-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für einen Elektromotor
mit einem auf einer Welle angebrachten Permanentmagneten und einer
diesen umgebenden abgedichteten Umkapselung sowie ein Verfahren
zur Herstellung des gekapselten Rotors.
-
Ein
Rotor dieser Art ist in der
EP
1 601 085 B1 angegeben. Dieser bekannte Rotor ist von einer Umkapselung
umgeben, die im Inneren eines Motors ortsfest bezüglich
einer Statoreinheit eingebaut ist. Der Rotor ist innerhalb der Umkapselung
in einer Drehlagerung mit einer Welle drehbar gelagert, die auf
einer Seite der Umkapselung durch einen Ringplattenabschnitt geführt
ist. Zwischen dem Innenraum der Umkapselung und der Außenseite
des Rotor-Magneten, der koaxial auf der Welle angebracht ist, ist
schon wegen der Drehung des Rotors relativ zu dem umkapselnden Gehäuse
ein Freiraum gegeben, in den insbesondere mit zunehmender Betriebsdauer
des Motors in verunreinigter oder feuchter Umgebung, wie z. B. einer
Kraftstoffpumpe, korrosive Substanzen eindringen können,
die die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit des Motors beeinträchtigen. Diese
Gefahr besteht z. B. insbesondere bei gesinterten Seltenerd-Permanent-magneten.
-
-
Es
gibt auch kunststoffgebundene Permanentmagnete. Auch diese bieten
gegen Korrosion beispielsweise in einer Kraftstoffpumpe jedoch keinen
genügenden Schutz.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten
Art bereit zu stellen, der einen besseren Schutz des Permanentmagneten
gegen korrosive Substanzen bietet, sowie ein Verfahren zu seiner
Herstellung anzugeben.
-
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Umkapselung auf der Außenfläche
des Permanentmagneten und auf der Welle ortsfest fixiert ist, so dass
sie im Betrieb des Rotors sich mit diesem mitdreht.
-
Mit
diesen Maßnahmen wird der Permanentmagnet des Rotors dicht
abgeschlossen und gegen korrosive Einflüsse geschützt,
wobei die Umkapselung, die in sehr dünner Wandstärke
ausgeführt werden kann, auf dem Magnetkörpfer
tragen ist und ohne Zwischenräume aufgebracht werden kann. Dies
hat gleichzeitig den Vorteil eines geringen Abstandes des Magneten
von den Erregerwicklungen des Stators, womit ein hoher Wirkungsgrad
erreichbar ist. Zudem wird der Rundlauf des Rotors durch die Kapselung
praktisch nicht beeinflusst.
-
Mit
den Maßnahmen, dass die Umkapselung eine Kapsel mit einem
zylinderförmigen Hüllabschnitt, dessen Innendurchmesser
an den Außendurchmesser des Permanentmagneten angepasst ist,
sowie beidseitig an dem Hüllabschnitt abgedichtet an gebrachte
Abschlussteile aufweist, die mit Wellendurchführungen versehen
und mit diesen abgedichtet auf der Welle festgelegt sind, wird ein
für die Herstellung und die Funktion vorteilhafter Aufbau
erreicht.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung für den Aufbau und die
Funktion wird dadurch erhalten, dass mindestens ein Abschlussstück
als von dem Hüllabschnitt zunächst getrenntes
deckelartiges Teil mit einem flachen, rechtwinklig zur Welle gerichteten Flachabschnitt
und einem ringförmigen Wandabschnitt ausgebildet ist, dessen
Außendurchmesser an den Innendurchmesser oder dessen Innendurchmesser
an den Außendurchmesser des Hüllabschnitts angepasst
ist.
-
Die
Anbringung und Abdichtung der Umkapselung wird dadurch begünstigt,
dass die Abschlussteile im Bereich der Wellendurchführung
koaxial zur Welle gerichtete Durchführstutzen aufweisen,
deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser der Welle
angepasst ist.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen für die Abdichtung bestehen darin, dass
sämtliche Übergänge zwischen der Welle
und der Umkapselung verpresst und/oder mit einer Abdichtmasse abgedichtet
oder dicht verschweißt sind und dass gegebenenfalls vorhandene Übergänge
zwischen Abschlussteil und Hüllabschnitt mit einer Abdichtmasse
abgedichtet oder dicht verschweißt oder verlötet
sind.
-
Weitere
vorteilhafte Maßnahmen für den Aufbau und die
Funktion bestehen darin, dass die Umkapselung eine Wandung aus Metall
aufweist und ferner darin, dass die Wandung aus nichtmagnetisierbarem
Metall besteht.
