DE102019118646A1 - Spritzgegossener Magnethalter für einen bürstenlosen Elektromotor - Google Patents

Spritzgegossener Magnethalter für einen bürstenlosen Elektromotor Download PDF

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    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotoreinheit (1) für einen bürstenlosen Elektromotor aufweisend- einen ringförmigen Rotorkern (3), der eine Mittelachse (2) umgibt,- einer Mehrzahl von Magnetanordnungen, die in einer Umfangsrichtung der Rotoreinheit (1) um den Rotorkern (3) herum angeordnet sind, und die jeweils eine konvexe äußere Umfangsfläche (16), eine innere Anlagefläche (8), zwei axiale Stirnseiten (12) und zwei in Radialrichtung weisende Seitenflächen (10, 11) aufweisen,- einen an den Rotorkern (3) angespritzten Magnethalter (21), der eine Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Halteabschnitten (20) aufweist, die jeweils zwischen zwei benachbarten Magnetanordnungen angeordnet sind, wobei die Halteabschnitte jeweils einen Schaftabschnitt und einen Kopfabschnitt (23) aufweisen, wobei der Schaftabschnitt in Umfangsrichtung zwischen den Magnetanordnungen liegt und der Kopfabschnitt an einem Ende des Schaftabschnitts ausgebildet ist, wobei der Kopfabschnitt den Schaftabschnitt in Radialrichtung, nach innen zum Rotorkern hin überragt und in eine korrespondierende Ausnehmung (26) des Rotorkerns (3), die im Bereich der Stirnfläche des Rotorkerns (3) angeordnet ist, eingreift und somit den Magnethalter an dem Rotorkern in Radialrichtung befestigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoreinheit für einen bürstenlosen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen bürstenlosen Elektromotor und ein Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 16.
  • Aus dem Stand der Technik sind Elektromotoren bekannt, bei denen der Rotor Permanentmagnet trägt. Die Permanentmagnete sind um einen Rotorkern herum angeordnet und sitzen auf dessen Außenseite. Der Rotor definiert die geometrischen Achsen und Richtungen, die auch in dieser Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet werden sollen. Eine Mittelachse fällt mit der Symmetrieachse des Rotors zusammen und stellt in dem Elektromotor auch die Drehachse des Rotors dar. In Richtung der Drehachse verläuft die Axialrichtung der Anordnung. Die Radialrichtung ist durch zunehmenden Abstand von der Mittelachse gekennzeichnet. Die Permanentmagnete des Rotors liegen also in Radialrichtung außen. Tangential zu dem Rotor verläuft die Umfangsrichtung, an der jeder Richtungsvektor senkrecht zu einem Radius der Anordnung ausgerichtet ist.
  • Der Elektromotor weist nach dem Stand der Technik außerdem einen radial außerhalb des Rotors angeordneten Stator auf, der den Rotor außen ringförmig umgibt. Der Stator enthält eine Anzahl von Elektromagneten, die im Allgemeinen von einem Eisenkern und einer Wicklung gebildet werden. Eine geeignete Bestromung der Wicklungen des Stators erzeugt ein drehendes Feld, das entsprechend ein Drehmoment in dem Rotor erzeugt. Der Stator ist in einem Motorgehäuse angeordnet, in dem der Rotor mit seiner Motorwelle drehbar gelagert ist.
  • Die Permanentmagnete sind üblicherweise aus einem spröden Material gefertigt. Die Magnete sind nicht mit dem Rotorkern verschraubt, sondern sitzen auf nach außen weisenden Planflächen des Rotorkerns, wo sie von einem Magnethalter mechanisch gehalten werden. Der Magnethalter nimmt insbesondere die Fliehkräfte auf, die bei der Rotation des Rotors auf die Magnete einwirken.
  • Die Magnethalter haben deshalb die Aufgabe, zum einen die Magnete fest und präzise in der vorgesehenen Position zu halten. Zum anderen dienen sie auch als Führung. Bei der Fertigung wird der Rotorkern zunächst mit dem Magnethalter bestückt und die Magnete werden dann in die vorgesehenen Positionen eingeschoben, wobei sie in Axialrichtung entlang der planen Außenfläche des Rotorkerns zwischen jeweils zwei Halteabschnitte des Magnethalters eingeschoben werden. Solche Magnethalter sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus US 7,687,957 B2 und US 2015/0001978 , bekannt.
