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Die Erfindung betrifft ein Magnetsegmentpaar für einen Rotor eines Elektromotors, insbesondere für ein Fahrzeug oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators. Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor und ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder einen Generator.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind Elektromotoren bzw. elektromotorische (Hilfs-)Antriebe bekannt, welche z. B. als Stellantriebe für Scheibenwischer, Fenster, Sitze, Pumpen etc. vom Fahrzeugen, oder z. B. als Antriebsmotoren für handgeführte Elektrowerkzeuge oder elektromechanische Werkzeuge zur Anwendung kommen. Solche Elektromotoren sind meist als bürstenlose, elektronisch kommutierte Elektromotoren mit einem Rotor und einem Stator ausgebildet. Ein Aufbau eines solchen Rotors erfolgt z. B. mit innen oder außen am/im Rotor vorgesehenen Oberflächenmagneten in Form von Magnetschalen bzw. Magnetsegmenten.
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Beim Platzieren der schalenförmigen Magnetsegmente auf einer Oberfläche eines Polgehäuses des Rotors entstehen fertigungsbedingte Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten. Eine Reduzierung bzw. Eliminierung der Segmentlücken führt zu einer Erhöhung einer Ausnutzung eines Magnetkreises des Elektromotors. Ideal hierfür ist ein Einsatz eines geschlossenen Magnetrings. Durch vergleichsweise hohe Temperaturunterschiede und dadurch bedingte unterschiedliche, mechanische Ausdehnungen des Polgehäuses (meist aus Eisen oder Blech) und des Magnetrings (aus einem Ferrit, als Seltenerdmagnetring etc.), wird ein Material der Magnetsegmente mechanisch vergleichsweise stark beansprucht. Dies führt nach einer bestimmten, vergleichsweise kurzen Zeitdauer zu einer Einsatzunfähigkeit des Rotors (Bruch des Magnetrings) und somit des Elektromotors.
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Die
US 4 973 871 A offenbart einen Stator für einen Gleichstrom-Elektromotor oder einen Gleichstrom-Generator, mit zwei Magnetschalen, welche an einer Innenfläche eines hohlzylindrischen Jochs des Stators angeordnet sind. Die zwei Magnetschalen sind mittels zwei Montagekeilen innen am Joch gehalten, wobei die Keile von innen im Joch mittels Schrauben befestigt sind. Im Montagezustand der Magnetschalen und der Montagekeile im Joch laufen die äußeren Formen der Montagekeile nach radial außen und die inneren Formen der Magnetschalen korrespondierend dazu nach radial innen kegelförmig zu, um zeitlich nach der Befestigung der Keile an den Magnetschalen und im Joch, die Magnetschalen in ihren Positionen im Stator zu halten.
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Aufgabenstellung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Magnetsegmentpaar für einen Rotor sowie einen verbesserten Rotor für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator, sowie ein Herstellungsverfahren für den Rotor anzugeben. Hierbei sollen einerseits die fertigungsbedingten Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten im Stand der Technik weitgehend vermieden sein, ohne die Nachteile eines geschlossenen Magnetrings in Kauf nehmen zu müssen. Ferner soll der erfindungsgemäße Rotor einfach aufgebaut und kostengünstig in seiner Herstellung, Montage und Wartung sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines Magnetsegmentpaars für einen Rotor sowie mittels eines Rotors für einen Elektromotor, insbesondere eines Fahrzeugs oder eines elektromechanischen Werkzeugs, oder für einen Generator; durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors; und mittels eines Elektromotors für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder ein elektromechanisches Werkzeug, oder eines Generators; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. – Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Das erfindungsgemäße Magnetsegmentpaar umfasst einen ersten Segmentkörper und einen zweiten Segmentkörper mit in Umfangsrichtung des Magnetsegmentpaars einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen, wobei eine Axialfläche einer betreffenden Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers, zu einer Montagerichtung des ersten Segmentkörpers an ein Polgehäuse des Rotors, eine im Wesentlichen parallele Erstreckung aufweist. Ferner kann zusätzlich oder alternativ eine Axialfläche einer betreffenden Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, zu einer Montagerichtung des zweiten Segmentkörpers an das Polgehäuse, eine im Wesentlichen parallele Erstreckung aufweisen. – Die Erfindung kombiniert die Vorteile eines Einsatzes eines geschlossenen Magnetrings mit dem einer verbesserten mechanischen Ausdehnungsfreiheit des Rotors und erhöht somit dessen Robustheit bei verbesserter Performanz auch bei vergleichsweise hohen temperaturbedingten mechanischen Belastungen.
