WO2020108686A1 - Aktor und verfahren zum zusammenbau eines aktors - Google Patents

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WO2020108686A1
WO2020108686A1 PCT/DE2019/100929 DE2019100929W WO2020108686A1 WO 2020108686 A1 WO2020108686 A1 WO 2020108686A1 DE 2019100929 W DE2019100929 W DE 2019100929W WO 2020108686 A1 WO2020108686 A1 WO 2020108686A1
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Dominik Kohlhaas
Markus Dietrich
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotor for a motor vehicle actuator with a rotor inner ring and attached rotor segments, which are separated from one another in the circumferential direction by gaps, the gaps being dimensioned and equipped for receiving one magnet each, so that the magnets are in operation in the manner of a spoke Point essentially in the radial direction. Furthermore, the present disclosure relates to an actuator or an electric machine with such a rotor and a method for assembling them.
  • Motor vehicle actuators in particular brushless DC motors, are to be operated in liquids (for example an oil or a brake fluid).
  • liquids for example an oil or a brake fluid.
  • magnets are arranged in the manner of a spoke in a laminated core (rotor or rotor part).
  • the sharp-edged corners of the laminations can lead to damage to the protective layer on the magnet.
  • contact with liquids such as oil or brake fluid can corrode or powder the magnets at these points. This can impair the function of the engine or even destroy the engine completely.
  • the object of the invention is therefore to provide a rotor which avoids or at least reduces disadvantages of the prior art.
  • it is an object of the invention to enable reliable, simple and damage-free attachment of the magnets to the rotor, in particular with regard to the coating of the magnets.
  • the object on which the invention is based is achieved in the case of a generic rotor in that at least one of the rotor segments is attached to the rotor inner ring via a web, the web having material properties and deformation properties such that after an elongation due to a position displacement of the rotor segment radially outside returns to its original shape when a force responsible for the position shift is lost.
  • the bridge has elastic properties. Since the gap becomes wider on both sides of the rotor segment when a web and the associated positional displacement, i.e.
  • the web advantageously has a single or multiple curved shape or configuration, for example S-shaped or Z-like. This is particularly advantageous compared to an alternative design with non-curved webs, which can ultimately be elongated due to their material elasticity or stretch, since greater elongation can be achieved with comparatively little force.
  • each rotor segment can be connected to the one-piece or multi-piece rotor inner ring via a web.
  • all the webs, or at least every second web seen in the circumferential direction which have the same properties, in particular with regard to material properties, material properties and / or reset behavior. If only every second web has the same properties, a stiffer structure and greater strength of the rotor can be achieved. Otherwise, if all the webs have the same properties, a greater widening of the gaps is achieved during assembly with the same actuation path, which makes it easier to use the magnets without contact.
  • one of the rotor segments or all of the rotor segments has a recess for inserting a tool, such as a dome, in order to introduce a force and to force a radial displacement of the rotor segment or the rotor segments.
  • a tool such as a dome
  • all webs have a constant thickness. This can ensure that the elongation behavior of each web can be calculated easily and evenly and that manufacturing costs are also reduced.
  • the recess has a shape approximating an ellipse or an egg.
  • the recess can also have an angular shape, for example the shape of a rectangle or a triangle.
  • the recess has a non-circular shape.
  • the recess has the shape of a flat, geometric figure in which at least two points of the figure have a different distance from the center of the figure. This makes it possible to use and / or anchor a tool to each rotor segment during an assembly process in a specific position, in particular secured against rotation.
  • At least every second rotor segment, preferably each rotor segment, has a projection extending in the circumferential direction on its radially outer edges. This is advantageous because the magnets are redundant, i.e. that is, in addition to a friction-based clamping between the rotor segments, can be held positively in the direction of the radially outer side.
  • gaps and recesses in such a way that they are shaped, arranged and dimensioned as a function of a magnetic flux when the rotor is in operation, in order to be able to operate the rotor in the most energy-efficient manner.
  • an elliptical shape of the recess has advantageously proven to optimally direct the magnetic flux.
  • the object underlying the invention is further achieved by an actuator or an electric machine for a motor vehicle with a rotor as described above, wherein magnets are or are inserted between the rotor segments. It has proven useful that the magnets are covered with a protective layer or stratification are covered. This protects the magnets from corroding, powdering or other wear.
  • a liquid such as oil or brake fluid, can be present between the magnet, the rotor segments and the rotor inner ring during operation. This advantageously enables maximum flexibility with regard to an installation situation of the rotor, in particular with regard to cooling and lubrication.
