DE102005052870A1

DE102005052870A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102005052870A1
Application number: DE200510052870
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. Radtke; Knut Dipl.-Ing. Welke; Martin Dr.-Ing. Föhse; Maik Dipl.-Ing. Waberski (FH); Rüdiger Dipl.-Ing. Trojahn; Nicolas Dipl.-Ing. Lewkowicz; Kay Dipl.-Ing. Kümmel; Andre Dipl.-Ing. Gornott; Harald Dipl.-Ing. Thamm; Tomas Fischer; Uwe Dipl.-Wirtsch.-Ing. Lehmann (FH); Steffen Sprengler; Jaques Krzizek; Reinhold Dr.-Ing. Zwingel; Thomas Dipl.-Ing. Müller; Urs Dipl.-Export-Kaufm. Schweinfurth
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-03

Abstract

Elektrische Maschine mit mindestens einer Aufnahmeeinheit (2) für eine magnetische Einheit (3), wobei die Aufnahmeeinheit (2) mindestens eine an der Aufnahmeeinheit (2) angeordnete Ausbuchtung (4a, 4b) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit mindestens einer Aufnahmeeinheit für eine magnetische Einheit.
Die Erfindung ist beispielsweise geeignet für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Im Kraftfahrzeugbereich spielen elektrische Maschine, insbesondere Elektromotoren, die als Kleinmotoren ausgestaltet sind, wie beispielsweise Lenkmotoren, oder aber auch Motoren für Hybridfahrzeuge, eine wesentliche Rolle.
Elektromotoren der gattungsgemäßen Art sind allgemein bekannt. Elektromotoren, sowohl mechanisch als auch elektronisch kommutiert, können als Innenläufer- oder als Außenläufermotoren ausgebildet sein. Innenläufermotoren weisen einen feststehenden Stator und einen inneren drehenden Rotor auf. Der Rotor ist koaxial konzentrisch in den Stator eingefügt. Bei einem Außenläufermotor umgibt der Rotor den Stator konzentrisch. Ferner weisen Elektromotoren typischerweise ein Gehäuse auf, das den Motor von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Schmutz oder Feuchtigkeit, schützt.
Insbesondere bei permanenterregten Elektromotoren existieren diverse Möglichkeiten der Magnetanordnung. So können beispielsweise Oberflächenmagnete, eingebettete Magnete etc. zum Einsatz kommen. Bei eingebetteten Magneten sind die eigentlichen Magnete vom Blechpaket, welches beispielsweise den Rotor bildet, ganz oder auch nur teilweise umschlossen. Um Stapelfehler des Blechpaketes auszugleichen, werden die Magnete, um ihre Position beispielsweise in einer Rotornut zu halten, eingeklebt. Hierbei treten jedoch diverse Probleme bei der Positionierung des Magneten auf. Zumeist kommt der Magnet "irgendwo" in der Nut zum liegen, da keine Zentrierkraft für den Magneten vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels welcher ein Magnet in einer Nut eines Rotors exakt positionierbar ist.

Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche, der weiteren Beschreibung und der Figuren.

Die elektrische Maschine weist mindestens eine Aufnahmeeinheit für eine magnetische Einheit auf, wobei die Aufnahmeeinheit mindestens eine an der Aufnahmeeinheit angeordnete Ausbuchtung aufweist.

Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinheit als Nut, beispielsweise Rotornut, ausgebildet.

Vorzugsweise ist die magnetische Einheit ein Magnet, insbesondere ein Permanentmagnet.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine werden die Magnete zuerst in die Nut eingeführt. Anschließend werden diese mit Kunststoff umspritzt. Das Problem, welches hierbei auftritt, ist, dass der Kunststoff über die ganze Tiefe in den Schlitz zwischen dem Magneten und der Nut einzubringen ist und auf diese Weise, mittels des eingepressten Kunststoffes, den Magneten in der Rotornut zu zentrieren.

Ferner ist die Ausbuchtung in vorteilhafter Weise eine Längsnut. Beispielsweise wird nunmehr bei der Rotornut eine Längsnut vorgesehen, welche vorzugsweise an beiden Seiten der Rotornut angebracht ist. Die Längsnut dient hierbei als Verteilerkanal für den einzubringenden Kunststoff. Die Längsnut ist derartig ausgeführt, dass sie von außen zugänglich ist, und über die Längsnut der Kunststoff, vorzugsweise beidseitig, in die Nut und um den Magneten in der Nut eingefüllt werden kann.

Durch das Einbringen des Kunststoffes, vorzugsweise das Einspritzen von thermisch verflüssigtem Kunststoff, über beide Längsnuten in die Nut, wird der Magnet in eine zentrierte Position gebracht. Der Kunststoff muss in seiner Einfüllkonsistenz derart gewählt sein, dass er nicht sofort erkaltet und erhärtet, sondern zunächst den Magneten vollumfänglich umschließt, die Nut ausfüllt und anschließend beim Erkalten den Magneten in der Nut fixiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Magnete im Stator in dafür vorgesehene Aufnahmen eingeführt sein und dort, wie beschrieben, in den Aufnahmen ausgerichtet werden.

Vorzugsweise bestehen der Rotor und/oder der Stator aus mehreren zu einem Blechpaket zusammengefügten Blechschichten.

