DE10240580A1 - Rotor for an electric drive mechanism, has a rotor casing maintaining a torque-proof link to a rotor axle and partly interspersing a stator with torque-proof bearings - Google Patents

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Abstract

A rotor has a rotor casing (6) maintaining a torque-proof link to a rotor axle and partly interspersing a stator with torque-proof bearings. Numerous radial links (12,13) set with a clearance from each other and running radially to a rotor axle are molded onto the rotor casing. Part of the radial links is interspersed by numerous recess grooves (14) running in the direction of the rotor axle. An Independent claim is also included for a method for producing a rotor for an electric drive mechanism.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor eines elektrischen Antriebs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbgeriff des Anspruchs 7.The invention relates to a rotor an electric drive according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the Oberbgeriff of claim 7.

Elektrische Antriebe verfügen über zumindest ein bewegliches Element, welches je nach Ausführung des elektrischen Antriebs als Rotor bei Rotationsmaschinen oder als sogenannter Läufer bei Linearantrieben ausgebildet sein kann. Den beweglichen Elementen sind ferner Permanentmagneten zugeordnet, wobei deren Polung in Umfangsrichtung des Rotors abwechselnd positiv oder negativ ist, also als sogenannter Südpol oder Nordpol ausgeführt ist. In der Regel erstrecken sich derartige Magneten in Achsrichtung des Rotors über die gesamte Länge des den Rotor umgebenden Stators. Zur Fixierung der Dauermagneten auf dem Rotor oder Stator werden diese in der Regel auf die Umfangsfläche des jeweils bewegten Elements aufgeklebt. Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Rotoren und bei Hochleistungsanwendungen wie etwa in Generatoren zur Energieerzeugung die Permanentmagneten zu bandagieren oder mittels Nieten, Schrauben oder Klemmen auf der Umfangsfläche des Rotors zu fixieren.Electric drives have at least a movable element which, depending on the design of the electric drive as a rotor in rotary machines or as a so-called rotor Linear drives can be formed. The moving elements permanent magnets are also assigned, their polarity in Circumferential direction of the rotor is alternately positive or negative, so as the so-called South Pole or north pole is. As a rule, such magnets extend in the axial direction of the rotor over the entire length of the the stator surrounding the rotor. To fix the permanent magnets on the rotor or stator, these are usually on the circumferential surface of the each moving element glued. From the state of the art it is also known, especially at high peripheral speeds of the rotors and in high-performance applications such as in generators to bandage the permanent magnets or by means of energy generation Fix rivets, screws or clamps on the peripheral surface of the rotor.

Werden die Permanentmagneten durch Kleben auf der jeweiligen Umfangsfläche fixiert sind in Abhängigkeit von den Aushärteigenschaften des Klebstoffes mitunter sehr fange Aushärtzeiten hinzunehmen die durchaus auch im Bereich von Stunden liegen können. Je nach Anzahl und Größe der Magneten kann das Magnetisieren sowohl vor als auch nach dem Kleben erfolgen. Letzteres hat den Nachteil, dass mehrere Magneten in einem Vorgang magnetisiert werden müssen, was höhere Energiedichten verlangt. Zudem ist bei bestimmten geometrischen Abmessungen der Magnete ein vollständiges Durchmagnetisieren der bereits aufgeklebten Magnete nicht mehr möglich.Are the permanent magnets through Gluing fixed on the respective peripheral surface are dependent from the curing properties the adhesive can sometimes take very long curing times can also be in the range of hours. Depending on the number and size of the magnets can be magnetized both before and after gluing. The latter has the disadvantage of having several magnets in one operation need to be magnetized what higher Energy densities are required. It also has certain geometric dimensions the magnet a complete It is no longer possible to magnetize the magnets already glued on.

