DE202005005936U1

DE202005005936U1 - Rotor arrangement for electrical machine, especially brushless d.c. motor, has shaft coaxially attached to magnet support, attachment arrangements that fix support to shaft with air gap between support and shaft

Info

Publication number: DE202005005936U1
Application number: DE200520005936
Authority: DE
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2015-04-14

Abstract

The arrangement (10) has a magnet support (14) of essentially cylindrical form with an inner opening and pockets extending from the inner opening towards the periphery of the magnet support, closed at the periphery and opening into the inner opening with permanent magnets in the pockets. A shaft (16) is coaxially attached to the magnet support and attachment arrangements fix the support on the shaft so that an air gap is formed between the magnet support and the shaft, whereby the attachment arrangement has at least one drive ring (18) for engagement with an end of the support and with cams that engage the pockets.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen anderen Permanentmagnetmotor, mit einem Magnetträger, der eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer inneren Öffnung hat, wobei in dem Magnetträger Taschen zur Aufnahme von Permanentmagneten ausgebildet sind, die sich vom Außenumfang des Magnetträgers in Richtung der inneren Öffnung erstrecken und an der inneren Öffnung münden. Der Magnetträger ist koaxial auf die Welle aufgebracht.The The invention relates to a rotor assembly for an electric machine, especially for a brushless one DC motor or other permanent magnet motor, with a Magnetic media, which has a substantially cylindrical shape with an inner opening, wherein in the magnetic carrier Bags are formed for receiving permanent magnets, the from the outer circumference of the magnetic carrier towards the inner opening extend and at the inner opening lead. The magnet carrier is coaxially applied to the shaft.

Allgemeiner betrifft die Erfindung das Gebiet der elektrischen Maschinen, die als Innenläufer konfiguriert sind. Innenläufermotoren umfassen eine Rotoranordnung, welche auf einer Welle montiert ist, sowie eine Statoranordnung mit einem Statorkörper, der z.B. aus genuteten Metallblechen aufgebaut ist, welche Wicklungen tragen. Die Rotoranordnung ist in die Statoranordnung koaxial eingefügt.general The invention relates to the field of electrical machines which as an internal rotor are configured. Internal rotor motors comprise a rotor assembly mounted on a shaft, and a stator assembly having a stator body, e.g. from grooved Metal sheets is constructed, which carry windings. The rotor arrangement is inserted coaxially in the stator assembly.

Rotoren mit eingebetteten Magneten sind im Stand der Technik bekannt.rotors with embedded magnets are known in the art.

Eine mehrpolige Rotorkonfiguration mit sich radial speichenartig erstreckenden, eingebetteten Magneten ist z.B. gezeigt in "Design of Brushless Permanent-Magnet Motors", J.R. Hendershot Jr. und TJE Miller, Magna Physics Publishing and Clarendon Press, Oxford, 1994. Wie in dieser Veröffentlichung gezeigt, ist es bekannt, einen Rotorkörper mit eingebetteten, sich radial erstreckenden Magneten herzustellen, die durch einen Ring oder ein Rohr geschützt werden, welches den Rotorkörper umgibt. Der Rotorkörper, in den die Magnete eingebettet sind, dient als Rückschluß.A multi-pole rotor configuration with radially spoke-like extending, embedded magnet is e.g. Shown in "Design of Brushless Permanent Magnet Motors ", J.R. Hendershot Jr. and TJE Miller, Magna Physics Publishing and Clarendon Press, Oxford, 1994. As shown in this publication, it is known a rotor body with embedded, radially extending magnets, which are protected by a ring or pipe surrounding the rotor body. The rotor body, in which the magnets are embedded, serves as a conclusion.

Eine übliche Form von Rotoren mit eingebetteten Magneten ist auch in EP 0 691 727 A1 gezeigt. Diese Veröffentlichung zeigt mehrere Permanentmagnete, die in Taschen eingefügt sind, welche in dem Rotorkörper ausgebildet sind, um die Permanentmagnete von außen in den Rotorkörper einzuschieben. An ihren radial innen liegenden Enden sind die Permanentmagnete von dem Material des Rotorkerns umschlossen, während die Taschen am Außenumfang des Rotorkörpers offen sind.A common form of rotors with embedded magnets is also available in EP 0 691 727 A1 shown. This publication shows a plurality of permanent magnets inserted in pockets formed in the rotor body for inserting the permanent magnets from outside into the rotor body. At their radially inner ends, the permanent magnets are enclosed by the material of the rotor core, while the pockets are open on the outer circumference of the rotor body.

