laminations, wherein the groups are arranged offset from each other in the circumferential direction. Such rotation of the groups or rotor parts on the rotor shaft to each other ensures that no chips from or in the Αusnehmungen of the magnets (also called magnet pockets) fall. The recesses are formed for example by punching. By an identical stacking of several individual slats and their grouping channels are formed, in which the magnets, for. B. permanent magnets are arranged. Due to the rotation of the groups in the circumferential direction relative to one another, in the permanent-magnet motor according to the invention, it is prevented that particles chipped off by the permanent magnets can lead to blockage of the motor. In addition, a rotation of the groups leads to a reduction of the cogging torque of the motor by the field energy remains largely constant by the rotation of the rotor parts and thus the poles of the rotor despite resulting different magnetic paths. In particular, the motor is an internal rotor motor in which the surface of the disk set of the rotor facing the stator is the outer surface of the essentially cylindrical rotor.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Gruppen von Einzellamellen zusätzlich ein Trennelement angeordnet. Dies sichert zusätzlich, dass die Magnete in den Magnettaschen geschützt sind und keine Späne aus oder in die Magnettaschen fallen. Hierzu ist das Trennelement vorzugsweise als ein geschlossenes Trennblech ausgebildet, das die Gruppen von Einzellamellen voneinander trennt und die Ausnehmungen für die Magnete zwischen zwei Gruppen vollständig verschließt. Zweckmäßigerweise entsprechen die äußeren Abmessungen des Trennelements im Wesentlichen den äußeren Abmessungen der Einzellamellen. Dadurch wird eine weitgehend in Umfangsrichtung , geschlossene
Bauweise des Rotors erreicht, so dass der durch die geschlossene Bauweise auftretende Flussverlust so gering wie möglich ist.In an advantageous embodiment of the invention, a separating element is additionally arranged between the groups of individual lamellae. This additionally ensures that the magnets are protected in the magnetic pockets and no chips fall out or into the magnetic pockets. For this purpose, the separating element is preferably designed as a closed separating plate, which separates the groups of individual lamellae and completely closes the recesses for the magnets between two groups. Expediently, the outer dimensions of the separating element essentially correspond to the outer dimensions of the individual louvers. As a result, a largely circumferentially closed Construction of the rotor achieved, so that the flow loss occurring through the closed design is as low as possible.
In einer möglichen Ausführungsform sind die Gruppen, in Umfangsrichtung in einem Winkel α von 0° bis zu einem maximalen Winkel, der in Abhängigkeit von der Anzahl der Pole des Rotors ermittelt wird. Dabei wird der maximale Winkel ctmax bestimmt gemäß :In one possible embodiment, the groups are, in the circumferential direction at an angle α of 0 ° to a maximum angle, which is determined in dependence on the number of poles of the rotor. The maximum angle ctmax is determined according to:
cCmax = 0,5 x 360° /Anzahl der Pole.cCmax = 0.5 x 360 ° / number of poles.
Beispielsweise beträgt der maximale Winkel αmax 18° bei einem 10 Pole umfassenden Rotor.For example, the maximum angle α max is 18 ° for a rotor comprising 10 poles.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich die Stirnseiten des Lamellenpakets, d.h. des Rotorblechpakets, durch 'Rotorendscheiben vollständig abgeschlossen. Die Rotorendscheiben können bei einem Innenläufermotor beispielsweise als Scheiben aus nichtmagnetischem Material ausgeführt sein, welche auf der Rotorwelle zentriert sind und die Stirnseiten des Rotors bis zum Außendurchmesser vollständig abdecken. Hierdurch wird ein nochmals verbesserter Schutz des Motors gegen Blockieren erreicht.In a further advantageous embodiment of the invention, in addition, the end faces of the disk set, ie the rotor laminated core, completely closed by ' Rotorendscheiben. The Rotorendscheiben can be performed in an internal rotor motor, for example, as disks of non-magnetic material, which are centered on the rotor shaft and completely cover the front sides of the rotor to the outer diameter. As a result, a further improved protection of the motor is achieved against blocking.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnete, z. B. Permanentmagnete, in die von den Ausnehmungen gebildeten Kanäle .form-, kraft- und/oder stoffschlüssig gehalten. Beispielsweise sind die Magnete eingeklebt, wobei die Magnete von Klebstoff umhüllt sind. Alternativ können die Magnete in den. Magnettaschen mechanisch verklemmt werden. In einer .weiteren alternativen Ausführungsform können die in den Ausnehmungen eingesetzten Magnete mit Kunststoff umspritzt werden. Vorteilhaft an der geklebten oder Kunststoff umspritzten Ausgestaltung ist.,, dass der Klebstoff bzw. der
