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Die Erfindung beschreibt einen Rotor für eine permanentmagnetisch erregte elektrische Maschine, mit einem Rotorkörper, der auf einer Welle befestigt ist und mit mindestens einem Rotormagneten, der auf dem Rotorkörper drehfest angeordnet ist.
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Als Rotormagnet können einzelne Stabmagnete im Rotorkörper angeordnet sein. Eine kompaktere Bauweise des Rotors wird jedoch erzielt, wenn der Rotormagnet ein Ringmagnet ist. Der Ringmagnet kann beispielsweise aus einem Magnetmaterial gesintert oder aus einem in Kunststoff eingebetteten Magnetmaterial direkt am Rotorkörper spritzgegossen sein.
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Der Ringmagnet ist daher fest mit dem Rotorkörper verbunden. In der Regel haben der Ringmagnet, der Rotorkörper und die Welle unterschiedliche thermische Längenausdehnungskoeffizienten α. Im Betrieb eines Elektromotors mit einem solchen Rotor kann es in verschiedenen Betriebszuständen zu Temperaturschwankungen oder Temperaturunterschieden zwischen den einzelnen Rotorkomponenten kommen. Diese führen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α beispielsweise zu Dehnungsspannungen im Ringmagnet. Diese Spannungen breiten sich über den ganzen Ring aus. Durch den Sinter- oder Spritzgussprozess ist der Ringmagnet nie vollständig homogen, so dass immer minimale Fehlerstellen im Material vorhanden sein können. Die Dehnungsspannungen können sich an solchen Fehlerstellen konzentrieren und zu einem Riss führen. Diese Risse breiten sich in im Wesentlichen radialer Richtung aus und führen im Schlimmsten Fall zum Auseinanderbrechen des gesamten Ringmagneten. Die meisten der im Sinter- oder Spritzgussprozess hergestellten Ringmagnete begünstigen diese Rissbildung, da sie Aufgrund ihres hohen Füllgrades an Magnetmaterial und ihres geringen Anteils an Bindemittel nur eine geringe Dehnung zulassen und nur eine geringe Zugfestigkeit aufweisen. Dementsprechend halten diese Magnete im Allgemeinen nur geringe Zugspannungen aus.
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Zu Beginn hat ein sehr feiner Riss (Haarriss) keinen nennenswerten Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften eines Ringmagneten. Breitet sich solch ein Riss jedoch aufgrund am Riss angreifender Spannungskräfte aus, so dass dies letztlich zu einer sichtbaren Formänderung des Ringmagneten führt, können sich die magnetische Flussdichteverteilung sowie die mechanischen Eigenschaften des Ringmagneten deutlich ändern. Dies kann zu einer deutlichen Reduzierung der Leistung des Motors führen. Desweiteren kann ein Riss auch zu einem Abplatzen von Magnetmaterial führen, wodurch Bauteile des Motors beschädigt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Rotor zu schaffen, bei dem keine Leistungseinbußen durch eventuell auftretende Risse auftreten können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
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Die zentrale Idee der Erfindung besteht darin, dass der Rotormagnet aus mehreren Ringmagnetsegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung auf dem Rotorkörper angeordnet sind und im Wesentlichen einen Ringmagneten bilden. Der sich durch die Montage mehrerer Magnetsegmente ergebende Ringmagnet weist eine Halbach-Magnetisierung mit mehreren Magnetpolen am Umfang auf. Diese Magnetisierung wird im Wesentlichen durch eine magnetische Vorausrichtung der Magnetsegmente vorgegeben. Nach der Montage der einzelnen Ringmagnetsegmente wird deren Magnetisierung in einer Magnetisiervorrichtung weiter verbessert. Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Rotormagneten entsprechen damit praktisch denen eines einteiligen Ringmagneten. Der wesentliche Aspekt einer Halbach-Magnetisierung ist dabei, dass das Magnetfeld auf einer Seite des magnetisierten Körpers verstärkt wird, während sie auf einer anderen Seite reduziert wird. Für einen Ringmagneten bedeutet dies, dass im Inneren kein oder nur ein reduziertes Magnetfeld (im Vergleich zu einem in radialer Richtung magnetisierten Ringmagneten) vorliegt, wogegen das Feld am Außenumfang verstärkt wird. Üblicherweise ergibt sich dann ein weitgehend sinusförmiger Verlauf der magnetischen Flussdichte am Außenumfang des Ringmagneten.