Rotoren mit eingebetteten Permanentmagneten haben grundsätzlich den Vorteil, daß die Magnete vollständig eingekapselt werden können, so daß der Rotor auch mit aggressiven Medien in Kontakt kommen kann, ohne daß das Magnetmaterial eines besonderen Oberflächenschutzes zur Vermeidung von z.B. Korrosion bedarf. Die beschriebene Rotorbauweise hat jedoch den Nachteil, daß ein Streufluß durch den Rotorkern in der Nähe der Welle erzeugt wird, bzw. daß der Streufluß sich im Falle einer weichmagnetischen Welle in die Welle hinein erstreckt.rotors embedded permanent magnets have the fundamental advantage that the magnets Completely can be encapsulated, so that the Rotor can also come into contact with aggressive media, without the magnetic material a special surface protection to avoid e.g. Corrosion is needed. The described rotor design However, has the disadvantage that a Leakage flux through the rotor core nearby the wave is generated, or that the Leakage flux itself extends in the case of a soft magnetic wave into the shaft.

Um zu vermeiden, daß ein derartiger Streufluß entsteht, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, auf die Welle eine Hülse aus magnetisch nicht oder nur schlecht leitfähigem Material aufzubringen, an der dann die Flußleitstücke des Rotorkerns befestigt werden, zwischen denen wiederum die Permanentmagnete eingebettet sind. Eine solche Bauweise ist beispielsweise in EP 0 641 059 A1 ; EP 0 803 962 A1 ; und DE 101 00 718 A1 gezeigt. Die EP 0 641 059 schlägt ferner vor, eine Welle aus einem nicht-magnetischen Material zu verwenden. Der in diesen Schriften vorgeschlagene Aufbau ist zwar bezüglich des magnetischen Kreises und der Verteilung der Flußdichte im Rotorkörper besser als der zuvor beschriebene Stand der Technik, er ist jedoch aufwendig in der Herstellung und erfordert die Verwendung von nichtmagnetischen Wellen oder Hülsen. Aufgrund der vielen Einzelteile können sich Probleme im mechanischen Aufbau, wie eine Addition von Toleranzen, ergeben.In order to avoid that such leakage flux is formed, it has been proposed in the prior art to apply to the shaft a sleeve of magnetically non-conductive or poorly conductive material to which then the Flußleitstücke the rotor core are fixed, between which in turn the permanent magnets are embedded. Such a construction is for example in EP 0 641 059 A1 ; EP 0 803 962 A1 ; and DE 101 00 718 A1 shown. The EP 0 641 059 also proposes to use a shaft of a non-magnetic material. Although the structure proposed in these documents is better in terms of the magnetic circuit and the distribution of the flux density in the rotor body than the prior art described above, it is expensive to manufacture and requires the use of non-magnetic waves or sleeves. Due to the many individual parts, problems in the mechanical structure, such as an addition of tolerances can result.

Die EP 0 803 962 A1 zeigt einen Aufbau, bei dem die Taschen zum Aufnehmen der Permanentmagneten an ihren Außenumfang eine Brücke aufweisen, um die Permanentmagnete nach außen hin vollständig zu schützen.The EP 0 803 962 A1 shows a structure in which the pockets for receiving the permanent magnets at its outer periphery have a bridge to protect the permanent magnets to the outside completely.

Die WO 00/57537 beschreibt einen mehrpoligen Permanentmagnet-Rotor für einen Elektromotor mit eingebetteten Magneten, die so angeordnet sind, daß sich eine Flußkonzentration ergibt. Die Permanentmagnete sind als flache Kuben ausgebildet, die speichenartig, radial zur Rotorachse in Ausnehmungen angeordnet sind, welche zwischen Flußleitstücken angeordnet sind, die an der Welle befestigt sind. Für die Montage der Magnete und der Flußleitstücke werden jene als benachbarte Halb-Stücke für jeweils einen Pol ausgebildet, und Permanentmagnete und Flußleitstücke werden über eine Hülse an der Welle angebracht.The WO 00/57537 describes a multi-pole permanent magnet rotor for a Electric motor with embedded magnets, which are arranged so that a flux concentration results. The permanent magnets are designed as flat cubes, the spoke-like, arranged radially to the rotor axis in recesses are, which are arranged between Flußleitstücken are attached to the shaft. For the assembly of magnets and become the flux guides those as neighboring half-pieces for one each Pol formed, and permanent magnets and flux guides are attached via a sleeve on the shaft.