Kunststoff sowohl als geräuschdämpfendes Element, als auch zur Fixierung von Magnetsplittern dient.In an advantageous embodiment of the invention, the magnets, z. B. permanent magnets, in the channels formed by the recesses . held in a positive, force and / or material fit. For example, the magnets are glued, wherein the magnets are coated with adhesive. Alternatively, the magnets in the. Magnetic bags are mechanically jammed. In a further alternative embodiment, the magnets used in the recesses can be encapsulated with plastic. An advantage of the glued or plastic molded design is. ,, That the adhesive or the Plastic serves both as a noise-damping element, as well as for the fixation of magnetic splinters.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Blockieren des Motors durch abgesplitterte Teile der Permanentmagnete wirksam verhindert wird. Weiterhin ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Gruppen von Einzellamellen für das Rotorblechpaket. Der Motor ist insgesamt kostengünstiger herstellbar.The advantages achieved by the invention are in particular that the blocking of the motor is effectively prevented by chipped parts of the permanent magnets. Furthermore, the invention makes it possible to produce groups of individual lamellae for the rotor lamination stack. The engine is cheaper to produce overall.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show:
Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung einen Rotor eines erfindungsgemäßen Motors,1 is a schematic perspective view of a rotor of a motor according to the invention,
Fig. 2 schematisch im Querschnitt den Rotor gemäß Figur 1, undFig. 2 shows schematically in cross section the rotor according to Figure 1, and
Fig. 3 schematisch im Längsschnitt den Rotor gemäß Figur 2.3 shows a schematic longitudinal section through the rotor according to FIG. 2.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 für einen permanenterregten Motor dargestellt. Der Stator ist nicht gezeigt.FIG. 1 shows a rotor 1 according to the invention for a permanent-magnet motor. The stator is not shown.
Der Rotor 1 weist ein Lamellenpaket 2 auf, das aus einer Mehrzahl von Einzellamellen 2.1 bis 2.n gebildet ist. Die Einzellamellen 2.1 bis 2.n sind in Größe, Abmessung und Form identisch. Im Detail weist die jeweilige Lamelle 2.1 bis 2.n über den Umfang verteilte Segmente 4 auf. Die Segmente 4 sind durch radial nach innen weisende über den Umfang verteilte Sicken 6 voneinander getrennt. Darüber hinaus ist das jeweilige Segment 4 mit einer Ausnehmung 8 versehen. ,In die
Ausnehmung 8 (auch Magnettasche genannt) ist mindestens ein Magnet 10 (auch Taschenmagnet genannt) angeordnet. Der Magnet 10 ist beispielsweise ein Permanentmagnet. Die Magnete 10 bilden dabei die Pole Pl bis PlO des Rotors 1.The rotor 1 has a disk pack 2, which is formed from a plurality of individual laminations 2.1 to 2.n. The individual lamellae 2.1 to 2.n are identical in size, dimension and shape. In detail, the respective lamella 2.1 to 2.n distributed over the circumference segments 4. The segments 4 are separated from each other by radially inwardly facing circumferentially distributed beads 6. In addition, the respective segment 4 is provided with a recess 8. ,In the Recess 8 (also called magnet pocket) is at least one magnet 10 (also called pocket magnet) arranged. The magnet 10 is, for example, a permanent magnet. The magnets 10 form the poles Pl to PlO of the rotor first
Die Einzellamellen 2.1 bis 2.n sind beispielsweise dünne Metallbleche. Die Einzellaraellen 2.1 bis 2.n sind miteinander durch Form-, Reib- und/oder Haftschluss verbunden. Darüber hinaus liegen die Einzellamellen 2.1 bis 2.n in identischer Lage zentriert übereinander. Zur Zentrierung der Lage der Einzellamellen 2.1 bis 2.n wird die Welle 12 des Rotors 1 genutzt .The individual laminations 2.1 to 2.n are, for example, thin metal sheets. The Einzellaraellen 2.1 to 2.n are connected to each other by form, friction and / or adhesion. In addition, the individual lamellae are 2.1 to 2.n in an identical position centered on each other. For centering the position of the individual blades 2.1 to 2.n, the shaft 12 of the rotor 1 is used.