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Insbesondere wichtig ist es, dass zwischen den Ringmagnetsegmenten jeweils ein Spalt gebildet ist. Die Spalte zwischen den einzelnen Ringmagnetsegmenten sorgen dafür, dass sich die Ringmagnetsegmente bei Temperaturschwankungen dehnen können und somit weniger Gefahr von Dehnungsrissen besteht. Im einfachsten Fall befindet sich in den Spalten Luft. Alternativ können die Spalte mit einem elastischen Material, wie z. B. Silikon, gefüllt sein, wobei die einzelnen Ringmagnetsegmente dadurch nicht fest miteinander verbunden sein sollen. Im Vergleich zu den Magnetsegmenten soll das Füllmaterial ein kleines Elastizitätsmodul aufweisen, so dass Materialspannungen reduziert werden können. Das Füllmaterial kann dann auch ein Klebstoff, z. B. auf Silikonbasis, sein.
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Der Erfindung liegt nun die Idee zugrunde, den Ringmagneten so zu magnetisieren, dass mindestens einige der Polübergänge zwischen den Magnetpolen an den Spalten liegen.
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Damit der zusammengesetzte Ringmagnet eine mit einem einteiligen Ringmagneten vergleichbare Flussdichte erreicht, ist es notwendig, dass die Ringmagnetsegmente aus einem magnetisch anisotropem Magnetmaterial bestehen, das in eine magnetische Vorzugsrichtung ausgerichtet ist, die der Halbach-Magnetisierung des zusammengesetzten Ringmagneten entspricht. Dies wird durch Beaufschlagung des Magnetmaterials mit einem entsprechend geformten Magnetfeld während dem Spritzgussprozess erzielt.
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Die Spalte zwischen den Ringmagnetsegmenten wirken eigentlich wie Dehnungsrisse. Da beim erfindungsgemäßen Ringmagneten die Positionen der Spalte jedoch bekannt sind, wird der Ringmagnet daraufhin optimiert. Dadurch erreicht der erfindungsgemäße Ringmagnet eine zu einem einteiligen Ringmagneten vergleichbare magnetische Flussdichte. Dagegen können bei einem einteiligen Ringmagnet die Positionen der später auftretenden Spannungsrisse nicht vorherbestimmt werden.
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Vorzugsweise ist der zusammengesetzte Ringmagnet so magnetisiert, dass jedes Ringmagnetsegment genau einen Magnetpol aufweist. Dies ist nur möglich, wenn der Ringmagnet als ganzes magnetisiert wird und nicht die Ringmagnetsegmente einzeln. Dadurch ergibt sich, dass die Polübergänge immer zwischen zwei Ringmagnetsegmenten liegen. Im Idealfall liegen dann an allen Polübergängen gleiche Magnetfeldverteilungen vor, so dass der Verlauf der magnetischen Feldlinien im Ringmagneten eine n-fache Drehsymmetrie aufweist, wobei n die Anzahl der Magnetpole bezeichnet. Durch die Drehsymmetrie der Polübergänge wird insbesondere auch das Rastmoment eines Elektromotors mit dem erfindungsgemäßen Ringmagneten als Rotormagnet klein gehalten. Falls in einem Ringmagnetsegment dennoch ein Spannungsriss auftritt, befindet er sich zwangsläufig nie an einem Polübergang sondern immer dazwischen.