  • Herkömmlicherweise werden die Magnethalter als separates Bauteil gefertigt. Es ist aber auch bekannt, die Magnethalter an den Rotorkern anzuspritzen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rotoreinheit mit Magnethalter und einen Elektromotor zu schaffen, bei denen der Magnethalter besonders einfach und kostengünstig herzustellen ist.
  • Diese Aufgabe wird von einer Rotoreinheit für einen bürstenlosen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie von einem bürstenlosen Elektromotor und einem Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
  • Demnach ist eine Rotoreinheit für einen bürstenlosen Elektromotor aufweisend
    • - einen ringförmigen Rotorkern, der eine Mittelachse umgibt,
    • - einer Mehrzahl von Magnetanordnungen, die in einer Umfangsrichtung der Rotoreinheit um den Rotorkern herum angeordnet sind, und die jeweils eine konvexe äußere Umfangsfläche, eine innere Anlagefläche, zwei axiale Stirnseiten und zwei in Umfangsrichtung weisende Seitenflächen aufweisen,
    • - einen an den Rotorkern angespritzten Magnethalter, der eine Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Halteabschnitten aufweist, die jeweils zwischen zwei benachbarten Magnetanordnungen angeordnet sind, wobei die Halteabschnitte jeweils einen Schaftabschnitt und einen Kopfabschnitt aufweisen, wobei der Schaftabschnitt in Umfangsrichtung zwischen den Magnetanordnungen liegt und der Kopfabschnitt an einem Ende des Schaftabschnitts ausgebildet ist, wobei der Kopfabschnitt den Schaftabschnitt in Radialrichtung, nach innen zum Rotorkern hin überragt und in eine korrespondierende Ausnehmung des Rotorkerns, die im Bereich der Stirnfläche des Rotorkerns angeordnet ist, eingreift und somit den Magnethalter an dem Rotorkern in Radialrichtung befestigt.
  • Vorzugsweise weist der Kopfabschnitt eine Höhe in Richtung der Mittelachse auf, die höchstens 20% insbesondere 10% der Gesamthöhe der Rotoreinheit entspricht. Dadurch kann Material eingespart werden und die Form des Rotorkerns deutlich vereinfacht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopfabschnitt in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse verlaufenden Ebene T-förmig ausgebildet und greift mit seinen in Radialrichtung vorliegenden Hinterschnitten in die korrespondierende Ausnehmung des Rotorkerns beim Einspritzen ein. So wird der Magnethalter formschlüssig mit dem Rotorkern verbunden.
  • Vorzugsweise sind die Schaftabschnitte in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse verlaufenden Ebene T-förmig ausgebildet sind, so dass die Schaftabschnitte die Lage der Magnetanordnungen in Radialrichtung an dem Rotorkern fixieren. Die Schaftabschnitte bilden so einen Sitz für die Magnetanordnungen und decken diese zumindest teilweise auf der Außenseite ab, so dass deren Lage in Radialrichtung definiert ist.
  • Vorzugsweise weisen die Schaftabschnitte jeweils einen Steg auf, der in eine auf der Außenseite des Rotorkerns, in Richtung der Mittelachse verlaufenden Nut eingeführt ist. Der Steg und die Nut erstrecken sich bevorzugt ab dem Kopfabschnitt bzw. der Ausnehmung über die restliche Höhe des Rotorkerns und können so im Zusammenspiel sicherstellen, dass die Lage des Magnethalters an dem Rotorkern in Umfangsrichtung über die gesamte Höhe der Magnetanordnung definiert ist.
  • Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Steg in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse verlaufenden Ebene im Wesentlichen rechteckig ist. Die dazu korrespondierende Nut lässt sich sehr einfach am Rotorkern ausformen.
