DE4401847A1 - Käfig zur Halterung von Dauermagneten in einem Stator einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig zur Halterung von Dauermagneten in einem Stator einer elektrischen Ma­ schine mit Streben, die sich längs erstrecken und die zur Beabstandung von einer entsprechenden Anzahl von Dauer­ magneten in Umfangsrichtung dienen, mit mindestens einem Ring, der die Streben miteinander verbindet und als axialer Anschlag für den Magneten dient und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung auf die Dauermagnete in Um­ fangsrichtung.

Ein derartiger Käfig ist in der DE 29 31 093 C2 beschrieben.

Der Käfig besteht hier aus zwei Teilen, die spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind und zu einem im wesentlichen zylindrischen Käfig zusammengesteckt werden. Über den Käfig wird ein zylindrisches Gehäuse geschoben, das einerseits die beiden Käfigteile zusammenhält und andererseits dazu dient, den Kreis des Magnetflusses der an ihm anliegenden Dauermagnete zu schließen.

Um den Käfig bei der Montage leichter handhaben zu können, wird entsprechend Anspruch 1 vorgeschlagen, den Käfig aus einem Stück zu fertigen.

Nach dem Zusammenstecken besteht der Käfig aus zwei gegen­ überliegenden Längsstreben, die mittels zweier Ringe mit­ einander verbunden sind. Auf diese Weise entstehen zwei zy­ linderringsegmentförmige Ausnehmungen, in denen die Dauer­ magnete eingesetzt werden können. In axialer Richtung schließen die Dauermagnete an die Ringe an, in Umfangsrich­ tung an die Längsstreben. Um eine Fixierung der Dauermagne­ te in Umfangsrichtung zu erreichen, sind an den Streben La­ schen angeformt, die zur Anlage an die Dauermagnete gelan­ gen und diese fixieren.

Der Käfig ist aus Kunststoff hergestellt. Bei den bekannten Verfahren, um derartige Formen herzustellen, bereitet es Schwierigkeiten derartige Laschen auszuformen, bzw. ihnen eine entsprechende Dauerelastizität zu verleihen.

Die Erfindung beruht daher auf der weiteren Aufgabe, einen Käfig zur Halterung von Dauermagneten zu entwickeln, der einfach herzustellen ist und trotzdem eine sichere Fixie­ rung der Dauermagnete ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein Käfig nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs die folgenden Merk­ male aufweist: Zumindest eine Längsstrebe soll einen Schlitz aufweisen, der sich zur einen Seitenfläche der Strebe hin öffnet und der Aufnahme eines Federelementes dient.

Bei dem Federelement kann es sich um einen U-förmig geboge­ nen elastischen Draht handeln, der in den Schlitz einge­ setzt wird, so daß ein Schenkel aus dem Schlitz herausragt und zur Anlage an den Dauermagneten gelangt.

Diese Erfindung kann wie folgt weitergebildet werden.

Der Schlitz kann sich auch zur anderen Seite der Strebe hin öffnen, so daß auch der andere Schenkel der Drahtfeder an einen weiteren Dauermagneten anliegt und diesen in Umfangs­ richtung fixiert.

Auf diese Weise kann mit einem Federelement die Fixierung von zwei Dauermagneten erfolgen.

Um zu verhindern, daß bei der Vormontage der Magnete diese in den Innenbereich des Käfigs hineinfallen, können an der Innenseite der Streben Laschen vorgesehen werden, die sich in Umfangsrichtung über die Kontur der Streben hinaus er­ strecken.

Mit der Erfindung soll weiterhin eine sichere Befestigung für das Gehäuse der elektrischen Maschine, die den Käfig umfaßt, bewirkt werden. Dazu ist zumindest in einer Strebe eine Längsbohrung vorgesehen, durch die eine Schraube hin­ durchgesteckt werden kann, mit deren Hilfe ein Lagerschild am Gehäuse, oder das Gehäuse an ein weiteres Gehäuse, zum Beispiel an ein Gehäuse für eine Pumpe, die der Elektromo­ tor antreiben soll, befestigt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Trägerplatte für ein Bürstensystem lagerichtig im Motorgehäuse aus zu­ richten.

