ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor, wobei der Rotor einen Rotorkörper und eine Vielzahl an Permanentmagneten aufweist, und wobei die Permanentmagnete mittels einer Klebeverbindung an dem Rotorkörper fixiert werden. Die Erfindung betrifft weiter einen Elektromotor mit einem Rotor.

Rotoren mit Permanentmagneten für bürstenlose Elektromotoren sind allgemein bekannt. Dabei ist es bekannt, an dem Rotorkörper Ausnehmungen vorzusehen, in welchen die Permanentmagneten aufgenommen sind. Alternativ ist es bekannt, die Permanentmagneten an dem Rotorkörper mittels Schrauben oder Halterungen zu fixieren.

Alternativ oder zusätzlich ist es bekannt, die Permanentmagneten mittels einer Klebeverbindung an dem Rotorkörper anzubringen. Eine ausschließliche Klebeverbindung hat den Vorteil, dass kleinbauende Elektromotoren herstellbar sind. Zudem wird die Gefahr reduziert, dass die Permanentmagnete bei einer Montage beschädigt werden, was insbesondere für Permanentmagnete mit einer Beschichtung für einen Korrosionsschutz, wie beispielsweise Seltenerdmagnete, von Vorteil ist. Auf der anderen Seite muss die Verbindung geeignet sein, um zwischen dem Rotorkörper und dem Permanentmagneten wirkende Radial- und Tangentialkräfte aufzunehmen. Die maximalen Kräfte sind dabei abhängig von einer maximalen Drehzahl und einem maximalen Drehmoment des Elektromotors. Bei einer ausschließlichen Klebeverbindung ist dabei weiter zu berücksichtigen, dass hohe Rotortemperaturen, welche unter anderem aufgrund von Wirbelströmen in dem Permanentmagneten auftreten, eine Klebkraft reduzieren können.

Aus DE102017216094 A1 ist es daher bekannt, zusätzlich zu einer Klebeverbindung eine Haltevorrichtung zur stoffschlussfreien Befestigung und/oder Halterung der Permanentmagnete an einer Mantelfläche eines Rotorpakets vorzusehen.

AUFGABE UND LÖSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor zu schaffen, bei welchem Permanentmagnete mittels einer Klebeverbindung sicher an dem Rotorkörper fixiert werden. Es ist eine weitere Aufgabe, einen Elektromotor mit einem entsprechend hergestellten Rotor zu schaffen.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor, der einen Rotorkörper und eine Vielzahl an Permanentmagneten aufweist, geschaffen, wobei die Permanentmagnete mittels einer Klebeverbindung an Verbindungsflächen des Rotorkörper fixiert werden, und wobei der Rotorkörper und/oder Teile des Rotorkörpers vor einer Fixierung der Permanentmagnete mittels Pyrolyse gereinigt wird/werden.

Als Pyrolyse wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine thermische Behandlung des Rotors oder Teilen davon unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff bei Temperaturen über 300°C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 350°C und 400°C, bezeichnet.

Durch die thermische Behandlung werden an dem Rotorkörper oder an Teilen des Rotorkörpers organischen Rückstände, wie eine Isolierlackschicht auf einer Stanz-Schnittfläche, Hautfette und andere Verunreinigungen wie, Korrosionsschutz, Weichmacher aus Verpackungsfolie, etc. entfernt.

Die Temperatur für die thermische Behandlung und die Verweildauer sind je nach Anwendungsfall durch den Fachmann geeignet wählbar.

In einer Ausgestaltung wird/werden der Rotorkörper und/oder Teile des Rotorkörpers für die Pyrolyse über einen Zeitraum von ca. 3h bis ca. 10h und/oder bei Temperaturen zwischen 350°C und 400°C thermisch behandelt. Beispielsweise hat sich in einer Ausgestaltung eine thermische Behandlung über einen Zeitraum von ca. 6h bei einer Temperatur von ca. 360°C als vorteilhaft herausgestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Pyrolyse bei diesen Parametern beschränkt.

Der Rotorkörper ist in einer Ausgestaltung als Rotorpaket umfassend eine Vielzahl an Stanzblechen gefertigt, wobei der Rotorkörper nach einer Paketierung und/oder die Stanzbleche vor einer Paketierung mittels Pyrolyse gereinigt wird/werden.

Dabei werden mittels der Pyrolyse auch Rückstände zwischen den Stanzblechen entfernt. Die Reinigung mittels Pyrolyse erlaubt dabei auch eine Fertigung von Rotoren, welche für höhere Drehzahlen, höhere Temperaturen und/oder höhere Drehmomente geeignet sind und/oder eine höhere Betriebsfestigkeit aufweisen. ln einer Ausgestaltung werden die Stanzbleche des Rotorpaktes ölfrei gestanzt.

Als „ölfreies“ Stanzen wird dabei ein Stanzen ohne Schmierstoff oder unter Einsatz eines Schmierstoffs ohne Mineralöl bezeichnet. In einer Ausgestaltung wird dabei ein Stanz-Hilfsmittel eingesetzt, welches rückstandsfrei verdunstet.

In einer Ausgestaltung wird ein Klebstoff für eine Klebverbindung der Permanentmagnete unmittelbar und/oder nach Abkühlen der Verbindungsfläche des Rotorkörpers auf eine Zieltemperatur, insbesondere auf weniger als 300° C, auf die mittels Pyrolyse gereinigte Oberfläche aufgebracht.