Werden die Magnete bereits vor dem Aufbringen auf den jeweiligen Rotor magnetisiert, wirken je nach Polung der Magnete erhebliche Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen den einzelnen Magneten. Diese Kraftwirkungen sind um so größer, je dichter die Magneten zueinander auf dem jeweiligen Rotor angeordnet sind. Um möglichst kleine elektrische Antriebe mit hoher Leistungsdichte und Laufgüte zu erreichen ist es aber gerade erforderlich, die Magneten mit sehr geringem Abstand zueinander anzuordnen. Dies führt aber zu derart großen Kraftwirkungen, dass die Fixierung bereits magnetisierter Magneten erhebliche Schwierigkeiten bereitet, da Magnete gleicher Polung sich gegenseitig abstoßen. Dies führt dazu, dass die Magnete während der Aushärtphase des Klebemittels zum Wandern neigen. Dies erfordert zusätzliche Fixiermittel, die die Magneten während der Aushärtphase in der vorgesehenen Position halten. Um dies z vermeiden werden den Rotoren sogenannte Magnetsitzflächen angefräst, in welche die Magnete dann passgenau eingesetzt und mittels Klebemittel fixiert werden können. Aufgrund der großen Anzahl von Magneten je Rotor sind diese Verfahren zeitaufwendig und kostenintensiv. Es ist auch bekannt, die Rotoren zunächst mit Kunststoffnetzen zu umhüllen, wobei die Maschen der Kunststoffnetze die spätere Position der Magnete bestimmen. Besonders problematisch sind derartige Verfahren vor allem deshalb, da hier mit einem Hilfsstoff gearbeitet wird, der neben höheren Herstellkosten für das Kunststoffnetz ein erheblich komplizierteres Montageverfahren nach sich zieht.If the magnets are already before Apply magnetized to the respective rotor, depending on Polarity of the magnets between considerable attraction and repulsion forces the individual magnet. These effects are greater the denser the magnets are arranged to each other on the respective rotor. To be as possible to achieve small electric drives with high power density and running quality but it is just necessary to use the magnets with very little To be spaced apart. But this leads to such great effects of force, that the fixation of already magnetized magnets presents considerable difficulties prepares, since magnets of the same polarity repel each other. This leads to, that the magnets during the curing phase of the adhesive tend to wander. This requires additional Fixative that holds the magnets during the curing phase hold in the intended position. To avoid this z So-called milled magnetic surfaces on the rotors, into which the magnets then can be used precisely and fixed with adhesive. Due to the huge The number of magnets per rotor makes these processes time-consuming and expensive. It is also known to start with the rotors To wrap plastic nets, the meshes of the plastic nets determine the later position of the magnets. Such methods are particularly problematic primarily because because an auxiliary is used here, which in addition to higher manufacturing costs for the Plastic network after a considerably more complicated assembly process pulls itself.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde einen elektrischen Antrieb und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln, bei dem das bewegte Element, in der Regel der Rotor oder Läufer, auf kostengünstige und technologisch einfache Weise herstellbar ist.The object of the invention is therefore based on an electric drive and a method for the same Manufacturing to develop in which the moving element, as a rule the rotor or rotor inexpensive and is technologically simple to manufacture.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.According to the invention, the object is achieved by characteristic features of claims 1 and 7 solved.

Indem dem Rotormantel eine Vielzahl radial zur Rotorachse verlaufende zueinander beabstandete Radialstege angeformt sind und zumindest ein Teil der Radialstege von einer Vielzahl in Richtung der Rotorachse verlaufender Vertiefungsnuten durchsetzt wird, ergibt sich eine kostengünstige und technologisch einfach herstellbare Ausführung des bewegten Elementes eines elektrischen Antriebs. Auf diese Weise kann sowohl auf Fixierhilfsmittel als auch zeit- und kostenintensive Anformung von Magnetsitzflächen verzichtet werden.By making the rotor shell a variety Radial webs spaced apart from one another radially to the rotor axis are integrally formed and at least part of the radial webs of one Large number of recess grooves running in the direction of the rotor axis is enforced, results in an inexpensive and technologically simple producible version of the moving element of an electric drive. In this way can be both on fixation aids and time and cost intensive Formation of magnetic seat surfaces to be dispensed with.

Um die Fixierwirkung der Radialstege optimal zu gestalten sind die ,it Vertiefungsnuten durchsetzten Radialstege und die umlaufenden Radialstege alternierend auf dem Rotormantel angeordnet. Um die Fixierwirkung in radialer Richtung zu erhöhen könne in eiern vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch mehrere von Vertiefungsnuten durchsetzte Radialstege einander benachbart zugeordnet sein.The fixing effect of the radial webs The ones with deepening grooves are to be optimally designed Radial webs and the circumferential radial webs alternately on the Rotor shell arranged. To the fixing effect in the radial direction could increase in eggs advantageous development of the invention also several of deepening grooves penetrated radial webs to be assigned adjacent to each other.