  • the object of the invention is achieved by a method for assembling an actuator or an electric machine with a rotor described above, wherein a tool is inserted into the recess of a rotor segment, then an external force is applied and the rotor segment is shifted position in the radial direction , then a mag net is inserted into the gap next to the rotor segment, the external force subsequently disappearing and then the elongated web, which acts, for example, on the radial inside of the rotor segment, reduces the gap again and clamps the magnet between two adjacent rotor segments by he moves the rotor segment back to its (almost) original position or withdraws it.
  • the object is achieved in that elastic webs are provided between individual (rotor) segments and a (rotor) inner ring, which can be expanded in the radial direction.
  • the webs are stretched by an external force. Due to the expansion in the radial direction, gaps (between the segments, alternatively also referred to as recesses / intermediate space / space) for the magnets are larger and the magnets can be used without damage. If the external force is removed, the webs return to their original shape and clamp the magnets.
  • An inner sheet metal ring inner rotor ring
  • the deformable webs designed as an S-lay in one embodiment.
  • the magnets are inserted in the space between the segments. Recesses in the sheet metal segments can be made as desired, taking into account the magnetic flux.
  • the procedure for inserting the magnets is as follows: The (rotor or) sheet metal segments are pulled radially outwards (by a tool) external force). The elastic connections between the segments and the inner ring are stretched. Due to the radial displacements, spaces (gaps) for inserting the magnets become larger. The magnets can now be used in the now larger windows (gaps / rooms) almost without touching and damaging the coating. If the external force is reduced or completely removed, the elastic webs pull the segments radially inward again to their original position. The sheet metal segments lay against the magnets used and fix them in place.
  • the webs between the individual segments and the inner ring can be designed in different shapes. In addition to the S-shaped webs mentioned above, e.g. curved bars possible. It is important that the ridges are only elastically deformed in the event of a radial displacement of the rotor segments, since the segments no longer return to their original shape when the radial force is removed when the radial force is removed.
  • FIG. 1 is a partial top view of a rotor according to the invention.
  • Fig. 2 represents an operation of the rotor.
  • FIG. 3 illustrates mounting magnets on the rotor.
  • Fig. 4 shows the rotor with mounted magnets.
  • FIGS. 2, 3 and 4 is a partial top view of an embodiment of the rotor 1 according to the invention.
  • the rotor 1 has an inner rotor ring 2 which forms a shaft seat on an inner peripheral surface for mounting on an input or output shaft.
  • a number of rotor segments 3 are separated from one another by gaps 4 or spaces which are provided for inserting magnets 5, the rotor segments 3 being elastically connected to the inner ring 2 of the rotor by means of webs 6.
  • the webs 6 are designed as S-shaped curved springs.
  • elliptical or egg-shaped recesses 7 are provided as tool holders, in which a tool can be used to assemble the rotor 1.
  • a corresponding assembly process is described in more detail later with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the rotor segments 3 are viewed in the rotor axial direction (that is to say in the plan view shown here) essentially in the form of a trapezoid in such a way that the gaps 4 or (interstices) are rectangular, or in other words that adjacent side walls of the rotor segments in the circumferential direction 3 are parallel to each other.
  • d At radially outer edges of the rotor segments 3, d.
  • each rotor segment 3 projecting preferably rounded projections 10 are arranged in the circumferential direction.
  • the outer surfaces 9 of the rotor segments 3 are part of an outer peripheral surface of the rotor 1.
  • FIG. 2 illustrates a functional principle of the rotor 1 according to the invention. Exactly he expressed two views of the rotor 1 are superimposed in this representation.
  • a ne first view shows the rotor 1 in its normal state, in which the rotor segments 3 are each arranged in their starting position (at their original positions), in which the webs 6 are relaxed or not elongated.
  • a second view shows the rotor 1 in a Montagezu stand, in which the rotor segments 3 are each in their mounting position.
  • the webs 6 are elongated in the assembled state compared to the normal state by a specific length AL and the rotor segments 3 are each radially outwardly displaced by a corresponding distance AD.
  • FIG. 3 shows an assembly process of the rotor according to the invention, in which the magnets 5 are inserted into the column 4 between the rotor segments 3.