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Eine solche Axial(teil)fläche besitzt neben ihrer Ausdehnung in eine Axialrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors, wie ggf. auch eine zweite Axial(teil)fläche (siehe unten) der betreffenden Umfangsschnittstelle, insbesondere eine Erstreckung in eine Radialrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors. Ferner kann diese Axial(teil)fläche, wie ggf. auch die zweite Axial(teil)fläche der betreffenden Umfangsschnittstelle, eine Ausdehnung in eine Umfangsrichtung des Magnetsegmentpaars bzw. des Rotors besitzen. Eine ggf. zwischen diesen beiden Axial(teil)flächen der betreffenden Umfangsschnittstelle vorgesehene Umfangs(teil)fläche bzw. Übergangs(teil)fläche (siehe unten) besitzt neben ihrer bevorzugt ausgeprägten Erstreckung in Umfangsrichtung insbesondere eine Erstreckung in Axialrichtung, wobei ggf. ferner eine Erstreckung dieser Umfangs(teil)fläche in Radialrichtung gegeben sein kann.
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Eine Montage des jeweiligen Segmentkörpers erfolgt dabei wie folgt idealisiert (Herstellungsverfahren). Ein Schwerpunkt des Segmentkörpers bzw. der gesamte Segmentkörper befindet sich zunächst in einem Bereich des entstehenden Rotors innerhalb oder außerhalb des Polgehäuses. In Folge oder hierbei wird der Segmentkörper auf das Polgehäuse zubewegt, wobei wenigstens ein zeitlicher/räumlicher Endabschnitt dieser Bewegung im Wesentlichen parallel zu einer betreffenden inneren bzw. äußeren Oberfläche des Polgehäuses erfolgt. D. h. wenigstens in diesem zeitlichen/räumlichen Endabschnitt erfolgt eine Montagebewegung des Segmentkörpers hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung. Hierbei bewegt sich eine vergleichsweise großflächige Erstreckung des Segmentkörpers hauptsächlich oder im Wesentlichen parallel auf eine dazu korrespondierende, vergleichsweise großflächige Erstreckung des Polgehäuses zu. Hierbei kann die Bewegung von innen (Außenläuferrotor) oder von außen (Innenläuferrotor) auf das Polgehäuse zu erfolgen.
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Für einen Montagezustand des Magnetsegmentpaars im/am Rotor kann eine die Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers betreffende Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form aufweisen. D. h. im Montagezustand im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Axial(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Umfangsrichtung einander direkt gegenüber, wobei sie bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Axial(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.
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Ferner kann für einen Montagezustand des Magnetsegmentpaars im/am Rotor eine eine Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers betreffende Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers, eine im Wesentlichen analoge oder komplementäre Form aufweist. D. h. im Montagezustand im/am Rotor liegen die beiden einander betreffenden Umfangs(teil)flächen der einander betreffenden Umfangsschnittstellen in Radialrichtung einander direkt gegenüber, wobei sie bevorzugt einen im Wesentlichen gleichen Verlauf in Axialrichtung besitzen. Bevorzugt erstrecken sich diese beiden Umfangs(teil)flächen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung.
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In Ausführungsbeispielen können die einander betreffenden Umfangsschnittstellen der Segmentkörper im Wesentlichen analog oder komplementär, oder teilanalog oder teilkomplementär ausgebildet sein. D. h. einander betreffende (Teil-)Flächen (also wenigstens eine Axial(teil)fläche und wenigstens eine betreffende andere Axial(teil)fläche, und/oder die Umfangs(teil)fläche und die betreffende andere Umfangs(teil)fläche in einem Umfangsbereich zwischen zwei in Umfangsrichtung direkt benachbarten Magnetsegmenten bzw. Segmentkörpern) der Umfangsschnittstellen der Segmentkörper können im Wesentlichen analog oder komplementär ausgebildet sein und liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an. D. h. sie liegen entlang ihren zweidimensionalen Erstreckungen eng aneinander an. Abseits davon können die einander betreffenden (Teil-)Flächen der betreffenden Umfangsschnittstellen der Segmentkörper zueinander nicht analog oder nicht komplementär ausgebildet sein. D. h. in einem solchen Fall liegen sie nicht vergleichsweise eng aneinander an.
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Eine jeweilig andere geometrische Umfangsschnittstelle des betreffenden Segmentkörpers kann wie seine eigene betreffende Umfangsschnittstelle oder kann wie die betreffende Umfangsschnittstelle des jeweilig anderen Segmentkörpers ausgebildet sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass ein einzelner Segmentkörper an seinen beiden Längsendabschnitten „gleiche“ Umfangsschnittstellen derart aufweist, dass der Segmentkörper im Montagezustand am Rotor bei einer Spiegelung bezüglich einer durch seinen Schwerpunkt gehenden Radialachse auf sich selbst abgebildet wird. D. h. es gibt von der Formgebung her zwei voneinander unterscheidbare Segmentkörper je Magnetsegmentpaar, wobei im Montagezustand eines oder einer Mehrzahl von Magnetsegmentpaaren die einander betreffenden Schnittstellen analog oder teilanalog ausgebildet sind bzw. sich komplementär oder teilkomplementär ergänzen. – Natürlich ist es auch möglich, je Segmentkörper zwei unterschiedliche Umfangsschnittstellen anzuwenden und diese z. B. beim betreffenden Segmentkörper des Magnetsegmentpaars zu wiederhohlen.