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In einer alternativen Ausführung weist jedes Ringmagnetsegment zwei Magnetpole auf, so dass insgesamt weniger Ringmagnetsegmente benötigt werden, wodurch der Herstellungsprozess unter Umständen vereinfacht werden kann. Allerdings wird dadurch auch das Rastmoment des eines erfindungsgemäßen Rotormagneten erhöht, da nun lediglich an manchen Polübergängen ein Spalt vorhanden ist und somit die Drehsymmetrie reduziert wird.
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Damit die magnetische Flussdichte nicht zu sehr beeinträchtigt wird, ist es zweckmäßig, wenn die Spaltbreite zwischen den Ringmagnetsegmenten zwischen 10 μm und 200 μm liegt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Breite aller Spalte im Wesentlichen gleich ist. Vorzugsweise beträgt die Spaltbreite weniger als 100 μm. Dabei ist es erstrebenswert, z. B. wenn ein aus Metall bestehender Rotorkörper von den Magnetsegmenten umgeben ist, wenn sich benachbarte Ringmagnetsegmente bei maximaler Temperaturausdehnung gerade berühren. Entsprechend des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten des Magnetmaterials und des Rotorkörpers kann somit für jeden Magneten eine optimale, initiale Spaltbreite bestimmt werden. Für einen Rotorkörper, der aus einem Kunststoff gefertigt wurde, kann die Spaltbreite mit steigender Temperatur auch kleiner werden. Dann wird eine größere, initiale Spaltbreite sinnvoll sein.
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Vorzugsweise weist der Rotor eine Hülse auf, die am Umfang um den Rotormagneten angeordnet ist. Dadurch wird beispielsweise verhindert, dass eventuell von den Ringsausschnittmagneten abplatzendes Magnetmaterial andere Teile des Motors beschädigen kann. Die Hülse kann aber auch die Stirnflächen des Rotors teilweise oder vollständig umfassen.
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Je nach Anwendung kann es zweckmäßig sein, wenn der Rotor mit einem Kunststoff umspritzt ist, um den Ringmagneten vor äußeren Einflüssen, wie Flüssigkeiten, zu schützen. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, die Teile des Rotors zu umspritzen, die nicht von der Hülse abgedeckt werden. Beispielsweise können dies Teile der Stirnflächen des Rotors sein.
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Insbesondere zweckmäßig ist es, wenn jedes Ringmagnetsegment wenigstens einen Mitnehmer aufweist, der mit einem komplementären Mitnehmer des Rotorkörpers zur Übertragung eines Drehmoments zusammenwirkt.
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Obwohl die magnetischen Eigenschaften des Rotorkörpers mit einem erfindungsgemäßen Ringmagneten möglichst unabhängig von den thermischen Längenausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteilen sein soll, kann es in manchen Ausführungsformen oder Anwendungsfällen sinnvoll sein, die jeweiligen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten aufeinander abzustimmen. Damit sich bei Temperaturschwankungen keine Spannungen aus dem Inneren des Rotors radial nach Außen ausbilden, kann es dann vorteilhaft sein, dass die thermischen Längenausdehnungskoeffizienten der Welle, des Rotorkörpers und der Ringmagnetsegmente in etwa gleich sind. Da eine absolute Gleichheit schwer zu erreichen ist, kann es zweckmäßig sein, wenn der thermische Längenausdehnungskoeffizient der Welle kleiner als der thermische Längenausdehnungskoeffizient α1 des Rotorkörpers und dieser kleiner als der thermische Längenausdehnungskoeffizient α2 des Ringmagneten ist.
