WO2012022731A2 - Federelement zur mechanischen fixierung von magneten in einem rotor - Google Patents

Federelement zur mechanischen fixierung von magneten in einem rotor Download PDF

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WO2012022731A2
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Stefan Stoermer
Norbert Kupke
Stavroula Kritharidou
Peter Von Riegen
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Machine in particular a spoke rotor, which is arranged concentrically about an axis of rotation and comprises a permanent magnet which is arranged in a recess of the rotor or stator, wherein in the rotor or stator, a spring strand for fixing the permanent magnet is provided in the recess.
  • the present invention further relates to an electric machine with a rotor or stator according to the invention and a hand tool machine with a motor comprising a rotor or stator according to the invention.
  • a permanent magnet in a recess of a rotor or stator in particular a synchronous machine, this is conventionally pressed into the recess and clamped by means of at least one clamping lug.
  • the clamping nose is provided on the side facing the axis of rotation of the permanent magnet and not only fixes the permanent magnet radially, but also holds it axially.
  • the permanent magnet is subjected to high mechanical stresses and its surface and / or coating is often scratched, especially when being pressed into the recess and / or under operating conditions of the rotor.
  • both the rotor core and the permanent magnets extend differently over the temperature range prevailing in the rotor or stator, which is for example in the range from -40 ° to + 160 ° C.
  • German patent application DE 10 2010 039 334.7 discloses a rotor or stator for an electric machine, in which a separate elastic fixing means is arranged in the recess in which the permanent magnet is joined. Due to its elasticity, the fixing means has a defined spring behavior and / or mechanical clamping behavior, so that it can be dimensioned such that both the
  • Object of the present invention is to provide a rotor or stator, with a provided in the recess of the rotor or stator fixing means with which the component tolerances of the permanent magnet and its temperature behavior are very well compensated, and in terms of assembly costs and manufacturing costs the fixation means and / or the rotor or stator improved, and thus easier to assemble and less expensive to produce.
  • Another object of the invention is to avoid punctiform loading of the permanent magnet in a contact area between the permanent magnet and the fixing means.
  • a rotor or stator for an electrical machine in particular with a spoke rotor, which extends in an axial direction and is arranged concentrically about a rotation axis, and which is a permanent magnet, which in a recess of the rotor or stator is arranged, and comprises a spring strand for fixing the permanent magnet in the recess, wherein the spring strand extends in the axial direction and a concentrically arranged about the axis of rotation retaining ring and at least one retaining ring arranged on the elastic fixing means which extends into the recess wherein the retaining ring is annular and the elastic fixing means at least partially abuts the permanent magnet.
  • the spring strand is preferably made of a metal, in particular spring steel. It is particularly preferably produced as a stamped and bent part. Most preferably, the spring strand is made of a flat extending
  • the spring strand is therefore produced from conventional material by conventional methods.
  • the fixing means Since the fixing means is arranged on the retaining ring, it does not have to be inserted separately into the recess, but can be pushed by displacing the spring strand in the axial direction together with the retaining ring in the recess.
  • a plurality of permanent magnets in the rotor and a plurality of fixing means are arranged on the retaining ring, wherein the number of fixing means corresponds to the number of permanent magnets.
  • all fixing means are inserted by moving the spring strand in the axial direction together with the retaining ring in the space provided for the permanent magnets recesses of the rotor. As a result, the assembly of the spring strand is very fast and easy to carry out.
  • the spring strand is preferably releasablyphilgbar in the rotor or stator. Particularly preferably, it is joined after the joining of the permanent magnet in the recess.
  • This has the advantage that the permanent magnet, in particular before assembly of the spring strand, is powerless inserted into the recess. Powerless in the sense of the invention means that the permanent magnet is not clamped or pressed, but it is inserted, in particular inserted or inserted so that it, in particular its surface and / or a coating of the permanent magnet, while mechanically almost not or not claimed. Therefore, the permanent magnet is not damaged when inserting the permanent magnet into the recess. Since the permanent magnet is inserted into the recess before the assembly of the spring strand, it is only clamped by arranging the fixing means in the recess.
  • the fixing means according to the invention at least partially on the permanent magnet. Therefore, no spacers are provided on the rotor or stator which space the fixing means away from the permanent magnet and thereby protect it from damage, in particular from scratching.
  • the fixation of the permanent magnet therefore only requires the spring strand, so that the cost of producing the rotor are low due to the low number of components.
  • the fixing means on the side facing the permanent magnet is preferably rounded, so that a contact region against which the permanent magnet bears on the fixing means is as small as possible between the permanent magnet and the fixing means and the permanent magnet is not damaged by displacement of the fixing means, for example by an edge can be.
  • the fixing means is elastic. Preferably, it is deformable force against a rinse II and thus has a defined spring behavior and / or mechanical clamping behavior. This makes it so dimensioned that both the component tolerances of the permanent magnet as well Temperature behavior over the bandwidth of the prevailing rotor or stator temperatures are compensated by the fixing agent.
  • the fixing means is elastic and plastic, so that after a plastic deformation, in particular during clamping of the permanent magnet, it still has sufficient elasticity to compensate for component tolerances and / or the temperature behavior of the permanent magnet.
  • the fixing means fix the permanent magnet in the radial direction, that is, in a direction radiating from the rotation axis, in the recess.
  • the permanent magnet is arranged on the side opposite the fixing means substantially free of play in the recess.
  • the fixing agent additionally acts in the axial direction.
  • the elasticity of the fixing means is designed so that the permanent magnet is clamped in the recess. Preferably, it is therefore no longer axially displaceable.
  • the permanent magnet it is likewise preferred for the permanent magnet to be fixed in the axial direction by means of an additional axial fixing means, so that the axial fixation is independent of the radial fixation and the component tolerances and the temperature behavior in the axial and in the radial direction can be compensated differently.
  • the spring strand is at the rotor or stator at least partially.
  • the rotor or stator preferably has a contact surface which extends in the axial direction and at least partially delimits the recess. It is preferred that the spring strand has at least one counter-contact surface, with which it is supported on the contact surface.
  • the contact surface is formed so that at least the fixing means, and optionally also the retaining ring, are supported on the contact surface.
  • the retaining ring and / or the fixing means are arranged without play on the contact surface.
  • the fixing means is preferably also rounded on the side facing away from the permanent magnet, so that it does not damage the contact surface when moving.
  • the fixing means can be pushed onto the contact surface.
  • the fixing means is arranged in the recess.
  • the fixing means further preferably comprises a deformation means, wherein at least the deformation means of the fixing means is elastically deformable.
  • the deformation means in the contact area is spaced from the contact surface. Further preferably, the deformation means is bent both from the contact region against the radial direction and from the counter-contact surface in the radial direction into the recess. Between the contact region and the counter-contact surface, the deformation means preferably has a rising edge or a falling edge. Particularly preferably, the deformation means extends in the axial direction wavy in the recess.
  • the deformation means on its side facing the permanent magnet and possibly also on its side facing away from the permanent magnet side in the axial direction so bent or rounded that it does not damage the permanent magnet and / or the contact surface during a displacement, in particular in the axial direction, and in particular not scratched.
  • the deformation means have a wavelength, an amplitude height and / or a material thickness.
  • the deformation means has the restoring force and thus acts as a spring.
  • the deformation means is formed approximately sinusoidal.
  • the wavelength, amplitude height and / or the material thickness of the deforming agent determine the shape and properties of the deforming means, in particular its deformability, strength and / or Deformation direction. These properties determine the spring stiffness of the deforming means.
  • a deformation means of small material thickness is deformable, for example, in comparison to a deformation means of greater material thickness with the same wavelength and amplitude by introducing a lower energy.
  • the spring stiffness of the deformation means of lesser material thickness is therefore smaller compared to the spring stiffness of the deformation means of greater material thickness at the same amplitude and wavelength.
  • the fixing agent has a plurality of deformation means.
  • the wavelength, amplitude height and / or material thickness of the deformation means is the same, so that the fixing means is very easy to produce.