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Eine Umfangsschnittstelle weist wenigstens eine (Teil-)Fläche, bevorzugt zwei (Teil-)Flächen oder insbesondere drei (Teil-)Flächen auf. Mehr als drei (Teil-)Flächen zur Konstitution einer einzelnen Umfangsschnittstelle sind natürlich anwendbar. – In Ausführungsbeispielen kann die betreffende Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers zwei Axialflächen mit parallelen Erstreckungen zur Montagerichtung des ersten Segmentkörpers an den Rotor besitzen. Ferner kann die betreffende Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers lediglich eine einzelne Axialfläche mit einer parallelen Erstreckung zur Montagerichtung des zweiten Segmentkörpers an den Rotor besitzen.
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Die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen können eine erste Axialfläche einer ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, im Wesentlichen parallel dazu angeordnet, eine erste Axialfläche einer ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Diese Axial(teil)flächen liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an, wobei eine Spielpassung oder eine Übergangspassung bevorzugt ist. Ferner sind diese Axial(teil)flächen bei einem Außenläuferrotor bevorzugt radial innen im Polgehäuse und bei einem Innenläuferrotor bevorzugt radial außen am Polgehäuse des Rotors vorgesehen.
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Ferner können die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen eine zweite Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, in einem Winkel dazu angeordnet, eine zweite Axialfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Ein Winkel kann dabei zwischen wenigen Grad und 90° liegen. Bevorzugte Winkel liegen zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°. Ein ferner bevorzugter Winkel beträgt 40° bis 50°, insbesondere ca. 45°. Winkel von größer als 90° sind anwendbar. Diese Axial(teil)flächen sind bei einem Außenläuferrotor bevorzugt radial außen im Polgehäuse und bei einem Innenläuferrotor bevorzugt radial innen am Polgehäuse vorgesehen.
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Des Weiteren können die einander betreffenden geometrischen Umfangsschnittstellen die Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des ersten Segmentkörpers und, im Wesentlichen parallel dazu angeordnet, die Umfangsfläche der ersten Umfangsschnittstelle des zweiten Segmentkörpers aufweisen. Diese Umfangs(teil)flächen erstrecken sich, neben einer axialen Ausdehnung, bevorzugt in Umfangsrichtung, wobei die beiden Umfangs(teil)flächen in Radialrichtung übereinander angeordnet sind. Diese Umfangs(teil)flächen liegen bevorzugt vergleichsweise eng aneinander an, wobei eine Spielpassung oder eine Übergangspassung bevorzugt ist. Bevorzugt liegt bei einem Außenläuferrotor die Umfangs(teil)fläche des ersten Segmentkörpers radial „unter“ (innen) der Umfangs(teil)fläche des zweiten Segmentkörpers. Ferner liegt bei einem Innenläuferrotor die Umfangs(teil)fläche des ersten Segmentkörpers radial „über“ (außen) der Umfangs(teil)fläche des zweiten Segmentkörpers.
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In Ausführungsbeispielen ist ein radialer Dickenverlauf der beiden Segmentkörper im Wesentlichen gleich, wobei diese Dicke über den jeweiligen Segmentkörper hinweg bevorzugt ebenfalls gleich ist. Ferner sind die Innenflächen oder die kürzesten Innenumfangsabschnitte der beiden Segmentkörper im Wesentlichen gleich groß bzw. lang. Das Polgehäuse kann mittels eines Hohlzylinders für einen Außenläuferrotor, eines Voll- oder Hohlzylinders für einen Innenläuferrotor, eines ggf. verdickten Abschnitts einer Welle für einen Innenläuferrotor etc. ausgebildet sein.
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Der erfindungsgemäße Rotor weist wenigstens ein Magnetsegmentpaar mit einem ersten Segmentkörper und einem in Umfangsrichtung des Rotors direkt benachbart dazu angeordneten zweiten Segmentkörper auf, wobei sich der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in einem gemeinsamen Umfangsbereich in Umfangsrichtung an einer einzelnen Radialposition einander in Umfangsrichtung überlappen. Dies betrifft bevorzugt beide betreffende Umfangsbereiche eines jeweiligen Segmentkörpers im/am Rotor. Hierbei kann der Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegmentpaar aufweisen. Ferner kann der Rotor durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden bzw. ist durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt.