Je nach Einsatzbedingungen des Rotors werden alternativ in einer anderen Ausgestaltung nach der Reinigung mittels Pyrolyse die Verbindungsflächen ganz oder teilweise mit einem Plasma beaufschlagt. Durch die Beaufschlagung der Verbindungsfläche beispielsweise mit einem Atmosphärendruck-Plasma ist eine Entfernung von Rückständen und/oder einer Oxidschicht an der Verbindungsfläche für eine weitere Verbesserung der Klebeverbindung möglich. Die Beaufschlagung erfolgt in Ausgestaltungen des Verfahrens möglichst unmittelbar vor dem Aufbringen einer Klebeschicht ab der Verbindungsfläche, um ein erneutes Verschmutzen und/oder Oxidieren der Verbindungsfläche zu verhindern

In einer Ausgestaltung werden die Verbindungsflächen mittels eines gepulst betriebenen Plasmaerzeugers mit einem Plasma beaufschlagt werden.

In einer Ausgestaltung wird/werden der Rotorkörper und/oder Teile des Rotorkörpers vor einer Fixierung der Permanentmagnete zusätzlich mittels einer Säure, insbesondere in einem Tauchverfahren, gereinigt. Die Reinigung mittels Säure, insbesondere in einem Säurebad, erfolgt dabei vor oder nach der Pyrolyse.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Elektromotor mit einem Rotor geschaffen, wobei der Rotor einen Rotorkörper und eine Vielzahl an Permanentmagneten aufweist, wobei die Permanentmagnete mittels einer Klebeverbindung an Verbindungsflächen des Rotorkörper fixiert sind, und wobei der Rotorkörper und/oder Teile des Rotorkörpers vor einer Fixierung der Permanentmagnete mittels Pyrolyse gereinigt ist/sind. Der so geschaffene Elektromotor zeichnet sich durch einen Rotor mit einer hohen Belastbarkeit aus. Durch die höhere Belastbarkeit ist eine Erhöhung der maximal zulässigen Drehzahl oder des maximal zulässigen Drehmoments des Elektromotors möglich. Die Herstellung des Rotors ist dabei an Einsatzgebiet und Anforderungen an den Elektromotor, insbesondere die notwendige Festigkeit der Klebverbindung, anpassbar. In einer Ausgestaltung werden Rotoren verbaut, bei deren Herstellung der Rotorkörper und/oder Teile des Rotorkörpers vor der Fixierung der Permanentmagnete mittels Pyrolyse gereinigt wurden. In anderen Ausgestaltungen werden Rotoren verbaut, bei welchen zusätzlich nach der Reinigung mittels Pyrolyse die Verbindungsflächen ganz oder teilweise mit einem Plasma beaufschlagt wurden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das nachfolgend anhand der Figur erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Rotors.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines nicht dargestellten Rotors mit einem Rotorkörper, welcher als Rotorpaket umfassend eine Vielzahl an Stanzblechen gefertigt wird, und mit einer Vielzahl an Permanentmagneten, welche gleichmäßig verteilt an dem Rotorpaket fixiert werden. Der Rotor ist insbesondere in einer Ausgestaltung ein Rotor für einen Innenläufermotor, wobei die Permanentmagneten an einem Außenumfang des Rotorpakets befestigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch auch für andere Rotoren.

Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt 1 ein Stanzen der Stanzbleche, wobei ein Stanzen „ölfrei“ erfolgt. In einer Ausgestaltung wird dabei ein Stanz-Hilfsmittel ohne Mineralöl eingesetzt, welches rückstandsfrei verdunstet.

In einem zweiten Schritt 2 werden die Stanzbleche zu dem Rotorpaket paketiert.

Anschließend erfolgt in einem Schritt 3 eine Reinigung des Rotorpakets mittels Pyrolyse. Dazu wird das Rotorpaket über mehrere Stunden erhitzt, beispielsweise auf ca. 360°C. Durch die thermische Behandlung wird das Rotorpaket von organischen Verunreinigungen, wie Hautfetten, Isolierlacken, Korrosionsschutzrückständen, Rückständen von Weichmachern aus Verpackungsfolien und ähnlichem, befreit. ln einer alternativen Ausgestaltung werden die Schritte 2 und 3 in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt, d.h. eine Reinigung der Stanzbleche mittels Pyrolyse erfolgt vor einer Paketierung.

In einem vierten Schritt 4 werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Verbindungsflächen des Rotorpakets, an welchen die Permanentmagnete fixiert werden, ganz oder teilweise mit einem Plasma beaufschlagt. Dies bewirkt eine Aktivierung der Verbindungsflächen für eine verbesserte Klebwirkung.

Unmittelbar anschließend an die Plasmabeaufschlagung werden die Permanentmagnete in einem fünften Schritt 5 an den Verbindungsflächen mittels einer Klebeverbindung fixiert. Für eine Klebeverbindung sind dabei je nach Anwendungsfall geeignete Klebstoffe durch den Fachmann wählbar. In einer Ausgestaltung erfolgt eine Klebverbindung mittels eines Ein- Komponenten oder Zwei-Komponenten Epoxidharzklebstoffs.

Je nach Einsatzgebiet und Anforderungen an den hergestellten Rotor, insbesondere die notwendige Festigkeit der Klebverbindung, werden im Schritt 4 alle oder nur ein Teil der Verbindungsflächen mittels Plasmatechnik gereinigt und/oder aktiviert. In einer alternativen Ausgestaltung entfällt der Schritt 4.