  • Vorzugsweise sind die Halteabschnitte an einem Boden des Magnethalters angeformt. In einer Ausführungsform können die Halteabschnitte mittels Haltearme gebildet sein, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Magnethalter in Umfangsrichtung die Magnetanordnungen ohne Unterbrechung und über die Gesamthöhe des Magnethalters umgibt. In diesem Fall ist der Magnethalter vorzugsweise topfförmig ausgebildet und weist einen auf einem Boden angeordneten Mantel auf, wobei auf der Innenseite des Mantels die Halteabschnitte angeordnet sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetanordnungen jeweils von einem Permanentmagneten, der jeweils eine plane äußere Anlagefläche, eine plane innere Anlagefläche, zwei axiale Stirnflächen und zwei Seitenflächen aufweist, und von einem Magnetflussleiter, der eine konvexe äußere Umfangsfläche und eine plane innere Anlagefläche aufweist, gebildet, wobei die plane innere Anlagefläche des jeweiligen Magnetflussleiters in Anlage mit der planen äußeren Anlagefläche des entsprechenden Permanentmagnetes steht, und der Magnetflussleiter jeweils einstückig ausgeformt ist.
  • Vorzugsweise weist der Rotorkern an der Außenseite flache Außenflächen auf, die jeweils die gleiche Größe und die gleiche Form aufweisen, und die in gleichförmigen Winkelabstand entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns verteilt sind, wobei zwischen jeweils zwei Außenflächen die Nut vorgesehen ist, die von außen in Radialrichtung in die Kante eingeformt ist, die die beiden aneinander angrenzenden Außenflächen in diesem Bereich bilden.
  • Der Magnethalter ist bevorzugt aus Polybutylenterephthalat mit Glasfaser oder Polyamid gebildet.
  • Weiterhin ist ein bürstenloser Elektromotor mit einem Stator, einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Motorwelle, und mit einer zuvor beschriebenen, auf der Motorwelle befestigten Innenläufer-Rotoreinheit vorgesehen. In diesem Fall umgibt der Stator den Rotor auf der Außenseite.
  • Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters für eine Innenläufer-Rotoreinheit eines bürstenlosen Elektromotors vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • • Bereitstellen einer Spritzgussform,
    • • Platzieren eines Rotorkerns in der Spritzgussform,
    • • Einbringen von Platzhaltern für Magnetanordnungen der Rotoreinheit,
    • • Einbringen eines Kunststoffes in die Spritzgussform,
    • • Entnehmen des gegossenen Produkts und Entfernen der Platzhalter.
  • Es kann aber auch vorgesehen sein, dass bei dem Herstellungsverfahren der Rotorkern und die Magnetanordnungen in der Spritzgussform platziert werden und umspritzt werden.
  • Dabei ist es bevorzugt, wenn an einem Ende des Rotorkerns in Richtung einer Mittelachse Ausnehmungen zum Einspritzen des Kunststoffs angeordnet sind.
  • Die Ausnehmungen sind bevorzugt in Radialrichtung T-förmig ausgestaltet und nach oben hin, in Richtung der Mittelachse, offen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen in Richtung einer Mittelachse eine konstante Tiefe aufweisen.
  • Vorzugsweise weist die Spritzgussform einen Negativabdruck zur Ausbildung von beabstandeten Haltearmen in Umfangsrichtung um den Rotorkern auf, wobei die Haltearme an den Rotorkern angespritzt werden und sich mit diesem formschlüssig verbinden.
  • Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Spritzgussform einen Negativabdruck zur Ausbildung eines topfförmigen Magnethalters aufweist, wobei auf der Innenseite des Magnethalters Haltearme in Umfangsrichtung um den Rotorkern ausgebildet werden, die an den Rotorkern angespritzt werden und sich mit diesem formschlüssig verbinden.
  • Allgemein ist es vorteilhaft, wenn der Kunststoff Polybutylenterephthalat mit 30% Glasfaser (PBT 30) oder Polyamid (PA) ist.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleichen Funktionen tragen gleiche Bezugszeichen. Es zeigen:
    • 1: eine Rotoreinheit in einer perspektivischen Darstellung mit erfindungsgemäßem Magnethalter,
    • 2: eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns,
    • 3: eine perspektivische Ansicht des Magnethalters, sowie
    • 4: einen Elektromotor mit der Rotoreinheit der 1.