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In Ausführungsbeispielen können sich die Segmentkörper in Umfangsrichtung des Rotors gegensinnig oder gleichsinnig radial überlappen. D. h. in ersterem Fall überlappen die ersten Segmentkörper an ihren beiden Umfangslängsendabschnitten die zweiten Segmentkörper, sind dort also radial „unter“ (innen) diesen angeordnet, oder vice versa. In zweiterem Fall überlappt zunächst ein erster Umfangslängsendabschnitt eines ersten Segmentkörpers einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten, ersten Umfangslängsendabschnitt eines zweiten Segmentkörpers in obigem Sinne. Dieser zweite Segmentkörper seinerseits überlappt mit seinem zweiten Umfangslängsendabschnitt einen in Umfangsrichtung direkt dazu benachbarten, zweiten Umfangslängsendabschnitt eines dritten Segmentkörpers, welcher bevorzugt analog zum ersten Segmentkörper ausgebildet ist.
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Bei dem Rotor können der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in Umfangsrichtung an einander angreifen oder ineinandergreifen. Ferner können der erste Segmentkörper und der zweite Segmentkörper in ihren einander betreffenden Umfangsschnittstellen im Wesentlichen analog oder komplementär, oder teilanalog oder teilkomplementär ausgebildet sein. Des Weiteren kann der Rotor als ein Außenläuferrotor oder ein Innenläuferrotor ausgebildet sein. Bei einem Außenläuferrotor erfolgt eine Montage der Segmentkörper von radial innen nach radial außen, innen an ein Polgehäuse des Außenläuferrotors. Bei einem Innenläuferrotor erfolgt eine Montage der Segmentkörper von radial außen nach radial innen, außen an ein Polgehäuse des Innenläuferrotors.
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Bei dem erfindungsgemäßen (Herstellungs-)Verfahren wird in einem ersten Schritt wenigstens ein zweiter (bzw. erster) Segmentkörper wenigstens eines Magnetsegmentpaars in/auf einem Polgehäuse des Rotors befestigt, insbesondere geklebt, wobei in einem zeitlich auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt wenigstens ein erster (bzw. zweiter) Segmentkörper des wenigstens einen Magnetsegmentpaars in/auf dem Polgehäuse befestigt, insbesondere geklebt, wird. – Im ersten Schritt wird der jeweilige zweite Segmentkörper bevorzugt im Wesentlichen radial und im Wesentlichen parallel in Bezug auf das Polgehäuse zubewegt. Im zweiten Schritt wird der jeweilige erste Segmentkörper bevorzugt ebenfalls im Wesentlichen radial und im Wesentlichen parallel in Bezug auf das Polgehäuse zubewegt.
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In Ausführungsbeispielen der Erfindung können im ersten Schritt sämtliche zweiten Segmentkörper in/auf dem Rotor befestigt werden, was parallel oder sequentiell erfolgen kann. Ferner können im zweiten Schritt ebenfalls sämtliche ersten Segmentkörper in/auf dem Rotor befestigt werden, was wiederum parallel oder sequentiell erfolgen kann. – Hierbei kann der erfindungsgemäß hergestellte Rotor wenigstens ein erfindungsgemäßes Magnetsegmentpaar aufweisen und/oder der erfindungsgemäß hergestellte Rotor kann als ein erfindungsgemäßer Rotor ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung erfolgt eine Reduzierung von Segmentlücken zwischen den Magnetsegmenten des Rotors. Dies führt zu einer Erhöhung einer Ausnutzung eines Magnetkreises für den Elektromotor bzw. Generator und/oder eines Wirkungsgrads eines elektromotorischen Antriebs mit einem solchen Elektromotor. Ferner ergibt sich eine Verbesserung eines Feldbilds im Elektromotor bzw. Generator und/oder eine Reduzierung eines Rastmoments des Elektromotors bzw. Generators. Des Weiteren erhöht sich eine Magnetkreissymmetrie des Rotors (auch dreidimensional), es kommt zu einer Reduzierung von unerwünschten internen elektrischen Ausgleichsströmen (Kreiselströme) und/oder einer Verbesserung eines NVH-Verhaltens (NVH: Noise, Vibration, Harshness; Schwingungs- und Geräuschverhalten) einer betreffenden Vorrichtung, Einrichtung oder Maschine.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Elemente oder Bauteile, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung mit denselben Bezugszeichen versehen und/oder in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Sämtliche erläuterten Merkmale sind nicht nur in der angegebenen Kombination bzw. den angegebenen Kombinationen, sondern auch in einer anderen Kombination bzw. anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar. – In den Fig. der Zeichnung zeigen:
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1 in einer zweidimensionalen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes erstes Magnetsegment eines erfindungsgemäßen Magnetsegmentpaars;