Eine besonders hohe Laufgüte der elektrischen Antriebe wird erreicht, wenn der Abstand zwischen benachbarten Magneten gering ist. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird dies dann erreicht, wenn die von den Vertiefungsnuten durchsetzten Radialstege als Stiftstege ausgebildet sind.A particularly high running quality of the electrical Drives are achieved when the distance between adjacent magnets is low. In an advantageous development of the invention, this becomes reached when the radial webs penetrated by the recess grooves are designed as pin webs.

Indem jeweils benachbarte Stiftstege und umlaufende Radialstege zwischen sich einen Freiraum zur formschlüssigen Aufnahme zumindest eines Dauermagneten aufspannen wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die mit dem Rotormantel beispielsweise durch Kleben zu verbindenden Magneten während der Aushärtung des Klebemittels sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auf dem Rotormantel festgelegt sind, sodass ein Verschieben aufgrund der wirkenden magnetischen Kräfte nicht auftreten kann.By adjacent pin webs and circumferential radial webs between them a space for positive locking will clamp at least one permanent magnet in a simple manner ensured that with the rotor shell for example by Adhesive magnets to be connected during the curing of the Adhesive in both the axial and radial directions the rotor shell are fixed, so that a shift due of the acting magnetic forces cannot occur.

Ein besonders kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rotoren ergibt sich dann, wenn in einem ersten Arbeitsgang Radialnuten und in einem weiteren Arbeitsgang in Achsrichtung des Rotors verlaufende Axialnuten in den Rotormantel eingearbeitet werden. Indem die Radialnuten im einfachsten Fall mittel Stechmeisel auf einer Drehmaschine und die Axialnuten durch Ausfräsen mittel Stirnfräser erzeugt werden, werden mit geringem Zeit- und Kostenaufwand sichere Fixierhilfen für die auf den Rotormantel aufzubringenden Magneten geschaffen.A particularly inexpensive process The manufacture of the rotors according to the invention is obtained if radial grooves are machined into the rotor shell in a first operation and axial grooves are machined in the axial direction of the rotor in a further operation. By creating the radial grooves in the simplest case using a chisel on a lathe and the axial grooves by milling using a face milling cutter, safe fixing aids for the magnets to be applied to the rotor shell are created with little expenditure of time and money.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.Further advantageous configurations are the subject of further subclaims and are described below based on drawings explained.

Es zeigen:Show it:

1 einen elektrischen Antrieb mit erfindungsgemäßem Rotor 1 an electric drive with a rotor according to the invention

2 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach 1 2 a detailed view of the rotor according to the invention 1

1 zeigt einen als Linear- oder Rotationsantrieb 1 ausgeführten elektrischen Antrieb 2, der in an sich bekannter Weise von einem ortsfesten Stator 3 und einem den Stator 3 in seinem Inneren durchsetzenden Rotor 4 gebildet wird. Der Rotor 4 ist drehfest mit einer Drehachse 5 verbunden und nimmt an seinem Rotormantel 6 eine Vielzahl von Permanentmagneten 7 auf, wobei in 1 aus Vereinfachungsgründen nur ein Teil dieser Permanentmagneten 7 schematisch dargestellt ist. Die Permanentmagneten 7 sind in an sich bekannter Weise in axialer und radialer Richtung durch Zwischenräume 8 voneinander getrennt. 1 shows one as a linear or rotary drive 1 executed electric drive 2 which in a manner known per se from a stationary stator 3 and the stator 3 rotor penetrating inside 4 is formed. The rotor 4 is non-rotatable with one axis of rotation 5 connected and takes on his rotor shell 6 a variety of permanent magnets 7 on, being in 1 for the sake of simplicity only a part of these permanent magnets 7 is shown schematically. The permanent magnets 7 are in a manner known per se in the axial and radial direction through spaces 8th separated from each other.