  • Die 1 zeigt eine Rotoreinheit 1 mit einer Mittelachse 2, die mit einer vorgesehenen Drehachse der Rotoreinheit 1 zusammenfällt. Die Rotoreinheit 1 weist einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Rotorkern 3 auf, der eine Mittelbohrung 4 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Motorwelle aufweist. Der Rotorkern ist ein Innenläufer-Rotorkern und Teil eines als Innenläufer ausgebildeten, bürstenlosen Elektromotors. 2 zeigt im Detail den Rotorkern. An seiner Außenseite weist der Rotorkern 3 flache Außenflächen 5 auf, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt acht Außenflächen 5, die jeweils die gleiche Größe und die gleiche Form aufweisen, und die in gleichförmigen Winkelabstand entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 3 verteilt sind. Der Rotorkern 3 ist einstückig hergestellt. Er besteht also nicht aus mehreren, aufeinanderliegenden Lamellen, beziehungsweise er liegt nicht als geschichteter Kern vor. Er ist aus einem Werkstück gebildet. Er besteht bevorzugt aus einem weichen Stahl mit hohem Eisengehalt und ist bevorzugt im Kaltpressverfahren hergestellt. Zwischen jeweils zwei Außenflächen 5 ist eine Nut 6 vorgesehen, die von außen in Radialrichtung in die Kante eingeformt ist, die die beiden aneinander angrenzenden Außenflächen 5 in diesem Bereich bilden. Die Nut 6 ist radial nach außen hin offen und verläuft parallel zu der Mittelachse 2. An einem Ende des Rotorkerns 3 in Axialrichtung sind Ausnehmungen 26 angeordnet. Die Ausnehmungen 26 erstrecken sich T-förmig, im Allgemeinen in Radialrichtung, wobei der querliegende Bereich der Ausnehmung 261 in Umfangsrichtung orientiert ist und der dazu senkrechte Bereich 262 in Radialrichtung nach außen, von dem querliegenden Bereich 261 abgeht. Die Ausnehmung 26 ist somit nach oben hin, in Axialrichtung, offen und in Radialrichtung einseitig offen, wobei die in Radialrichtung liegende Öffnung 263 eine lichte Breite aufweist, die kleiner ist als die Breite der Ausnehmung 26 in Umfangsrichtung. Die Ausnehmung 26 weist somit in Radialrichtung einen Hinterschnitt 264 auf. In Axialrichtung weist die Ausnehmung 26 eine konstante Tiefe und keine Hinterschnitte auf. Die Tiefe ist bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, insbesondere maximal 2 mm in Axialrichtung. Durch die Einfachheit der Ausnehmungen 26 können diese bei Formung des Rotorkerns 3 mit ausgebildet werden. Es bedarf daher keiner Nachbearbeitung zur Ausformung der Ausnehmungen 26, was die Herstellung des Rotorkerns 3 stark vereinfacht und die Kosten reduziert. Die Ausnehmungen 26 liegen in Umfangsrichtung im Bereich der Kanten zwischen zwei aneinander angrenzenden Außenflächen 5. Von jeweils einer Ausnehmung 26 an dem einen Ende des Rotorkerns hin zu dem anderen Ende des Rotorkerns erstreckt sich entlang der Kanten zwischen zwei aneinander angrenzenden Außenflächen 5 jeweils eine Nut 6 in Axialrichtung. Die Nuten 6 werden ebenfalls bei der Ausformung des Rotorkerns 3 mit ausgebildet und bedürfen keiner Nachbearbeitung.