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2 ein Detail aus der 1, wobei eine zweite Umfangsschnittstelle eines Segmentkörpers des ersten Magnetsegments vergrößert dargestellt ist;
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3 in einer zweidimensionalen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes zweites Magnetsegment eines erfindungsgemäßen Magnetsegmentpaars;
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4 ein Detail aus der 3, wobei eine erste Umfangsschnittstelle eines Segmentkörpers des zweiten Magnetsegments vergrößert dargestellt ist;
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5 eine zweidimensionale Stirnseitenansicht eines Polgehäuses für einen erfindungsgemäßen Rotor beim Montieren von drei zweiten, erfindungsgemäßen Segmentkörpern;
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6 in einer zur 5 analogen Ansicht, das mit drei zweiten Segmentkörpern bestückte Polgehäuse beim Montieren von drei ersten, erfindungsgemäßen Segmentkörpern; und
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7 in einer zur 6 analogen Ansicht, den erfindungsgemäßen Rotor für einen Elektromotor oder Generator, mit vollständig montierten ersten und zweiten Segmentkörpern.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung (siehe 1 bis 7) ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen einer Ausführungsform eines Magnetsegmentpaars 10, 20 für einen als Außenläuferrotor 1 konzipierten Rotor 1 (7) für einen Elektromotor 0 oder einen Generator 0 (in der 7 lediglich angedeutet) in Verbindung mit einem Verfahren zum Herstellen eines bzw. des Rotors 1 (5 bis 7) näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausführungsform oder die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur, sodass sie auf eine Vielzahl von Magnetsegmentpaaren 10, 20 bzw. Rotoren 1 im Sinne der Erfindung angewendet werden kann. – Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch diese offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf eine Axialrichtung Ax (axial) bzw. eine Rotationsachse Ax, eine Radialrichtung Ra (radial) sowie eine Umfangsrichtung Um (tangential) des Elektromotors 0 bzw. Generators 0, des Rotors 1 sowie eines Polgehäuses 30, eines Magnetsegmentpaars 10, 20 und/oder eines oder der Magnetsegmente 10, 20 bzw. Segmentkörper 100, 200 des Rotors 1. Hierbei sind jeweils zwei solche Richtungen möglich. Der Rotor 1 kann dabei als ein Außenläuferrotor 1 (siehe 7) oder ein Innenläuferrotor 1 (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Ferner beziehen sich die folgenden Ausführungen auf eine Montagebewegung M des jeweiligen Segmentkörpers 100, 200 bei dessen Montage im/am Polgehäuse 30, wobei die Montagebewegung M bevorzugt lediglich eine letzte Bewegungsphase einer Gesamtmontagebewegung (nicht dargestellt) des jeweiligen Segmentkörpers 100, 200 repräsentiert.
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Die 1 und 3 zeigen jeweils ein Magnetsegment 10, 20 eines Magnetsegmentpaars 10, 20 für den Rotor 1. Im Folgenden ist das Magnetsegment 10 der 1 als das erste Magnetsegment 10 und das Magnetsegment 20 der 3 als das zweite Magnetsegment 20 bezeichnet. Gemäß der Erfindung kann dies auch umgekehrt sein. D. h. das Magnetsegment 10 wird als zweites Magnetsegment 10 und das Magnetsegment 20 wird als das erste Magnetsegment 20 bezeichnet, wobei ein vormals erstes Magnetsegment 10 als ein zweites Magnetsegment 20 und ein vormals zweites Magnetsegment 20 als ein erstes Magnetsegment 10 ausgebildet sind. Dies ist analog auf einen ersten Segmentkörper 100 des Magnetsegments 10 und einen zweiten Segmentkörper des Magnetsegments 20 übertragbar, wobei der jeweilige Segmentkörper 100, 200 hier auch als anderer Segmentkörper 100, 200 bezeichnet ist.
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Ergänzend zu den 1 und 3 zeigen die 2 und 4 jeweils eine geometrische Umfangsschnittstelle 110 des ersten Segmentkörpers 100 zum zweiten Segmentkörper 200 sowie eine geometrische Umfangsschnittstelle 210 des zweiten Segmentkörpers 200 zum ersten Segmentkörper 100 (siehe auch die 6 und 7). Im Fall der 2 (1 rechts) ist eine zweite Umfangsschnittstelle 110, 112 des ersten Segmentkörpers 100 zu einem zweiten Segmentkörper 200, und im Fall der 4 (2 rechts) ist eine erste Umfangsschnittstelle 210, 221 des zweiten Segmentkörpers 200 zu einem ersten Segmentkörper 100 dargestellt. Ferner zeigen die 1 links eine erste Umfangsschnittstelle 110, 111 des ersten Segmentkörpers 100 zum zweiten Segmentkörper 200 und die 3 links eine zweite Umfangsschnittstelle 210, 212 des zweiten Segmentkörpers 200 zu einem ersten Segmentkörper 100.