Dazu wird vorgeschlagen, daß die Streben sich über den axialen Längenbereich der Dauermagnete hinaus erstrecken und eine Anlagefläche bilden für eine Trägerplatte, die ein Bürstensystem der elektrischen Maschine trägt. Weiterhin sind Rasten vorgesehen, die in entsprechenden Ausnehmungen in die Trägerplatte eingreifen.

Anhand von drei Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine räumlich perspektivische Sicht auf den Käfig.

Fig. 2 zeigt eine zum Teil geschnittene Seitenansicht des Käfigs und die

Fig. 3 einen in einem Gehäuse angeordneten Käfig mit der zugehörigen Feder.

Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen.

Der Käfig weist vier Stege 1 auf, die in gleichbleibenden Abständen zu einer gedachten Achse ausgerichtet sind. Die Achse entspricht der Achse, die der Rotor nach Zusammenbau der elektrischen Maschine einnimmt. Bei den Stegen 1 han­ delt es sich im wesentlichen um langgestreckte Quader, wo­ bei die nach außen und die nach innen gerichteten Flächen entsprechend eine Zylinderfläche zur Achse gekrümmt sind. Die Seitenflächen 4, 4′ eines jeden Steges sind im wesent­ lichen parallel zueinander. Die Stirnflächen sind senkrecht zu den Seitenflächen ausgerichtet.

Die Stege 1 sind durch zwei Ringe 5 und 6 miteinander ver­ bunden. Der untere Ring 5 befindet sich am unteren Ende der Stege 1, wobei die untere Fläche des Rings mit den Stirn­ flächen der Stege 1 abschließt. Die Außenfläche des unteren Ringes 5 schließt mit den Außenflächen der Stege 1 ab, die innere Fläche des Rings liegt auf einem etwas größeren Ra­ dius als die Innenflächen der Stege 1. Auf mittlerer Höhe der Stege 1 ist ein mittlerer Ring 6 vorgesehen, der pa­ rallel zum unteren Ring 5 ausgerichtet ist, und dessen in­ nere Ringfläche mit der inneren Fläche der Stege 1 ab­ schließt. Die äußere Ringfläche liegt auf einem etwas klei­ neren Radius als die äußeren Flächen der Stege 1.

Zwischen den Stegen 1, dem unteren Ring 5 sowie dem mittle­ ren Ring 6 sind vier zylinderringsegmentförmige Räume aus­ gebildet, die Dauermagnete aufnehmen, die ebenfalls im we­ sentlichen zylinderringsegmentförmig sind.

Damit die Dauermagnete bei ihrer Vormontage nicht in den Innenbereich des Käfigs hineinfallen, befinden sich an den unteren Enden der Stege 1 Laschen 7, die sich in Umfangs­ richtung über die Seitenflächen der Stege 1 hinaus er­ strecken. Diese Laschen liegen somit vom Zentrum des Käfigs her betrachtet vor den Magneten.

Die eingesetzten Magnete werden durch die Seitenfläche der Stege 1 in Umfangsrichtung, durch die Ringflächen der Ringe 5, 6 in axialer Richtung und durch die Laschen 7 in radia­ ler Richtung nach innen gehalten.

Nachdem die Magnete in den Käfig eingesetzt sind, wird über den Käfig ein nicht dargestelltes Gehäuse geschoben, so daß die Magnete nach außen hin an dem Gehäuse anliegen. Das Ge­ häuse besteht aus magnetisch leitendem Material.

Es können nun zwei Arten von Stege unterschieden werden, wobei in diesem Ausführungsbeispiel mit vier Stegen die Stege jeweils einer Art gegenüberliegen. Die Stege 11 der ersten Art weisen die oben beschriebene Kontur auf, sowie eine Längsbohrung 22, die zur Aufnahme einer Befestigungs­ schraube dient.

Die Stege 12 der zweiten Art weisen einen Schlitz 20 auf. Diese Schlitze 20 können entweder beim Spritzgießen des Kä­ figs oder aber nachträglich durch einen spanenden Vorgang (Sägen) im Käfig ausgebildet werden.

