WO2020012420A2 - Spritzgegossener magnethalter für einen bürstenlosen elektromotor - Google Patents

Spritzgegossener magnethalter für einen bürstenlosen elektromotor Download PDF

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WO2020012420A2
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rotor
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magnet holder
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Pascual GUARDIOLA
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    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor unit for a brushless electric motor with the features of the preamble of claim 1 and a brushless electric motor and method for producing one
  • Electric motors are known from the prior art in which the rotor carries a permanent magnet.
  • the permanent magnets are arranged around a rotor core and sit on the outside thereof.
  • the rotor defines the geometrical axes and directions which are also to be used in this description and the claims.
  • a central axis coincides with the axis of symmetry of the rotor and also represents the axis of rotation of the rotor in the electric motor.
  • the axis runs in the direction of the axis of rotation
  • the radial direction is characterized by an increasing distance from the central axis.
  • the permanent magnets of the rotor are located outside in the radial direction.
  • the circumferential direction, in which each direction vector is aligned perpendicular to a radius of the arrangement, extends tangentially to the rotor.
  • the electric motor also has a stator which is arranged radially outside the rotor and surrounds the rotor in an annular manner on the outside.
  • the stator contains a number of electromagnets, which are generally formed by an iron core and a winding. A suitable energization of the windings of the stator generates a rotating field, which accordingly generates a torque in the rotor.
  • the stator is in arranged a motor housing in which the rotor is rotatably mounted with its motor shaft.
  • the permanent magnets are usually made of a brittle material.
  • the magnets are not screwed to the rotor core, but sit on outward-facing flat surfaces of the rotor core, where they are mechanically held by a magnet holder.
  • the magnet holder particularly absorbs the centrifugal forces that act on the magnets when the rotor rotates.
  • the magnetic holders therefore have the task of holding the magnets firmly and precisely in the intended position. On the other hand, they also serve as a guide.
  • the rotor core is first fitted with the magnet holder and the magnets are then pushed into the intended positions, being inserted in the axial direction along the flat outer surface of the rotor core between two holding sections of the magnet holder.
  • Such magnet holders are known from the prior art, for example from US 7,687,957 B2 and US 2015/0001978.
  • the magnetic holders are manufactured as a separate component.
  • annular rotor core which surrounds a central axis
  • a plurality of magnet arrangements which are arranged in a circumferential direction of the rotor unit around the rotor core, and each have a convex outer circumferential surface, an inner contact surface, two axial Have end faces and two side faces pointing in the circumferential direction,
  • a magnet holder molded onto the rotor core which has a number of holding sections equally spaced in the circumferential direction, each of which is arranged between two adjacent magnet arrangements, the holding sections each having a shaft section and a head section, the shaft section lying circumferentially between the magnet arrangements and the head section is formed at one end of the shaft section, the head section projecting beyond the shaft section in the radial direction, inwards toward the rotor core and into one
  • Corresponding recess of the rotor core which is arranged in the region of the end face of the rotor core, engages and thus fastens the magnet holder to the rotor core in the radial direction.
  • the magnet holder is made in one piece and completely by injection molding. Only the head section fixes the magnets to the rotor core. This has the advantage that less material is required.
  • the matching rotor core has a simple design that can be manufactured using the cold extrusion process and is therefore particularly easy to manufacture.
  • the head section preferably has a height in the direction of the central axis which corresponds to at most 20%, in particular 10%, of the total height of the rotor unit. This saves material and the shape of the rotor core can be significantly simplified. This is the only way the rotor core can be significantly simplified. This is the only way the rotor core can be significantly simplified. This is the only way the rotor core can be significantly simplified. This is the only way the rotor core can
  • the head section is T-shaped in a cross section along a plane running transversely to the central axis and engages with its undercuts in the radial direction in the corresponding recess of the rotor core
  • the shaft sections are preferably T-shaped in a cross section along a plane running transversely to the central axis, so that the shaft sections fix the position of the magnet arrangements on the rotor core in the radial direction.