-
Zu
einer vorteilhaften Funktion tragen ferner die Maßnahmen
bei, dass die Stärke der Wandung höchstens 0,5
mm, vorzugsweise höchstens 0,2 mm beträgt.
-
Vorteilhafte
Vorgehensweisen für die Herstellung des Rotors sind in
den Ansprüchen 9 bis 13 angegeben.
-
Die
Maßnahmen, dass der Permanentmagnet, der eine zylindrische
Mantelfläche aufweist, und einer Kapsel mit einem zylinderförmigen
Hüllabschnitt versehen wird, und dass der auf einer oder beiden
Stirnseiten offene Hüllabschnitt, auf der oder den offenen
Stirnseiten mittels eines bzw. zweier Abschlussteile, die mit zentralen
Wellendurchführungen versehen sind, dicht abgeschlossen
wird, ergeben eine einfache, kostengünstige Montage.
-
Dabei
wird eine günstige Fertigung mit zuverlässiger
Abdichtung dadurch erreicht, dass der Hüllabschnitt hergestellt
wird, bevor dieser dann auf den Permanentmagneten aufgeschoben wird,
oder dass der Hüllabschnitt dadurch hergestellt wird, dass ein
flacher Zuschnitt, dessen eine Seitenlänge zumindest dem
Umfang der zylindrischen Mantelfläche des Permanentmagneten
entspricht, auf diese aufgerollt wird bzw. dadurch, dass der Hüllabschnitt
in axialer Richtung der Welle einseitig oder beidseitig über die
Mantelfläche des Permanentmagneten stirnseitig vorstehend
positioniert wird und dass in den oder die vorstehenden Ränder
des Hüllabschnittes ein jeweiliges Abschlussteil mit von
dem Permanentmagneten in axialer Richtung weg gerichtetem Wandabschnitt dicht
abgeschlossen wird.
-
Vorteilhaft
sind auch die Maßnahmen, dass der Hüllabschnitt
in axialer Richtung der Welle einseitig oder beidseitig mit der
Mantelfläche des Permanentmagneten stirnseitig abschließend
positioniert wird und dass auf die eine oder beide offene Stirnseiten
des Hüllabschnittes ein Abschlussteil mit zum Permanentmagneten
in axialer Richtung hin gerichtetem Wandabschnitt dicht abgeschlossen
wird.
-
Eine
vorteilhafte Verwendung besteht darin, dass der Rotor in einem Motor
einer Kraftstoffpumpe eingesetzt ist.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Rotors mit Umkapselung vor einem
Zusammenbau in perspektivischer Darstellung,
-
2 eine
(teilweise geschnittene) Seitenansicht eines Rotors mit einer Umkapselung
in schematischer Darstellung und
-
3 ein
Abschlussteil der Umkapselung im Längsschnitt.
-
1 zeigt
einen Rotor 10 mit einem Permanentmagneten 1,
der koaxial (konzentrisch) auf einer Welle 2 aufgebracht
ist. Zwischen der Welle 2 und dem eigentlichen Magnetkörper
kann eine geeignete, in der Fig. nicht besonders kenntlich gemachte Tragstruktur
angeordnet sein. Auf den in dem gezeigten Beispiel kreiszylinderförmigen
Körper des Permanentmagneten 1, der beispielsweise
aus gesintertem Seltenerdmaterial gebildet ist, wird eine Umkapselung
zum Schutz vor korrosiven Substanzen aufgebracht, die insbesondere
auch feuchtigkeitsdicht ausgeführt ist.
-
Die
Umkapselung besteht aus einer Kapsel 3 mit einem an die
Umfangsfläche des Permanentmagneten 1 angepassten
Hüllabschnitt 3.2, der vorliegend also ebenfalls
kreiszylinderförmig gestaltet ist und im zusammengebauten
Zustand mit seiner Innenfläche eng auf der Mantelfläche
des Permanentmagneten 1 anliegt. Stirnseitig ist die Umkapselung auf
beiden Seiten mit Abschlussstücken 4 (vgl. auch 3)
abgeschlossen, von denen bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 das
eine als separate Abschluss-Kappe ausgebildet ist und das andere
als an der Kapsel 3 einstückig angeformter Bodenteil
ausgeführt ist.
-
In
die Abschlussstücke 4 ist konzentrisch zur Welle 2 jeweils
eine Wellendurchführung 3.1, 4.1 eingebracht,
die zum besseren Abdichten auf der Welle 2 mit stutzenförmigen,
axial vorstehenden Ansätzen versehen sind, welche bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Magnetkörper
weg gerichtet sind. Alternativ ist eine Ausrichtung des vorstehenden
Ansatzes zum Magnetkörper hin bei zumindest einer Wellendurchführung 3.1, 4.1 möglich,
wozu der Magnetkörper mit einer angepassten konzentrischen Aussparung
versehen sein kann.