  • at least one tool for example one or more mandrels, is inserted into one or, as shown here, several elliptical or egg-shaped recesses 7 of the rotor segments 3, and the tool exerts a radially outward external force on the rotor segments 3 applied, which is opposite to an elastic restoring force of the webs 6 and through which the rotor segments 3 are displaced radially outward.
  • Fig. 4 shows a rotor in which the magnets 5 are assembled. That is, after the insertion of the magnets 5 shown in FIG. 3, the external force was reduced or canceled and the tool was removed if necessary, whereupon the webs 6 (again) due to their spring force or elastic material and deformation properties returned to their starting position and thereby the rotor segments 3 (almost) have retracted into their starting position.
  • the magnets 5 are each with opposite side walls 8 of two rotor segments 3 in contact and clamped between them. In this starting position, the magnets are arranged radially within the projections 10 in such a way that they partially protrude beyond the magnets in the circumferential direction and thereby limit their position in the radially outer direction.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor (1) für einen Kraftfahrzeugaktor mit einem Rotorinnenring (2) und daran angebrachten Rotorsegmenten (3), die in Umfangsrichtung durch Spalte (4) voneinander getrennt sind, wobei die Spalte (4) zum Aufnehmen von jeweils einem Magneten (5) bemessen und ausgerüstet sind, sodass die Magnete (5) im Betrieb speichenartig im Wesentlichen in Radialrichtung weisen, wobei zumindest eines der Rotorsegmente (3) über einen Steg (6) an dem Rotorinnenring (2) angebracht ist, der solche Materialeigenschaften und Verformungseigenschaften besitzt, dass er nach Längung (ΔL) aufgrund einer Positionsverlagerung (ΔD) des Rotorsegments (3) nach radial außen bei Wegfall der für die Positionsveränderung verantwortlichen Kraft in seine Ursprungsform zurückkehrt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Aktor oder eine Elektromaschine mit einem solchen Rotor (1) sowie ein zugehöriges Verfahren zum Zusammenbau.

Description

Aktor und Verfahren zum Zusammenbau eines Aktors
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Rotor für einen Kraftfahrzeugaktor mit ei nem Rotorinnenring und daran angebrachten Rotorsegmenten, die in Umfangsrich tung durch Spalte voneinander getrennt sind, wobei die Spalte zum Aufnehmen von jeweils einem Magneten bemessen und ausgerüstet sind, sodass die Magnete im Be trieb speichenartig im Wesentlichen in Radialrichtung weisen. Ferner betrifft die vor liegende Offenbarung einen Aktor oder eine Elektromaschine mit einem solchen Rotor sowie ein Verfahren zu deren Zusammenbau.
Kraftfahrzeugaktoren, insbesondere bürstenlosen Gleichstrommotoren, sollen in Flüs sigkeiten (beispielsweise einem Öl oder einer Bremsflüssigkeit) betrieben werden. Bei Kraftfahrzeugaktoren in Speichenanordnung sind Magnete speichenartig in einem Blechpaket (Rotor oder Rotorteil) angeordnet. Nach aktuellem Stand der Technik wer den bei der Fertigung eines solchen Aktors die Magnete in die Blechpakete einge schoben, wobei nachteiliger Weise die scharfkantigen Ecken der Bleche zu einer Be schädigung der Schutzschicht auf dem Magneten führen können. Dadurch wird in Kauf genommen, dass bei Kontakt mit Flüssigkeiten wie Öl oder Bremsflüssigkeit die Magnete an diesen Stellen korrodieren oder verpulvern können. Dadurch kann die Funktion des Motors beeinträchtigt oder der Motor sogar komplett zerstört werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, einen Rotor bereitzustellen, welcher Nachteile des Stands der Technik vermeidet oder zumindest reduziert. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige, einfache und beschädigungs freie Befestigung der Magnete an dem Rotor zu ermöglichen, insbesondere hinsicht lich der Beschichtung der Magnete.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Rotor dadurch gelöst, dass zumindest eines der Rotorsegmente über einen Steg an dem Rotorinnenring angebracht ist, wobei der Steg solche Materialeigenschaften und Ver formungseigenschaften besitzt, dass er nach einer Längung aufgrund einer Positions verlagerung des Rotorsegment nach radial außen bei Wegfall einer für die Positions verlagerung verantwortlichen Kraft in seine Ursprungsform zurückkehrt. Insbesondere besitzt der Steg elastische Eigenschaften. Da bei einer Längung eines Stegs und der zugehörigen Positionsverlagerung, also dem Betätigungsweg des Rotorsegments die Spalte beiderseits des Rotorsegments breiter werden, wird auf einfache, zuverlässige Weise ermöglicht, die entsprechenden Magnete berührungsfrei in die Spalte einzuset zen und diese anschließend bei Wegfall der Kraft zwischen den jeweils benachbarten Rotorsegmenten einzuklemmen, wodurch die vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik vermieden werden.