  • the wavelength, amplitude height and / or material thickness are different.
  • the rotor or stator a contact surface for the fixing means which limits the recess on its side facing the axis of rotation, wherein the contact surface is flat.
  • the abutment surface preferably defines the recess in a radial direction. It is particularly preferred that it is spanned by an axial line extending in the axial direction and by a chord line extending in the direction of a chord of a circle arranged concentrically around the axis of rotation.
  • the contact surface is planar and preferably extends parallel to the permanent magnet.
  • the counter-contact surface of the spring strand is flat, so that the spring strand supported as large as possible on the contact surface.
  • a contact surface which is spanned by the axial line extending in the axial direction and by a circular and concentric around the axis of rotation extending circular line.
  • the spring strand, in particular the retaining ring and the fixing means, at least in the region of the counter-contact surface is arranged circular and concentric about the axis of rotation.
  • the deformation means preferably has at least in the contact region a width which corresponds to a contact width of the permanent magnet.
  • Contact width is understood to mean the width of the permanent magnet, less its possibly rounded edges. Also preferably, it has in the region of the counter-contact surface on a width corresponding to a width of the contact surface. Since the deformation means in the contact region and the permanent magnet, or the deformation means in the region of the counter-contact surface and the counter-contact surface have the same width or contact width, their edges are in the above-mentioned areas about one above the other in the assembled state. As a result, the edges of the deformation means can not damage the permanent magnet or the contact surface during a displacement and there is no scoring in the contact region and / or on the contact surface.
  • the permanent magnet is preferably arranged like a spoke in the rotor or stator. It is preferably designed as a flat magnet.
  • the rotor or stator comprises a plurality of permanent magnets, wherein in each case a fixing means is provided on the retaining ring for each permanent magnet.
  • the permanent magnets and the fixing means are preferably distributed uniformly in the circumferential direction.
  • the rotor or stator is made as a disk set of a plurality of fins.
  • the radial fixation and also, depending on the design of the fixing means and the axial Fixing the permanent magnet in the recess with the spring strand ensured very cost-effective.
  • the spring strand is preferably produced by conventional methods as a stamped and bent part from a flat strip material, in particular from a metal sheet. It allows a compensation of component tolerances and temperature changes in the radial direction.
  • the spring strand is preferably produced by conventional methods as a stamped and bent part from a flat strip material, in particular from a metal sheet. It allows a compensation of component tolerances and temperature changes in the radial direction.
  • Permanent magnet in each operating state of the rotor or stator compared to a conventional attachment of the permanent magnet in the recess by means of clamping lugs less mechanically stressed.
  • the object is further achieved with a motor, in particular a synchronous machine comprising a rotor or stator according to the invention.
  • a hand tool with a motor comprising a rotor or stator according to the invention.
  • Such a hand tool machine is for example a drill, a jig saw or the like.
  • Fig. 1 (a) shows a first embodiment of a spring strand for a rotor according to the invention in a perspective view, showing a section through the spring strand of Fig. 1 (a), showing a section through a retaining ring of the spring strand of Fig. 1 (a) 3 shows a rotor according to the invention with the spring strand of FIG. 1 (a) in a perspective view,
  • Fig. 1 (e) shows a section of the rotor of Fig. 1 (d) in one
  • FIG. 2 shows a section through a further embodiment of a rotor according to the invention with a further embodiment of a spring strand
  • Fig. 3 shows schematically a contour of a waveband of a rotor according to the invention.
  • the illustrated spring strand 520 is made as a stamped and bent part of a sheet of spring steel. It has a retaining ring 51, which is annular. The retaining ring 51 extends concentrically around a rotation axis 2. In addition, it has a width 51 1 in an axial direction 20, through which it receives a rigidity and strength, so that it does not break, especially under load.
  • the fixing means 52 are arranged evenly distributed on the retaining ring 51 in a circumferential direction 80 and spaced from each other. They each have a deformation means 521 which is elastically deformable.
  • the deformation means 521 here are each wave-shaped and have a wavelength 54, an amplitude height 53 and a material thickness 5520, which determine the shape and properties of the deformation means 521. They also have a spring stiffness and a restoring force and act like a spring.
  • the fixing means 52 acting here as springs can be dimensioned by changing shapes and properties of the deformation means 521 so that they fix the permanent magnet 3 respectively in the radial direction 30, and preferably also in the axial direction 20, by clamping it in the recess 4.
  • the permanent magnet 3 is pressed radially outward against transverse webs 121 of the rotor 1.
  • they are dimensioned so that either a fixing means 52 at a first or second end 31, 32 (see Fig. 2) of the permanent magnet 3 for fixing the permanent magnet 3 sufficient, or at both ends 31, 32, a fixing means 52 must be provided.
  • the fixing means 52 are manufactured in one piece with the retaining ring 51. In principle, however, a multi-piece production is possible. Since the fixing means 52 are connected together by the retaining ring 51, a mounting of all fixing means 52 in a single step is possible.
  • the retaining ring 51 in each case has a bend 5261 at an angle ⁇ , so that it has a contour in cross-section (see Fig. 1c), which by contiguous, same length Sehnlinien 527 of a concentrically arranged about the axis of rotation 2 first fictional circle 71 is formed.
  • the first notional circle 71 is shown here by way of example on the outer circumference of the retaining ring 51.
  • the spring strand 520 has a number of identical segments 526.
  • Each fixing means 52 is for fixing one each
  • each segment 524 here comprises a fixing means 52
  • each segment 526 is assigned in each case to a permanent magnet 3 of the rotor 1.
  • the concentric shape of the retaining ring 51 from a flat sheet metal by simply bending the sheet in the creases 5261 in each case by the angle ⁇ produced.
  • a form of the spring strand 520 arranged concentrically about the axis of rotation 2 can be produced from a sheet-metal or strip material extending in area by stamping the spring strand 520 from the sheet metal or strip material, and the retaining ring 51 after insertion of the strip
  • Deformation means 521 is bent into the fixing means 52 each between the fixing means 52. Such production is possible very inexpensively with conventional methods. Subsequently, the open ends of the retaining ring 51 are then connected together, in particular welded.
  • the spring strand 520 in particular after the joining of the permanent magnets 3 in the recesses 4 of the rotor 1, by sliding in the axial direction 20 on bearing surfaces 6 of the rotor 1 can be pushed, so that the fixing means 52 in the axial direction 20 and extend into the recesses 4 inside.
  • the contact surfaces 6 define the recesses 4 in which the permanent magnets 3 are arranged, in each case at their sides facing the axis of rotation 2.
  • the fixing means 52 fix the permanent magnets 3 in each case at least in the radial direction 30.
  • a radial direction 30 is shown by way of example by an arrow.
  • the assembled state (see Fig. 1 d, e) of the spring strand 520 is disposed on the axis of rotation 2 facing side of the permanent magnet 3 in the rotor 1.
  • FIG. 1d shows by way of example a rotor 1 according to the invention with the spring strand 520 of FIGS. 1a, b and c.
  • FIG. 1c schematically shows a section through a retaining ring 51, wherein here for the sake of clarity only a single fixing means 52 arranged on the retaining ring 51 is shown by way of example.
  • Fig. 1e shows a section of the rotor 1 of Fig. 1d. For the sake of clarity, not all of the permanent magnets 3 to be arranged in the rotor 1 are shown in the sectional view of FIG. 1e.
  • the rotor 1 is made as a plate pack 10 of a plurality of fins 1 1, 12.
  • Each of the slats 1 1, 12 has a number of the permanent magnets 3 corresponding number of recesses 4, in which the permanent magnets 3 are respectively joined.
  • the permanent magnets 3 are here spokes-like provided in the rotor 1.
  • the spring strand 520 has at least one counter-bearing surface 524, with which it rests against the contact surface 6 and is supported on this.
  • the counter-bearing surface 524 is provided on the fixing means 52 and / or on the retaining ring 51. It is preferred that the spring strand 520 is supported with its counter-bearing surface 524 and as fully as possible on the contact surface 6.