Je nachdem, ob der elektrische Antrieb 2 als Linear- oder Rotationsantrieb 1 ausgeführt ist bewegt sich der Rotor 4 auf einer linearen Bahn gemäß Pfeilrichtung 9 oder rotiert gemäß Pfeilrichtung 10.Depending on whether the electric drive 2 as a linear or rotary drive 1 the rotor moves 4 on a linear path in the direction of the arrow 9 or rotates according to the direction of the arrow 10 ,

In 2 ist ein Detail des Rotormantels 6 mit auf dem Rotormantel 6 angeordneten Permanentmagneten 7 dargestellt. Rechts der Permanentmagneten 7 sind die im einfachsten Fall mittels Stichmeisel in den Rotormantel eingearbeiteten Radialnuten 11 zu erkennen, die zwischen sich die erfindungsgemäßen Radialstege 12 ausbilden. Links der Permanentmagneten 7 sind neben den umlaufenden Radialstegen 12, 13 weitere von Vertiefungsnuten 14 durchsetzte Radialstege 12 dargestellt, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen benachbarten umlaufenden Radialstegen 12, 13 jeweils zwei von Vertiefungsnuten 14 durchsetzte Radialstege 12 angeordnet sind. Indem die Vertiefungsnuten 14 großräumig die jeweiligen Radialstege 12 durchbrechen sind diese Radialstege 12 auf sogenannte Stiftstege 15 reduziert.In 2 is a detail of the rotor shell 6 with on the rotor shell 6 arranged permanent magnets 7 shown. Right of the permanent magnet 7 are in the simplest case the radial grooves machined into the rotor shell by means of a chisel 11 to recognize the radial webs according to the invention between them 12 form. Left of the permanent magnet 7 are next to the circumferential radial webs 12 . 13 more of deepening grooves 14 penetrated radial webs 12 shown, in the illustrated embodiment between adjacent circumferential radial webs 12 . 13 two each of deepening grooves 14 penetrated radial webs 12 are arranged. By the deepening grooves 14 the respective radial webs over a large area 12 break through these radial webs 12 on so-called pin bridges 15 reduced.

In erfindungsgemäßer Weise spannen jeweils benachbarte Stiftstege 15 und ebenfalls benachbarte umlaufende Radialstege 12, 13 zwischen sich einen Freiraum 16 auf, der von je einem Permanentmagnet 7 durchsetzt wird. Dabei bilden die Stiftstege 15 die in radialer Richtung 10 und die umlaufenden Radialstege 12, 13 die in Achsrichtung 9 die Bewegung der Permanentmagneten 7 blockierenden Anschläge 18.In the manner according to the invention, adjacent pin webs each tension 15 and also adjacent circumferential radial webs 12 . 13 a space between them 16 on that of one permanent magnet each 7 is enforced. The pin webs form 15 the radial direction 10 and the circumferential radial webs 12 . 13 the in the axial direction 9 the movement of the permanent magnets 7 blocking attacks 18 ,

Ein besonders kostengünstiges und effektives Verfahren zur Herstellung dieser Anschläge 18 wird dann erreicht, wenn in einem ersten Arbeitsgang die Radialnuten 11 und in einem weiteren Arbeitsgang die Axialnuten 14 in den Rotormantel 6 eingearbeitet werden.A particularly inexpensive and effective method for producing these stops 18 is achieved when the radial grooves are used in a first step 11 and in a further step the axial grooves 14 in the rotor shell 6 be incorporated.

Im einfachsten Fall können die Radialnuten 11 durch Ausstechen mittels Stichmeisel herausgearbeitet werden. Zur Einbringung der Axialnuten 14 kommen im einfachsten Fall Stirnfräser zum Einsatz, die so zwischen umlaufenden Radialstegen 12, 13 geführt werden, dass die erfindungsgemäßen Stiftstege 15 entstehen.In the simplest case, the radial grooves 11 can be worked out by cutting out with a chisel. For the introduction of the axial grooves 14 In the simplest case, face milling cutters are used, which are between the circumferential radial webs 12 . 13 be performed that the pin webs according to the invention 15 arise.

Es liegt im Rahmen der Erfindung auch andere als den im Ausführungsbeispiel beschriebenen Rotor 4 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen.It is also within the scope of the invention other than the rotor described in the embodiment 4 to produce by the method according to the invention in order to achieve the effects described.