Weitere Patent-Veröffentlichungen, die Rotoren mit eingebetteten Magneten betreffen, sind z.B. GB 1,177,247 ; EP 0 955 714 A2 ; und U.S. 2002/0067096 A1.Other patent publications concerning rotors with embedded magnets are, for example GB 1,177,247 ; EP 0 955 714 A2 ; and US 2002/0067096 A1.

Die bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Rotoranordnung ist in einem bürstenlosen Gleichstrommotor oder einem anderen Permanentmagnet-Synchronmotor. Solche Motoren können in einer großen Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, wie Spindelmotoren für Plattenlaufwerke, motorisch unterstützte Systeme in Kraftfahrzeugen, z.B. Lenk- und Bremssysteme oder Elektrowerkzeuge.The preferred application of the rotor assembly according to the invention is in one brushless DC motor or another permanent magnet synchronous motor. Such engines can in a big one Variety of applications are used, such as spindle motors for disk drives, motorized supported Systems in motor vehicles, e.g. Steering and braking systems or power tools.

Mit der radialen Anordnung der in den Rotorkern eingebetteten Permanentmagnete ergibt sich das Problem eines Streuflußes im Bereich der Welle, auf welcher der Rotor sitzt. Die Welle ist üblicherweise aus Stahl und wirkt als ein zusätzlicher Rückschluß für den Magnetfluß durch den Rotorkern. Dadurch entstehen erhebliche magnetische Streuverluste. Diesem Problem kann dadurch begegnet werden, daß auf die Welle eine Hülse aus einem nicht oder nur schwach magnetisch leitfähigem Material aufgebracht wird, an der die Flußleitstücke des Rotorkerns befestigt werden, zwischen denen wiederum die Permanentmagnete eingebettet sind. Diese Bauweise ist relativ aufwendig und erfordert zusätzliche Einzelteile.With the radial arrangement of the rotor core embedded permanent magnets results in the problem of stray flux in the region of the shaft on which the rotor sits. The shaft is usually made of steel and acts as an additional inference for the magnetic flux through the rotor core. This results in significant magnetic leakage. This problem can be counteracted by applying to the shaft a sleeve of a material which is not magnetically or only weakly magnetically conductive and to which the flux-conducting pieces of the rotor core are fastened, between which in turn the permanent magnets are embedded. This construction is relatively expensive and requires additional items.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotoranordnung für einen Elektromotor anzugeben, der eingebettete Magnete aufweist, einfach herzustellen ist und gleichwohl die oben beschriebenen Probleme der Erzeugung von Streuflüssen im Bereich der Motorwelle vermeidet.Of the Invention is based on the object, a rotor assembly for a To provide electric motor having embedded magnets, simple and yet the problems described above the generation of stray fluxes avoids in the area of the motor shaft.