  • the abutment surfaces 6 are respectively spanned by an axial line 63 extending in the axial direction 20 and a chord line 62 of a second notional circle 72 arranged concentrically about the axis of rotation 2 (see FIG. 3), so that they are analogous to the segments 526 of FIG Spring strand 520, also flat.
  • the fixing means 52 are spaced from the contact surface 6 in a contact region 523, where they rest against the permanent magnet 3. In order not to damage the permanent magnets 3 when inserting the fixing means 52 in the recesses 4 and under operating conditions, the fixing means 52 are rounded at its side facing the permanent magnet 3 side. As a result, the contact region 523 with the permanent magnet 3 runs approximately linearly in the circumferential direction 80 and is as small as possible.
  • the fixing means 52 is also rounded at its side facing away from the permanent magnet 3 side.
  • the deformation means 521 is bent from the contact region 523 against the radial direction 30 as well as from the counter-bearing surface 524 in the radial direction 30 into the recess 4. Between the contact region 523 and the counter-contact surface 524, the fixing means 52 thereby has a rising edge 56 and a falling edge 57, so that the deformation means 521 of the fixing means 52 are formed wave-shaped here.
  • the fixing means 52 each have an open end 525, which is also bent into the recess 4, so that it does not hinder displacement of the fixing means 52 in or against the axial direction 20.
  • the fixing means 52 is preferably made of a material which is softer than the material from which the permanent magnet 3 is made since it is applied directly to the permanent magnet 3, and / or the fixing means 52 is additionally coated with such a material. This also prevents the permanent magnet 3 from being damaged by the fixing means 52.
  • Recesses 522 are provided here in the form of holes on the rising flank 56, which on the one hand reduce the spring stiffness of the deforming means 521 in the region of the rising flank 56 and also on a joining tool (not shown) with which the spring strand 520 is mountable in the rotor 1, are provided.
  • the fixing means 52 comprises a deformation means 521, the contact region 523 is arranged approximately in the center of the permanent magnet 3. Also preferably, the fixing means 52 at least two deformation means 521, which are arranged approximately symmetrically to a center line (not shown) through the permanent magnet 3, so that the permanent magnet 3 rests on two contact areas 523. In this case, the center line divides the permanent magnet 3 in the axial direction 20.
  • a spring strand 520 is provided on both sides of the permanent magnet 3, each having a deformation means 521.
  • the deformation means 521 are preferably also arranged symmetrically to the center line through the permanent magnet 3 in this embodiment.
  • the part of the rotor 1 facing the rotation axis 2 is referred to below as the shaft region 15 and the part of the rotor 1 facing away from the rotation axis 2 is referred to as the magnet region 14.
  • the permanent magnets 3 are joined in the rotor 1 in the assembled state.
  • a shaft (not shown) is provided in the mounted state.
  • the slats 1 1, 12 of the rotor 1 each have longitudinal webs 13 which connect the magnetic region 14 of the rotor 1 with the shaft region 15 of the rotor 1.
  • the fixing means 52 has, in the area of the counter-bearing surface 524, a width 528 which corresponds to a width 628 (see Fig. 3) of the contact surface 6.
  • the fixing means 52 are thereby guided along the guide means 61, so that they can be inserted into a defined position in the recess 4 and their assembly is simple. Due to the running as webs guide 61 the contact surface 6 of the rotor 1 is formed here by a groove.
  • the width 529 of the deformation means 521 corresponds to the contact width 329 of the permanent magnet 3.
  • the deformation means 521 abuts against the permanent magnet 3 approximately without offset, and displacement of the spring strand 520 occurs in the recess 4, for example during assembly or under operating conditions , not to scratching or scoring on the permanent magnet 3.
  • the shaft region 15 of the rotor 1 is designed such that in each case only the fixing means 52 rest against the abutment surfaces 6.
  • Fig. 2 shows schematically a section of another embodiment of a rotor 1 according to the invention in a sectional view.
  • the rotor 1 is arranged concentrically about a rotation axis 2. He has the recess 4, in which the permanent magnet 3 is arranged.
  • the permanent magnet 3 is formed as a flat magnet, arranged like a spokes in the rotor 1, and it extends in the axial direction of the rotor 1.
  • the axial direction 20 and, for example, a radial direction 30 are shown by arrows.
  • the permanent magnet has the first end 31 and the second end 32 and can be fixed by means of the spring strand 520.
  • the spring strand 520 has a fixing means 52 with which the permanent magnet 3 is fixed at least radially, and which extends in the recess 4 and in the axial direction 20.
  • the shaft portion 15 of this rotor 1 but provided so that the retaining ring 51 at least partially rests against the contact surface 6.
  • the shaft region 15, as shown in an over-subscribed form in FIG. 2, is provided here extended in relation to the magnetic region 14. It is also an embodiment conceivable in which the longitudinal web 13 is shortened between two adjacent recesses 4 in the axial direction 20, so that the retaining ring 51 is arranged in the assembled state between the magnetic region 14 and the shaft portion 15.
  • the fixing means 52 differs from the fixing means 52 of FIG.
  • the open end 525 of the second deformation means 521 is here provided in the region of the falling flank 57 of the second deformation means 521, so that the length of the second deformation means 521 is shorter than its wavelength 54.
  • FIG. 3 schematically shows a contour of a shaft region 15 of a further embodiment of a rotor 1 according to the invention.
  • the rotor 1 shown here has only six abutment surfaces 6 spanned by the axial line 63 and chord lines 62.
  • both the longitudinal webs 13 and optionally providable guide means 61 are not shown.
  • this rotor 1 in contrast to the contour of the rotors 1 of the embodiments of FIGS. 1 and 2 is circular.
  • a spring strand 520 for this rotor 1 preferably has a shape corresponding thereto.
  • it has the plane counter-bearing surface 524 of the retaining ring 51 and / or fixing 52 on.
  • Its retaining ring 51 is, however, preferably of circular design, analogous to the design of the rotor 1 between the counter-bearing surfaces 524.
  • An inventive rotor 1 has the advantage that the fixation of the permanent magnet 3 in the recess 4 allows a very good balance of component tolerances and temperature behavior of the components. Furthermore, the permanent magnet 3 is powerless inserted into the recess 4. This will make him, in particular its coating, for example made of epoxy or Ni-Cu-Ni, not damaged during insertion. Furthermore, the spring strand 520, in particular the fixing means 52, are shaped such that the permanent magnets 3 are not damaged by the fixing means 52 even under operating conditions. In addition, the spring strands are 520 as stamped and bent parts of conventional
  • the attachment of the permanent magnet 3 shown in a rotor 1 according to the invention is in an analogous manner in a stator (not shown) possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Speichenrotor, der konzentrisch um eine Drehachse angeordnet ist und einen Dauermagneten umfasst, der in einer Aussparung des Rotors oder Stators angeordnet ist, wobei im Rotor oder Stator ein Federstrang zur Fixierung des Dauermagneten in der Aussparung vorgesehen ist, der einen Haltering sowie ein am Haltering angeordnetes Fixierungsmittel umfasst, wobei der Haltering konzentrisch um die Drehachse angeordnet ist, und sich das Fixierungsmittel in axialer Richtung des Rotors oder Stators in die Aussparung hinein erstreckt, wobei der Haltering ringförmig ausgebildet ist und das Fixierungsmittel zumindest teilweise unmittelbar am Dauermagneten anliegt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Handwerkzeugmaschine mit einem Motor, der einen erfindungsgemäßen Rotor oder Stator umfasst.