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Insbesondere ist die Welle aus Stahl hergestellt, damit diese genug Stabilität besteht auch größere Drehmomente aufzunehmen. Der Rotorkörper kann ebenfalls aus einem Metall bestehen, wobei es egal ist, ob der Rotorkörper magnetisch oder unmagnetisch ist. Da der Ringmagnet eine Halbach-Magnetisierung aufweist, ist ein magnetischer Rückschluss nicht erforderlich. Der Rotorkörper kann daher beispielsweise aus Aluminium oder aus einem Kunststoff bestehen. Die Magnetsegmente sind aus magnetisch anisotropem, vorzugsweise kunststoffgebundenem, Magnetmaterial. Kunststoffgebundene Magnete werden beispielsweise durch das Einbetten von Magnetpulver aus Hartferrit oder Seltenen Erden in Kunststoffen hergestellt und im Spritzgussverfahren gefertigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Rotors mit acht Ringmagnetsegmenten,
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2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Rotors nach 1,
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3 einen Querschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung von vier einpoligen Ringmagnetsegmenten,
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4 den Feldlinienverlauf im Spritzgusswerkzeug der 2,
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5 einen Querschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung von zwei zweipoligen Ringmagnetsegmenten,
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6 den Feldlinienverlauf im Spritzgusswerkzeug der 4,
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7 ein erfindungsgemäßen Rotor dessen Ringmagnetsegmente jeweils zwei Magnetpole aufweisen,
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8 die magnetische Ausrichtung eines Magnetsegments aus dem Stand der Technik mit radial ausgerichteter Vorzugsrichtung,
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9 die magnetische Ausrichtung eines erfindungsgemäßen Magnetsegments aus dem Stand der Technik mit parallel ausgerichteter Vorzugsrichtung,
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10 die magnetische Ausrichtung eines erfindungsgemäßen Magnetsegments.
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Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor 1 mit einem Rotorkörper 2, der auf einer Welle 3 drehfest angeordnet ist. Der Rotor 1 weist acht Ringmagnetsegmente 4 auf, die jeweils auf dem Rotorkörper 3 angeordnet sind. Am Außenumfang um die Ringmagnetsegmente 4 herum ist eine Hülse 5 angeordnet, die in der 1 nur angedeutet gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen kann die Hülse 5 zusätzlich auch die Stirnflächen des Rotors 1 zumindest teilweise bedecken. Der gezeigte Rotor 1 ist Teil des Antriebsmotors einer Kraftstoffpumpe, bei der der Kraftstoff durch den Antriebsmotor hindurchströmt. Der Rotor 1 kann daher zusätzlich zum Schutz vor dem Kraftstoff an seinen Stirnseiten zumindest teilweise (insbesondere im Bereich der Welle) mit einem Kunststoff umspritzt werden. Wird der Rotor 1 für einen andere Anwendung verwendet, ist unter Umständen keine Kunststoffumspritzung notwendig.
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Zwischen den einzelnen Ringmagnetsegmenten 4 ist jeweils ein Spalt 7 gebildet, der für die Wirkung der Erfindung essentiell wichtig ist. Der Spalt 7 weist eine Spaltbreite auf, die vorzugsweise etwa 100 μm oder weniger beträgt.
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Der Rotorkörper 2 weist im Beispiel acht axial durchgehende Nuten 8 auf, die als Mitnehmer zur Übertragung von Drehmoment wirken. Jedes Ringmagnetsegment 4 weist einen Vorsprung 9 auf, der im Wesentlichen in eine der Nuten 8 eingreift. Zwischen Vorsprung 9 und Nut 8 kann beispielsweise eine Passung bestehen. Um eine noch festere Verbindung zu erreichen, kann die Passung zwischen den Nuten 8 und den Vorsprüngen 8 auch durch das Einbringen von Klebstoff verstärkt werden. Da der Rotor 1 im Ausführungsbeispiel jedoch eine umfassende Hülse 5 aufweist und zumindest teilweise mit Kunststoff umspritzt sein kann, ist dies für einen sicheren Sitz der Ringmagnetsegmente 4 nicht unbedingt erforderlich. Um eine Zentrierung der Ringmagnetsegmente 4 zu erzielen, kann die Nut 8 abgeschrägte Flanken aufweisen, damit der Vorsprung 9 beim Einsetzen automatisch ausgerichtet wird. Es kann jedoch auch beispielsweise eine einfache Spielpassung oder eine Schwalbenschwanzpassung vorliegen.