Diese Aufgabe wird durch eine Rotoranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a rotor assembly having the features of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Rotoranordnung weist einen Magnetträger auf, der eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer inneren Öffnung hat, wobei in dem Magnetträger Taschen ausgebildet sind, die sich von der inneren Öffnung in Richtung des Außenumfangs des Magnetträgers erstrecken, am Außenumfang des Magnetträgers geschlossen sind und an der in neren Öffnung münden. Der Magnetträger ist vorzugsweise aus einem weichmagnetichen Material hergestellt und bildet einen Rückschluß für die Magneten. In die Taschen des Magnetträgers sind Permanentmagnete eingefügt, und der Magnetträger ist koaxial auf eine Welle aufgebracht. Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zum Fixieren des Magnetträgers auf der Welle derart vorgesehen, daß zwischen dem Magnetträger und der Welle ein Luftspalt gebildet ist.The has inventive rotor assembly a magnetic carrier having a substantially cylindrical shape with an inner opening, being in the magnetic carrier Bags are formed extending from the inner opening in Direction of the outer circumference of the magnetic carrier extend, on the outer circumference of the magnetic carrier closed and open at the inner opening. The magnet carrier is preferably made of a weichmagnetichen material and forms a conclusion for the magnets. Into the pockets of the magnet carrier permanent magnets are inserted, and the magnet carrier is coaxially applied to a shaft. Further according to the invention Means for fixing the magnet carrier provided on the shaft such that between the magnetic carrier and the shaft is formed an air gap.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine vorzusehen, die eingebettete Permanentmagnete aufweist und mit einer geringen Anzahl einzelner Bauteile realisierbar ist. Zum Aufbau der Rotoranordnung sind lediglich der Magnetträger, die Permanentmagnete und die Welle sowie Mittel zum Befestigen des Magnetträgers auf der Welle notwendig. Der Magnetträger kann aus üblichem weichmagnetischen Material bestehen und die Welle kann ebenfalls aus magnetischem Material bestehen, weil Streuflüsse zwischen den Permanentmagneten und der Welle sowie magnetische Kurzschlüsse dadurch verhindert werden, daß zwischen dem Magnetträger und der Welle ein Luftspalt gebildet ist. Durch die innen offene Bauweise des Magnetträgers ergibt sich bei einer gegebenen Länge der Rotoranordnung eine Maximierung des Magnetvolumens, weil kein Raum für einen Innenring des Magnetträgers oder eine nicht-magnetische Hülse vorgesehen werden muß. Zur Maximierung des Magnetvolumens erstrecken sich die Permanentmagnete in den Taschen vorzugsweise bis zu der inneren Öffnung des Magnetträgers, wo sie an den Luftspalt angrenzen. An seinem Außenumfang ist der Magnetträger jedoch geschlossen, um so die Permanentmagnete gegenüber dem Stator abzuschließen und dadurch zu schützen. Die außen geschlossene Bauweise hat auch den Vorteil, daß der Magnetträger als ein einteiliges Bauteil hergestellt werden kann.By the inventive arrangement Is it possible, a rotor assembly for to provide an electrical machine, the embedded permanent magnets has and can be realized with a small number of individual components is. For the construction of the rotor assembly are only the magnetic carrier, the permanent magnets and the shaft and means for securing the magnetic carrier the wave necessary. The magnetic carrier can be made of ordinary Soft magnetic material and the shaft can also Made of magnetic material, because leakage flux between the permanent magnets and the wave as well as magnetic short circuits are thereby prevented that between the magnet carrier and the shaft is formed an air gap. Due to the internal open construction of the magnetic carrier results in maximizing for a given length of the rotor assembly of the magnet volume, because no space for an inner ring of the magnet carrier or a non-magnetic sleeve must be provided. to Maximizing the magnet volume, the permanent magnets extend in the pockets preferably up to the inner opening of the magnetic carrier, where they adjoin the air gap. However, on its outer periphery is the magnetic carrier closed, so as to complete the permanent magnets against the stator and thereby protect. The outside Closed design also has the advantage that the magnetic carrier as a one-piece component can be produced.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die Befestigungsmittel zwei Mitnehmerringe, welche an den beiden Stirnenden des Magnetträgers mit diesem in Eingriff sind. Hierzu können die Mitnehmerringe beispielsweise Nocken aufweisen, welche in die Taschen des Magnetträgers eingreifen. Die Mitnehmerringe dienen zur Zentrierung und Drehmoment übertragung des Rotors auf die Motorwelle. Die Mitnehmerringe können auf die Welle beispielsweise aufgepreßt werden und so ausgestaltet sein, daß sie einen Abstandsring zwischen dem Magnetträger und der Welle umfassen und so den Luftspalt definieren. Die Mitnehmerringe fixieren den Magnetträger so, daß er die Welle nicht direkt berührt, um einen magnetischen Kurzschluß zwischen diesem und der Welle zu verhindern. Alternativ könnten zusätzliche Abstandsringe zwischen die Welle und den Magnetträger eingebracht werden. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Welle aus einem ferromagnetischen Material herzustellen und gleichwohl einen magnetischen Kurzschluß und Streuflüsse zwischen den Permanentmagneten und der Welle zu verhindern.In a preferred embodiment invention, the fastening means comprise two driver rings, which at the two ends of the magnetic carrier with this engaged are. For this purpose, the Driving rings, for example cam have, which in the pockets of the magnetic carrier intervention. The Mitnehmerringe serve for centering and torque transmission of the rotor on the motor shaft. The driving rings can open For example, the shaft can be pressed on and configured in this way be that she comprise a spacer ring between the magnet carrier and the shaft and define the air gap. The carrier rings fix the magnetic carrier so, that he not touching the wave directly, around a magnetic short between this and prevent the wave. Alternatively, additional spacer rings could be used the shaft and the magnet carrier be introduced. By this measure, it is possible to Shaft made of a ferromagnetic material and nevertheless a magnetic short circuit and leakage flux between the permanent magnets and the shaft.