  • the shaft sections thus form a seat for the Magnet arrangements and cover them at least partially on the outside, so that their position is defined in the radial direction.
  • the shaft sections preferably each have a web which is inserted into a groove running on the outside of the rotor core in the direction of the central axis.
  • the web and the groove preferably extend from the head section or the recess over the remaining height of the rotor core and can thus ensure in interaction that the position of the magnet holder on the rotor core is defined in the circumferential direction over the entire height of the magnet arrangement.
  • the web is essentially rectangular in a cross section along a plane running transversely to the central axis.
  • the corresponding groove can be easily formed on the rotor core.
  • the holding sections are preferably formed on a bottom of the magnet holder.
  • the holding sections can be formed by means of holding arms which are spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the magnet holder surrounds the magnet arrangements in the circumferential direction without interruption and over the overall height of the magnet holder.
  • the magnet holder is preferably pot-shaped and has a casing arranged on a base, the holding sections being arranged on the inside of the casing.
  • the magnet arrangements are each of a permanent magnet, each having a flat outer contact surface, a flat inner contact surface, two axial end faces and two side surfaces, and of a magnetic flux conductor having a convex outer peripheral surface and a flat inner contact surface , is formed, the flat inner contact surface of the respective magnetic flux conductor is in contact with the flat outer contact surface of the corresponding permanent magnet, and the magnetic flux conductor is formed in one piece.
  • the outside of the rotor core has flat outer surfaces, each of the same size and shape, and which in uniform angular distance along the outer peripheral surface of the
  • Rotor core are distributed, the groove being provided between two outer surfaces, which is formed from the outside in the radial direction into the edge, which form the two adjacent outer surfaces in this area.
  • the magnet holder is preferably made of polybutylene terephthalate with glass fiber or polyamide.
  • a brushless electric motor with a stator, a motor shaft rotatably mounted in a housing, and with a previously described inner rotor rotor unit fastened to the motor shaft is provided.
  • the stator surrounds the rotor on the outside.
  • a method for producing a magnet holder for an inner rotor rotor unit of a brushless electric motor comprising the following steps:
  • the rotor core and the magnet arrangements are placed in the injection mold and overmolded.
  • the magnet holder is in one piece and completely in
  • recesses for injecting the plastic are arranged at one end of the rotor core in the direction of a central axis. Only the one formed by the recesses in the injection molding process
  • the head section of the magnet holder fixes the magnets to the rotor core. This has the advantage that less material is required. He also points out matching rotor core has a simple design that can be found in the
  • Cold extrusion process can be manufactured and is therefore particularly easy to manufacture.
  • the recesses are preferably T-shaped in the radial direction and open towards the top, in the direction of the central axis. It is advantageous if the recesses have a constant depth in the direction of a central axis.
  • the recess and, consequently, the head section formed by the injection molding process preferably have a height in the direction of the central axis which corresponds to at most 20%, in particular at most 10%, of the height of the rotor core.
  • the injection mold preferably has a negative impression for forming spaced-apart holding arms in the circumferential direction around the rotor core, the holding arms being injection-molded onto the rotor core and connecting to the latter in a form-fitting manner.
  • the injection mold has a negative impression to form a pot-shaped magnet holder, with holding arms being formed in the circumferential direction around the rotor core on the inside of the magnet holder, which arms are injection molded onto the rotor core and connect to it in a form-fitting manner.
  • the plastic is polybutylene terephthalate with 30% glass fiber (PBT 30) or polyamide (PA).
  • FIG. 1 shows a rotor unit 1 with a central axis 2, which coincides with an intended axis of rotation of the rotor unit 1.
  • the rotor unit 1 has an essentially rotationally symmetrical rotor core 3, which has a central bore 4 for receiving a motor shaft, not shown.