Um nunmehr nicht für jeden einzelnen Magneten des Elektromotors eine derartige Befüllung des Nutraumes zu veranlassen, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass umlaufend an der elektrischen Maschine, vorzugsweise am Rotor, Einspritzkanäle vorhanden sind, welche es ermöglichen, dass der Kunststoff an mindestens einer Stelle zugeführt und in die Längsnuten geleitet wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verteilerring um den Rotor vorgesehen, über welchen die Einbringung des Kunststoffes erfolgt. Der Verteilerring ist als den Rotor umlaufender Ringe ausgestaltet und dient nicht nur zur Reduzierung der Einspritzkanäle, sondern ermöglicht zugleich eine axiale Umspritzung der Magnete, d. h. der korrosionsempfindliche Magnet ist ringsum umspritzt. Zugleich ergibt sich ein Schutz des Rotors, da dieser teilweise ebenfalls mit Kunststoff umspritzt ist.

In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine im Bereich einer Längsnut;
2 einen weiteren Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, wobei jedoch die Einspritzkanäle sichtbar sind; und
3 eine schematische Anordnung von umlaufenden Einspritzkanälen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
In 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine im Bereich einer Rotornut dargestellt. Der Rotor 1 besteht in vorteilhafter Weise aus mehreren, zu einem Blechpaket zusammengefügten, Blechschichten. Im Weiteren ist die Rotornut 2 zu sehen, in welcher der Magnet 3, in vorteilhafter Weise ein Permanentmagnet, eingefügt ist. Es sind ferner die zwei Längsnuten 4a und 4b dargestellt, welche an der Rotornut 2 angeordnet sind und über welche der Kunststoff 5 eingespritzt wird. Durch die Einfüllung des Kunststoffes 5 über die Längsnuten 4a und 4b erfolgt durch die druckgleiche Einführung bzw. Befüllung des Kunststoffes 5 in die Rotornut 2 eine zentrierte Ausrichtung des Magneten 3 in der Rotornut 2. Durch das Einspritzen des Kunststoffes 5 wird zugleich der Magnet 3 vollumfänglich vom Kunststoff 5 umgeben und somit vor Korrosion geschützt. Der Kunststoff 5 muss in seiner Zusammensetzung derart gewählt werden, dass er ausreichend flüssig beim Einspritzen ist, um den gesamten Bereich bzw. den Raum, der zwischen dem Magneten 3 und der Rotornut 2 vorhanden ist, auszufüllen. Hierbei ist darauf zu achten, dass keine Lufträume oder Lufteinschlüsse verbleiben.
2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Es ist der Einspritzkanal A dargestellt, über welchen die Zuführung des Kunststoffes 5 an die Längsnuten 4a und 4b erfolgt. Hierbei ist anzumerken, dass die Längsnuten 4a und 4b in jeder einzelnen Rotornut 2 vorhanden sind, da eine elektrische Maschine in der Regel mehrere solcher Rotornuten 2 aufweist. Durch die Zuführung des Kunststoffes 5 über die Einspritzkanäle A erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des Kunststoffes 5 über den gesamten Rotor 1.
3 zeigt eine schematische Anordnung von umlaufenden Einspritzkanälen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Hierbei ist ersichtlich, dass die Einspritzkanäle A in vorteilhafter Weise als umlaufender Ring bzw. Ringe um die elektrische Maschine, vorzugsweise um den Rotor 1, ausgestaltet sind und somit problemlos die Längsnuten 4a und 4b jeder Rotornut 2 erreichen. Somit sind nur ein bzw. zwei Einspritzstellen für den Kunststoff 5 im Werkzeug vorhanden, welche Zugang zu den Kunststoffring R erlauben.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die umlaufenden Einspritzkunststoffringe R, durch welche die Einspritzung erfolgt, nicht nur zur Reduzierung der Einspritzkanäle, sondern zugleich auch eine axiale Umspritzung der Magnete 3, ermöglichen. Auf diese Weise können die sehr korrosionsempfindlichen Magnete 3 rundum geschützt werden.

1: Rotor
2: Rotornut
3: Magnet
4a: Längsnut
4b: Längsnut
5: Kunststoff
A: Einspritzkanal
R: Kunststoffring

Claims

Elektrische Maschine mit mindestens einer Aufnahmeeinheit (2) für eine magnetische Einheit (3), wobei die Aufnahmeeinheit (2) mindestens eine an der Aufnahmeeinheit (2) angeordnete Ausbuchtung (4a, 4b) aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2) im oder am Rotor (1) oder im oder am Stator des Elektromotors angeordnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2) eine Nut ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (4a, 4b) eine Längsnut ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausbuchtung (4a, 4b) als Zuführung von Kunststoff (5) zur Befüllung der Aufnahmeeinheit (2) dient.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) und/oder der Stator aus mehreren zu einem Blechpaket zusammengefügten Blechschichten besteht.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einheit (3) ein Magnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Permanentmagnet ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Aufnahmeeinheit (2) über die mindestens eine Ausbuchtung (4a, 4b) eingebrachte Kunststoff (5) die magnetische Einheit (3) in der Aufnahmeeinheit (2) zentriert.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eingebrachte Kunststoff (5) die magnetische Einheit (3) vollumfänglich umschließt und somit vor Umwelteinflüssen, insbesondere Korrosion, schützt.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (5) in seiner Zusammensetzung derart gewählt ist, dass er beim Einbringen in die Aufnahmeeinheit (2) ausreichend flüssig ist, um die Aufnahmeeinheit (2) auszufüllen und die in dieser angeordnete magnetische Einheit (3) zu umschließen und Lufteinschlüsse vermieden sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzkanal (A) vorhanden ist, über welchen die Zuführung des Kunststoffes (5) an die Ausbuchtungen (4a, 4b) erfolgt.
Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspitzkanal (A) als den Rotor (1) oder Stator des Elektromotors umlaufender Ring (R) ausgestaltet ist.