In der bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Welle im Bereich des Luftspaltes eine Verringerung ihres Durchmessers auf, wobei diese Durchmesserverringerung durch einen Einstich in der Welle gebildet werden kann. Diese Maßnahme ermöglicht eine Vergrößerung des Luftspaltes zwischen der Welle und dem Magnetträger im Vergleich zu einer Welle mit einem konstanten Durchmesser. Dadurch kann ein großer Luftspalt erreicht werden, ohne daß das Magnetvolumen verringert werden muß.In the preferred embodiment According to the invention, the shaft has a reduction in the area of the air gap of their diameter, said diameter reduction by a puncture in the shaft can be formed. This measure allows a Magnification of the Air gap between the shaft and the magnetic carrier compared to a shaft with a constant diameter. This can cause a large air gap be achieved without that Magnetic volume must be reduced.

Der Einstrich erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Permanentmagnete zwischen den Mitnehmerringen. Für die Drehmomentübertragung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Mitnehmerringe außerhalb der Durchmesserverringerung auf die Welle aufgebracht sind.Of the One coat extends essentially over the entire length of the Permanent magnets between the driver rings. For torque transmission However, it is advantageous if the drive rings outside the diameter reduction are applied to the shaft.

In der bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Welle aus einem ferromagnetischen Material, der Magnetträger besteht aus einem weichmagnetischen Material, und die Befestigungsmittel bestehen aus einem nicht- oder schwach-magnetischen Material.In the preferred embodiment of the invention, the shaft is made of a ferromagnetic material, the magnetic carrier consists of a soft magnetic material, and the fastening means are made of a non-magnetic or weak-magnetic material.

Um die Permanentmagnete gegen Herausfallen aus den Taschen zu sichern, kann eine Hülse aus einem nicht-magnetischen Material in die innere Öffnung des Magnetträgers eingefügt werden, die an den Mündungen der Taschen anliegt. Es ist auch möglich, die Permanentma gnete durch Vorsprünge an den Mündungen der Taschen zu sichern und/oder die Permanentmagnete in den Taschen durch Klebung zu fixieren.Around to secure the permanent magnets from falling out of the pockets, can make a sleeve out a non-magnetic material is inserted into the inner opening of the magnetic carrier, the at the mouths the pockets rests. It is also possible, the permanentma gnete through protrusions the mouths to secure the pockets and / or the permanent magnets in the pockets fix by gluing.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:The Invention is in the following with reference to a preferred embodiment with Closer to the drawings explained. In the figures show:

1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der eine Rotoranordnung gemäß der Erfindung enthält; 1 a perspective, partially broken view of a brushless DC motor, which includes a rotor assembly according to the invention;

2a eine perspektivische Darstellung der Rotoranordnung gemäß einer Ausführung der Erfindung; 2a a perspective view of the rotor assembly according to an embodiment of the invention;

2b eine auseinandergezogene Darstellung der Rotoranordnung der 2a; 2 B an exploded view of the rotor assembly of 2a ;

2c eine Längsschnittdarstellung durch die Rotoranordnung der 2a; und 2c a longitudinal sectional view through the rotor assembly of 2a ; and

2d eine Querschnittdarstellung durch die Rotoranordnung der 2a. 2d a cross-sectional view through the rotor assembly of 2a ,

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors, in dem die erfindungsgemäße Rotoranordnung verwendet ist. In 1 ist die Rotoranordnung allgemein mit 10 bezeichnet, und eine die Rotoranordnung umgebende Statoranordnung ist allgemein mit 12 bezeichnet. Die Rotoranordnung 10 umfaßt einen Magnetträger 14 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einer inneren Öffnung, der auf eine Welle 16 aufgebracht ist. In 1 ist im wesentlichen nur die Außenseite des Magnetträgers 14 zu sehen. Er ist über zwei Mitnehmerringe 18 auf der Welle 16 zentriert und fixiert. Die Mitnehmerringe 18 dienen auch zur Drehmomentübertragung von dem Rotor auf die Welle. Wie in 1 zu erkennen, weisen die Mitnehmerringe Nocken 20 auf, die mit dem Magnetträger 14 in Eingriff sind. Weitere Einzelheiten der Rotoranordnung 10 werden mit Bezug auf die 2a bis 2c deutlicher werden. 1 shows a perspective view of a brushless DC motor, in which the rotor assembly according to the invention is used. In 1 is the rotor assembly generally with 10 designated, and surrounding the rotor assembly stator assembly is generally with 12 designated. The rotor arrangement 10 includes a magnetic carrier 14 with a substantially cylindrical shape and an inner opening which is on a shaft 16 is applied. In 1 is essentially only the outside of the magnet carrier 14 to see. He is about two driving rings 18 on the wave 16 centered and fixed. The driving rings 18 also serve to transmit torque from the rotor to the shaft. As in 1 to recognize, the drive rings cam 20 on that with the magnet carrier 14 are engaged. Further details of the rotor assembly 10 be with reference to the 2a to 2c become clearer.