Description

Beschreibung
Titel
Federelement zur mechanischen Fixierung von Magneten in einem Rotor Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor oder Stator für eine elektrische
Maschine, insbesondere einen Speichenrotor, der konzentrisch um eine Drehachse angeordnet ist und einen Dauermagneten umfasst, der in einer Aussparung des Rotors oder Stators angeordnet ist, wobei im Rotor oder Stator ein Federstrang zu Fixierung des Dauermagneten in der Aussparung vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor oder Stator sowie eine Handwerkzeugmaschine mit einem Motor, der einen erfindungsgemäßen Rotor oder Stator umfasst. Um einen Dauermagnet in eine Aussparung eines Rotors oder Stators, insbesondere einer Synchronmaschine, zu befestigen, wird dieser herkömmlich in die Aussparung eingepresst und mittels zumindest einer Klemmnase verklemmt. Die Klemmnase ist an der der Drehachse zugewandten Seite des Dauermagneten vorgesehen und fixiert den Dauermagneten nicht nur radial, sondern hält ihn auch axial. Bei dieser Technik ist der Dauermagnet hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt und seine Oberfläche und/oder Beschichtung wird häufig, insbesondere beim Einpressen in die Aussparung und/oder unter Betriebsbedingungen des Rotors, verkratzt. Zudem dehnen sich sowohl das Rotorpaket als auch die Dauermagnete über den im Rotor oder Stator herrschenden Temperaturbereich, der beispielsweise im Bereich von -40° - +160°C liegt, unterschiedlich aus. Da die Klemmnase einstückig mit dem Rotorblock beziehungsweise mit Lamellen des Rotorblocks gebildet ist, ermöglicht sie aufgrund des unterschiedlichen Temperaturverhaltens und bei verschiedenen Bauteiltoleranzen des Dauermagneten gegenüber den Lamellen beziehungsweise dem Rotorblock keinen ausreichenden Ausgleich des Temperaturverhaltens und/oder der Bauteiltoleranzen des Dauermagneten. Die deutsche Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2010 039 334.7 offenbart demgegenüber einen Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, bei dem in der Aussparung, in die der Dauermagnet gefügt ist, ein separates elastisches Fixierungsmittel angeordnet ist. Das Fixierungsmittel weist aufgrund seiner Elastizität ein definiertes Federverhalten und/oder mechanisches Klemmverhalten auf, so dass es so dimensionierbar ist, dass sowohl die
Bauteiltoleranzen des Dauermagneten als auch sein Temperaturverhalten über die Bandbreite der im Rotor oder Stator herrschenden Temperaturen mit ihm ausgleichbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor oder Stator zu schaffen, mit einem in der Aussparung des Rotors oder Stators vorgesehenen Fixierungsmittel, mit dem die Bauteiltoleranzen des Dauermagneten und sein Temperaturverhalten sehr gut ausgleichbar sind, und das in Bezug auf den Montageaufwand sowie die Herstellungskosten des Fixierungsmittels und/oder des Rotors oder Stators verbessert, und somit leichter montierbar und kostengünstiger herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine punktförmige Belastung des Dauermagneten in einem Kontaktbereich zwischen dem Dauermagneten und dem Fixierungsmittel zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere mit einem Speichenrotor, der sich in eine axiale Richtung erstreckt und konzentrisch um eine Drehachse angeordnet ist, und der einen Dauermagneten, welcher in einer Aussparung des Rotors oder Stators angeordnet ist, sowie ein Federstrang zur Fixierung des Dauermagneten in der Aussparung umfasst, wobei sich der Federstrang in die axiale Richtung erstreckt und einen konzentrisch um die Drehachse angeordneten Haltering sowie zumindest ein am Haltering angeordnetes elastisches Fixierungsmittel, welches sich in die Aussparung hinein erstreckt, umfasst, wobei der Haltering ringförmig ausgebildet ist und das elastische Fixierungsmittel zumindest teilweise am Dauermagneten anliegt.
Die erfindungsgemäße ringförmige Ausbildung des Halterings ermöglicht sowohl eine sehr kostengünstige Herstellung als auch eine einfache Montage des
Federstrangs im Rotor.
Dafür ist der Federstrang bevorzugt aus einem Metall gefertigt, insbesondere aus Federstahl. Besonders bevorzugt ist es als Stanzbiegeteil hergestellt. Ganz besonders bevorzugt ist der Federstrang aus einem sich flächig erstreckenden
Material, insbesondere aus einem Bandmaterial, gefertigt. Der Federstrang ist daher aus herkömmlichem Material mit herkömmlichen Verfahren herstellbar.
Da das Fixierungsmittel am Haltering angeordnet ist, muss es nicht separat in die Aussparung eingeschoben werden, sondern kann durch Verschieben des Federstrangs in axialer Richtung gemeinsam mit dem Haltering in die Aussparung geschoben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Dauermagnete im Rotor und mehrere Fixierungsmittel am Haltering angeordnet, wobei die Anzahl der Fixierungsmittel der Anzahl der Dauermagnete entspricht. Auch in dieser Ausführungsform sind alle Fixierungsmittel durch Verschieben des Federstrangs in axialer Richtung gemeinsam mit dem Haltering in die für die Dauermagneten vorgesehenen Aussparungen des Rotors einschiebbar. Dadurch ist die Montage des Federstrangs sehr schnell und einfach durchführbar.
Der Federstrang ist bevorzugt lösbar in den Rotor oder Stator fügbar. Besonders bevorzugt ist es nach dem Fügen des Dauermagneten in die Aussparung gefügt. Dies hat den Vorteil, dass der Dauermagnet, insbesondere vor der Montage des Federstrangs, kraftlos in die Aussparung einfügbar ist. Kraftlos im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Dauermagnet nicht eingeklemmt oder eingepresst wird, sondern er wird so eingefügt, insbesondere eingeschoben oder eingelegt, dass er, insbesondere seine Oberfläche und/oder eine Beschichtung des Dauermagneten, dabei mechanisch nahezu nicht oder nicht beansprucht wird. Daher wird der Dauermagnet beim Einfügen des Dauermagneten in die Aussparung nicht beschädigt. Da der Dauermagnet vor der Montage des Federstrangs in die Aussparung eingefügt wird, wird er erst durch das Anordnen des Fixierungsmittels in die Aussparung verspannt.
Das Fixierungsmittel liegt erfindungsgemäß zumindest teilweise am Dauermagneten an. Am Rotor oder Stator sind daher keine Abstandshalter vorgesehen, die das Fixierungsmittel vom Dauermagneten beabstanden und diesen dadurch vor einer Beschädigung, insbesondere vor einem Verkratzen, schützen. Die Fixierung des Dauermagneten erfordert daher lediglich den Federstrang, so dass die Kosten zur Herstellung des Rotors auch aufgrund der geringen Bauteilezahl niedrig sind.
Es ist bevorzugt, die geometrische Form des Federstrangs, insbesondere des Fixierungsmittels, so anzupassen, dass der Dauermagnet weder bei der Montage des Rotors noch im Betriebszustand durch den Federstrang beschädigt wird. Dafür ist das Fixierungsmittel an der dem Dauermagneten zugewandten Seite bevorzugt abgerundet, so dass ein Kontaktbereich, an dem der Dauermagnet am Fixierungsmittel anliegt, zwischen dem Dauermagneten und dem Fixierungsmittel möglichst klein ist und der Dauermagnet auch nicht bei einem Verschieben des Fixierungsmittels beispielsweise durch eine Kante beschädigt werden kann. Zudem ist es bevorzugt, den Federstrang, insbesondere das Fixierungsmittel, zu beschichten, so dass es keine Grate aufweist.
Das Fixierungsmittel ist elastisch ausgebildet. Bevorzugt ist es gegen eine Rückste II kraft verformbar und weist somit ein definiertes Federverhalten und/oder mechanisches Klemmverhalten auf. Dadurch ist es so dimensionierbar, dass sowohl die Bauteiltoleranzen des Dauermagneten als auch sein Temperaturverhalten über die Bandbreite der im Rotor oder Stator herrschenden Temperaturen durch das Fixierungsmittel ausgleichbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fixierungsmittel elastisch und plastisch ausgebildet, so dass es nach einer plastischen Verformung, insbesondere beim Verspannen des Dauermagneten, immer noch eine ausreichende Elastizität aufweist, um Bauteiltoleranzen und/oder das Temperaturverhalten des Dauermagneten auszugleichen.