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In einem Magnetsegmentpaar 10, 20 sind ein erster Segmentkörper 100 und ein zweiter Segmentkörper 200 in einer in Bezug auf die 7 mathematisch positiven Umfangsrichtung Um, also linksdrehend, derart hintereinander angeordnet (gepaart), dass eine erste Umfangsschnittstelle 110, 111 des ersten Segmentkörpers 100 einer ersten Umfangsschnittstelle 210, 211 des zweiten Segmentkörpers 200 direkt gegenüberliegt (siehe 6). Analog dazu sind in einem Magnetsegmentpaar 10, 20 ein erster Segmentkörper 100 und ein zweiter Segmentkörper 200 in einer in Bezug auf die 7 mathematisch negativen Umfangsrichtung Um, also rechtsdrehend, derart hintereinander angeordnet (gepaart), dass eine zweite Umfangsschnittstelle 110, 112 des ersten Segmentkörpers 100 einer zweiten Umfangsschnittstelle 210, 212 des zweiten Segmentkörpers 200 direkt gegenüberliegt (siehe wiederum 6).
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In einem Montagezustand (siehe die 7) sind die Magnetsegmentpaare 10, 20 bzw. die Magnetsegmente 10, 20 bzw. die Segmentkörper 100, 200 derart innen im Polgehäuse 30 (Außenläuferrotor 1) eingerichtet, dass diese einander abwechselnd einen vollständigen Ring im Polgehäuse 30 bilden, wobei sich die Magnetsegmente 10, 20 bzw. die Segmentkörper 100, 200 in den Umfangsbereichen 15 zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung Um direkt benachbarten Magnetsegmenten 10, 20 bzw. Segmentkörpern 100, 200 einander in Radialrichtung Ra und/oder in Umfangsrichtung Um überlappen, ineinander eingreifen und/oder an einander angreifen. Dies ist analog auf einen Innenläuferrotor 1 übertragbar.
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Hierbei liegen die betreffenden ersten Umfangsschnittstellen 110, 111 der ersten Segmentkörper 100 den betreffenden ersten Umfangsschnittstellen 210, 211 der zweiten Segmentkörper 200 in Umfangsrichtung Um direkt gegenüber. Ferner liegen analog die betreffenden zweiten Umfangsschnittstellen 110, 112 der ersten Segmentkörper 100 den betreffenden zweiten Umfangsschnittstellen 210, 212 der zweiten Segmentkörper 200 in Umfangsrichtung Um direkt gegenüber. – Dies ist analog für die zweiten Segmentkörper 200 formulierbar und somit ausgebildet.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die jeweiligen Umfangsschnittstellen 110, 111; 110, 112 der ersten Segmentkörper 100 sowie die jeweiligen Umfangsschnittstellen 210, 211; 210, 212 der zweiten Segmentkörper 200 jeweils gespiegelt bezüglich einer radial verlaufenden Halbierenden des ersten Segmentkörpers 100 bzw. des zweiten Segmentkörpers 200 ausgebildet. D. h. der jeweilige Segmentkörper 100, 200 besitzt gleiche, jedoch gespiegelte Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212. Es ist natürlich möglich, die Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212 mit einer Drehsymmetrie zu versehen oder anders geartete Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212 anzuwenden. Hierbei ist insbesondere eine Anzahl von Teilflächen der Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212 variabel, wobei z. B. eine, zwei, drei oder mehr Teilflächen je Umfangsschnittstelle 110; 111, 112–210; 211, 212 angewendet werden können.
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Im Folgenden sind eine zweite Umfangsschnittstelle 110, 112 (2) eines ersten Segmentkörpers 100 und eine erste Umfangsschnittstelle 210, 211 eines zweiten Segmentkörpers 200 näher erläutert. Hierbei weisen die Umfangsschnittstellen 110, 112; 210, 211 jeweils drei Teilflächen auf, wobei sich eine jede Teilfläche auch in Axialrichtung Ax erstreckt. Eine jeweilige erste Umfangsschnittstelle 110, 111 des ersten Segmentkörpers 100 und eine jeweilige zweite Umfangsschnittstelle 210, 212 des zweiten Segmentkörpers 200 ergibt sich aus obig angegebener Symmetrie. Bei den vorliegenden, je Segmentkörper 100, 200 spiegelsymmetrisch vorgesehenen Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212 (1, 3, 5 bis 7) korrespondieren diese drei Teilflächen im montierten Rotor 1 miteinander, liegen also z. B. im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Radius bzw. überbrücken im Wesentlichen einen gemeinsamen Radiusbereich, liegen einander in Umfangsrichtung Um und/oder Radialrichtung Ra gegenüber etc.