  • Wie in 1 dargestellt, liegen an den Außenflächen 5 des Rotorkerns 3 insgesamt acht quaderförmige Permanentmagnete 7 an, die einen rechteckigen Querschnitt mit einer inneren planen Anlagefläche 8, einer äußeren planen Anlagefläche 9, und zwei planen Seitenflächen 10,11 aufweisen. Die innere Anlagefläche 8 der Permanentmagnete 7 weist radial nach innen zu dem Rotorkern 3 und die äußere Anlagefläche 9 liegt der inneren Anlagefläche gegenüber und weist radial nach außen, von dem Rotorkern 3 weg. Die Seitenflächen 10,11 erstrecken sich in radialer Richtung, senkrecht zu den Anlageflächen 8,9. Schließlich weisen die Permanentmagnete 7 noch axiale Stirnflächen 12 auf. Die Permanentmagnete 7 sind bevorzugt aus Neodym oder Ferriten hergestellt und werden vorzugsweise in einem Sinterprozess gefertigt.
  • An den äußeren Anlageflächen 9 der Permanentmagnete liegen jeweils Magnetflussleiter 14 an, die jeweils die gleiche Größe und die gleiche Form aufweisen, und die in gleichförmigen Winkelabstand entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 3 verteilt sind. Die Magnetflussleiter 14 weisen jeweils eine plane Anlagefläche 15 auf, sowie eine konvexe äußere Umfangsfläche 16 und Seitenflächen 17,18. Die plane Anlagefläche 15 der Magnetflussleiter weist radial nach innen zu dem Rotorkern 3 und die konvexe äußere Umfangsfläche 16 weist radial nach außen von dem Rotorkern 3 weg. Die Seitenflächen 17,18 der Magnetflussleiter erstrecken sich in etwa jeweils in Radialrichtung und liegen sich in Umfangsrichtung gegenüber. Schließlich weisen die Magnetflussleiter 14 noch axiale Stirnflächen 19,20 auf. Die Magnetflussleiter 14 liegen mit ihrer planen Anlagefläche 15 in Anlage mit der äußeren Anlagefläche 9 der Permanentmagnete und erstrecken sich über einen Bereich von wenigstens 80% der Breite der äußeren Anlagefläche in Umfangsrichtung. In Axialrichtung weisen die Permanentmagnete und die Magnetflussleiter bevorzugt dieselbe Länge auf. Der Radius der Konvexität der äußeren Umfangsfläche 16 des Magnetflussleiters 14 ist kleiner als oder gleich wie der Radius der Einhüllenden des Rotorkerns, insbesondere mindestens halb so groß wie der Radius der Einhüllenden. Die Magnetflussleiter 14 sind bevorzugt aus einem weichen Stahl mit einem hohen Eisengehalt gefertigt. Die Magnetflussleiter 14 sind dabei vorzugsweise einstückig, bestehen also nicht aus mehreren, aufeinanderliegenden Lamellen. Sie werden vorzugsweise aus einem Werkstück insbesondere in einem Strangpressverfahren hergestellt und auf ihre sich in Axialrichtung erstreckende Länge zugeschnitten. Die Seitenflächen 17,18 der Magnetflussleiter 14 werden durch Entgraten der Kanten gebildet. Die Magnetflussleiter 14 sind dazu vorgesehen, die mittels der Permanentmagnete 7 erzeugten Magnetflüsse zu beeinflussen. Durch die Konvexität der Magnetflussleiter 14 wird der Magnetfluss so fokussiert, dass sich ein begrenzter Bereich mit höherer Flussdichte in Radialrichtung nach außen, von dem Rotorkern 3 weggehend, ausformt.