Die Statoranordnung umfaßt einen an sich bekannten Statorkörper 22, auf den Wicklungen 24 aufgebracht sind. Zwischen dem Statorkörper 22 und dem Magnetträger 14 ist ein Arbeitsluftspalt gebildet.The stator assembly comprises a stator body known per se 22 , on the windings 24 are applied. Between the stator body 22 and the magnetic carrier 14 is formed a working air gap.

Die Rotoranordnung 10 und die Statoranordnung 12 sind in ein Motorgehäuse 26 eingefügt, das an seinen beiden Stirnenden durch Flansche 28, 30 verschlossen ist. In die Flansche 28, 30 sind Lager 32 bzw. 34 zum drehbaren Lagern der Welle 16 integriert.The rotor arrangement 10 and the stator assembly 12 are in a motor housing 26 inserted, at its two front ends by flanges 28 . 30 is closed. Into the flanges 28 . 30 are bearings 32 respectively. 34 for rotatably supporting the shaft 16 integrated.

In der bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Welle 16 aus ferromagnetischem Material und der Magnetträger 14 aus weichmagnetischem Material. Die Mitnehmerringe 18 sind aus einem nicht- oder schwach-magnetischem Material hergestellt. Der Magnetträger 18 ist ein an seinem Außenumfang geschlossenes zylindrisches Bauteil, das in seinem Inneren Taschen zum Einfügen von Permanentmagneten aufweist, wie im folgenden mit weiteren Einzelheiten in bezug auf die 2a bis 2c beschrieben ist.In the preferred embodiment of the invention, the shaft exists 16 made of ferromagnetic material and the magnetic carrier 14 made of soft magnetic material. The driving rings 18 are made of a non-magnetic or low-magnetic material. The magnet carrier 18 is a closed on its outer circumference cylindrical member having in its interior pockets for inserting permanent magnets, as in the following with further details with respect to the 2a to 2c is described.

2a und 2b zeigen perspektivische Darstellungen der Rotoranordnung in zusammengesetztem Zustand und in auseinandergezogener Darstellung. 2c zeigt eine Längsschnittdarstellung durch die Rotoranordnung entlang der Linie A-A in 2d; und 2d zeigt eine Querschnittsdarstellung durch die Rotoranordnung entlang der Linie B-B in 2c. 2a and 2 B show perspective views of the rotor assembly in the assembled state and in exploded view. 2c shows a longitudinal sectional view through the rotor assembly along the line AA in 2d ; and 2d shows a cross-sectional view through the rotor assembly along the line BB in 2c ,

