DE102011087014A1 - Hollow cylindrical rotor e.g. outer rotor, for e.g. motor in vehicle, has permanent magnets fixed by retaining strips, which overlap permanent magnets at edge-side and are arranged between permanent magnets and fastened at carrier by screw - Google Patents
Hollow cylindrical rotor e.g. outer rotor, for e.g. motor in vehicle, has permanent magnets fixed by retaining strips, which overlap permanent magnets at edge-side and are arranged between permanent magnets and fastened at carrier by screw Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine, umfassend mehrere an einem Träger befestigte, nebeneinander liegend angeordnete Permanentmagnete. The invention relates to a rotor for an electric machine, comprising a plurality of permanent magnets attached to a carrier and arranged side by side.
Eine Elektromaschine oder elektrische Maschine ist ein in der Energietechnik verwendeter Energiewandler, der die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie und umgekehrt ermöglicht. Derartige Maschinen sind also als Motor oder Generator ausgeführt. Sie umfassen einen Stator und einen Rotor, der entweder als Außenläufer oder als Innenläufer ausgeführt ist. Der Aufbau solcher elektrischer Maschinen in Form von Motoren oder Generatoren ist hinlänglich bekannt. An electric machine or electric machine is an energy converter used in power engineering, which allows the conversion of electrical energy into mechanical energy and vice versa. Such machines are thus designed as a motor or generator. They include a stator and a rotor, which is designed either as an external rotor or as an internal rotor. The construction of such electrical machines in the form of motors or generators is well known.
Am Rotor sind üblicherweise Permanentmagnete angeordnet, die – je nach Ausgestaltung des Rotors als Außen- oder Innenläufer – an der Innenseite des Rotorträgers (bei einem Außenläufer) oder an der Außenseite des Rotorträgers (bei einem Innenläufer) angeordnet sind. Es handelt sich um im Wesentlichen längliche Permanentmagnetteile, die in der Regel über eine Klebeverbindung am Rotorträger befestigt sind. Üblicherweise ist eine solche Klebeverbindung ausreichend, die Permanentmagnete sicher zu fixieren, so dass eine Ablösung der Permanentmagnete, resultierend aus den bei einer Drehung des Rotors gegebenen Fliehkräften, vermieden wird. Bei manchen Anwendungen aber, beispielsweise bei Elektromaschinen für Fahrzeuge, bei denen mitunter auch zusätzliche Kräfte auf den Rotor respektive die Magneten wirken (z. B. axiale Kräfte einer Kupplung oder Ähnliches) können jedoch Schwierigkeiten mit der Festigkeit der Verklebung auftreten. Löst sich ein solcher Permanentmagnet, so kann es zu einer Klemmung des Magneten zwischen dem Rotor und dem Stator im dortigen Luftspalt kommen, es können sich ferner weitere Magnete ablösen. Die Elektromaschine arbeitet, wenn überhaupt, nur noch eingeschränkt, wobei es auch zu einer vollkommenen Zerstörung der Maschine kommen kann. Zwar wird versucht, den Rotor samt der verklebten Magnete in ein Gießharz einzubetten, jedoch wirkt sich dies nachteilig auf den Magnetfluss aus, da der Luftspalt größer wird. On the rotor permanent magnets are usually arranged, which - depending on the configuration of the rotor as an external or internal rotor - on the inside of the rotor carrier (in an external rotor) or on the outside of the rotor carrier (in an inner rotor) are arranged. These are essentially elongated permanent magnet parts, which are usually fastened to the rotor carrier via an adhesive connection. Usually, such an adhesive connection is sufficient to securely fix the permanent magnets, so that a detachment of the permanent magnets, resulting from the given centrifugal forces during a rotation of the rotor, is avoided. However, in some applications, for example in electric machines for vehicles, which sometimes also have additional forces acting on the rotor or the magnets (eg, axial forces of a clutch or the like), difficulties may arise with the strength of the bond. Solves such a permanent magnet, it can lead to a clamping of the magnet between the rotor and the stator in the air gap there, it can also replace other magnets. The electric machine works, if at all, only limited, whereby it can come to a complete destruction of the machine. Although it is attempted to embed the rotor together with the bonded magnets in a casting resin, but this has an adverse effect on the magnetic flux, since the air gap is larger.