  • Die Permanentmagnete 7 und Magnetflussleiter 14 werden an dem Rotorkern 3 mittels eines Magnethalters 21 gehalten. Der Magnethalter 21 besteht aus einem spritzfähigen Kunststoff, vorzugsweise Polybutylenterephthalat mit 30% Glasfaser (PBT 30) oder Polyamid (PA), und wird vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Der Magnethalter 21 weist Halteabschnitte 22 auf, die jeweils einen Schaftabschnitt 23 und einen Kopfabschnitt 24 aufweisen, wobei der Schaftabschnitt 23 mittel eines Stegs in die Nut 7 hinein reicht und dort formschlüssig gehalten ist. Der Steg weist dabei im Querschnitt keine Hinterschnitte auf und ist bevorzugt im Wesentlichen rechteckig im Querschnitt ausgebildet. Die Schaftabschnitte 23 der Halteabschnitte 22 gehen senkrecht von einem ringförmigen Boden 25 des Magnethalters 21 ab. Die Halteabschnitte 22 sind dabei außen an dem Boden 25 angeformt. Der Boden 25 ist so dimensioniert, dass der Rotorkern 3, die Permanentmagnete 7 und die Magnetflussleiter 14 mit ihrer einen Stirnseite zumindest teilweise auf dem Boden aufliegen. Der Kopfabschnitt 24 ist an der bodenfernen Seite des Schaftabschnitts 23 angeformt und erstreckt sich in Radialrichtung der Anordnung, von dem Schaftabschnitt 23 weg, in Richtung des Rotorkerns 3. Die Permanentmagnete 7 und die Magnetflussleiter 14 werden von den Halteabschnitten 22 in Umfangsrichtung der Rotoreinheit 1 fixiert, indem sie mit ihren Seitenflächen an dem jeweils benachbarten Schaftabschnitt 23 anliegen. In Radialrichtung nach außen werden die Permanentmagnete 7 und die Magnetflussleiter 14 ebenfalls von den Schaftabschnitten 23 gehalten. Die Schaftabschnitte 23 weisen dafür einen Sitz für die Permanentmagnete 7 und einen Sitz für die Magnetflussleiter 14 auf. Die Schaftabschnitte 23 sind dafür im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig ausgeformt, wobei der sich in Radialrichtung erstreckende Teil den in die Nut 6 greifenden Steg bildet und der sich in Umfangsrichtung erstreckende Teil die Magnetflussleiter 14 und die Permanentmagnete 7 in Radialrichtung in Position hält.
  • Der Kopfabschnitt 24 ist an seinem rotorkernnahen Ende T-förmig ausgebildet, wobei der querliegende Bereich des Kopfabschnitts 241 in Umfangsrichtung orientiert ist und der dazu senkrechte Bereich 242 in Radialrichtung nach außen von dem querliegenden Bereich 241 abgeht. Der Kopfabschnitt 24 weist somit in Radialrichtung einen Hinterschnitt 244 auf. In Axialrichtung hat der Kopfabschnitt 24 eine konstante Höhe und keine Hinterschnitte. Der Kopfabschnitt 24 greift in die korrespondierende Ausnehmung 26 des Rotorkerns 3, die im Bereich der Stirnfläche des Rotorkerns 3 angeordnet ist und bildet somit eine Fixierung des Magnethalters 21 gegenüber dem Rotorkern 3 in axialer Richtung mit Hilfe des Bodens 25 des Magnethalters 21. Die Höhe des Kopfabschnitts 24 entspricht in etwa der Tiefe der Ausnehmung 26 des Rotorkerns 3. Der Kopfabschnitt 24 greift in radialer Richtung in die Hinterschnitte der Ausnehmung und fixiert den Magnethalter 21 an dem Rotorkern 3 in Radialrichtung.
  • 3 zeigt den einzelnen Magnethalter 21. Der Magnethalter 21 wird an den Rotorkern 3 angespritzt. Dafür wird der Rotorkern 3 in eine entsprechende Spritzgussform eingesetzt, die für die Permanentmagnete und Magnetflussleiter Platzhalter vorsieht. Der in 3 dargestellt Magnethalter 21 weist in Umfangsrichtung angeordnete Haltearme auf, die die Halteabschnitte 22 bilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Rotorkern 3 in Umfangsrichtung vollflächig umspritzt wird. Der Magnethalter ist dann im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet, wobei die Halteabschnitte von der Innenseite des Mantels abgehen.