  • the rotor core is an inner rotor rotor core and part of a brushless electric motor designed as an inner rotor.
  • Figure 2 shows the rotor core in detail.
  • the rotor core 3 On its outside, the rotor core 3 has flat outer surfaces 5, in this exemplary embodiment a total of eight outer surfaces 5, each of the same size and the same shape, and which are distributed at a uniform angular distance along the outer circumferential surface of the rotor core 3.
  • the rotor core 3 is made in one piece. So it does not consist of several superimposed lamellas, or it is not available as a layered core. It is formed from a workpiece. It is preferably made of a soft steel with a high iron content and is preferably produced using the cold press process. Between each two outer surfaces 5 there is a groove 6, which is formed from the outside in the radial direction into the edge, which form the two adjacent outer surfaces 5 in this area. The groove 6 is open radially to the outside and runs parallel to the central axis 2. At one end of the rotor core 3 in the axial direction, recesses 26 are arranged.
  • the recesses 26 extend in a T-shape, generally in the radial direction, the transverse region of the recess 261 being oriented in the circumferential direction and the region 262 perpendicular thereto in the radial direction going outward from the transverse region 261.
  • the recess 26 is thus open at the top, in the axial direction, and open on one side in the radial direction, the opening 263 lying in the radial direction having a clear width which is smaller than the width of the recess 26 in the circumferential direction.
  • the recess 26 thus has an undercut 264 in the radial direction. In the axial direction
  • Recess 26 a constant depth and no undercuts.
  • the depth is preferably in a range between 0.5 mm and 1.5 mm, in particular a maximum of 2 mm in the axial direction. Due to the simplicity of the recesses 26 these can be formed when the rotor core 3 is formed. There is therefore no need for post-processing to form the recesses 26, which greatly simplifies the manufacture of the rotor core 3 and reduces the costs.
  • the recesses 26 lie in the circumferential direction in the region of the edges between two adjoining outer surfaces 5.
  • a recess 26 extends from one recess 26 at one end of the rotor core to the other end of the rotor core along the edges between two adjoining outer surfaces 5 Groove 6 in the axial direction.
  • the grooves 6 are also formed during the shaping of the rotor core 3 and do not require any reworking.
  • FIG. 1 there are a total of eight parallelepiped-shaped permanent magnets 7 on the outer surfaces 5 of the rotor core 3, which have a rectangular cross section with an inner flat contact surface 8, an outer flat contact surface 9, and two flat side surfaces 10, 11.
  • the inner contact surface 8 of the permanent magnets 7 points radially inwards to the rotor core 3 and the outer contact surface 9 lies opposite the inner contact surface and points radially outwards, away from the rotor core 3.
  • the permanent magnets 7 also have axial end faces 12.
  • the permanent magnets 7 are preferably made of neodymium or ferrites and are preferably manufactured in a sintering process.
  • Magnetic flux conductor 14 which each have the same size and the same shape, and which are distributed at a uniform angular distance along the outer circumferential surface of the rotor core 3.
  • the magnetic flux conductors 14 each have a flat contact surface 15, as well as a convex outer peripheral surface 16 and side surfaces 17, 18.
  • the flat contact surface 15 of the magnetic flux conductors points radially inwards to the rotor core 3 and the convex outer peripheral surface 16 points radially outwards from the rotor core 3.
  • the side surfaces 17, 18 of the magnetic flux conductors each extend approximately in the radial direction and lie opposite one another in the circumferential direction.
  • the magnetic flux conductors 14 also have axial end faces 19, 20.
  • the Magnetic flux conductors 14 lie with their flat contact surface 15 in contact with the outer contact surface 9 of the permanent magnets and extend in the circumferential direction over a region of at least 80% of the width of the outer contact surface. In the axial direction, the permanent magnets and the magnetic flux conductors preferably have the same length.