-
Die
Kapsel 3 kann z. B. als Tiefziehteil hergestellt werden
und besteht, wie auch die übrigen Teile der Umkapselung,
aus Material geringer Wandstärke, z. B. einer Dicke von
höchstens 0,5 mm, vorzugsweise höchstens 0,2 mm,
insbesondere im Bereich des Hüllabschnittes 3.2.
Als Material wird vorzugsweise nicht magnetisierbarer Edelstahl
verwendet; alternativ kommen aber auch andere Metalle oder auch
Kunststoff in Betracht.
-
Die
Kapsel 3 wird bei der Herstellung auf den Magnetkörper
aufgeschoben, wobei der Innendurchmesser des Hüllabschnittes 3.2 und
der Außendurchmesser des Permanentmagneten 1 vorteilhaft
so aufeinander abgestimmt sind, dass ein Pressdruck erforderlich
ist, so dass sich ein stabiler Sitz praktisch ohne Zwischenräume
ergibt. Auch wird durch diese Gestaltung der Kapsel 3 ein
möglichst geringer Abstand zwischen Permanentmagnet 1 und
Feldwicklung zum Gewährleisten eines hohen Wirkungsgrades
erreicht und es ergibt sich durch die Unterkapselung keine Unwucht,
so dass ein guter Rundlauf begünstigt wird.
-
Während
bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 das separate,
deckelförmige (linke) Abschlussteil 4 mit einem
in axialer Richtung zu dem Permanentmagneten 1 hin gerichteten
umlaufenden äußeren Wandabschnitt 4.2 versehen
ist, der sich an einen stirnseitig des Permanentmagneten 1 gelegenen
flachen Wandabschnitt 4.3 des Abschlussteils 4 anschließt
(vgl. auch 3), ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach 2 das separate (rechte) Abschlussteil 4' mit
einem axial von dem Permanentmagneten 1 weg gerichteten
umlaufenden äußeren Wandabschnitt 4.2' versehen.
Dabei ist der Außendurchmesser des Wandabschnittes 4.2' auf
den Innendurchmesser des zylindrischen Hüllabschnittes 3.2 abgestimmt,
so dass das mit der Wellendurchführung 4.1 auf
die Welle 2 geführte Abschlussteil 4' ein Stück
weit in den Hüllabschnitt 3.2 eingeführt
ist, der über die betreffende Stirnseite des Permanentmagneten 1 entsprechend
weit vorsteht und z. B. mit seinem freien Rand mit dem freien Rand
des Abschlussteils 4' abschließt. Auch auf der
anderen, vorliegend linken Seite des Hüllabschnittes 3.2 kann
auf diese Weise ein separates Abschlussteil eingesetzt werden, falls
dort kein Bodenteil angeformt ist.
-
Eine
weitere Ausgestaltungsvariante besteht darin, dass der Hüllabschnitt 3.2 aus
einem flachen Zuschnitt gefertigt wird und auf die Mantelfläche
des Permanentmagneten 1 eng aufgerollt wird. Dabei werden
auf beiden Seiten separate Abschlussstücke 4 bzw. 4' aufgesetzt,
die entsprechend 1 (bzw. 3) oder 2 ausgestaltet
sein können, wozu auch der Hüllabschnitt 3.2 in
seiner Länge passend dimensioniert ist.
-
Um
die Umkapselung abzudichten, werden sämtliche Übergänge
zwischen dem Hüllabschnitt 3.2 und den Abschlussteilen 4, 4' sowie
zwischen der Welle 2 und den Abschlussteilen 4, 4' dicht
abgeschlossen, beispielsweise verschweißt, verlötet
oder verpresst und/oder mit einer Dichtmasse, z. B. Paste oder Kleber
versehen.
-
Da
die Umkapselung an sich auf der Welle 2 festgelegt ist,
kann diese auch als Tragstruktur für den in ihr aufgenommenen
Permanentmagneten 1 genutzt werden, so dass eine innere
Tragstruktur zwischen Permanentmagnet 1 und Welle 2 entfallen kann.
Dadurch wird ein leichter, unwuchtfreier Aufbau begünstigt.
-
Der
Rotor 10 mit einer feuchtigkeitsdichten Umkapselung des
beschriebenen Aufbaus ermöglicht den Einsatz damit ausgestatteter
Elektromotoren in feuchter Umgebung, beispielsweise in Kraftstoffpumpen,
wobei insbesondere auch Seltenerd-Permanentmagnete eingesetzt werden
können.
-
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
-
- - EP 1601085
B1 [0002]
- - DE 10034302 A1 [0003]
- - US 5113102 [0003]