11
Linear- oder RotationsmotorLinear- or rotary motor
22
Elektrischer Antriebelectrical drive
33
Statorstator
44
Rotorrotor
55
Drehachseaxis of rotation
66
Rotormantelrotor casing
77
Permanentmagnetpermanent magnet
88th
Zwischenraumgap
99
Pfeilrichtungarrow
1010
Pfeilrichtungarrow
1111
Radialnuteradial grooves
1212
Radialstegradial web
1313
Radialstegradial web
1414
Vertiefungsnutenrecessed grooves
1515
Stiftstegpin dock
1616
Freiraumfree space
1717
1818
Anschlägeattacks

Claims (9)

Rotor eines elektrischen Antriebs, wobei der Rotor von einem drehfest mit einer Rotorachse verbundenen Rotormantel gebildet wird und der Rotormantel zumindest teilweise einen drehfest gelagerten Stator durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotormantel (6) eine Vielzahl radial zur Rotorachse (5) verlaufende zueinander beabstandete Radialstege (12, 13) angeformt sind und zumindest ein Teil der Radialstege (12) von einer Vielzahl in Richtung der Rotorachse (5) verlaufender Vertiefungsnuten (14) durchsetzt wird.Rotor of an electric drive, the rotor being formed by a rotor casing connected in a rotationally fixed manner to a rotor axis and the rotor casing passing at least partially through a rotatably mounted stator, characterized in that the rotor casing ( 6 ) a large number radial to the rotor axis ( 5 ) mutually spaced radial webs ( 12 . 13 ) are molded on and at least part of the radial webs ( 12 ) in the direction of the rotor axis ( 5 ) extending grooves ( 14 ) is enforced. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von Vertiefungsnuten (14) durchsetzten Radialstege (12) und die umlaufenden Radialstege (12. 13) alternierend und zueinander beabstandet angeordnet sind.Rotor according to claim 1, characterized in that the recess grooves ( 14 ) penetrated radial webs ( 12 ) and the circumferential radial webs ( 12 , 13 ) are arranged alternately and spaced apart. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen umlaufenden Radialstegen (12, 13) zumindest zwei von Vertiefungsnuten (14) durchsetzte Radialstege (12) zueinander beabstandet angeordnet sind.Rotor according to claim 3, characterized in that between circumferential radial webs ( 12 . 13 ) at least two of deepening grooves ( 14 ) radial webs ( 12 ) are arranged at a distance from each other. Rotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von Vertiefungsnuten (14) durchsetzten Radialstege (12) im Zwischenraum zwischen den Vertiefungsnuten (14) Stiftstege (15) ausbilden.Rotor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recess grooves ( 14 ) penetrated radial webs ( 12 ) in the space between the deepening grooves ( 14 ) Pin webs ( 15 ) train. Rotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte umlaufende Radialstege (12, 13) und jeweils benachbarte Stiftstege (15) der zwischen den umlaufenden Radialstegen (12, 13) angeordneten von Vertiefungsnuten (14) durchsetzte Radialstege (12)Rotor according to one or more of the preceding claims, characterized in that in each case adjacent circumferential radial webs ( 12 . 13 ) and neighboring pin bars ( 15 ) between the circumferential radial webs ( 12 . 13 ) arranged by recess grooves ( 14 ) radial webs ( 12 ) Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (16) von zumindest einem Magnet (7) durchsetzt wird und wobei die Stegstifte (15) radiale Anschläge (18) und die umlaufenden Radialstege (12, 13) in Achsrichtung (9) des Rotors (4) weisende Anschläge (18) des Magneten (7) bilden.Rotor according to claim 5, characterized in that the free space ( 16 ) of at least one magnet ( 7 ) and the web pins ( 15 ) radial stops ( 18 ) and the circumferential radial webs ( 12 . 13 ) in the axial direction ( 9 ) of the rotor ( 4 ) pointing stops ( 18 ) of the magnet ( 7 ) form. Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines elektrischen Antriebs, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsgang Radialnuten (11) in den Rotormantel (6) und in einem weiteren Arbeitsgang in Achsrichtung (9) des Rotors (4) verlaufende Vertiefungsnuten (14) in den Rotormantel (6) eingearbeitet werden.A method for producing a rotor of an electric drive, characterized in that radial grooves ( 11 ) in the rotor jacket ( 6 ) and in a further work step in the axial direction ( 9 ) of the rotor ( 4 ) running deepening grooves ( 14 ) in the rotor jacket ( 6 ) are incorporated. Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines elektrischen Antriebs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialnuten (11) durch Ausstechen mittels Stichmeisel herausgearbeitet werden.Method for producing a rotor of an electric drive according to claim 7, characterized in that the radial grooves ( 11 ) are worked out by cutting out with a chisel. Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines elektrischen Antriebs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsnuten (14) durch Ausfräsen mittels Stirnfräser herausgearbeitet werden.Method for producing a rotor of an electric drive according to claim 7, characterized in that the recess grooves ( 14 ) can be worked out by milling using a face mill.
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