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Die in der 2 dargestellte zweite Umfangsschnittstelle 110, 112 des ersten Segmentkörpers 100 umfasst, von radial innen kommend (unten in der 2), zunächst eine erste Axial(teil)fläche 120, 121, an welche sich radial weiter außen eine Umfangs(teil)fläche 130 anschließt und an welche (Umfangs(teil)fläche 130) sich in mathematisch positiver Umfangsrichtung Um versetzt, eine zweite Axial(teil)fläche 120, 122 anschließt. Hierbei verlaufen bevorzugt die beiden Axial(teil)flächen 120; 121, 122, neben ihrer Erstreckung in Axialrichtung Ax, in Radialrichtung Ra und Umfangsrichtung Um derart, dass die Axial(teil)Flächen 120; 121, 122 im Wesentlichen parallel zu einer Montagerichtung M des ersten Segmentkörpers 100 liegen. Die Umfangs(teil)fläche 130 verbindet diese beiden Axial(teil)flächen 120; 121, 122, wobei sich die Umfangs(teil)fläche 130, neben ihrer Erstreckung in Axialrichtung Ax, im Wesentlichen in Umfangsrichtung Um erstreckt.
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Die in der 2 nicht dargestellte erste Umfangsschnittstelle 110, 111 (siehe die 1) des ersten Segmentkörpers 100 ist vorliegend wie die zweite Umfangsschnittstelle 110, 112 dieses ersten Segmentkörpers 100 ausgebildet. Hierbei ist die erste Umfangsschnittstelle 110, 111 spiegelsymmetrisch zur zweiten Umfangsschnittstelle 110, 112 eingerichtet und bezüglich einer radialen Symmetrieachse des ersten Segmentkörpers 100 an diesem ersten Segmentkörper 100 vorgesehen.
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Die in der 4 dargestellte erste Umfangsschnittstelle 210, 211 des zweiten Segmentkörpers 200 umfasst, von radial innen kommend (unten in der 4), zunächst eine erste Axial(teil)fläche 220, 221, an welche sich radial weiter außen eine Umfangs(teil)fläche 230 anschließt und an welche (Umfangs(teil)fläche 230) sich in mathematisch negativer Umfangsrichtung Um versetzt, eine zweite Axial(teil)fläche 220, 222 anschließt. Hierbei verläuft die radial äußere Axial(teil)fläche 120, 122, neben ihrer Erstreckung in Axialrichtung Ax, in Radialrichtung Ra und Umfangsrichtung Um derart, dass die radial äußere Axial(teil)fläche 220, 222 im Wesentlichen parallel zu einer Montagerichtung M des zweiten Segmentkörpers 200 liegt. Die Umfangs(teil)fläche 230 verbindet die beiden Axial(teil)flächen 220; 221, 222, wobei sich die Umfangs(teil)fläche 230, neben ihrer Erstreckung in Axialrichtung Ax, im Wesentlichen in Umfangsrichtung Um erstreckt.
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Die radial innere Axial(teil)fläche 220, 221 verläuft, neben ihrer Erstreckung in Axialrichtung Ax, wenigstens in Radialrichtung Ra oder in Radialrichtung Ra und Umfangsrichtung Um derart, dass sie in einem Montagezustand des Rotors 1 (siehe die 6 und 7) an einer betreffenden radial inneren Axial(teil)fläche 120, 121 des ersten Segmentkörpers 100 ansitzen kann. Hierbei sind die betreffenden radial inneren Axial(teil)flächen 120, 121; 220, 221 des ersten Segmentkörpers 100 und des zweiten Segmentkörpers 200 einander direkt gegenüberliegend angeordnet, sind zueinander im Wesentlichen parallel ausgerichtet und liegen bevorzugt eng, z. B. mit einer Spielpassung oder einer Übergangspassung, aneinander an. Im Montagezustand des Rotors 1 liegen dabei alle radial inneren Axial(teil)flächen 120, 121; 220, 221 aller ersten Segmentkörper 100 und aller zweiten Segmentkörper 200 als einander betreffende Axial(teil)flächen 120, 121; 220, 221 derart aneinander an.
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Die in der 4 nicht dargestellte zweite Umfangsschnittstelle 210, 212 (siehe die 3) dieses zweiten Segmentkörpers 200 ist vorliegend wie die erste Umfangsschnittstelle 210, 211 dieses zweiten Segmentkörpers 200 ausgebildet. Hierbei ist die zweite Umfangsschnittstelle 210, 212 spiegelsymmetrisch zur ersten Umfangsschnittstelle 210, 211 eingerichtet und bezüglich einer radialen Symmetrieachse des zweiten Segmentkörpers 200 an diesem zweiten Segmentkörper 200 vorgesehen.