Der Magnetträger 14 der erfindungsgemäßen Rotoranordnung wird durch ein zylindrisches Bauteil gebildet, das an seiner Außenseite geschlossen ist und eine innere Öffnung aufweist. Taschen 36 sind in dem Magnetträger 14 so ausgebildet, daß sie sich von der inneren Öffnung in Richtung des Außenumfangs des Magnetträgers 14 radial erstrecken, wobei diese Taschen an der Außenseite des Magnetträgers 14 geschlossen sind und in der inneren Öffnung münden. In jede der Taschen ist ein Permanentmagnet 38 eingefügt. Zwischen den Taschen befinden sich Flußleitstücke 40 aus weichmagnetischem Material, die über den Außenumfang des Magnetträgers zusammenhängen. Der Magnetträger 14 kann beispielsweise aus einem lami nierten Stapel weichmagnetischer Bleche aufgebaut werden, wie es auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung üblich ist.The magnet carrier 14 the rotor assembly according to the invention is formed by a cylindrical member which is closed on its outer side and having an inner opening. Bags 36 are in the magnet carrier 14 formed so as to extend from the inner opening toward the outer periphery of the magnet carrier 14 extend radially, these pockets on the outside of the magnet carrier 14 are closed and open in the inner opening. In each of the pockets is a permanent magnet 38 inserted. Between the pockets are Flußleitstücke 40 made of soft magnetic material, which are connected over the outer circumference of the magnet carrier. The magnet carrier 14 For example, it may be constructed from a laminated stack of soft magnetic sheets, as is conventional in the art.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rotoranordnung wird zunächst der Magnetträger 14 mit den Taschen 36 gefertigt, anschließend werden die Permanentmagnete 38, wie in 2b gezeigt, in axialer Richtung in die Taschen 36 eingeschoben. Sie können in ihrer Position durch Kleben oder andere Fixiermittel oder Montagehilfen befestigt werden. In 2b ist eine Hülse 42 dargestellt, die in die innere Öffnung des Magnetträgers 14 eingeschoben wird und an den Mündungen der Taschen 36 anliegt, um die Permanentmagnete 38 in ihrer Lage zu fixieren. Diese Hülse 42 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt werden. Sie hat keinen Einfluß auf die magnetischen Flüsse im Bereich der inneren Öffnung des Magnetträgers. Es ist auch möglich, die Permanentmagnete 38 durch andere Mittel in den Taschen zu fixieren, beispielsweise durch Vorsehen von nasenartigen Vorsprüngen an den radial innen liegenden Mündungen der Taschen oder ähnliches.In the manufacture of the rotor assembly according to the invention, first the magnetic carrier 14 with the bags 36 manufactured, then the permanent magnets 38 , as in 2 B shown in the axial direction in the pockets 36 inserted. They can be fixed in position by gluing or other fixatives or mounting aids. In 2 B is a sleeve 42 shown in the inner opening of the magnet carrier 14 is inserted and at the mouths of the pockets 36 is applied to the permanent magnets 38 in their position to fix. This sleeve 42 can be made of plastic, for example. It has no influence on the magnetic fluxes in the area of the inner opening of the magnetic carrier. It is also possible to use the permanent magnets 38 by fixing other means in the pockets, for example by providing nose-like projections on the radially inner mouths of the pockets or the like.

Wenn die Permanentmagnete 38 in dem Magnetträger 14 fixiert sind, wird dieser auf die Welle 16 aufgeschoben und auf der Welle 16 über die Mitnehmerringe 18 positioniert und fixiert. Die Mitnehmerringe können auf die Welle 16 aufgepreßt werden und weisen Nocken 20 auf, welche stirnseitig in die Tasche 36 eingreifen und so eine effektive Drehmomentübertragung zwischen dem Rotorkörper und der Welle 16 gewährleisten.When the permanent magnets 38 in the magnetic carrier 14 fixed, this is on the shaft 16 deferred and on the shaft 16 over the driving rings 18 positioned and fixed. The drive rings can be on the shaft 16 be pressed and have cams 20 on which end in the bag 36 engage and so an effective torque transmission between the rotor body and the shaft 16 guarantee.

Wie am besten aus den 2b und 2c zu erkennen ist, weist die Welle 16 in dem Bereich, in dem die Permanentmagnete 38 zu liegen kommen, einen Einstich 44 auf, der eine Verringerung des Außendurchmessers der Welle in diesem Bereich erzeugt. Die Mitnehmerringe 18 liegen über einen Kragen 46 an der Welle 16 in einem Bereich außerhalb der durch den Einstich 44 gebildeten Durchmesserverringerung an. Wie am besten in 2c zu erkennen ist, ist zwischen dem Magnetträger 14 und der Welle 16 ein Luftspalt gebildet. Die Breite des Luftspaltes ergibt sich einerseits durch die Wandstärke des Kragens 46 der Mitnehmerringe 18, welcher zwischen der Welle 16 und dem Magnetträger 14 zu liegen kommt, und andererseits durch die Tiefe des Einstiches 44. Durch diesen Luftspalt wird der magnetische Streufluß über die Welle deutlich vermindert.How best of the 2 B and 2c it can be seen, the shaft points 16 in the area where the permanent magnets 38 to come to rest, a puncture 44 on, which produces a reduction in the outer diameter of the shaft in this area. The driving rings 18 lie over a collar 46 on the shaft 16 in an area outside of the puncture 44 formed diameter reduction. How best in 2c It can be seen is between the magnet carrier 14 and the wave 16 formed an air gap. The width of the air gap results on the one hand by the wall thickness of the collar 46 the driver rings 18 which is between the shaft 16 and the magnetic carrier 14 comes to rest, and on the other hand by the depth of the puncture 44 , Through this air gap, the magnetic flux leakage through the shaft is significantly reduced.