Vorteilhafterweise besitzt der Steg eine einfach oder mehrfach geschwungene, bei spielsweise S-förmige oder Z-artige Form oder Ausgestaltung. Dies ist insbesondere gegenüber einer alternativen Ausführung mit ungeschwungenen Stegen, welche aus schließlich durch deren Materialelastizität bzw. -dehnung gelängt werden können, von Vorteil, da mit vergleichsweise geringer Kraft eine größere Längung erreicht werden kann.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann jedes Rotorsegment über einen Steg mit dem einteiligen oder mehrteiligen Rotorinnenring verbunden sein. Darüber hinaus können alle Stege, oder zumindest in Umfangsrichtung gesehen jeder zweite Steg, die glei chen Eigenschaften besitzen, insbesondere hinsichtlich Materialbeschaffenheit, Mate rialeigenschaften und/oder Rückstellverhalten. Falls nur jeder zweite Steg die gleichen Eigenschaften besitzt, kann eine steifere Struktur und eine größere Festigkeit des Ro tors erreicht werden. Andernfalls, falls alle Stege die gleichen Eigenschaften besitzen, wird während einer Montage bei gleichem Betätigungsweg eine größere Verbreiterung der Spalte erzielt, wodurch es leichter ist, die Magnete berührungsfrei einzusetzen.
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, dass eines der Rotorsegmente oder alle Rotorseg mente eine Aussparung zum Einlegen eines Werkzeugs, wie ein Doms, besitzt bzw. besitzen, um eine Kraft einzuleiten und eine Radialverlagerung des Rotorsegment bzw. der Rotorsegmente zu erzwingen. Dadurch kann ein einfach gestaltetes Werk zeug im Rahmen eines Montagevorgangs einfach und sicher in die Rotorsegmente eingreifen, um die Kraft zur Positionsverlagerung aufzubringen, wobei keine nach au ßen vorstehenden, störenden Strukturen notwendig sind. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzen alle Stege eine gleich bleibende Dicke. Dadurch kann gewährleistet werden, dass ein Längungsverhalten jedes Stegs leicht berechenbar und gleichmäßig ist und zudem Fertigungskosten ge senkt sind.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Aussparung eine an eine Ellipse oder ein Ei ange näherte Form besitzt. Alternativ kann die Aussparung auch eine eckige Form, bei spielsweise die Form eines Rechtecks oder eines Dreiecks, besitzen. Einfach gesagt ist es bevorzugt, wenn die Aussparung eine nicht-kreisförmige Form besitzt. Mathe matisch gesprochen, ist es vorteilhaft, wenn die Aussparung die Form einer ebenen, geometrischen Figur besitzt, bei der zumindest zwei Punkte der Figur einen zueinan der unterschiedlichen Abstand zu dem Mittelpunkt der Figur haben. Dies ermöglicht es, ein Werkzeug während eines Montagevorgangs in einer bestimmten Lage, insbe sondere gegen Verdrehen gesichert, zu jedem Rotorsegment einzusetzen und/oder darin zu verankern.
Zweckmäßigerweise hat einseitig oder beidseitig in Umfangsrichtung zumindest jedes zweite Rotorsegment, vorzugsweise jedes Rotorsegment, an dessen radial äußeren Kanten einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung. Dies ist von Vorteil, da somit die Magnete redundant, d. h., zusätzlich zu einer reibungsbasierten Klem mung zwischen den Rotorsegmenten, in Richtung radialaußen formschlüssig gehalten werden können.
Es hat sich zudem als vorteilhaft erwiesen, die Spalte und Aussparungen derart aus zulegen, dass diese abhängig von einem magnetischen Fluss bei einem Betrieb des Rotors geformt, angeordnet und dimensioniert sind, um den Rotor möglichst energie effizient betreiben zu können. Insbesondere eine elliptische Form der Aussparung hat sich vorteilhafterweise als den magnetischen Fluss optimal lenkend erwiesen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch einen Aktor oder eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Rotor ge löst, wobei zwischen den Rotorsegmenten Magnete eingesetzt werden bzw. sind. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, dass die Magnete von einer Schutzschicht oder Be- schichtung bedeckt sind. Dadurch sind die Magnete vor einem Korrodieren, Verpul vern oder sonstigem Verschleiß geschützt.