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Im Montagezustand des Rotors 1 (siehe wiederum die 6 und 7) liegen alle Umfangs(teil)flächen 130, 230 aller ersten Segmentkörper 100 und aller zweiten Segmentkörper 200 als einander betreffende Umfangs(teil)flächen 130, 230 radial übereinander. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Umfangs(teil)flächen 130 der ersten Segmentkörper 100 „unter“ den Umfangs(teil)flächen 230 der zweiten Segmentkörper 200 liegen, diese also radial untergreifen. Im Montagezustand des Rotors 1 sind alle radial äußeren Axial(teil)flächen 120, 122; 220, 222 aller ersten Segmentkörper 100 und aller zweiten Segmentkörper 200 als einander betreffende Axial(teil)flächen 120, 121; 220, 221 bevorzugt in einem Winkel angeordnet (siehe 7).
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Die erste und die zweite Umfangsschnittstelle 110; 111, 112 des ersten Segmentkörpers 100 sind dabei derart ausgestaltet, dass diese radial innen jeweils einen Umfangsvorsprung und radial außen jeweils eine Umfangsausnehmung aufweisen. Hierbei konstituieren ein Längsendinnenumfangsabschnitt des ersten Segmentkörpers 100, die erste Axial(teil)fläche 121 und die Umfangs(teil)fläche 130 der Umfangsschnittstelle 110; 111, 112 einen einzelnen Umfangsvorsprung, und die Umfangs(teil)fläche 130 und die zweite Axial(teil)fläche 122 der Umfangsschnittstelle 110; 111, 112 eine einzelne Umfangsausnehmung.
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Im Wesentlichen komplementär dazu sind die erste und die zweite Umfangsschnittstelle 210; 211, 212 des zweiten Segmentkörpers 200 dabei derart ausgestaltet, dass diese jeweils radial außen einen Umfangsvorsprung und jeweils radial innen eine Umfangsausnehmung aufweisen. Hierbei konstituieren ein Längsendaußenumfangsabschnitt des zweiten Segmentkörpers 200, die zweite Axial(teil)fläche 222 und die Umfangs(teil)fläche 230 der Umfangsschnittstelle 210; 211, 212 einen einzelnen Umfangsvorsprung, und die Umfangs(teil)fläche 230 und die erste Axial(teil)fläche 221 der Umfangsschnittstelle 210; 211, 212 eine einzelne Umfangsausnehmung.
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Eine Montage des Rotors 1 erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt derart, dass zunächst bevorzugt alle zweiten Segmentkörper 200 im Polgehäuse 30 vorgesehen werden, wobei es bevorzugt ist, diese von innen an das Polgehäuse 30 zu kleben. Eine andere Form der Befestigung, z. B. mittels Schrauben und/oder Rasthaken, ggf. zusätzlich, ist natürlich anwendbar. Hierbei werden die jeweiligen zweiten Segmentkörper 200 in das Polgehäuse 30 verbracht, wobei ein zeitlicher/räumlicher Endabschnitt der Montagebewegung M bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer inneren Oberfläche des Polgehäuses 30 erfolgt (siehe 5). Die Montagebewegung M des jeweiligen zweiten Segmentkörpers 200 erfolgt dabei hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung Ra, wobei der jeweilige zweite Segmentkörper 200 axial verkippt sein kann.
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In der zeitlichen Folge werden bevorzugt alle ersten Segmentkörper 100 im Polgehäuse 30 vorgesehen, wobei es wiederum bevorzugt ist, diese von innen an das Polgehäuse 30 zu kleben. Eine andere Form der Befestigung, wiederum z. B. mittels Schrauben und/oder Rasthaken, ggf. zusätzlich, ist natürlich anwendbar. Hierbei werden die jeweiligen ersten Segmentkörper 100 zwischen jeweils zwei bereits im Polgehäuse 30 befestigten, zweiten Segmentkörper 200 verbracht, wobei wiederum ein zeitlicher/räumlicher Endabschnitt der Montagebewegung M bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer inneren Oberfläche des Polgehäuses 30 erfolgt (siehe 6). Die Montagebewegung M des jeweiligen ersten Segmentkörpers 100 erfolgt dabei wiederum hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung Ra, wobei der jeweilige erste Segmentkörper 100 axial verkippt sein kann. Hierbei stellen sich obig erläuterte Anordnungen der betreffenden Teilflächen der betreffenden Umfangsschnittstellen 110; 111, 112–210; 211, 212 ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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