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Rotor anzugeben, bei dem eine sichere Befestigung der Permanentmagneten ohne die genannte Beeinträchtigung gegeben ist. The invention is therefore based on the problem to provide a rotor in which a secure attachment of the permanent magnet without the said impairment is given.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Rotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Permanentmagnete mittels am Träger befestigten, zwischen den Permanentmagneten angeordneten und die benachbarten Permanentmagnete randseitig übergreifenden Halteleisten fixiert sind. To solve this problem is provided according to the invention in a rotor of the type mentioned that the permanent magnets are fixed by means of the carrier, arranged between the permanent magnets and the adjacent permanent magnets edge overarching retaining strips are fixed.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotor werden die Permanentmagneten mechanisch über sie klemmend fixierende Halteleisten am Träger befestigt. Die Halteleisten sind zwischen den nebeneinander liegenden, etwas voneinander umfangsmäßig beabstandeten Permanentmagneten angeordnet und übergreifen die Permanentmagnete ein kurzes Stück randseitig. Hierüber werden die Permanentmagneten fest auf den Rotorträger geklemmt. Aus dieser festen mechanischen Fixierung resultiert eine sichere Magnethalterung sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung, die auch bei großen und unterschiedlichen auf die Permanentmagnete einwirkenden Kräften während des Rotorbetriebs eine sichere Magnetfixierung gewährleisten. Das heißt, dass weder Fliehkräfte noch axiale Kräfte oder Scherkräfte oder Ähnliches eine Verschiebung beziehungsweise Bewegung der Magnete verursachen können. In the case of the rotor according to the invention, the permanent magnets are fastened mechanically to the carrier via clamping strips fixing them in a clamping manner. The retaining strips are arranged between the adjacent, slightly circumferentially spaced apart permanent magnets and engage over the permanent magnets a short distance edge. Over this, the permanent magnets are clamped firmly on the rotor arm. From this fixed mechanical fixation results in a secure magnetic holder both in the radial and in the tangential direction, which ensure a secure magnetic fixation even with large and different forces acting on the permanent magnets forces during rotor operation. This means that neither centrifugal nor axial forces or shear forces or the like can cause a shift or movement of the magnets.
Bevorzugt greifen die Halteleisten und die Permanentmagnete formschlüssig aneinander an, das heißt, dass die Randgeometrie der Halteleisten wie auch der Permanentmagnete randseitig aufeinander abgestimmt sind, so dass sich ein Formschluss ergibt. Dabei ist die Geometrie der Halteleisten wie auch der Permanentmagnete und auch die größenmäßige Auslegung der Halteleisten bevorzugt derart gewählt, dass die Halteleisten bündig in die Außenfläche der benachbarten Permanentmagnete eingelassen sind. Das heißt, dass eine Halteleiste derart zwischen zwei benachbarte Permanentmagnete gesetzt wird, dass sie zum einen die beiden Permanentmagnete randseitig übergreift, zum anderen aber mit ihrer freien Außenfläche bündig in der oder sogar tiefer als die Außenfläche der benachbarten Permanentmagnete liegen. Es ergibt sich beim Außenläufer also bevorzugt eine weitestgehend gleichförmige innere Mantelfläche, während sich beim Innenläufer eine weitgehend gleichförmige Außenfläche aufgrund des bündigen Einlassens der Klemmleisten ergibt. Preferably, the retaining strips and the permanent magnets engage positively against each other, that is, that the edge geometry of the retaining strips as well as the permanent magnets are matched to each other at the edge, so that there is a positive connection. The geometry of the retaining strips as well as the permanent magnets and also the size of the design of the retaining strips is preferably selected such that the retaining strips are embedded flush in the outer surface of the adjacent permanent magnets. This means that a retaining strip is set between two adjacent permanent magnets such that it overlaps the two permanent magnets on the edge, on the other hand, with their free outer surface flush with or even lower than the outer surface of the adjacent permanent magnets. In the case of the outer rotor, therefore, a largely uniform inner lateral surface preferably results, while the inner rotor results in a substantially uniform outer surface due to the flush inlet of the clamping strips.