Es ist bevorzugt, dass das Fixierungsmittel den Dauermagneten in radialer Richtung, also in einer von der Drehachse strahlenförmig ausgehenden Richtung, in der Aussparung fixiert. Dadurch ist der Dauermagnet an der dem Fixierungsmittel gegenüberliegenden Seite im Wesentlichen spielfrei in der Aussparung angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt das Fixierungsmittel zusätzlich in axialer Richtung. Dabei ist die Elastizität des Fixierungsmittels so ausgelegt, dass der Dauermagnet in der Aussparung verklemmt wird. Bevorzugt ist er dadurch axial nicht mehr verschieblich. Es ist aber ebenfalls bevorzugt, dass die Fixierung des Dauermagneten in axialer Richtung mittels eines zusätzlichen Axialfixierungsmittels erfolgt, so dass die axiale Fixierung unabhängig von der radialen Fixierung ist und die Bauteiltoleranzen und das Temperaturverhalten in axialer und in radialer Richtung unterschiedlich ausgleichbar sind.
Der Federstrang liegt am Rotor oder Stator zumindest teilweise an. Dafür weist der Rotor oder Stator bevorzugt eine Anlagefläche auf, die sich in die axiale Richtung erstreckt und die Aussparung zumindest teilweise begrenzt. Es ist bevorzugt, dass der Federstrang zumindest eine Gegenanlagefläche aufweist, mit der es sich an der Anlagefläche abstützt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anlagefläche so ausgebildet, dass sich zumindest das Fixierungsmittel, und gegebenenfalls zudem der Haltering, an der Anlagefläche abstützen. Besonders bevorzugt sind der Haltering und/oder das Fixierungsmittel spielfrei an der Anlagefläche angeordnet. Zudem ist das Fixierungsmittel bevorzugt auch an der dem Dauermagneten abgewandten Seite abgerundet, so dass es die Anlagefläche bei einem Verschieben nicht beschädigt. Da der Haltering des Federstrangs ringförmig ausgebildet ist, ist das Fixierungsmittel, gegebenenfalls auch der Haltering, in die axiale Richtung, insbesondere spielfrei, auf die Anlagefläche aufschiebbar. Dabei wird das Fixierungsmittel in der Aussparung angeordnet.
Das Fixierungsmittel weist weiterhin bevorzugt ein Verformungsmittel auf, wobei zumindest das Verformungsmittel des Fixierungsmittels elastisch verformbar ist.
Es ist bevorzugt, dass das Verformungsmittel im Kontaktbereich von der Anlagefläche beabstandet ist. Weiterhin bevorzugt ist das Verformungsmittel sowohl vom Kontaktbereich gegen die radiale Richtung als auch von der Gegenanlagefläche in radialer Richtung in die Aussparung hinein gebogen. Zwischen dem Kontaktbereich und der Gegenanlagefläche weist das Verformungsmittel bevorzugt eine steigende oder eine fallende Flanke auf. Besonders bevorzugt erstreckt sich das Verformungsmittel in axialer Richtung wellenförmig in die Aussparung.
Dadurch ist das Verformungsmittel an seiner dem Dauermagneten zugewandten Seite und gegebenenfalls zudem an seiner dem Dauermagneten abgewandten Seite in axialer Richtung so gebogen beziehungsweise abgerundet, dass es den Dauermagneten und/oder die Anlagefläche bei einem Verschieben, insbesondere in axialer Richtung, nicht beschädigt, und insbesondere nicht verkratzt.
Es ist bevorzugt, dass das Verformungsmittel eine Wellenlänge, eine Amplitudenhöhe und/oder eine Materialdicke aufweist. Besonders bevorzugt weist das Verformungsmittel die Rückstellkraft auf und wirkt somit als Feder. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verformungsmittel etwa sinusförmig ausgebildet.
Die Wellenlänge, Amplitudenhöhe und/oder die Materialdicke des Verformungsmittels legen die Form und Eigenschaften des Verformungsmittels fest, insbesondere seine Verformbarkeit, Festigkeit und/oder Verformungsrichtung. Diese Eigenschaften bestimmen die Federsteifigkeit des Verformungsmittels. Ein Verformungsmittel geringer Materialdicke ist beispielsweise im Vergleich zu einem Verformungsmittel größerer Materialdicke mit derselben Wellenlänge und Amplitude durch Eintrag einer geringeren Energie verformbar. Die Federsteifigkeit des Verformungsmittels geringerer Materialdicke ist daher im Vergleich zur Federsteifigkeit des Verformungsmittels größerer Materialdicke kleiner bei gleicher Amplitude und Wellenlänge. Durch Anpassung der Form und der Eigenschaften des Verformungsmittels ist das Verformungsmittel so auslegbar, dass die im Rotor oder Stator auftretenden Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüsse über ihre gesamte Bandbreite abgedeckt sind und ein sehr guter Ausgleich möglich ist.
Besonders bevorzugt weist das Fixierungsmittel mehrere Verformungsmittel auf. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Wellenlänge, Amplitudenhöhe und/oder Materialdicke der Verformungsmittel gleich, so dass das Fixierungsmittel sehr einfach herstellbar ist. In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform sind die Wellenlänge, Amplitudenhöhe und/oder Materialdicke verschieden. Dadurch ist die zur Verformung in die Verformungsmittel einzutragende Energie verschieden, so dass das Verformen der Verformungsmittel gezielt, insbesondere nacheinander, ausgelöst werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die die Aufgabe ebenfalls löst, weist der Rotor oder Stator, eine Anlagefläche für das Fixierungsmittel auf, die die Aussparung an ihrer der Drehachse zugewandten Seite begrenzt, wobei die Anlagefläche eben ausgebildet ist. Die Anlagefläche begrenzt die Aussparung bevorzugt in einer radialen Richtung. Es ist besonders bevorzugt, dass sie durch eine sich in axialer Richtung erstreckende Axiallinie sowie durch eine sich in Richtung einer Sehne eines konzentrisch um die Drehachse angeordneten Kreises erstreckende Sehnenlinie aufgespannt ist. Dadurch ist die Anlagefläche eben ausgebildet und erstreckt sich bevorzugt parallel zum Dauermagneten. Ebenfalls bevorzugt ist die Gegenanlagefläche des Federstrangs eben ausgebildet, so dass sich der Federstrang möglichst großflächig an der Anlagefläche abstützt. Es ist aber ebenfalls eine Anlagefläche bevorzugt, die durch die sich in axialer Richtung erstreckende Axiallinie sowie durch eine sich kreisrund und konzentrisch um die Drehachse erstreckende Kreislinie aufgespannt ist. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass auch der Federstrang, insbesondere der Haltering sowie das Fixierungsmittel, zumindest im Bereich der Gegenanlagefläche kreisrund und konzentrisch um die Drehachse angeordnet ist. Dadurch kann sich auch bei dieser Ausführungsform der Federstrang möglichst großflächig an der Anlagefläche abstützen.
Das Verformungsmittel weist vorzugsweise zumindest im Kontaktbereich eine Breite auf, die einer Kontaktbreite des Dauermagneten entspricht. Unter Kontaktbreite wird die Breite des Dauermagneten verstanden, abzüglich seiner gegebenenfalls abgerundeten Kanten. Ebenfalls bevorzugt weist es im Bereich der Gegenanlagefläche eine Breite auf, die einer Breite der Anlagefläche entspricht. Da das Verformungsmittel im Kontaktbereich und der Dauermagnet, beziehungsweise das Verformungsmittel im Bereich der Gegenanlagefläche und die Gegenanlagefläche dieselbe Breite beziehungsweise Kontaktbreite aufweisen, liegen ihre Kanten in den genannten Bereichen im montierten Zustand etwa übereinander. Dadurch können die Kanten des Verformungsmittels den Dauermagneten beziehungsweise die Anlagefläche nicht bei einem Verschieben beschädigen und es kommt zu keiner Riefenbildung im Kontaktbereich und/oder an der Anlagefläche.