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Um einen sicheren Sitz eines Ringmagnetsegments 4 zu gewährleisten kann zusätzlich oder alternativ der Radius der Innenfläche RI des Ringmagnetsegments 4 kleiner sein als der Radius des Umfangs RU des Rotorkörpers 2. Dadurch soll ein kapillarer Klebespalt geschaffen und die maßhaltige Klebeverbindung verbessert werden, so dass das Ringmagnetsegment 4 immer sicher an zwei beabstandeten Stellen auf dem Umfang des Rotorkörpers 2 aufliegt. Ein Verkippen des Ringmagnetsegments 4 ist daher nicht möglich.
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Die Ringmagnetsegmente 4 bilden im Wesentlichen einen Ringmagneten 10, der auch als solcher magnetisiert wird. Entscheidend für die Erfindung sind dabei auch die magnetischen Eigenschaften der einzelnen Ringmagnetsegmente 4, bei denen die magnetisch anisotropen Magnetmaterialpartikel gemäß der späteren Halbach-Magnetisierung in eine magnetische Vorzugsrichtung vorausgerichtet sein müssen. Eine solche Vorausrichtung kann beispielsweise in einer Spritzgussvorrichtung erfolgen, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt ist.
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Zur Auslegung der Magnetsegmentabmessungen und damit auch der Spaltbreiten, kann das Verhältnis zwischen dem in der
2 gezeigten Eckmaß m am Innenumfang der Magnetsegmente
4 und der Sehnenlänge s am Außenumfang des Rotorkörpers
2 verwendet werden. Um einen Spalt zwischen allen am Umfang des Rotorkörpers
2 angeordneten Magnetsegmenten
4 sicherzustellen, muss gelten, dass das maximale Eckmaß m
max kleiner oder gleich der minimalen Sehnenlänge s
min ist. Unter Berücksichtigung der thermischen Längenausdehnung des Rotorkörpers α
1 sowie der thermischen Längenausdehnung der Magnetsegmente α
2 ergibt sich bei n Magentsegmenten
4 ein maximales Eckmaß m
max zu
wobei r
c den Radius des Rotorkörpers und t
u die untere Toleranz von r
c bezeichnen.
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In der in 3 gezeigten Spritzgussvorrichtung 11 können vier Ringmagnetsegmente 4 eines achtpoligen Ringmagneten 10 gleichzeitig spritzgegossen werden. Dazu ist in der kreisförmigen Spritzgusskammer 12 eine Einsatzform 13 angeordnet, in der die vier Formen 14 für die Ringmagnetsegmente 4 ausgespart sind. Die vier Formen 14 sind gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet, das heißt, ihre Mitten liegen jeweils um 90° verdreht in der kreisförmigen Einsatzform 13.
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Die Spritzgussvorrichtung 11 weist um die Spritzgusskammer 12 herum sechszehn Permanentmagnete 15 auf, deren Magnetfeld 16 (4) die Spritzgusskammer 12 durchsetzen. Dieses Magnetfeld 16 beaufschlagt während dem Spritzgussvorgang das Magnetmaterial in der Spritzgussschmelze mit dem Magnetfeld 16. Dadurch werden die magnetisch anisotropen Magnetpartikel im Magnetmaterial in eine magnetische Vorzugsrichtung gemäß dem äußeren Magnetfeld 16 ausgerichtet. Dieses äußere Magnetfeld 16 ist erfindungsgemäß so ausgerichtet, dass die magnetische Vorausrichtung der Ringmagnetsegmente 4 in exakt der Richtung erfolgt, in der später der aus diesen Ringmagnetsegmenten 4 zusammengesetzte Ringmagnet 10 magnetisiert wird. Dadurch wird eine maximale Remanenz und Feldstärke erzielt.