Die Schlitze 20 erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Innen- bzw. Außenfläche der Stege 12 und sind nach drei Seiten hin geöffnet, nämlich zu den beiden Seiten­ flächen 4, 4′ der Stege 12 und in axialer Richtung zu der Seite, an der sich der mittlere Ring 6 befindet.

Die Stege 12 von der zweiten Art weisen zusätzliche Schlitze 21 am äußeren Rand auf. Diese dienen der Ausrich­ tung des Käfigs im Gehäuse, das mit entsprechenden Füh­ rungsnasen versehen ist.

Auf den Stirnflächen der Stege 1 befinden sich Abstands­ stücke 23 bzw. 24. Am unteren Ende der Stege 1 dienen die Abstandsstücke 23 der Beabstandung zur Stirnfläche des Ge­ häuses. Die Erhebungen 24 an dem oberen Ende der Stege die­ nen der Ausrichtung einer Trägerplatte für ein Bürsten­ system, die entsprechende Ausnehmungen aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Bürstensystem exakt zu den Magneten hin ausgerichtet ist.

In der Fig. 3 ist die Anordnung des Käfigs in einem Motor­ gehäuse 28 dargestellt. Das Motorgehäuse ist im wesent­ lichen topfförmig, wobei der Topfboden 29 zur Aufnahme ei­ nes Lagers ausgebeult ist.

Im Topfboden sind Bohrungen vorgesehen, die mit den Längs­ bohrungen 22 in den Stegen 11 der ersten Art fluchten.

In der Fig. 3 ist der Bereich eines Schlitzes 21 geschnit­ ten dargestellt, so daß die Feder 30 im Schlitz 21 erkenn­ bar ist. Die Feder 30 ist U-förmig gebogen, wobei ein Schenkel 31 an einem Magneten 32 und ein Schenkel 33 an ei­ nem Magneten 34 anliegt.

Der Schenkel 31 ist im wesentlichen gerade, so daß er mit einer vollen Kante an dem Magneten 32 anliegt. Der Schenkel 33 ist leicht gebogen, so daß er im wesentlichen punktför­ mig an dem Magneten 34 anliegt. Die jeweils anderen Seiten der Magnete 32 und 33, die nicht federbelastet sind, liegen flächig an der Seitenfläche der Stege 11 der ersten Art an. Auf diese Weise sind die Magnete in Umfangsrichtung sicher fixiert.

Claims (7)

1. Käfig zur Halterung von Dauermagneten (32, 34) in einem Stator einer elektrischen Maschine mit Streben (1), die sich längs erstrecken und die zur Beabstandung von einer entsprechenden Anzahl von Magneten in Umfangsrichtung dienen, mit mindestens einem Ring (5, 6), der die Stre­ ben (1) miteinander verbindet und als axialer Anschlag für die Magnete dient, dadurch gekennzeich­ net, daß die Streben (1) sowie die vorhandenen Ringe (5, 6) aus einem Stück gefertigt sind.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Streben (1) sich über den Bereich der Dauermagnete (32, 34) in axialer Richtung hinaus er­ strecken und der Anlage einer Trägerplatte für ein Bür­ stensystem dienen.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest eine Längsstrebe (12) ei­ nen Schlitz (20) aufweist, der sich zur einen Seiten­ flächen (4, 4′) der Strebe (12) hin öffnet und der Auf­ nahme eines Federelementes (30) dient.

4. Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlitz (20) sich sowohl zur einen Sei­ tenfläche (4) als auch zur anderen Seitenfläche (4′) der Strebe (12) hin öffnet.

5. Käfig nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die (11, 12) Streben über Laschen (7) verfügen, die sich in Umfangsrichtung über die Sei­ ten (4, 4′) der Streben (1) hinaus erstrecken.

6. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest ein Teil der Streben (1, 11) über eine Längsbohrung (22) verfügen.

7. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Anlagefläche für die Trägerplatte Rasten (24) vorgesehen sind, die in entsprechenden Aus­ nehmungen an der Trägerplatte eingreifen.