DE19942029B4

DE19942029B4 - Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor

Info

Publication number: DE19942029B4
Application number: DE19942029A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Traeger
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2019-09-04
Also published as: DE19942029A1

Abstract

Permanentmagnetrotor (1) für einen bürstenlosen Elektromotor mit einem zylindrischen, lamellierten Rotorkörper (3), welcher mit einer Welle (5) fest verbunden ist und längs des Zylinderumfangs (7) angeordnete segmentförmige Permanentmagnete (9) aufweist, wobei die Permanentmagnete (9) durch ihre Längsseiten (23, 25) beaufschlagendes Befestigungsmittel gegen den Zylinderumfang (7) des Rotorkörpers (3) drück- und arretierbar sind, wobei die Befestigungsmittel federnde Halteklammern (10) mit mindestens zwei gegeneinander federnden Schenkelenden (11, 13) sind, von denen die einen Schenkelenden (13) in Rastvertiefungen des Rotorkörpers (3) federnd rasten und die anderen Schenkelenden (11) die Permanentmagnete (9) zur Erzeugung einer radialen Vorspannung umgreifen, wobei die einander zugewandten Längsseiten (23, 25) der einzelnen Permanentmagnete (9) nutenbildende Vertiefungen (27, 29) aufweisen, welche im Bereich der Stirnflächen (15, 17) des Rotorkörpers (3) durch die federnd vorgespannten Schenkelenden (11) radial beaufschlagbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor gemäß Patentanspruch 1.

Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 199 11 261 A1 ist ein Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor bekannt, der einen Rotorkörper umfasst, welcher mit einer Welle fest verbunden ist, und längs des Zylinderumfangs angeordnete, segmentförmige Permanentmagnete aufweist. Die Permanentmagnete sind durch – ihre Längsseiten beaufschlagende – Befestigungsmittel gegen den Zylinderumfang drück- und arretierbar. Jedes Befestigungsmittel ist schalenförmig, umgreift die Längsseite des zugeordneten Permanentmagnets vollständig und verfügt zur Arretierung in Radialrichtung über zwei gegeneinander federnde Schenkelenden, welche Hinterschneidungen in Radialnuten des Rotorkörpers hintergreifen. Zur axialen Positionssicherung sind an dem Befestigungsmittel als Umbördelungen ausgebildete Vorsprünge vorgesehen, welche an dem Rotorkörper angreifen.

Die Befestigung der Permanentmagnete auf dem Zylinderumfang des Rotorkörpers erfolgt gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 10 521 U1 durch Ankleben, wobei diese Magnete von einer ringförmigen Hülse aus einem elektrisch leitenden Werkstoff umgeben sind. Die Hülse ist hierbei durch einen radialen Druck aufgepreßt und kann aus einem Metallrohr bestehen. Dieses erfordert neben einem großen maschinellen Aufwand auch mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge.

Durch die EP 308 369 B1 ist ein Verfahren zum Befestigen von Dauermagneten am Läufer von bürstenlosen Motoren bekannt, wobei die Permanentmagnete durch Kleben derart befestigt sind, daß axiale Lücken gebildet werden- und daß diese Lücken teilweise durch einen kontinuierlichen, gespannten Draht aus nichtmagnetischem Material gefüllt sind. Auch hierzu ist eine besondere Maschine zum Einbringen des Drahtes erforderlich.