Der Dauermagnet ist vorzugsweise speichenförmig im Rotor oder Stator angeordnet. Er ist bevorzugt als Flachmagnet ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Rotor oder Stator eine Vielzahl Dauermagnete, wobei am Haltering für jeden Dauermagneten jeweils ein Fixierungsmittel vorgesehen ist. Die Dauermagnete sowie die Fixierungsmittel sind bevorzugt gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Rotor oder Stator als Lamellenpaket aus einer Vielzahl von Lamellen gefertigt ist.
In dem erfindungsgemäßen Rotor oder Stator ist die radiale Fixierung und zudem in Abhängigkeit von der Auslegung des Fixierungsmittels auch die axiale Fixierung des Dauermagneten in der Aussparung mit dem Federstrang sehr kostengünstig sichergestellt. Der Federstrang ist bevorzugt mit herkömmlichen Verfahren als Stanzbiegeteil aus einem Flachbandmaterial, insbesondere aus einem Blech, hergestellt. Es ermöglicht einen Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Temperaturänderungen in radialer Richtung. Außerdem wird der
Dauermagnet in jedem Betriebszustand des Rotors oder Stators im Vergleich zu einer herkömmlichen Befestigung des Dauermagneten in der Aussparung mittels Klemmnasen geringer mechanisch beansprucht.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Motor, insbesondere einer Synchronmaschine, der einen erfindungsgemäßen Rotor oder Stator umfasst. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Handwerkzeugmaschine mit einem Motor, der einen erfindungsgemäßen Rotor oder Stator umfasst. Eine solche Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise eine Bohrmaschine, eine Stichsäge oder ähnlich.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Fig. 1 (a) zeigt eine erste Ausführungsform eines Federstrangs für einen erfindungsgemäßen Rotor in einer perspektivischen Ansicht, zeigt einen Schnitt durch den Federstrang der Fig. 1(a), zeigt einen Schnitt durch einen Haltering des Federstrangs der Fig. 1(a), zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor mit dem Federstrang der Fig. 1(a) in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 1(e) zeigt einen Ausschnitt des Rotors der Fig. 1(d) in einem
Schnittbild, wobei in dem Ausschnitt nicht alle Dauermagnete gezeigt sind, Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors mit einer weiteren Ausführungsform eines Federstrangs, und
Fig. 3 zeigt schematisch eine Kontur eines Wellenbereiches eines erfindungsgemäßen Rotors.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Federstrangs 520 für einen erfindungsgemäßen Rotor 1 in einer perspektivischen Ansicht. Der dargestellte Federstrang 520 ist als Stanzbiegeteil aus einem Blech aus Federstahl gefertigt. Es weist einen Haltering 51 auf, der ringförmig ausgebildet ist. Der Haltering 51 erstreckt sich konzentrisch um eine Drehachse 2. Zudem weist er eine Breite 51 1 in einer axialen Richtung 20 auf, durch die er eine Steifigkeit und Festigkeit erhält, so dass er insbesondere unter Belastung nicht reißt.
Am Haltering 51 ist eine Vielzahl Fixierungsmittel 52 kammartig angeordnet, die sich jeweils in die axiale Richtung 20 erstrecken. Die Fixierungsmittel 52 sind am Haltering 51 in einer Umfangsrichtung 80 gleichmäßig verteilt angeordnet und voneinander beabstandet. Sie weisen jeweils ein Verformungsmittel 521 auf, das elastisch verformbar ist. Die Verformungsmittel 521 sind hier jeweils wellenförmig ausgebildet und weisen eine Wellenlänge 54, eine Amplitudenhöhe 53 und eine Materialdicke 5520 auf, die die Form und Eigenschaften der Verformungsmittel 521 bestimmen. Sie weisen zudem eine Federsteifigkeit und eine Rückstell kraft auf und wirken wie eine Feder.
Weiterhin sind die hier als Federn wirkenden Fixierungsmittel 52 durch veränderte Formen und Eigenschaften des Verformungsmittels 521 so dimensionierbar, dass sie den Dauermagneten 3 jeweils in radiale Richtung 30, und bevorzugt zudem auch in axiale Richtung 20 fixieren, indem sie ihn in der Aussparung 4 verklemmen. Dabei wird der Dauermagnet 3 radial nach außen gegen Querstege 121 des Rotors 1 gedrückt. Oder sie sind so dimensionierbar, dass zur Fixierung des Dauermagneten 3 entweder ein Fixierungsmittel 52 an einem ersten oder zweiten Ende 31 , 32 (s. Fig. 2) des Dauermagneten 3 ausreicht, oder an beiden Enden 31 , 32 ein Fixierungsmittel 52 vorgesehen sein muss.
Die Fixierungsmittel 52 sind einstückig mit dem Haltering 51 gefertigt. Prinzipiell ist aber auch eine mehrstückige Fertigung möglich. Da die Fixierungsmittel 52 durch den Haltering 51 miteinander verbunden sind, ist eine Montage aller Fixierungsmittel 52 in einem einzigen Arbeitsschritt möglich.
Zwischen den Fixierungsmitteln 52 weist der Haltering 51 jeweils einen Knick 5261 um einen Winkel α auf, so dass er im Querschnitt (s. Fig. 1c) eine Kontur aufweist, die durch aneinander angrenzende, gleichlange Sehnlinien 527 eines konzentrisch um die Drehachse 2 angeordneten ersten fiktiven Kreises 71 gebildet ist. Der erste fiktive Kreis 71 ist hier beispielhaft am Außenumfang des Halterings 51 gezeigt. Dadurch weist der Federstrang 520 eine Anzahl gleicher Segmente 526 auf. Jedes Fixierungsmittel 52 ist zur Fixierung jeweils eines
Dauermagneten 3 in dem Rotor 1 vorgesehen. Da hier jedes Segment 524 ein Fixierungsmittel 52 umfasst, ist jedes Segment 526 jeweils einem Dauermagneten 3 des Rotors 1 zugeordnet. In dieser Ausführungsform ist die konzentrische Form des Halterings 51 aus einem ebenen Blech durch einfaches Biegen des Bleches in den Knicken 5261 jeweils um den Winkel α herstellbar.
In dieser Ausführungsform ist eine sich konzentrisch um die Drehachse 2 angeordnete Form des Federstrangs 520 aus einem sich flächig erstreckenden Blech oder Bandmaterial herstellbar, indem der Federstrang 520 aus dem Blech oder Bandmaterial gestanzt wird, und der Haltering 51 nach dem Einbringen der
Verformungsmittel 521 in die Fixierungsmittel 52 jeweils zwischen den Fixierungsmitteln 52 geknickt wird. Eine solche Herstellung ist mit herkömmlichen Verfahren sehr kostengünstig möglich. Anschließend werden die offenen Enden des Halterings 51 dann miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.
Zum Fixieren der Dauermagnete 3 des Rotors 1 ist der Federstrang 520, insbesondere nach dem Fügen der Dauermagnete 3 in die Aussparungen 4 des Rotors 1 , durch Verschieben in die axiale Richtung 20 auf Anlageflächen 6 des Rotors 1 aufschiebbar, so dass sich die Fixierungsmittel 52 in die axiale Richtung 20 und in die Aussparungen 4 hinein erstrecken. Die Anlageflächen 6 begrenzen die Aussparungen 4, in denen die Dauermagnete 3 angeordnet sind, jeweils an ihren der Drehachse 2 zugewandten Seiten.
Die Fixierungsmittel 52 fixieren die Dauermagnete 3 jeweils zumindest in radialer Richtung 30. In den Fig. 1a und d ist jeweils eine radiale Richtung 30 beispielhaft durch einen Pfeil gezeigt. Im montierten Zustand (s. Fig. 1 d, e) ist der Federstrang 520 an der der Drehachse 2 zugewandten Seite des Dauermagneten 3 im Rotor 1 angeordnet.