Hinsichtlich der konkreten Formgebung sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Gemäß einer ersten Erfindungsalternative können die Randbereiche der Permanentmagnete eine Schrägfläche aufweisen und die Halteleisten im Querschnitt dreieck- oder trapezförmig ausgeführt sein. Alternativ ist es denkbar, die Randbereiche der Permanentmagneten und der Halteleisten gestuft auszuführen. In jedem Fall ergeben sich also aufeinander abgestimmte Randgeometrien an den Magneten wie auch den Halteleisten, die einen sicheren Übergriff respektive ein formschlüssiges Aneinanderliegen ermöglichen, gleichzeitig aber auch die Möglichkeit eines bündigen Einlassens der Halteleisten in die Magnetfläche ermöglicht. With regard to the specific shape, different embodiments are conceivable. According to a first alternative of the invention, the edge regions of the permanent magnets can have an oblique surface and the retaining strips can be triangular or trapezoidal in cross-section. Alternatively, it is conceivable to execute the edge regions of the permanent magnets and the retaining strips stepped. In any case, therefore, there are matched edge geometries on the magnet as well as the retaining strips, which allow a secure grip respectively a positive abutment, but at the same time also allows the possibility of a flush inlet of the retaining strips in the magnetic surface.
Die Halteleisten selbst sind bevorzugt aus unmagnetischem Material. Dies ist dahingehend von Vorteil, als über die Halteleisten keine magnetische Kopplung der benachbarten, über die Halteleisten verbundenen Permanentmagnete erfolgt. Als Leistenmaterial kann ein beliebiges unmagnetisches Material verwendet werden, solange es eine sichere Fixierung der Permanentmagneten bietet. Denkbar sind Metallleisten, Kunststoffleisten oder Keramikleisten. The retaining strips themselves are preferably made of non-magnetic material. This is to the advantage of being over the retaining strips no magnetic Coupling of the adjacent, connected via the retaining strips permanent magnets takes place. As a strip material, any non-magnetic material can be used as long as it provides a secure fixation of the permanent magnets. Conceivable are metal strips, plastic strips or ceramic strips.
Die Halteleisten sind bevorzugt mittels Haltelementen, insbesondere in Form von Schrauben, lösbar am Träger befestigt. Dies lässt eine einfache Montage der Permanentmagnete wie auch der Halteleisten zu, aber auch eine einfache Demontage zu Wartungszwecken. Die Halteschrauben selbst können aus unmagnetischem oder magnetischem Material sein. The retaining strips are preferably fastened by means of retaining elements, in particular in the form of screws, releasably secured to the carrier. This allows for easy mounting of the permanent magnets as well as the retaining strips, but also a simple disassembly for maintenance purposes. The retaining screws themselves may be made of non-magnetic or magnetic material.
Wie beschrieben kann der Rotor ein Außenläufer oder ein Innenläufer sein, das heißt dass das erfindungsgemäße Befestigungsprinzip bei jedem Rotortyp verwendet werden kann. As described, the rotor can be an external rotor or an internal rotor, that is to say that the fastening principle according to the invention can be used with any rotor type.
Neben dem Rotor selbst betrifft die Erfindung ferner eine Elektromaschine, insbesondere für ein Fahrzeug, die einen erfindungsgemäßen Rotor aufweist. In addition to the rotor itself, the invention further relates to an electric machine, in particular for a vehicle having a rotor according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:
Der Rotor
Zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten
Die Halteleisten
Die Halteleisten
Ersichtlich ist die Dimensionierung der Halteleisten
Die Fixierung erfolgt auch hier über im Querschnitt trapezförmige Halteleisten
Eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Rotors
Die Fixierung der Permanentmagnete
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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