Eine weitere Befestigungsmöglichkeit der Permanentmagnete an dem Rotorkörper ist gemäß der DE 41 07 602 A1 durch Umspritzen der Magnetenden gegeben. Auch können die Permanentmagnete durch das Anbringen von Kappen an den Rotorenden arretiert werden, siehe EP 549 430 A1 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnetrotor für einen bürstenlosen Elektromotor so auszubilden, daß eine sichere mechanische Befestigung der Permanentmagnete an dem Rotor auch bei Temperaturänderungen und beim Auftreten hoher Fliehkräfte bei hohen Rotordrehzahlen stets gewährleistet ist. Darüber hinaus soll die Befestigung der Permanentmagnete einfach und ohne besondere Vorrichtungen möglich sein. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Permanentmagnetrotor für Elektromotoren zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Montage aus, wobei eine sichere Befestigung der Permanentmagnete an dem Rotor auch bei hohen Fliehkräften gewährleistet ist.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 3 sind jeweils mehrere Permanentmagnete durch eine Halteklammer gleichzeitig radial beaufschlagbar. Vorteilhaft bestehen diese Halte- oder Doppelhalteklammern aus Federdraht. Durch die Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Patentanspruch 11 wird eine einfache axiale Arretierung der Halteklammern an den Stirnflächen des Rotorkörpers gewährleistet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Permanentmagnetrotor im Längsschnitt,
2 und 3 eine Einzelheit aus 1 in vergrößerter Darstellung,
4 Permanentmagnetrotor ohne Welle und
5 eine Frontansicht auf den Permanentmagnetrotor mit Welle und Buchse
6 eine Rastvertiefung in der Stirnfläche des Rotorkörpers und
7 ein die U-förmige Nut zwischen den Permanentmagneten ausfüllendes Formteil
Die 1 zeigt einen Permanentmagnetrotor 1 für einen bürstenlosen Elektromotor mit einem zylindrischen, lamellierten Rotorkörper 3, welcher mit einer Welle 5 fest verbunden ist. Längs des Zylinderumfangs 7 des Rotorkörpers 3 sind segmentförmige Permanentmagnete 9 angeordnet, die durch ihre Längsseiten 23, 25 beaufschlagende Befestigungsmittel gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 drück- und arretierbar sind. Diese Befestigungsmittel bestehen aus Halteklammern 10 mit mindestens zwei gegeneinander federnden Schenkelenden 11, 13, von denen die einen Schenkelenden 13 in Rastvertiefungen oder Rasterhebungen der Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 federnd eingreifen oder einrasten und die anderen Schenkelenden 11 die Stirnflächen 19, 21 der Permanentmagnete 9 derart unter Vorspannung umgreifen, daß die Permanentmagenete 9 gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 gepreßt werden.
Die einander zugewandten Längsseiten 23, 25 der einzelnen Permanentmagnete 9 weisen nutenbildende Vertiefungen 27, 29 auf, welche im Bereich der Stirnflächen 19, 21 der Permanentmagnete 9 bzw. der Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 durch die federnd vorgespannten Schenkelenden 11 beaufschlagbar sind. Vorteilhaft weisen die freien Enden der Schenkelenden 11 rechtwinklige Abbiegungen 28 zu den Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 auf, wobei diese Abbiegungen 28 die je eine V-förmige Aufnahmenut 30 bildenden Vertiefungen 27, 29 kraftschlüssig beaufschlagen. Insbesondere bilden hierbei die Längsseiten 23, 25 von zwei benachbarten Permanentmagneten 9 jeweils gemeinsam eine V-förmige Aufnahmenut 30 für die Abbiegungen 28 der Halteklammern 10.
Durch eine vorteihafte Ausgestaltung sind die Halteklammern 10 als Doppelhalteklammern 12 ausgebildet, siehe 4 und 5. Diese Doppelhalteklammern 12 haben eine V-förmige Form, wobei die beiden federnd vorgespannten Schenkelenden 31, 33 jeweils die Stirnflächen 19, 21 von zwei benachbarten Permanentmagneten 9 umgreifen und deren gemeinsame Aufnahmenut 30 beaufschlagen.