Die Fig. 1d zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Rotor 1 mit dem Federstrang 520 der Fig. 1 a, b und c. Die Fig. 1c zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Haltering 51 , wobei hier der Übersichtlichkeit halber nur ein einziges am Haltering 51 angeordnetes Fixierungsmittel 52 beispielhaft dargestellt ist. Die Fig. 1e zeigt einen Ausschnitt aus dem Rotor 1 der Fig. 1d. In dem Schnittbild der Fig. 1e sind der Übersichtlichkeit halber nicht alle im Rotor 1 anzuordnenden Dauermagnete 3 gezeigt.
Der Rotor 1 ist als Lamellenpaket 10 aus einer Vielzahl von Lamellen 1 1 , 12 gefertigt. Jede der Lamellen 1 1 , 12 weist eine der Anzahl der Dauermagnete 3 entsprechende Anzahl von Aussparungen 4 auf, in die die Dauermagnete 3 jeweils gefügt sind. Die Dauermagnete 3 sind hier speichenartig im Rotor 1 vorgesehen.
An der der Drehachse 2 abgewandten Seite der Dauermagnete 3 sind diese durch Querstege 121 , die zumindest an einigen der Lamellen 12 vorgesehen sind, gegen Verschieben gegen die radiale Richtung 30 gesichert.
Der Federstrang 520 weist zumindest eine Gegenanlagefläche 524 auf, mit der er an der Anlagefläche 6 anliegt und sich an dieser abstützt. Die Gegenanlagefläche 524 ist an den Fixierungsmitteln 52 und/oder am Haltering 51 vorgesehen. Es ist bevorzugt, dass sich der Federstrang 520 mit seiner Gegenanlagefläche 524 und möglichst vollflächig an der Anlagefläche 6 abstützt. Dafür sind die Anlageflächen 6 jeweils durch eine sich in axialer Richtung 20 erstreckende Axiallinie 63 sowie eine Sehnenlinie 62 eines konzentrisch um die Drehachse 2 angeordneten zweiten fiktiven Kreises 72 aufgespannt (s. Fig. 3), so dass sie, analog zu den Segmenten 526 des Federstrangs 520, ebenfalls eben ausgebildet sind.
Die Fixierungsmittel 52 sind in einem Kontaktbereich 523, an dem sie an den Dauermagneten 3 anliegen, von der Anlagefläche 6 beabstandet. Um die Dauermagnete 3 beim Einschieben der Fixierungsmittel 52 in die Aussparungen 4 sowie unter Betriebsbedingungen nicht zu beschädigen, sind die Fixierungsmittel 52 an ihrer dem Dauermagneten 3 zugewandten Seite abgerundet. Dadurch verläuft der Kontaktbereich 523 mit dem Dauermagneten 3 hier in Umfangsrichtung 80 etwa linienförmig und ist möglichst klein.
Außerdem weist es durch seine abgerundete Form im Kontaktbereich 523 keine Grate auf.
Zudem ist das Fixierungsmittel 52 auch an seiner dem Dauermagneten 3 abgewandten Seite abgerundet. Dafür ist das Verformungsmittel 521 sowohl vom Kontaktbereich 523 aus gegen die radiale Richtung 30 als auch von der Gegenanlagefläche 524 aus in radiale Richtung 30 in die Aussparung 4 hinein gebogen. Zwischen dem Kontaktbereich 523 und der Gegenanlagefläche 524 weist das Fixierungsmittel 52 dadurch eine steigende Flanke 56 beziehungsweise eine fallende Flanke 57 auf, so dass die Verformungsmittel 521 der Fixierungsmittel 52 hier wellenförmig ausgebildet sind.
Die Fixierungsmittel 52 weisen jeweils ein offenes Ende 525 auf, das ebenfalls in die Aussparung 4 hinein gebogen ist, so dass es ein Verschieben des Fixierungsmittels 52 in oder entgegen der axialen Richtung 20 nicht behindert.
Außerdem ist das Fixierungsmittel 52 bevorzugt aus einem Material gefertigt, welches weicher als das Material ist, aus dem der Dauermagnet 3 gefertigt ist, da es unmittelbar am Dauermagneten 3 anliegt, und/oder das Fixierungsmittel 52 ist zusätzlich mit einem solchen Material beschichtet. Auch dadurch wird verhindert, dass der Dauermagnet 3 durch das Fixierungsmittel 52 beschädigt wird.
An der steigenden Flanke 56 sind hier jeweils Aussparungen 522 (s. Fig. 1c) in Form von Löchern vorgesehen, die zum Einen die Federsteifigkeit des Verformungsmittels 521 im Bereich der steigenden Flanke 56 verringern und zudem für ein Fügewerkzeug (nicht gezeigt), mit dem der Federstrang 520 im Rotor 1 montierbar ist, vorgesehen sind.
Es ist bevorzugt, einen Federstrang 520 an einem Ende 31 , 32 des Dauermagneten 3 vorzusehen. In dieser Ausführungsform ist es weiterhin bevorzugt, dass das Fixierungsmittel 52 ein Verformungsmittel 521 aufweist, dessen Kontaktbereich 523 etwa mittig des Dauermagneten 3 angeordnet ist. Ebenfalls bevorzugt weist das Fixierungsmittel 52 zumindest zwei Verformungsmittel 521 auf, die etwa symmetrisch zu einer Mittellinie (nicht gezeigt) durch den Dauermagneten 3 angeordnet sind, so dass der Dauermagnet 3 auf zwei Kontaktbereichen 523 ruht. Dabei teilt die Mittellinie den Dauermagneten 3 in axialer Richtung 20. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist beidseitig des Dauermagneten 3 jeweils ein Federstrang 520 vorgesehen, die jeweils ein Verformungsmittel 521 aufweisen. Die Verformungsmittel 521 sind in dieser Ausführungsform bevorzugt ebenfalls symmetrisch zu der Mittellinie durch den Dauermagneten 3 angeordnet.
Ausgehend von den Anlageflächen 6 wird im Folgenden der der Drehachse 2 zugewandte Teil des Rotors 1 als Wellenbereich 15 und der der Drehachse 2 abgewandte Teil des Rotors 1 als Magnetbereich 14 bezeichnet. Im Magnetbereich 14 sind im montierten Zustand die Dauermagnete 3 in den Rotor 1 gefügt. Im Wellenbereich 15 ist im montierten Zustand eine Welle (nicht gezeigt) vorgesehen.
Zwischen den Aussparungen 4 weisen die Lamellen 1 1 , 12 des Rotors 1 jeweils Längsstege 13 auf, die den Magnetbereich 14 des Rotors 1 mit dem Wellenbereich 15 des Rotors 1 verbinden. Zudem weisen die Aussparungen 4 des hier gezeigten Rotors 1 jeweils Führungsmittel 61 auf (s. Fig. 1e), die sich in axiale Richtung 20 erstrecken und als Stege ausgebildet sind. Das Fixierungsmittel 52 weist im Bereich der Gegenanlagefläche 524 eine Breite 528 auf, die einer Breite 628 (s. Fig. 3) der Anlagefläche 6 entspricht. Beim Verschieben des Federstrangs 520 werden die Fixierungsmittel 52 dadurch entlang den Führungsmitteln 61 geführt, so dass sie in eine definierte Position in die Aussparung 4 einschiebbar sind und ihre Montage einfach ist. Aufgrund der als Stege ausgeführten Führungsmittel 61 ist die Anlagefläche 6 des Rotors 1 hier durch eine Nut gebildet.
Im Kontaktbereich 523 entspricht die Breite 529 des Verformungsmittels 521 der Kontaktbreite 329 des Dauermagneten 3. Dadurch liegt das Verformungsmittel 521 etwa versatzfrei am Dauermagneten 3 an, und es kommt bei einem Verschieben des Federstrangs 520 in der Aussparung 4, beispielsweise während der Montage oder unter Betriebsbedingungen, nicht zu einem Verkratzen oder einer Riefenbildung am Dauermagneten 3.