  • the radius of the convexity of the outer peripheral surface 16 of the magnetic flux conductor 14 is smaller than or equal to the radius of the envelope of the rotor core, in particular at least half as large as the radius of the envelope.
  • the magnetic flux conductors 14 are preferably made of a soft steel with a high iron content.
  • the magnetic flux conductors 14 are preferably in one piece, that is to say they do not consist of a plurality of slats lying on one another.
  • the magnetic flux conductors 14 are preferably produced from a workpiece, in particular in an extrusion process, and cut to their length that extends in the axial direction.
  • the side surfaces 17, 18 of the magnetic flux conductors 14 are formed by deburring the edges.
  • the magnetic flux conductors 14 are provided to influence the magnetic fluxes generated by means of the permanent magnets 7. Due to the convexity of the magnetic flux conductors 14, the magnetic flux is focused in such a way that a limited area with a higher flux density is formed in the radial direction outwards, away from the rotor core 3.
  • the permanent magnets 7 and magnetic flux conductors 14 are held on the rotor core 3 by means of a magnet holder 21.
  • the magnet holder 21 consists of a sprayable plastic, preferably polybutylene terephthalate with 30% glass fiber (PBT 30) or polyamide (PA), and is preferably in one
  • the magnet holder 21 has holding sections 22, each of which has a shaft section 23 and a head section 24, the shaft section 23 reaching into the groove 7 by means of a web and being held there in a form-fitting manner.
  • the web has no undercuts in cross section and is preferably essentially rectangular in cross section.
  • the shaft sections 23 of the holding sections 22 extend perpendicularly from an annular bottom 25 of the magnet holder 21.
  • the holding sections 22 are integrally formed on the bottom 25 on the outside.
  • the bottom 25 is dimensioned such that the rotor core 3, the permanent magnets 7 and the magnetic flux conductors 14 are at least partially on one side with their one end face Lay on the floor.
  • the head section 24 is integrally formed on the side of the shaft section 23 remote from the floor and extends in the radial direction of the
  • the permanent magnets 7 and the magnetic flux conductors 14 are of the
  • the permanent magnets 7 and the magnetic flux conductors 14 are also held by the shaft sections 23.
  • the shaft sections 23 have a seat for the permanent magnets 7 and a seat for the magnetic flux conductors 14.
  • the shaft sections 23 are essentially T-shaped in cross-section, the shape of which is shown in FIG.
  • the part which extends in the radial direction forms the web which engages in the groove 6 and the part which extends in the circumferential direction holds the magnetic flux conductors 14 and the permanent magnets 7 in position in the radial direction.
  • the head section 24 is T-shaped at its end near the rotor core, the transverse region of the head section 241 being oriented in the circumferential direction and the region 242 perpendicular thereto going radially outward from the transverse region 241.
  • the head section 24 thus has an undercut 244 in the radial direction. In the axial direction, the head section 24 has a constant height and no undercuts.
  • the head section 24 engages in the corresponding recess 26 of the rotor core 3, which is arranged in the region of the end face of the rotor core 3, and thus forms a fixation of the magnet holder 21 with respect to the rotor core 3 in the axial direction with the aid of the bottom 25 of the magnet holder 21
  • the height of the head section 24 corresponds approximately to the depth of the recess 26 of the
  • the head section 24 engages in the radial direction in the undercuts of the recess and fixes the magnet holder 21 on the rotor core 3 in the radial direction.
  • FIG. 3 shows the individual magnet holder 21.
  • the magnet holder 21 is injection molded onto the rotor core 3.
  • the rotor core 3 is inserted into a corresponding injection mold, which provides placeholders for the permanent magnets and magnetic flux conductors.
  • the magnet holder 21 shown in FIG. 3 has holding arms which are arranged in the circumferential direction and which hold the holding sections 22 form. It can also be provided that the rotor core 3 is overmoulded over the entire surface in the circumferential direction.
  • the magnet holder is then essentially pot-shaped, with the holding sections starting from the inside of the jacket.