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Dazu sind im Beispiel die Permanentmagnete 15 in der Spritzgussvorrichtung 11 jeweils als Trapeze ausgebildet. Die Permanentmagnete 15 sind im Beispiel jeweils relativ zu den tangentialen Seiten in einem optimalen Winkel magnetisiert, wie durch die Pfeile 18 angedeutet. Die Polarität der Permanentmagnete wechselt sich jeweils ab. Die Einsatzform 13 ist in der Spritzgusskammer 12 so ausgerichtet, dass die Seitenbegrenzungen 19 der einzelnen Formen 14 für die Ringmagnetsegmente 4 jeweils exakt auf einer Verbindungslinie 20 zweier Trapezhälften 17 der Permanentmagnete 15 ausgerichtet ist.
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In 4 ist der Feldlinienverlauf der Magnetfelder 16 in dieser Anordnung gezeigt. In der Mitte der Außenfläche der Ringmagnetsegmente 4 stehen die Feldlinien 21 senkrecht. Die Magnetpartikel werden daher in dieser Vorzugsrichtung vorausgerichtet. Im fertigen Ringmagnet 10 wird später an dieser Stelle ein Nord- oder Südpol des Ringmagneten 10 liegen. An den Seitenflächen 22 stehen die Feldlinien 21 mehr oder weniger senkrecht zur Seitenfläche 22. Werden zwei solcher Ringmagnetsegmente 4 zusammengesetzt bildet sich an diesen Schnittstellen ein Polübergang zwischen den jeweils Mittig liegenden Magnetpolen 22, wenn die benachbarten Ringmagnetsegmente 4 entgegengesetzte Magnetpole 22 aufweisen. Aus dieser Anordnung wird klar, dass jedes Ringmagnetsegment 4 einen einzelnen Magnetpol darstellt und daher nicht einzeln fertig magnetisiert werden kann. Der Ringmagnet 10 kann nur in zusammengesetztem Zustand als ganzes in der durch dieses äußere Magnetfeld bestimmten Vorzugsrichtung magnetisiert werden.
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Dadurch ergibt sich aber auch, dass obwohl im erfindungsgemäßen Ringmagneten 10 Spalte 7 zwischen den Ringmagnetsegmenten 4 vorhanden sind, die magnetischen Eigenschaften des zusammengesetzten Ringmagneten 10 gleichwertig mit denen eines Ringmagneten sind, der nach dem gleichen Herstellungsverfahren gefertigt wurde.
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In 5 und 6 ist die gleiche Spritzgussvorrichtung 11 gezeigt. Die Einsatzform 113 in der Spritzgusskammer 12 weist hier jedoch nur zwei Formen 114 für größere Ringmagnetsegmente 104 auf, die später jeweils zwei Magnetpole 22 enthalten werden. Ein Beispiel für ein größeres, aus zwei Magnetpolen 22 bestehendes, Ringmagnetsegment 104 ist in 7 gezeigt. Der Vorteil besteht hierbei darin, dass für den Ringmagneten weniger Ringmagnetsegmente benötigt werden, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann. Durch die geringere Drehsymmetrie, im Vergleich zu einem Ringmagneten mit einem Magnetpol 22 pro Ringmagnetsegment, muss aber unter Umständen ein etwas größeres Rastmoment für einen Elektromotor mit einem erfindungsgemäßen Ringmagneten als Rotormagnet akzeptiert werden. Qualitativ betrachtet weisen aber beide der beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ringmagneten die gleichen Vorteile auf. Insbesondere ist die Wahrscheinlichkeit eines Spannungsrisses in beiden Fällen schon allein dadurch wesentlich geringer, weil die vorhandenen Spalte zwischen den Ringmagnetsegmenten 104 eine Ausdehnung der Ringmagnetsegmente 104 erlauben und somit extreme Spannungsspitzen nicht auftreten können.