Nach einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann im Betrieb zwischen dem Magne ten, den Rotorsegmenten und dem Rotorinnenring eine Flüssigkeit, wie Öl oder Bremsflüssigkeit, vorhanden sein. Dies ermöglicht vorteilhafter weise eine maximale Flexibilität hinsichtlich einer Einbausituation des Rotors, insbesondere hinsichtlich Kühlung und Schmierung.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum Zusammen bau eines Aktors oder einer Elektromaschine mit einem vorstehend beschriebenen Rotor gelöst, wobei ein Werkzeug in die Aussparung eines Rotorsegments eingesetzt wird, dann eine externe Kraft aufgebracht wird und das Rotorsegment in Radialrich tung positionsverlagert wird, danach in den Spalt neben dem Rotorsegment ein Mag net eingesetzt wird, wobei nachfolgend die externe Kraft wegfällt und daraufhin der gelängte Steg, welcher beispielsweise auf der radialen Innenseite des Rotorsegments angreift, den Spalt wieder verkleinert und dem Magneten zwischen zwei benachbarten Rotorsegmenten eingeklemmt, indem er das verlagerte Rotorsegment wieder an seine (nahezu) ursprüngliche Stelle verlagert oder zurückzieht.
Mit anderen Worten wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass elastische Stege zwischen einzelnen (Rotor-)Segmenten und einem (Rotor-)lnnenring vorgesehen sind, welche in Radialrichtung ausgedehnt werden können. Durch eine externe Kraft werden die Stege gedehnt. Durch die Ausdehnung in Radialrichtung werden Spalte (zwischen den Segmenten, alternativ auch als Aussparungen/Zwischenraum/Raum bezeichnet) für die Magnete größer und die Magnete können beschädigungsfrei eingesetzt wer den. Wird die externe Kraft weggenommen, nehmen die Stege wieder ihre ursprüngli che Form ein und klemmen die Magnete. Ein innerer Blechring (Rotorinnenring), in welchen beispielsweise eine Welle eingepresst wird, ist über die verformbaren Stege (in einer Ausführungsform als S-Schlag ausgeführt) mit den einzelnen Rotorsegmen ten verbunden. In dem Raum zwischen den Segmenten werden die Magnete einge setzt. Aussparungen in den Blechsegmenten können unter Berücksichtigung des magnetischen Flusses beliebig ausgeführt werden. Ein Ablauf zum Einsetzen der Magnete ist wie folgt: Über Werkzeuge (z.B. Dornen), die entweder in Aussparungen (Werkzeugaufnahmen) in den Segmenten oder unter die Segmente gesetzt werden, werden die (Rotor- bzw.) Blechsegmente radial nach außen gezogen (durch eine externe Kraft). Die elastischen Verbindungen zwischen den Segmenten und den Innenring werden dabei gedehnt. Durch die radialen Ver schiebungen werden Räume (Spalte) zum Einsetzen der Magnete größer. In die nun größeren Fenster (Spalte/Räume) können die Magnete nun nahezu ohne eine Berüh rung und eine Beschädigung der Beschichtung eingesetzt werden. Wird die externe Kraft verringert bzw. ganz weggenommen, ziehen die elastischen Stege die Segmente wieder radial nach innen an ihre Ursprungsposition. Die Blechsegmente legen sich an die eingesetzten Magnete an und fixieren diese.
Die Stege zwischen den einzelnen Segmenten und den Innenring können dabei in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Neben den oben genannten S-förmigen Stegen sind z.B. geschwungene Stege möglich. Wichtig ist dabei, dass bei einer ra dialen Verschiebung der Rotorsegmente die Stege nur elastisch verformt werden, da bei einer plastischen Verformung die Segmente beim Wegnehmen der radialen Kraft nicht mehr in ihre Ursprungsform zurückkehren.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.
Fig. 1 ist eine teilweise Draufsicht eines erfindungsgemäßen Rotors.
Fig. 2 stellt eine Funktionsweise des Rotors dar.
Fig. 3 veranschaulicht eine Montage von Magneten an dem Rotor.