  • Nach dem Anspritzen des Magnethalters 21 an den Rotorkern werden die Permanentmagnete 7 in den Magnethalter 21 in Richtung auf den Boden 25 zugehend hineingeschoben. Die Schaftabschnitte 23 des Magnethalters 21 dienen dabei als Führung und der Boden 25 als Anschlag in axialer Richtung. Nachdem die Permanentmagnete 7 eingesetzt wurden, werden die Magnetflussleiter 21 in der gleichen Richtung eingeschoben, auch hier dienen die Schaftabschnitte 23 als Führung und der Boden 25 als Anschlag. Zum Schluss wird eine nicht dargestellte Hülse auf die Rotoranordnung in Richtung auf den Boden zugehend aufgeschoben, die die Stirnflächen der Elemente 7,14,3 auf der bodenabgewandten Seite überdeckt und somit die Lage der Permanentmagnete 7 und der Magnetflussleiter 14 in Axialrichtung mit Hilfe des Bodens 25, relativ zu dem Magnethalter 21 fixiert.
  • 4 zeigt einen Elektromotor 27 in einer Querschnittsdarstellung mit erfindungsgemäßem Rotorkern 3. Der Elektromotor 27 umfasst den Stator 28. Innerhalb des Stators 28 ist die Rotoreinheit 1 mit Rotorkern 3 in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. Die Anordnung ist umgeben von einem Motorgehäuse 29, dass Wälzlager 30 zur drehbaren Lagerung der Rotoreinheit 1 trägt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7687957 B2 [0005]
    • US 2015/0001978 [0005]

Claims (23)

  1. Rotoreinheit (1) für einen bürstenlosen Elektromotor aufweisend - einen ringförmigen Rotorkern (3), der eine Mittelachse (2) umgibt, - einer Mehrzahl von Magnetanordnungen, die in einer Umfangsrichtung der Rotoreinheit (1) um den Rotorkern (3) herum angeordnet sind, und die jeweils eine konvexe äußere Umfangsfläche (16), eine innere Anlagefläche (8), zwei axiale Stirnseiten (12) und zwei in Radialrichtung weisende Seitenflächen (10, 11) aufweisen, - einen an den Rotorkern (3) angespritzten Magnethalter (21), der eine Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Halteabschnitten (22) aufweist, die jeweils zwischen zwei benachbarten Magnetanordnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Halteabschnitte (22) jeweils einen Schaftabschnitt (23) und einen Kopfabschnitt (24) aufweisen, wobei der Schaftabschnitt (23) in Umfangsrichtung zwischen den Magnetanordnungen liegt und der Kopfabschnitt (24) an einem Ende des Schaftabschnitts (23) ausgebildet ist, wobei der Kopfabschnitt (24) den Schaftabschnitt (23) in Radialrichtung, nach innen zum Rotorkern (3) hin überragt und in eine korrespondierende Ausnehmung (26) des Rotorkerns (3), die im Bereich der Stirnfläche des Rotorkerns (3) angeordnet ist, eingreift und somit den Magnethalter (21) an dem Rotorkern (3) in Radialrichtung befestigt.
  2. Rotoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (24) eine Höhe in Richtung der Mittelachse (2) aufweist, die höchstens 20% der Gesamthöhe der Rotoreinheit (1) entspricht.
  3. Rotoreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (24) eine Höhe in Richtung der Mittelachse (2) aufweist, die höchstens 10% der Gesamthöhe der Rotoreinheit (1) entspricht.
  4. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (24) in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse (2) verlaufenden Ebene T-förmig ausgebildet ist und mit seinen in Radialrichtung vorliegenden Hinterschnitten in die korrespondierende Ausnehmung (26) des Rotorkerns (3) eingreift.
  5. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftabschnitte (23) in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse (2) verlaufenden Ebene T-förmig ausgebildet sind, so dass die Schaftabschnitte (23) die Lage der Magnetanordnungen in Radialrichtung an dem Rotorkern (3) fixieren.
  6. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftabschnitte (23) jeweils einen Steg aufweisen, der in eine auf der Außenseite des Rotorkerns (3), in Richtung der Mittelachse (2) verlaufenden Nut (6) eingeführt ist.
  7. Rotoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg in einem Querschnitt entlang einer quer zu der Mittelachse (2) verlaufenden Ebene im Wesentlichen rechteckig ist.