Ferner sind die Einzellamellen 2.1 bis 2.n gruppiert übereinander gestapelt. Dabei bilden mehrere identisch übereinander gestapelte Einzellamellen 2.1 bis 2.k und 2. k+1 bis 2.n eine Gruppe Gl bzw. G2. Die Gruppen Gl, G2 vonFurthermore, the individual lamellae 2.1 to 2.n are stacked on top of each other. In this case, a plurality of identically stacked individual lamellae 2.1 to 2.k and 2.k + 1 to 2.n form a group Gl or G2. The groups Gl, G2 of
Einzellamellen 2.1 bis 2.n sind in ümfangsrichtung zueinander verdreht angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass von den Permanentmagneten 10 abgesplitterte Partikel zu einerSingle lamellae 2.1 to 2.n are arranged twisted in the initial direction to each other. This prevents particles splintered off from the permanent magnets 10 from forming into a
Blockade des Motors führen können. Zudem wird das Rastmoment des Motors reduziert.Blockade of the engine can lead. In addition, the cogging torque of the engine is reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gruppen Gl und G2 in Umfangsrichtung in einem Winkel α von 0° bis zu einem maximalen Winkel α^x zueinander um die Welle 12 verdreht . Der maximale Winkel Om3x wird dabei in Abhängigkeit von der Anzahl der Pole Pl bis PlO des Rotors 1 bestimmt gemäß:In a preferred embodiment, the groups Gl and G2 in the circumferential direction at an angle α of 0 ° to a maximum angle α ^ x to each other about the shaft 12 is rotated. The maximum angle O m3x is determined as a function of the number of poles Pl to PlO of the rotor 1 according to:
αmax = 0,5 x 360° /Anzahl der Pole.α max = 0.5 x 360 ° / number of poles.
Bei zehn Polen Pl bis PlO ergibt sich somit ein maximaler Verdrehwinkel α^x von 18°. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beträgt der Verdrehwinkel α ca. 5°.
Bei dem dargestellten, zu einem Innenläufermotor gehörigen Rotor 1 ist die dem Stator zugewandte Fläche des Lamellenpakets 2 die äußere Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrischen Rotors 1.With ten poles Pl to PlO, this results in a maximum angle of rotation α ^ x of 18 °. In the embodiment of Figure 1, the angle of rotation α is about 5 °. In the illustrated, belonging to an internal rotor motor rotor 1, the stator facing surface of the disk set 2 is the outer surface of the substantially cylindrical rotor first
Figur 2 zeigt im Querschnitt den Rotor 1 gemäß Figur 1. Dabei ist zwischen den Gruppen Gl und G2 ein Trennelement 14, z. B. ein Trennblech angeordnet. Das Trennelement 14 ist vollständig geschlossen und weist zu den äußeren Abmessungen der Einzellamellen 2.1 bis 2.n im Wesentlichen gleiche äußere Abmessungen auf. Durch die geschlossene Ausführung ist der Motor zusätzlich geschützt, da keine Späne aus oder in die Ausnehmungen 8 für die Magnete 10 fallen. Figur 3 zeigt den Rotor 1 gemäß Figur 2 im Längsschnitt mit dem Trennelement 14 zwischen den Gruppen Gl und G2 des Lamellenpakets 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Gruppen Gl und G2 des Lamellenpakets 2 in Umfangsrichtung zueinander nicht verdreht. Bedingt' durch die geringe Verdrehung der Gruppen Gl und ,G2 mit einem sehr kleinen Winkel α von ca. 5° ist im Längsschnitt nur eine. sehr geringe parallele Verschiebung der Sicken 6 der Gruppen Gl und G2 ersichtlich. Für einen hinreichenden Schutz vor einem Blockieren des Motors durch Späne ist es vorteilhaft die Gruppen Gl und G2 in Umfangsrichtung zueinander zu verdrehen und das Trennelement 14 zwischen den Gruppen Gl und G2 anzuordnen.
FIG. 2 shows, in cross-section, the rotor 1 according to FIG. 1. In this case, between the groups G1 and G2 a separating element 14, for example, is provided. B. arranged a partition. The separating element 14 is completely closed and has to the outer dimensions of the individual lamellae 2.1 to 2.n substantially the same external dimensions. Due to the closed design, the motor is additionally protected, since no chips fall out of or into the recesses 8 for the magnets 10. FIG. 3 shows the rotor 1 according to FIG. 2 in longitudinal section with the separating element 14 between the groups E1 and G2 of the disk set 2. In this exemplary embodiment, the groups E1 and G2 of the disk set 2 are not rotated relative to one another in the circumferential direction. Conditioned 'by the low distortion of the groups Gl and G2 with a very small angle α of approximately 5 ° in a longitudinal section just one. very small parallel displacement of the beads 6 of the groups Gl and G2 can be seen. For a sufficient protection against blocking of the motor by chips, it is advantageous to rotate the groups Gl and G2 in the circumferential direction to each other and to arrange the separating element 14 between the groups Gl and G2.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Rotor1 rotor
2 Lamellenpaket2 plate pack
2.1 bis 2.n Einzellamellen2.1 to 2.n single lamellae
4 Segment4 segment
6 Sicken6 beads
8 Ausnehmung8 recess
10 Magnet10 magnet
12 Welle12 wave
14 Trennelement14 separating element
α Verdrehwinkel αmax maximaler Verdrehwinkelα twist angle α max maximum twist angle
Gl, G2 Gruppen von EinzellamellenGl, G2 groups of single lamellae
Pl bis PlO Pole
Pl to PlO Pole