Fig. 4 zeigt den Rotor mit montierten Magneten.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen zum Verständnis der Erfin dung. Ferner werden nachfolgend dieselben Bezugszeichen für gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile verwendet. Fig. 1 , ebenso wie Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4, ist eine teilweise Draufsicht einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Rotors 1 . Der Rotor 1 weist einen Rotorinnenring 2 auf, welcher an einer Innenumfangsfläche einen Wellensitz für eine Montage an ei ner An-oder Abtriebswelle ausbildet. Eine Anzahl von Rotorsegmenten 3 sind durch Spalte 4 oder Räume voneinander getrennt, welche zum Einsetzen von Magneten 5 vorgesehen sind, wobei die Rotorsegmente 3 durch Stege 6 elastisch mit dem Rotor innenring 2 verbunden sind. Die Stege 6 sind als S-förmige geschwungene Federn ausgebildet.
Zentral in den Rotorsegmenten 3 sind ellipsenartige oder eiförmige Aussparungen 7 als Werkzeugaufnahmen vorgesehen, in welche zur Montage des Rotors 1 ein Werk zeug einsetzbar ist. Ein entsprechender Montagevorgangs wird später anhand von Fig. 3 und Fig. 4 genauer beschrieben. Ferner sind die Rotorsegmente 3 in Rotoraxial richtung betrachtet (also in der hier dargestellten Draufsicht) im Wesentlichen derart trapezförmig ausgebildet, dass die Spalte 4 bzw. (Zwischen-)Räume rechteckig sind, oder in anderen Worten, dass in Umfangsrichtung benachbarte Seitenwände der Ro torsegmente 3 zueinander parallel sind. An radial außen liegenden Kanten der Rotor segmente 3, d. h., an Übergängen zwischen in Umfangsrichtung ausgerichteten Sei tenwänden 8 und einer Außenfläche 9 von jedem Rotorsegment 3 sind in Umfangs richtung vorstehende, vorzugsweise abgerundete Vorsprünge 10 angeordnet. Die Au ßenflächen 9 der Rotorsegmente 3 sind Teil einer Außenumfangsfläche des Rotors 1 .
Fig. 2 veranschaulicht ein Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Rotors 1 . Genau er ausgedrückt sind in dieser Darstellung zwei Ansichten des Rotors 1 überlagert. Ei ne erste Ansicht (gestrichelte Linien) zeigt den Rotor 1 in seinem Normalzustand, bei welchem die Rotorsegmente 3 jeweils in ihrer Ausgangsposition (an ihren ursprüngli chen Stellen) angeordnet sind, in welcher die Stege 6 entspannt bzw. ungelängt sind. Eine zweite Ansicht (durchgezogene Linien) zeigt den Rotor 1 in einem Montagezu stand, bei welchem die Rotorsegmente 3 sich jeweils in ihrer Montageposition befin den. Die Stege 6 sind in dem Montagezustand gegenüber dem Normalzustand um ei ne bestimmte Länge AL gelängt und die Rotorsegmente 3 sind jeweils um eine ent sprechende Distanz AD radial nach außen positionsverlagert. Durch die Positionsver lagerung der Rotorsegmente 3 nach radial außen sind in dem Montagezustand die Spalte 4 zwischen den Rotorsegmenten 3 um eine bestimmte Breite AS verbreitert. Fig. 3 stellt einen Montagevorgang des erfindungsgemäßen Rotors dar, bei welchem die Magnete 5 in die Spalte 4 zwischen den Rotorsegmenten 3 eingesetzt werden. Während eines solchen Montagevorgangs wird zumindest ein Werkzeug, z.B. ein oder mehrere Dornen, in eine oder, wie hier dargestellt, mehrere ellipsenartige oder eiför mige Aussparungen 7 der Rotorsegmente 3 eingesetzt, und wird durch das Werkzeug eine nach radial außen gerichtete externe Kraft auf die Rotorsegmente 3 aufgebracht, welche einer elastischen Rückstellkraft der Stege 6 entgegengesetzt ist und durch welche die Rotorsegmente 3 nach radial außen positionsverlagert werden. Dadurch wird der hier dargestellte Montagezustand erreicht. Da die Spalte 4 zwischen den Ro torsegmenten 3 um die Breite AS verbreitert sind, sind diese nun breiter als die Mag nete 5, welche somit, wie hier dargestellt, in die Spalte 4 eingesetzt werden können, ohne mit scharfen Kanten oder Ähnlichem der Rotorsegmente in Berührung zu kom men bzw. daran entlang zu gleiten.