In dem in den Fig. 1d und e gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wellenbereich 15 des Rotors 1 so ausgebildet, dass jeweils nur die Fixierungsmittel 52 an den Anlageflächen 6 anliegen.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1 in einem Schnittbild. Der Rotor 1 ist konzentrisch um eine Drehachse 2 angeordnet. Er weist die Aussparung 4 auf, in der der Dauermagnet 3 angeordnet ist. Der Dauermagnet 3 ist als Flachmagnet ausgebildet, speichenartig im Rotor 1 angeordnet, und er erstreckt sich in axialer Richtung des Rotors 1. Die axiale Richtung 20 sowie beispielhaft eine radiale Richtung 30 sind durch Pfeile gezeigt. Der Dauermagnet weist das erste Ende 31 und das zweite Ende 32 auf und ist mittels des Federstrangs 520 fixierbar. Dafür weist der Federstrang 520 ein Fixierungsmittel 52 auf, mit dem der Dauermagnet 3 zumindest radial fixiert wird, und das sich in der Aussparung 4 und in axialer Richtung 20 erstreckt. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 1 ist der Wellenbereich 15 dieses Rotors 1 aber so vorgesehen, dass auch der Haltering 51 zumindest teilweise an der Anlagefläche 6 anliegt. Dafür ist der Wellenbereich 15, wie in Fig. 2 überzeichnet dargestellt ist, hier gegenüber dem Magnetbereich 14 verlängert vorgesehen. Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, in der der Längssteg 13 zwischen zwei benachbarten Aussparungen 4 in axialer Richtung 20 verkürzt ist, so dass der Haltering 51 im montierten Zustand zwischen dem Magnetbereich 14 und dem Wellenbereich 15 angeordnet ist. Das Fixierungsmittel 52 unterscheidet sich von dem Fixierungsmittel 52 der Fig.
1 zudem darin, das es ein zweites Verformungsmittel 521 aufweist. Das offene Ende 525 des zweiten Verformungsmittels 521 ist hier aber im Bereich der fallenden Flanke 57 des zweiten Verformungsmittels 521 vorgesehen, so dass die Länge des zweiten Verformungsmittels 521 kürzer als seine Wellenlänge 54 ist.
Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Kontur eines Wellenbereiches 15 einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1. Zur Verdeutlichung weist der hier gezeigte Rotor 1 lediglich sechs durch die Axiallinie 63 und Sehnenlinien 62 aufgespannte Anlageflächen 6 auf. Zudem sind sowohl die Längsstege 13 als auch optional vorsehbare Führungsmittel 61 nicht gezeigt.
Zwischen den Anlageflächen 6 ist die Kontur dieses Rotors 1 im Gegensatz zur Kontur der Rotoren 1 der Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 kreisrund ausgebildet. Ein Federstrang 520 für diesen Rotor 1 weist bevorzugt eine dazu korrespondierende Form auf. Somit weist er zwar die ebene Gegenanlagefläche 524 des Halterings 51 und/oder Fixierungsmittels 52 auf. Sein Haltering 51 ist aber analog zur Ausbildung des Rotors 1 zwischen den Gegenanlageflächen 524 bevorzugt kreisrund ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßer Rotor 1 hat den Vorteil, dass die Fixierung des Dauermagneten 3 in der Aussparung 4 einen sehr guten Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Temperaturverhalten der Bauteile ermöglicht. Weiterhin ist der Dauermagnet 3 kraftlos in die Aussparung 4 einfügbar. Dadurch wird er, insbesondere seine Beschichtung, beispielsweise aus Epoxy oder Ni-Cu-Ni, beim Einfügen nicht beschädigt. Weiterhin ist der Federstrang 520, insbesondere sind die Fixierungsmittel 52, so geformt, dass die Dauermagnete 3 auch unter Betriebsbedingungen nicht durch die Fixierungsmittel 52 beschädigt werden. Zudem sind die Federstränge 520 als Stanzbiegeteile aus herkömmlichem
Material mit herkömmlichen Verfahren sehr kostengünstig herstellbar.
Die gezeigte Befestigung des Dauermagneten 3 in einem erfindungsgemäßen Rotor 1 ist in analoger Weise auch in einem Stator (nicht gezeigt) möglich.

Claims

Ansprüche
1. Rotor (1) oder Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere Speichenrotor, der sich in eine axiale Richtung (20) erstreckt und konzentrisch um eine Drehachse (2) angeordnet ist, und der einen Dauermagneten (3), welcher in einer Aussparung (4) des Rotors (1) oder Stators angeordnet ist, sowie einen Federstrang (520) zur Fixierung des Dauermagneten (3) in der Aussparung (4) umfasst, wobei der Federstrang (520) einen konzentrisch um die Drehachse (2) angeordneten Haltering (51) sowie zumindest ein am Haltering (51) angeordnetes elastisches Fixierungsmittel (52), welches sich in die axiale Richtung (20) in die Aussparung (4) hinein erstreckt, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Haltering (520) ringförmig ausgebildet ist und das elastische Fixierungsmittel (52) zumindest teilweise am Dauermagneten (3) anliegt.
2. Rotor (1) oder Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Federstrang (520) aus einem Metall gefertigt ist, insbesondere aus einem Federstahl.
3. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmittel (52) als Stanzbiegeteil gefertigt ist.
4. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) der Stator eine Vielzahl Dauermagnete (3) aufweist, wobei am Federstrang (520) für jeden Dauermagneten (3) jeweils ein elastisches Fixierungsmittel (52) vorgesehen ist.
Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (51) und/oder das Fixierungsmittel (52) eine Gegenanlagefläche (524) aufweisen, mit der sich der Federstrang (520) von einer Anlagefläche (6) des Rotors (1) oder Stators abstützt.
Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmittel (52) den Dauermagneten (3) in der radialen Richtung (30) in der Aussparung (4) fixiert.
Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmittel (52) einen Verformungsmittel (521) aufweist, wobei zumindest das Verformungsmittel (521) elastisch ausgebildet ist.
Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsmittel (521) in einem Kontaktbereich (523), in dem es an dem Dauermagneten (3) anliegt, von der Anlagefläche (6) beabstandet ist.
Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsmittel (521) wellenförmig ausgebildet ist, und eine Wellenlänge (54), eine Amplitudenhöhe (53) und eine Materialdicke (55) aufweist.
10. Rotor (1) oder Stator, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere Speichenrotor, der sich in eine axiale Richtung (20) erstreckt und konzentrisch um eine Drehachse (2) angeordnet ist, und der einen Dauermagneten (3), welcher in einer Aussparung (4) des Rotors (1) oder Stators angeordnet ist, sowie ein Fixierungsmittel (52) zur Fixierung des Dauermagneten (3) in der Aussparung (4) umfasst, wobei sich das
Fixierungsmittel (52) in die axiale Richtung (20) in die Aussparung (4) hinein erstreckt, wobei die Aussparung (4) eine Anlagefläche (6) für das Fixierungsmittel (52) aufweist, die die Aussparung (4) an ihrer der Drehachse (2) zugewandten Seite begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anlagefläche (6) eben ausgebildet ist.
1 1. Rotor oder Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenanlagefläche (524) des Federstrangs (520) eben ausgebildet ist.
12. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsmittel (521) zumindest im Kontaktbereich (523) an der dem Dauermagneten (3) zugewandten Seite abgerundet und/oder in die Aussparung (4) hinein gebogen ist.
13. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Haltering (51) und/oder das Fixierungsmittel (52) zumindest an der Gegenanlagefläche (524) an der dem Dauermagneten (3) abgewandten Seite abgerundet und/oder in die Aussparung (4) hinein gebogen ist.
14. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsmittel (521) als eine Feder ausgebildet ist.
15. Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (529) des Fixierungsmittels (52) im Kontaktbereich (523) zu einer Kontaktbreite (329) des Dauermagneten (3), und eine Breite (528) des Fixierungsmittels (52) im Bereich der Gegenanlagefläche (524) zu einer Breite (628) der Anlagefläche (6) korrespondiert, und insbesondere gleich ist.
16. Motor, insbesondere Synchronmaschine, mit einem Rotor (1) oder Stator nach einem der vorherigen Ansprüche., der vorzugsweise in eine Handwerkzeugmaschine , in ein elektrisch angetriebenes Fahrrad oder eine elektrische Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
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