  • the permanent magnets 7 are pushed into the magnetic holder 21 in the direction of the bottom 25.
  • the shaft sections 23 of the magnet holder 21 serve as a guide and the bottom 25 as a stop in the axial direction.
  • the magnetic flux conductors 21 are inserted in the same direction;
  • FIG. 4 shows an electric motor 27 in a cross-sectional illustration with the rotor core 3 according to the invention.
  • the electric motor 27 includes the stator 28. Inside the stator 28, the rotor unit 1 with the rotor core 3 is rotatably mounted in a manner known per se. The arrangement is surrounded by one
  • Motor housing 29 that roller bearing 30 for rotatably supporting the rotor unit 1.

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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) einteilig 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

Spritzgegossener Magnethalter für einen bürstenlosen Elektromotor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoreinheit für einen bürstenlosen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen bürstenlosen Elektromotor und Verfahren zur Herstellung eines
Magnethalters mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 15 und 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 ring- förmig 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 Magnet- halter 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 einge- schoben 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 Elektro- motor und Verfahren zur Herstellung eines Magnethalters mit den Merkmalen der Ansprüche 15 und 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 Kopfab- schnitt aufweisen, wobei der Schaftabschnitt in Umfangsrichtung zwischen den Magnetanordnungen liegt und der Kopfabschnitt an einem Ende des Schaftab- schnitts 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.
Der Magnethalter ist einteilig und vollständig im Spritzguss ausgebildet. Nur der Kopfabschnitt fixiert die Magnete am Rotorkern. Dies hat den Vorteil, dass weniger Material benötigt wird. Zudem weist der dazu passende Rotorkern ein einfaches Design auf, das sich im Kaltfließpressverfahren hersteilen lässt und somit besonders einfach zu fertigen ist.
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. Nur so kann der Rotorkern im
Kaltfließpressverfahren hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopfabschnitt in einem Quer- schnitt entlang einer quer zu der Mittelachse verlaufenden Ebene T-förmig ausgebildet und greift mit seinen in Radialrichtung vorliegenden Hinter- schnitten 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 Magnet- halters 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 Umfangs- richtung die Magnetanordnungen ohne Unterbrechung und über die Gesamt- hohe des Magnethalters umgibt. In diesem Fall ist der Magnethalter vorzugs- weise 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 Seiten- flächen 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 Innen- läufer-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. Der Magnethalter ist einteilig und vollständig im
Spritzguss ausgebildet.
Dabei ist es bevorzugt, wenn an einem Ende des Rotorkerns in Richtung einer Mittelachse Ausnehmungen zum Einspritzen des Kunststoffs angeordnet sind. Nur der im Spritzgussverfahren durch die Ausnehmungen gebildete
Kopfabschnitt des Magnethalters fixiert die Magnete am Rotorkern. Dies hat den Vorteil, dass weniger Material benötigt wird. Zudem weist der dazu passende Rotorkern ein einfaches Design auf, das sich im
Kaltfließpressverfahren hersteilen lässt und somit besonders einfach zu fertigen ist.
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 Ausnehmung und damit einhergehend der im Spritzgussverfahren gebildete Kopfabschnitt eine Höhe in Richtung der Mittelachse auf, die höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, der Höhe des Rotorkerns entspricht. Dadurch kann Material des Magnethalters eingespart werden und die Form des Rotorkerns deutlich vereinfacht werden, da die Ausnehmungen nur an der Stirnseite liegen und sich nicht in Form von Stegen über die gesamte Höhe des Kerns erstrecken.
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 Negativ- abdruck 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 :
Fig. 1 : eine Rotoreinheit in einer perspektivischen Darstellung mit
erfindungsgemäßem Magnethalter,
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Rotorkerns, Fig. 3: eine perspektivische Ansicht des Magnethalters, sowie
Fig. 4: einen Elektromotor mit der Rotoreinheit der Figur 1.