Fig. 4 zeigt einen Rotor, in welchem die Magnete 5 fertig montiert sind. D. h., nach dem in Fig. 3 dargestellten Einsetzen der Magnete 5 wurde die externe Kraft reduziert oder aufgehoben und wurde gegebenenfalls das Werkzeug entfernt, woraufhin sich die Stege 6 aufgrund ihrer Federkraft bzw. elastischen Material- und Verformungsei genschaften wieder (nahezu) in ihre Ausgangslage zurückgestellt und dabei die Ro torsegmente 3 (nahezu) in ihre Ausgangsposition zurückgezogen haben. Dadurch sind die Magnete 5 jeweils mit einander gegenüberliegenden Seitenwänden 8 zweier Rotorsegmente 3 in Anlage und zwischen diesen eingeklemmt. Die Magnete sind in dieser Ausgangslage derart radial innerhalb der Vorsprünge 10 angeordnet, dass die se in Umfangsrichtung teilweise über die Magnete vorstehen und dadurch deren Posi tion in Richtung radialaußen begrenzen. Bezuqszeichenliste
AL Längung eines Stegs
AD Positionsverlagerung eines Rotorsegments
AS Verbreiterung eines Spalts
1 Rotor
2 Rotorinnenring
3 Rotorsegment
4 Spalt oder (Zwischen-)Raum
5 Magnet
6 Steg
7 Aussparung
8 Seitenwand
9 Außenfläche
10 Vorsprung

Claims

Patentansprüche
1. Rotor (1 ) für einen Kraftfahrzeugaktor mit einem Rotorinnenring (2) und daran angebrachten Rotorsegmenten (3), die in Umfangsrichtung durch Spalte (4) voneinander getrennt sind, wobei die Spalte (4) zum Aufnehmen von jeweils ei nem Magneten (5) bemessen und ausgerüstet sind, sodass die Magnete (5) im Betrieb speichenartig im Wesentlichen in Radialrichtung weisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Rotorsegmente (3) über einen Steg (6) an dem Rotorinnenring (2) angebracht ist, der solche Materialeigenschaften und Verformungseigenschaften besitzt, dass er nach Längung (AL) aufgrund einer Positionsverlagerung des Rotorsegments (3) nach radial außen bei Weg fall der für die Positionsverlagerung (AD) verantwortlichen Kraft in seine Ur sprungsform zurückkehrt.
2. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) elas tische Eigenschaften besitzt.
3. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) eine geschwungene Form besitzt.
4. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rotorsegment (3) über einen Steg (6) mit dem einteiligen oder mehrteiligen Rotorinnenring (2) verbunden ist.
5. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stege (6) oder zumindest in Umfangsrichtung gesehen jeder zweite Steg (6) die gleichen Eigenschaften besitzen bzw. besitzt.
6. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Rotorsegmente (3) oder alle Rotorsegmente (3) eine Ausspa- rung (7) zum Einlegen eines Werkzeugs besitzen bzw. besitzt, um Kraft einzu leiten und eine Radialverlagerung des Rotorsegments (3) oder der Rotorseg mente (3) zu bezwingen.
7. Rotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stege (6) eine gleichbleibende Dicke besitzen.
8. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (7) eine an eine Ellipse angenäherte Form oder eine rechtecki ge Form oder eine dreieckige Form besitzt.
9. Aktor oder Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem Rotor (1 ) nach ei nem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen den Rotorsegmenten (3) Magnete (5) eingesetzt sind.
10. Verfahren zum Zusammenbau eines Aktors oder einer Elektromaschine mit ei nem Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Werkzeug in die Aussparung (7) eines Rotorsegments (3) eingesetzt wird, dann eine externe Kraft aufgebracht wird und das Rotorsegment (3) in Radialrichtung positions verlagert wird, danach in dem Spalt (4) neben dem Rotorsegment (3) ein Mag net (5) eingesetzt wird, wobei nachfolgend die externe Kraft wegfällt und dadurch der gelängte Steg (6) den Spalt (4) wieder verkleinert und den Magne ten (5) zwischen zwei benachbarten Rotorsegmenten (3) eingeklemmt, indem er das verlagerte Rotorsegment (3) wieder an seine ursprüngliche Stelle verla gert.
PCT/DE2019/100929 2018-11-29 2019-10-29 Aktor und verfahren zum zusammenbau eines aktors Ceased WO2020108686A1 (de)

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