Die Rastvertiefungen in den Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 bestehen gemäß der 1–3 aus Rastbohrungen 35, in welche die mittleren Schenkel 36 der W-förmigen Doppelhalteklammern 12 federnd einrastbar sind. Vorteilhaft bestehen die Halteklammern 10 und die Doppelhalteklammern 12 aus Federdraht. Im Rahmen der Erfindung können diese Halte- und die Doppelhalteklammern auch aus einem anderen federnden Material, z. B. aus Kunststoff oder Federbronze bestehen.
Im Rahmen der Erfindung können gemäß 6 die Stirnflächen 15, 17 auch eine kreisrunde Vertiefung 38 aufweisen, hinter dessen Außenumfangskante 40 die Schenkelenden 13 der Halteklammern 10 oder die mittleren Schenkel 36 der Doppelhalteklammer 12 verrastbar sind.
Bei der Montage des Permanentmagnetrotors 1 werden die Permanentmagnete 9 von einer Haltevorrichtung kreisförmig aufgenommen, wonach dann der Rotorkörper 3 in den durch die Permanentmagnete 9 gebildete Bohrung eingeschoben wird. Danach werden dann die federnden Halteklammern 10, 12 in ihre Raststellungen gedrückt. Abschließend wird dann der fertig montierte Permanentmagnetrotor 1 aus der Haltevorrichtung genommen.
Im Rahmen der Erfindung können bei der Montage des Permanentmagnetrotors 1 die Permanentmagnete 9 zuerst auch auf dem Zylinderumfang 7 mittels eines Klebers, z. B. eines Zweikomponentenklebers oder eines Heißklebers fixiert werden, bevor dann die federnden Halteklammern 10 bzw. die Doppelhalteklammern 12 montiert werden. Die Montage dieser Halteklammern 10 oder der Doppelhalteklammern 12 kann von Hand oder auch durch einen Automaten vorgenommen werden. Durch das Ankleben der Permanentmagnete 9 auf dem Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 wird das Positionieren und die Montage der Permanentmagnete 9 erleichtert.
Das Positionieren der Permanentmagnete 9 auf dem Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers, welcher z. B. aus lamellierten Blechteilen besteht, kann auch noch dadurch erleichtert werden, daß der Zylinderumfang 7 in Längsrichtung angeordnete Anschlagkanten 37 als Positionskonturen aufweist. Diese Anschlagkanten 37 werden bei der Herstellung der Blechteile für den Rotorkörper 3 gleich mitgestanzt.
Um eine sichere Befestigung der Permanentmagnete 9 auch bei hohen Drehzahlen des Rotors 1 und bei damit auftretenden hohen Fliehkräften zu gewährleisten, werden die Halteklammern 10 bzw. die Doppelhalteklammern 12 zusätzlich durch ein Arretierglied axial fixiert. Vorteilhaft besteht dieses Arretierglied aus einer auf die Welle 5 aufpreßbaren Buchse 39, wodurch die Halteklammern 10 bzw. Doppelhalteklammern 12 gegen die Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 preßbar sind. Die Buchse 39 ist zu diesem Zweck mit einem Anpreßflansch 41 versehen.
Um ein sicheres Anpressen der Permanentmagente 9 gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 zu gewährleisten, muß der zwischen den Längsseiten 23, 25 der Permanentmagente 9 bestehende Längsluftspalt 40 kleiner sein als der Durchmesser der Abbiegungen 28 der Schenkelenden 11 der Halteklammern 10 bzw. der Schenkelenden 31, 33 der Doppelhalteklammern 12.
Im Rahmen der Erfindung kann in die V-förmige Aufnahmenut 30 gemäß 7 auch ein V-förmiges Formteil 32 eingelegt werden, in dessen Durchgangsbohrung 34 die Abbiegungen 28 der Halteklammern 12 federnd einrastbar sind. Hierdurch wird eine gleichmäßige Radialdruckbelastung auf die Permanentmagnete 9 zu deren Anpressungen gegen den Zylinderumfang 7 des Rotorkörpers 3 erzielt. Durch die Klebeverbindung der Permanentmagnete und der radial wirkenden Anpreßkraft der Halteklammern 10 bzw. der Doppelhalteklammern 12 wird eine sichere Befestigung der Permanentmagnete auf dem Rotorkörper 3 erzielt.
Im Rahmen der Erfindung können die Stirnflächen 15, 17 des Rotorkörpers 3 statt der Rastbohrungen 35 auch Rastkerben oder sonstige Einrastelemente aufweisen.