  8. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte (22) an einem Boden (25) des Magnethalters (21) angeformt sind.
  9. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte (22) mittels Haltearme gebildet sind, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
  10. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (21) in Umfangsrichtung die Magnetanordnungen ohne Unterbrechung und über die Gesamthöhe des Magnethalters (21) umgibt.
  11. Rotoreinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (21) topfförmig ausgebildet ist und einen auf einem Boden angeordneten Mantel aufweist, wobei auf der Innenseite des Mantels die Halteabschnitte (22) angeordnet sind.
  12. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnungen jeweils von einem Permanentmagneten (7), der jeweils eine plane äußere Anlagefläche (9), eine plane innere Anlagefläche (8), zwei axiale Stirnflächen (12) und zwei Seitenflächen (10, 11) aufweist, und von einem Magnetflussleiter (14), der eine konvexe äußere Umfangsfläche (16) und eine plane innere Anlagefläche (15) aufweist, gebildet sind, wobei die plane innere Anlagefläche (15) des jeweiligen Magnetflussleiters (14) in Anlage mit der planen äußeren Anlagefläche (9) des entsprechenden Permanentmagnetes (7) steht, und wobei der Magnetflussleiter (14) jeweils einstückig ausgeformt ist.
  13. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern (3) an der Außenseite flache Außenflächen (5) aufweist, die jeweils die gleiche Größe und die gleiche Form aufweisen, und die in gleichförmigen Winkelabstand entlang der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns (3) verteilt sind, wobei zwischen jeweils zwei Außenflächen (5) die Nut (6) vorgesehen ist, die von außen in Radialrichtung in die Kante eingeformt ist, die die beiden aneinander angrenzenden Außenflächen (5) in diesem Bereich bilden.
  14. Rotoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter aus Polybutylenterephthalat mit Glasfaser oder Polyamid gebildet ist.
  15. Bürstenloser Elektromotor mit einem Stator, einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Motorwelle, und mit einer auf der Motorwelle befestigten Rotoreinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters (21) für eine Innenläufer-Rotoreinheit (1) eines bürstenlosen Elektromotors, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: • Bereitstellen einer Spritzgussform, • Platzieren eines Rotorkerns (3) in der Spritzgussform, • Einbringen von Platzhaltern für Magnetanordnungen der Rotoreinheit, • Einbringen eines Kunststoffes in die Spritzgussform, • Entnehmen des gegossenen Produkts und Entfernen der Platzhalter.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters (21) für eine Innenläufer-Rotoreinheit (1) eines bürstenlosen Elektromotors, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: • Bereitstellen einer Spritzgussform, • Platzieren eines Rotorkerns (3) in der Spritzgussform, • Einbringen von Magnetanordnungen der Rotoreinheit, • Einbringen eines Kunststoffes in die Spritzgussform und umgießen des Rotorkerns und der Magnetanordnungen, • Entnehmen des gegossenen Produkts und Entfernen der Platzhalter.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Rotorkerns (3) in Richtung einer Mittelachse (2) Ausnehmungen (26) zum Einspritzen des Kunststoffs angeordnet sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (26) in Radialrichtung T-förmig ausgestaltet sind und nach oben hin, in Axialrichtung, offen sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (26) in Richtung einer Mittelachse (2) eine konstante Tiefe aufweisen.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform einen Negativabdruck zur Ausbildung von beabstandeten Haltearmen in Umfangsrichtung um den Rotorkern (3) aufweist, wobei die Haltearme an den Rotorkern (3) und die Magnetanordnungen angespritzt werden und sich mit diesem formschlüssig verbinden.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform einen Negativabdruck zur Ausbildung eines topfförmigen Magnethalters (21) aufweist, wobei auf der Innenseite des Magnethalters (21) Haltearme in Umfangsrichtung um den Rotorkern (3) ausgebildet werden, die an den Rotorkern (3) und die Magnetanordnungen angespritzt werden und sich mit diesem formschlüssig verbinden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polybutylenterephthalat mit 30% Glasfaser (PBT 30) oder Polyamid (PA) ist.
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