Mit der erfindungsgemäßen Rotoranordnung ist es möglich, das Magnetvolumen innerhalb des Magnetträgers bei gegebener Rotorlänge zu maximieren, indem der Magnetträger innen vollständig offen bleibt und zur eingebrachten Welle einen möglichst großen Luftspalt einhält. Um den Luftspalt zwischen den Permanentmagneten und der Welle, die vorzugsweise aus ferromagnetischem Material besteht, so groß wie möglich zu machen, kann ein Einstich in die Welle eingebracht sein. Die Zentrierung und Drehmomentübertragung zwischen dem Rotor und der Welle erfolgt über die zwei stirnseitig angebrachten Mitnehmerringe, die vorzugsweise aus magnetisch schlecht leitendem Material bestehen. Die Mitnehmerringe weisen Nocken auf, welche in die für die Permanentmagnete vorgesehenen Taschen des Magnetträgers eingreifen. Die Nocken können beispielsweise durch Preß-Verformung der Mitnehmerringe ausgebildet werden.With the rotor assembly according to the invention it is possible to maximize the magnetic volume within the magnet carrier for a given rotor length, by the magnet carrier inside completely remains open and adheres to the introduced wave as large as possible air gap. To the Air gap between the permanent magnets and the shaft, which preferably made of ferromagnetic material to make as large as possible, a puncture be introduced into the shaft. The centering and torque transmission between the rotor and the shaft via the two frontally mounted Mitnehmerringe, preferably made of magnetically poorly conductive Material exist. The drive rings have cams, which in the for the Permanent magnets provided pockets of the magnetic carrier engage. The cams can for example, by compression deformation the driver rings are formed.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.The in the foregoing description, figures and claims Features can both individually and in any combination for the realization the invention in its various embodiments of importance.

1010: Rotoranordnungrotor assembly
1212: Statoranordnungstator
1414: Magnetträgermagnet carrier
1616: Wellewave
1818: Mitnehmerringeflanged sleeves
2020: Nockencam
2222: Statorkörperstator
2424: Wicklungenwindings
2626: Motorgehäusemotor housing
28,3028.30: Flanscheflanges
32,3432.34: Lagercamp
3636: TaschenBags
3838: Permanentmagnetpermanent magnet
4040: Flußleitstückeflux deflectors
4242: Hülseshell
4444: Einstichpuncture
4646: Kragencollar

Claims

Rotor arrangement for an electric machine, in particular a brushless DC motor, with a magnetic carrier ( 14 ) which has a substantially cylindrical shape with an inner opening, wherein in the magnetic carrier pockets ( 36 ) are formed, which extend from the inner opening in the direction of the outer circumference of the magnet carrier, are closed on the outer circumference of the magnet carrier and open at the inner opening, permanent magnets ( 38 ), which are in the pockets ( 36 ), a shaft ( 16 ) to which the magnetic carrier ( 14 ) is coaxially applied, and fasteners ( 18 ) for fixing the magnetic carrier ( 14 ) on the shaft ( 16 ) such that between the magnet carrier and the shaft, an air gap is formed, wherein the fastening means at least one driving ring ( 18 ) provided with a front end of the magnetic carrier ( 14 ) is engageable, and the driving ring ( 18 ) Cam ( 20 ) in the pockets ( 36 ) of the magnetic carrier ( 14 ) intervene.

Rotor arrangement according to claim 1, characterized in that the permanent magnets ( 38 ) in the pockets ( 36 ) to the inner opening of the magnetic carrier ( 14 ).

Rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic carrier ( 14 ) the wave ( 16 ) not touched directly.

Rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 16 ) has a reduction in its diameter in the region of the air gap.

Rotor arrangement according to claim 5, characterized in that the diameter reduction by a puncture ( 44 ) in the wave ( 16 ) is formed.

Rotor arrangement according to claim 5, characterized in that the puncture ( 44 ) substantially over the length of the permanent magnets ( 38 ) between the driver rings ( 18 ).

Rotor arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the fastening means ( 18 ) on the shaft ( 16 ) abut in an area outside the diameter reduction.

Rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 16 ) is made of a ferromagnetic material.

Rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening means ( 18 ) are made of a non-magnetic or weakly magnetic material.

Rotor arrangement according to one of the preceding claims, characterized by fixing means ( 42 ) for securing the permanent magnets in the pockets against displacement in the radial direction.

Rotor arrangement according to Claim 10, characterized in that the fixing means comprise a sleeve ( 42 ) comprise a non-magnetic material which is inserted into the inner opening of the magnetic carrier and bears against the mouths of the pockets.

Rotor arrangement according to claim 10, characterized in that that the Fixative protrusions at the mouths the bags include.

Rotor arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that the Fixing a bonding of the permanent magnets in the pockets include.