Die Figur 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. Figur 2 zeigt im Detail den Rotor- kern. 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 gleich- förmigen 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 einge- formt 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 Aus- nehmung 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 Figur 1 dargestellt, liegen an den Außenflächen 5 des Rotorkerns 3 insgesamt acht quaderförmige Permanentmagnete 7 an, die einen recht- eckigen 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 Umfangs- fläche 16 und Seitenflächen 17,18. Die plane Anlagefläche 15 der Magnet- flussleiter 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 Seiten- flächen 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 auf- weisen, 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 Kopf- abschnitt 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 Hinter- schnitte der Ausnehmung und fixiert den Magnethalter 21 an dem Rotorkern 3 in Radialrichtung.
Figur 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 Magnetfluss- leiter Platzhalter vorsieht. Der in Figur 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 Umfangs- richtung 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 Magnet- flussleiter 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 Permanent- magnete 7 und der Magnetflussleiter 14 in Axialrichtung mit Hilfe des Bodens 25, relativ zu dem Magnethalter 21 fixiert.
Figur 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.

Claims

Patentansprüche
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 Anlage- fläche (8), zwei axiale Stirnseiten (12) und zwei in Radialrichtung weisende Seitenflächen (10, 11) aufweisen,
- einen an den Rotorkern (3) einteilig 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 Radial- richtung, 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 Magnet- anordnungen 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 Umfangs- richtung 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 Permanent- magnetes (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. 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.
15. 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.
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 Magnetanordnungen der Rotoreinheit,
• Einbringen eines Kunststoffes in die Spritzgussform und umgießen des Rotorkerns und der Magnetanordnungen,
• Entnehmen des gegossenen Produkts und Entfernen der Platzhalter.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Rotorkerns (3) in Richtung einer Mittelachse (2) Ausnehmungen (26) zum Einspritzen des Kunststoffs angeordnet sind.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausnehmungen (26) in Radialrichtung T-förmig ausgestaltet sind und nach oben hin, in Axialrichtung, offen sind.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (26) in Richtung einer Mittelachse (2) eine konstante Tiefe aufweisen, die höchstens 20%, insbesondere höchstens 10% der Gesamthöhe des Rotorkerns entspricht.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, 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.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172761A1 (ko) * 2020-02-27 2021-09-02 엘지이노텍 주식회사 모터
US11909268B2 (en) 2021-03-11 2024-02-20 ZF Active Safety US Inc. Integrated rotor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7687957B2 (en) 2004-07-16 2010-03-30 Mitsuba Corporation Magnet fixing structure for electric rotary machine
US20150001978A1 (en) 2011-12-26 2015-01-01 Nidec Corporation Motor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078121A (en) * 1997-02-21 2000-06-20 Emerson Electric Co. Rotor assembly for a rotating machine
JP5493675B2 (ja) * 2009-02-09 2014-05-14 株式会社ジェイテクト 電動モータおよびロータ
JP5842365B2 (ja) * 2011-04-02 2016-01-13 日本電産株式会社 ロータユニット、回転電機、およびロータユニットの製造方法
JP6128419B2 (ja) * 2013-01-15 2017-05-17 日本電産株式会社 回転電機
JP2014187828A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Mitsuba Corp モータ用ロータ、ブラシレスモータ及びモータ用ロータの製造方法
DE202018006077U1 (de) * 2018-03-07 2019-02-20 Nidec Corporation Rotoreinheit und Elektromotor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7687957B2 (en) 2004-07-16 2010-03-30 Mitsuba Corporation Magnet fixing structure for electric rotary machine
US20150001978A1 (en) 2011-12-26 2015-01-01 Nidec Corporation Motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172761A1 (ko) * 2020-02-27 2021-09-02 엘지이노텍 주식회사 모터
US11909268B2 (en) 2021-03-11 2024-02-20 ZF Active Safety US Inc. Integrated rotor

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