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Die in den 8 und 9 als Draufsicht gezeigten Magnetsegmente 204, 304 nach dem Stand der Technik besitzen eine radial verlaufende (8), beziehungsweise eine parallel verlaufende (9) magnetische Vorzugsrichtung. Im Vergleich zu dem in der 10 gezeigt Magnetsegment 4 mit einer erfindungsgemäßen, Halbach-artigen, magnetischen Vorzugsrichtung sind nur geringe Feldstärken am Außenumfang des Magneten realisierbar. Es ist gut zu sehen, wie die in der 10 durch die Dreiecke 24 angedeutete magnetische Ausrichtung der Magnetpartikel 24 des Magnetsegments 4 in der Mitte des Segments ein im Wesentlichen radial nach außen gerichtetes Magnetfeld ergeben. Dagegen sind die Magnetpartikel 24 an den Rändern in Richtung des Umfangs eines aus den Magnetsegmenten zusammengebauten Ringmagneten ausgerichtet, so dass die Polübergänge in den Spalten zwischen zwei Segmenten 4 realisiert werden können und ein sinusförmiger Verlauf der Magnetfeldstärke am Außenumfang des Ringmagneten einstellbar ist.
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Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotors ist beispielhaft das nachfolgende Verfahren beschrieben. Der so hergestellte Rotor ist zur Verwendung in einer Pumpe (z. B. einer Kraftstoffpumpe) geeignet, in der er innerhalb des gepumpten Mediums (z. B. Kraftstoff) betrieben wird.
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Zunächst werden die Ringmagnetsegmente in einem der oben gezeigten Spritzgussvorrichtungen spritzgegossen. Dabei wird das magnetisch anisotrope Magnetmaterial im äußeren Magnetfeld der Spritzgussvorrichtung in eine magnetische Vorzugsrichtung vorausgerichtet. Zur Besseren Handhabung der Ringmagnetsegmente können diese Anschließend vollständig entmagnetisiert werden. Danach werden die Ringmagnetsegmente auf dem Rotorkörper platziert und mit einer Hülse umschlossen. Diese Anordnung kann dann mit einem weiteren Spritzgussprozess vollständig mit einem Kunststoff umspritzt werden, der den Rotor vor dem Kraftstoff schützt. Der Rotor wird dann in einer Magnetisiervorrichtung magnetisiert, als ob ein herkömmlicher einteiliger Ringmagnet vorhanden wäre. Dabei ist die Ausrichtung der Magnetpole 22 gemäß der magnetischen Vorzugsrichtung entscheidend. Aus diesem Grund weist die Welle beispielsweise eine Abflachung 23 auf, an der der Rotor 1 ausgerichtet werden kann.
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Die gezeigten Ausführungen sind nur Anwendungsbeispiele für die Erfindung. So ist es beispielsweise ohne große Änderung möglich, die Polanzahl zu variieren. Die Erfindung ist daher in keiner Weise auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele oder das beschriebene Verfahren beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Rotorkörper
- 3
- Welle
- 4, 104
- Ringmagnetsegment
- 204, 304
- Ringmagnetsegment nach dem Stand der Technik
- 5
- Hülse
- 7
- Spalt
- 8
- Nut
- 9
- Vorsprung
- 10
- Ringmagnet
- 11
- Spritzgussvorrichtung
- 12
- Spritzgusskammer
- 13, 113
- Einsatzform
- 14, 114
- Form
- 15
- Permanentmagnet
- 16
- Magnetfeld
- 17
- Trapezhälfte
- 18
- Pfeil Magnetisierung
- 19
- Seitenbegrenzung
- 20
- Verbindungslinie Trapezhälften
- 21
- Feldlinien
- 22
- Magnetpol
- 23
- Abflachung
- 24
- Magnetische Ausrichtung