Claims

Permanentmagnetrotor (1) für einen bürstenlosen Elektromotor mit einem zylindrischen, lamellierten Rotorkörper (3), welcher mit einer Welle (5) fest verbunden ist und längs des Zylinderumfangs (7) angeordnete segmentförmige Permanentmagnete (9) aufweist, wobei die Permanentmagnete (9) durch ihre Längsseiten (23, 25) beaufschlagendes Befestigungsmittel gegen den Zylinderumfang (7) des Rotorkörpers (3) drück- und arretierbar sind, wobei die Befestigungsmittel federnde Halteklammern (10) mit mindestens zwei gegeneinander federnden Schenkelenden (11, 13) sind, von denen die einen Schenkelenden (13) in Rastvertiefungen des Rotorkörpers (3) federnd rasten und die anderen Schenkelenden (11) die Permanentmagnete (9) zur Erzeugung einer radialen Vorspannung umgreifen, wobei die einander zugewandten Längsseiten (23, 25) der einzelnen Permanentmagnete (9) nutenbildende Vertiefungen (27, 29) aufweisen, welche im Bereich der Stirnflächen (15, 17) des Rotorkörpers (3) durch die federnd vorgespannten Schenkelenden (11) radial beaufschlagbar sind.
Permanentmagnetrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (23, 25) von zwei benachbarten Permanentmagneten (9) jeweils eine gemeinsame V-förmige Aufnahmenut (30) für jeweils ein vorgespanntes Schenkelende (11) bilden.
Permanentmagnetrotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklammern (10) als Doppelhalteklammern (12) ausgebildet sind und eine W-förmige Form aufweisen, wobei die beiden freien vorgespannten Schenkelenden (31, 33) die Stirnflächen (19, 21) von zwei benachbarten V-förmigen Aufnahmenuten (30) umgreifen.
Permanentmagnetrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der vorgespannten Schenkelenden (31, 33) zu der Stirnfläche (15, 17) des Rotorkörpers (3) als rechtwinklige Abbiegungen ausgebildet sind, welche die eine V-förmige Aufnahmenut (30) bildenden Vertiefungen (27, 29) kraftschlüssig beaufschlagen.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmungen in den Stirnflächen (15, 17) des Rotorkörpers (3) aus Rastbohrungen (35) bestehen, in welche der mittlere Schenkel (36) der W-förmigen Doppelkammer (12) einrastbar angeordnet ist.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklammern (10) oder die Doppelklammern (12) aus Federdraht bestehen.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (3) auf seinem Zylinderumfang (7) in Längsrichtung angeordnete Anschlagkanten (37) als Positionskonturen für die Permanentmagnete (9) aufweist.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (9) mittels eines Klebers, z. B. eines Zweikomponenten- oder eines Heißklebers auf den Zylinderumfang (7) des Rotorkörpers (3) fixierbar sind.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklammern (10) oder Doppelhalteklammern (12) durch ein Arretierglied axial fixierbar sind.
Permanentmagnetrotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierglied eine auf die Welle (5) bis zu Anlage der Halteklammern (10, 12) an die Stirnflächen (15, 17) des Rotorkörpers (3) aufpressbare Buchse (39) ist, welche einen Anpressflansch (41) aufweist.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den Permanentmagneten (9) bestehende Längsluftspalt (40) durch einen Kleber ausfüllbar ist.
Permanentmagnetrotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein V-förmiges Formteil (32), z. B. aus Kunststoff, in die V-förmige Aufnahmenut (30) zwischen den Permanentmagneten (9) einlegbar ist und eine Durchgangsbohrung (34) aufweist, in die die Schenkelenden (11) der Halteklammern (10) oder die Schenkelenden (31, 33) der Doppelhalteklammern (12) federnd einrastbar sind.